СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ БОЛЕЕ ЭФФЕКТИВНОГО УДАЛЕНИЯ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ В ПРОЦЕССАХ ФЛЮИД-КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА Российский патент 2020 года по МПК C10G11/18 B01J8/24 B01J23/90 B01J27/28 B01J38/30 B01J38/72 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Описываемые здесь варианты осуществления в целом относятся к способам и установке для удаления загрязнителей из катализаторов. В частности, описываемые здесь варианты осуществления относятся к более эффективному удалению загрязнителей, таких как железо, кальций и фосфор, из катализаторов флюид-каталитического крекинга (FCC).

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Появление трудноизвлекаемой и сланцевой нефти предлагает обширные запасы нефти. Однако это вызывает значительные проблемы, связанные с различием в свойствах и химическом составе нефти. В частности, при переработке трудноизвлекаемой/сланцевой нефти с использованием технологии FCC на нефтеперерабатывающем заводе одной из серьезных проблем является высокое содержание нетипичных металлов, таких как железо и кальций, по сравнению с переработкой обычной сырой нефти.

[0003] Высокие уровни железа, кальция и других металлов могут, например, приводить к осаждению железа и кальция на поверхности катализатора. Осажденные железо и кальций могут образовывать толстый слой металлической корки на катализаторе, вызывая потерю диффузионной способности паров нефти. Это приводит к уменьшению конверсии и увеличению содержания кокса и тяжелых нефтепродуктов. Высокий уровень осаждения железа и кальция на катализаторах может изменять свойства катализатора, что влияет на циркуляцию катализатора и приводит к проблемам с переработкой и производительностью.

[0004] Чтобы свести к минимуму воздействие этих нетипичных металлов, особенно при повышенных уровнях загрязнителей, присутствующих в трудноизвлекаемой/сланцевой нефти, нефтепереработчики обычно должны значительно увеличивать ежедневное добавление катализатора, чтобы нивелировать влияние осаждения металла на катализаторе и облегчить циркуляцию катализатора. Это, однако, приводит к резкому увеличению эксплуатационных расходов.

[0005] Предложены различные способы и добавки для удаления металлов из катализаторов. Предложены добавки для использования в качестве разбавителя, например, в лифт-реакторе или, в качестве другого примера, для контактирования с катализатором в охладителе катализатора. Патенты, относящиеся к таким способам и добавкам, включают, среди прочего, патенты США №№ 8197669, 6610255, 5286691, 5260240, 5174890 и 4465588.

СУЩНОСТЬ РАСКРЫВАЕМЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0006] Описываемые здесь варианты осуществления обеспечивают эффективное удаление загрязнителей, таких как железо, ванадий, кальций, фосфор и другие, из катализаторов. Из-за высокой подвижности металлических загрязнителей, таких как железо, в вариантах осуществления настоящего изобретения используется улавливающая загрязнитель добавка, также называемая в настоящем документе улавливающей металл добавкой, для предпочтительной абсорбции загрязнителей, снижения уровня осаждения загрязнителя на поверхности катализатора и сохранения активности катализатора.

[0007] В одном аспекте описываемые здесь варианты осуществления относятся к системе для крекинга углеводородов. Система может включать в себя первый реактор для контактирования катализатора крекинга с углеводородным сырьем для превращения по меньшей мере части углеводородного сырья в более легкие углеводороды. Может быть предусмотрен сепаратор для отделения более легких углеводородов от отработанного катализатора крекинга, и может использоваться подающий трубопровод для подачи отделенного отработанного катализатора крекинга из сепаратора в регенератор катализатора. Трубопровод для катализатора может транспортировать часть отработанного катализатора крекинга из регенератора катализатора в аппарат удаления загрязнителей. Аппарат удаления загрязнителей может использоваться для контактирования отработанного катализатора с улавливающей загрязнитель добавкой, имеющей средний размер частицы и/или плотность, превышающие аналогичные значения для катализатора крекинга. Второй сепаратор разделяет головной поток из аппарата удаления загрязнителей на первый поток, содержащий катализатор крекинга и подъемный газ, и второй поток, содержащий улавливающую загрязнитель добавку. Рециркуляционный трубопровод предусмотрен для транспортировки улавливающей загрязнитель добавки, извлеченной во втором сепараторе, в аппарат удаления загрязнителей, и трубопровод кубового продукта предусмотрен для извлечения улавливающей загрязнитель добавки из аппарата удаления загрязнителей. Также может быть предусмотрен трубопровод для транспортировки первого потока в регенератор катализатора.

[0008] В другом аспекте описываемые здесь варианты осуществления относятся к способу удаления загрязнителей из катализатора. Способ может включать подачу катализатора, содержащего загрязнители, в аппарат удаления загрязнителей и подачу улавливающей загрязнитель добавки в аппарат удаления загрязнителей, при этом улавливающая загрязнитель добавка имеет средний размер частицы, превышающий средний размер частицы катализатора, и/или более высокую плотность, чем у катализатора. Катализатор и улавливающая загрязнитель добавка могут быть псевдоожижены с помощью подъемного газа, что приводит к контактированию катализатора с улавливающей загрязнитель добавкой и перемещению загрязнителей из катализатора в улавливающую загрязнитель добавку. Способ также включает отведение из аппарата удаления загрязнителей первого потока, содержащего подъемный газ, улавливающую загрязнитель добавку и катализатор, имеющий пониженное количество загрязнителей. Улавливающая загрязнитель добавка может быть отделена от первого потока с образованием рециркуляционного потока, содержащего улавливающую загрязнитель добавку, и потока продукта катализатора, содержащего подъемный газ и катализатор, имеющий пониженное количество загрязнителей. Улавливающая загрязнитель добавка в рециркуляционном потоке может быть возвращена в аппарат удаления загрязнителей.

[0009] В другом аспекте, описываемые здесь варианты осуществления относятся к способу регенерации и удаления загрязнителей из катализатора. Способ может включать подачу катализатора, содержащего загрязнители, в аппарат удаления загрязнителей и подачу улавливающей загрязнитель добавки в аппарат удаления загрязнителей, при этом улавливающая загрязнитель добавка имеет средний размер частицы, больший, чем у катализатора, и/или более высокую плотность, чем у катализатора. Псевдоожижение катализатора и улавливающей загрязнитель добавки с помощью подъемного газа может обеспечивать контактирование катализатора с улавливающей загрязнитель добавкой и перенос загрязнителей из катализатора в улавливающую загрязнитель добавку, а также отведение из аппарата удаления загрязнителей первого потока, содержащего подъемный газ, улавливающую загрязнитель добавку и катализатор, имеющий пониженное количество загрязнителей. Улавливающая загрязнитель добавка может быть отделена от первого потока с образованием рециркуляционного потока, содержащего улавливающую загрязнитель добавку, и потока продукта катализатора, содержащего подъемный газ и катализатор, имеющий пониженное количество загрязнителей. Улавливающая загрязнитель добавка в рециркуляционном потоке может быть возвращена в аппарат удаления загрязнителей. Способ может также включать отведение из аппарата удаления загрязнителей второго потока, содержащего улавливающую загрязнитель добавку, подачу потока продукта катализатора в регенератор катализатора и отделение катализатора от подъемного газа и регенерацию катализатора в регенераторе катализатора.

[0010] В другом аспекте, описываемые здесь варианты осуществления относятся к способу крекинга углеводородов. Способ может включать контактирование катализатора крекинга с углеводородным сырьем в лифт-реакторе для превращения углеводородов в углеводородном сырье в более легкие углеводороды, при этом углеводородное сырье также содержит один или более загрязнителей, выбранных из группы, состоящей из железа, кальция и фосфора. Выходящий поток, содержащий углеводороды и загрязненный катализатор крекинга, может быть извлечен из лифт-реактора. Способ также включает отделение углеводородов от загрязненного катализатора крекинга в выходящем потоке с получением потока углеводородного продукта и потока твердых частиц, содержащего загрязненный катализатор крекинга, перенос загрязненного катализатора крекинга в потоке твердых частиц в аппарат регенерации катализатора, и отведение части загрязненного катализатора крекинга из аппарата регенерации катализатора и подачу отведенной части в аппарат удаления загрязнителей. Улавливающая загрязнитель добавка также может быть подана в аппарат удаления загрязнителей, при этом улавливающая загрязнитель добавка имеет средний размер частицы больше, чем у катализатора крекинга, и/или более высокую плотность, чем у катализатора крекинга. Катализатор и улавливающая загрязнитель добавка могут быть псевдоожижены с помощью подъемного газа, при этом катализатор контактирует с улавливающей загрязнитель добавкой, и происходит перенос загрязнителей из катализатора в улавливающую загрязнитель добавку, и облегчается отведение из аппарата удаления загрязнителей головного потока, содержащего подъемный газ, улавливающую загрязнитель добавку и катализатор крекинга, имеющий пониженное количество загрязнителей. Улавливающая загрязнитель добавка может быть отделена от головного потока, с образованием рециркуляционного потока, содержащего улавливающую загрязнитель добавку, и потока продукта катализатора, содержащего подъемный газ и катализатор крекинга, имеющий пониженное количество загрязнителей. Способ может также включать возвращение улавливающей загрязнитель добавки в рециркуляционном потоке в аппарат удаления загрязнителей, отведение из аппарата удаления загрязнителей кубового потока, содержащего улавливающую загрязнитель добавку, подачу потока продукта катализатора в регенератор катализатора и отделение катализатора от подъемного газа и регенерацию катализатора в регенераторе катализатора.

[0011] Другие описываемые здесь варианты осуществления могут быть направлены на системы для отделения улавливающей загрязнитель добавки от катализатора крекинга, и могут включать аппарат удаления загрязнителей, имеющий одно или более соединений по текучей среде для приема загрязненного катализатора крекинга, загрязненной улавливающей загрязнитель добавки, свежей улавливающей загрязнитель добавки и псевдоожижающего газа. В аппарате удаления загрязнителей отработанный катализатор может приводиться в контакт с улавливающей загрязнитель добавкой, где улавливающая загрязнитель добавка может иметь средний размер частицы и/или плотность, превышающие аналогичные значения для катализатора крекинга. Может быть предусмотрен сепаратор для разделения головного потока из аппарата удаления загрязнителей на первый поток, содержащий катализатор крекинга и подъемный газ, и второй поток, содержащий улавливающую загрязнитель добавку. Может использоваться рециркуляционный трубопровод для транспортировки улавливающей загрязнитель добавки, извлеченной во втором сепараторе, в аппарат удаления загрязнителей, тем самым обеспечивающий возможность накопления улавливающей загрязнитель добавки в аппарате удаления загрязнителей. Трубопровод кубового продукта может быть предусмотрен для извлечения улавливающей загрязнитель добавки из аппарата удаления загрязнителей.

[0012] Другие аспекты и преимущества будут ясны из следующего ниже описания и прилагаемой формулы изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0013] На фиг.1 представлена упрощенная схема технологического процесса способа отделения использованной улавливающей загрязнитель добавки от катализатора FCC и удаления ее из запасов катализатора в системе в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления настоящего изобретения.

[0014] На фиг.2 представлена упрощенная схема технологического процесса усовершенствованных способов крекинга углеводородов и получения легких олефинов в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления настоящего изобретения.

[0015] На фиг.3 - фиг.6 представлены упрощенные технологические схемы сепараторов, используемых в системах и способах в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0016] Описываемые здесь варианты осуществления в целом относятся к способам и установке для удаления загрязнителей из катализаторов. В частности, описываемые здесь варианты осуществления относятся к более эффективному удалению загрязнителей, таких как железо, кальций и фосфор, из катализаторов флюид-каталитического крекинга (FCC). В другом аспекте описываемые здесь варианты осуществления относятся к непрерывному разделению, удалению из запасов установки и добавлению свежей улавливающей загрязнитель добавки.

[0017] В вариантах осуществления настоящего изобретения может использоваться сортировочный аппарат/сепаратор для отделения улавливающей загрязнитель добавки от катализатора крекинга. Данное устройство может быть соединено либо с существующим десорбером FCC, либо с аппаратами регенерации. Как кратко описано выше, в некоторых вариантах осуществления системы для отделения улавливающей загрязнитель добавки от катализатора крекинга могут включать аппарат удаления загрязнителей, имеющий одно или более соединений по текучей среде для приема загрязненного катализатора крекинга, загрязненной улавливающей загрязнитель добавки, свежей улавливающей загрязнитель добавки и псевдоожижающего газа. В аппарате удаления загрязнителей отработанный катализатор может приводиться в контакт с улавливающей загрязнитель добавкой, где улавливающая загрязнитель добавка может иметь средний размер частицы и/или плотность, превышающие аналогичные значения для катализатора крекинга. Может быть предусмотрен сепаратор для разделения головного потока из аппарата удаления загрязнителей на первый поток, содержащий катализатор крекинга и подъемный газ, и второй поток, содержащий улавливающую загрязнитель добавку. Может использоваться рециркуляционный трубопровод для транспортировки улавливающей загрязнитель добавки, извлеченной во втором сепараторе, в аппарат удаления загрязнителей, тем самым обеспечивающий возможность накопления улавливающей загрязнитель добавки в аппарате удаления загрязнителей. Трубопровод кубового продукта может быть предусмотрен для извлечения улавливающей загрязнитель добавки из аппарата удаления загрязнителей.

[0018] Непрерывное разделение, удаление из запасов установки и добавление свежей улавливающей загрязнитель добавки, обеспечиваемые системами согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, могут использоваться для существенного сведения к минимуму деактивации FCC катализатора или улучшения динамической активности катализатора и повышения выхода целевого продукта и селективности. Такая система удаления загрязнителей может улучшать процессы крекинга, как будет описано ниже.

[0019] Способы удаления загрязнителей из катализатора в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения могут включать в себя подачу катализатора, содержащего загрязнители, в аппарат удаления загрязнителей. Катализатор может быть загрязнен соединениями или металлами, что приводит к снижению активности или производительности катализатора для превращения соединения в желаемый конечный продукт.

[0020] Способ может также включать подачу улавливающей загрязнитель добавки в аппарат удаления загрязнителей. Подходящие улавливающие загрязнитель добавки представляют собой соединения и структуры, которые имеют более высокое сродство к загрязнителям, чем катализатор, в условиях в аппарате удаления загрязнителей. В результате, загрязнитель может предпочтительно абсорбироваться или сохраняться на улавливающей загрязнитель добавке. Для облегчения отделения улавливающей загрязнитель добавки от катализатора улавливающая загрязнитель добавка может иметь средний размер частицы больший, чем у катализатора, и/или более высокую плотность, чем у катализатора.

[0021] Смесь улавливающей загрязнитель добавки и загрязненного катализатора, образующаяся в аппарате удаления загрязнителей, может быть псевдоожижена с помощью подъемного газа. Псевдоожижение смеси приводит к тесному контакту катализатора с улавливающей загрязнитель добавкой, переносу загрязнителей из катализатора в улавливающую загрязнитель добавку. Подъемный газ может подаваться в аппарат удаления загрязнителей со скоростью, достаточной для псевдоожижения как частиц катализатора, так и части частиц улавливающей загрязнитель добавки.

[0022] Подъемный газ может включать в себя водяной пар, воздух или кислород, азот или другие псевдоожижающие газы. Условия в аппарате удаления загрязнителей могут поддерживаться при температуре, достаточной для того, чтобы стимулировать подвижность загрязнителей между частицами. Поскольку улавливающая загрязнитель добавка имеет более высокое сродство к загрязнителям, суммарный эффект взаимодействия между катализатором и улавливающей загрязнитель добавкой заключается в удалении загрязнителей из частиц катализатора.

[0023] Смесь псевдоожиженных частиц может быть удалена из аппарата удаления загрязнителей в виде головного потока и может включать в себя подъемный газ, улавливающую загрязнитель добавку и катализатор, имеющий теперь пониженное количество загрязнителей. Затем смесь головного потока может быть разделена на основе размера частиц и/или плотности. Сепаратор твердых частиц может представлять собой циклон или другой аппарат или устройство, где твердые частицы и газы вводятся в общий впуск и, благодаря сочетанию инерционных, гравитационных и центробежных сил, частицы разделяются на основе размера и/или плотности, при этом предпочтительно более мелкие и/или менее плотные частицы катализатора увлекаются к выпуску для пара из сепаратора твердых частиц, тогда как более крупные и/или более плотные улавливающие загрязнитель добавки возвращаются в аппарат удаления загрязнителей через стояк или погружную трубу с плотной фазой.

[0024] Условия псевдоожижения поддерживаются, как отмечалось выше, для переноса как катализатора, так и улавливающих загрязнитель добавок в сепаратор твердых частиц. Отделенные улавливающие загрязнитель добавки могут быть возвращены в аппарат удаления загрязнителей для дальнейшего контакта с загрязненными частицами катализатора. В аппарате удаления загрязнителей улавливающая загрязнитель добавка может накапливаться на дне аппарата и может извлекаться, непрерывно или периодически, и направляться на регенерацию или надлежащую утилизацию.

[0025] Загрязнители, которые могут встречаться в различном углеводородном сырье, могут включать, среди прочего, одно или более из железа, меди, кальция, фосфора, ванадия, никеля и натрия. Такие загрязнители могут оказывать негативное воздействие на катализаторы, такие как катализаторы крекинга, включая катализаторы FCC, используемые для превращения более тяжелых углеводородов в более легкие углеводороды. Различные загрязнители могут отравлять катализатор крекинга и снижать его активность. Загрязнители могут также забивать поры или уменьшать диффузионную способность через поры катализатора, снижая эффективность катализатора.

[0026] Улавливающая загрязнитель добавка, как отмечалось выше, должна иметь более высокое сродство к загрязнителю, чем катализатор. Поэтому конкретный тип используемой улавливающей загрязнитель добавки может зависеть от конкретного загрязнителя (загрязнителей), на которые нужно воздействовать. Улавливающая загрязнитель добавка, подходящая для использования в некоторых описываемых здесь вариантах осуществления, может включать в себя коммерчески доступные ловушки (добавки) ванадия/никеля/железа, производимые поставщиками катализаторов FCC. В некоторых вариантах осуществления, улавливающая металлы добавка может включать носитель на основе оксида магния и/или оксида алюминия, содержащий промотор кальция, олова, цезия или других металлов для эффективного улавливания железа, меди, фосфора, ванадия, никеля, натрия, кальция или других загрязняющих металлов, которые могут содержаться в углеводородном сырье. В настоящее время основное внимание уделяется эффективному удалению этих загрязнителей из катализатора FCC (главным образом, ответственного за каталитический крекинг) для минимизации вредного воздействия в лифт-реакторе.

[0027] Для повышения эффективности отделения твердых частиц улавливающая загрязнитель добавка может иметь частицы большего размера и/или более высокой плотности, чем катализаторы крекинга. Например, катализаторы крекинга, такие как катализаторы крекинга FCC на основе цеолита Y-типа, обычно используемые в коммерческих установках FCC, могут иметь типичные размеры частицы в диапазоне от примерно 20 мкм до примерно 200 мкм, и могут иметь кажущуюся объемную плотность в диапазоне от примерно 0,60 г/см³ до примерно 1,1 г/см³. Эти катализаторы/добавки, используемые в FCC и его семействе процессов крекинга в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, могут включать один тип катализатора или смесь катализаторов.

[0028] Улавливающие загрязнитель добавки, используемые в вариантах осуществления настоящего изобретения, могут иметь размер частиц, больший, чем у используемых катализаторов крекинга/добавок, например, размер частиц в диапазоне от примерно 20 мкм до примерно 350 мкм. Дополнительно или в качестве альтернативы, улавливающие загрязнитель добавки могут иметь объемную плотность, большую, чем у катализаторов, например, плотность в диапазоне от примерно 0,7 г/см³ до примерно 1,2 г/см³.

[0029] Различия в размерах и/или плотности между улавливающей загрязнитель добавкой и катализатором могут способствовать разделению в сепараторе твердых частиц. В вариантах осуществления настоящего изобретения может использоваться сортировочный аппарат/сепаратор для отделения улавливающей загрязнитель добавки от катализатора. Данное устройство может быть соединено либо с существующим десорбером FCC, либо с аппаратами регенерации.

[0030] Рабочие условия в аппарате удаления загрязнителей могут включать подачу подъемного газа в аппарат удаления загрязнителей со скоростью потока для работы в режимах кипящего слоя, турбулентного слоя, быстрого псевдоожижения или пневматического транспорта. Например, слой может работать в кипящем/турбулентном режиме (например, при поверхностной скорости газа в диапазоне от примерно 0,01 м/с до примерно 1,0 м/с), в обычном режиме турбулентного потока при поверхностной скорости газа в диапазоне 0,5-1,2 м/с, и в режимах быстрого псевдоожижения или пневматического транспорта при более высоких поверхностных скоростях газа, в зависимости от фактической плотности частиц.

[0031] Описываемые здесь варианты осуществления могут обеспечивать многочисленные преимущества, включающие: улучшенное отделение улавливающей загрязнитель добавки от катализатора FCC, возможность непрерывного удаления отработанной/использованной улавливающей загрязнитель добавки и добавления свежей добавки; гибкость отсоединения лифт-реактора и регенератора от переносящей загрязнитель добавки, когда влияние металлов незначительно; и способность увеличивать концентрацию переносящей загрязнитель добавки относительно катализатора в аппарате удаления загрязнителей, что особенно полезно, когда концентрация добавки слишком низка в запасах системы. Устройство сепарации, используемое в вариантах осуществления настоящего изобретения, может обеспечивать более широкую эксплуатационную гибкость по сравнению с другими схемами отделения твердых частиц, как например, «разница в скоростях осаждения частиц и минимальная скорость псевдоожижения/барботирования».

[0032] Описанные выше система и способ переноса загрязнителей из катализатора в улавливающую загрязнитель добавку могут использоваться согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения в сочетании с регенератором катализатора для регенерации катализатора. Катализатор, такой как катализатор FCC, после использования может накапливать различные загрязнители. Загрязненный катализатор крекинга и улавливающая загрязнитель добавка могут подаваться в аппарат удаления загрязнителей. Улавливающая загрязнитель добавка может иметь средний размер частицы больший, чем у катализатора, и/или более высокую плотность, чем у катализатора.

[0033] Катализатор и улавливающая загрязнитель добавка могут быть затем псевдоожижены с помощью подъемного газа, что приводит к контактированию катализатора с улавливающей загрязнитель добавкой и перемещению загрязнителей из катализатора в улавливающую загрязнитель добавку. Аппарат удаления загрязнителей может быть подвергнут псевдоожижению с помощью подъемного газа, с отведением из аппарата удаления загрязнителей первого потока, содержащего подъемный газ, улавливающую загрязнитель добавку и катализатор, имеющий пониженное количество загрязнителей.

[0034] Улавливающая загрязнитель добавка на основе размера и/или плотности может быть отделена от первого потока, с образованием рециркуляционного потока, содержащего улавливающую загрязнитель добавку, и потока продукта катализатора, содержащего подъемный газ и катализатор, имеющий пониженное количество загрязнителей. Улавливающая загрязнитель добавка в рециркуляционном потоке может быть возвращена в аппарат удаления загрязнителей для дальнейшего контакта с дополнительным загрязненным катализатором. Второй поток, содержащий улавливающую загрязнитель добавку, также может быть отведен из аппарата удаления загрязнителей.

[0035] Поток продукта катализатора, включающий подъемный газ и катализатор, имеющий пониженное количество загрязнителей, могут быть поданы в регенератор катализатора. В регенераторе катализатора катализатор может быть отделен от подъемного газа и также может подвергаться регенерации.

[0036] Описанные выше система и способ переноса загрязнителей из катализатора в улавливающую загрязнитель добавку могут использоваться согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения в сочетании с системой для крекинга углеводорода, которая, например, может включать в себя регенератор катализатора для регенерации катализатора и лифт-реактор. Процесс крекинга углеводородов может включать, например, контактирование катализатора крекинга с углеводородным сырьем в лифт-реакторе для превращения углеводородов в углеводородном сырье в более легкие углеводороды, при этом углеводородное сырье может содержать один или более загрязнителей, выбранных из группы, состоящей из железа, кальция и фосфора. Выходящий поток может быть извлечен из лифт-реактора, при этом выходящий поток содержит углеводороды и загрязненный катализатор крекинга.

[0037] Углеводороды могут быть отделены от загрязненного катализатора крекинга в выходящем потоке с получением потока углеводородного продукта и потока твердых частиц, включающего загрязненный катализатор крекинга. Выходящий поток может быть разделен посредством разделений газ/твердые частицы, и катализатор может быть далее введен в контакт с десорбирующим агентом для удаления дополнительных углеводородов. После отделения/удаления углеводородов загрязненный катализатор крекинга может быть затем перенесен в аппарат регенерации катализатора для осуществления регенерации.

[0038] В ходе регенерации часть загрязненного катализатора крекинга может быть отведена из аппарата регенерации катализатора и подана в аппарат удаления загрязнителей. Улавливающая загрязнитель добавка также может быть подана в аппарат удаления загрязнителей. Улавливающая загрязнитель добавка может иметь средний размер частицы больший, чем у катализатора, и/или более высокую плотность, чем у катализатора.

[0039] Катализатор и улавливающая загрязнитель добавка могут быть затем псевдоожижены с помощью подъемного газа, что приводит к контактированию катализатора с улавливающей загрязнитель добавкой и перемещению загрязнителей из катализатора в улавливающую загрязнитель добавку. Аппарат удаления загрязнителей может быть подвергнут псевдоожижению с помощью подъемного газа, с отведением из аппарата удаления загрязнителей первого потока, содержащего подъемный газ, улавливающую загрязнитель добавку и катализатор, имеющий пониженное количество загрязнителей.

[0040] Улавливающая загрязнитель добавка на основе размера и/или плотности может быть отделена от первого потока, с образованием рециркуляционного потока, содержащего улавливающую загрязнитель добавку, и потока продукта катализатора, содержащего подъемный газ и катализатор, имеющий пониженное количество загрязнителей. Улавливающая загрязнитель добавка в рециркуляционном потоке может быть возвращена в аппарат удаления загрязнителей для дальнейшего контакта с дополнительным загрязненным катализатором. Второй поток, содержащий улавливающую загрязнитель добавку, также может быть отведен из аппарата удаления загрязнителей.

[0041] Поток продукта катализатора, включающий подъемный газ и катализатор, имеющий пониженное количество загрязнителей, могут быть поданы обратно в регенератор катализатора для дальнейшей регенерации.

[0042] Системы для крекинга углеводородов в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения могут также включать в себя первый реактор, такой как лифт-реактор, для контактирования катализатора крекинга с углеводородным сырьем для превращения по меньшей мере части углеводородного сырья в более легкие углеводороды. Система может также включать в себя первый сепаратор для отделения более легких углеводородов от отработанного катализатора крекинга.

[0043] Может быть предусмотрен подающий трубопровод для возвращения отделенного отработанного катализатора крекинга из сепаратора в регенератор катализатора. Аналогичным образом, может быть предусмотрен трубопровод для катализатора, для транспортировки части отработанного катализатора крекинга из регенератора катализатора в аппарат удаления загрязнителей.

[0044] Аппарат удаления загрязнителей может использоваться для контактирования отработанного катализатора с улавливающей загрязнитель добавкой, имеющей средний размер частицы и/или плотность, превышающие аналогичные значения для катализатора крекинга. Второй сепаратор может использоваться для разделения головного потока из аппарата удаления загрязнителей. Второй сепаратор может быть соединен по текучей среде с (i) рециркуляционным трубопроводом для транспортировки улавливающей загрязнитель добавки, извлеченной во втором сепараторе, в аппарат удаления загрязнителей, или (ii) трубопроводом головного продукта для направления катализатора, имеющего пониженный уровень загрязнителя, в регенератор катализатора, для дальнейшей регенерации.

[0045] Второй сепаратор может использоваться для разделения катализаторов или других частиц на основе размера и/или различия в плотности. Сепаратор в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения может иметь как минимум один впуск и также может иметь как минимум два выпуска для отделения частиц от несущих газов, и может быть расположен внутри или снаружи аппарата удаления загрязнителей. Несущий газ поступает в сепаратор с частицами, после чего на частицы могут воздействовать инерционные, центробежные и/или гравитационные силы, в результате чего часть частиц и несущий газ собираются в первом выпуске, а часть частиц вместе с несущим газом собираются во втором выпуске. Сочетание сил в сепараторе может привести к обогащению выпускаемого потока по размеру частиц и/или плотности по сравнению с концентрацией на входе. Сепаратор может иметь дополнительное распределение несущего газа или псевдоожижение внутри сосуда/камеры, чтобы оказать дополнительное воздействие на частицы, что может способствовать лучшей сортировке.

[0046] Обратимся теперь к фиг.1, на которой проиллюстрирована упрощенная технологическая схема системы для удаления загрязнителей из катализатора. Регенератор 10 катализатора может принимать отработанный катализатор, который может включать один тип катализатора или смесь катализаторов, из десорбера (не показан) по трубопроводу 12. Свежий катализатор может быть добавлен в регенератор 10 по трубопроводу 14 добавления катализатора, и старый катализатор может быть удален из регенератора 10 по трубопроводу 16 отведения катализатора. Регенерация отработанного катализатора и активация свежего катализатора могут осуществляться путем нагревания и/или окисления, как известно в данной области техники, в результате чего дымовой газ отводится по трубопроводу 18.

[0047] Катализатор непрерывно или периодически удаляется из аппарата 10 регенерации по трубопроводу 20 и транспортируется в аппарат 22 удаления загрязнителей. Улавливающая загрязнитель добавка добавляется по трубопроводу 24 в аппарат 22 удаления загрязнителей. Добавленная улавливающая загрязнитель добавка может включать в себя свежую и/или регенерированную улавливающую загрязнитель добавку. Улавливающая загрязнитель добавка будет предпочтительно абсорбировать металлические загрязнители по сравнению с катализатором, из-за высокой подвижности этих металлических загрязнителей в условиях эксплуатации аппарата 22 удаления загрязнителей.

[0048] Подъемный газ вводится в нижнюю часть аппарата 22 удаления загрязнителей по трубопроводу 26. Подъемный газ может быть, например, водяным паром, воздухом или кислородом, азотом или другими псевдоожижающими газами или их смесями. Поток подъемного газа может быть достаточным для работы слоя частиц в аппарате удаления загрязнителей в режимах турбулентного слоя, кипящего слоя или быстрого псевдоожижения.

[0049] Скорость потока подъемного газа должна быть достаточной для подъема твердых частиц, включающих катализатор и по меньшей мере часть улавливающей загрязнители добавки, по трубопроводу 30 в сепаратор 32 твердых частиц. В сепараторе 32 твердых частиц частицы катализатора, имеющие пониженное количество загрязнителей по сравнению с катализатором, подаваемым в аппарат удаления загрязнителей, могут быть отделены от частиц улавливающей загрязнитель добавки. Улавливающая загрязнитель добавка может быть возвращена в аппарат удаления загрязнителей через погружную трубу или стояк 34, и катализатор может быть транспортирован по трубопроводу 36, возвращающему катализатор в регенератор 10.

[0050] Отработанные улавливающие загрязнитель добавки, накопившие некоторое количество металлов или других загрязнителей, могут быть отведены из донной части аппарата 22 удаления загрязнителей по трубопроводу 38. Отведенная улавливающая загрязнитель добавка может быть затем регенерирована или в другом случае надлежащим образом утилизирована.

[0051] Введение улавливающих металл добавок непосредственно в аппарат 22 удаления загрязнителей, а не в регенератор 10, может использоваться для создания относительно высокой концентрации среды, содержащей улавливающие металл добавки, по сравнению с катализатором.

[0052] Свойства улавливающих металл добавок также могут быть подобраны так, чтобы они имели больший размер частиц и/или более высокую плотность частиц по сравнению с катализатором FCC, подвергающимся регенерации. Если уносимая смесь твердых частиц катализатора и улавливающих металл добавок проходит через сепаратор 32 твердых частиц, сепаратор выполнен с возможностью отделения более тяжелых и/или более крупных улавливающих металл добавок от более легкого и/или более мелкого катализатора FCC. Катализатор FCC предпочтительно возвращается в регенератор 10, тогда как большая часть улавливающих металл добавок будет падать через погружную трубу или стояк и возвращаться в аппарат 22 удаления загрязнителей, приводя к повышению концентрации улавливающих металл добавок в аппарате 22.

[0053] Сепаратор 32 твердых частиц может представлять собой циклон или другое устройство или аппарат, где твердые частицы и газы вводятся в общий впуск, и благодаря сочетанию инерционных, гравитационных и центробежных сил, частицы разделяются на основе размера и/или плотности, при этом предпочтительно более мелкие и/или менее плотные частицы катализатора FCC увлекаются к выпуску для пара в регенератор 10, тогда как большинство более крупных и/или более плотных улавливающих загрязнитель добавок возвращаются в аппарат 22 удаления загрязнителей через стояк или погружную трубу с плотной фазой. Сепараторы 32 твердых частиц, используемые в различных вариантах осуществления настоящего изобретения, описаны ниже со ссылкой на фиг.3 - фиг.6.

[0054] Обратимся теперь к фиг.2, на которой проиллюстрирована упрощенная технологическая схема системы для крекинга углеводородного сырья с образованием более легких углеводородов, где одинаковые номера позиций обозначают одинаковые части. В вариантах осуществления настоящего изобретения может использоваться каталитический крекинг углеводородного сырья, такого как легкое, среднее или тяжелое углеводородное сырье, такое как вакуумный газойль и/или тяжелые нефтяные остатки, с образованием, например, легких олефинов с высоким выходом, таких как пропилен и этилен, ароматических соединений и бензина с высоким октановым числом или средних дистиллятов. Для достижения этой цели аппарат удаления загрязнителей интегрируют с реактором флюид-каталитического крекинга, таким как лифт-реактор.

[0055] Работа аппарата 10 регенерации катализатора и аппарата 22 удаления загрязнителей является такой же, как описано выше. В аппарате 10 регенерации катализатора происходит регенерация отработанного катализатора, извлеченного как из лифт-реактора, так и из аппарата удаления загрязнителей. После регенерации катализатор может быть подан по трубопроводу 50 из аппарата регенерации в лифт-реактор 3 (прямоточный реактор).

[0056] В лифт-реакторе 3 подъемный газ 1, такой как водяной пар, и одно или более углеводородное сырье 2 приводятся в контакт с катализатором для крекинга по меньшей мере части углеводородов с образованием более легких углеводородов. В дополнение к подъемному водяному пару также может быть предусмотрено введение сырьевых потоков, таких как С4-олефины и нафта, отдельно от углеводородного сырья 2, и они могут быть введены выше по потоку от впусков 2, например, вблизи Y-секции лифт-реактора J-образной формы, или ниже по потоку от впусков 2, как показано. В качестве примера работы лифт-реактора, подаваемый в качестве сырья тяжелый нефтяной остаток инжектируется через один или несколько инжекторов 2 сырья, расположенных вблизи нижней части первого лифт-реактора 3. Тяжелое нефтяное сырье контактирует с горячим регенерированным катализатором, вводимым через J-образный изгиб. Катализатор, например, может быть катализатором на основе цеолита Y-типа, который может использоваться отдельно или совместно с другими катализаторами, такими как ZSM-5 или ZSM-11. Выходящий поток может затем быть извлечен из лифт-реактора 3, причем выходящий поток содержит крекированный углеводородный продукт и фракцию отработанного катализатора.

[0057] Тепло, необходимое для испарения подаваемого сырья и/или повышения температуры сырья до желаемой температуры реактора, например, в диапазоне от 500°C до примерно 700°C, и для эндотермической теплоты (теплоты реакции), может обеспечиваться горячим регенерированным катализатором, поступающим из регенератора 10. Давление в лифт-реакторе 3, как правило, находится в диапазоне от примерно 1 бар изб. до примерно 5 бар изб. (0,1-0,5 МПа).

[0058] Выходящий поток (крекированные углеводороды и отработанный катализатор) из лифт-реактора подается в разделительный аппарат 8 для отделения фракции отработанного катализатора от крекированных углеводородных продуктов. Крекированные углеводородные продукты, включающие в себя легкие олефины, C₄ углеводороды, углеводороды фракции нафты и более тяжелые углеводороды, могут затем разделяться для получения целевых продуктов или фракций продукта. Например, после того, как основная часть реакции крекинга завершена, смесь из продуктов, паров неконвертированного сырья и отработанного катализатора поступает в двухступенчатую циклонную систему, помещенную в оболочку 8 циклонного аппарата. Двухступенчатая циклонная система включает в себя первичный циклон 4 для отделения отработанного катализатора от паров. Отработанный катализатор выгружается в десорбер 9 через погружную трубу 5 первичного циклона. Тонкие частицы катализатора, унесенные с отделенными парами из первичного циклона 4, отделяются в циклоне 6 второй ступени. Собранный катализатор выгружается в десорбер 9 через погружную трубу 7. Пары из циклона 6 второй ступени отводятся через выпуск вторичного циклона и затем направляются к главной установке фракционирования/газовой установке (не показана) по трубопроводу 11 паров реактора для получения продуктов, в том числе желаемых олефинов.

[0059] Отработанный катализатор, извлекаемый через погружные трубопроводы 5, 7, подвергается десорбции в десорбционном слое 9 для удаления пустотных паров (паров углеводородов, удерживаемых между частицами катализатора) с помощью контактирования в противотоке с водяным паром, вводимым в донную часть десорбера 9 через распределитель водяного пара (не показан). Отработанный катализатор далее транспортируется в регенератор 10 через стояк 13 для отработанного катализатора и подъемный трубопровод 15. Небольшая часть воздуха для горения может вводиться через распределитель 17, чтобы способствовать равномерной транспортировке отработанного катализатора.

[0060] Закоксованный или отработанный катализатор выгружается через распределитель отработанного катализатора в центре плотного слоя 25 регенератора. Воздух для горения вводится с помощью распределителя 27, расположенного в нижней части слоя 25 регенератора. Кокс, осажденный на катализаторе, далее сгорает в регенераторе 10 с помощью реакции с воздухом для горения. Регенератор 10, например, может работать при температуре в диапазоне от примерно 640°C до примерно 750°C и при давлении в диапазоне от примерно 1 бар изб. (0,1 МПа) до примерно 5 бар изб. (0,5 МПа). Катализаторная пыль, уносимая вместе с дымовым газом и подъемным газом из аппарата удаления загрязнителей, может собираться в циклоне 19 первой ступени и циклоне 21 второй ступени и выгружаться в катализаторный слой регенератора через соответствующие погружные трубопроводы. Дымовой газ, выходящий из выпуска циклона 21 второй ступени, направляется в трубопровод 18 для дымового газа через пленум-камеру регенератора для утилизации отходящего тепла ниже по потоку и/или получения энергии.

[0061] В некоторых вариантах осуществления сепаратор 32 может представлять собой U-образный инерционный сепаратор, показанный на фиг.3, для разделения частиц. Сепаратор может быть выполнен в виде U-образной формы, имеющей впуск 70 наверху, выпуск 84 для газа на другом конце буквы U и основной выпуск 80 для твердых частиц у основания U-образного сепаратора.

[0062] Смесь 72 твердых частиц различных размеров вводится вместе с потоком несущего газа через впуск 70, и силы инерционного разделения прикладываются к твердым частицам путем создания не более одного оборота для разделения твердых частиц различных размеров. Более крупные или более тяжелые твердые частицы 78 предпочтительно проходят вниз в секциях 74/76 к стояку или погружной трубе 80, соединенной с основанием U-образной формы, в то время как более легкие или более мелкие твердые частицы предпочтительно переносятся вместе с потоком газа к выпуску 82, где смесь 84 мелких частиц и газов может быть извлечена. Выпуск 80 для твердых частиц в основании U-образного сепаратора (впуск стояка или погружной трубы, используемый для потока более крупных частиц обратно в аппарат 22) должен быть достаточно большим, чтобы соответствовать желаемым скоростям потока частиц.

[0063] С помощью регулирования скоростей потока газа, поступающего в нисходящий стояк и выходящего из основного выпуска для газового потока, можно управлять общей эффективностью разделения U-образного инерционного сепаратора и селективностью отделения более тяжелых или более крупных частиц от более легких или более мелких частиц. Это распространяется на полностью герметизированную погружную трубу, где единственным потоком газа, выходящим из погружной трубы, является тот, который увлекается выходящим потоком частиц.

[0064] В некоторых вариантах осуществления газовый барботер 75 или дополнительный водяной пар/инертный газ могут быть обеспечены вблизи верхней части выпускной секции 80, например, вблизи верхней части впуска стояка. Дополнительный подъемный газ, обеспечиваемый внутри сепаратора, может дополнительно облегчать отделение более тяжелых или более крупных твердых частиц от более легких или более мелких твердых частиц, поскольку дополнительный газ может предпочтительно поднимать более легкие твердые частицы к выпуску 84 для газа, что приводит к лучшей сортировке твердых частиц.

[0065] Площадь поперечного сечения U-образного сепаратора на впуске 70, выпуске 82 и по всему U-образному сепаратору (включая области 74, 76) может быть отрегулирована для управления поверхностной скорости газа внутри устройства для управления эффективностью разделения и селективностью. В некоторых вариантах осуществления положение одной или нескольких стенок сепаратора может быть регулируемым, или внутри одной или нескольких секций сепаратора может быть расположена подвижная отражательная перегородка, которая может использоваться для управления эффективностью и селективностью разделения. В некоторых вариантах осуществления система может включать в себя анализатор размеров частиц ниже по потоку от выпуска 82, позволяющий в реальном времени регулировать конфигурацию потока через U-образный сепаратор для достижения желаемого разделения.

[0066] Использование U-образных инерционных сепараторов, соединенных последовательно, или комбинации U-образных инерционных сепараторов и циклонов может обеспечить гибкость, позволяющую одновременно достигать как целевой эффективности разделения, так и целевой селективности в отношении более крупных частиц относительно более мелких частиц.

[0067] Относительно высокая концентрация улавливающей металл добавки по отношению к катализатору, а также псевдоожижение и рециркуляция улавливающих металл добавок увеличивают вероятность столкновения катализатора с улавливающими добавками в аппарате 22, приводя к улавливанию металлических загрязнителей на поверхностях добавок. Данный способ также служит в качестве способа отделения регенерации катализатора от добавления/отведения добавки, что приводит к большой экономической выгоде для оператора установки FCC. Резюмируя, способ FCC вариантов осуществления настоящего изобретения создает обогащенную улавливающей металл добавкой среду в аппарате 22 удаления загрязнителей, что может существенно увеличить эффективность улавливания улавливающих металл добавок и минимизировать добавление добавки в технологическую установку, облегчая переработку трудноизвлекаемой нефти и сланцевой нефти, которые содержат металлические загрязнители, такие как железо, кальций, фосфор и другие, обычно не связанные с традиционными сырыми нефтями.

[0068] Варианты осуществления настоящего изобретения описывают катализатор или смесь частиц, разделяемых сепаратором твердых частиц, и эффективную предпочтительную концентрацию катализатора в смеси в реакторе. Как проиллюстрировано на фиг.1 и фиг.2, частицы, сконцентрированные в аппарате 22, показаны как возвращенные из сепаратора 32 твердых частиц вблизи верхней части аппарата 22. Описанные здесь варианты осуществления также предполагают возвращение твердых частиц из сепаратора твердых частиц по трубопроводу 34 в среднюю или нижнюю часть аппарата 22, и возврат частиц может зависеть от типов катализатора и улавливающей металл добавки в смеси, и желаемого градиента катализатор/добавка в реакторном аппарате, среди других возможных факторов. Описанные здесь варианты осуществления также предусматривают возврат катализатора в несколько мест внутри аппарата.

[0069] В дополнение к сепаратору частиц U-типа, описанному в связи с фиг.3, на фиг.4 - фиг.6 проиллюстрированы различные дополнительные сепараторы для использования в вариантах осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг.4, сепаратор 900 с камерой с отражательной перегородкой для разделения катализаторов или других частиц на основе размера и/или плотности может включать впуск 910, такой как горизонтальный канал. Пары и частицы, содержащиеся в горизонтальном канале, далее поступают в камеру 912, а затем отклоняются отражательной перегородкой 914. Камера 912 соединена с первым вертикальным выпуском 916 и первым горизонтальным выпуском 918. Отражательная перегородка 914 может быть расположена в середине камеры 912, вблизи впуска 910 или вблизи горизонтального выпуска 918 из камеры. Отражательная перегородка может находиться под углом или может перемещаться таким образом, чтобы использоваться для отклонения большего или меньшего количества частиц катализатора, и может быть сконфигурирована для определенной смеси частиц.

[0070] Способы в настоящем изобретении могут использовать сепаратор 900 с камерой с отражательной перегородкой для отделения более крупных и/или более плотных частиц от более мелких и/или менее плотных частиц, содержащихся в несущем газе, таком как углеводородный выходящий поток реакции. Сепаратор 900 с камерой с отражательной перегородкой может быть выполнен с возможностью: отделения по меньшей мере части частиц второго типа от несущего газа и частиц первого типа, извлечения частиц второго типа через первый вертикальный выпуск 916 и извлечения смеси, включающей несущий газ и частицы первого типа, через первый горизонтальный выпуск 918. Сепаратор также может включать в себя распределитель (не показан), расположенный внутри или вблизи первого вертикального выпуска для введения псевдоожижающего газа, облегчая дополнительное отделение частиц первого типа от частиц второго типа.

[0071] Обратимся теперь к фиг.5, на которой проиллюстрирован жалюзийный сепаратор для использования в соответствии с вариантами осуществления, приведенными в данном документе. Подобно другим сепараторам, проиллюстрированным и описанным, жалюзийный сепаратор 1000 может использоваться для разделения катализаторов или других частиц на основе размера и/или плотности. Жалюзийный сепаратор 1000 может включать в себя вертикальный впуск 1010, соединенный с камерой 1012, где одна или несколько вертикальных сторон 1015 камеры оборудованы узкими щелевыми выпусками 1016, которые можно описать как жалюзи. Количество жалюзи может варьировать в зависимости от применения, например, желаемой смеси частиц, подлежащей разделению, и угол жалюзи можно регулировать, чтобы контролировать количество пара, проходящего через выпуск жалюзи и покидающего их. Камера 1012 также соединена с первым вертикальным выпуском 1014 в донной части камеры.

[0072] Способы в настоящем изобретении могут использовать жалюзийный сепаратор 1000 для отделения более крупных и/или более плотных частиц от более мелких и/или менее плотных частиц, содержащихся в несущем газе, таком как углеводородный выходящий поток реакции. Жалюзийный сепаратор 1000 может быть выполнен с возможностью: отделения по меньшей мере части частиц второго типа от несущего газа и частиц первого типа, извлечения частиц второго типа через первый вертикальный выпуск 1014 и извлечения несущего газа и частиц первого типа через выпуск 1016 жалюзи. Сепаратор также может включать в себя распределитель (не показан), расположенный внутри или вблизи первого вертикального выпуска для введения псевдоожижающего газа, облегчая дополнительное отделение частиц первого типа от частиц второго типа.

[0073] Обратимся теперь к фиг.6, на которой проиллюстрирован инерционный сепаратор 1100 для использования в соответствии с вариантами осуществления, приведенными в данном документе. Подобно другим сепараторам, проиллюстрированным и описанным, инерционный сепаратор 1100 может использоваться для разделения катализаторов или других частиц на основе размера и/или плотности. Сепаратор может включать в себя впуск 1110 наверху и продолжающийся в камеру 1112. В некоторых вариантах осуществления высота или расположение впуска 1110 внутри камеры 1112 могут быть регулируемыми. Сепаратор также может включать в себя один или более боковых выпусков 1114, 1116, например, от одного до восьми боковых выпусков, и вертикальный выпуск 1118. Сепаратор также может включать в себя распределитель (не показан), расположенный внутри или вблизи вертикального выпуска 1118 для введения псевдоожижающего газа.

[0074] Смесь 1172 твердых частиц или катализаторов различных размеров вводится вместе с потоком несущего газа через впуск 1110. Газы в смеси 1172 предпочтительно направляются к выпускам 1114, 1116 на основе перепада давления, и силы инерционного разделения прикладываются к твердым частицам, заставляя частицы и несущий газ поворачивать от продолжающегося впуска 1110 внутри камеры 1112 для прохождения к выпускам 1114, 1116, при этом инерционные силы разделяют частицы различных размеров/плотностей. Более крупные и/или более тяжелые твердые частицы 1174 предпочтительно проходят вниз в секциях 1118 к стояку или погружной трубе (не показано), соединенной с основанием сепаратора, тогда как более легкие и/или более мелкие твердые частицы 1176 предпочтительно переносятся вместе с потоком газа к выпускам 1114, 1116, где смесь мелких частиц и газов может извлекаться.

[0075] В каждом из описанных здесь сепараторов с помощью регулирования скоростей потока газа, поступающего в нисходящий стояк/разделительную камеру и выходящего из основного выпуска для газового потока, можно управлять общей эффективностью разделения сепаратора и селективностью отделения более тяжелых или более крупных частиц от более легких или более мелких частиц. Это распространяется на полностью герметизированную погружную трубу, где единственным потоком газа, выходящим из погружной трубы, является тот, который увлекается выходящим потоком твердых частиц/катализатора.

[0076] В некоторых вариантах осуществления газовый барботер или дополнительный водяной пар/инертный газ могут быть обеспечены вблизи верхней части выпускной секции для тяжелых/плотных частиц, например, вблизи верхней части впуска стояка. Дополнительный подъемный газ, обеспечиваемый внутри сепаратора, может дополнительно облегчать отделение более тяжелых или более крупных твердых частиц от более легких или более мелких твердых частиц, поскольку дополнительный газ может предпочтительно поднимать более легкие твердые частицы к выпускам для газа, что приводит к лучшей сортировке твердых частиц.

[0077] Описанные здесь сепараторы частиц могут быть расположены снаружи или внутри аппарата. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления выпуски для крупных и/или плотных частиц сепараторов частиц могут быть соединены по текучей среде с внешним аппаратом, обеспечивая селективную рециркуляцию или подачу отделенных частиц в желаемый реактор, например, для сохранения желаемого баланса катализатора.

[0078] Как описано выше, варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают эффективное удаление загрязнителей из катализаторов. Одно или более из указанных выше преимуществ и признаков вариантов осуществления способов, описанных в настоящем документе, может обеспечивать усовершенствованный или оптимальный способ каталитического крекинга углеводородов для получения легких олефинов. Как отмечалось, описанные здесь варианты осуществления могут обеспечивать улучшенный контакт загрязненного катализатора с улавливающей добавкой, а также отделение процесса удаления загрязнителей от крекинг-реакторов, что, среди прочих преимуществ, приводит к улучшению общего процесса крекинга.

[0079] Хотя описание изобретения включает ограниченное число вариантов осуществления, специалистам в данной области, использующим преимущества данного изобретения, будет ясно, что могут быть разработаны другие варианты осуществления, которые не выходят за пределы объема настоящего изобретения. Соответственно, объем изобретения должен ограничиваться только прилагаемой формулой изобретения.

Изобретение относится к системе для крекинга углеводородов, содержащей: первый реактор для контактирования катализатора крекинга с углеводородным сырьем для превращения по меньшей мере части углеводородного сырья в более легкие углеводороды; сепаратор для отделения более легких углеводородов от отработанного катализатора крекинга; подающий трубопровод для подачи отделенного отработанного катализатора крекинга из сепаратора в регенератор катализатора; трубопровод для катализатора для транспортировки части отработанного катализатора крекинга из регенератора катализатора в аппарат удаления загрязнителей; аппарат удаления загрязнителей для контактирования отработанного катализатора с улавливающей загрязнитель добавкой, имеющей средний размер частицы и/или плотность, превышающие аналогичные значения для катализатора крекинга; второй сепаратор для разделения головного потока из аппарата удаления загрязнителей на первый поток, содержащий катализатор крекинга и подъемный газ, и второй поток, содержащий улавливающую загрязнитель добавку; рециркуляционный трубопровод для транспортировки улавливающей загрязнитель добавки, извлеченной во втором сепараторе, в аппарат удаления загрязнителей; трубопровод кубового продукта для извлечения улавливающей загрязнитель добавки из аппарата удаления загрязнителей; и трубопровод для транспортировки первого потока в регенератор катализатора. Также изобретение относится к способу удаления загрязнителей из катализатора, способу регенерации и способу крекинга углеводородов, а также к системе для отделения улавливающей загрязнитель добавки. Предлагаемое изобретение позволяет эффективно удалять загрязнители из катализатора. 5 н. и 13 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Система для крекинга углеводородов, содержащая:

первый реактор для контактирования катализатора крекинга с углеводородным сырьем для превращения по меньшей мере части углеводородного сырья в более легкие углеводороды;

сепаратор для отделения более легких углеводородов от отработанного катализатора крекинга;

подающий трубопровод для подачи отделенного отработанного катализатора крекинга из сепаратора в регенератор катализатора;

трубопровод для катализатора для транспортировки части отработанного катализатора крекинга из регенератора катализатора в аппарат удаления загрязнителей;

аппарат удаления загрязнителей для контактирования отработанного катализатора с улавливающей загрязнитель добавкой, имеющей средний размер частицы и/или плотность, превышающие аналогичные значения для катализатора крекинга;

второй сепаратор для разделения головного потока из аппарата удаления загрязнителей на первый поток, содержащий катализатор крекинга и подъемный газ, и второй поток, содержащий улавливающую загрязнитель добавку;

рециркуляционный трубопровод для транспортировки улавливающей загрязнитель добавки, извлеченной во втором сепараторе, в аппарат удаления загрязнителей;

трубопровод кубового продукта для извлечения улавливающей загрязнитель добавки из аппарата удаления загрязнителей; и

трубопровод для транспортировки первого потока в регенератор катализатора.

2. Система по п. 1, в которой второй сепаратор находится внутри аппарата удаления загрязнителей.

3. Система по п. 1, дополнительно содержащая систему подачи подъемного газа, выполненную с возможностью подачи подъемного газа со скоростью подачи, достаточной для псевдоожижения улавливающей загрязнитель добавки и переноса улавливающей загрязнитель добавки и катализатора во второй сепаратор.

4. Система по п. 1, в которой второй сепаратор включает сепаратор твердых частиц для отделения улавливающей загрязнитель добавки из головного потока, причем второй сепаратор содержит:

впуск для введения головного потока, содержащего подъемный газ, улавливающую загрязнитель добавку и катализатор крекинга;

камеру для приема головного потока из впуска, при этом камера выполнена с возможностью отделения по меньшей мере части улавливающей загрязнитель добавки от подъемного газа и катализатора крекинга;

первый выпуск для извлечения улавливающей загрязнитель добавки;

второй выпуск для извлечения подъемного газа и катализатора крекинга; и

распределитель, расположенный внутри или вблизи первого выпуска для введения псевдоожижающего газа, облегчающего дополнительное отделение улавливающей загрязнитель добавки от катализатора крекинга.

5. Система по п. 4, в котором площадь поперечного сечения камеры или ее части можно регулировать.

6. Система по п. 4, дополнительно включающий подвижную отражательную перегородку, расположенную в одной или более секциях камеры.

7. Способ удаления загрязнителей из катализатора в системе по пп. 1-6 , включающий:

подачу катализатора, содержащего загрязнители, в аппарат удаления загрязнителей;

подачу улавливающей загрязнитель добавки в аппарат удаления загрязнителей, при этом улавливающая загрязнитель добавка имеет средний размер частицы, превышающий средний размер частицы катализатора, и/или более высокую плотность, чем у катализатора;

псевдоожижение катализатора и улавливающей загрязнитель добавки с помощью подъемного газа, контактирование катализатора с улавливающей загрязнитель добавкой и перемещение загрязнителей из катализатора в улавливающую загрязнитель добавку;

отведение из аппарата удаления загрязнителей первого потока, содержащего подъемный газ, улавливающую загрязнитель добавку и катализатор, имеющий пониженное количество загрязнителей;

отделение улавливающей загрязнитель добавки от первого потока, с образованием рециркуляционного потока, содержащего улавливающую загрязнитель добавку, и потока продукта катализатора, содержащего подъемный газ и катализатор, имеющий пониженное количество загрязнителей;

возвращение улавливающей загрязнитель добавки в рециркуляционном потоке в аппарат удаления загрязнителей; и

отведение из аппарата удаления загрязнителей второго потока, содержащего улавливающую загрязнитель добавку.

8. Способ по п. 7, в котором загрязнители содержат одно или более из железа, кальция, никеля, ванадия, серы, калия и фосфора.

9. Способ по п. 7, дополнительно включающий подачу подъемного газа в аппарат удаления загрязнителей со скоростью потока для работы в режимах кипящего слоя, турбулентного слоя или быстрого псевдоожижения.

10. Способ регенерации и удаления загрязнителей из катализатора в системе по пп. 1-6, включающий:

подачу катализатора, содержащего загрязнители, в аппарат удаления загрязнителей;

подачу улавливающей загрязнитель добавки в аппарат удаления загрязнителей, при этом улавливающая загрязнитель добавка имеет средний размер частицы больший, чем у катализатора, и/или более высокую плотность, чем у катализатора;

псевдоожижение катализатора и улавливающей загрязнитель добавки с помощью подъемного газа, контактирование катализатора с улавливающей загрязнитель добавкой и перемещение загрязнителей из катализатора в улавливающую загрязнитель добавку;

отведение из аппарата удаления загрязнителей первого потока, содержащего подъемный газ, улавливающую загрязнитель добавку и катализатор, имеющий пониженное количество загрязнителей;

отделение улавливающей загрязнитель добавки от первого потока, с образованием рециркуляционного потока, содержащего улавливающую загрязнитель добавку, и потока продукта катализатора, содержащего подъемный газ и катализатор, имеющий пониженное количество загрязнителей;

возвращение улавливающей загрязнитель добавки в рециркуляционном потоке в аппарат удаления загрязнителей;

отведение из аппарата удаления загрязнителей второго потока, содержащего улавливающую загрязнитель добавку;

подачу потока продукта катализатора в регенератор катализатора; и

отделение катализатора от подъемного газа и регенерацию катализатора в регенераторе катализатора.

11. Способ по п. 10, в котором загрязнители содержат одно или более из железа, кальция, никеля, ванадия, серы, калия и фосфора.

12. Способ по п. 10, дополнительно включающий подачу подъемного газа в аппарат удаления загрязнителей со скоростью потока для работы в режимах кипящего слоя, турбулентного слоя или быстрого псевдоожижения.

13. Способ по п. 10, дополнительно включающий подачу свежего катализатора в регенератор катализатора по трубопроводу добавления катализатора и отведение отработанного катализатора из регенератора катализатора по трубопроводу отведения отработанного катализатора.

14. Способ по п. 10, в котором подъемный газ содержит водяной пар, воздух, кислород, азот, или их смесь.

15. Способ крекинга углеводородов в системе по пп. 1-6, включающий в себя:

контактирование катализатора крекинга с углеводородным сырьем в лифт-реакторе для превращения углеводородов в углеводородном сырье в более легкие углеводороды, при этом углеводородное сырье также содержит один или более загрязнителей, выбранных из группы, состоящей из железа, кальция и фосфора;

извлечение выходящего потока, содержащего углеводороды и загрязненный катализатор крекинга, из лифт-реактора;

отделение углеводородов от загрязненного катализатора крекинга в выходящем потоке с получением потока углеводородного продукта и потока твердых частиц, содержащего загрязненный катализатор крекинга;

перенос загрязненного катализатора крекинга в потоке твердых частиц в аппарат регенерации катализатора;

отведение части загрязненного катализатора крекинга из аппарата регенерации катализатора и подачу отведенной части в аппарат удаления загрязнителей;

подачу улавливающей загрязнитель добавки в аппарат удаления загрязнителей, при этом улавливающая загрязнитель добавка имеет средний размер частицы больше, чем у катализатора крекинга, и/или более высокую плотность, чем у катализатора крекинга;

псевдоожижение катализатора крекинга и улавливающей загрязнитель добавки с помощью подъемного газа, контактирование катализатора с улавливающей загрязнитель добавкой и перемещение загрязнителей из катализатора в улавливающую загрязнитель добавку;

отведение из аппарата удаления загрязнителей головного потока, содержащего подъемный газ, улавливающую загрязнитель добавку и катализатор крекинга, имеющий пониженное количество загрязнителей;

отделение улавливающей загрязнитель добавки от головного потока, с образованием рециркуляционного потока, содержащего улавливающую загрязнитель добавку, и потока продукта катализатора, содержащего подъемный газ и катализатор крекинга, имеющий пониженное количество загрязнителей;

возвращение улавливающей загрязнитель добавки в рециркуляционном потоке в аппарат удаления загрязнителей;

отведение из аппарата удаления загрязнителей кубового потока, содержащего улавливающую загрязнитель добавку;

подачу потока продукта катализатора в регенератор катализатора; и

отделение катализатора от подъемного газа и регенерацию катализатора в регенераторе катализатора.

16. Способ по п. 15, в котором катализатор крекинга имеет средний размер частицы в диапазоне от примерно 20 мкм до примерно 200 мкм и плотность в диапазоне от примерно 0,6 г/см³ до примерно 1,1 г/см³.

17. Способ по п. 16, в котором улавливающая загрязнитель добавка имеет средний размер частицы в диапазоне от примерно 20 мкм до примерно 350 мкм и плотность в диапазоне от примерно 0,7 г/см³ до примерно 1,2 г/см³.

18. Система для отделения улавливающей загрязнитель добавки от катализатора крекинга в системе по пп. 1-6, содержащая:

аппарат удаления загрязнителей, имеющий одно или более соединений по текучей среде для приема загрязненного катализатора крекинга, загрязненной улавливающей загрязнитель добавки, свежей улавливающей загрязнитель добавки и псевдоожижающего газа, в котором отработанный катализатор может приводиться в контакт с улавливающей загрязнитель добавкой, где улавливающая загрязнитель добавка может иметь средний размер частицы и плотность, превышающие аналогичные значения для катализатора крекинга;

сепаратор для разделения головного потока из аппарата удаления загрязнителей на первый поток, содержащий катализатор крекинга и подъемный газ, и второй поток, содержащий улавливающую загрязнитель добавку;

рециркуляционный трубопровод для транспортировки улавливающей загрязнитель добавки, извлеченной в сепараторе, в аппарат удаления загрязнителей; и

трубопровод кубового продукта для извлечения улавливающей загрязнитель добавки из аппарата удаления загрязнителей.