СПОСОБ И УСТАНОВКА ФЛЮИД-КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА ДЛЯ МАКСИМАЛЬНОГО УВЕЛИЧЕНИЯ ВЫХОДА ЛЕГКИХ ОЛЕФИНОВ И ДРУГИХ ПРИМЕНЕНИЙ Российский патент 2024 года по МПК C10G51/02 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Приведенные здесь варианты осуществления относятся в целом к системам и способам для повышения производительности и/или гибкости смешанных катализаторных систем. Некоторые описываемые здесь варианты осуществления относятся к установке и способу флюид-каталитического крекинга для максимального увеличения конверсии тяжелого углеводородного сырья, такого как вакуумный газойль и/или тяжелые нефтяные остатки, в легкие олефины с очень высоким выходом, такие как пропилен и этилен, ароматические соединения и бензин с высоким октановым числом.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] В последнее время получение легких олефинов с помощью процессов флюид-каталитического крекинга (FCC) считается одним из наиболее привлекательных предложений. Кроме того, существует все возрастающая потребность в соединениях - нефтехимических «строительных блоках», таких как пропилен, этилен и ароматические соединения (бензол, толуол, ксилолы и т.д.). В дополнение к этому, объединение нефтеперерабатывающих заводов с нефтехимическими комплексами стало предпочтительным вариантом одновременно по экономическим и экологическим соображениям.

[0003] Глобальные тренды также показывают, что существует повышенный спрос на средние дистилляты (дизельное топливо) в отличие от спроса на бензиновый продукт. Для максимального увеличения выхода средних дистиллятов в процессе FCC необходимо эксплуатировать FCC при более низкой температуре реактора и ином составе катализатора. Недостатком такого изменения является снижение выхода легких олефинов, поскольку установка FCC работает при гораздо более низкой температуре реактора. Это также будет уменьшать количество сырья для установок алкилирования.

[0004] За последние два десятилетия в попытке приспособиться к изменению рыночного спроса было разработано несколько каталитических процессов в псевдоожиженном слое. Например, в US7479218 раскрывается реакторная система с псевдоожиженным каталитическим слоем, в которой лифт-реактор разделен на две секции различных радиусов для повышения селективности для производства легких олефинов. Первая часть лифт-реактора с меньшим радиусом используется для крекинга тяжелых молекул сырья во фракцию нафты. Вторая часть лифт-реактора, т.е. часть с увеличенным радиусом, используется для дальнейшего крекинга продуктов фракции нафты в легкие олефины, такие как пропилен, этилен и т.д. Хотя конструкция реакторной системы довольно проста, степень селективности в отношении легких олефинов ограничена по следующим причинам: (1) сырьевые потоки фракции нафты контактируют с частично закоксованным или деактивированным катализатором; (2) температура во второй части секции реакции значительно ниже, чем в первой зоне из-за эндотермического характера реакции в обеих секциях; и (3) отсутствие высокой энергией активации, необходимой для крекинга легкого сырья, по сравнению с необходимой для тяжелых углеводородов.

[0005] В US6106697, US7128827 и US7323099 используются двухступенчатые установки флюид-каталитического крекинга (FCC), дающие возможность высокой степени регулирования селективного крекинга сырьевых потоков тяжелых углеводородов и фракции нафты. 1-ая ступень установки FCC, состоящая из лифт-реактора, десорбера и регенератора, используется для превращения газойля/тяжелого углеводородного сырья в продукты в температурном интервале кипения нафты, в присутствии крупнопористого цеолитного катализатора Y-типа. 2-ая ступень установки FCC с аналогичным набором резервуаров/конфигурацией используется для каталитического крекинга рециркулированных потоков нафты из 1-ой ступени. Разумеется, на 2-ой ступени установки FCC используется катализатор типа ZSM-5 (мелкопористый цеолит) для повышения селективности в отношении легких олефинов. Хотя данная схема обеспечивает высокую степень контроля над сырьем, катализатором и выбором диапазонов рабочих режимов и обеспечивает оптимизацию в широком смысле, 2-ая ступень переработки подаваемой нафты образует очень мало кокса, что недостаточно для сохранения теплового баланса. При этом требуется тепло из внешних источников для обеспечения достаточной температуры в регенераторе для достижения хорошего сгорания и подачи тепла для испарения подаваемого сырья и осуществления эндотермической реакции. Как правило, во 2-ой ступени регенератора FCC сжигается факельное масло, что приводит к чрезмерной деактивации катализатора из-за повышенных температур частиц катализатора и горячих точек.

[0006] В US7658837 описан способ и устройство для оптимизации выхода продуктов FCC при использовании части обычного десорбционного слоя в качестве реактивного десорбера. Такой принцип реактивной десорбции второго реактора до некоторой степени негативно сказывается на эффективности десорбции, и, следовательно, может привести к увеличению количества кокса в регенераторе. Выход продукта и селективность также могут изменяться из-за контакта сырья с закоксованным или деактивированным катализатором. Кроме того, температуры реактивного десорбера не могут быть изменены независимо, поскольку предельная температура лифт-реактора непосредственно регулируется для поддержания желаемых условий в лифт-реакторе.

[0007] В US2007/0205139 описан способ инжекции углеводородного сырья через первый распределитель, расположенный в нижней части лифт-реактора для максимального увеличения выхода бензина. Когда задача заключается в том, чтобы максимально увеличить выход легких олефинов, исходное сырье инжектируют в верхнюю часть лифт-реактора через аналогичную распределительную систему подаваемого сырья с намерением уменьшить время пребывания паров углеводородов в лифт-реакторе.

[0008] В WO2010/067379 ставится цель повышения выходов пропилена и этилена путем инжекции потоков С₄ и олефиновой нафты в зону подъема лифт-реактора, ниже зоны инжекции тяжелого углеводородного сырья. Эти потоки не только повышают выход легких олефинов, но и выступают в качестве среды для переноса катализатора вместо водяного пара. Данный подход помогает в уменьшении степени термической деактивации катализатора. Однако ему не хватает гибкости в варьировании рабочих условий, таких как температура и WHSV в зоне подъема, которые имеют решающее значение для крекинга таких потоков легкого сырья. Это может привести к ухудшению селективности в отношении желаемых легких олефинов.

[0009] В US6869521 описано, что контактирование сырья, образованного из продукта FCC (в частности, нафты), с катализатором во втором реакторе, работающем в режиме быстрого ожижения слоя, оказывается полезным для содействия реакциям переноса водорода, а также для регулирования реакций каталитического крекинга.

[0010] В US7611622 описан способ FCC, применяющий два лифт-реактора для конверсии C₃/C₄-содержащего сырья в ароматические соединения. Первый и второй потоки углеводородного сырья подаются соответственно в первый и второй лифт-реакторы в присутствии обогащенного галлием катализатора, и второй лифт-реактор работает при более высокой температуре реакции, чем первый.

[0011] В US5944982 описан каталитический способ с двумя лифт-реакторами для производства низкосернистого и высокооктанового бензина. Второй лифт-реактор используется для переработки рециркулята тяжелой нафты и легких рецикловых газойлей после гидроочистки для максимального увеличения выхода бензина и октанового числа.

[0012] В US20060231461 описан способ, который максимально увеличивает выход легкого рециклового газойля (LCO) или среднего дистиллятного продукта и легких олефинов. В данном способе используется система из двух реакторов, в которой первый реактор (лифт-реактор) используется для крекинга газойлевого сырья в преимущественно LCO, и второй прямоточный реактор с плотным слоем используется для крекинга нафты, рециркулированной из первого реактора. Данный способ ограничен селективностью катализатора, и ему недостает желаемого уровня олефинов в нафте из-за работы первого реактора при существенно более низких температурах реакции.

[0013] В US6149875 обсуждается удаление загрязнителей сырья, таких как углерод и металлы, с помощью адсорбента. Катализатор FCC отделяют от адсорбента, используя различия между скоростью транспортировки/конечной скоростью катализатора FCC и адсорбента.

[0014] В US7381322 описаны установка и способ для отделения катализатора от металлического адсорбента в сепараторе-десорбере перед стадией регенерации для устранения неблагоприятного воздействия загрязняющих металлов, осажденных на адсорбенте. В данном патенте используется разница в минимальной скорости/скорости барботирования, и его применяют главным образом для отделения катализатора FCC от адсорбента.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0015] Установлено, что можно использовать двухреакторную схему для крекинга углеводородов, включая крекинг С₄, более легкой фракции С₅, фракции нафты, метанола и т.д., для получения легких олефинов, причем двухреакторная схема не имеет ограничений по селективности и работоспособности, соответствует требованиям к тепловому балансу, а также сохраняет низкое число единиц оборудования. Выбранные варианты осуществления, описываемые в данном документе, применяют традиционный лифт-реактор в сочетании с реактором псевдоожиженного слоя со смешанным потоком (например, включающим как противоточные, так и прямоточные потоки катализатора), предназначенный для максимального увеличения продукции легких олефинов. Выходящие потоки из лифт-реактора и реактора со смешанным потоком обрабатываются в общем разделительном резервуаре для катализатора, и катализаторы, использованные в лифт-реакторе и реакторе со смешанным потоком, могут быть регенерированы в общем резервуаре для регенерации катализатора. Данная технологическая схема является эффективной для поддержания высокой активности крекинга, преодолевает проблемы теплового баланса и также повышает выход и селективность в отношении легких олефинов из различных потоков углеводородов, при этом упрощает охлаждение продукта и аппаратные средства, как будет описано более подробно ниже.

[0016] В одном аспекте описываемые здесь варианты осуществления относятся к способу конверсии или каталитического крекинга углеводородов. Способ может включать в себя подачу углеводорода, первых частиц и вторых частиц в реактор, где первые частицы имеют меньший средний размер частиц и/или меньшую плотность, чем вторые частицы, и где первые и вторые частицы могут быть каталитическими или некаталитическими. Первая часть вторых частиц может быть извлечена в виде кубового продукта из реактора; а выходящий поток подвергнутых крекингу углеводородов, вторая часть вторых частиц, а также первые частицы могут быть извлечены в виде головного продукта из реактора. Вторая часть вторых частиц может быть отделена от головного продукта для того, чтобы обеспечить первый поток, содержащий первые частицы и выходящий поток углеводородов, и второй поток, содержащий отделенные вторые частицы, что позволяет возвращать отделенные вторые частицы во втором потоке в реактор.

[0017] В другом аспекте описываемые здесь варианты осуществления относятся к системе для каталитического крекинга углеводородов. Система может включать в себя первый реактор для контактирования первого и второго катализаторов крекинга с углеводородным сырьем для конверсии по меньшей мере части углеводородного сырья в более легкие углеводороды. Трубопровод головного продукта предусмотрен для извлечения из первого реактора первого потока, содержащего первый катализатор крекинга, первую часть второго катализатора крекинга и углеводороды. Трубопровод кубового продукта предусмотрен для извлечения из первого реактора второго потока, содержащего вторую часть второго катализатора крекинга. Сепаратор может использоваться для отделения второго катализатора крекинга от первого потока с получением выходящего потока углеводородов, содержащего углеводороды и первый катализатор крекинга. Подающий трубопровод предусмотрен для возврата отделенного второго катализатора крекинга из сепаратора в первый реактор.

[0018] Система для каталитического крекинга углеводородов может также включать в себя лифт-реактор для контактирования смеси первого катализатора крекинга и второго катализатора крекинга со вторым углеводородным сырьем для конверсии по меньшей мере части второго углеводородного сырья в более легкие углеводороды и извлечения выходящего из лифт-реактора потока, содержащего более легкие углеводороды и смесь первого катализатора крекинга и второго катализатора крекинга. Второй сепаратор может быть предусмотрен для выделения второго катализатора крекинга из выходящего потока углеводородов, а также для выделения смеси первого и второго катализаторов крекинга из выходящего из лифт-реактора потока. Также можно использовать регенератор катализатора для регенерации первого и второго катализаторов крекинга, извлеченных во втором сепараторе, и второй части первого катализатора крекинга, извлеченной в трубопроводе кубового продукта.

[0019] В другом аспекте описываемые здесь варианты осуществления относятся к способу конверсии углеводородов. Способ может включать в себя: подачу первого катализатора в реактор; подачу второго катализатора в реактор, причем первый катализатор имеет меньший средний размер частиц и/или является менее плотным, чем второй катализатор; и подачу углеводородного сырья в реактор. Выходящий головной поток может быть извлечен из реактора, причем выходящий поток включает в себя подвергшийся крекингу углеводород, первый катализатор и второй катализатор. Второй катализатор может быть отделен от головного продукта для того, чтобы обеспечить первый поток, содержащий первый катализатор и выходящий поток углеводородов, и второй поток, содержащий отделенный второй катализатор, что позволяет возвратить отделенный второй катализатор во втором потоке в реактор.

[0020] В другом аспекте описанные в настоящем документе варианты осуществления относятся к сепаратору для разделения катализаторов или других частиц на основе разницы размеров и/или плотности. Сепаратор может иметь минимум один впуск и может также иметь минимум два выпуска для отделения частиц от несущих газов. Несущий газ входит в сепаратор с частицами, после чего инерционные, центробежные и/или гравитационные силы могут быть приложены к частицам таким образом, чтобы часть частиц и несущего газа собиралась на первом выпуске, а другая часть частиц вместе с несущим газом собиралась на втором выпуске. Комбинация сил в сепараторе может привести к обогащению потока на выпуске в размере частиц и/или плотности по сравнению с концентрацией на впуске. Сепаратор может иметь дополнительное распределение несущего газа или псевдоожижение внутри резервуара/камеры для приложения дополнительных сил к частицам, что может способствовать лучшей сортировке.

[0021] В другом аспекте описанные в настоящем документе варианты осуществления относятся к инерционному сепаратору для отделения катализаторов или других частиц на основе размеров и/или плотности. Инерционный сепаратор может включать в себя впуск для приема смеси, содержащей несущий газ, частицы первого типа и частицы второго типа. Каждый тип частиц может иметь средний размер частиц и распределение частиц по размеру, которые могут различаться или перекрываться, а также среднюю плотность. Второй тип частиц может иметь средний размер частиц и/или среднюю плотность, большие, чем у первого типа частиц. Инерционный сепаратор может включать в себя U-образный трубопровод, включающий в себя первый вертикальный участок, основание U-образной формы и второй вертикальный участок. U-образный трубопровод может соединять по текучей среде впуск через первый вертикальный участок с первым выпуском и вторым выпуском, причем первый выпуск находится вблизи от основания U-образного трубопровода, а второй выпуск соединен со вторым вертикальным участком. U-образный инерционный сепаратор может быть выполнен с возможностью: отделять по меньшей мере часть частиц второго типа от несущего газа и частиц первого типа, извлекать частицы второго типа через первый выпуск, и извлекать несущий газ и частицы первого типа через второй выпуск. Сепаратор может также включать в себя распределитель, расположенный внутри или рядом со вторым выпуском для введения псевдоожижающего газа, облегчающего дополнительное отделение частиц первого типа от частиц второго типа. Данный сепаратор в некоторых вариантах осуществления может быть сконфигурирован таким образом, чтобы площадь поперечного сечения U-образного трубопровода или его части регулировалась. Например, в некоторых вариантах осуществления сепаратор может включать в себя подвижный дефлектор, расположенный внутри одной или более секций U-образного трубопровода.

[0022] В другом аспекте описанные в настоящем документе варианты осуществления относятся к инерционному сепаратору для отделения катализаторов или других частиц на основе размеров и/или плотности, как было описано выше. Инерционный сепаратор может включать в себя впускной горизонтальный трубопровод, который пересекает камеру до отклонения дефлектором. Камера соединена с первым вертикальным выпуском и первым горизонтальным выпуском. Дефлектор может быть расположен посередине, ближе ко впуску или ближе к выпуску камеры. Дефлектор может располагаться под углом или может двигаться таким образом, чтобы отклонять большее или меньшее число частиц катализатора. Сепаратор в виде камеры с дефлектором может быть выполнен с возможностью: отделять по меньшей мере часть частиц второго типа от несущего газа и частиц первого типа, извлекать частицы второго типа через первый вертикальный выпуск, и извлекать несущий газ и частицы первого типа через первый горизонтальный выпуск. Сепаратор также может включать в себя распределитель, расположенный внутри или вблизи первого вертикального выпуска для введения псевдоожижающего газа, облегчающего дополнительное отделение частиц первого типа от частиц второго типа.

[0023] В другом аспекте описанные в настоящем документе варианты осуществления относятся к инерционному сепаратору для отделения катализаторов или других частиц на основе размеров и/или плотности, как было описано выше. Инерционный сепаратор может включать в себя вертикальный впуск, соединенный с камерой, где одна или более вертикальных сторон камеры снабжены узкими щелевыми выпусками, которые могут быть описаны как жалюзи. Количество створок жалюзи может изменяться в зависимости от применения, и угол жалюзи может быть регулируемым для того, чтобы управлять количеством пара, выходящего через отверстия жалюзи. Камера также соединена с первым вертикальным выпуском у основания камеры. Жалюзийный сепаратор может быть выполнен с возможностью: отделять по меньшей мере часть частиц второго типа от несущего газа и частиц первого типа, извлекать частицы второго типа через первый вертикальный выпуск, и извлекать несущий газ и частицы первого типа через отверстия жалюзи. Сепаратор может также включать в себя распределитель, расположенный внутри или рядом с первым вертикальным выпуском для введения псевдоожижающего газа, облегчающего дополнительное отделение частиц первого типа от частиц второго типа.

[0024] Вышеописанные сепараторы могут также использоваться совместно с реакторами, регенераторами и системами подачи катализатора для повышения производительности и гибкости системы.

[0025] В одном аспекте описываемые здесь варианты осуществления относятся к способу конверсии углеводородов. Способ может включать в себя регенерацию катализаторной смеси, содержащей первый катализатор и вторые частицы, в регенераторе, где первый катализатор имеет меньший средний размер частиц и/или меньшую плотность, чем вторые частицы, и где вторые частицы могут быть каталитическими или некаталитическими. Катализаторная смесь и углеводороды могут подаваться в лифт-реактор для конверсии по меньшей мере части углеводородов и извлечения первого выходящего потока, содержащего катализаторную смесь и превращенные углеводороды. Катализаторная смесь также может подаваться во второй реактор. Подача углеводородного сырья во второй реактор и псевдоожижение катализаторной смеси могут обеспечивать контакт углеводородного сырья с катализаторной смесью для конверсии углеводородов, и обеспечивать извлечение головного продукта из второго реактора, содержащего вторые частицы, первый катализатор и прореагировавший углеводородный продукт. Вторые частицы могут быть затем отделены от головного продукта, чтобы обеспечить первый поток, содержащий первый катализатор и прореагировавший углеводородный продукт, и второй поток, содержащий отделенные вторые частицы, и возвращение отделенных вторых частиц во втором потоке в реактор.

[0026] В другом аспекте описываемые здесь варианты осуществления относятся к способу конверсии углеводородов. Способ может включать в себя отведение смеси, содержащей первый катализатор и второй катализатор, из регенератора катализатора и подачу смеси и углеводородов в лифт-реактор для конверсии по меньшей мере части углеводородов и извлечения первого выходящего потока, содержащего катализаторную смесь и превращенные углеводороды, где первый катализатор имеет меньший средний размер частиц и/или меньшую плотность, чем второй катализатор. Способ может также включать в себя отведение смеси, содержащей первый катализатор и второй катализатор, из регенератора катализатора и подачу этой смеси в систему разделения катализатора, псевдоожижение смеси, содержащей первый катализатор и второй катализатор, с помощью среды псевдоожижения, и отделение первого катализатора от второго катализатора в системе разделения катализатора для извлечения первого потока, содержащего первый катализатор и среду псевдоожижения, и второго потока, содержащего второй катализатор. Углеводородное сырье и либо первый поток, либо второй поток могут затем подаваться в реактор для реакции по меньшей мере части углеводорода с образованием превращенного углеводорода.

[0027] В другом аспекте описываемые здесь варианты осуществления относятся к способу конверсии углеводородов. Способ может включать в себя подачу углеводородного сырья и катализаторной смеси, содержащей первый катализатор и второй катализатор, в лифт-реактор, где первый катализатор имеет меньший средний размер частиц и/или меньшую плотность, чем второй катализатор. Выходящий поток из лифт-реактора может быть затем разделен для извлечения первого потока, содержащего первый катализатор и превращенное углеводородное сырье, и второго потока, содержащего второй катализатор, и этот второй поток может подаваться в лифт-реактор.

[0028] В другом аспекте описываемые здесь варианты осуществления относятся к способу конверсии углеводородов. Способ может включать в себя отведение смеси, содержащей первый катализатор и второй катализатор, из регенератора катализатора и подачу смеси к системе подачи/разделения катализатора, где первый катализатор имеет меньший средний размер частиц и/или является менее плотным, чем второй катализатор. Первый катализатор может быть отделен от второго катализатора в системе подачи/разделения катализатора с получением первого потока, содержащего первый катализатор, и второго потока, содержащего второй катализатор. Углеводородное сырье и либо первый поток, либо второй поток могут затем быть поданы в лифт-реактор для реакции по меньшей мере части углеводорода с образованием превращенного углеводорода.

[0029] В другом аспекте описываемые здесь варианты осуществления относятся к системе конверсии углеводородов. Система может включать в себя регенератор катализатора и подающий трубопровод первого катализатора для отведения смеси, содержащей первый катализатор и второй катализатор, из регенератора катализатора и подачи этой смеси в лифт-реактор, причем первый катализатор имеет меньший средний размер частиц и/или является менее плотным, чем второй катализатор. Система может также включать в себя подающий трубопровод второго катализатора для отведения смеси, содержащей первый катализатор и второй катализатор, из регенератора катализатора и подачи этой смеси в систему разделения катализатора, а также подающий трубопровод среды псевдоожижения для псевдоожижения смеси, отведенной через подающий трубопровод второго катализатора, с помощью среды псевдоожижения и отделения первого катализатора от второго катализатора в системе разделения катализатора для того, чтобы извлечь первый поток, содержащий первый катализатор и среду псевдоожижения, и второй поток, содержащий второй катализатор. Реактор может быть предусмотрен для обеспечения контакта углеводородного сырья и первого потока или второго потока для реакции по меньшей мере части углеводорода с образованием превращенного углеводорода.

[0030] В другом аспекте описываемые здесь варианты осуществления относятся к системе конверсии углеводородов. Система может включать в себя лифт-реактор для контактирования углеводородного сырья с катализаторной смесью, содержащей первый катализатор и второй катализатор, причем первый катализатор имеет меньший средний размер частиц и/или является менее плотным, чем второй катализатор. Система разделения катализатора предусмотрена для разделения выходящего из лифт-реактора потока с извлечением первого потока, содержащего первый катализатор и превращенное углеводородное сырье, и второго потока, содержащего второй катализатор. Трубопровод подает этот второй поток в лифт-реактор.

[0031] В другом аспекте описываемые здесь варианты осуществления относятся к системе конверсии углеводородов. Система может включать в себя трубопровод отведения катализатора для отведения смеси, содержащей первый катализатор и второй катализатор, из регенератора катализатора и подачи смеси в систему подачи/разделения катализатора, причем первый катализатор имеет меньший средний размер частиц и/или является менее плотным, чем второй катализатор. Система подачи/разделения катализатора отделяет первый катализатор от второго катализатора в системе подачи/разделения катализатора с получением первого потока, содержащего первый катализатор, и второго потока, содержащего второй катализатор. Лифт-реактор обеспечивает контакт углеводородного сырья и первого потока или второго потока для реакции по меньшей мере части углеводорода с образованием превращенного углеводорода.

[0032] Установка и способы, описываемые в настоящем документе, используют методику, существенно отличающуюся от описанной в указанных выше патентах (таких как US6149875 и US7381322) для разделения смесей твердых частиц. Цель настоящего изобретения также отличается; изобретения известного уровня техники сфокусированы на удалении загрязнителей из катализатора путем введения адсорбента. Однако настоящее изобретение нацелено на улучшение конверсии, селективности и теплового баланса путем концентрирования выбранного катализатора в реакторе, например, концентрирования ZSM-5/11 во втором реакторе.

[0033] Способ конверсии углеводородов. Способ может включать подачу смеси первых частиц и вторых частиц из регенератора в резервуар для транспортировки или лифт-реактор. Первые частицы могут иметь меньший средний размер частиц и/или быть менее плотными, чем вторые частицы, и первые частицы и вторые частицы могут независимо представлять собой каталитические или некаталитические частицы. Способ может также включать в себя подачу реакционноспособной и/или нереакционноспособной несущей текучей среды в резервуар для транспортировки или лифт-реактор, и извлечение головного продукта из резервуара для транспортировки/лифт-реактора, содержащего несущую текучую среду и/или продукт реакции несущей текучей среды, вторые частицы и первые частицы.

[0034] Головной продукт может подаваться в интегрированный разделительный резервуар. Интегрированный разделительный резервуар может включать в себя корпус. Устройство для отделения твердых частиц может быть расположено внутри корпуса для отделения вторых частиц от головного продукта, с получением первого потока, содержащего первые частицы и несущую текучую среду и/или продукт реакции несущей текучей среды, и второго потока, содержащего отделенные вторые частицы. Один или несколько циклонов также могут быть расположены внутри корпуса, причем циклоны предназначены для разделения первого потока с извлечением твердой фракции, содержащей первые частицы, и паровой фракции, содержащей несущую текучую среду и/или продукт реакции несущей текучей среды. Кроме того, внутри корпуса может быть расположен внутренний резервуар для приема второго потока, содержащего отделенные вторые частицы. Кольцевая область может быть сформирована между корпусом и внутренним резервуаром для приема твердой фракции, содержащей первые частицы. Разделительный резервуар может также включать в себя выпуск для пара, для извлечения паровой фракции, выпуск для первых твердых частиц для извлечения фракции твердых частиц из кольцевой области, и выпуск для вторых твердых частиц, для извлечения отделенных вторых частиц из внутреннего резервуара.

[0035] Способ может также включать в себя извлечение твердой фракции из кольцевой области через выпуск для первых твердых частиц. Кроме того, отделенные вторые частицы могут быть извлечены через выпуск для вторых твердых частиц.

[0036] В некоторых вариантах осуществления твердая фракция, содержащая отделенные первые частицы, может подаваться из кольцевой области в регенератор. Отделенные вторые частицы из внутреннего резервуара могут подаваться в резервуар для транспортировки или лифт-реактор, где отделенные вторые частицы смешиваются со смесью первых частиц и вторых частиц из регенератора.

[0037] В некоторых вариантах осуществления отделенные вторые частицы могут подаваться из внутреннего резервуара в регенератор. Твердая фракция, содержащая отделенные первые частицы, может быть подана из кольцевой области в резервуар для транспортировки или лифт-реактор, где отделенные вторые частицы смешиваются со смесью первых частиц и вторых частиц из регенератора.

[0038] В еще одних вариантах осуществления отделенные вторые частицы могут подаваться из внутреннего резервуара в дополнительный реактор. Отделенные вторые частицы могут быть приведены в контакт в дополнительном реакторе с углеводородным сырьем для крекинга углеводородного сырья.

[0039] В другом аспекте описываемые здесь варианты осуществления относятся к способу конверсии углеводородов. Способ может включать в себя подачу смеси первых частиц и вторых частиц из регенератора в лифт-реактор, где первые частицы имеют меньший средний размер частиц и/или являются менее плотными, чем вторые частицы, и где первые частицы и вторые частицы могут независимо представлять собой каталитические или некаталитические частицы. Углеводородная фракция может быть подана в лифт-реактор, причем способ включает контактирование углеводородной фракции со смесью первых частиц и вторых частиц для конверсии по меньшей мере части углеводородной фракции. Головной продукт может быть извлечен из лифт-реактора, включая превращенную углеводородную фракцию, вторые частицы и первые частицы. Затем головной продукт может быть подан в интегрированный разделительный резервуар, причем интегрированный разделительный резервуар включает в себя: корпус; устройство для отделения твердых частиц, расположенное внутри корпуса, для отделения вторых частиц от головного продукта, с получением первого потока, содержащего первые частицы и несущую текучую среду и/или продукт реакции несущей текучей среды, и второго потока, содержащего отделенные вторые частицы; один или несколько циклонов, расположенных внутри корпуса, для разделения первого потока с извлечением твердой фракции, содержащей первые частицы, и паровой фракции, содержащей несущую текучую среду и/или продукт реакции несущей текучей среды; внутренний резервуар, расположенный внутри корпуса, для приема второго потока, содержащего отделенные вторые частицы; кольцевую область между корпусом и внутренним резервуаром для приема твердой фракции, содержащей первые частицы; и, выпуск для пара, для извлечения паровой фракции. Твердая фракция может подаваться из кольцевой области в регенератор. Кроме того, способ может включать в себя повышение концентрации вторых частиц внутри лифт-реактора с помощью подачи отделенных вторых частиц из внутреннего резервуара в лифт-реактор, где отделенные вторые частицы смешиваются со смесью первых частиц и вторых частиц из регенератора.

[0040] Способ может также включать подачу второго углеводородного сырья и смеси первых частиц и вторых частиц во второй реактор. Во втором реакторе смесь первых и вторых частиц может приводиться в контакт со вторым углеводородным сырьем для крекинга второго углеводородного сырья и формирования выходящего потока второго реактора, содержащего более легкие углеводороды и смесь первых и вторых частиц. Выходящий поток второго реактора может быть подан в сепаратор для отделения первых и вторых частиц от более легких углеводородов и выходящего потока превращенных углеводородов; и углеводородный продукт может быть извлечен из сепаратора.

[0041] Способ в других вариантах осуществления может также включать в себя подачу паровой фракции, извлеченной через выпуск для пара, и подачу углеводородного продукта, извлеченного из сепаратора, в систему фракционирования для разделения в ней углеводородных продуктов на две или более углеводородные фракции, включающие фракцию нафты. Фракция нафты может быть подана в лифт-реактор в качестве углеводородного сырья.

[0042] В других вариантах осуществления способ может включать в себя регулировку отношения деления пара в устройстве для отделения твердых частиц для переноса части второго катализатора в первом потоке.

[0043] В другом аспекте, описываемые здесь варианты осуществления относятся к системе для крекинга углеводородов. Система может включать в себя регенератор, лифт-реактор, интегрированный разделительный резервуар. Лифт-реактор может быть выполнен с возможностью приема смеси первых частиц и вторых частиц из регенератора, где первые частицы имеют меньший средний размер частиц и/или являются менее плотными, чем вторые частицы, и где первые частицы и вторые частицы могут независимо представлять собой каталитические или некаталитические частицы. Лифт-реактор может быть также выполнен с возможностью контактирования углеводородной фракции со смесью первых частиц и вторых частиц, для конверсии по меньшей мере части углеводородной фракции и получения головного продукта из лифт-реактора, содержащего превращенную углеводородную фракцию, вторые частицы и первые частицы.

[0044] Интегрированный разделительный резервуар выполнен с возможностью приема головного продукта, причем интегрированный разделительный резервуар может включать в себя корпус. Устройство для отделения твердых частиц может быть расположено внутри корпуса и может быть выполнено с возможностью отделения вторых частиц от головного продукта, с получением первого потока, содержащего первые частицы и несущую текучую среду и/или продукт реакции несущей текучей среды, и с получением второго потока, содержащего отделенные вторые частицы. Один или несколько циклонов также могут быть расположены внутри корпуса, причем циклоны предназначены для разделения первого потока с получением твердой фракции, содержащей первые частицы, и паровой фракции, содержащей несущую текучую среду и/или продукт реакции несущей текучей среды. Внутренний резервуар также может быть расположен внутри корпуса, причем внутренний резервуар выполнен с возможностью приема второго потока, содержащего отделенные вторые частицы. Кольцевая область может быть образована между корпусом и внутренним резервуаром, причем кольцевая область выполнена с возможностью приема твердой фракции, содержащей первые частицы. Интегрированный разделительный резервуар также может включать в себя: выпуск для пара, для извлечения паровой фракции; трубопровод для подачи твердой фракции из кольцевой области в регенератор; и трубопровод для повышения концентрации вторых частиц внутри лифт-реактора путем подачи отделенных вторых частиц из внутреннего резервуара в лифт-реактор, где отделенные вторые частицы смешиваются со смесью первых частиц и вторых частиц из регенератора. В некоторых вариантах осуществления система может также включать в себя контроллер, выполненный с возможностью регулирования отношения деления пара в устройстве для отделения твердых частиц для переноса части второго катализатора в первом потоке.

[0045] Подводя итог, большинство технологий существующего уровня техники включало в себя конфигурации с двумя лифт-реакторами/реактором, или схемы/установку для двухступенчатого способа флюид-каталитического крекинга. Второй/параллельный реактор, используемый для обработки легкого сырья (нафты или/и потоков C4), представляет собой либо лифт-реактор с пневматическим потоком прямоточного типа, либо реакторы с плотным слоем. В данной области техники хорошо известно, что ZSM-5 является предпочтительным катализатором/добавкой для конверсии нафты/потоков C4 в пропилен и этилен. Однако в способах, использующих два реактора, во второй реактор также поступает катализатор цеолита-Y с малыми долями добавки ZSM-5. В других технологических схемах используются конфигурации реактора FCC-регенератора для максимального получения легких олефинов из потоков нафты/C4. Такие схемы создают проблемы теплового баланса из-за недостаточного производства кокса. Способы и системы, описываемые в настоящем документе, рассматривают отделение катализаторов, таких как добавка ZSM-5 или ZSM-11, от Y-цеолита & ZSM-5/ZSM-11 в смеси, чтобы иметь оптимальную концентрацию ZSM-5 или ZSM-11 во втором реакторе, обрабатывающем легкое сырье. В дополнение к этому, комбинирование указанного дополнительного/второго реактора с традиционной установкой FCC по существу помогает преодолеть эти недостатки (в частности, селективность продукта и тепловой баланс) известного уровня техники и существенно повышает общую конверсию и выход легких олефинов и/или повышает способность переработки более тяжелого сырья.

[0046] Другие аспекты и преимущества будут ясны из следующего ниже описания и прилагаемой формулы изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0047] На фиг.1 представлена упрощенная схема технологического процесса системы крекинга углеводородов и получения легких олефинов в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, описанными в настоящем документе.

[0048] На фиг.2 - фиг.5 представлены упрощенные технологические схемы сепараторов, используемых в системах в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, описанными в настоящем документе.

[0049] На фиг.6 представлена упрощенная схема технологического процесса системы крекинга углеводородов и получения легких олефинов в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, описанными в настоящем документе.

[0050] На фиг.7 представлена упрощенная схема технологического процесса системы крекинга углеводородов и получения легких олефинов в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, описанными в настоящем документе.

[0051] На фиг.8А представлена упрощенная схема технологического процесса системы крекинга углеводородов и получения легких олефинов в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, описанными в настоящем документе.

[0052] На фиг.8В представлена упрощенная схема технологического процесса системы крекинга углеводородов и получения легких олефинов в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, описанными в настоящем документе.

[0053] На фиг.8С представлена упрощенная схема технологического процесса системы крекинга углеводородов и получения легких олефинов в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, описанными в настоящем документе.

[0054] На фиг.9А представлена упрощенная схема технологического процесса системы крекинга углеводородов и получения легких олефинов в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, описанными в настоящем документе.

[0055] На фиг.9В представлена упрощенная схема технологического процесса системы крекинга углеводородов и получения легких олефинов в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, описанными в настоящем документе.

[0056] На фиг.10 представлена упрощенная схема технологического процесса системы крекинга углеводородов и получения легких олефинов в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, описанными в настоящем документе.

[0057] На фиг.11 представлена упрощенная схема технологического процесса системы крекинга углеводородов и получения легких олефинов в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, описанными в настоящем документе.

[0058] На фиг.12 представлена упрощенная схема технологического процесса системы крекинга углеводородов и получения легких олефинов в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, описанными в настоящем документе.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0059] Используемые в настоящем документе термины «катализатор» и «частица», а также подобные им термины, могут использоваться взаимозаменяемо. Суммируя вышеизложенное, и как будет дополнительно описано ниже, приведенные здесь варианты осуществления разделяют смешанные материалы твердых частиц на основе их размера и/или плотности для достижения благоприятного эффекта в реакторной системе. Частицы или материалы твердых частиц, используемые для облегчения каталитической или термической реакции, могут включать в себя, например, катализаторы, абсорбенты и/или теплопередающие материалы, не имеющие каталитической активности.

[0060] В одном аспекте, описываемые здесь варианты осуществления относятся к установке и способу флюид-каталитического крекинга для максимального увеличения конверсии тяжелого углеводородного сырья, такого как вакуумный газойль и/или тяжелые нефтяные остатки, в легкие олефины с очень высоким выходом, такие как пропилен и этилен, ароматические соединения и бензин с высоким октановым числом или средние дистилляты, при одновременном сведении к минимуму выхода более тяжелого кубового продукта. Для достижения данной цели вторичный реактор, который может быть реактором со смешанным потоком (включающим прямоток и противоток частиц относительно потока пара) или концентрирующим катализатор реактором, может быть комбинирован с традиционным реактором флюид-каталитического крекинга, таким как лифт-реактор. Тяжелое углеводородное сырье превращается в каталитическом крекинге в нафту, средние дистилляты и легкие олефины в лифт-реакторе, который представляет собой реактор с пневматическим потоком прямоточного типа. Для повышения выхода и селективности в отношении легких олефинов (этилена и пропилена) подвергнутые крекингу углеводородные продукты из лифт-реактора, такие как углеводороды С₄ и фракции нафты (олефины и парафины), могут быть рециркулированы и обработаны во вторичном реакторе (реакторе со смешанным потоком или концентрирующем катализатор реакторе). В качестве альтернативы или дополнительно, внешние сырьевые потоки, такие как C₄, нафта или другие фракции углеводородов из других способов, таких как установка парового крекинга, реактор метатезиса или установка замедленного коксования, и потоки диапазона нафты, такие как прямогонная нафта или нафта из установки замедленного коксования, висбрекинга или конденсаты природного газа, среди прочего углеводородного сырья, могут быть обработаны во вторичном реакторе для получения легких олефинов, таких как этилен и пропилен. Комбинирование вторичного реактора с традиционным лифт-реактором FCC в соответствии с описываемыми здесь вариантами осуществления может позволить преодолеть недостатки известных способов, может существенно увеличить общую конверсию и выход легких олефинов и/или может повысить способность к обработке более тяжелого сырья.

[0061] Комбинирование вторичного реактора с традиционным лифт-реактором FCC в соответствии с описываемыми здесь вариантами осуществления может быть облегчена с помощью (a) использования общего резервуара регенерации катализатора, (b) использования двух типов катализатора, один из которых является селективным для крекинга более тяжелых углеводородов, а другой является селективным для крекинга углеводородов C₄ и фракции нафты для получения легких олефинов, и (c) использования реактора со смешанным потоком или концентрирующего катализатор реактора в режиме потока, который будет частично разделять эти два типа катализаторов, способствуя контакту сырья C₄ или нафты с катализатором, селективным для их крекинга и получения легких олефинов.

[0062] Чтобы увеличить рабочий диапазон вторичного реактора и обеспечить большую гибкость способа, вторичный реактор может работать в режиме потока, чтобы захватывать катализатор, селективный для крекинга более тяжелых углеводородов, и захватывать по меньшей мере часть катализатора, селективного для крекинга углеводородов C₄ и фракции нафты. Подвергнутые крекингу углеводородные продукты и захваченные катализаторы подаются затем в сепаратор, чтобы отделить катализатор, селективный для крекинга углеводородов C₄ и фракции нафты, от подвергнутых крекингу углеводородных продуктов и катализатора, селективного для крекинга более тяжелых углеводородов. Данный резервуар для отделения твердых частиц является внешним резервуаром по отношению к реактору и работает в таком гидродинамическом режиме, который улучшает разделение двух типов катализатора на основе их физических свойств, таких как размер частиц и/или их плотность. Отделенный катализатор, селективный для крекинга углеводородов C₄ и фракции нафты, может затем быть возвращен в реактор для продолжения реакции и обеспечения повышенной концентрации катализатора, селективного для крекинга углеводородов C₄ и фракции нафты, внутри реактора, улучшая селективность всего способа, а также повышая общую гибкость способа благодаря увеличенному рабочему диапазону.

[0063] Как было отмечено выше, система крекинга может использовать два типа катализаторов для разных типов углеводородного сырья. Первый катализатор крекинга может быть цеолитным катализатором Y-типа, FCC катализатором или другими аналогичными катализаторами, подходящими для крекинга более тяжелого углеводородного сырья. Второй катализатор крекинга может быть катализатором типа ZSM-5 или ZSM-11, или аналогичным катализатором, подходящим для крекинга углеводородов C₄ или фракции нафты и селективным для получения легких олефинов. Для облегчения двухреакторной схемы, описываемой в настоящем документе, первый катализатор крекинга может иметь первый средний размер частиц и плотность, которые могут быть мельче и/или легче, чем у второго катализатора крекинга, так что эти катализаторы могут быть разделены на основе их плотности и/или размера (например, на основе конечной скорости или других характеристик частиц катализатора).

[0064] В резервуаре для регенерации катализатора происходит регенерация отработанного катализатора, извлеченного из лифт-реактора и вторичного реактора. После регенерации первая часть смешанного катализатора может быть подана из резервуара для регенерации в лифт-реактор (прямоточный реактор). Вторая часть смешанного катализатора может быть подана из резервуара для регенерации во вторичный реактор.

[0065] В прямоточном реакторе первое углеводородное сырье приводится в контакт с первой частью регенерированного катализатора для крекинга по меньшей мере части углеводородов с образованием более легких углеводородов. Выходящий поток может затем быть извлечен из прямоточного реактора, причем выходящий поток содержит первый подвергнутый крекингу углеводородный продукт и фракцию отработанного смешанного катализатора.

[0066] В некоторых вариантах осуществления вторичный реактор эксплуатируется в режиме псевдоожижения, достаточном для захвата первого катализатора крекинга и второго катализатора крекинга углеводородными продуктами, извлекаемыми в виде выходящего потока из выпуска для головного погона вторичного реактора. Выходящий поток затем подается в сепаратор для отделения подвергнутых крекингу углеводородных продуктов и первого катализатора крекинга от второго катализатора крекинга.

[0067] Поток пара/первого катализатора крекинга, извлеченный из сепаратора, может затем быть направлен на разделение. Второй катализатор крекинга, извлеченный из сепаратора, может быть рециркулирован обратно во вторичный реактор для продолжения реакции, как было отмечено выше.

[0068] Первый выходящий поток (подвергнутые крекингу углеводороды и отработанный смешанный катализатор из лифт-реактора) и второй выходящий поток (подвергнутые крекингу углеводороды и отделенный первый катализатор крекинга из вторичного реактора) могут подаваться вместе в разделительный резервуар для разделения фракции отработанного смешанного катализатора и отделенного первого катализатора крекинга от первого и второго подвергнутых крекингу углеводородных продуктов. Подвергнутые крекингу углеводородные продукты, включающие в себя легкие олефины, C₄ углеводороды, углеводороды фракции нафты и более тяжелые углеводороды, могут затем разделяться для извлечения целевых продуктов или фракций продукта.

[0069] Таким образом, способы, описанные в настоящем документе, комбинируют использование вторичного реактора смешанного потока или концентрирующего катализатор реактора, внешнего сепаратора твердых частиц и лифт-реактора с обычными разделениями продукта и регенерацией катализатора, где катализаторы, используемые во вторичном реакторе, являются высокоселективными для крекинга углеводородов C4 и фракции нафты для получения легких олефинов. Обычная регенерация катализатора обеспечивает тепловой баланс, и обычное разделение продуктов (разделительный резервуар и/или системы фракционирования продукта, и т.д.) предусматривает простоту операций и снижение количества единиц оборудования, среди прочих преимуществ.

[0070] Обратимся теперь к фиг.1, на которой проиллюстрирована упрощенная схема технологического процесса систем крекинга углеводородов и получения легких олефинов в соответствии с описываемыми здесь вариантами осуществления. Система включает в себя двухреакторную конфигурацию для максимального увеличения выхода пропилена и этилена из подаваемых в качестве сырья нефтяных остатков или других углеводородных потоков. Первый реактор 3 может быть, например, лифт-реактором для крекинга более тяжелого углеводородного сырья. Второй реактор 32 является реактором с псевдоожиженным слоем, который может быть оборудован дефлекторами или внутренними элементами. С₄ олефины и/или легкая нафта из продуктов первого реактора 3 или аналогичные сырьевые потоки из внешних источников могут перерабатываться во втором реакторе 32 для повышения выхода легких олефинов, включая пропилен и этилен, и ароматических соединений/высокооктанового бензина.

[0071] Подаваемый в качестве сырья тяжелый нефтяной остаток инжектируется через один или несколько инжекторов 2 для сырья, расположенных вблизи нижней части первого реактора 3. Тяжелое нефтяное сырье контактирует с горячим регенерированным катализатором, вводимым через J-образный изгиб 1. Катализатор, подаваемый в первый реактор 3, является катализаторной смесью, включающей первый катализатор, селективный для крекинга более тяжелых углеводородов, такой как катализатор на основе цеолита Y-типа, и второй катализатор, селективный для крекинга углеводородов C₄ и фракции нафты для производства легких олефинов, такой как ZSM-5 или ZSM-11, который может также использоваться в комбинации с другими катализаторами. Первый и второй катализаторы могут отличаться по размеру частиц и/или плотности. Первый катализатор, такой как катализатор на основе цеолита Y-типа, может иметь размер частиц в диапазоне 20-200 мкм и кажущуюся объемную плотность в диапазоне 0,60-1,0 г/мл. Второй катализатор, такой как ZSM-5 или ZSM-11, может иметь размер частиц в диапазоне 20-350 мкм и кажущуюся объемную плотность в диапазоне 0,7-1,2 г/мл.

[0072] Тепло, необходимое для испарения подаваемого сырья и/или повышения температуры сырья до желаемой температуры реактора, например, в диапазоне от 500°С до примерно 700°С, и для эндотермической теплоты (теплоты реакции), может обеспечиваться горячим регенерированным катализатором, поступающим из регенератора 17. Давление в первом реакторе 3 обычно находится в диапазоне от примерно 1 бар изб. до примерно 5 бар изб. (0,1-0,5 МПа).

[0073] После того, как основная часть реакции крекинга завершится, смесь из продуктов, паров непревращенного сырья и отработанного катализатора поступает в двухступенчатую циклонную систему, помещенную в контейнер 8 циклона. 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. Мелкие частицы катализатора, захваченные отделенными парами из первичного циклона 4 и парами продукта из второго реактора 32, вводимыми через трубопровод 36а и одноступенчатый циклон 36с, отделяются в циклоне 6 второй ступени. Собранная катализаторная смесь выгружается в десорбер 9 через погружную трубу 7. Пары из циклона 6 второй ступени выпускаются через выпуск 12b вторичного циклона, который может быть соединен с пленум-камерой 11, и далее направляются в главную установку фракционирования/газоперерабатывающую установку (не показана) для извлечения продуктов, включая желаемые олефины. При необходимости пары продукта дополнительно охлаждаются с помощью введения легкого рециклового газойля (LCO) или водяного пара через распределительный трубопровод 12а в качестве закалочной среды.

[0074] Отработанный катализатор, извлекаемый через погружные трубы 5, 7, подвергается десорбции в десорбционном слое 9 для удаления пустотных паров (паров углеводородов, удерживаемых между частицами катализатора) путем контактирования в противотоке с водяным паром, вводимым в нижнюю часть десорбера 9 через распределитель 10 водяного пара. Отработанный катализатор далее транспортируется в регенератор 17 через стояк 13а для отработанного катализатора и подъемный трубопровод 15. Вентиль-задвижка 13b для отработанного катализатора, расположенный на стояке 13а для отработанного катализатора, используется для регулирования потока катализатора из десорбера 9 в регенератор 17. Небольшая часть воздуха для горения или азота может быть введена через распределитель 14, чтобы способствовать равномерной транспортировке отработанного катализатора.

[0075] Закоксованный или отработанный катализатор разгружается через распределитель 16 отработанного катализатора в центр плотного слоя 24 регенератора. Воздух для горения вводится с помощью распределителя 18 воздуха, расположенного в нижней части слоя 24 регенератора. Кокс, осажденный на катализаторе, затем сжигается в регенераторе 17 с помощью реакции с воздухом для горения. Регенератор 17, например, может работать при температуре в диапазоне от примерно 640°C до примерно 750°C и при давлении в диапазоне от примерно 1 атм изб. (0,1 МПа) до примерно 5 атм изб. (0,5 МПа). Катализаторная пыль, увлекаемая вместе с дымовым газом, собирается в циклоне 19 первой ступени и циклоне 21 второй ступени и разгружается в катализаторный слой регенератора через соответствующие погружные трубы 20, 22. Дымовой газ, извлеченный из выпуска циклона 21 второй ступени, направляется в трубопровод 50 дымового газа через пленум-камеру 23 регенератора для последующей рекуперации тепла и/или энергии.

[0076] Первая часть регенерированной катализаторной смеси отводится через стояк 27 для регенерированного катализатора, который находится в сообщении по потоку с J-образным изгибом 1. Поток катализатора из регенератора 17 в реактор 3 может регулироваться вентилем-задвижкой 28, расположенным на стояке 27 для регенерированного катализатора. Отверстие вентиля-задвижки 28 меняется для регулирования потока катализатора для поддержания желаемой верхней температуры в реакторе 3.

[0077] В дополнение к водяному пару для подъема предусмотрена также инжекция потоков сырья, таких как С₄ олефины и нафта или аналогичные внешние потоки, в качестве подъемной среды в J-образный изгиб 1 через распределитель 1а газа, расположенный в Y-образной части, что позволяет осуществлять равномерную транспортировку регенерированного катализатора из J-образного изгиба 1 в реактор 3. J-образный изгиб 1 также может выступать в качестве реактора с плотным слоем для крекинга потоков С₄ олефинов и нафты в легкие олефины в условиях, благоприятных для таких реакций, таких как WHSV от 0,5 до 50 ч^-1, температура от 640°C до 750°C и время пребывания от 3 до 10 секунд.

[0078] Вторая часть регенерированного катализатора отводится во второй реактор 32 через стояк 30. Вентиль-задвижка 31 может использоваться для регулирования потока катализатора из регенератора 17 во второй реактор 32, исходя из заданного значения температуры пара на выпуске. Потоки C₄ олефинов и нафты инжектируются в нижнюю часть слоя катализатора через один или более распределителей 34 (34a, 34b) сырья, в жидкой или в паровой фазе. Второй реактор 32 работает в режиме смешанного потока, в котором часть регенерированного катализатора перемещается вниз (от верха до низа реакторного слоя), а часть регенерированной катализаторной смеси и поток углеводородного сырья перемещается вверх (от низа к верху реакторного слоя).

[0079] Второй реактор 32 может быть оборудован дефлекторами или структурированными внутренними элементами (не показаны), которые способствуют тесному контакту и перемешиванию катализатора и молекул сырья. Эти внутренние элементы могут также помочь в сведении к минимуму образования каналов, роста пузырьков и/или коалесценции. Второй реактор 32 также может быть расширен в различных секциях вдоль длины для поддержания постоянной или желаемой поверхностной скорости газа внутри секций.

[0080] После завершения реакции катализатор подвергается десорбции в самой нижней части второго реактора 32 для отделения захваченного углеводородного сырья/продуктов с использованием водяного пара в качестве десорбирующей среды, вводимой через распределитель 35. Отработанный катализатор, извлекаемый снизу реактора 32, далее транспортируется в регенератор 17 посредством стояка 37 и подъемного трубопровода 40 через распределитель 41 отработанного катализатора. Воздух для горения или азот может вводиться через распределитель 39, чтобы способствовать равномерной транспортировке катализатора в регенератор 17. Вентиль-задвижка 38 может использоваться для регулирования потока катализатора из второго реактора 32 в регенератор 17. Отработанный катализатор из обоих реакторов 3, 32 затем регенерируется в общем регенераторе 17, работающем в режиме полного сгорания.

[0081] Как было отмечено выше, второй реактор 32 использует два различных катализатора, которые могут отличаться по размеру частиц и/или плотности, например, более легкий и более мелкий цеолит Y-типа или катализатор FCC и более крупный и/или более плотный конфигурационно-селективный пентасиловый мелкопористый цеолит ZSM-5/ZSM-11. Поверхностная скорость газа во втором реакторе 32 поддерживается таким образом, чтобы по существу весь или значительная часть более легкого, более мелкого катализатора (например, цеолита Y-типа/катализатора FCC) и часть более тяжелого, более крупного катализатора (например, ZSM-5/ZSM-11) уносились из реактора подвергнутыми крекингу углеводородами и водяным паром, извлекаемыми по трубопроводу 45. Часть более крупного и/или более плотного катализатора может оставаться внутри реактора 32, формируя плотный слой в направлении нижней части реактора, как было отмечено выше.

[0082] Выходящий поток из реактора 32, извлекаемый по трубопроводу 45, может, соответственно, включать в себя подвергнутые крекингу углеводородные продукты, непрореагировавшее углеводородное сырье, водяной пар (десорбирующую среду) и катализаторную смесь, включающую по существу весь более легкий и/или более мелкий катализатор и часть более крупного и/или более плотного катализатора, введенных в реактор. Выходящий поток может затем транспортироваться по трубопроводу 45 в сепаратор 47 твердых частиц. Сепаратор 47 может быть сепаратором, выполненным с возможностью разделения двух типов катализатора на основе их физических свойств, а именно размера частиц и/или плотности. Например, сепаратор 47 может использовать разности в инерционных силах или центробежных силах для отделения катализатора FCC от ZSM-5. Сепаратор 47 для отделения твердых частиц является внешним по отношению ко второму реактору 32 и работает в таком гидродинамическом режиме, который улучшает разделение двух типов катализатора на основе их физических свойств.

[0083] После разделения в сепараторе 47, более мелкий и/или более легкий катализатор (цеолит Y-типа/катализатор FCC) далее транспортируется из сепаратора 47 в общий разделитель или контейнер 8, вмещающий в себя циклоны лифт-реактора и/или систему прекращения реакции, через выпускной трубопровод 36a. Более крупный и/или более плотный катализатор (ZSM-5/ZSM-11) может быть возвращен по трубопроводу 49 в реактор 32 со смешанным потоком для продолжения реакции с углеводородным сырьем, вводимым через распределители 34.

[0084] Унос по существу всего более легкого/более мелкого катализатора и части более крупного и/или более плотного катализатора, последующие разделения и возврат более крупного и/или более плотного катализатора в реактор 32 могут обеспечить значительное накопление более крупного и/или более плотного катализатора в реакторе 32. Поскольку данный катализатор является более селективным для крекинга углеводородов C4 и фракции нафты, накопление более крупного и/или более плотного катализатора может обеспечить преимущество в селективности и выходе. Кроме того, работа реактора в режиме потока псевдоожижения с захватом обоих типов катализатора может обеспечить улучшенную работоспособность реактора или гибкость его работы, как отмечалось выше.

[0085] Углеводородное сырье, такое как тяжелый вакуумный газойль или тяжелые остатки, легкий рецикловый газойль (LCO) или водяной пар могут вводиться в качестве закалочной среды в выпускной трубопровод 36a через распределитель 36b. Скорость поступления такой закалочной среды может регулироваться путем задания температуры потока, входящего в контейнер 8. Все пары из второго реактора 32, включая подаваемые через распределитель 36b, выпускаются в разбавленную фазу контейнера 8 через одноступенчатый циклон 36c. Использование углеводородного сырья в качестве закалочной среды является предпочтительным, поскольку это служит двойной цели охлаждения продуктов из второго реактора 32, а также улучшает производство средних дистиллятов.

[0086] Реактор 3 первой ступени, такой как лифт-реактор, может работать в режиме быстрого ожижения слоя (например, при поверхностной скорости газа в диапазоне от примерно 3 м/с до примерно 10 м/с в нижней части) и в режиме пневматической транспортировки (например, при поверхностной скорости газа в диапазоне от примерно 10 м/с до примерно 20 м/с) в верхней части.

[0087] WHSV во втором реакторе 32 обычно находится в диапазоне от примерно 0,5 ч^-1 до примерно 50 ч^-1; время взаимодействия пара и катализатора может варьировать от примерно 2 с до примерно 20 с. Когда вводятся различные потоки сырья, предпочтительно сырье C₄ вводится ниже точки ввода сырьевой нафты. Однако эти положения ввода сырья могут меняться местами.

[0088] По мере необходимости, добавочный катализатор может вводиться по одному или более трубопроводу 42, 43. Например, свежий или добавочный катализатор FCC, или цеолитный катализатор Y-типа, или смесь этих двух катализаторов может вводиться в регенератор 17 по трубопроводу 42, и свежий или добавочный катализатор ZSM-5/ZSM-11 может вводиться во второй реактор 32 по трубопроводу 43. Общий запас катализатора в системе может поддерживаться, например, путем отведения смешанного катализатора из регенератора 24. Запас катализатора и накопление предпочтительного катализатора в реакторе 32 можно регулировать, как будет описано ниже, посредством управления работой реактора и сепаратора 47.

[0089] В некоторых вариантах осуществления первая часть регенерированного катализатора отводится из регенератора 17 в бункер 26 регенерированного катализатора (RCSP, БРК) по трубопроводу 25 отведения, который находится в сообщении по потоку с регенератором 17 и стояком 27 для регенерированного катализатора. Уровень слоя катализатора в БРК-бункере 26 колеблется вместе с уровнем слоя в регенераторе 17. Регенерированный катализатор затем транспортируется из БРК-бункера 26 в реактор 3 через стояк 27 для регенерированного катализатора, который находится в сообщении по потоку с J-образным изгибом 1. Поток катализатора из регенератора 17 в реактор 3 может регулироваться вентилем-задвижкой 28 БРК, расположенным на стояке 27 для регенерированного катализатора. Также может быть предусмотрен трубопровод 29 выравнивания давления.

[0090] Обходной трубопровод 60 сепаратора также может использоваться для облегчения транспортировки частиц из верхней части реактора 32 в контейнер 8, как проиллюстрировано на фиг.1. Как было описано выше со ссылкой на фиг.1, второй реактор 32 использует два различных катализатора, которые могут отличаться по размеру частиц и/или плотности, например, более легкий и/или более мелкий цеолит Y-типа или катализатор FCC и более крупный и/или более плотный конфигурационно-селективный пентасиловый мелкопористый цеолит ZSM-5/ZSM-11. Поверхностная скорость газа во втором реакторе 32 может поддерживаться таким образом, чтобы по существу весь более легкий, более мелкий катализатор (например, цеолит Y-типа/катализатор FCC) и часть более крупного и/или более плотного катализатора (например, ZSM-5/ZSM-11) уносились из реактора с подвергнутыми крекингу углеводородами и водяным паром, извлекаемыми по трубопроводу 45.

[0091] Выходящий поток из реактора 32, извлекаемый по трубопроводу 45, может, соответственно, включать в себя подвергнутые крекингу углеводородные продукты, непрореагировавшее углеводородное сырье, водяной пар (десорбирующую среду) и катализаторную смесь, включающую по существу весь более легкий, более мелкий катализатор и часть более крупного и/или более плотного катализатора, введенных в реактор. Выходящий поток может затем транспортироваться по трубопроводу 45 в сепаратор 47 твердых частиц. Сепаратор 47 может быть сепаратором, выполненным с возможностью разделения двух типов катализатора на основе их физических свойств, а именно размера частиц и/или плотности. Сепаратор 47 работает в таком гидродинамическом режиме, который улучшает разделение этих двух типов катализатора на основе их физических свойств.

[0092] После разделения в сепараторе 47, более мелкий/более легкий катализатор (цеолит Y-типа/катализатор FCC) далее транспортируется из сепаратора 47 в общий разделитель или контейнер 8, вмещающий в себя циклоны лифт-реактора и/или систему прекращения реакции, через выпускной трубопровод 36a. Более крупный и/или более плотный катализатор (ZSM-5/ZSM-11) может быть возвращен в реактор 32 со смешанным потоком для продолжения реакции с углеводородным сырьем, вводимым через распределители 34.

[0093] Непрерывно или периодически часть выходящего потока, содержащего оба типа катализаторов, транспортируемых по трубопроводу 45, может быть отклонена для обхода сепаратора 47. Эта отклоняемая часть выходящего потока может течь вокруг сепаратора 47 по трубопроводу 60, который может включать в себя дивертор или регулировочный вентиль 62 потока. Выходящий поток может затем продолжаться по трубопроводу 64 обратно в разделитель 8 для отделения углеводородных продуктов от катализаторов. Трубопровод 64 может быть объединен с выходящим потоком и более мелким катализатором, извлекаемыми из сепаратора 47, посредством трубопровода 36a, и может вводиться до или после закалки 36b. В качестве альтернативы, отклоненный выходящий поток в трубопроводе 60 может подаваться непосредственно в разделитель/контейнер 8.

[0094] В то время как на фиг.1 показана схема с вентилем-дивертором 62, варианты осуществления в настоящем документе предусматривают использование Y-образного трубопровода или подобного устройства для непрерывной отправки части выходящего потока, содержащего оба типа частиц катализатора, в разделитель 8, непрерывно отправляя при этом часть выходящего потока в сепаратор 47, что позволяет обеспечить желаемое накопление более крупных и/или более плотных частиц катализатора внутри реактора 32. Как показано на фиг.1, катализатор из второго реактора также может транспортироваться через трубопровод 37, вентиль-задвижку 38 и передаточный трубопровод 40 в регенератор 17. Нагнетаемый воздух используется в качестве несущего газа 39 для транспортировки катализатора в регенератор 17. Такое средство для транспортировки катализатора будет не только помогать регулировать уровень слоя катализатора в реакторе 32, но также будет помогать в более частой регенерации катализатора.

[0095] Использование увеличенного потока несущей текучей среды и/или использование дивертора потока, как было описано выше, могут выгодно обеспечить накопление катализатора, селективного для крекинга углеводородов фракции нафты, во втором реакторе 32. В некоторых вариантах осуществления обнаружено, что реактор 32 может работать таким образом, чтобы обеспечивать регенерированный катализатор и поддерживать достаточную активность внутри слоя катализатора реактора 32, так что передаточный трубопровод катализатора (трубопроводы 37, 40) и связанное оборудование могут быть опущены из технологической схемы (как показано на фиг.6) без ущерба для селективности и пропускной способности реактора и с дополнительными преимуществами уменьшенной механической сложности и сниженных капитальных и эксплуатационных расходов.

[0096] Обратимся теперь к фиг.6, на которой проиллюстрирована упрощенная схема технологического процесса систем крекинга углеводородов и получения легких олефинов в соответствии с описываемыми здесь вариантами осуществления, где одинаковые номера позиций обозначают одинаковые части. Аналогично описанной выше технологической схеме, проиллюстрированной на фиг.1, система, проиллюстрированная на фиг.6, будет иметь двухреакторную схему и использовать два вида частиц (таких как более легкий и/или более мелкий катализатор Y-типа или катализатор FCC, и более крупный и/или более плотный катализатор ZSM-5 или ZSM-11) во вторичном реакторе 32. Более крупные и/или более плотные добавки катализатора (например, ZSM-5 или ZSM-11) могут добавляться непосредственно во вторичный реактор 32 по трубопроводу 43. Регенерированная катализаторная смесь транспортируется из регенератора 17 через трубу 30 в реактор 32.

[0097] Ожидается, что слой катализатора во вторичном реакторе 32 будет работать в режимах турбулентного слоя, барботажного слоя или быстрого ожижения слоя. Сырьевая легкая нафта 34a, такая как продукт легкой нафты из первичного реактора или лифт-реактора 3, как проиллюстрировано, может быть введена во вторичный реактор 32 и конвертирована в легкие олефины в присутствии смешанного катализатора. Подъемный газ вместе с газообразным продуктом в резервуаре 32 будет поднимать твердые частицы, включая оба катализатора, через трубу 45 в резервуар 47 для отделения твердых частиц, и затем обратно в регенератор 17. Благодаря разнице в размере и/или плотности этих двух видов частиц катализатора, большинство частиц катализатора ZSM-5 или ZSM-11 будет отделено от катализатора Y-типа или катализатора FCC в резервуаре 47 для отделения твердых частиц и будет транспортироваться через возвратный трубопровод 49 обратно в реактор 32. Большая часть частиц катализатора Y-типа или катализатора FCC будет транспортирована обратно в десорбер 8 для отделения твердых частиц от газа.

[0098] По сравнению с другими вариантами осуществления, обсуждавшимися выше, главная разница заключается в отсутствии возвратного трубопровода катализатора и связанных с ним регулировочных вентилей и оборудования от нижней части вторичного реактора 32 обратно к регенератору 17. Как было кратко обсуждено выше, такая конфигурация способа может обеспечивать эффективную регенерацию катализатора, а также накопление и концентрацию желаемого более крупного и/или более плотного катализатора ZSM-5 или ZSM-11 внутри реактора 32. Ожидается, что более высокая концентрация более крупного и/или более плотного катализатора может привести к более высокой производительности во вторичном реакторе 32, даже когда возвратный трубопровод 37 удален. Данное конструктивное решение с удалением возвратного трубопровода 37 также снижает механическую сложность и уменьшает капитальные и эксплуатационные затраты.

[0099] Вариант осуществления без возвратного трубопровода 37 (фиг.6) также включает в себя водяной пар в качестве подъемного газа. Поскольку в нижней части реактора 32 нет выпуска для катализатора, катализатор будет заполнять реактор 32, и в некоторых вариантах осуществления не наблюдается уровень слоя катализатора. Подъемный газ вместе с газообразным продуктом в резервуаре 32 будет поднимать твердые частицы, включая оба катализатора, через трубу 45 в резервуар 47 для отделения твердых частиц. Благодаря разнице в размере и/или плотности этих двух видов частиц катализатора, большинство частиц катализатора ZSM-5 или ZSM-11 будет отделено от катализатора Y-типа или катализатора FCC в резервуаре 47 для отделения твердых частиц и будет транспортироваться через возвратный трубопровод 49 обратно в реактор 32. Большая часть частиц катализатора Y-типа или катализатора FCC будет транспортирована обратно в десорбер 8 для отделения твердых частиц от газа. По сравнению с фиг.1, данное конструктивное решение без возвратного трубопровода 37 может привести к намного более высокой концентрации более крупного и/или более плотного катализатора, что приведет к повышению эффективности реакции в реакторе 32. Хотя это и не показано, резервуар 32 может включать в себя нижний фланец или выпуск, позволяющий удалять из резервуара катализатор. Такой выпуск может также использоваться в случае необходимости для периодического удаления частиц более крупного и/или более тяжелого катализатора, которые могут накапливаться внутри резервуара 32.

[00100] Как было описано выше, системы согласно вариантам осуществления в настоящем документе могут включать в себя сепаратор 47, выполненный с возможностью разделения двух типов катализатора на основе их физических свойств, таких как размер частиц и/или плотность. Сепаратор 47 может быть циклонным сепаратором, ситовым сепаратором, механическим просеивателем, гравитационной камерой, центробежным сепаратором, камерой с дефлекторами, жалюзийным сепаратором, встроенным или пневматическим классификатором или другими типами сепараторов, используемых для эффективного разделения частиц на основе размера и/или гидродинамических свойств.

[00101] Примеры сепараторов или классификаторов, используемых в приведенных здесь вариантах осуществления, проиллюстрированы на фиг.2 - фиг.5. В некоторых вариантах осуществления сепаратор 47 может быть U-образным инерционным сепаратором, как проиллюстрировано на фиг.2, для разделения двух видов твердых частиц или катализаторов с различными размерами частиц и/или плотностью 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.

[00102] Смесь 72 твердых частиц или катализаторов различных размеров вводится вместе с потоком несущего газа через впуск 70, и инерционные силы разделения воздействуют на твердые частицы, делая не более одного поворота для разделения твердых частиц различных размеров. Более крупные и/или более плотные 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, используемой для переноса более крупных и/или более плотных частиц катализатора обратно во второй реактор 32) должен быть достаточно большим для того, чтобы пропускать нормальный поток твердых частиц/катализатора.

[00103] 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 крупных и/или более плотных частиц от более мелких и/или менее плотных 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. Поскольку U-образный инерционный сепаратор обеспечивает возможность манипулирования эффективностью разделения, частицы промежуточного размера, которые могут накапливаться в системе, как отмечено выше, могут периодически или непрерывно захватываться углеводородными продуктами, извлекаемыми из сепаратора 47 для разделения в резервуаре 8 и регенерации в регенераторе 24.

[00104] В некоторых вариантах осуществления газовый барботер 75 или дополнительный водяной пар/инертный газ могут быть предусмотрены вблизи верхней части выпускной секции 80, например, вблизи верхней части впуска стояка. Дополнительный подъемный газ, предусматриваемый внутри сепаратора, может дополнительно облегчать отделение более крупных и/или более плотных твердых частиц от менее плотных и/или более мелких твердых частиц, поскольку дополнительный газ может предпочтительно поднимать более легкие твердые частицы к выпуску 84 газа, что приводит к лучшей сортировке твердых частиц.

[00105] Площадь поперечного сечения U-образного сепаратора на впуске 70, выпуске 82 и по всему U-образному сепаратору (включая области 74, 76) может регулироваться для управления поверхностной скоростью газа внутри устройства, чтобы регулировать эффективность и селективность разделения. В некоторых вариантах осуществления положение одной или нескольких стенок сепаратора может быть регулируемым, или же внутри одной или нескольких секций сепаратора может быть расположен подвижный дефлектор, который может использоваться, чтобы регулировать эффективность и селективность 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.

[00106] 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 и/или более плотных частиц относительно более мелких и/или менее плотных частиц.

[00107] Вторичный реактор 32 также может быть оснащен дефлекторами или структурированными внутренними элементами, такими как модульные сетки, как описано в патенте US 7179427. Другие типы внутренних элементов, которые улучшают эффективность контакта и селективность/выход продукта, также могут использоваться. Внутренние элементы могут улучшить распределение катализатора в реакторе и улучшить контакт паров сырья с катализатором, что приводит к повышению средней скорости реакции, повышению общей активности катализатора и оптимизации рабочих условий для увеличения производства легких олефинов.

[00108] В описанных здесь вариантах осуществления используется цеолит Y-типа или традиционный катализатор FCC, максимально увеличивающие конверсию тяжелого углеводородного сырья. Цеолит Y-типа или катализатор FCC имеют более мелкие и/или более легкие частицы, чем ZSM-5 или подобные катализаторы, используемые для повышения образования легких олефинов в противоточном реакторе. ZSM-5 или подобные катализаторы имеют более крупные и/или более плотные частицы, чем цеолит Y-типа или катализатор FCC, используемые для улучшения разделения типов катализатора в каждом из реакторов со смешанным потоком и в сепараторе твердых частиц. Поверхностная скорость паров во втором реакторе поддерживается таким образом, чтобы она обеспечивала унос цеолита Y-типа или катализатора FCC и части катализатора ZSM-5 или ZSM-11 из реактора со смешанным потоком, и сепаратор твердых частиц может использовать разницу в конечных скоростях отдельных частиц или разницу между минимальными скоростями псевдоожижения/минимальными скоростями барботирования для отделения и возврата ZSM-5/ZSM-11 в реактор со смешанным потоком. Данный подход позволяет исключить использование двухступенчатых систем FCC и, следовательно, упрощает способ и делает его более эффективным. Катализаторы, используемые в способе, могут быть или комбинацией цеолита Y-типа/FCC катализатора и ZSM-5, или другими аналогичными катализаторами, такими как описанные в US5043522 и US5846402.

[00109] Унос обоих катализаторов из реактора со смешанным потоком, последующее разделение и рециркуляция и накопление катализатора ZSM-5/ZSM-11 в реакторе со смешанным потоком устраняют любые потенциальные ограничения на поверхностную скорость газа во вторичном реакторе. Использование резервуара для отделения твердых частиц, таким образом, обеспечивает гибкость способа во вторичном реакторе, позволяя вторичному реактору работать в режиме барботируемого слоя, турбулентного слоя или в режиме быстрого ожижения слоя, вместо того, чтобы ограничивать работу только режимом барботируемого слоя. Резервуар для отделения твердых частиц может быть циклоном или другим резервуаром, в котором твердые частицы и газы вводятся через общий впуск, и посредством дегазации, воздействия инерционных и центробежных сил частицы разделяются на основе их размера и/или плотности, причем большая часть более мелких частиц типа FCC уносятся через выпуск для пара, а более крупные и/или более плотные частицы типа ZSM-5 или ZSM-11 возвращаются через стояк для плотной фазы или погружную трубу обратно во вторичный реактор 32.

[00110] В дополнение к сепаратору частиц U-типа, описанному в связи с фиг.2, на фиг.3 - фиг.5 проиллюстрированы различные дополнительные устройства разделения частиц для использования в приведенных здесь вариантах осуществления. Как показано на фиг.3, сепаратор 900 в виде камеры с дефлектором для разделения катализаторов или других частиц на основе размера и/или плотности может включать впуск 910, такой как горизонтальный канал. Пары и частицы, содержавшиеся в горизонтальном канале, далее поступают в камеру 912, и затем отклоняются дефлектором 914. Камера 912 соединена с первым вертикальным выпуском 916 и первым горизонтальным выпуском 918. Дефлектор 914 может быть расположен в середине камеры 912, вблизи впуска 910 или вблизи горизонтального выпуска 918 из камеры. Дефлектор может находиться под углом или имеет возможность перемещения таким образом, чтобы использоваться для отклонения большего или меньшего количества частиц катализатора, и может быть сконфигурирован для определенной смеси частиц.

[00111] В способах в настоящем изобретении может использоваться сепаратор 900 в виде камеры с дефлектором для отделения более крупных и/или более плотных частиц от более мелких и/или менее плотных частиц, содержащихся в несущем газе, таком как выходящий поток углеводородов реакции. Сепаратор 900 в виде камеры с дефлектором может быть выполнен с возможностью: отделять по меньшей мере часть частиц второго типа от несущего газа и частиц первого типа, извлекать частицы второго типа через первый вертикальный выпуск 916, и извлекать смесь, включающую в себя 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, облегчающего дополнительное отделение частиц первого типа от частиц второго типа.

[00112] Обратимся теперь к фиг.4, на которой проиллюстрирован жалюзийный сепаратор для использования в соответствии с приведенными здесь вариантами осуществления. Аналогично другим проиллюстрированным и описанным сепараторам, 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, связанный с камерой 1012, где одна или более вертикальных сторон 1014 камеры оборудованы узкими щелевыми выпусками 1016, которые можно описать как жалюзи. Количество отверстий жалюзи может изменяться в зависимости от применения, например, желаемой смеси частиц для разделения, и угол жалюзи можно регулировать, чтобы контролировать количество пара, проходящего и выходящего через выпуск жалюзи. Камера 1012 также соединена с первым вертикальным выпуском 1014 в нижней части камеры.

[00113] 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 выходящий поток углеводородов реакции. Жалюзийный сепаратор 1000 может быть выполнен с возможностью: отделять по меньшей мере часть частиц второго типа от несущего газа и частиц первого типа, извлекать частицы второго типа через первый вертикальный выпуск 1014, и извлекать несущий газ и частицы первого типа через выпуски 1016 жалюзи. Сепаратор также может включать в себя распределитель (не показан), расположенный внутри или вблизи первого вертикального выпуска для введения псевдоожижающего газа, облегчающего дополнительное отделение частиц первого типа от частиц второго типа.

[00114] Обратимся теперь к фиг.5, на которой проиллюстрирован инерционный сепаратор 1100 для использования в соответствии с приведенными здесь вариантами осуществления. Аналогично другим проиллюстрированным и описанным сепараторам, инерционный сепаратор 1100 может использоваться для разделения катализаторов или других частиц на основе размера и/или плотности. Сепаратор может включать в себя впуск 1110 в верхней части, 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.

[00115] 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 перепадов 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 или более мелкие твердые частицы 1176 предпочтительно переносятся вместе с потоком газа к выпускам 1114, 1116, где смесь мелких частиц и газов может извлекаться.

[00116] 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 для отделения более тяжелых и/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.

[00117] В некоторых вариантах осуществления газовый барботер или дополнительный водяной пар/инертный газ могут быть предусмотрены вблизи верхней части выпускной секции для тяжелых/плотных частиц, например, вблизи верхней части впуска стояка. Дополнительный подъемный газ, предусматриваемый внутри сепаратора, может дополнительно облегчать отделение более тяжелых и/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.

[00118] Описанные здесь сепараторы частиц могут быть расположены снаружи или внутри резервуара. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления выпуски сепараторов частиц для более крупных/плотных частиц могут быть связаны по текучей среде с внешним резервуаром, обеспечивая селективную рециркуляцию или подачу отделенных частиц в желаемый реактор, чтобы поддерживать, например, желаемый баланс катализатора.

[00119] Раскрытые в настоящем документе варианты осуществления с помощью описанных выше способов значительно увеличивают концентрацию желаемых катализаторов во вторичном реакторе (резервуаре 32), соответственно, увеличивая выход легких олефинов. В дополнение к этому, данный способ также служит в качестве способа, позволяющего отвязать отведение и добавление ZSM-5 и ZSM-11 от отведения и добавления катализатора FCC. Таким образом, способ FCC, представленный в данном изобретении, создает желаемую среду, обогащенную катализаторной добавкой ZSM-5 или ZSM-11, во вторичном реакторе 32, который может предпочтительно конвертировать продукты легкой нафты, такие как полученные из первичного реактора, для повышения выхода легких олефинов при одновременном максимальном увеличении выхода средних дистиллятов путем применения оптимальных условий работы в первичном реакторе или лифт-реакторе.

[00120] Еще одно преимущество описываемых здесь вариантов осуществления заключается в том, что комбинированная двухреакторная схема преодолевает ограничения теплового баланса отдельно взятых процессов каталитического крекинга С₄/нафты. Вторичный реактор (со смешанным потоком) выступает в качестве поглотителя тепла благодаря комбинированию с регенератором катализатора, сводя к минимуму потребность в охладителе катализатора при переработке остатков в исходном сырье.

[00121] Пары продукта из вторичного реактора транспортируются в реактор первой ступени/разделительный резервуар или устройство прекращения реакции, где эти пары смешиваются и быстро охлаждаются продуктами из первой ступени и/или внешней закалочной средой, такой как LCO или водяной пар, для сведения к минимуму нежелательных реакций термического крекинга. В качестве альтернативы, выпускной трубопровод продукта из вторичного реактора/сепаратора твердых частиц также может использоваться для введения дополнительного количества тяжелого сырья или перенаправления части сырья из реактора первой ступени (лифт-реактора). Это служит двум целям: (1) катализатор в выпускном трубопроводе пара сепаратора твердых частиц является преимущественно цеолитом Y-типа/традиционным катализатором FCC, который является предпочтительным для крекинга этих молекул тяжелого сырья в средние дистилляты, и (2) такая реакция крекинга является эндотермической, что способствует понижению температуры выходящих паров продукта и также времени пребывания.

[00122] В некоторых приведенных здесь вариантах осуществления существующая установка FCC может быть дооснащена вторичным реактором, как описано выше. Например, реактор подходящего размера может быть соединен по текучей среде с имеющимся резервуаром для регенерации катализатора, чтобы обеспечить подачу катализатора и возврат из реактора со смешанным потоком, и соединен по текучей среде с имеющимся разделительным резервуаром для разделения углеводородных продуктов и катализаторов. В других вариантах осуществления реактор со смешанным потоком может быть добавлен к установке FCC начального уровня, что позволяет осуществлять работу в режимах получения бензина, легких олефинов или дизельного топлива.

[00123] Реакторная система, описанная выше со ссылками на фиг.1 и фиг.6, относится главным образом к производству легких олефинов и выгодной концентрации катализатора в смешанной катализаторной системе для повышения реакционной способности и селективности системы. Такая реакторная система может также использоваться для других смешанных катализаторных систем, где может быть выгодна концентрация одного из катализаторов.

[00124] Например, в некоторых вариантах осуществления реакционная система может использоваться для десульфуризации бензина, где смесь катализаторов может включать в себя более мелкий и/или менее плотный катализатор FCC, такой как цеолит Y, и более крупный и/или более плотный катализатор, такой как добавка для десульфуризации бензина. Такой способ описан со ссылкой на фиг.7.

[00125] Обратимся теперь к фиг.7, на которой проиллюстрирована упрощенная схема технологического процесса систем для крекинга и десульфуризации углеводородов в соответствии с описываемыми здесь вариантами осуществления. Система включает в себя двухреакторную конфигурацию для получения олефинов, таких как пропилен и этилен, из нефтяного сырья или других углеводородных потоков. Первый реактор 3 может быть, например, лифт-реактором для крекинга более тяжелого углеводородного сырья. Второй реактор 32 является реактором с псевдоожиженным слоем, который может быть оборудован дефлекторами или внутренними элементами. Подвергнутые крекингу углеводородные продукты, включая олефины и/или продукты легкой нафты из первого реактора 3 или подобные сырьевые потоки из внешних источников, могут быть обработаны во втором реакторе 32, чтобы улучшить качество продукта, например, уменьшить общее содержание серы в углеводородах, обработанных во втором реакторе.

[00126] Подаваемый в качестве сырья тяжелый нефтяной остаток инжектируется через один или несколько инжекторов 2 для сырья, расположенных вблизи нижней части первого реактора 3. Тяжелое нефтяное сырье контактирует с горячим регенерированным катализатором, вводимым через J-образный изгиб 1. Катализатор, подаваемый в первый реактор 3, является смесью катализаторов, включающей первый катализатор, селективный для крекинга более тяжелых углеводородов, такой как катализатор на основе цеолита Y-типа, и второй катализатор, селективный для десульфуризации углеводородов фракции нафты, которые могут также использоваться в комбинации с другими катализаторами. Первый и второй катализаторы могут отличаться по размеру частиц и/или плотности.

[00127] Тепло, необходимое для испарения подаваемого сырья и/или повышения температуры сырья до желаемой температуры реактора, например, в диапазоне от 500°С до примерно 700°С, и для эндотермической теплоты (теплоты реакции), может обеспечиваться горячим регенерированным катализатором, поступающим из регенератора 17.

[00128] После того, как основная часть реакции крекинга завершится, смесь из продуктов, паров непревращенного сырья и отработанного катализатора поступает в двухступенчатую циклонную систему, помещенную в контейнер 8 циклона. 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. Мелкие частицы катализатора, захваченные отделенными парами из первичного циклона 4 и парами продукта из второго реактора 32, вводимыми через трубопровод 36а и одноступенчатый циклон 36с, отделяются в циклоне 6 второй ступени. Собранная катализаторная смесь выгружается в десорбер 9 через погружную трубу 7. Пары из циклона 6 второй ступени выпускаются через выпуск 12b вторичного циклона, который может быть соединен с пленум-камерой 11, и далее направляются в установку фракционирования/газоперерабатывающую установку 410 для извлечения продуктов, включая желаемые олефины. При необходимости пары продукта дополнительно охлаждаются с помощью введения легкого рециклового газойля (LCO) или водяного пара через распределительный трубопровод 12а в качестве закалочной среды.

[00129] Установка 410 фракционирования может быть, например, главной установкой фракционирования установки FCC, и может производить различные углеводородные фракции, включая содержащую легкие олефины фракцию 412, фракцию 414 нафты и фракцию 416 тяжелых углеводородов, среди прочих различных фракций углеводородов. Продукты, направляемые к установке фракционирования/газоперерабатывающей установке 410, могут включать в себя другие легкие газы, такие как сероводород, который может образовываться во время десульфуризации; сепараторы, абсорберы или другие устройства могут быть включены, если такие примеси желательно отделять перед главной установкой фракционирования/газоперерабатывающей установкой.

[00130] Отработанный катализатор, извлекаемый через погружные трубы 5, 7, подвергается десорбции в десорбционном слое 9 для удаления пустотных паров (паров углеводородов, удерживаемых между частицами катализатора) путем контактирования в противотоке с водяным паром, вводимым в нижнюю часть десорбера 9 через распределитель 10 водяного пара. Отработанный катализатор далее транспортируется в регенератор 17 через стояк 13а для отработанного катализатора и подъемный трубопровод 15. Вентиль-задвижка 13b для отработанного катализатора, расположенный на стояке 13а для отработанного катализатора, используется для регулирования потока катализатора из десорбера 9 в регенератор 17. Небольшая часть воздуха для горения или азота может быть введена через распределитель 14, чтобы способствовать равномерной транспортировке отработанного катализатора.

[00131] Закоксованный или отработанный катализатор разгружается через распределитель 16 отработанного катализатора в центр плотного слоя 24 регенератора. Воздух для горения вводится с помощью распределителя 18 воздуха, расположенного в нижней части слоя 24 регенератора. Кокс, осажденный на катализаторе, затем сжигается в регенераторе 17 с помощью реакции с воздухом для горения. Катализаторная пыль, увлекаемая вместе с дымовым газом, собирается в циклоне 19 первой ступени и циклоне 21 второй ступени и разгружается в катализаторный слой регенератора через соответствующие погружные трубы 20, 22. Дымовой газ, извлеченный из выпуска циклона 21 второй ступени, направляется в трубопровод 50 дымового газа через пленум-камеру 23 регенератора для последующей рекуперации тепла и/или энергии.

[00132] Первая часть регенерированной катализаторной смеси отводится через стояк 27 для регенерированного катализатора, который находится в сообщении по потоку с J-образным изгибом 1. Поток катализатора из регенератора 17 в реактор 3 может регулироваться вентилем-задвижкой 28, расположенным на стояке 27 для регенерированного катализатора. Отверстие вентиля-задвижки 28 меняется для регулирования потока катализатора для поддержания желаемой верхней температуры в реакторе 3.

[00133] В дополнение к водяному пару для подъема предусмотрена также инжекция потоков сырья, таких как С₄ олефины и нафта или аналогичные внешние потоки, в качестве подъемной среды в J-образный изгиб 1 через распределитель 1а газа, расположенный в Y-образной части, что позволяет осуществлять равномерную транспортировку регенерированного катализатора из J-образного изгиба 1 в реактор 3. J-образный изгиб 1 также может выступать в качестве реактора с плотным слоем для крекинга потоков С₄ олефинов и нафты в легкие олефины в условиях, благоприятных для таких реакций.

[00134] Вторая часть регенерированного катализатора отводится во второй реактор 32 через стояк 30. Вентиль 31 может использоваться для регулирования потока катализатора из регенератора 17 во второй реактор 32, исходя из заданного значения температуры пара на выпуске. Одна или более углеводородных фракций, таких как потоки нафты, могут быть введены в нижнюю часть слоя катализатора через один или более распределителей 34 (34a, 34b) сырья, в жидкой или паровой фазе. В некоторых вариантах осуществления сырьевая нафта может включать в себя часть или всю нафту 414 из установки 410 фракционирования. Второй реактор 32 работает в режиме смешанного потока, в котором часть регенерированного катализатора перемещается вниз (от верха до низа реакторного слоя) и/или циркулирует внутри резервуара 32, а часть регенерированной катализаторной смеси и поток углеводородного сырья перемещается вверх (от низа к верху реакторного слоя, унося более мелкие/менее плотные частицы из верхней части реактора с выходящим потоком углеводородов).

[00135] Второй реактор 32 может быть оборудован дефлекторами или структурированными внутренними элементами (не показаны), которые способствуют тесному контакту и перемешиванию катализатора и молекул сырья. Эти внутренние элементы могут также помочь в сведении к минимуму образования каналов, роста пузырьков и/или коалесценции. Второй реактор 32 также может быть расширен в различных секциях вдоль длины для поддержания постоянной или желаемой поверхностной скорости газа внутри секций.

[00136] После завершения реакции катализатор подвергается десорбции в самой нижней части второго реактора 32 для отделения захваченного углеводородного сырья/продуктов с использованием водяного пара в качестве десорбирующей среды, вводимой через распределитель 35. Отработанный катализатор, извлекаемый в нижней части реактора 32, далее может быть отведен по трубопроводу 418 отведения катализатора. В качестве альтернативы, отработанный катализатор, извлекаемый в нижней части реактора 32, может транспортироваться в регенератор 17, как описано выше применительно к фиг.1 (посредством стояка 37 и подъемного трубопровода 40 через распределитель 41 отработанного катализатора, при этом воздух для горения или азот могут вводиться через распределитель 39, чтобы способствовать равномерной транспортировке катализатора в регенератор 17). Вентиль (не показан) может использоваться для регулирования потока катализатора из второго реактора 32.

[00137] Как было отмечено выше, второй реактор 32 использует два различных катализатора, которые могут отличаться по размеру частиц и/или плотности, например, менее плотный и/или более мелкий цеолит Y-типа или катализатор FCC и более крупный и/или более плотный катализатор десульфуризации. Поверхностная скорость газа во втором реакторе 32 поддерживается таким образом, чтобы по существу весь или значительная часть более легкого, более мелкого катализатора и часть более крупного и/или более плотного катализатора уносились из реактора с углеводородными продуктами и паром, извлекаемыми по трубопроводу 45 выходящего потока. Часть более крупного и/или более плотного катализатора может оставаться внутри реактора 32, формируя плотный слой в направлении нижней части реактора, как было отмечено выше.

[00138] Выходящий поток из реактора 32, извлекаемый по трубопроводу 45, может, соответственно, включать в себя подвергнутые десульфуризации углеводородные продукты, непрореагировавшее углеводородное сырье, водяной пар (десорбирующую среду) и катализаторную смесь, включающую по существу весь более легкий и/или более мелкий катализатор и часть более тяжелого и/или более крупного катализатора, введенных в реактор 32. Выходящий поток может затем транспортироваться по трубопроводу 45 в сепаратор 47 твердых частиц. Сепаратор 47 может быть сепаратором, выполненным с возможностью разделения двух типов катализатора на основе их физических свойств, а именно размера частиц и/или плотности. Например, сепаратор 47 может использовать различия в инерционных силах или центробежных силах для отделения более мелкого и/или более легкого катализатора от более крупного и/или более тяжелого катализатора. Сепаратор 47 для отделения твердых частиц является внешним по отношению ко второму реактору 32 и работает в таком гидродинамическом режиме, который улучшает разделение двух типов катализатора на основе их физических свойств.

[00139] После разделения в сепараторе 47, более мелкий и/или более легкий катализатор (цеолит Y-типа/катализатор FCC) далее транспортируется из сепаратора 47 в общий разделитель или контейнер 8, вмещающий в себя циклоны лифт-реактора и/или систему прекращения реакции, через выпускной трубопровод 36a. Более крупный и/или более тяжелый катализатор десульфуризации может быть возвращен по трубопроводу 49 в реактор 32 со смешанным потоком для продолжения реакции с углеводородным сырьем, вводимым через распределители 34a/b.

[00140] Унос по существу всего более легкого/более мелкого катализатора и части более тяжелого и/или более крупного катализатора, последующие разделения и возврат более тяжелого и/или более крупного катализатора в реактор 32 могут обеспечивать значительное накопление более крупного и/или более тяжелого катализатора десульфуризации в реакторе 32. Поскольку данный катализатор является более селективным для десульфуризации углеводородов фракции нафты, накопление более крупного и/или более тяжелого катализатора может обеспечить преимущество в селективности и выходе. Кроме того, работа реактора в режиме потока псевдоожижения с захватом обоих типов катализатора может обеспечить улучшенную работоспособность реактора или гибкость его работы, как отмечалось выше.

[00141] Углеводородное сырье, такое как тяжелый вакуумный газойль или тяжелые остатки, легкий рецикловый газойль (LCO) или водяной пар могут вводиться в качестве закалочной среды в выпускной трубопровод 36a через распределитель 36b. Скорость поступления такой закалочной среды может регулироваться путем задания температуры потока, входящего в контейнер 8. Все пары из второго реактора 32, включая подаваемые через распределитель 36b, выпускаются в разбавленную фазу контейнера 8 через одноступенчатый циклон 36c. Использование углеводородного сырья в качестве закалочной среды является предпочтительным, поскольку это служит двойной цели охлаждения продуктов из второго реактора 32, а также улучшает производство средних дистиллятов.

[00142] Реактор 3 первой ступени, такой как лифт-реактор, может работать в режиме быстрого ожижения слоя (например, при поверхностной скорости газа в диапазоне от примерно 3 м/с до примерно 10 м/с в нижней части) и в режиме пневматической транспортировки (например, при поверхностной скорости газа в диапазоне от примерно 10 м/с до примерно 20 м/с) в верхней части.

[00143] WHSV во втором реакторе 32 обычно находится в диапазоне от примерно 0,5 ч^-1 до примерно 50 ч^-1; время взаимодействия пара и катализатора может варьировать от примерно 2 с до примерно 20 с. По мере необходимости, добавочный катализатор может вводиться по одному или более трубопроводу 42, 43. Например, свежий или добавочный катализатор FCC, или цеолитный катализатор Y-типа, или смесь этих двух катализаторов может вводиться в регенератор 17 по трубопроводу 42, и свежая или добавочная добавка для десульфуризации бензина может вводиться во второй реактор 32 по трубопроводу 43. Общий запас катализатора в системе может поддерживаться, например, путем отведения смешанного катализатора из регенератора 24 и/или реактора 32. Запас катализатора и накопление предпочтительного катализатора в реакторе 32 можно регулировать, как было описано выше. В дополнение к этому, в некоторых вариантах осуществления бункер 26 катализатора может использоваться в совокупности с трубопроводом 25 отведения катализатора, трубопроводом 29 выравнивания давления и стояком 27, как было описано выше.

[00144] Аналогичным образом, реакторная система, показанная на фиг.7, может использоваться для выгодной обработки тяжелого углеводородного сырья, включая тяжелую сырую нефть или неочищенную сырую нефть. В таком варианте осуществления смешанная катализаторная система может включать в себя, например, более мелкий и/или менее плотный катализатор FCC, такой как цеолит-Y, и более крупную и/или более плотную добавку для обработки тяжелой нефти. Например, добавка для обработки тяжелой нефти может представлять собой, среди прочего, катализатор с активной матрицей, добавку для улавливания металлов, грубый и/или плотный Ecat (равновесный катализатор), катализатор матричного или связующего типа (такой как каолин или песок) или катализатор FCC с высоким отношением матрица/цеолит. Добавка для обработки тяжелой нефти может иметь минимальную каталитическую активность в отношении крекинга более тяжелых углеводородов, и может просто обеспечивать необходимую площадь поверхности для протекания реакций термического крекинга. Тяжелое углеводородное сырье может быть введено в реактор 32 через распределители 43 a/b, и система может работать, как было описано выше, для улучшения обработки тяжелого углеводородного сырья.

[00145] WHSV во втором реакторе 32 при работе в условиях обработки тяжелых углеводородов обычно находится в диапазоне 0,1-100 ч^-1; время пребывания пара и частиц может составлять 1-400 с. По мере необходимости добавочные частицы могут вводиться через один или более трубопроводов 42, 43; может быть выгодно добавлять катализатор FCC или катализатор Y-типа в регенератор 17 по трубопроводу 42 и добавку для обработки тяжелой нефти по трубопроводу 43 во второй реактор 32. Общая активность системы поддерживается за счет отведения частиц по трубопроводу 418 из второго реактора 32 и из регенератора 24. Запас твердых частиц и накопление предпочтительной добавки для обработки тяжелой нефти во втором реакторе 32 можно регулировать с помощью добавлений через трубопровод 43 и отведений через трубопровод 418. Рабочая температура во втором реакторе 32 регулируется с использованием катализатора, поступающего по трубопроводу 30 из регенератора 17 через вентиль 31, и может находиться в диапазоне 400-700 °C. В некоторых вариантах осуществления продукт второго реактора 32 может быть по существу сырьем для первичного лифт-реактора 3. В дополнение к этому, в некоторых вариантах осуществления бункер 26 катализатора может использоваться в совокупности с трубопроводом 25 отведения катализатора, трубопроводом 29 выравнивания давления и стояком 27, как было описано выше.

[00146] В целом, технологические схемы, проиллюстрированные на фиг.1, фиг.6 и фиг.7, используют технологию разделения катализатора/частиц для обработки дополнительного или рециркуляции углеводородного сырья во вторичном реакторе. Смесь катализатора, циркулирующая через систему, может включать в себя катализаторы, селективные к конкретным реакциям, таким как крекинг, десульфуризация, деметаллизация, деазотирование и другие, где катализаторы смеси выбирают таким образом, чтобы они имели отличающиеся физические свойства, как было описано выше, чтобы желаемый катализатор мог быть сконцентрирован во вторичном реакторе. Регенерированный катализатор подается во вторичный реактор/резервуар, который может работать в режиме быстрого ожижения слоя, барботируемого слоя или турбулентного слоя (в зависимости от применения). Выходящий поток из вторичного реактора/резервуара поступает в сепаратор 47, где первичный и вторичный катализаторы разделяются по размеру и/или плотности, и кубовый продукт сепаратора, обогащенный вторичным катализатором, возвращается обратно во вторичный реактор/резервуар. Вторичный реактор/резервуар имеет необязательные отведения катализатора, которые могут быть выгодны в зависимости от применения, а также от различного углеводородного сырья в зависимости от применения. Концентрация вторичного катализатора может улучшать работоспособность, гибкость и селективность всей реакционной системы.

[00147] Сепаратор 47, описанный выше со ссылкой на фиг.2, может использоваться для улучшения производительности и гибкости систем обработки углеводородов со смешанным катализатором, где сепаратор 47 может быть расположен в других выгодных местоположениях внутри системы. Такие способы и системы описаны ниже со ссылками на фиг.8 - фиг.11, где одинаковые номера позиций обозначают одинаковые части.

[00148] Обратимся теперь к фиг.8A, на которой проиллюстрирована упрощенная схема технологического процесса систем для конверсии углеводородов и получения олефинов в соответствии с описываемыми здесь вариантами осуществления, где одинаковые номера позиций обозначают одинаковые части. В технологическую схему фиг.8A добавлен резервуар 510 для хранения катализатора, в который регенерированный катализатор подается из регенератора FCC через трубопровод 30 отведения катализатора и вентиль 31. Резервуар 510 для хранения может быть псевдоожижен средой псевдоожижения, такой как, например, воздух, азот или водяной пар, вводимой по трубопроводу 516. Выходящий поток 45 из резервуара хранения направляется в сепаратор 47, где смесь катализаторов разделяется. Кубовый продукт 49 сепаратора, обогащенный более крупным и/или более тяжелым катализатором, возвращается обратно в резервуар 510 хранения катализатора, где концентрация более крупного и/или более плотного катализатора будет расти. Остальной поток 514 из сепаратора 510 возвращается в разделительный резервуар 8 в данном варианте осуществления. Трубопровод 512 кубового продукта резервуара хранения может быть соединен с вентилем-задвижкой (не показан), который может регулировать подачу катализатора во вторичный реактор/резервуар 32, который может работать аналогично описанному выше применительно к фиг.1, фиг.6 и фиг.7. Предпочтительно катализатор, сконцентрированный в резервуаре 510, не будет насыщен углеводородом, и может обеспечивать меньшее время контакта с катализатором во вторичном реакторе/резервуаре 32.

[00149] На фиг.8B проиллюстрирована система, подобная системе на фиг.8A, за исключением того, что катализатор, извлеченный из сепаратора 47 по трубопроводу 514, возвращается в регенератор 17 катализатора, а не направляется в разделительный резервуар 8. Резервуар, в который направляется катализатор в трубопроводе 514, может зависеть от типа газа для псевдоожижения, вводимого по трубопроводу 516, а также от возможностей систем, принимающих поток из регенератора 17 или из резервуара 8 по трубопроводам 50 и 12b, соответственно. Когда газом псевдоожижения является водяной пар, например, катализатор в трубопроводе 514 предпочтительно направляется в резервуар 8; а когда газом псевдоожижения является воздух или азот, например, катализатор в трубопроводе 514 предпочтительно направляется в регенератор 17.

[00150] На фиг.8A и фиг.8B показано, что более мелкие частицы, извлеченные по трубопроводу 514, направляются в регенератор 17 или в разделительный резервуар 8, а более крупные и/или более тяжелые частицы, извлеченные по трубопроводу 512, направляются во вторичный реактор 32. Описанные здесь варианты осуществления также предусматривают направление более мелких и/или более легких частиц, извлеченных через сепаратор 47 и трубопровод 514, во вторичный реактор 32 при рециркуляции более крупных и/или более тяжелых частиц в регенератор 17 или десорбер 9.

[00151] На фиг.8A и фиг.8B также проиллюстрирована система с резервуаром 510, накапливающим/концентрирующим крупные частицы для использования во вторичном реакторе. Когда может быть достаточно однопроходного разделения, контейнер 510 может быть исключен из системы, как проиллюстрировано на фиг.9A и фиг.9B, где одинаковые номера позиций обозначают одинаковые части. В этих вариантах осуществления катализаторная смесь подается непосредственно из регенератора 17 катализатора через погружную трубу 30 в сепаратор 47. Воздух или другие газы для псевдоожижения могут подаваться по трубопроводу 610, при условии, что объемная скорость потока является достаточной для инерционного разделения. Более мелкие/более легкие частицы могут быть извлечены по трубопроводу 612, а более крупные и/или более тяжелые частицы могут быть извлечены по трубопроводу 614. На фиг.9A показано, что более крупные и/или более тяжелые частицы направляются во вторичный реактор 32, тогда как на фиг.9B показано, что более мелкие и/или более легкие частицы направляются во вторичный реактор 32.

[00152] На фиг.9A и фиг.9B проиллюстрирован возврат части частиц в регенератор 17. Аналогично приведенному выше описанию со ссылками на фиг.8A и фиг.8B, частицы, не подаваемые в реактор 32, могут быть возвращены либо в регенератор 17, либо в разделительный резервуар 8, и это может зависеть от среды псевдоожижения и/или возможностей последующей обработки.

[00153] Технологические схемы, проиллюстрированные на фиг.9A и фиг.9B, используют однопроходную модификацию сепаратора в отличие от тех модификаций, в которых используется рециркуляция для увеличения концентрации. В данной схеме регенерированный катализатор направляется в сепаратор, где либо кубовый продукт, либо головной продукт сепаратора может быть направлен во вторичный реактор. Если направляется кубовый продукт, катализатор обогащается более крупными и/или более плотными частицами. Если головной продукт сепаратора предполагается направить во вторичный реактор, катализатор обогащается более мелкими и/или менее плотными частицами. Данная схема также может быть организована таким образом, что вторичный реактор отсутствует, и сепаратор располагается между регенератором и первичным лифт-реактором, концентрируя катализатор аналогично описанному для способа на фиг.11 ниже.

[00154] Варианты осуществления, показанные на фиг.8A/B, отвязывают рециркулирующий катализатор от вторичного реактора, достигая более высокой концентрации желаемого катализатора во вторичном реакторе, однако это требует дополнительных капитальных затрат. Варианты осуществления на фиг.6A/B также отвязывают рециркулирующий катализатор от вторичного реактора, достигая умеренного увеличения концентрации желаемого катализатора, например, по сравнению со схемой на фиг.7, но при более низких капитальных затратах, чем вариант осуществления, показанный на фиг.9A/B.

[00155] Обратимся теперь к фиг.10, на которой проиллюстрирована упрощенная схема технологического процесса систем обработки углеводородов в соответствии с описываемыми здесь вариантами осуществления, где одинаковые номера позиций обозначают одинаковые части. Данная схема не содержит вторичного реактора и имеет сепаратор 47, принимающий выходящий поток из первичного лифт-реактора 3. Выходящий поток лифт-реактора, который содержит смешанный катализатор, может быть направлен в сепаратор 47, где часть катализатора возвращается в лифт-реактор 3 из кубового остатка 710 сепаратора, обогащая тем самым концентрацию более крупного и/или более тяжелого катализатора в лифт-реакторе 3. Головной погон 712 сепаратора 47 будет проходить в резервуар 8 десорбера, где углеводородные продукты будут отделяться от оставшегося катализатора. Данная конфигурация также может использоваться с катализаторной смесью без какой-либо сортировки, как способ рециркуляции отработанного катализатора в лифт-реактор 3.

[00156] Обогащающая фракция 710 катализатора может вводиться в лифт-реактор 3 до или после (как проиллюстрировано) впуска для подачи регенерированного катализатора из стояка 27, и в некоторых вариантах осуществления может вводиться в одной или более точках вдоль длины лифт-реактора 3. Положение точки ввода может зависеть от вторичного углеводородного сырья, температуры рециркулирующего катализатора 710 и других переменных, которые могут использоваться для успешной обработки углеводородов в лифт-реакторе 3.

[00157] Углеводородные продукты, извлеченные из разделительного резервуара 8 /десорбера 9, могут быть направлены, как было описано выше, в установку фракционирования/газоперерабатывающую установку 720 для разделения и извлечения одной или более углеводородных фракций 722, 724, 726, 728, 730. Одна или более извлеченных углеводородных фракций из установки фракционирования/газоперерабатывающей установки в приведенных здесь вариантах осуществления может возвращаться в лифт-реактор 3 или вторичный реактор 32 для дополнительной обработки.

[00158] Обратимся теперь к фиг.11, на которой проиллюстрирована упрощенная схема технологического процесса систем обработки углеводородов в соответствии с описываемыми здесь вариантами осуществления, где одинаковые номера позиций обозначают одинаковые части. В данной схеме бункер 26 катализатора регенератора соединен по текучей среде с лифт-реактором 3. Регенерированный смешанный катализатор, который содержит более мелкий и/или менее плотный катализатор и более крупный и/или более плотный катализатор, поступает из регенератора 17 в бункер 26 катализатора регенератора. Бункер 26 псевдоожижается водяным паром и/или воздухом, подаваемым через распределитель 810. Выходящий головной поток 816 из бункера поступает в сепаратор 47. В сепараторе 47, который представляет собой разделительное устройство, как описано ранее, катализаторы разделяются, и кубовый продукт 814, обогащенный более крупным и/или более плотным катализатором, может подаваться обратно в бункер 26 катализатора регенератора, например, при псевдоожижении воздухом, или в разделительный резервуар 8, например, при псевдоожижении водяным паром. Это будет увеличивать концентрацию более крупного и/или более плотного катализатора в бункере 26 катализатора регенератора. Головной погон 812 из сепаратора 47 может быть направлен в регенератор или в резервуар десорбера. Нижняя часть 27 бункера катализатора регенератора имеет отведение с вентилем-задвижкой 28, который регулирует поток катализатора, обогащенного более крупным и/или более плотным катализатором, в лифт-реактор 3. Таким образом, лифт-реактор 3 работает при более высокой эффективной концентрации катализатора, чем запас в системе, образуя предпочтительные продукты на основе свойств катализатора.

[00159] Концентрирование катализатора в бункере катализатора регенератора, как описано выше со ссылкой на фиг.11, может осуществляться периодически. Система может осуществлять циркуляцию катализаторной смеси через лифт-реактор, десорбер и регенератор без достаточного псевдоожижения в бункере 26 для уноса катализаторов в сепаратор 47. Когда происходит изменение в желаемой смеси продуктов, углеводородном сырье или других факторах, при которых может быть выгодно работать с более высокой концентрацией конкретного катализатора в катализаторной смеси, катализатор в бункере 26 катализатора регенератора может быть псевдоожижен и отделен с помощью сепаратора 47. Когда факторы снова изменятся, псевдоожижение бункера катализатора может быть прекращено. Таким образом, может быть улучшена гибкость системы относительно продуктов и сырья.

[00160] В то время как на фиг.10 и фиг.11 показана схема с единственным лифт-реактором, устройство для разделения твердых частиц может использоваться для повышения эффективности системы с несколькими лифт-реакторами. Например, система с двумя лифт-реакторами может извлекать выгоду из концентрирования одного катализатора в лифт-реакторе, который может обрабатывать сырье, отличное от сырья второго лифт-реактора.

[00161] Описанные здесь варианты осуществления могут использовать различные типы катализаторов или частиц для выполнения желаемых реакций, где общий регенератор может использоваться для регенерации смеси катализаторов, и сепаратор предпочтительно располагается так, чтобы обогащать один или более реакторов одним конкретным катализатором, содержащимся в смеси катализаторов. Описанные здесь варианты осуществления могут использоваться для улучшения отдельных операций, а также для улучшения селективности и гибкости реакционных систем, например, для применений, включающих в себя производство легких олефинов, десульфуризацию бензина и переработку тяжелой нефти.

[00162] Производство легких олефинов может включать в себя подачу различного легкого, среднего и тяжелого углеводородного сырья в лифт-реактор, как было описано выше. Сырье во второй реактор 32 может включать в себя, среди прочего, нафту, такую как прямогонная нафта или рециркуляционная катализированная нафта. Катализаторная смесь для производства легких олефинов может включать в себя более мелкий и/или менее плотный катализатор, такой как катализатор FCC (например, цеолит Y), а также более тяжелый/более плотный катализатор, такой как ZSM-5 или ZSM-11, среди прочих комбинаций. Другие катализаторы крекинга также могут использоваться. Различные катализаторы для крекинга углеводородов описаны в патентах US №№ 7375257, 7314963, 7268265, 7087155, 6358486, 6930219, 6809055, 5972205, 5702589, 5637207, 5534135 и 5314610, среди прочих.

[00163] Варианты осуществления, направленные на десульфуризацию бензина, могут включать в себя подачу различного легкого, среднего и тяжелого углеводородного сырья в лифт-реактор, как было описано выше. Сырье во второй реактор 32 может также включать в себя нафту, такую как прямогонная нафта или рециркуляционная катализированная нафта, среди прочего сырья. Катализаторная смесь для производства легких олефинов может включать в себя более мелкий и/или менее плотный катализатор, такой как катализатор FCC (например, цеолит Y), а также более крупный и/или более плотный катализатор, с функциональностью десульфуризации, такой как MgO/Al₂O₃ с добавками различных металлов. Также могут использоваться и другие катализаторы десульфуризации, например, описанные в патентах US №№ 5482617, 6482315, 6852214, 7347929, среди прочих. В некоторых вариантах осуществления катализаторная смесь может включать в себя композицию катализатора крекинга, имеющую активность десульфуризации, как описано в патенте US 5376608, среди прочих.

[00164] Варианты осуществления, направленные на переработку тяжелой нефти, могут включать в себя подачу различного легкого, среднего и тяжелого углеводородного сырья в лифт-реактор, как было описано выше. Сырье во второй реактор 32 может включать в себя углеводороды или углеводородные смеси, имеющие температуры кипения или диапазон кипения выше примерно 340°C. Углеводородное сырье, которое может использоваться в способах, описанных в настоящем документе, может включать в себя различные потоки нефтепереработки и другие углеводородные потоки, такие как нефтяные атмосферные или вакуумные остатки, деасфальтизированные масла, деасфальтизированный пек, подвергнутые гидрокрекингу кубовые остатки атмосферной или вакуумной колонны, прямогонные вакуумные газойли, подвергнутые гидрокрекингу вакуумные газойли, суспензии флюид-каталитического крекинга (FCC) в нефтепродукте, вакуумные газойли после способа гидрокрекинга в кипящем слое, сланцевую нефть, нефть из угля, битуминозные пески, талловые масла, неочищенные биомасла, сажевые масла, а также другие подобные потоки углеводородов или их комбинацию, каждый из которых может быть прямогонным, полученным в результате переработки, подвергнутым гидрокрекингу, частично десульфированным и/или частично деметаллизированным потоком. В некоторых вариантах осуществления углеводородные фракции остатка могут включать в себя углеводороды, имеющие нормальную температуру кипения по меньшей мере 480°C, по меньшей мере 524°C или по меньшей мере 565°C. Катализаторная смесь для обработки тяжелых углеводородов может включать в себя более мелкий и/или менее плотный катализатор, такой как катализатор FCC (например, цеолит Y), и более крупный и/или более плотный катализатор, такой как катализатор с активной матрицей, катализатор для улавливания металлов, грубый/плотный Ecat (равновесный катализатор), катализатор матричного или связующего типа (такой как каолин или песок) или катализатор FCC с высоким отношением матрица/цеолит. Также могут использоваться и другие катализаторы крекинга, такие как, например, один или более из описанных в патентах US5160601, US5071806, US5001097, US4624773, US4536281, US4431749, US6656347, US6916757, US6943132 и US7591939, среди прочих.

[00165] Описанные здесь системы также могут использоваться для предварительной обработки тяжелой сырой нефти или неочищенной сырой нефти, такой как сырая нефть или битум, извлеченный из битуминозных песков. Например, реактор 32, такой как на фиг.1 или фиг.9, среди прочего, может использоваться для предварительной обработки битума перед дальнейшей обработкой очищенной тяжелой нефти в последующих операциях, которые могут включать в себя разделение в расположенной ниже по потоку системе разделения и рециркуляцию одной или более фракций для дополнительной конверсии в реакторе 3. Возможность предварительной обработки тяжелой нефти предпочтительными частицами в смеси частиц или катализаторов может обеспечить выгодную интеграцию обработки тяжелой сырой нефти, там, где в ином случае это было бы вредно для катализатора и общей производительности системы.

[00166] Варианты осуществления настоящего изобретения описывают катализаторную смесь, разделяемую сепаратором, и эффективную предпочтительную концентрацию катализатора в смеси в реакторе. Как показано на чертежах, катализатор, сконцентрированный в реакторе, проиллюстрирован как возвращаемый из сепаратора вблизи верхней части реактора или резервуара. Описанные здесь варианты осуществления также допускают возврат катализатора из сепаратора в среднюю или нижнюю часть реактора, и место возврата катализатора может зависеть от обрабатываемого углеводородного сырья, типов катализаторов в смеси и желаемого градиента катализатора внутри резервуара реактора. Описанные здесь варианты осуществления также предусматривают возврат катализатора в несколько местоположений внутри реактора. Обеспечивая возможность повышения концентрации конкретного катализатора или частицы в смеси в данном реакторе, приведенные здесь варианты осуществления также могут быть использованы для системы с одним катализатором; описанные здесь сепараторы частиц и системы могут увеличивать отношение катализатор/масло, что увеличивает время контакта с катализатором.

[00167] Как описано выше, в различных вариантах осуществления, приведенных в данном описании, используется вторичный реактор, работающий в режиме псевдоожижения, достаточном для захвата первого катализатора крекинга и второго катализатора крекинга углеводородными продуктами, извлекаемыми в виде выходящего потока из выпуска для головного погона вторичного реактора. В некоторых вариантах осуществления, таких как проиллюстрированы на фиг.12, вторичный реактор может быть вторичным лифт-реактором, работающим в режиме псевдоожижения, достаточном для захвата первого катализатора крекинга и второго катализатора крекинга углеводородными продуктами, извлекаемыми в виде выходящего потока из выпуска для головного погона вторичного реактора. В других вариантах осуществления, проиллюстрированых на фиг.12, вторичный реактор может быть реактором с кипящим или с псевдоожиженным слоем, работающим в режиме псевдоожижения, достаточном для захвата первого катализатора крекинга, части второго катализатора крекинга и углеводородных продуктов. Выходящий поток может затем подаваться в резервуар для отделения твердых частиц для разделения подвергнутых крекингу углеводородных продуктов и первого катализатора крекинга от второго катализатора крекинга. Данный резервуар для отделения твердых частиц может являться внешним резервуаром по отношению к реактору и может работать в таком гидродинамическом режиме, который улучшает разделение двух типов катализатора на основе их физических свойств, таких как размер частиц и/или их плотность. Отделенный катализатор, селективный для крекинга углеводородов C₄ и фракции нафты, может затем быть возвращен в реактор для продолжения реакции и обеспечения повышенной концентрации катализатора, селективного для крекинга углеводородов C₄ и фракции нафты, внутри реактора, улучшая селективность всего способа, а также повышая общую гибкость способа благодаря увеличенному рабочему диапазону.

[00168] Обратимся теперь к фиг.12, на которой проиллюстрирована другая технологическая схема в соответствии с описываемыми здесь вариантами осуществления, где одинаковые номера позиций обозначают одинаковые части. Аналогично другим технологическим схемам, таким как показанные на фиг.1 и фиг.6, используются два катализатора/ твердые частицы, например, первый катализатор представляет собой более мелкий и/или более легкий традиционный катализатор FCC, и второй катализатор представляет собой более крупный и/или более тяжелый катализатор ZSM-5 или ZSM-11.

[00169] Смешанные первый и второй катализаторы могут подаваться из общего регенератора 17 по трубопроводу 30 через регулировочный вентиль 31 в нижнюю часть вторичного лифт-реактора 171. В нижней части вторичного лифт-реактора 171 катализатор смешивается с катализатором, подаваемым по трубопроводу 174a, поток которого может регулироваться регулировочным вентилем 174. Катализатор в трубопроводе 174а может иметь более высокую концентрацию более крупного и/или более тяжелого второго катализатора крекинга, такого как ZSM-5, который способствует реакции крекинга нафты с образованием легких олефиновых продуктов, таких как пропилен.

[00170] Смешанный катализатор, имеющий более высокую концентрацию более крупного и/или более тяжелого второго катализатора крекинга, чем подаваемый в смеси из регенератора 17, затем может быть приведен в контакт с углеводородами во вторичном лифт-реакторе 171. Например, сырьевая нафта может подаваться по трубопроводу 143, и подъемный пар может подаваться по трубопроводу 135. Сырьевая нафта может быть нафтой из расположенных ниже по потоку установок фракционирования продукта, как описано выше, или может быть сырьевой нафтой из других установок, как например, нафта установки коксования и т.д. При необходимости, сырьевая нафта также может подаваться в/из других местоположений, не показанных на фиг.12.

[00171] Реакции крекинга нафты протекают во вторичном лифт-реакторе 171, при этом подача нафты и подача пара достаточны для захвата как первого, так и второго катализаторов крекинга вместе с продуктами крекинга углеводородов. Поток продукта вместе с катализаторной смесью затем поступает в устройство для разделения твердых частиц (SSD) 47, которое может использоваться для облегчения концентрирования более плотного и/или более крупного второго катализатора крекинга. SSD 47 может разделять выходящий поток из вторичного лифт-реактора 171 на поток 147a пара/первого катализатора крекинга и поток 147b второго катализатора крекинга. Второй катализатор крекинга, извлеченный из сепаратора, может быть рециркулирован обратно во вторичный реактор для продолжения реакции, как было отмечено выше.

[00172] Подвергнутые крекингу углеводороды и отделенный первый катализатор крекинга из вторичного лифт-реактора могут затем подаваться в разделительный резервуар 170 для отделения первого катализатора крекинга от подвергнутых крекингу углеводородных продуктов. Подвергнутые крекингу углеводородные продукты, включающие в себя легкие олефины, углеводороды C₄, углеводороды фракции нафты и более тяжелые углеводороды, могут извлекаться по трубопроводу 180, как будет описано ниже, и могут затем разделяться для извлечения целевых продуктов или фракций продукта. В некоторых вариантах осуществления, подвергнутые крекингу углеводородные продукты, извлеченные по трубопроводу 180, могут быть объединены с углеводородами в трубопроводе 12 и поданы в общую разделительную систему для объединенной обработки и извлечения целевых продуктов или фракций продукта.

[00173] В некоторых вариантах осуществления, как проиллюстрировано на фиг.12, SSD 47 может находиться внутри разделительного резервуара 170. Разделительный резервуар 170 может вмещать внутренний резервуар 173, принимающий более крупный и/или более плотный второй катализатор крекинга из SSD 47. Кольцевая область 178 между внутренней стенкой разделительного резервуара 170 и внешней стенкой внутреннего резервуара 173 может принимать более мелкий и/или менее плотный первый катализатор крекинга.

[00174] В SSD 47, как описано выше, выходящий поток из вторичного лифт-реактора может быть разделен на поток 147a пара/первого катализатора крекинга и поток 147b второго катализатора крекинга. В зависимости от плотности и/или размера частиц поток 147b катализатора, концентрированный вторым катализатором более крупного и/или более тяжелого ZSM-5, может подаваться в стояк 172, затем входить во внутренний резервуар 173 и в конечном счете подаваться обратно во вторичный лифт-реактор 171 через регулировочный вентиль 174. Внутренний сосуд 173 может быть открытым, благодаря чему любые захваченные газы, которые могут быть извлечены с потоком 147b катализатора, могут отделяться от катализатора в открытом внутреннем резервуаре 173, выходить из верхней части открытого резервуара 173, смешиваться с парами в резервуаре 170 и извлекаться с продуктами по трубопроводу 180.

[00175] Уровень катализатора во внутреннем резервуаре 173 может регулироваться регулировочным вентилем 174 и соответствующим контроллером или системой управления, и индикация уровня также может использоваться для регулировки отношения деления пара SSD 47 для управления эффективностью отделения более крупных и/или более плотных частиц второго катализатора крекинга. Таким образом, условия могут быть отрегулированы так, чтобы часть частиц второго катализатора крекинга могла уноситься в циклон и извлекаться в кольцевой области для возврата в регенератор на регенерацию.

[00176] Поток 147a пара/первого катализатора крекинга поступает в циклон 176, который может отделять первый катализатор крекинга от газообразного продукта. Отделенные частицы, концентрированные с более мелким и/или более легким катализатором FCC, могут затем быть поданы через погружную трубу 177 в кольцевую область 178. Катализатор в кольцевой области 178 может подаваться в регенератор 17 по трубопроводу 175a, поток которого может регулироваться регулировочным вентилем 175. Уровень катализатора в кольцевой области 178 может регулироваться регулировочным вентилем 175. Аналогично первичному и вторичному циклонам 4, 6, в разделительном резервуаре 8, резервуар 170 также может содержать дополнительные циклоны (не показаны) для полного извлечения или отделения газообразного продукта от катализатора в резервуаре 170. Газообразный продукт, включающий захваченные газы, выходящие из внутреннего резервуара 173 и кольцевой области 178, а также газы, извлеченные из циклона 176, могут быть извлечены через пленум-камеру 179 и могут подаваться по трубопроводу 180 на фракционирование продукта.

[00177] В дополнение к подъемному водяному пару 135 также может быть предусмотрена инжекция потоков сырья, таких как С₄ олефины и нафта или аналогичные внешние потоки, в качестве подъемных сред во вторичный лифт-реактор 171 через распределитель 171а газа, который может быть расположен в Y-образной части, что позволяет осуществлять равномерную транспортировку регенерированного катализатора из трубопроводов 174а и 30 во вторичный лифт-реактор 171. Эта самая нижняя часть вторичного лифт-реактора 171 также может выступать в качестве реактора с плотным слоем для крекинга потоков С₄ олефинов и нафты в легкие олефины в условиях, благоприятных для таких реакций, как например, WHSV от 0,5 до 50 ч^-1, температура от 640°C до 750°C и время пребывания от 3 до 10 секунд.

[00178] Комбинирование зоны 171 транспортировки и разделительного резервуара 170 также может быть использовано в других описанных здесь вариантах осуществления. Например, как показано на фиг.8A и фиг.8B, вторичный резервуар 510 и SSD 47 могут быть расположены аналогично зоне 171 транспортировки и разделительному резервуару 170 для обеспечения потока 180 (514) парового продукта и потока 174а (512) концентрированного второго катализатора крекинга, который может подаваться во вторичный реактор 32. Такой вариант осуществления проиллюстрирован, например, на фиг.8С. В качестве другого примера, аналогичное комбинирование зоны 171 транспортировки и разделительного резервуара 170 также может быть использовано в варианте осуществления на фиг.11.

[00179] Кроме того, как и в варианте осуществления на фиг.9A и фиг.9B, выпуски могут быть сконфигурированы таким образом, чтобы более легкие/более мелкие частицы концентрировались во втором лифт-реакторе. Например, более тяжелые/более крупные частицы во внутреннем сосуде могут быть возвращены в регенератор 24, в то время как более легкие/более мелкие частицы в кольцевой области могут подаваться во второй лифт-реактор. Таким образом, частицы, наиболее подходящие для конверсии сырья во втором лифт-реакторе, могут быть сконцентрированы внутри реактора.

[00180] Как описано для вариантов осуществления выше, второй реактор комбинирован с лифт-реактором FCC и разделительной системой. Данный реактор находится в сообщении по потоку с другими резервуарами, обеспечивая селективную каталитическую обработку и комбинированную закалку углеводородного продукта, отделение и регенерацию катализатора. Такая комбинированная реакторная система предлагает одно или несколько из указанных выше преимуществ и признаков вариантов осуществления способов, описанных в настоящем документе, и может обеспечивать улучшенный или оптимальный способ каталитического крекинга углеводородов для получения легких олефинов.

[00181] Описанные здесь варианты осуществления могут использовать два типа частиц катализатора, такие как Y-цеолит/катализатор FCC с более мелким размером частиц и/или меньшей плотностью и частицы ZSM-5 более крупного размера и/или более плотные. Сепаратор с селективной рециркуляцией может быть использован для предпочтительного отделения Y-цеолита от катализатора ZSM-5. Использование такой каталитической системы позволяет захватывать более легкие и более мелкие частицы, тем самым удерживая частицы типа ZSM-5 в дополнительном слое нового реактора. Реагенты подвергаются селективному каталитическому крекингу в присутствии катализатора типа ZSM-5, который является предпочтительным для максимального увеличения выхода легких олефинов из сырьевых потоков C₄ и нафты. Сепаратор представляет собой устройство, которое может облегчать разделение двух типов катализаторов благодаря разнице в их размере частиц и/или плотности. Примерами сепараторов с селективной рециркуляцией могут быть циклонный сепаратор, ситовой сепаратор, механические просеиватели, гравитационная камера, центробежный сепаратор, встроенный или пневматический классификатор, или другие типы сепараторов, используемых для эффективного разделения частиц на основе их размера и/или гидродинамических свойств. Сепаратор соединяется с верхней частью второго реактора, которая связана по потоку со вторым реактором, а также с регенератором и первым реактором/десорбером.

[00182] Реактор, в некоторых вариантах осуществления, может быть снабжен дефлекторами или модульными решетчатыми внутренними элементами. Это обеспечивает тесный контакт катализатора с молекулами углеводородного сырья, способствует разрушению пузырьков и предотвращает рост пузырьков из-за коалесценции, образование каналов или обход катализатора или сырья.

[00183] Традиционно, добавка свежего катализатора для сохранения активности катализатора вводится в слой регенератора с помощью технического воздуха. В отличие от этого, предлагается вводить желаемый катализатор/добавку с высокой концентрацией непосредственно в слой второго реактора, используя водяной пар или азот в качестве транспортирующей среды. Это помогает получить постепенное увеличение концентрации и хорошую селективность.

[00184] Описанные в настоящем документе конфигурации реактора обеспечивают достаточную гибкость и рабочий диапазон для регулировки рабочих условий, таких как среднечасовая скорость подачи сырья (WHSV), время взаимодействия катализатора и паров углеводородов, температура реакции, отношение катализатор/масло и т.д. Например, в некоторых вариантах осуществления температура верхней части/слоя второго реактора регулируется с помощью регулировки потока катализатора из регенератора, что косвенным образом регулирует отношение катализатор/масло. В то же время, уровень слоя в реакторе можно регулировать путем изменения потока отработанного катализатора из реактора в регенератор, что регулирует WHSV и время пребывания катализатора.

[00185] Хотя описание изобретения включает ограниченное число вариантов осуществления, специалистам в данной области, использующим преимущества данного изобретения, будет ясно, что могут быть разработаны и другие варианты осуществления, которые не выходят за пределы объема настоящего изобретения. Соответственно, объем изобретения должен ограничиваться только прилагаемой формулой изобретения.

Изобретение касается способа конверсии углеводородов и включают в себя подачу углеводорода, подачу смеси первых частиц и вторых частиц из регенератора в резервуар для транспортировки или лифт-реактор, где первые частицы имеют меньший средний размер частиц и/или являются менее плотными, чем вторые частицы. Включает подачу несущей текучей среды в резервуар для транспортировки или лифт-реактор; извлечение головного продукта из резервуара для транспортировки, где головной продукт содержит несущую текучую среду, вторые частицы и первые частицы, или извлечение головного продукта из лифт-реактора, где головной продукт содержит несущую текучую среду или продукт реакции несущей текучей среды, вторые частицы и первые частицы; подачу головного продукта в интегрированный разделительный резервуар, причем интегрированный разделительный резервуар включает в себя: корпус; устройство для отделения твердых частиц, один или несколько циклонов, внутренний резервуар, кольцевую область между корпусом и внутренним резервуаром для приема твердой фракции, содержащей первые частицы; выпуск для пара, для извлечения паровой фракции; выпуск для первых твердых частиц, соединенный по текучей среде с кольцевой областью; и выпуск для вторых твердых частиц, соединенный по текучей среде с внутренним резервуаром; извлечение твердой фракции из кольцевой области через выпуск для первых твердых частиц; и извлечение отделенных вторых частиц через выпуск для вторых твердых частиц. Изобретение таже касается варианта способа конверсии углеводородов и системы для крекинга углеводородов. Технический результат - повышение общей конверсии и выхода легких олефинов, повышение способность переработки более тяжелого сырья. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Способ конверсии углеводородов, включающий в себя:

подачу смеси первых частиц и вторых частиц из регенератора в резервуар для транспортировки или лифт-реактор, где первые частицы имеют меньший средний размер частиц и/или являются менее плотными, чем вторые частицы, и где первые частицы и вторые частицы могут независимо представлять собой каталитические или некаталитические частицы;

подачу несущей текучей среды в резервуар для транспортировки или лифт-реактор;

извлечение головного продукта из резервуара для транспортировки, где головной продукт содержит несущую текучую среду, вторые частицы и первые частицы, или извлечение головного продукта из лифт-реактора, где головной продукт содержит несущую текучую среду или продукт реакции несущей текучей среды, вторые частицы и первые частицы;

подачу головного продукта в интегрированный разделительный резервуар, причем интегрированный разделительный резервуар включает в себя:

- корпус;

- устройство для отделения твердых частиц, расположенное внутри корпуса, для отделения вторых частиц от головного продукта, с получением первого потока, содержащего первые частицы и несущую текучую среду или продукт реакции несущей текучей среды, и второго потока, содержащего отделенные вторые частицы;

- один или несколько циклонов, расположенных внутри корпуса, для разделения первого потока с извлечением твердой фракции, содержащей первые частицы, и паровой фракции, содержащей несущую текучую среду или продукт реакции несущей текучей среды;

- внутренний резервуар, расположенный внутри корпуса, для приема второго потока, содержащего отделенные вторые частицы;

- кольцевую область между корпусом и внутренним резервуаром для приема твердой фракции, содержащей первые частицы;

- выпуск для пара, для извлечения паровой фракции;

- выпуск для первых твердых частиц, соединенный по текучей среде с кольцевой областью; и

- выпуск для вторых твердых частиц, соединенный по текучей среде с внутренним резервуаром;

извлечение твердой фракции из кольцевой области через выпуск для первых твердых частиц; и

извлечение отделенных вторых частиц через выпуск для вторых твердых частиц.

2. Способ по п.1, дополнительно включающий в себя подачу твердой фракции, содержащей отделенные первые частицы, из кольцевой области в регенератор.

3. Способ по п.2, дополнительно включающий в себя подачу отделенных вторых частиц из внутреннего резервуара в резервуар для транспортировки или лифт-реактор, где отделенные вторые частицы смешиваются со смесью первых частиц и вторых частиц из регенератора.

4. Способ по п.1, дополнительно включающий в себя подачу отделенных вторых частиц из внутреннего резервуара в регенератор.

5. Способ по п.4, дополнительно включающий в себя подачу твердой фракции, содержащей отделенные первые частицы, из кольцевой области в резервуар для транспортировки или лифт-реактор, где отделенные вторые частицы смешиваются со смесью первых частиц и вторых частиц из регенератора.

6. Способ по п.1, дополнительно включающий в себя:

подачу отделенных вторых частиц из внутреннего резервуара в реактор;

контактирование отделенных вторых частиц с углеводородным сырьем для крекинга углеводородного сырья.

7. Способ конверсии углеводородов, включающий в себя:

подачу смеси первых частиц и вторых частиц из регенератора в лифт-реактор, где первые частицы имеют меньший средний размер частиц и/или являются менее плотными, чем вторые частицы, и где первые частицы и вторые частицы могут независимо представлять собой каталитические или некаталитические частицы;

подачу углеводородной фракции в лифт-реактор и контактирование углеводородной фракции со смесью первых частиц и вторых частиц для конверсии по меньшей мере части углеводородов в ней с образованием фракции превращенного углеводородного продукта;

извлечение головного продукта из лифт-реактора, содержащего превращенную углеводородную фракцию, вторые частицы и первые частицы;

подачу головного продукта в интегрированный разделительный резервуар, причем интегрированный разделительный резервуар включает в себя:

- корпус;

- устройство для отделения твердых частиц, расположенное внутри корпуса, для отделения вторых частиц от головного продукта, с получением первого потока, содержащего первые частицы и превращенный углеводородный продукт, и второго потока, содержащего отделенные вторые частицы;

- один или несколько циклонов, расположенных внутри корпуса, для разделения первого потока с извлечением твердой фракции, содержащей первые частицы, и паровой фракции, содержащей превращенный углеводородный продукт;

- внутренний резервуар, расположенный внутри корпуса, для приема второго потока, содержащего отделенные вторые частицы;

- кольцевую область между корпусом и внутренним резервуаром для приема твердой фракции, содержащей первые частицы;

- выпуск для пара, для извлечения паровой фракции;

подачу твердой фракции из кольцевой области в регенератор; и

повышение концентрации вторых частиц внутри лифт-реактора с помощью подачи отделенных вторых частиц из внутреннего резервуара в лифт-реактор, где отделенные вторые частицы смешиваются со смесью первых частиц и вторых частиц из регенератора.

8. Способ по п.7, дополнительно включающий в себя:

подачу второго углеводородного сырья и смеси первых частиц и вторых частиц во второй реактор;

контактирование смеси первых и вторых частиц со вторым углеводородным сырьем для крекинга второго углеводородного сырья и формирования выходящего потока второго реактора, содержащего более легкие углеводороды и смесь первых и вторых частиц;

подачу выходящего потока второго реактора в сепаратор для отделения первых и вторых частиц от более легких углеводородов и превращенного углеводородного продукта; и

извлечение углеводородного продукта из сепаратора.

9. Способ по п.8, дополнительно включающий в себя:

подачу свежих вторых частиц в лифт-реактор; и

подачу свежих первых частиц в регенератор.

10. Способ по п.8, дополнительно включающий в себя:

подачу паровой фракции, извлеченной через выпуск для пара, и подачу превращенного углеводородного продукта, извлеченного из сепаратора, в систему фракционирования для разделения в ней углеводородных продуктов на две или более углеводородных фракции, включающих фракцию нафты; и

подачу фракции нафты в лифт-реактор в качестве углеводородного сырья.

11. Способ по п.7, дополнительно включающий в себя регулировку отношения деления пара в устройстве для отделения твердых частиц для переноса части второго катализатора в первом потоке.

12. Система для крекинга углеводородов, содержащая:

регенератор;

лифт-реактор, выполненный с возможностью:

- приема смеси первых частиц и вторых частиц из регенератора, где первые частицы имеют меньший средний размер частиц и/или являются менее плотными, чем вторые частицы, и где первые частицы и вторые частицы могут независимо представлять собой каталитические или некаталитические частицы;

- контактирования углеводородной фракции со смесью первых частиц и вторых частиц для конверсии по меньшей мере части углеводородов в ней с образованием фракции превращенного углеводородного продукта; и

- получения головного продукта из лифт-реактора, содержащего конвертированную углеводородную фракцию, вторые частицы и первые частицы;

интегрированный разделительный резервуар, выполненный с возможностью приема головного продукта, причем интегрированный разделительный резервуар включает в себя:

- корпус;

- устройство для отделения твердых частиц, расположенное внутри корпуса, для отделения вторых частиц от головного продукта, с получением первого потока, содержащего первые частицы и превращенный углеводородный продукт, и второго потока, содержащего отделенные вторые частицы;

- один или несколько циклонов, расположенных внутри корпуса, для разделения первого потока с извлечением твердой фракции, содержащей первые частицы, и паровой фракции, содержащей превращенный углеводородный продукт;

- внутренний резервуар, расположенный внутри корпуса, для приема второго потока, содержащего отделенные вторые частицы;

- кольцевую область между корпусом и внутренним резервуаром для приема твердой фракции, содержащей первые частицы;

- выпуск для пара, для извлечения паровой фракции;

трубопровод для подачи твердой фракции из кольцевой области в регенератор; и

трубопровод для повышения концентрации вторых частиц внутри лифт-реактора путем подачи отделенных вторых частиц из внутреннего резервуара в лифт-реактор, где отделенные вторые частицы смешиваются со смесью первых частиц и вторых частиц из регенератора.

13. Система по п.12, дополнительно включающая в себя:

второй реактор, выполненный с возможностью приема второго углеводородного сырья и смеси первых частиц и вторых частиц из регенератора, где смесь первых и вторых частиц приводится в контакт со вторым углеводородным сырьем для крекинга второго углеводородного сырья и формирования выходящего потока второго реактора, содержащего более легкие углеводороды и смесь первых и вторых частиц;

сепаратор, выполненный с возможностью приема выходящего потока второго реактора и отделения первых и вторых частиц от более легких углеводородов и превращенного углеводородного продукта.

14. Система по п.12, дополнительно включающая в себя:

трубопровод для подачи свежих вторых частиц в лифт-реактор; и

трубопровод для подачи свежих первых частиц в регенератор.

15. Система по п.12, дополнительно включающая в себя:

систему фракционирования, выполненную с возможностью приема как паровой фракции, извлеченной через выпуск для пара, так и превращенного углеводородного продукта, извлеченного из сепаратора, и разделения в ней углеводородных продуктов на две или более углеводородных фракции, включающих фракцию нафты; и

трубопровод для подачи фракции нафты в лифт-реактор в качестве углеводородного сырья.

16. Система по п.12, дополнительно включающая в себя контроллер, выполненный с возможностью регулирования отношения деления пара в устройстве для отделения твердых частиц для переноса части второго катализатора в первом потоке.