DE3043107A1 - METHOD FOR CONVERTING CARBO METALLIC OIL WITH CONTROLLED CO: CO (DOWN ARROW) 2 (DOWN ARROW) RATIO REGENERATION - Google Patents
METHOD FOR CONVERTING CARBO METALLIC OIL WITH CONTROLLED CO: CO (DOWN ARROW) 2 (DOWN ARROW) RATIO REGENERATIONInfo
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Description
Tm allgemeinen sieden Benzin und andere flüssige Kohlenwasserstoff-Brennstoffe im Bereich von etwa 37,8° bis etwa 343,3°C (etwa 100° bis etwa 65O0F). Jedoch enthält das Rohöl, aus welchem diese Brennstoffe hergestellt werden, eine unterschiedliche Mischung von Kohlenwasserstoffen und anderen Verbindungen, die ein sehr unterschiedliches Molekulargewicht haben und daher über einen weiten Bereich hinweg sieden. Es sind beispielsweise Rohöle bekannt, bei denen 30 bis 60 % oder mehr des gesamten ölvolumens aus Verbindungen bestehen, die bei Temperaturen oberhalb 343,3°C (6500F) sieden. Unter diesen Rohölen gibt es solche, die zu etwa 10 % bis etwa 30 % oder mehr ihres gesamten Volumens aus Verbindungen mit so hohem Molekulargewicht bcs'tehen, dass sie oberhalb 551,7°C (10250F) sieden oder zumindest nicht unterhalb 551,7°C (10250F) bei atmosphärischem Druck sieden.Tm generally boiling gasoline and other liquid hydrocarbon fuels in the range of about 37.8 ° to about 343.3 ° C (about 100 ° to about 65O 0 F). However, the crude oil from which these fuels are made contains a diverse mixture of hydrocarbons and other compounds that have very different molecular weights and therefore boil over a wide range. There are, for example, crude oils are known in which 30 to 60% or more of the total oil volume composed of compounds boiling at temperatures above 343.3 ° C (650 0 F). Under these crude oils, there are those which bcs'tehen to about 10% to about 30% or more of their total volume of compounds with such high molecular weight that they boil above 551.7 ° C (1025 0 F), or at least not below 551 Boil, 7 ° C (1025 0 F) at atmospheric pressure.
Da diese relativ reichlich vorhandenen, hochsiedenden Bestandteil des Rohöls zum Einschluss in Benzin oder andere flüssige Kohlenwasserstoff-Brennstoffe ungeeignet sind, hat die Petroleumraffinerie- Industrie Verfahren zum Cracken oder Aufbrechen der Moleküle der hochmolekularen, hochsiedenden Verbindungen in kleinere Moleküle, welche über einen geeigneten Siedebereich hinweg sieden, entwickelt. Das zu diesem. Zweck am häufigsten verwendete Crackverfahren ist als Fluid-Catalytic-Cracking (FCC) bekannt. Obgleich das FCC-Verfahren einen weit fortgeschrittenen Zustand erreicht hat und zahlreiche nodifizierte Forrven und Variationen, entwickelt worden sind, ist ihnen allen gemeinsam, dass ein in den Dampfzustand versetztes Kohlenwasserstoff-Ausgangsmaterial bei einer erhöhten Temperatur in Kontakt mit einem Crackkatalysator, der in den Ausgangsmaterialdämpfen suspendiert ist, einem Crackprozes; unterworfen wird. Sobald das gewünschte Ausmass an Molekulargewichts- und Siedepunktsverringerung erreicht ist, wird der Katalysator von den gewünschten Produkten abgetrennt.As this relatively abundant, high-boiling component of crude oil for inclusion in gasoline or other liquid hydrocarbon fuels unsuitable, the petroleum refining industry has methods of cracking or breaking up the molecules the high-molecular, high-boiling compounds into smaller molecules, which boil over a suitable boiling range, developed. That about this. The most commonly used cracking process is known as fluid catalytic cracking (FCC). Although the FCC process has reached a very advanced stage and has developed numerous modified forms and variations What they all have in common is that a vaporized hydrocarbon feedstock in a elevated temperature in contact with a cracking catalyst suspended in the feedstock vapors, a cracking process; is subjected. As soon as the desired level of molecular weight and boiling point reduction is reached, the catalyst becomes separated from the desired products.
Das Rohöl enthält in seinem natürlichen Zustand eine Vielzahl von Materialien, die einen sehr störenden Einfluss auf das FCC-Verfahren haben können, und nur ein Teil dieser störenden Materialien kann auf ökonomische Weise aus dem Rohöl entfernt werden.The crude oil in its natural state contains a large number of materials that have a very disruptive influence on the FCC process and only a portion of these interfering materials can be economically removed from the crude oil.
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Unter diesen störenden Materialien sind Koksvorläufer (wie beispielsweise Asphaltene, inehrkernige Aromaten, etc.), Schwermetalle (wie Nickel, Vanadin, Eisen, Kupfer, etc.), leichtere Metalle (wie beispielsweise Natrium, Kalium, etc.), Schwefel, Stickstoff und andere Stoffe. Von diesen Materialien können bestimmte, wie die leichteren Metalle, auf ökonomische Weise durch Entsalzungsverfahren entfernt werden, die ein Teil des normalen Verfahrens zur Vorbehandlung von Rohöl für das Fluid-Catalytic-Cracking sind. Andere Materialien, wie Koksvorläufer, Asphaltene und dergleichen, neigen zu einem Abbau zu Koks während des Crackprozesses, welcher sich auf dem Katalysator absetzt und dabei den Kontakt zwischen dem Kohlenwasserstoff-Ausgangsmaterial und dem Katalysator verschlechtert und im allgemeinen dessen Leistungs- oder Aktivitätsniveau verringert. Die Schwermetalle gehen fast quantitativ aus dem Ausgangsmaterial auf die Katalysatoroberfläche über.Among these interfering materials are coke precursors (such as Asphaltene, non-nuclear aromatics, etc.), heavy metals (such as nickel, vanadium, iron, copper, etc.), lighter metals (such as sodium, potassium, etc.), sulfur, Nitrogen and other substances. Of these materials, certain, such as the lighter metals, can be economically produced Desalination processes will be removed, which is part of the normal process of pretreating crude oil for fluid catalytic cracking are. Other materials, such as coke precursors, asphaltenes, and the like, tend to degrade into coke during the Cracking process, which settles on the catalyst and thereby deteriorates the contact between the hydrocarbon feedstock and the catalyst, and generally the same Reduced performance or activity level. The heavy metals go almost quantitatively from the starting material onto the catalyst surface above.
Wenn der Katalysator immer und immer wieder zur Behandlung von weiterem Ausgangsmaterial wiederverwendet wird, was normalerweise der Fall ist, dann können sich die Schwermetalle auf dem Katalysator zu einem solchen Ausmass ansammeln, dass sie auf ungünstige Weise die Zusammensetzung des Katalysators ändern und/oder die Natur der Katalysatorwirkung auf das Ausgangsmaterial.Beispielsweise neigt Vanadin zur Bildung von Flüssen bzw. Schmelzen mit bestimmten Bestandteilen von üblich verwendeten FCC-Katalysatoren, wobei der Schmelzpunkt von Teilen der Katalysatorteilchen genügend erniedrigt wird, so dass diese anfangen zu sintern und die Crackkatalysatoren unwirksam werden. Anreicherungen von Vanadin und anderen Schwermetallen, insbesondere Nickel, vergiften auch den Katalysator. Sie neigen verschieden stark dazu, eine übermässige Dehydrierung und aromatische Kondensation zu begünstigen, was zu einer übermässigen Erzeugung von Kohlenstoff und Gasen und damit zu'einer Verschlechterung der Ausbeute an flüssigem Kraftstoff führt. Ein öl, wie ein Rohöl oder eine Rohölfraktion, oder irgendein anderes öl, das einen besonders reichlichen Gehalt an Nickel und/oder anderen Metallen, die ein ähnliches Verhalten zeigen, aufweist, und gleichzeitigIf the catalyst is reused over and over again to treat further raw material, which is normally is the case, then the heavy metals can accumulate on the catalyst to such an extent that they are unfavorable Way to change the composition of the catalyst and / or the nature of the catalyst effect on the starting material. For example Vanadium tends to form rivers or melts with certain components of commonly used FCC catalysts, wherein the melting point of parts of the catalyst particles is lowered enough that they begin to sinter and the cracking catalysts become ineffective. Enrichments of vanadium and other heavy metals, in particular Nickel, also poison the catalyst. They have different tendencies, excessive dehydration and aromatic condensation to favor, which leads to an excessive production of carbon and gases and thus to a deterioration of the Yield of liquid fuel leads. An oil, like a crude oil or a fraction of crude oil, or any other oil, that one particularly rich content of nickel and / or other metals that show a similar behavior, and at the same time
relativ (jrosse Mengen an Koksvorläufern enthalt, wird hier als carbo-metallisches öl bezeichnet, und ein solches öl stellt eine besondere Herausforderung für den Petroleumraffinerie-Fachmann dar.relative (containing large amounts of coke precursors is referred to here as Carbo-metallic oil is called, and such an oil represents one poses a particular challenge for the petroleum refinery specialist.
Im allgemeinen kann die Verkokungsneigung oder der Gehalt an Koksvorläufern eines Öls bestimmt werden, indem man die Gewichtsprozent Kohlenstoff bestimmt, die zurückbleiben, wenn man eine Probe dieses Öls pyrolisiert. Die Industrie nimmt diesen Wert als ein Mass für das Ausmass, zu welchem ein gegebenes öl zur Bildung von nicht-katalytisc hem Koks neigt, wenn es als Ausgangsmaterial in einem Catcracker verwendet wird. Zwei etablierte Testverfahren sind anerkannt, nämlich das Conradson-Kohlenstoff-Testverfahren und das Ramsbottom-Kohlenstoff-Testverfahren, wobei letzteres in ASTM Test Nr. D524-76 beschrieben wird. Bei der herkömmlichen FCC-Praxis werden Ramsbottom-Kohlenstoffwerte in der Grössenordnung von etwa 0,1 bis etwa 1,0 als Hinweis für ein annehmbares Ausgangsmaterial angesehen. Die vorliegende Erfindung befasst sich mit der Verwendung von Kohlenwasserstoff-Ausgangsmaterialien, die höhere Ramsbottom-Kohlenstoffwerte aufweisen und somit ein wesentlich grösseres Potential zur Koksbildung als übliche Ausgangsmaterialien aufweisen.In general, the tendency to coke or the coke precursor content of an oil can be determined by calculating the percent by weight Carbon that remains when a sample of this oil is pyrolyzed. The industry takes this value as a measure of the extent to which a given oil tends to form non-catalytic coke when used as a starting material used in a catcracker. Two established test procedures are recognized, namely the Conradson carbon test procedure and the Ramsbottom Carbon Test Method, the latter being described in ASTM Test No. D524-76. In the Conventional FCC practice uses Ramsbottom carbon values on the order of about 0.1 to about 1.0 as an indication of a considered acceptable starting material. The present invention is concerned with the use of hydrocarbon feedstocks, which have higher Ramsbottom carbon values and thus a much greater potential for coke formation than have conventional starting materials.
Da die verschiedenen Schwermetalle nicht die gleiche Katalysator-Vergiftungsaktivität aufweisen, drückt man zweckmässigerweise die Vergiftungsaktivität eines Öls, das ein gegebenes Vergiftungsmetall oder gegebene Vergiftungsmetalle enthält, als die Menge eines einzelnen Metalls aus, von dem man annimmt, dass sie eine äquivalente Vergiftungsaktivität aufweist. Demzufolge kann der Schwermetallgehalt eines Öls durch die nachfolgend angegebene Beziehung ausgedrückt werden (als Modell diente die Beziehung von W.L. Nelson in OiIe and Gas Journal, Seite 143, 23. Oktober 1961), in welcher der Gehalt eines jeden anwesenden Metalls in Teilen pro Million dieses Metalls, als Metall auf einer Gewichtsbasis, bezogen auf das Gewicht des Ausgangsmaterials, angegeben Since the various heavy metals do not have the same catalyst poisoning activity, the poisoning activity of an oil containing a given poisoning metal or metals is expediently expressed as the amount of a single metal which is assumed to have an equivalent poisoning activity. Accordingly, the heavy metal content of an oil can be expressed by the relationship given below (model was the relationship of WL Nelson in Oil and Gas Journal, page 143, October 23, 1961), in which the content of each metal present in parts per million thereof Metal, expressed as metal on a weight basis based on the weight of the starting material
V Fe CuV Fe Cu
Nickeläauivalente = Ni + -A —5· + ·=—r + -\—5-^Nickel equivalents = Ni + - A -5 · + · = -r + - \ -5- ^
*»fö '/·. i/'J * »Fö '/ ·. i / ' J
Gomäss der herkömmlichen FCC-Praxis wird dor Schwermetallgehalt des Ausgangsmaterials für das FCC-Verfahren auf einem relativ niedrigen Niveau, beispielsweise etwa 0,25 Teile pro Million Nickeläquivalente oder weniger, gehalten. Die vorliegende Erfindung befasst sich mit der Verarbeitung von Ausgangsmaterialien, die wesentlich über diesem Wert liegende Metallgehalte aufweisen und die daher ein bedeutend grösseres Potential hinsichtlich der Anreicherung auf dem Katalysator und der Vergiftung des Katalysators aufweisen.In accordance with conventional FCC practice, the heavy metal content is determined of the feedstock for the FCC process at a relatively low level, for example about 0.25 parts per million Nickel equivalents or less. The present invention is concerned with the processing of raw materials, which have metal contents significantly above this value and which therefore have a significantly greater potential in terms of Have accumulation on the catalyst and poisoning of the catalyst.
Die oben angegebene Beziehung kann auch als ein Mass für die Anreicherung von Schwermetallen auf dem Crackkatalysator dienen, mit der Ausnahme, dass die in der Beziehung eingesetzte Metallmenge auf das Gewicht des Katalysators (feuchtigkeitsfreie Basis) anstelle auf das Gewicht des Ausgangsmaterials bezogen ist. Bei der herkömmlichen FCC-Praxis, bei welcher ein zirkulierender Katalysatorbestand immer wieder für die Behandlung von frischem Ausgangsmaterial wiederverwendet wird, bei periodischer oder kontinuierlicher Zugabe oder Entnahme von geringen Mengen an frischem bzw. verbrauchtem Katalysator, wird der Metallgehalt des Katalysators auf einem Niveau gehalten, welches beispielsweise im Bereich von etwa 200 bis etwa 600 Teilen pro Million Nickeläquivalenten lieg.t. Das erfindungsgemSsse Verfahren befasst sich mit der Verwendung von Katalysatoren, die einen wesentlich höheren Metallgehalt aufweisen, und die deshalb eine viel grössere Tendenz, verglichen mit dem Normalfall, zur Förderung der Dehydrierung, aromatischen Kondensation, Gaserzeugung oder Koksbildung aufweisen. Solche höheren Metallanreicherungen werden deshalb normalerweise als höchst unerwünscht bei dem FCC-Verfahren angesehen. The above relationship can also be used as a measure of the enrichment of heavy metals serve on the cracking catalyst, with the exception that the amount of metal used in the relationship on the weight of the catalyst (moisture-free basis) instead of based on the weight of the starting material. In conventional FCC practice, where a circulating Catalyst inventory is reused over and over again for the treatment of fresh starting material, with periodic or continuous Adding or removing small amounts of fresh or used catalyst, the metal content of the Maintained catalyst at a level which, for example, in the range of about 200 to about 600 parts per million nickel equivalents lies. The inventive method is concerned with the use of catalysts which have a much higher metal content and which therefore have a much greater tendency to compared to the normal case, to promote dehydration, aromatic condensation, gas generation or coke formation exhibit. Such higher metal concentrations are therefore normally considered highly undesirable in the FCC process.
Es besteht seit langer Zeit ein grosses Interesse an der Umwandlung von carbo-metallischen ölen in Benzin und andere flüssige Brennstoffe. Beispielsweise wurde in den fünfziger Jahren vorgeschlagen, dass eine Vielzahl von carbo-metallischen ölen erfolgreich in Benzin und andere Produkte mittels des Houdresid-Verfahrens umgewandelt werden können. Das Houdresid-VerfahrenThere has been a great deal of interest in the conversion for a long time of carbo-metallic oils in gasoline and other liquid fuels. For example, in the 1950s it was suggested that a variety of carbo-metallic oils are successfully used in gasoline and other products using the Houdresid process can be converted. The Houdresid method
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unterscheidet sich von dem FCC-Verfahren insofern, als Katalysatorteilchen mit "granulärer Korngrösse" (viel grosser als die Teil- .· chengrösse von herkömmlichen FCC-Katalysatoren) in einem kompakten, sich unter dem Einfluss der Schwerkraft bewegenden Bettes eingesetzt werden, im Gegensatz zur Suspendierung von Katalysator-! teilchen im Ausgangsmaterial und den Produktdämpfen in einem Fliessbett.differs from the FCC process in that it is catalyst particles with "granular grain size" (much larger than the partial. · size of conventional FCC catalysts) in a compact, be used under the influence of gravity moving bed, in contrast to the suspension of catalyst! particles in the starting material and the product vapors in a fluidized bed.
Obgleich das Houdresid-Verfahren offensichtlich einen Schritt vorwärts bedeutete im Hinblick auf die Auswirkungen von Metallverunreinigungen und Koksbildung auf die Leistungsfähigkeit des Katalysators, war die Produktivität dieses Verfahrens Beschränkungen unterworfen. Da seine Durchführung nicht ökonomisch war, ist die erste Houdresid-Anlage nicht mehr in Betrieb. Während der 25 Jahre, die seit der ersten kommerziellen Anwendung des Houdresid-Verfahrens verstrichen sind, hat die Fachwelt demzufolge; ihre eifrige Suche nach geeigneten Modifizierungen und Änderungen des FCC-Verfahrens fortgesetzt, welche eine kommerziell erfolgreiche Anwendung des Verfahrens auf Topprückstände und dergleichen gestatten würde. Während dieses Zeitraums ist eine Vielzahl von Vorschlägen gemacht worden, und einige von ihnen sind bis zu einem gewissen Ausmass kommerziell eingesetzt worden.Although the Houdresid process is obviously a step forward meant in terms of the effects of metal contamination and coke formation on the performance of the Catalyst, the productivity of this process was limited. Since its implementation was not economical, the first Houdresid system is no longer in operation. During the 25 years since the Houdresid proceedings have elapsed, the experts have accordingly; their eager search for appropriate modifications and changes of the FCC process, demonstrating a commercially successful application of the process to top residues and the like would allow. During this period, a variety of suggestions have been made, and some of them are up to has been used commercially to some extent.
Einige Vorschläge beinhalten die Behandlung des Schwerölausgangsmaterials, um aus diesem das Metall vor dem Crackprozess zu entfernen, wie beispielsweise Hydrotreating, Lösungsmittelextraktion und Komplexbildung mit Friedel-Crafts-Katalysatoren, jedoch sind diese Techniken kritisiert worden, da sie nicht ökonomisch sind. Bei einem anderen Vorschlag wird ein kombiniertes Crack-Verfahren mit "Schmutzöl"-Einheiten und "Reinöl"-Einheiten verwendet. Bei einem anderen Vorschlag wird Rückstandsöl mit Gasöl gemischt und die Menge an Rückstandsöl in der Mischung in Abhängigkeit von der Entspannungsverdampfungs-Gleichgewichtstemperatur am Boden der Riser-Cracker-Einheit, die bei dem Verfahren verwendet wird, kontrolliert. Bei noch einem anderen Vorschlag wird das Ausgangsmaterial einer milden, vorbereitenden Hydrocracking- oder Hydrotreating-Stufe unterzogen, bevor es in die Crackereinheit ein-Some suggestions include treating the heavy fuel oil feedstock, to remove the metal from it before the cracking process, such as hydrotreating, solvent extraction and complexing with Friedel-Crafts catalysts, however, these techniques have been criticized for being uneconomical. Another proposal uses a combined "dirty oil" and "clean oil" unit cracking process. at Another proposal is to mix residual oil with gas oil and the amount of residual oil in the mixture as a function of the flash evaporation equilibrium temperature at the bottom the riser-cracker unit used in the process. Another suggestion is the raw material subjected to a mild, preparatory hydrocracking or hydrotreating stage before entering the cracking unit
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6049CD - *+7^. 304316049CD - * + 7 ^. 30431
geführt wird. Zur Herstellung von Benzin ist auch vorgeschlagen worden, ein carbo-metallisches öl, wie Topprückstand mit heissen Takonit-Pellets in Berührung zu bringen. Dies stellt nur eine kleine Auswahl an Vorschlägen dar, die in der Patentliteratur und technischen Reports beschrieben worden sind.to be led. For the production of gasoline it has also been proposed to use a carbo-metallic oil such as top residue with hot Bringing taconite pellets into contact. This is only a small selection of the proposals found in the patent literature and technical reports have been described.
Trotz der grossen Anstrengungen, die hier gemacht worden sind, und trotz der Tatsache, dass jeder dieser Vorschläge einen Teil der anzutreffenden Schwierigkeiten löst, ist die herkömmliche FCC-Praxis heute ein stummer Zeuge für den Mangel an carbo-metallischem Öl-Cracking-Verfahren, die im Hinblick auf die technische Durchführbarkeit sowohl ökonomisch als auch hochpraktikabel sind. Einige Rohöle sind relativ frei von Koksvorläufern und/oder Schwermetallen, und die störenden Komponenten des Rohöls sind meistens in den am höchsten siedenden Fraktionen konzentriert. So war es möglich, die durch die Koksvorläufer und Schwermetalle auftretenden Probleme grösstenteils zu vermeiden, indem man die Ausbeute an flüssigem Kraftstoff, welcher potentiell aus den am höchsten siedenden Fraktionen erhältlich wäre, geopfert hat. Bei der herkömmlichen FCC-Praxis ist als Ausgangsmaterial insbesondere die Rohölfraktion verwendet worden, die zwischen etwa 343,3°C (6500F) und etwa 537,80C (10000F) siedet, wobei solche Fraktionen relativ frei von Koksvorläufer- und Schwermetallverunreinigungen sind. Ein solches, als "Vakuumgasöl" (VGO) bekanntes Ausgangsmaterial wird im allgemeinen aus Rohöl hergestellt, indem man die unterhalb etwa 34 3,30C (6500F) siedenden Fraktionen bei atmosphärischem Druck abdestilliert und dann eine zwischen etwa 343,3°C (6500F) und etwa 482,20C bis 551,7°C (900° bis 10250F) siedende Fraktion durch eine weitere Vakuumdestillation von den schwereren Fraktionen abtrennt.Despite the great efforts that have been made here, and in spite of the fact that each of these proposals solves some of the difficulties encountered, conventional FCC practice today is a silent witness to the lack of carbo-metallic oil cracking processes, which are both economical and highly practical in terms of technical feasibility. Some crude oils are relatively free of coke precursors and / or heavy metals, and the offending components of the crude oil are mostly concentrated in the highest boiling fractions. It was thus possible to largely avoid the problems caused by the coke precursors and heavy metals by sacrificing the yield of liquid fuel which could potentially be obtained from the highest boiling fractions. In conventional FCC practice, in particular crude oil fraction is as a starting material have been used, the (650 0 F) and about 537,8 0 C (1000 0 F) boiling between about 343.3 ° C, such fractions being relatively free of Koksvorläufer- and heavy metal impurities. Such a, known as "vacuum gas oil" (VGO) feedstock is generally prepared from crude oil by the below about 34 3.3 0 C (650 0 F) boiling fractions distilled off at atmospheric pressure and then a between about 343.3 ° C (650 0 F) and about 482.2 0 C to 551.7 ° C (900 to 1025 0 F) is separated from the heavier fractions by a further vacuum distillation.
Das Vakuumgasöl wird'als Ausgangsmaterial für die herkömmliche FCC-Verarbeitung verwendet. Die schwereren Fraktionen werden normalerweise für eine Reihe von anderen Zwecken verwendet, wie beispielsweise für die Herstellung von Asphalt, Rückstandsheizöl, #6 Heizöl oder Marine-Bunker-C-Heizöl, was eine grosse Verschwendung des potentiellen Wertes dieses Rohölanteils darstellt,The vacuum gas oil is used as the starting material for the conventional FCC processing used. The heavier fractions are usually used for a number of other purposes, such as for example for the production of asphalt, residual heating oil, # 6 heating oil or marine bunker C heating oil, which is a big waste represents the potential value of this crude oil component,
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insbesondere im Hinblick auf die grossen Anstrengungen und Ausgaben, die man zu leisten bereit war, um zu versuchen, aus .: Kohle und Schieferölen im wesentlichen ähnliche Materialien herzustellen. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gleichzeitig diese schweren Fraktionen, die beträchtliche i Mengen an sowohl Koksvorläufern und Schwermetallen und möglicherweise auch an anderen störenden Bestandteilen aufweisen, in Verbindung mit den leichteren ölen zu cracken und dabei die Gesamtausbeute an Benzin und anderen flüssigen Kohlenwasserstoff- : Brennstoffen aus einer gegebenen Menge an Rohöl bzw. Rohprodukt zu erhöhen. Wie schon oben erwähnt wurde, stellt die vorliegende ι erfindung keineswegs den ersten Versuch dar, ein solches Verfahren ] zu entwickeln, jedoch zeigt der seit langem bestehende Wunsch, ! carbo-metallische Ausgangsmaterialien einem Crackprozess zu unter- ! ziehen, zusammen mit dem langsamen Fortschritt der Industrie in | dieser Hinsicht ein fortbestehendes Bedürfnis für ein solches ' Verfahren. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung erscheint ! einzigartig vorteilhaft im Hinblick auf das Problem der Behandlung i derartige: carbo-metallischer "öle auf eine ökonomisch und technisch jespecially in view of the great effort and expense that one was willing to make to try to get out. : Coal and shale oils to produce essentially similar materials. The present invention is based on the object of simultaneously cracking these heavy fractions, which contain considerable amounts of both coke precursors and heavy metals and possibly also of other interfering constituents, in conjunction with the lighter oils, thereby increasing the overall yield of gasoline and other liquid hydrocarbons. : To increase fuels from a given amount of crude oil or crude product. As mentioned above, the present invention ι no means the first attempt,] to develop such a method, however, is the long-standing desire! to subject carbo-metallic raw materials to a cracking process! drag, along with the slow progress of the industry in | in this regard, there is a continuing need for such a process. The method of the present invention appears! uniquely advantageous with regard to the problem of treating i such: carbo-metallic "oils on an economical and technical basis j
i vorteilhafte Weise. . ji beneficial way. . j
Die vorliegende Erfindung stellt ein einfaches, relativ geradli- j niges und hochproduktives Verfahren zur Umwandlung von carbo- j metallischem Ausgangsmaterial, wie Topprückstände oder dergleichen, zu verschiedenen leichteren Produkten, wie Benzin, zur Verfügung. Das carbo-metallische Ausgangsmaterial umfasst oder besteht aus j einem öl, welches oberhalb etwa 343,3°C (6500F) siedet. Ein solches j öl, oder zumindest der 343,3°C+(650°F+)-Anteil davon, ist gekenn- j zeichnet durch einen Schwermetallgehalt von wenigstens etwa 4, vorzugsweise mehr als etwa 5, und insbesondere wenigstens etwa | 5,5 Teilen pro Million Nickeläquivalente, bezogen auf das Gewicht, j und einen Kohlenstoffrückstand bei der Pyrolyse von mindestens etwa 1 Gew.-% und vorzugsweise mindestens etwa 2 Gew.-%. Erfindungsgemäss wird das carbo-metallische Ausgangsmaterial in Form einer pumpfähigen Flüssigkeit mit einem heissen Umwandlungskatalysator in Berührung gebracht, wobei das Gewichtsverhältnis von Katalysator zu Ausgangsmaterial im Bereich von etwa 3 bis etwa 18 liegt und vorzugsweise mehr als etwa 6 beträgt.The present invention provides a simple, relatively straightforward, and highly productive process for converting carboj metallic feedstock, such as top residues or the like, to various lighter products such as gasoline. The carbo-metallic starting material comprises or consists of j an oil which boils above about 343.3 ° C (650 0 F). Such an oil, or at least the 343.3 ° C + (650 ° F +) portion thereof, is characterized by a heavy metal content of at least about 4, preferably more than about 5, and in particular at least about | 5.5 parts per million nickel equivalents by weight, j and a carbon residue on pyrolysis of at least about 1 weight percent, and preferably at least about 2 weight percent. According to the invention, the carbo-metallic starting material in the form of a pumpable liquid is brought into contact with a hot conversion catalyst, the weight ratio of catalyst to starting material being in the range from about 3 to about 18 and preferably more than about 6.
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Das Ausgangsmaterial in dieser Mischung wird einer ümwandluncjsstufe unterzogen, die das Cracken umfasst, während die Mischung aus Ausgangsmaterial und Katalysator durch einen Fliessbettreaktor fliesst. Das Ausgangsmaterial, der Katalysator und andere Materialien können an einem oder an mehreren Punkten eingeführt werden. Der Reaktor umfasst eine längliche bzw. langgestreckte Reaktionskammer, die wenigstens teilweise senkrecht oder geneigt angeordnet ist und in welcher das Ausgangsmaterial, die erhaltenen Produkte und der Katalysator miteinander in Berührung gehalten werden, während sie als verdünnte Phase oder als Strom bei einer vorherbestimmte Riser-Verweilzeit im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 10 Sekunden fliessen. ; The feedstock in this mixture is subjected to a conversion step which includes cracking while the feedstock / catalyst mixture flows through a fluidized bed reactor. The feedstock, catalyst, and other materials can be introduced at one or more points. The reactor comprises an elongated reaction chamber which is at least partially arranged vertically or inclined and in which the starting material, the products obtained and the catalyst are kept in contact with one another while they are as a dilute phase or as a flow at a predetermined riser residence time flow in the range of about 0.5 to about 10 seconds. ;
Die Reaktion wird bei einer Temperatur von etwa 482,2°C (9000F) bis etwa 7600C (14000F), gemessen am Ausgang der Reaktionskammer, bei einem gesamten Absolutdruck von etwa 0,70 bis etwa 3,52 kg/cm (etwa 10 bis etwa 50 psia) unter solchen Bedingungen durchgeführt, die ausreichend streng sind, um eine Umwandlung pro Durchgang im Bereich von etwa 50 % oder mehr und eine Abscheidung von Koks auf dem Katalysator in einer Menge im Bereich von etwa 0,3 bis etwa 3 Gew.-%, vorzugsweise wenigstens etwa 0,5 Gew.-%, zu erhalten. Der Gesamtbetrag der Koksherstellung, bezogen auf das Gewicht des frischen Ausgangsmaterials, liegt im Bereich von etwa 4 bis etwa 14 Gew.-%. .The reaction is conducted at a temperature of about 482.2 ° C (900 0 F) to about 760 0 C (1400 0 F), measured at the outlet of the reaction chamber at a total absolute pressure of from about 0.70 to about 3.52 kg / cm (about 10 to about 50 psia) is carried out under conditions sufficiently severe to produce a conversion per pass in the range of about 50% or more and a deposition of coke on the catalyst in an amount in the range of about 0. 3 to about 3% by weight, preferably at least about 0.5% by weight. The total amount of coke production based on the weight of fresh feedstock ranges from about 4 to about 14 weight percent. .
Am Ende der vorherbestimmten Verweilzeit wird der Katalysator von den Produkten getrennt, einer Strip-Stufe unterzogen, um hochsiedende Bestandteile und andere mitgerissene oder adsorbierte Kohlenwasserstoffe zu entfernen, und dann regeneriert, indem man den Koks in wenigstens einer Regenerierungszone mit einem sauerstoffhaltigen, die Verbrennung unterhaltenden Gas unter solchen Zeit-, Temperatur- und Atmosphäre-BedingungenAt the end of the predetermined residence time, the catalyst is removed from the products separately, subjected to a stripping stage in order to remove high-boiling components and other entrained or adsorbed To remove hydrocarbons, and then regenerated by using the coke in at least one regeneration zone an oxygen-containing gas that maintains combustion under such time, temperature and atmosphere conditions
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verbrennt, die ausreichend sind, um den Kohlenstoff auf dem regenerierten Katalysator auf etwa 0,25 Gew.-% oder weniger, vorzugsweise auf etwa 0,05 Gew.-% oder weniger, zu verringern, wobei wenigstens der Hauptgewichtsanteil des Kokses in einer Zone verbrannt wird, in welcher ein molares Verhältnis von COrCO von wenigstens etwa 0,25, vorzugsweise wenigstens etwa 0,3, und insbesondere wenigstens etwa 1, aufrechterhalten wird. Der regenerierte Katalysator wird dann für den Kontakt mit frischem Ausgangsmaterial zu dem Reaktor zurückgeführt.burns that are sufficient to keep the carbon on the regenerated Reducing the catalyst to about 0.25% by weight or less, preferably to about 0.05% by weight or less, wherein at least the major part of the weight of the coke is burned in a zone in which a molar ratio of COrCO at least about 0.25, preferably at least about 0.3, and more preferably at least about 1 is maintained. Of the regenerated catalyst is then returned to the reactor for contact with fresh feedstock.
Je nachdem, wie das erfindungsgemässe Verfahren praktiziert wird, können ein oder mehrere der nachfolgend beschriebenen Vorteile erzielt werden. Vorzugsweise, und falls dies gewünscht wird, , kann das Verfahren durchgeführt werden, ohne dass man Wasserstoff in die Reaktionskammer zuführt. Vorzugsweise, und falls dies erwünscht ist, kann das Verfahren ohne vorheriges Hydrotreating des Ausgangsmaterials und/oder ohne vorhergehende Entfernungsstufen von Asphaltenen oder Metallen aus dem Ausgangsmaterial durchgeführt werden, und dies ist selbst dann möglich, wenn das carbometallische öl insgesamt mehr als etwa 4 oder mehr als etwa 5, oder sogar mehr als etwa 5,5 Teile pro Million Nickeläquivalente an Schwermetall, bezogen auf das Gewicht,enthält, und einen Kohlenstoffrückstand bei der Pyrolyse von mehr als etwa 1 Gew.-%," mehr als etwa 1,4 Gew.-% oder auch mehr als etwa 2 Gew.-% aufweist.; Darüber hinaus kann das gesamte Ausgangsmaterial, das der Umwandlung unterzogen werden soll, wie oben beschrieben wurde, in ein und der gleichen Umwandlungskammer gecrackt werden. Die Crack-Reaktion kann mit einem Katalysator durchgeführt werden, der schon zuvor verwendet worden ist (und zurückgeführt worden ist, wobei eine erforderliche Ergänzung zur Kompensierung der üblichen Verluste und Desaktivierung vorgenommen wurde),. um unter den oben beschriebenen Bedingungen ein carbo-metallisches Ausgangsmaterial zu cracken. In einem ersten Durchgang nicht zu Benzin gecrackte schwere Kohlenwasserstoffe können mit oder ohne Hydrotreating zurückgeführt werden zu einer weiteren Crackstufe in Kontakt mit der gleichen Art Ausgangsmaterial, in welchem sie erstmals den Crackbedingungen unterzogen wurden, und unter der gleichen Art von Bedingungen; jedoch wird das Verfahren vorzugsweise bei imDepending on how the method according to the invention is practiced, one or more of the advantages described below can be achieved. Preferably, and if so desired, the process can be carried out without supplying hydrogen to the reaction chamber. Preferably, and if so desired the process can be carried out without prior hydrotreating the starting material and / or without prior removal steps of asphaltenes or metals can be carried out from the starting material, and this is possible even if the carbometallic total oil greater than about 4, or greater than about 5, or even greater than about 5.5 parts per million nickel equivalents of heavy metal by weight and a carbon residue in the pyrolysis of more than about 1% by weight, "has more than about 1.4% by weight or even more than about 2% by weight .; In addition, all of the starting material that is converting is to be subjected, as described above, to be cracked in one and the same conversion chamber. The crack reaction can be carried out with a catalyst that has been used previously (and recycled, with a necessary addition has been made to compensate for the usual losses and deactivation). order under the above conditions described to crack a carbo-metallic starting material. Not cracked to gasoline in a first run heavy hydrocarbons can be recycled to a further cracking stage in contact with, with or without hydrotreating the same type of starting material in which they were first subjected to the cracking conditions and under the same type of conditions; however, the method is preferably used for im
wesentlichem einmaligem Durchsatz bwz. gemäss dem Einzeldurchgangsverfahren durchgeführt (es werden beispielsweise weniger als 15 Vol.-%, bezogen auf das Volumen an frischem Ausgangsmaterial, zurückgeführt).substantial one-time throughput respectively. according to the single pass procedure carried out (for example, less than 15% by volume, based on the volume of fresh starting material, returned).
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform oder einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der Katalysator am Ende der oben erwähnten, vorherbestimmten Verweilzeit in eine Richtung geschleudert, die durch die längliche Reaktionskammer oder eine Verlängerung von dieser gebildet wird, während die Produkte, die einen geringeren Impuls aufweisen, zu einer abrupten Richtungsänderung gezwungen werden, was zu einer abrupten, im wesentlichen augenblicklichen ballistischen Trennung der Produkte von dem Katalysator führt. Der auf diese Weise abgetrennte Katalysator wird dann, wie oben beschrieben, einer Strip-Stufe unterzogen, regeneriert und zu dem Reaktor zurückgeführt.According to a preferred embodiment or a preferred Aspect of the present invention becomes the one-way catalyst at the end of the above-mentioned predetermined residence time centrifuged, which is formed by the elongated reaction chamber or an extension of this, while the products, which have a lower momentum, are forced to an abrupt change of direction, resulting in an abrupt, essentially results in instant ballistic separation of the products from the catalyst. The catalyst separated in this way is then stripped as described above, regenerated and returned to the reactor.
Gemäss einer weiteren bevozurgten Ausführungsform oder einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das carbometallische Ausgangsmaterial nicht nur mit dem Katalysator in Berührung gebracht, sondern auch mit einem oder mehreren zusätzlichen Materialien, einschliesslich und besonders flüssigem Wasser, bei einem Gewichtsverhältnis von zusätzlichen Materialien zu Ausgangsmaterial im Bereich von etwa 0,04 bis etwa 0,15, vorzugsweise etwa 0,04 bis etwa 0,1, und insbesondere etwa 0,05 bis etwa 0,1. Derartige zusätzliche Materialien, einschliesslich dem flüssigen Wasser, können vor, während oder nach dem Vermischen des Ausgangsmaterials mit dem erwähnten Katalysator und entweder nach oder vorzugsweise vor der Verdampfung des Ausgangsmaterials mit dem Ausgangsmaterial gemischt werden. Das Ausgangsmaterial, der Katalysator und das Wasser (beispielsweise in Form von flüssigem Wasser oder in Form von Wasserdampf, erhalten durch Verdampfung des flüssigen Wassers, welches mit dem Ausgangsmaterial in Berührung gekommen ist) werden an einer oder an mehreren Stellen entlang des Reaktors in den Fliessbettreaktor eingeführt, welcher ein Reaktor sein kann, bei dem die Trennung, wie oben beschrieben, auf ballistischem Wege erfolgt, oder nicht. WährendAccording to a further preferred embodiment or a preferred one Aspect of the present invention is the carbometallic starting material not only with the catalyst in Brought into contact, but also with one or more additional materials, including and especially liquid water, at a weight ratio of additional materials to starting material in the range from about 0.04 to about 0.15, preferably about 0.04 to about 0.1, and especially about 0.05 to about 0.1. Such additional materials, including the liquid water, can before, during or after mixing the starting material with the mentioned catalyst and either after or preferably before the evaporation of the starting material are mixed with the starting material. The source material, the catalyst and the water (for example in the form of liquid water or in the form of steam, obtained by Evaporation of the liquid water that has come into contact with the starting material) are carried out on one or more Places along the reactor are introduced into the fluidized bed reactor, which can be a reactor in which the separation as above described, done by ballistic means, or not. While
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Das oben beschriebene Verfahren kann in Verbindung mit anderen bevorzugten Alternativen, Verbesserungen und häufiger verwendeten Bedingungen durchgeführt werden, und einige von ihnen werden nachfolgend beschrieben,werden.The method described above can be used in conjunction with other preferred alternatives, improvements, and more frequently Conditions will be carried out, and some of them will be described below.
In den Zeichnungen zeigen:In the drawings show:
Fig. 1 ein schematisches Diagramm einer ersten Vorrichtung zurFig. 1 is a schematic diagram of a first device for
Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens; Fig. 2 ein schematisches Diagramm einer zweiten Vorrichtung zurImplementation of the method according to the invention; Fig. 2 is a schematic diagram of a second device for
Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens; und Figuren 3 bis 5 graphische Darstellungen von Ergebnissen, die bei der Durchführung des erfindungsgemässen VerfahrensImplementation of the method according to the invention; and Figures 3 to 5 are graphical representations of results that when carrying out the method according to the invention
erhalten werden.can be obtained.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur kontinuierlichen katalytischen Umwandlung einer grossen Vielzahl von carbometallischen ölen in Produkte mit. einem kleineren Molekulargewich zur Verfügung, wobei die Herstellung von hochwertvollen flüssigen Produkten auf einen maximalen Wert angehoben wird, und wobei es möglich ist, falls gewünscht, eine Vakuumdestillation oder andere kostspielige Behandlungen, wie Hydrotreating, zu vermeiden. Der Ausdruck "öle" umfasst nicht nur solche Zusammensetzungen, die vorwiegend aus Kohlenwasserstoffen bestehen und bei Zimmertemperatur flüssig sind (beispielsweise 200C (680F)), sondern auch solche Zusammensetzungen, die hauptsächlich aus Kohlenwasserstoff bestehen und bei Umgebungstemperatur Asphalte oder Teere darstellen, jedoch beim Erhitzen auf Temperaturen im Bereich von bis zu etwa426,7°C (8000F) flüssig werden. Die vorliegende Erfindung ist auf carbo-metallische öle anwendbar, gleichgültig, ob sie von Petroleum abstammen oder nicht. Vorausgesetzt, sie haben den erforderlichen Siedebereich, den Kohlenstoffrückstand bei der Pyrolyse und den Schwermetallgehalt, ist es möglich, das Prinzio der Erfindung auf die Verarbeitung von höchst verschiedenen Materialien anzuwenden, wie beispielsweise auf schwere Sumpfprodukte von Rohöl, schweres Biturcenrohöl, auf solche Rohöle, die als "heavy crude" bekannt sind und annähernde Eigenschaften haben wie Topprückstände, Schieferöl, Teersandextrakt, Produkte vonThe present invention provides a process for the continuous catalytic conversion of a wide variety of carbometallic oils into products with. a smaller molecular weight, thereby maximizing the production of high quality liquid products, and allowing, if desired, to avoid vacuum distillation or other costly treatments such as hydrotreating. The term "oils" encompasses not only those compositions which consist primarily of hydrocarbons and are liquid at room temperature (for example 20 ° C. (68 ° F)), but also those compositions which consist primarily of hydrocarbons and are asphalts or tars at ambient temperature but up to etwa426,7 ° C (800 0 F) become liquid when heated to temperatures in the range of. The present invention is applicable to carbo-metallic oils whether or not derived from petroleum. Provided they have the required boiling range, the carbon residue from pyrolysis and the heavy metal content, it is possible to apply the principle of the invention to the processing of a wide variety of materials, such as heavy sumps of crude oil, heavy biturcene crude oil, crude oils which are known as "heavy crude" and have approximate properties such as top residue, shale oil, tar sand extract, products of
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der Kohleverflüssigung und solvatisierter Kohle, atmosphärischer Topprückstand und Vakuum-Topprückstand, Extrakte und/oder Sumpfprodukte (Raffinat) von Lösungsmittelentasphaltierung, aromatischer Extrakt der Schinierölraf f ination, Teersumpf produkte, schweres Rückführöl, Slopöl, andere Raffinationsabfallströme und Mischungen der oben genannten Produkte. Solche Mischungen können beispielsweise hergestellt werden, indem man zur Verfügung stehende Kohlenwasserstoffraktion, einschliesslich öle, Teere, Peche und dergleichen, mischt. Ebenfalls kann pulverförmige Kohle in dem carbo-metallischen öl suspendiert sein. Unter Anwendung der vorliegenden Erfindung können entmetallisierte öle umgewandelt werden, wobei der Fachmann Techniken zur Entmetallisierung von carbo-metallischen ölen kennt; es ist jedoch ein Vorteil dieser Erfindung, dass als Ausgangsmaterial carbo-metallische öle verwendet werden können, die keiner vorangegangenen Entmetallisierungsbehandlung unterzogen worden sind. In ähnlicher Weise kann die Erfindung auch auf Ausgangsmaterialien angewandt werden, die zuvor einem Hydrotreating unterzogen worden sind; es ist jedoch auch hier ein Vorteil dieser Erfindung, dass sie erfolgreich auf die Umwandlung von carbo-metallischen ölen angewendet werden kann, die zuvor keiner Hydrobehandlung unterzogen worden sind. Die bevorzugte Anwendung der vorliegenden Erfindung erfolgt jedoch auf Topprückstände, das heisst auf die Rohölfraktion, die bei und oberhalb 343,3°C (6500F) siedet, entweder allein oder in Mischung mit reinen Gasölen. Während die Verwendung von Materialien, die zuvor einer Vakuumdestillation unterzogen worden sind, erfindungsgemäss nicht ausgeschlossen sind, stellt es einen Vorteil dieser Erfindung dar, dass man auf zufriedenstellende Weise Materialien verarbeiten bzw. behandeln kann, die zuvor keiner Vakuumdestillation unterzogen worden sind, und man somit weniger Kapital investieren muss und Betriebkosten einspart, im Vergleich zu den herkömmlichen FCC-Verfahren, bei denen eine Vakuumdestillationseinheit erforderlich ist.of coal liquefaction and solvated coal, atmospheric top residue and vacuum top residue, extracts and / or sump products (raffinate) from solvent deasphalting, aromatic extract from Schinierölraf f ination, tar sump products, heavy recycle oil, slop oil, other refinery waste streams and mixtures of the above products. Such mixtures can be made, for example, by mixing available hydrocarbon fractions including oils, tars, pitches and the like. Powdered coal can also be suspended in the carbo-metallic oil. Using the present invention, demetallized oils can be converted, those skilled in the art being familiar with techniques for demetallizing carbo-metallic oils; however, it is an advantage of this invention that carbometallic oils which have not previously been subjected to a demetallizing treatment can be used as the starting material. Similarly, the invention can also be applied to starting materials which have previously been hydrotreated; however, it is an advantage of this invention that it can be successfully applied to the conversion of carbo-metallic oils that have not previously been hydrotreated. However, if the preferred application of the present invention topped crudes, that is to the crude oil fraction boiling at and above 343.3 ° C (650 0 F), either alone or in mixture with pure gas oils. While the use of materials which have previously been subjected to vacuum distillation are not excluded according to the invention, it is an advantage of this invention that one can process or treat in a satisfactory manner materials that have not previously been subjected to vacuum distillation, and thus one can has to invest less capital and operating costs compared to traditional FCC processes which require a vacuum distillation unit.
Tabelle 1 unten zeigt einen Vergleich zwischen einem typischen Vakuumgasöl (VGO), welches bislang beim Fluid-Catalytic-Cracking verwendet wurde, und verschiedenen Topprückständen, die nurTable 1 below shows a comparison between a typical vacuum gas oil (VGO) that has been used so far in fluid catalytic cracking was used, and various top residues that only
130"037/0622130 "037/0622
API-DichteAPI density
3433+(2)3433+ (2)
insgesamtall in all
Vol.-% der% By volume of
343 ^+-Fraktion,343 ^ + - parliamentary group,
3433-3433-
3433-3433-
öl oder Topp-Rückstandoil or top residue
551,7 551,7+ 551,7 343,3+551.7 551.7+ 551.7 343.3+
Nickel- insgesamt Ni V Fe äquival.Nickel - total Ni V Fe equivalent.
Stickstoff-Gew.-Teile pro Million der 3433+-Fraktion insgesamt basischer TeilParts by weight of nitrogen per million of 3433+ fraction overall more basic part
Na-N / A-
Gewichtsteile pro MillionParts by weight per million
28.4 16,928.4 16.9
100 65.3100 65.3
OjO 34,7OjO 34.7
038 0,49 4,96038 0.49 4.96
0.2 2.5+0.2 2.5+
0,1 33,80.1 33.8
2,6 1.92.6 1.9
17,417.4
23,1 19,1 14,5 22,723.1 19.1 14.5 22.7
930 35/) 99.0 17.0 58,02930 35 /) 99.0 17.0 58.02
0,83 2.750.83 2.75
2.942.94
260 450260 450
723723
0,8 6,90.8 6.9
1.81.8
7.5 9.27.5 9.2
Mexican Kirkuk (DMexican Kirkuk (D
MurbanMurban
-»Arabian Light ^Arabian Med. ^Ekofisk ■"Fosterton- “Arabian Light ^ Arabian Med. ^ Ekofisk ■ "Fosterton
^Iranian Light 17,4^ Iranian Light 17.4
^ La^Miss Sweet 23,7 Wyoming Sour 12,4 35 ^5U) Eine Raffinationsmischung von Mexican und Kirkuk Topp-Rückständen^ La ^ Miss Sweet 23.7 Wyoming Sour 12.4 35 ^ 5 U) A refined blend of Mexican and Kirkuk topp residues
V (2) In der Tabelle bedeuten 3433 und 551J 3433°C (6500F) bzw. 551,70C (10250F); 3433+ bedeutet 3433°C+ (650°+-)Material. wie dies nachfolgend erläutert wird. V (2) In the table mean 3433 and 551 J 3433 ° C (650 0 F) or 551.7 0 C (1025 0 F); 3433+ means 3433 ° C + (650 ° + -) material. as explained below.
(3) Der Kupfergehalt lag unter 0,5 %, mit einer Ausnahme: beim Mexican Kirkuk lag der Kupfergehalt bei 0,6 %. Sämtliche Metallgehalte sind in Teile pro Million angegeben, bezogen auf dis Gewicht der 3433+-Fraktion.(3) The copper content was below 0.5%, with one exception: the Mexican Kirkuk had a copper content of 0.6%. All metal contents are in parts per Million stated, based on the weight of the 3433 + fraction.
(4) Beredinet.(4) Beredinet.
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Aus der Tabelle ist ersichtlich, dass die schwereren oder die höher siedenden Ausgangsmaterialien durch relativ niedrigere API-Dichtewerte gekennzeichnet sind, als das beispielartig angegebene Vakuumgasöl (VGO). Im allgemeinen wurden diejenigen kata-"lytischen Crackprozessausgangsmaterialien mit niedrigeren Siedetemperaturen und/oder höheren API-Dichten als weit überlegen angesehen gegenüber Ausgangsmaterialien mit höheren Siedetemperaturen und/oder niedrigeren API-Dichten. Vergleiche zwischen der Benzinausbeute von hochsiedenden Ausgangsmaterialien und Ausgangs-r materialien mit einem mittleren Siedebereich bei konstanter Koksausbeute haben gezeigt, dass die Ausgangsmaterialien mit dem mittleren Siedebereich bei gegebener Koksausbeute eine überlegenere Benzinausbeute ergeben.From the table it can be seen that the heavier or the higher-boiling starting materials are replaced by relatively lower ones API density values are marked as the vacuum gas oil (VGO) given as an example. In general, those were catalytic Cracking process feedstocks with lower boiling temperatures and / or higher API densities than far superior viewed compared to starting materials with higher boiling temperatures and / or lower API densities. Comparisons between the Gasoline yield of high-boiling raw materials and raw materials materials with an average boiling range with constant coke yield have shown that the starting materials with the average Boiling range for a given coke yield result in a superior gasoline yield.
Erfindungsgemäss bereitet man ein carbo-metallisches ölausgangsmaterial vor, von dem wenigstens etwa 70 %, vorzugsweise wenigstens etwa 85 %, und insbesondere etwa 100 % (Vol.-%) bei und oberhalb etwa 343,3°C (6500F) sieden. Alle hier angegebenen Siedetemperaturen beruhen auf Standardbedingungen bei atmosphärischem Druck. Bei carbo-metallischem öl, das teilweise oder vollständig aus einem Material besteht, welches bei und oberhalb etwa 34 3,3°C (6500F) siedet, wird ein solches Material hier als 343,3°C+- (6500F+-)Material bezeichnet; und 343,3°C+ (650°F+-)Material, das ein Teil eines Öls ist oder von einem öl abgetrennt worden ist, das Bestandteile enthält, die Oberhalb und unterhalb 343,3°C (6500F) sieden, kann als 343,3°C+- (6500F+-)Fraktion bezeichnet werden. Jedoch bedeuten die Ausdrücke "siedet oberhalb" und "343,3°C+ (6500F+)" nicht, dass sämtliches Material, das mit diesen Ausdrücken bezeichnet wird, die Fähigkeit zum Sieden hat. Die für die vorliegende Erfindung geeigneten carbo-metallischen öle können auch Material enthalten, das unter keinen Bedingungen siedet; beispielsweise bestimmte Asphalte und Asphaltene können thermisch während der Destillation gecrackt werden, offensichtlich ohne zu sieden. Wenn daher beispielsweise gesagt wird, dass das Ausgangsmaterial wenigstens etwa 70 Vol-% Material umfasst, das oberhalb etwa 343,3°C (6500F) siedet, dann soll damit gemeint sein, dass die fraglichen 70 % ein wenig Material umfassen können,According to the invention one prepares a carbo-metallic oil feedstock prior to, of which at least about 70%, preferably at least about 85%, and especially approximately 100% (vol .-%) at and boiling above about 343.3 ° C (650 0 F). All boiling temperatures given here are based on standard conditions at atmospheric pressure. In carbo-metallic oil, which consists partially or completely of a material which boils at and above about 34 3.3 ° C (650 0 F), such material is designated herein as 343.3 ° C + - (650 0 F + - ) Denotes material; and 343.3 ° C + (650 ° F + -) contains material which is part of an oil or has been separated from an oil, the components which boil below and above 343.3 ° C (650 0 F), can be used as 343.3 ° C + - (650 0 F + -) fraction. However, the terms "boils above" and "343.3 ° C + (650 F + 0)" is not that all material which is referred to with these terms, has the ability to boiling mean. The carbometallic oils suitable for the present invention can also contain material that does not boil under any conditions; for example, certain asphalts and asphaltenes can be thermally cracked during distillation, apparently without boiling. Therefore, when, for example, specifically, that the starting material comprises at least about 70% by volume of material (F 650 0) boils above about 343.3 ° C, then should thus be meant that the question 70% may comprise a small amount of material,
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das bei keiner Temperatur siedet oder sich verflüchtigt. Falls solche nicht-siedenden Materialien anwesend sind, können diese häufig oder zum grössten Teil in den Teilen des. Ausgangsmaterials konzentriert werden, die nicht unterhalb etwa 537,8°C (10000F), 551,70C (10250F) oder höher sieden. Wenn daher gesagt wird, dass wenigstens etwa 10 %, vorzugsweise etwa 15 % und insbesondere wenigstens etwa 20 % (Vol-%) der 343,30C+ (6500F+)-Fraktion nicht unterhalb etwa 537,8°C oder 551,7°C (1000°F-oder 10250F) sieden, dann soll damit gemeint sein, dass sämtliches Material oder jeder Teil des Materials nicht unterhalb etwa 537,8°C oder 551,7°C (10000F oder 10250F) siedet, und bei und oberhalb der angegebenen Temperaturen flüchtig oder nichtflüchtig sein kann.that does not boil or volatilize at any temperature. If such non-boiling materials are present, they may often be concentrated or for the most part in the parts of the. Feedstock that do not below about 537.8 ° C (1000 0 F), 551.7 0 C (1025 0 F) or higher boiling. Therefore, when it is said that at least about 10%, preferably about 15%, and more preferably at least about 20% (vol%) of the 343.3 0 C + (650 0 F +) fraction not below about 537.8 ° C or 551, Boiling 7 ° C (1000 ° F - or 1025 0 F) is intended to mean that all or any part of the material does not boil below about 537.8 ° C or 551.7 ° C (1000 0 F or 1025 0 F) boils, and can be volatile or non-volatile at and above the specified temperatures.
Vorzugsweise haben die ins Auge gefassten Ausgangsmaterialien, oder zumindest das darin befindliche 343,3°C+ (650°F+-)Material einen Kohlenstoffrückstand bei der Pyrolyse von wenigstens etwa 2 oder mehr. Beispielsweise kann der Ramsbottom-Kohlenstoffgehalt im Bereich von etwa 2 bis etwa 12 liegen, und er beträgt häufig wenigstens etwa 4. Ein besonders häufiger Bereich liegt zwischen etwa 4 bis etwa 8. Es ist bemerkenswert, dass das beispielhaft angegebene VGO in Tabelle 1 einen Ramsbottom-Kohlenstoffrückstandswert von 0,38 und die 343,3° bis 551,7°C- (6500F bis 10250F)-Fraktionen der verschiedenen Topp-Rückstände Ramsbottom-Kohlenstoff werte zwischen etwa 0,3 und etwa 0,5 haben, während die verschiedenen Topp-Rückstände, jeweils als Gesamtheit (343,3+ (650+)) nach oben hin in den Ramsbottom-Kohlenstoffwerten von etwa 4 bis etwa 16,8 variieren, und es können noch höhere Werte ins Auge gefasst werden.Preferably, the contemplated starting materials, or at least the 343.3 ° C + (650 ° F + -) material therein, have a carbon residue on pyrolysis of at least about 2 or more. For example, the Ramsbottom carbon content can range from about 2 to about 12, and it is often at least about 4. A particularly common range is from about 4 to about 8. It is noteworthy that the exemplary VGO in Table 1 is a Ramsbottom -Kohlenstoffrückstandswert of 0.38 and 343.3 ° to 551.7 ° C (650 0 F to 1025 0 F) fractions of the various top-residues Ramsbottom carbon values between about 0.3 and about 0.5 have , while the various top residues, each as a whole (343.3+ (650+)), vary upward in Ramsbottom carbon values from about 4 to about 16.8, and even higher values can be envisaged.
Vorzugsweise hat das Ausgangsmaterial eine durchschnittliche Zusammensetzung, die durch ein atomares Verhältnis von Wasserstoff zu Kohlenstoff im Bereich von etwa 1,2 bis etwa 1,9, vorzugsweise etwa 1,3 bis etwa 1,8 gekennzeichnet ist.Preferably the starting material has an average composition by having an atomic ratio of hydrogen to carbon in the range from about 1.2 to about 1.9, preferably about 1.3 to about 1.8 is labeled.
Die erfindungsgemäss eingesetzten carbo-metallischen Ausgangsmaterialien oder zumindest die darin enthaltenen 343,30C+The carbometallic starting materials used according to the invention or at least the 343.3 0 C + contained therein
- 19 1-50037/Ω 83 2 .- 19 1-50037 / Ω 83 2.
(6500F+)-Materialien können wenigstens etwa 4 Teile pro Million Nickeläquivalente, wie oben definiert, enthalten, von denen wenigstens etwa 2 Teile pro Million Nickel sind (als Metall, bezogen auf das Gewicht). Carbo-metallische öle, innerhalb des oben genannten Bereichs, können aus Mischungen von zwei oder mehreren ölen hergestellt werden, von denen einige die oben angegebenen Mengen an Nickeläquivalenten und Nickel enthalten, und andere nicht. Es ist auch zu berücksichtigen, dass die oben angegebenen Werte für die Nickeläquivalente und Nickel zeitliche und gewichtsmässige Durchschnittswerte für eine wesentliche Betriebsdauer der Umwandlungsanlage, wie beispielsweise einen Monat, sind. Es sollte auch berücksichtigt werden, dass die Schwermetalle unter bestimmten Umständen nach wiederholten Oxidationen und Reduktionen auf dem Katalysator eine geringere Vergiftungstendenz zeigen, und in der Literatur werden Kriterien zur Festlegung von "effektiven Metall"-Werten beschrieben. In diesem Zusammenhang ist beispielsweise ein Artikel von Cimbalo et al., mit dem Titel "Deposited Metals Poison FCC Catalyst", erschienen in Oil and Gas Journal, 15. Mai 1972, Seiten 112-122, zu erwähnen, dessen gesamter Inhalt hier mit umfasst sein soll. Falls notwendig oder auch wünschenswert, können die Gehalte an Nickeläquivalenten und Nickel in den erfindungsgemäss zu verarbeitenden carbo-metallischen ölen auch in Form der "effektiven Metall"-Werte ausgedrückt werden. Trotz der von Cimbalo et al. beobachteten allmählichen Verringerung der Vergiftungsaktivität kann es sein, und ist auch üblicherweise so, dass die Regenerierung des Katalysators unter normalen FCC-Regenerierungsbedingungen die Dehydrierungs-, Demethanisierungs- und aromatische Kondensations-Aktivität von auf dem Crackkatalysator angereicherten Schwermetallen nicht verringert.(650 0 F +) materials can contain at least about 4 parts per million nickel equivalents as defined above, of which at least about 2 parts per million are nickel (as metal by weight). Carbo-metallic oils, within the above range, can be prepared from mixtures of two or more oils, some of which contain the amounts of nickel equivalents and nickel given above and some of which do not. It must also be taken into account that the values given above for the nickel equivalents and nickel are average values in terms of time and weight for a substantial operating period of the conversion plant, such as one month. It should also be taken into account that under certain circumstances the heavy metals show a lower tendency to poison after repeated oxidations and reductions on the catalyst, and criteria for establishing "effective metal" values are described in the literature. For example, an article by Cimbalo et al., Entitled "Deposited Metals Poison FCC Catalyst", published in the Oil and Gas Journal, May 15, 1972, pages 112-122, the entire content of which is included here, should be mentioned in this context should be. If necessary or also desirable, the contents of nickel equivalents and nickel in the carbometallic oils to be processed according to the invention can also be expressed in the form of the "effective metal" values. Despite the fact that Cimbalo et al. The gradual decrease in poisoning activity observed may, and usually is, such that regeneration of the catalyst under normal FCC regeneration conditions does not decrease the dehydrogenation, demethanization and aromatic condensation activity of heavy metals accumulated on the cracking catalyst.
Es ist bekannt, dass etwa 0,2 bis etwa 5 Gew.-% "Schwefel" in Form von elementarem Schwefel und/oder seinen Verbindungen (jedoch als elementarer Schwefel angegeben, bezogen auf das Gewicht des Ausgangsmaterials) in den FCC-Ausgangsmaterialien vorliegen, und dass der Schwefel oder modifizierte Formen von Schwefel ihren Weg bis in das erhaltene Benzinprodukt finden können, und, woIt is known that about 0.2 to about 5 weight percent "sulfur" is present in Form of elemental sulfur and / or its compounds (but expressed as elemental sulfur based on weight of the starting material) are present in the FCC starting materials, and that the sulfur or modified forms of sulfur are theirs Can find way down to the gasoline product obtained, and where
13σθ3)77Ο62213σθ3 ) 77Ο622
6049CD " ~ IC 6049CD " ~ IC ,n/Q1n7 , n / Q1n7
Blei zugefügt wird, dazu neigen/ dessen Empfindlichkeit für die Oktanverstärkung zu verringern. Wenn Rohöle bzw. Topp-Rückstände mit hohen Schwefelgehalten verarbeitet werden, erfordert der in dem Benzinprodukt vorhandene Schwefel oft eine Süssung. In dem Ausmass, in dem der Schwefel i""· Koks anwesend ist, stellt er auch eine potentielle Luftverschmutzung dar, da der Regenerator ihn zu SO2 und SO., verbrennt. Im Rahmen der Erfindung wurde jedoch festgestellt, dass der in dem Ausgangsmaterial befindliche Schwefel bei dem erfindungsgemässen Verfahren andererseits in der Lage ist/ die Schwermetallaktivität zu inhibieren, indem Metalle wie Ni, V, Cu und Fe in der Sulfidform in dem Reaktor gehalten werden. Diese Sulfide sind weit weniger aktiv als die Metalle selbst bei der Begünstigung der Dehydrierung und Verkokungsreaktionen. Demzufolge ist es annehmbar, das erfindungsgemässe Verfahren mit einem carbo-metallischen öl durchzuführen, das wenigstens etwa 0,3, vorzugsweise mehr als etwa 0,8, und insbesondere mindestens etwa 1,5 Gew.-% Schwefel in der 343,3°C+ (6500F+)-Fraktion enthält.Adding lead tends to reduce its sensitivity to octane amplification. When crude oils or top residues with high sulfur contents are processed, the sulfur present in the gasoline product often requires sweetening. To the extent that the sulfur i "" · coke is present, it also represents potential air pollution, as the regenerator burns it to SO 2 and SO. In the context of the invention, however, it was found that the sulfur in the starting material in the process according to the invention is, on the other hand, able to inhibit heavy metal activity by keeping metals such as Ni, V, Cu and Fe in the sulfide form in the reactor. These sulfides are far less active than the metals themselves in promoting dehydration and coking reactions. Accordingly, it is acceptable to carry out the process according to the invention with a carbometallic oil which contains at least about 0.3, preferably more than about 0.8, and in particular at least about 1.5% by weight of sulfur at 343.3 ° C + (650 0 F +) fraction contains.
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung geeignete carbo-metal-Iisehe öle können und werden in der Regel bedeutsame Mengen an stickstoffhaltigen Verbindungen enthalten, wobei ein beträchtlicher Anteil davon als basischer Stickstoff vorliegt. Beispielsweise kann der Gesamtstickstoffgehalt von carbo-metallischen ölen wenigstens etwa 0,05 Gew.-% betragen. Da die Crackaktivität von Crackkatalysatoren auf Säurestellen an der Katalysatoroberfläche oder in dessen Poren zurückzuführen ist', können basische stickstoffhaltige Verbindungen vorübergehend diese Stellen neutralisieren und den Katalysator damit vergiften. Jedoch ist der Katalysator nicht auf Dauer zerstört, da der Stickstoff während der Regenerierung von dem Katalysator weggebrannt werden kann, wobei als Folge davon die Acidität der aktiven Stellen wiederhergestellt wird.Carbo-metal Iishe suitable for the purposes of the present invention Oils can and usually will contain significant amounts of nitrogenous compounds, with a considerable amount Part of it is present as basic nitrogen. For example, the total nitrogen content of carbo-metallic oils be at least about 0.05% by weight. Because the cracking activity of cracking catalysts on acid sites on the catalyst surface or in its pores', basic nitrogen-containing compounds can temporarily these places neutralize and poison the catalyst. However, the catalyst is not permanently destroyed because the nitrogen can be burned away from the catalyst during regeneration, the acidity of the active sites as a result is restored.
Die carbo-metallischen öle können auch bedeutsame Mengen an pentanunlöslichen Stoffen enthalten, beispielsweise wenigstens etwa 0,5 Gew.-%, typischerweise etwa 2 Gew.-% oder mehr, undThe carbo-metallic oils can also contain significant amounts of contain pentane-insolubles, for example at least about 0.5% by weight, typically about 2% by weight or more, and
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sogar etwa 4 Gew.-% oder mehr. Diese können beispielsweise Asphaltcne und andere Materialien umfassen.even about 4% by weight or more. These can include, for example, asphalt and other materials.
Alkali- und Erdalkalimetalle neigen im allgemeinen nicht dazu, in grossen Mengen unter den .Dcstillationsbedingungen zu verdampfen, die bei der Destillation von Rohöl zur Herstellung von Vakuumgasölen angewandt werden, welche üblicherweise als FCC-Ausgangsmaterialien eingesetzt werden. Diese Metalle verbleiben zum grössten Teil in den "Boden"- bzw. "Sumpf"-Fraktionen (der nicht verdampfte, hochsiedende Anteil), welche beispielsweise zur Herstellung von Asphalt und anderen Nebenprodukten verwendet wurden. Jedoch sind Topp-Rückstände und andere carbo-metallische öle in vielen Fällen Bodenprodukte und können daher beträchtliche Mengen an Alkali- und Erdalkalimetallen, wie beispielsweise Natrium, enthalten. Diese Metalle setzen sich während des Crackens auf dem Katalysator ab. In Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Katalysators und den Regenerierungstemperaturen, denen er ausgesetzt wird, können diese Metalle Wechselwirkungen und Reaktionen mit dem Katalysator unterliegen bzw. eingehen (einschliesslich des Katalysatorträgers), die normalerweise bei der -Verarbeitung von VGOunter herkömmlichen FCC-Verarbeitungsbedingungen nicht beobachtet werden. Wenn die Katalysatoreigenschaften und die Regenerierungsbedingungen es erforderlich machen, wird man selbstverständlich die notwendigen Vorsichtsmassnahmen treffen, um die Mengen an Alkali- und Erdalkalimetallen in den Ausgangsmaterialien zu begrenzen, wobei diese Metalle nicht nur als Sole, die mit dem Rohöl in seinem natürlichen Zustand zusammen vorkommen,in das Ausgangsmaterial gelangen, sondern auch als Bestandteile des Wassers oder des Wasserdampfes, die in die Crackeinheit geführt werden. Wenn der Katalysator gegenüber Alkali- und Erdalkalimetall besonders empfindlich ist, kann daher ein sorgfältiges Entsalzen des verwendeten Rohöls zur Vorbereitung des carbo-metallischen Ausgangsmaterials wichtig sein. Unter solchen Umständen kann der Gehalt an derartigen Metallen (nachfolgend der Einfachheit halber als "Natrium" bezeichnet) %in dem Ausgangsmaterial bei etwa 1 Teil pro Million oder weniger, bezogen auf das Gewicht des Ausgangsmaterials, gehalten werden. Alternativ hierzuAlkali and alkaline earth metals generally do not tend to evaporate in large amounts under the distillation conditions used in the distillation of crude oil to produce vacuum gas oils which are commonly used as FCC feedstocks. These metals remain for the most part in the "bottom" or "sump" fractions (the non-evaporated, high-boiling portion) which were used, for example, for the production of asphalt and other by-products. However, top residues and other carbometallic oils are in many cases byproducts and therefore can contain significant amounts of alkali and alkaline earth metals such as sodium. These metals settle on the catalyst during cracking. Depending on the composition of the catalyst and the regeneration temperatures to which it is exposed, these metals can undergo interactions and reactions with the catalyst (including the catalyst support) that are normally not observed in the processing of VGO under conventional FCC processing conditions . If the catalyst properties and the regeneration conditions make it necessary, the necessary precautionary measures will of course be taken to limit the amounts of alkali and alkaline earth metals in the starting materials, these metals not only occurring as brines with the crude oil in its natural state , get into the starting material, but also as constituents of the water or steam that are fed into the cracking unit. If the catalyst is particularly sensitive to alkali and alkaline earth metals, careful desalting of the crude oil used to prepare the carbometallic starting material can therefore be important. Under such circumstances, the content of such metals (hereinafter referred to as "sodium" for convenience) % in the starting material can be maintained at about 1 part per million or less based on the weight of the starting material. Alternatively to this
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kann der Natriumgehalt des Ausgangsmaterials in Einklang mit demjenigen des Katalysators gebracht werden, um so den Natriumgehalt des Katalysators aufrechtzuerhalten, welcher bei der Verwendung im wesentlichen gleich gross oder geringer ist als derjenige des Ersatzkatalysators, mit dem die Anlage beladen wird.·the sodium content of the starting material can be in line with that of the catalyst so as to maintain the sodium content of the catalyst, which in use is essentially the same size or smaller than that of the replacement catalytic converter with which the system is being loaded.
Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält das carbo-metallische ölausgangsmaterial wenigstens etwa 70 Vol-% an Material, welches oberhalb etwa 343,3°C (6500F) siedet, wobei wenigstens etwa 10 % des Materials, welches oberhalb etwa 343,30C (6500F) siedet, nicht unterhalb etwa 551,7°C (10250F) sieden. Die durchschnittliche Zusammensetzung dieses 343,3°C+ (65O0F+)-Materials kann weiterhin wie folgt charakterisiert werden: (a) Ein Atomverhältnis von Wasserstoff zu Kohlenstoff im Bereich von etwa 1,3 bis etwa 1,8; (b) ein Ramsbottom-Kohlenstoffwert von wenigstens etwa 2; (c)wenigstens etw 4 Teile pro Million Nickeläquivalente, wie oben definiert, von denen wenigstens etwa 2 Teile pro Million Nickel sind (als Metall, bezogen auf das Gewicht); und (d) durch wenigstens eines der folgenden Merkmale: (i) wenigstens etwa 0,3 Gew.-% Schwefel, (ii) wenigstens etwa 0,05 Gew.-% Stickstoff, und (iii) wenigstens etwa 0,5 Gew.-% an pentanunlöslichen Verbindungen. Sehr häufig wird das bevorzugte Ausgangsmaterial sämtliche Merkmale (i), (ii) und (iii) umfassen, und es können auch andere Komponenten, die in ölen mit Petroleumursprung oder Nichtpetroleumursprung gefunden werden, in variierenden Mengen vorhanden sein, vorausgesetzt, sie verhindern nicht die Durchführung des Verfahrens.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the carbo-metallic oil feedstock containing at least about 70% by volume of material which (F 650 0) boils above about 343.3 ° C, at least about 10% of the material above about 343, Boiling 3 0 C (650 0 F), not boiling below about 551.7 ° C (1025 0 F). The average composition of 343.3 ° C + (65O 0 F +) this - material may be further characterized as follows: (a) an atomic ratio of hydrogen to carbon in the range of about 1.3 to about 1.8; (b) a Ramsbottom carbon value of at least about 2; (c) at least about 4 parts per million nickel equivalents as defined above, of which at least about 2 parts per million are nickel (as metal by weight); and (d) by at least one of the following features: (i) at least about 0.3% by weight sulfur, (ii) at least about 0.05% by weight nitrogen, and (iii) at least about 0.5% by weight. -% of pentane-insoluble compounds. Very often the preferred starting material will include all of features (i), (ii) and (iii) and other components found in petroleum or non-petroleum origin oils may be present in varying amounts provided they do not prevent them Implementation of the procedure.
Obgleich die Möglichkeit der Verwendung eines Ausgangsmaterials,' das zuvor schon bis zu einem gewissen Ausmass gecrackt worden ist, nicht ausgeschlossen werden soll, hat das erfindungsgemässe Verfahren den definitiven Vorteil, dass man mit ihm erfolgreich umfangreiche Umwandlungen und sehr beträchtliche Ausbeuten an flüssigen Kohlenwasserstoff-Brennstoffen aus carbo-metallischen ölen erhalten kann, die zuvor- nicht merklich einem Crackprozess unterzogen worden sind. Demzufolge ist das bei dem erfindungsgemässen Verfahren eingesetzte carbo-metallische AusgangsmaterialAlthough the possibility of using a starting material, ' that has already been cracked to a certain extent before, should not be excluded, has the inventive method the definite advantage of being successful in extensive conversions and very substantial yields liquid hydrocarbon fuels made from carbo-metallic can receive oils that have not previously undergone a noticeable cracking process. Accordingly, this is the case with the one according to the invention Process used carbo-metallic starting material
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beispielsweise und vorzugsweise zu wenigstens etwa 85 %, besonders bevorzugt zu mindestens etwa 90 %,und insbesondere im wesentlichen vollständig ein öl, das zuvor nicht mit einem Crackkatalysator unter Crackbedingungen in Berührung gebracht worden ist. Darüber hinaus eignet sich das erfindungsgemässe Verfahren für Verfahrensdurchführungen mit einmaligem Durchsatz bzw. Einzeldurchgang. Das Zurückführungsvolumen beträgt somit, falls überhaupt eine Zurückführung erfolgt, bezogen auf das Volumen an frischem Ausgangsmaterial, vorzugsweise etwa 15 % oder weniger, und insbesondere etwa 10 % oder weniger.for example, and preferably at least about 85%, particularly preferably at least about 90%, and most preferably substantially entirely, an oil that has not previously been treated with a cracking catalyst has been brought into contact under cracking conditions. The method according to the invention is also suitable for process implementation with a single throughput or single pass. The return volume, if any return takes place at all, is based on the volume fresh starting material, preferably about 15% or less, and especially about 10% or less.
Im allgemeinen liegt das Gewichtsverhältnis von Katalysator zu frischem Ausgangsmaterial (Ausgangsmaterial, das zuvor nicht mit einem Crackkatalysator unter Crackbedingungen in Berührung gekommen ist) bei dem Verfahren im Bereich von etwa 3 bis etwa 18. Bevorzugte Verhältnisse liegen zwischen etwa. 4 und etwa 12, besonders bevorzugte zwischen etwa 5 und etwa 10, insbesondere zwischen etwa 6 und etwa 10, wobei ein Verhältnis von etwa 6 bis etwa 8 derzeit als das nahezu optimale Verhältnis angesehen wird. Innerhalb der Grenzen, die durch Produktqualitätanforderungen gestellt sind, kann die Koksausbeute des Verfahrens, bezogen auf frisches Ausgangsmaterial, erniedrigt werden, wenn das Verhältnis von Katalysator zu öl auf relativ niedrigen Werten, innerhalb der oben angegebenen Bereiche, gehalten wird.In general, the weight ratio of catalyst to fresh starting material (starting material not previously used with came into contact with a cracking catalyst under cracking conditions is) in the process in the range of about 3 to about 18. Preferred ratios are between about. 4 and about 12, especially preferred between about 5 and about 10, especially between about 6 and about 10, with a ratio of about 6 to about 8 is currently considered to be the near optimal ratio. Within the limits imposed by product quality requirements are set, the coke yield of the process, based on fresh starting material, can be reduced if the ratio from catalyst to oil is kept at relatively low values, within the ranges given above.
Bei der herkömmlichen FCC-Verarbeitung von VGO kann das Verhältnis zwischen der Anzahl Barrel pro Tag Durchsatz der Anlage und der Gesamtanzahl an Tonnen Katalysator, die der Zirkulation durch alle Phasen des Verfahrens unterliegen, beträchtlich variieren. Für die vorliegenden Zwecke wird der tägliche· Anlagendurchsatz definiertals die Anzahl Barrel an frischem Ausgangsprodukt, das oberhalb etwa 343,30C (6500P) siedet, die die Anlage pro durchschnittlichem Betriebstag zu flüssigen Produkten, die unterhalb etwa 221,10C (43O0F) sieden, verarbeitet. Beispielsweise werden bei einer kommerziell erfolgreichen Art der FCC-VGO-Verfahrensdurchführung etwa 8 bis etwa 12 Tonnen Katalysator zirkuliert bei einem Verfahren mit einem Anlagendurchsatz von 1000 BarrelsIn traditional VGO FCC processing, the ratio between the number of barrels per day throughput of the plant and the total number of tons of catalyst circulated through all stages of the process can vary considerably. For present purposes, the daily · throughput is defined as the number of barrels of fresh starting material that boils above about 343.3 0 C (650 0 P), the plant per average day of operation to liquid products below about 221.1 0 C (43O 0 F) boil, processed. For example, in a commercially successful way of performing the FCC-VGO process, about 8 to about 12 tons of catalyst are circulated in a process with a plant throughput of 1000 barrels
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pro Tag. Bei einem anderen kommerziell erfolgreichen Verfahren liegt dieses Verhältnis im Bereich von etwa 2 bis 3. Während die ; vorliegende Erfindung im Bereich von etwa 2 bis etwa 30, typischerweise zwischen etwa 2 bis etwa 12 Tonnen Katalysatorbestand pro· 1000 Barrel täglichem Anlagendurchsatz praktiziert werden kann, .; wird das erfindungsgemässe Verfahren vorzugsweise bei einem sehr kleinen Verhältnis von Katalysatorgewicht zu täglichem Anlagendurchsatz durchgeführt. Es wird insbesondere bevorzugt, das erfindungsgemässe Verfahren mit einem Katalysatorbestand durchzuführen, der für den Kontakt mit dem Ausgangsmaterial für die gewünschte Verweilzeit bei dem oben angegebenen Verhältnis von Katalysator zu öl ausreichend ist, während die Menge an Katalysatorbestand, relativ zu dem Anlagendurchsatz , auf einem Minimum gehalten wird, wobei der Katalysatorbestand zirkuliert oder in anderen Verfahrensphasen zur Behandlung gehalten wird, wie beispielsweise beim Strippen, Regenerieren,· und dergleichen. Es wird daher besonders bevorzugt, das erfindungsgemässe Verfahren mit etwa 2 bis etwa 5 und insbesondere etwa 2 Tonnen Katalysatorbestand oder weniger pro 1000 Barrel täglichem Anlagendurchsatz durchzuführen.per day. In another commercially successful process, this ratio is in the range of about 2 to 3. While the; present invention in the range of about 2 to about 30, typically between about 2 to about 12 tons of catalyst inventory per · 1000 barrels of daily plant throughput can be practiced.; the process according to the invention is preferably carried out with a very small ratio of catalyst weight to daily plant throughput carried out. It is particularly preferred that the invention To carry out the process with a catalyst inventory that is suitable for contact with the starting material for the desired residence time at the above-specified ratio of catalyst to oil is sufficient, while the amount of catalyst was in place, relative to the plant throughput, is kept to a minimum with the catalyst inventory being circulated or in other process phases is held for treatment, such as stripping, regenerating, and the like. It will therefore particularly preferred to use the method according to the invention about 2 to about 5, and especially about 2 tons or less of catalyst inventory per 1000 barrels of daily plant throughput perform.
Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens kann der Katalysator kontinuierlich oder periodisch hinzugefügt werden, beispielsweise, um normale Verluste an Katalysator aus dem System auszugleichen. Darüber hinaus kann die Katalysatorzugabe in Ver- j bindung mit der Katalysatorentnahme durchgeführt werden, um bei- i spielsweise da'S durchschnittliche Aktivitätsniveau des Kataly- ■ sators in der Anlage aufrechtzuerhalten oder zu erhöhen. Beispielsweise kann die Geschwindigkeit, mit welcher der jungfräuliche Katalysator in die Anlage eingeführt wird, im Bereich von etwa 0,0454 bis etwa 1,361 (etwa 0,1 bis etwa 3), vorzugsweise etwa j 0,068 bis 0,907 (etwa 0,15 bis·etwa 2) und insbesondere etwa ; 0,0907 bis etwa 0,068 kg (0,2 bis etwa 1,5 pounds) pro Barrel t Ausgangsmaterial liegen. Wenn man auf der anderen Seite Gleich- \ gewichtskatalysator aus dem FCC-Betrieb verwendet, können so hohe j Ersetzungsgeschwindigkeiten wie etwa 2,268 kg pro Barrel (5 pounds pro Barrel) angewandt werden. Wenn die Umstände so sind, dassWhen carrying out the process according to the invention, the catalyst can be added continuously or periodically, for example to compensate for normal losses of catalyst from the system. In addition, the addition of the catalyst can be carried out in connection with the removal of the catalyst in order, for example, to maintain or increase the average activity level of the catalyst in the plant. For example, the rate at which the virgin catalyst is introduced into the plant can range from about 0.0454 to about 1.361 (about 0.1 to about 3), preferably about 0.068 to 0.907 (about 0.15 to about 2) and especially about; 0.0907 to about 0.068 kg (0.2 to about 1.5 pounds) per barrel of ton of feedstock. If we on the other side direct \ weight catalyst from the FCC operation used, such high speeds j substitution such as 2.268 kg to (5 pounds per barrel) applied per barrel. When the circumstances are like that
- 25 - ; -j- 25 -; -j
"onn^/nft^ COpY ,"onn ^ / nft ^ CO pY,
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der in der Anlage verwendete Katalysator im Hinblick auf die Widerstandsfähigkeit gegenüber Desaktivierung unterhalb des Durchschnitts liegt und/oder die in der Anlage herrschenden Bedingungen eine schnellere Desaktivierung ergeben, können auch schnellere Zugabegeschwindigkeiten, als die oben angegebenen, angewandt werden; andererseits können bei gegenteiligen Umständen auch kleinere Zugabegeschwindigkeiten angewandt werden.the catalyst used in the plant in terms of Resistance to deactivation below the Average and / or the prevailing conditions in the system result in faster deactivation, can also faster addition rates than those indicated above are used; on the other hand, in contrary circumstances lower addition rates can also be used.
Ohne an irgendeine Theorie gebunden sein zu wollen, scheint es so, als ob eine Reihe von Verfahrensmerkmalen, die nachfolgend detaillierter beschrieben werden, wie beispielsweise die Verweilzeit und das wahlweise Vermischen von Wasserdampf und Ausgangsmaterial, das Ausmass verringern/ zu welchem bei den Crackbedingungen Metalle im reduzierten Zustand auf dem Katalysator erzeugt werden, aus Schwermetallsulfid(en), -sulfat(en) oder -oxid(en), die auf den Katalysatorteilchen durch den vorangegangenen Kontakt mit carbo-metailischem Ausgangsmaterial und Regenerierungsbedingungen abgeschieden sind. Es scheint somit, dass das Verfahren eine bedeutsame Kontrolle des Vergiftungseffekts durch Schwermetalle auf dem Katalysator erlaubt, selbst wenn die Anreicherungen an derartigen Metallen beträchtlich sind.Without wishing to be bound by any theory, it seems as if a number of procedural features, which are detailed below be described, such as the residence time and the optional mixing of steam and starting material, reduce the extent to which metals are produced in the reduced state on the catalyst under the cracking conditions, from heavy metal sulphide (s), sulphate (s) or oxide (s), which on the catalyst particles through previous contact with carbometallic starting material and regeneration conditions are deposited. It thus appears that the process has a significant control over the effects of heavy metals on poisoning allowed the catalyst even if the accumulations in such metals are considerable.
Demzufolge kann das Verfahren mit Katalysatoren durchgeführt werden, die Schwermetallanreicherungen aufweisen, welche bislang beim herkömmlichen FCC-VGO-Betrieb als vollständig unzulässig angesehen worden wären. Aus den genannten Gründen kann die Durchführung des Verfahrens mit Katalysatoren ins Auge gefasst werden, die Schwermetallanreicherungen im Bereich von etwa 3000 bis etwa 70.000 Teile pro Million Nickeläquivalente im Durchschnitt aufweisen. Die Anreicherung kann vorzugsweise im Bereich von etwa 4 000 bis etwa 50.000 Teile pro Million liegen, und insbesondere mehr als etwa 5000 bis etwa 30.000 Teile pro Million betragen. Diese Bereiche sind auf Teile pro Million Nickeläquivalente bezogen, wobei die Metalle als Metall angegeben und auf das Gewicht bezogen sind, und darüber hinaus auf regeneriertem Gleichgewichtskatalysator gemessen und auf diesen bezogen sind. Für den Fall jedoch, dass ein Katalysator geeigneter Aktivität zu sehr geringen Kosten zur Verfügung stehen sollte, wodurch sehr hoheAs a result, the process can be carried out with catalysts that have heavy metal accumulations, which up to now would have been regarded as completely inadmissible in conventional FCC-VGO operation. For the reasons mentioned, it is possible to envisage carrying out the process with catalysts which have heavy metal enrichments in the range from about 3,000 to about 70,000 parts per million nickel equivalents on average. The enrichment can preferably range from about 4,000 to about 50,000 parts per million, and more preferably greater than about 5,000 to about 30,000 parts per million. These ranges are in terms of parts per million nickel equivalents, with metals expressed as metal and by weight, and also measured on and related to regenerated equilibrium catalyst. In the event, however, that a catalyst of suitable activity should be available at very low cost, which means that it is very high
1 3 0 a3ifc/-0 6 2 21 3 0 a3ifc / -0 6 2 2
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Katalysatorersetzungsgeschwindigkeiten möglich wären, könnte das carbo-nicitallische öl auch mit einem Katalysator, der weniger als 3000 Teile pro Million Nickeläquivalente an Sch.wermetallen aufweist, zu niedrigersiedenden flüssigen Produkten umgewandelt werder Beispielsweise könnte man einen Gleichgewichtskatalysator von : einer anderen Anlage verwenden, beispielsweise einer FCC-Anlage, welcher zum Cracken eines Ausgangsmaterials verwendet wurde, beispielsweise eines Vakuumgasöls, das bei der Pyrolyse einen Kohlenstoffrückstand von weniger als 1 ergibt und weniger als etwa 4 Teile pro Million Nickeläquivalente an Schwermetallen enthält.Catalyst replacement rates were possible, the carbonic acidallic oil could also be used with a catalyst that is less than Contains 3,000 parts per million nickel equivalents of heavy heavy metals, converted to lower-boiling liquid products. For example, an equilibrium catalyst could be: use another plant, for example an FCC plant, which was used to crack a feedstock, for example a vacuum gas oil which on pyrolysis gives a carbon residue of less than 1 and less than about Contains 4 parts per million nickel equivalents of heavy metals.
In jedem Fall kann die Gleichgewichtskonzentration an Schwermetallen in dem zirkulierenden Katalysatorbestand durch- willkürliche Änderung der oben diskutierten Katalysatorzugabegeschwindigkeit kontrolliert werden (einschliesslich Aufrechterhalten oder Variieren, wenn gewünscht oder erforderlich). So kann beispielsweise die Katalysatorzugabe auf einer Geschwindigkeit gehalten werden, bei der die Schwermetallanreicherung auf dem Katalysator in einem der oben angegebenen Bereiche gehalten wird.In any case, the equilibrium concentration of heavy metals in the circulating catalyst inventory by arbitrarily changing the catalyst addition rate discussed above controlled (including maintaining or varying if desired or necessary). For example the catalyst addition can be kept at a rate in which the heavy metal accumulation on the catalyst is kept in one of the ranges given above.
Im allgemeinen wird es bevorzugt, einen Katalysator einzusetzen, der einen hohen Grad an Crackaktivität aufweist, hohe Umwandlungsraten und eine hohe Produktivität bei niedrigen Verweilzeiten ergibt. Die Umwandlungswirksamkeit des Katalysators kann ausgedrückt werden als erzeugte Umwandlung während der tatsächlichen Verfahrensdurchführung und/oder als erzeugte Umwandlung bei Standardtests für die Katalysatoraktivität. Beispielsweise wird vorzugsweise ein Katalysator eingesetzt, der im Verlauf einer ausgedehnten Verfahrensdurchführung ausreichend aktiv ist, um für ein Umwandlungsniveau von wenigstens etwa 50 %, vorzugsweise wenigstens etwa 60 %, zu sorgen. In diesem Zusammenhang wird die Umwandlung als Flüssigkeits-Vol.-%, bezogen auf frisches Ausgangsmaterial, ausgedrückt. Beispielsweise kinn ein bevorzugter Katalysator auch als ein solcher definiert werden, der in seinem jungfräulichen Zustand oder im Gleichgewichtszustand eine spezifizierte Aktivität zeigt, ausgedrückt in Form einer Vol.-%-Angabe, erhältlich durch MAT (Mikro-Aktivitäts-Test). Im Rahmen der vorliegenden ErfindungIn general, it is preferred to employ a catalyst which has a high level of cracking activity, gives high conversion rates and high productivity with low residence times. The conversion efficiency of the catalyst can be expressed as the conversion produced during the actual operation of the process and / or as conversion produced in standard tests for catalyst activity. For example, is preferred a catalyst is employed which is sufficiently active in the course of an extended process operation to achieve a level of conversion of at least about 50%, preferably at least about 60%. In this context, the conversion expressed as liquid volume% based on fresh starting material. For example, a preferred catalyst is also chin be defined as having a specified activity in its virgin or equilibrium state shows, expressed in the form of a vol .-% indication, obtainable by MAT (micro-activity test). Within the scope of the present invention
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ORIGINAL INSPECTED• * · »■» n ~ n on 7 r » α ο.0
ORIGINAL INSPECTED
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bedeutet die zuvor genannte Prozentangabe den prozentualen Volumenanteil des Standardausgangsmaterials, das zu 221,10C (4 300F) Endpunkt-Benzin und leichteren Produkten bei 482,20C (9000F), einerauf das Gewicht bezogenen stündlichen Raumgeschwindigkeit von 16, berechnet auf der Basis eines bei 593,3°C (11000F) getrockneten Katalysators, und einem 3C/O (Verhältnis von Katalysator zu öl), gemessen mit dem ASTM-MAT-Test D-32, umgewandelt wurde, und zwar unter Verwendung eines geeigneten Standardausgangsmaterials, beispielsweise des Davison WHPS-12 Primärgasöls, das die folgenden Analysenwerte und Eigenschaften aufweist:means the percentage aforementioned the volume percentage of standard feedstock to 221.1 0 C (4 30 0 F) end point gasoline and lighter products at 482.2 0 C (900 0 F), an up, the weight hourly space velocity of 16 was calculated based on a (1100 0 F) the dried catalyst at 593.3 ° C, and 3C / O (catalyst to oil ratio) as measured by ASTM MAT test D-32, converted, namely using a suitable standard feedstock such as Davison WHPS-12 primary gas oil that has the following analytical values and properties:
API-Dichte bei 15,56°C (600F), Grad 31,0API density at 15.56 ° C (60 0 F), degree 31.0
Spezifische Dichte bei 15,56°CSpecific density at 15.56 ° C
(60°F), g/cm3 0,8708(60 ° F), g / cm 3, 0.8708
Ramsbottom-Kohlenstoff, Gew.-% 0,09Ramsbottom carbon, wt% 0.09
Conradson-Kohlenstoff, Gew.-% (geschätzt) 0,04Conradson carbon, wt% (estimated) 0.04
Kohlenstoff, Gew.-% 84,92Carbon, wt% 84.92
Wasserstoff, Gew.-% 12,94Hydrogen, wt% 12.94
Schwefel, Gew.-% 0,68Sulfur, wt% 0.68
Stickstoff, Teile pro Million 305Nitrogen, parts per million 305
Viskosität bei 37,8°C (100°F), Centistokes 10,36Viscosity at 37.8 ° C (100 ° F), centistokes 10.36
Watson-K-Faktor 11,93Watson K factor 11.93
Anilinpunkt 182Aniline point 182
Bromzahl 2,2Bromine number 2.2
Paraffine, Vol.-% 31,7Paraffins,% by volume 31.7
Olefine, Vol.-% 1,8Olefins, volume percent 1.8
Naphthene, Vol.-% 44,0Naphthenes, vol% 44.0
Aromaten/ Vol.-% 22,7Aromatics / vol% 22.7
Durchschnittliches Molekulargewicht 284Average molecular weight 284
Nickel SpurenNickel traces
Vanadin SpurenVanadium traces
Eisen SpurenIron traces
Natrium SpurenSodium traces
Chloride t SpurenChloride t traces
B S & W SpurenB&W tracks
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Destillation, 0C (0F)Distillation, 0 C ( 0 F)
IBPIBP
10 %10%
30 %30%
50 %50%
70 %70%
90 %90%
FBPFBP
Der Endpunkt des bei dem MAT-Test hergestellten Benzins wird oft als 221,10C (4300F) tbp (wahrer Siedepunkt, true boiling point) definiert, was einer Standard-Labordestillation entspricht, jedoch können zu diesem Zweck ebenso gut auch andere Endpunkte dienen. Die Umwandlung wird dadurch berechnet, dass man von 100 die Vol.-% (bezogen auf frisches Ausgangsmaterial) derjenigen Produkte, die schwerer sind als Benzin, und ^n dem gewonnenen Produkt verbleiben, abzieht.The end point of the gasoline produced in the MAT test is often referred to as 221.1 0 C (430 0 F) tbp (true boiling point, true boiling point) defines what a standard laboratory distillation corresponds to, but may for this purpose as well, other Serve endpoints. The conversion is calculated that one of the 100 Vol .-% (based on fresh feedstock) of those products heavier than gasoline, remain un d ^ n the product obtained, subtract.
Der Katalysator kann in seiner jungfräulichen bzw. ursorünglichen Form oder, wie bereits oben angedeutet, in irgendeiner anderen / Form in das Verfahren eingeführt werden; beispielsweise kann man einen Gleichgewichtskatalysator verwenden, der aus einer anderen Anlage entnommen wurde, wie beispielsweise ein Katalysator, der zuvor zum Cracken eines unterschiedlichen Ausgangsmaterials verwendet wurde. Sofern die Charakterisierung auf der Basis der MAT-Aktivität erfolgt, können die bevorzugten Katalysatoren auf der Basis ihrer MAT-Aktivität entweder beschrieben werden, wie sie in das erfindungsgemässe Verfahren "eingeführt" werden, oder wie die "entnommen" werden, bzw. auf der Basis ihrer Gleichgewichts-MAT-Aktivität in dem erfindungsgemässen Verfahren, oder sie können auch unter Verwendung sowohl der einen als auch der anderen Basis beschrieben werden. Eine bevorzugte MAT-Aktivität für ursprüngliche und nicht-ursprüngliche Katalysatoren, so wie sie in das erfindungsgemässe Verfahren "eingeführt" werden, beträgt wenigstens etwa 60 %, jedoch ist darauf hinzuweisen, dass insbesondere im Falle von nicht-ursprünglichen Katalysatoren, die mit hohen Zugabegeschwindigkeiten zugeführt werden, auchThe catalyst can in its virgin or ursorünlichen Form or, as already indicated above, in any other / form can be introduced into the process; for example you can use an equilibrium catalyst taken from another facility, such as a catalyst that was previously used to crack a different starting material. If the characterization is based on the MAT activity occurs, the preferred catalysts can be described as either based on their MAT activity they are "introduced" into the process according to the invention, or how they are "withdrawn" or on the basis of their equilibrium MAT activity in the inventive method, or they can also using both the one and the other basis. A preferred MAT activity for parent and non-parent catalysts, such as they are "introduced" into the process according to the invention, is at least about 60%, however, it should be noted that, especially in the case of non-original catalysts, which are fed at high addition rates, too
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niedrigere MAT-Aktivitätsniveaus annehmbar sind. Eine annehmbare MAT-Aktivität des Katalysators, so wie er "entnommen" wird, beziehungsweise ein annehmbares Gleichgewichts-MAT-Aktivitätsniveau des Katalysators, der bei dem erfindungsgemässen Verfahren verwendet worden ist/ beträgt etwa 20 % oder mehr, wobei etwa 40 % oder mehr, und insbesondere etwa 60 % oder mehr, bevorzugte Werte darstellen.' .lower MAT activity levels are acceptable. An acceptable one MAT activity of the catalyst as it is "withdrawn", respectively an acceptable equilibrium MAT activity level of the catalyst used in the process of the invention about 20% or more, with about 40% or more, and especially about 60% or more being preferred values represent.' .
Man kann jeden Kohlenwasserstoff-Crackkatalysator verwenden, der die oben angegebenen Umwandlungsfähigkeiten besitzt . Eine besonders bevorzugte Klasse von Katalysatoren umfasst solche Katalysatoren, die eine Porenstruktur aufweisen, in welche Ausgangsmaterial-Moleküle zur Adsorption und/oder zum Kontakt mit aktiven katalytischen Stellen innerhalb der oder benachbart zu den Poren eintreten können. Verschiedene Arten von Katalysatoren mit dieser Klassifizierung sind erhältlich, einschliesslich beispielsweise den Schichtsilicaten, wie den Seifentonen. Obgleich die am häufigsten erhältlichen Katalysatoren innerhalb dieser Klassifizierung die allseits bekannten zeolith-haltigen Katalysatoren sind, können auch nicht-zeolith-haltige Katalysatoren ins Auge gefasst werden.Any hydrocarbon cracking catalyst can be used that has has the conversion abilities given above. A particularly preferred class of catalysts includes those catalysts which have a pore structure in which starting material molecules for adsorption and / or for contact with active catalytic sites within or adjacent to the pores can enter. Various types of catalysts with this classification are available including, for example the layered silicates, such as the soap clays. Although the most common available catalysts within this classification are the well-known zeolite-containing catalysts Non-zeolite-containing catalysts should also be considered.
Die bevorzugten zeolith-haltigen Katalysatoren können jeglichen Zeolith enthalten, gleichgültig ob es ein natürlicher, halbsynthetischer oder synthetischer Zeloith ist, allein oder in Mischung mit anderen Materialien, die die Eignung des Katalysators nicht in erheblichem Masse verschlechtern, unter der Vor- · aussetzung, dass der. erhaltene Katalysator die oben angegebene Aktivität und Porenstruktur aufweist. Beispielsweise, falls der Katalysator eine Mischung ist, kann er eine Zeolith-Komponente umfassen zusammen mit oder dispergiert in einem porösen, hitzefesten, anorganischen Oxidträger; in einem solchen Fall kann der Katalysator beispielsweise etwa·1 bis etwa 60 Gew.-%, vorzugsweise etwa 1 bis etwa 40 Gew.-%, und insbesondere etwa 5 bis etwa 25 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Zeolith-Katalysators (wasserfreie Basis) enthalten, wobei der Rest des Katalysators aus porösem, hitzefestem, anorganischen Oxid besteht, entweder allein oder in Kombination mit irgendwelchen bekannten ZusätzenThe preferred zeolite-containing catalysts can contain any zeolite, regardless of whether it is a natural, semi-synthetic one or synthetic zeloith, alone or in admixture with other materials, affects the suitability of the catalyst do not deteriorate to a significant extent, provided that the. obtained catalyst the above Has activity and pore structure. For example, if the catalyst is a mixture, it can be a zeolite component comprise together with or dispersed in a porous, refractory, inorganic oxide support; in such a case the Catalyst, for example, from about 1% to about 60% by weight, preferably about 1 to about 40% by weight, and in particular about 5 to about 25% by weight, based on the total weight of the zeolite catalyst (anhydrous base), with the remainder of the catalyst consisting of porous, refractory, inorganic oxide, either alone or in combination with any known additives
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zur Beschleunigung oder Unterdrückung von verschiedenen gewünschtei und unerwünschten Reaktionen. Zur allgemeinen- Erläuterung der Klasse der Zeolith-Molekularsieb-Katalysatoren,. die im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignet sind, wird auf die Offenbarungen der Artikel "Refinery Catalysts Are a Fluid Business", > und "Making Cat Crackers Work an Varied Diet", verwiesen, die am 26. Juli 1978 bzw. 13. September 1978 in Chemical Week Magazine erschienen sind. Die Offenbarungen dieser beiden Veröffentlichungen sollen hier mit eingeschlossen sein.to speed up or suppress various desired i and adverse reactions. For a general explanation of the class of zeolite molecular sieve catalysts. the in the frame of the present invention, reference is made to the disclosures of the articles "Refinery Catalysts Are a Fluid Business",> and "Making Cat Crackers Work on Varied Diet", respectively, July 26, 1978 and September 13, 1978 in Chemical Week Magazine have appeared. The revelations of these two publications should be included here.
In den meisten Fällen werden die Zeolith-Bestandteile der zeolithhaltigen Katalysatoren diejenigen sein, die sich in FCC-Crackverfahren als geeignet erwiesen haben. Im allgemeinen sind dies kristalline Aluminosilicate, die typischerweise aus vierfach koordinierten Aluminiumatomen bestehen, die durch Sauerstoffatome mit den benachbarten Siliciumatomen in der Kristallstruktur verbunden sind. Jedoch umfasst der Ausdruck "Zeolith" im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht nur Aluminosilicate, sondern auch : Substanzen, in welchen das Aluminium zum Teil oder vollständig ersetzt worden ist, wie beispielsweise durch Gallium und/oder andere Metallatome, und er umfasst weiterhin Substanzen, in welchen das Silicium teilweise oder vollständig ersetzt worden ist, wie beispielsweise durch Germanium. Ein Ersatz durch Titan und ; Zirconium ist gleichfalls geeignet. : In most cases the zeolite components of the zeolite-containing catalysts will be those found useful in FCC cracking processes. In general, these are crystalline aluminosilicates, which typically consist of four-coordinate aluminum atoms which are linked by oxygen atoms to the neighboring silicon atoms in the crystal structure. However, the term "zeolite" in the context of the present invention not only includes aluminosilicates, but also : substances in which the aluminum has been partially or completely replaced, such as, for example, by gallium and / or other metal atoms, and it also includes substances in which the silicon has been partially or completely replaced, for example by germanium. A replacement by titanium and ; Zirconium is also suitable. :
i Die meisten Zeolithe werden in der Natriumform hergestellt und \ kommen auch in der Natur in dieser Form vorf wobei die Natrium- | kationen mit den elektronegativen Stellen in der kristallstruktur i verbunden sind. Die Natriumkationen neigen dazu, die Zeolithe inaktiv zu machen und sehr viel weniger stabil, wenn diese den Bedingungen der Kohlenwasserstoff-Umwandlung, insbesondere bei hohen Temperaturen, ausgesetzt werden. Demzufolge kann der Zeolith einem Ionenaustausch unterzogen werden, und wenn der Zeolith eine Komponente einer Katalysatorzusammensetzung ist, kann ein solcher Ionenaustausch vor oder nach der Einarbeitung des Zeoliths als Komponente der Zusammensetzung erfolgen. Geeignete Kationen für den Ersatz des Natriums in der Zeolith-Kristallstruktur umfasseni Most zeolites are produced in the sodium form and \ occur naturally in this form f where the sodium | cations are connected to the electronegative sites in the crystal structure i. The sodium cations tend to render the zeolites inactive and much less stable when exposed to hydrocarbon conversion conditions, particularly at high temperatures. Accordingly, the zeolite can be ion exchanged, and when the zeolite is a component of a catalyst composition, such ion exchange can occur before or after the zeolite is incorporated as a component of the composition. Suitable cations for replacing the sodium in the zeolite crystal structure include
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Ammonium (zersetzbar zu Wasserstoff), Wasserstoff, die seltenen Erdmetalle, Erdalkalimetalle, etc. In der Fachwelt sind verschiedene geeignete Ionenaustauschverfahren und auch Kationen bekannt, die als Austauschmaterial in die Zeolith-Kristallstruktur eingebracht werden können.Ammonium (decomposable to hydrogen), hydrogen, the rare ones Earth metals, alkaline earth metals, etc. In the professional world are different suitable ion exchange processes and also known cations that act as exchange material in the zeolite crystal structure can be introduced.
Beispiele für natürlich vorkommende, kristalline Aluminosilicatzeolithe/ die im Rahmen, der vorliegenden Erfindung verwendet oder in die Katalysatoren eingebaut werden können, sind Faüjasit, Mordenit, Clinoptilot, Chabasit, Analcit, Erionit, und ebenso Levyn, Dachiardit, Paulingit, Noselith, Ferriorit, Heulandit, Skolezit, Stibit, Harmotom, Phillip'sit, Brewsterit, Flarit, Datolith, Gmelinit, Caumnit, Leucit, Lasurstein, Scaplit, Mesolith, Ptholith, Nephelin, Matrolith, Offretit und Sodalith.Examples of Naturally Occurring, Crystalline Aluminosilicate Zeolites / which can be used in the context of the present invention or incorporated into the catalysts are Faüjasit, Mordenite, Clinoptilot, Chabazite, Analcite, Erionite, and also Levyn, Dachiardite, Paulingite, Noselite, Ferriorite, Heulandite, Scolezite, stibite, harmotome, phillip'site, brewsterite, flarite, Datolite, gmelinite, caumnite, leucite, glaze stone, scaplite, mesolite, Ptholite, nepheline, matrolite, offretite and sodalite.
Beispiele für synthetische, kristalline Aluminosiliat-Zeolithe, die als oder in Katalysatoren zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeignet sind', sind: Zeolith X, US-PS 2 882 244, Zeolith Y, US-PS 3 130 007 und Zeolith A, US-PS 2 882 243; sowie auch Zeolith B, US-PS 3 008 803; Zeolith D, CA-PS 661 981; Zeolith E, CA-PS 614 495; Zeolith F, US-PSExamples of synthetic, crystalline aluminosiliate zeolites which are used as or in catalysts for carrying out the inventive Process suitable are: Zeolite X, US Pat. No. 2,882,244, Zeolite Y, US Pat. No. 3,130,007 and Zeolite A, US Pat 2,882,243; as well as Zeolite B, U.S. Patent 3,008,803; Zeolite D, Canadian Patent 661,981; Zeolite E, Canadian Patent 614,495; Zeolite F, U.S. Patent
2 996 358; Zeolith H, US-PS 3 010 789; Zeolith J, US-PS 3 011 869; Zeolith L, BE-PS 575 177; Zeloith M, US-PS 2 995 423; Zeolith O, US-PS 3 140 252; Zeolith Q, US-PS 2 991 151; Zeolith S, US-PS2,996,358; Zeolite H U.S. Patent 3,010,789; Zeolite J, U.S. Patent 3,011,869; Zeolite L, BE-PS 575 177; Zeloith M, U.S. Patent 2,995,423; Zeolite O, U.S. Patent 3,140,252; Zeolite Q, U.S. Patent 2,991,151; Zeolite S, U.S. Patent
3 054 657; Zeolith T, US-PS 2 950 952; Zeolith W, US-PS 3 012 853; Zeolith Z, CA-PS 614 495; und Zeolith Omega, CA-PS 817 915. Geeignet sind auch die ZK-4HJ-Zeloith, alpha beta-Zeolith und die Zeloithe vom ZSM-Typ. Darüber hinaus sind auch die in den US-PS'en 3 140 249, 3 140 253, 3 944 482 und 4 137 151 beschriebenen Zeolithe geeignet, wobei die Offenbarungen dieser Patentschriften hier mit eingeschlossen sein sollen.3,054,657; Zeolite T, U.S. Patent 2,950,952; Zeolite W, U.S. Patent 3,012,853; Zeolite Z, Canadian Patent 614,495; and Zeolite Omega, CA-PS 817 915. Also suitable are the ZK-4HJ-Zeloith, alpha beta-zeolite and the Zeloithe of the ZSM type. Additionally, there are also those described in U.S. Patents 3,140,249, 3,140,253, 3,944,482, and 4,137,151 Zeolites suitable, the disclosures of these patents should be included here.
Die kristallinen Aluminosilicatzeolithe mit einer Faujasit-Kristallstruktur sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders geeignet. Umfasst sind hierbei insbesondere natürlicher Faüjasit und Zeolith X und Zeolith Y.The crystalline aluminosilicate zeolites with a faujasite crystal structure are particularly suitable in the context of the present invention. This includes, in particular, more natural ones Faüjasite and Zeolite X and Zeolite Y.
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Die kristallinen Aluminosilicat-Zeolithe , wie synthetischer
Faujasit, werden unter normalen Bedingungen in Form regelmftssig
geformter, diskreter Teilchen einer Grosse von etwa 1 bis etwa
10 Mikron kristallisieren, und dies ist auch die Grosse, die
bei im Handel erhältlichen Katalysatoren häufig angetroffen j wird, und die im Rahmen der Erfindung geeignet sind. Vorzugsweise
beträgt die Teilchengrösse der Zeolithe etwa 0,5 bis etwa
10 Mikron, und insbesondere etwa 0,1 bis etwa 2 Mikron oder
weniger. Beispielsweise können in situ aus calciniertem Kaolin
hergestellte Zeolithe durch noch kleinere Kristallite gekennzeichnet sein. Kristalline Zeolithe haben sowohl eine innere als
auch eine äussere Oberfläche, welche hier als "Portal"-OberflacheThe crystalline aluminosilicate zeolites, such as synthetic
Faujasite, under normal conditions, will be in regular shape
shaped, discrete particles ranging in size from about 1 to about
10 microns crystallize, and this is also the size that
is often encountered in commercially available catalysts, and which are suitable within the scope of the invention. Preferably
the particle size of the zeolites is about 0.5 to about
10 microns, and more particularly from about 0.1 to about 2 microns or
fewer. For example, in situ from calcined kaolin
produced zeolites be characterized by even smaller crystallites. Crystalline zeolites have both an internal and a
also an outer surface, which is called the "portal" surface here
bezeichnet wird, wobei der grössere Teil der Gesamtoberfläche
durch die innere Oberfläche gestellt wird. Mit der Portaloberfläche ist hiermit die äussere Oberfläche des Zeolith-Kristalls
gemeint, durch welche die Reaktionsteilnehmer passieren ' müssen, um in niedersiedende Produkte umgewandelt zu werden. Die
Blockierung der inneren Kanäle durch beispielsweise Koksbildung,
die Blockierung der Eingänge zu den inneren Kanälen durch Abscheidung von Koks auf der Portaloberfläche, und die Verunreini- i
gung durch Metallvergiftung werden die gesamte Zeolithoberflache !is referred to, with the greater part of the total surface
is put by the inner surface. The portal surface means the outer surface of the zeolite crystal through which the reactants have to pass in order to be converted into low-boiling products. the
Blockage of the inner channels through, for example, coke formation,
the blockage of the entrances to the inner channels through the deposition of coke on the portal surface, and the contamination through metal poisoning, the entire zeolite surface!
in erheblichem Ausmasse verringern. Um daher die Auswirkungen ireduce to a considerable extent. Therefore, in order to reduce the impact i
einer Verunreinigung und Porenverstopfung auf einem Minimum zu jcontamination and pore clogging to a minimum to j
halten, werden Kristalle, die grosser sind als üblich, wie oben ;hold, will crystals that are larger than usual, as above;
angegeben, vorzugsweise in den erfindungsgemäss zu verwendenden !indicated, preferably in the to be used according to the invention!
Katalysatoren nicht eingesetzt. ■ : · ~ · jCatalysts not used. ■: · ~ · j
Im Handel sind zeolith-haltige Katalysatoren mit Trägern erhält- <Zeolite-containing catalysts with supports are commercially available
lieh, die eine Vielzahl von verschiedenen Metalloxiden und Korn- :borrowed a variety of different metal oxides and grain:
binationen von diesen enthalten, einschliesslich beispielsweise jcontain combinations of these, including, for example, j
Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid und Mischungen von ISilica, alumina, magnesia and mixtures of I.
diesen sowie Mischungen von diesen Oxiden mit Tonen, wie dies i beispielsweise in der US-PS λ 034 948 beschrieben wird. Beispiels-!these and mixtures of these oxides with clays, as described, for example, in US Pat. No. 034,948. Example!
weise kann man irgendeinen der zeolith-haltigen Molekularsieb- ;wise you can use any of the zeolite-containing molecular sieve;
Fluid-Cracking-Katalysatoren verwenden, die für die Herstellung JUse fluid cracking catalysts designed for the manufacture of J
von Benzin aus Vakuumgasölen geeignet sind. Jedoch können be- ■from gasoline from vacuum gas oils are suitable. However, ■
stimmte Vorteile erzielt werden durch sinnvolle Auswahl von jcertain advantages can be achieved by sensible selection of j
-33- ■■■ 'I-33- ■■■ 'I
* ^ «ν λ λ «* /neio COPY* ^ «Ν λ λ« * / neio COPY
ÖAD ORIGINAL :ÖAD ORIGINAL:
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ό6' 30Α3107 ό6 '30 Α3107
Katalysatoren mit einer beträchtlichen Beständigkeit gegenüber Metallen. Ein metallbeständiger Zeolith-Katalysator wird beispielsweise in der US-PS 3 944 482 beschrieben, wobei der Katalysator 1 bis 4 0 Gew.-% eines seltene Erden-ausgetauschten Zeoliths enthält und der Rest ein hitzefestes Metalloxid mit einem spezifizierten Porenvolumen und GrÖssenverteilung ist. Andere Katalysatoren, die als "metalltolerant" bezeichnet werden, werden in dem oben erwähnten Artikel von Cimbalo et al. beschrieben. Catalysts with considerable resistance to metals. A metal-resistant zeolite catalyst is for example in US Pat. No. 3,944,482, the catalyst being 1 to 40% by weight of a rare earth-exchanged Contains zeolite and the remainder is a heat-resistant metal oxide with a specified pore volume and size distribution. Other catalysts referred to as "metal tolerant" are discussed in the above-referenced article by Cimbalo et al. described.
Im allgemeinen werden bevorzugt Katalysatoren eingesetzt, die eine Gesamtteilchengrösse im Bereich von etwa 5 bis etwa 160 Mikron," insbesondere etwa 40 bis etwa 120, und ganz besonders bevorzugt etwa 4 0 bis etwa 80 Mikron, haben.In general, preference is given to using catalysts which have a total particle size in the range from about 5 to about 160 microns, "especially about 40 to about 120, and most especially preferably about 40 to about 80 microns.
Die Katalysatorzusammensetzung kann auch einen oder mehrere Verbrennungspromotoren umfassen, die für die nachfolgende Stufe der Regenerierung des Katalysators geeignet sind. Das Cracken von carbo-metallischen ölen führt zu einer beträchtlichen Abscheidung von Koks auf dem Katalysator, was einen Aktivitätsverlust des Katalysators zur Folge hat. Um daher die Aktivität des Katalysators wiederherzustellen, wird der Koks in einer Regenerierungsstufe weggebrannt, in welcher der Koks in Verbrennungsgase einschliesslich Kohlenmonoxid und/oder Kohlendioxid überführt wird. Es sind verschiedene Stoffe bekannt, die die Umwandlung von Koks in Kohlenmonoxid und/oder Kohlendioxid begünstigen, wenn sie in kleinen Mengen in Crackkatalysatoren eingebaut werden. Die Promotoren für die Verbrennung des Kokses zu Kohlenmonoxid neigen dazu, die Temperatur zu erniedrigen, bei der ein gegebenes Mass an Koksentfernung erreicht werden kann, und sie vermindern damit das Potential für die thermische Desaktivierung des Katalysators. Derartige Promotoren, die normalerweise in wirksamen Mengen von Spuren bis zu etwa 10 oder 20 Gew.-% desThe catalyst composition can also comprise one or more combustion promoters which are necessary for the subsequent stage the regeneration of the catalyst are suitable. The cracking of carbo-metallic oils leads to considerable deposition of coke on the catalyst, which results in a loss of activity of the catalyst. Hence the activity To restore the catalyst, the coke is burned away in a regeneration stage in which the coke is released into combustion gases including carbon monoxide and / or carbon dioxide is transferred. There are various substances known to cause the transformation favor of coke in carbon monoxide and / or carbon dioxide when incorporated in small amounts in cracking catalysts will. The promoters for the combustion of the coke to carbon monoxide tend to lower the temperature at which a given level of coke removal can be achieved, and they do thus reduce the potential for thermal deactivation of the catalyst. Such promoters normally found in effective amounts of trace up to about 10 or 20% by weight of the
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Katalysators eingesetzt werden, können beispielsweise irgendwelcher Art sein, die gewöhnlich die Verbrennung von Kohlenstoff unter Regenerierungsbedingungen zu Kohlenmonoxid, vorzugsweise Kohlendioxid, fördert.Catalyst can be used, for example, any Be kind that usually involves the combustion of carbon under regeneration conditions to carbon monoxide, preferably Carbon dioxide, promotes.
Obgleich eine grosse Vielzahl anderer Katalysatoren, einschliesslich zeloith-haltiger, als auch nicht-zeolithhaltiger Katalysatoren im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendbar ist, werden nachfolgend einige Beispiele für im Handel erhältliche Katalysatoren angegeben, die bei der praktischen Anwendung der vorliegenden Erfindung eingesetzt worden sind:Although a great variety of other catalysts, including Zeloith-containing as well as non-zeolite-containing catalysts is useful in the present invention, the following are some examples of commercially available Catalysts indicated which have been used in the practice of the present invention:
Spezifische GewichtsprozentSpecific weight percent
Oberfläche Zeolith- .,,.„.Surface of zeolite. ,,. “.
j / r, u n. Al-O, SiO0 NanO Fe0O TiO0 m' /g Gehalt 2 3 2_ 2 2 2_j / r, u n. Al-O, SiO 0 Na n O Fe 0 O TiO 0 m '/ g content 2 3 2_ 2 2 2_
AGZ-290 300 11,0 29,5 59,0 0,40 0,11 0,59AGZ-290 300 11.0 29.5 59.0 0.40 0.11 0.59
GRZ-I 162 14,0 23,4 69,0 0,10 0,4 0,9GRZ-I 162 14.0 23.4 69.0 0.10 0.4 0.9
CCZ-220 129 11,0 34,6 60,0 0,60 0,57 1,9CCZ-220 129 11.0 34.6 60.0 0.60 0.57 1.9
Super DX 155 13,0 31,0 65,0 0,80 0,57 1,6Super DX 155 13.0 31.0 65.0 0.80 0.57 1.6
F-87 240 10,0 44,0 50,0 0,80 0,70 1,6F-87 240 10.0 44.0 50.0 0.80 0.70 1.6
FOC-90 240 8,0 44,0 52,0 0,65 0,65 1,1FOC-90 240 8.0 44.0 52.0 0.65 0.65 1.1
HFZ 20 310 20,0 59,0 40,0 0,47 0,54 2,75HFZ 20 310 20.0 59.0 40.0 0.47 0.54 2.75
HEZ-55 210 19,0 59,0 35,2 0,60 0,60 2,5HEZ-55 210 19.0 59.0 35.2 0.60 0.60 2.5
Die in der Tabelle mit AGZ-290, GRZ-I, CCZ-220 und Super DX bezeichneten Katalysatoren sind Produkte von W. R. Grace & Co. Die Katalysatoren F-87 und FOC-90 sind Produkte von Filtrol, während HFZ-20 und HEZ-55 Produkte von Engelhard/Houdry sind. Die oben angegebenen Eigenschaften sind Eigenschaften von ursprünglichen Katalysatoren und sind, ausser im Falle des Zeolith-Gehalts, auf eine wasserfreie Basis bezogen, das heisst auf ein Material, das bei 954,40C (17500F) gebrannt worden ist. Der Zeolith-Gehalt wurde durch Vergleich der Röntgenintensitäten einer Katalysatorprobe und eines Standardmaterxals erhalten, das aus hochreinem Natrium-Y-Zeolith bestand, gemMss dem Entwurf #6, vom 9. Januar 1978, des vorgeschlagenen ASTM-Standard-The catalysts identified in the table as AGZ-290, GRZ-I, CCZ-220 and Super DX are products of WR Grace & Co. The catalysts F-87 and FOC-90 are products of Filtrol, while HFZ-20 and HEZ- 55 Engelhard / Houdry products are. The above properties are properties of the original catalysts and are, that is, a material which is based except in the case of zeolite content, on an anhydrous basis been calcined at 954.4 0 C (1750 0 F). The zeolite content was obtained by comparing the X-ray intensities of a catalyst sample and a standard material consisting of high purity sodium Y zeolite according to draft # 6, dated January 9, 1978, of the proposed ASTM standard.
Verfahrens mit dem Titel "Determination of the Faujasite Content of a Catalyst". Es wird als ein Vorteil angesehen, dass das erfindungsgemässe Verfahren in praktischer Abwesenheit von Zinn und/oder Antimon oder zumindest in Anwesenheit eines Katalysators durchgeführt werden kann, der im wesentlichen frei von einem oder beiden dieser Metalle ist.Procedure entitled "Determination of the Faujasite Content of a Catalyst". It is considered an advantage that the inventive method in the practical absence of Tin and / or antimony or at least in the presence of a catalyst can be carried out which is essentially free of one or both of these metals.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann mit dem oben beschriebenen carbo-metallischen öl und Katalysator als den im wesentlichen einzigen Materialien, die in die Reaktionszone eingegeben werden, durchgeführt werden. Jedoch ist die Beschickung mit zusätzlichen Materialien nicht ausgeschlossen. Die Beschickung der Reaktionszone mit zurückgeführtem öl wurde bereits oben erwähnt. Wie nachfolgend noch ausführlicher beschrieben werden wird, können auch noch andere Materialien zugesetzt werden, die eine Vielzahl von Funktionen erfüllen können. In einem derartigen Fall stellen das carbo-metallische öl und der Katalysator gewöhnlich den Hauptgewichtsanteil der gesamten, in die Reaktionszone eingegebenen Materialien dar.The method according to the invention can be carried out with that described above carbo-metallic oil and catalyst as that essentially single materials added to the reaction zone. However, the loading is with additional Materials not excluded. Feeding the reaction zone with recycled oil has already been mentioned above. As will be described in more detail below, can other materials can also be added which can fulfill a variety of functions. In such a case Carbo-metallic oil and a catalyst usually put represents the majority by weight of the total materials fed into the reaction zone.
Einige von den zusätzlichen Materialien, die eingesetzt werden können, erfüllen Funktionen, die beträchtliche Vorteile gegenüber dem Verfahren bieten, das nur mit dem carbo-metallischen öl und dem Katalysator durchgeführt wird. Unter diesen Funktionen sind zu nennen: Kontrollierung der Auswirkungen von Schwermetall- und anderen Katalysatorverunreinigungen; Verstärkung der Katalysatorwirksamkeit; Absorbierung der überschüssigen Wärme in dem Katalysator, sowie er aus dem Regenerator erhalten wird; Entsorgung von die Umwelt belastenden Stoffen oder Umwandlung derselben in eine Form oder Formen, in welchen sie leichter von Produkten abgetrennt und/oder entsorgt werden können; Kontrollierung der Katalysatortemperatur; Verdünnung der carbo-metallischen öldämpfe zur Verringerung ihres Partialdampfdruckes und zur Erhöhung der Ausbeute an gewünschten Produkten; Regulierung der Ausgangsmaterial/Katalysator-Kontaktzeit; Zurverfügungstellung von Wasserstoff für ein wasserstoffarmes cärbo-metallisches Ausgangsmaterial; Hilfestellung in der Dispergierung des Ausgangs-Some of the additional materials that can be employed perform functions that are significant advantages over offer the process performed only with the carbo-metallic oil and the catalyst. Among these functions to mention are: control of the effects of heavy metal and other catalyst contamination; Enhancement of catalyst efficiency; Absorbing the excess heat in the catalyst as it is obtained from the regenerator; disposal of substances polluting the environment or transforming them into a form or forms in which they can be more easily removed Products can be separated and / or disposed of; Control of the catalyst temperature; Dilution of the carbo-metallic oil vapors to reduce their partial vapor pressure and to increase the yield of desired products; regulation the feedstock / catalyst contact time; Provision of hydrogen for a low-hydrogen carbo-metallic Starting material; Assistance in dispersing the starting material
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materials; und möglicherweise auch Destillierung der Produkte. Bestimmte Metalle in der Schwermetallanreidherung auf dem Katalysator sind aktiver bei der Begünstigung ψοη unerwünschten Reaktionen, wenn sie in Form von elementar|m Metall vorliegen, als wenn sie in der durch Kontakt mit Sauerstoff im Katalysatorregenerator erzeugten, oxidierten Form vorliegen. Jedoch reichte die Kontaktzeit zwischen Katalysator und Aiisgangsmaterialdämpfen und Produkt bei dem herkömmlichen katalytiichen Cracken aus, so daß der bei der Crackreaktion freigesetzte!Wasserstoff in der Lage war, einen beträchtlichen Teil der weniger schädlichen Oxide in die schädlichere elementare Schwermetaliform zurückzuführen. Man kann diese Situation zu seinem Vorteil!ausnutzen, wenn man zusätzliche Materialien einführt, die in d£r Reaktionszone in Mischung mit dem Katalysator, den Ausgangsijiaterialdämpfen und den Produkten in einer gasförmigen Form (e|nschliesslich dampfförmiger Form) vorliegen. Das erhöhte Materialvolumen in der Reaktionszone, verursacht durch die Anwesenheit zusätzlicher Materialien, führt zu einer Erhöhung der FJiessgeschwindigkeit durch die Reaktionszone und hat somit eine-entsprechende Abnahme der Verweilzeit des Katalysators und der dibei erzeugten oxidierten Schwermetalle zur Folge. Infolge d|r verkürzten Verweilzeit besteht für die Reduktion der oxidierfen Schwermetalle zumaterials; and possibly also distillation of the products. Certain metals in the heavy metal accumulation on the catalyst are more active in favoring ψοη undesirable reactions when they are in the form of elemental | m metal, as if they were in the through contact with oxygen in the catalyst regenerator generated, oxidized form. However, the contact time between the catalyst and the starting material vapors was sufficient and product in the conventional catalytic cracking, so that the hydrogen released in the cracking reaction in the It was able to return a considerable part of the less harmful oxides to the more harmful elemental heavy metal form. One can use this situation to one's advantage if one introduces additional materials in the reaction zone in admixture with the catalyst, the starting material vapors and the products in a gaseous form (including vapor Form) are available. The increased volume of material in the The reaction zone, caused by the presence of additional materials, leads to an increase in the flow rate through the reaction zone and thus has a corresponding decrease the residence time of the catalyst and the oxidized heavy metals generated thereby. As a result of the shortened dwell time exists for the reduction of oxidized heavy metals
f der elementaren Form weniger Gelegenheit, ljmd es stehen somit weniger elementare, schädliche Metalle zumfKontakt mit dem Ausgangsmaterial und den Produkten zur Verfügung.f the elementary form less opportunity, ljmd there are thus less elementary, harmful metals for contact with the starting material and the products available.
Die zuzufügenden Materialien können auf irgendeine geeignete Weise in das Verfahren eingeführt werden, wobei einige Beispiele nachfolgend beschrieben werden. Beispielsweise können sie mit dem carbo-metallischen ölausgangsmaterial gemischt werden, bevor letzteres mit dem Katalysator in-Berührung*gebracht wird. Alternativ hierzu können die zuzufügenden Materialien, falls es gewünscht wird, mit dem Katalysator gemischt werden, bevor dieser mit dem Ausgangsmaterial in Berührung Kommt. Getrennte Teile der zuzufügenden Materialien können auch getrennt sowohl mit dem Katalysator als auch mit dem carbo-metalli|chen Öl vermischt werden. Darüber hinaus können das Äusgangsmaterial, der Kataly-The materials to be added can be any suitable Way to be introduced to the procedure, with some examples are described below. For example, they can be mixed with the carbo-metallic oil feedstock before the latter is brought into contact with the catalyst *. Alternatively for this purpose, the materials to be added can, if desired, be mixed with the catalyst before it comes into contact with the starting material. Separate parts of the materials to be added can also be used separately with both the Catalyst as well as with the carbo-metallic oil. In addition, the starting material, the catalyst
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• « η « λ ι? » η e ι ή *• «η« λ ι? »Η e ι ή *
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sator und die zusätzlichen Materialien auch, falls dies gewünscht wird, im wesentlichen gleichzeitig zusammengegeben werden. Ein Teil der zuzufügenden Materialien kann auch mit dem Katalysator und/oder dem carbo-metallischen öl auf irgendeine der beschriebenen Arten gemischt werden, während zusätzliche Teile nachfolgend zugemischt werden. Beispielsweise kann ein Teil der zuzufügenden Materialien zu dem carbo-metallischen öl und/oder zu dem Katalysator hinzugefügt werden, bevor sie die Reaktionszone erreichen, während ein anderer Teil der zuzufügenden Materialien direkt in die Reaktionszone eingeführt wird. Die zuzufügenden Materialien können an einer Vielzahl von beabstandeten Orten in die Reaktionszone oder entlang ihrer Erstreckung, wenn sie langgestreckt ist, eingeführt werden.Sator and the additional materials can also, if so desired, be brought together substantially simultaneously. A Part of the materials to be added can also with the catalyst and / or the carbo-metallic oil on any of the described Types are mixed while additional parts are subsequently mixed in. For example, some of the Materials are added to the carbo-metallic oil and / or to the catalyst before they enter the reaction zone while another part of the materials to be added is introduced directly into the reaction zone. The ones to be added Materials can be in a variety of spaced apart locations in the reaction zone or along its extension if they are is elongated, to be introduced.
Die Menge an zusätzlichen Materialien, die in dem Ausgangsmaterial, Katalysator oder in der Reaktionszone zur Erfüllung der oben beschriebenen Funktionen und auch anderer Funktionen anwesend sein können, kann in gewünschtem Ausmass variiert werden; jedoch wird die genannte Menge vorzugsweise ausreichend sein, um im wesentlichen für einen Wärmeausgleich des Verfahrens zu sorgen. Diese Materialien können beispielsweise in die Reaktionszone mit ■einem Gewichtsverhältnis von Materialien zu Ausgangsmaterial von bis zu etwa 0,4, vorzugsweise von etwa 0,02 bis etwa 0,4, insbesondere etwa 0,03 bis etwa 0,3, und ganz besonders bevorzugt von etwa 0,05 bis etwa 0,25, eingeführt werden.The amount of additional materials that are in the starting material, Catalyst or present in the reaction zone to fulfill the functions described above and also other functions can be varied to the extent desired; however, said amount will preferably be sufficient to im essential to ensure a heat balance of the process. These materials can, for example, be used in the reaction zone ■ a weight ratio of materials to starting material of up to about 0.4, preferably from about 0.02 to about 0.4, especially from about 0.03 to about 0.3, and most preferably from about 0.05 to about 0.25.
Beispielsweise können viele oder alle der oben erwähnten wünschenswerten Funktionen erreicht werden, wenn man H_O in Form von Wasserdampf oder in Form von flüssigem Wasser, oder in Form einer Kombination von diesen, in die Reaktionszone mit einem Gewichtsverhältnis von H2O zu Ausgangsmaterial im Bereich von etwa 0,04 oder mehr und vorzugsweise etwa 0,05 bis etwa 0,1 oder mehr einführt. Ohne an irgendeine Theorie gebunden sein zu wollen, scheint der Einsatz von HjO die Reduktion von auf dem Katalysator befindlichen Oxiden, Sulfiten und Sulfiden in die freie Metallform zu inhibieren, von welcher man annimmt, dass sie die Kondensation -Dehydrierung mit einhergehender Förderung der Koks- undFor example, many or all of the above-mentioned desirable functions can be achieved if H_O in the form of water vapor or in the form of liquid water, or in the form of a combination of these, in the reaction zone with a weight ratio of H2O to starting material in the range of about 0 .04 or more, and preferably from about 0.05 to about 0.1 or more. Without wishing to be bound by any theory, the use of HjO appears to inhibit the reduction of oxides, sulphites and sulphides on the catalyst to the free metal form, which is believed to cause condensation -dehydrogenation with accompanying promotion of coke- and
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Wasserstoffausbeute und damit verbundenem Produktverlust begün- ; stigt. Darüber hinaus kann H2O auch bis zu einem gewissen Ausmass die Abscheidung von Metallen auf der Katalysatoroberflache verringern. Ausserdem mag auch eine geringe Tendenz vorliegen, ; stickstoffhaltige und andere schwere Verunreinigungen enthaltende Moleküle von der Oberfläche der Katalysatorteilchen zu desorbieren, oder es mag zumindest eine gewisse Neigung zur Inhibierung ihrer. Adsorption durch den Katalysator bestehen. Es wird auch angenommen, dass zugesetztes H-O die Acidität des Katalysators durch Bronstedt-Säurebildung steigert, was zu einer Erstarkung der Katalysatorwirksamkeit führt. Unter der Annalame, dass das zugeführte H_O kälter ist, als der regenerierte Katalysator und/oder die Temperatur in der Reaktionszone, kann durch die spürbare Wärme, die zur Erhöhung der Temperatur des H3O durch den Kontakt mit dem Katalysator in der Reaktionszone oder anderswo abgegeben wird, überschüssige Wärme von dem Katalysator abgezogen werden. Das flüssige oder dampfförmige Wasser enthält weniger als etwa 100 Teile pro Million Natrium und weniger als 500 Teile pro Million von jeweils Calcium und ; Magnesium. Das gesamte oder ein Teil des H3O kann und wird j vorzugsweise aus den Produkten einer vorangegangenen kata- · lytischen Umwandlung eines carbo-metallischen Öls kondensiert. j Wenn das H-O zurückgeführtes Wasser ist oder solches : Hydrogen yield and associated product loss favored; stigt. In addition, H 2 O can also reduce the deposition of metals on the catalyst surface to a certain extent. There may also be a slight tendency to; desorb nitrogenous and other heavy contaminant containing molecules from the surface of the catalyst particles, or at least some tendency to inhibit them. Adsorption by the catalyst exist. It is also assumed that added HO increases the acidity of the catalyst through Bronsted acid formation, which leads to an increase in the efficiency of the catalyst. Under the annalame that the supplied H_O is colder than the regenerated catalyst and / or the temperature in the reaction zone, the noticeable heat that increases the temperature of the H 3 O through contact with the catalyst in the reaction zone or elsewhere is released, excess heat is removed from the catalyst. The liquid or vaporous water contains less than about 100 parts per million of sodium and less than 500 parts per million of each calcium and; Magnesium. All or part of the H 3 O can and is preferably condensed from the products of a previous catalytic conversion of a carbo-metallic oil. j If the HO is recirculated water or such :
umfasst, das beispielsweise etwa 500 bis etwa 5000 Teile \ pro Million HjS darin gelöst enthält, können eine Reihe von j zusätzlichen Vorteilen erzielt werden. Das in ökologischer Hinsicht ungeliebte HjS muss nicht in die Atmosphäre abgegeben werden, das zurückgeführte Wasser bedarf keiner weiteren Behandlung zur Entfernung von H-S, und das H3S kann einen Beitrag zur Ver- ! ringerung der Verkokung des Katalysators leisten, indem es die j Schwermetalle passiviert, das heisst, indem es diese in die [ Sulfitform überführt, die eine geringere Wirksamkeit zur Verstär-, kung der Koksbildung und der Wasserstofferzeugung haben, als diecontaining dissolved, for example, about 500 to about 5000 parts \ per million HJS therein comprises a number of j additional advantages can be achieved. The ecologically unpopular HjS does not have to be released into the atmosphere, the returned water does not require any further treatment to remove HS, and the H 3 S can make a contribution to the! ringerung the coking of the catalyst afford by passivates the j heavy metals, that is, by converting this into the [sulphite, which have a lower activity for reinforce-, kung the coke and hydrogen production, as the
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freien Metalle. In dor Reaktionszone kann die Anwesenheit von Wasser die carbo-raetallischen öldäropfe verdünnen und dabei ihren Partialdarapfdruck erniedrigen und somit zu einer Erhöhung der Ausbeute an den gewünschten Produkten führen. Es wurde berichtet, dass das H3O in Verbindung mit anderen Materialien zur Erzeugung von Wasserstoff während des Crackens geeignet ist; so kann es in der Lage sein, als ein Wasserstoffdonator für wasserstoffarme carbo-metallische ölausgangsmaterialien zu dienen. Das H-O kann auch rein mechanische Zwecke erfüllen, wie beispielsweise: Hilfestellung bei der Atomisierung oder Dispergierung des Ausgangs-free metals. In the reaction zone, the presence of water can dilute the carbo-metallic oil droplets and thereby lower their partial pressure and thus lead to an increase in the yield of the desired products. The H 3 O, in conjunction with other materials, has been reported to be useful in generating hydrogen during cracking; so it may be able to serve as a hydrogen donor for low-hydrogen carbo-metallic oil feedstocks. The HO can also serve purely mechanical purposes, such as: helping with the atomization or dispersion of the starting material
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t materials; Konkurrenz gegenüber den hochmolekularen Molekülen hinsichtlich der Adsorption auf der Oberfl-äche des Katalysators, wobei die Koksbildung unterbrochen wird; Wasserdampfdestillation von verdampf barem Produkt aus nicht-verdan)pf barem Ausgangsmaterial; und Trennung des Produkts vom Katalysator !nach Beendigung der ; Crackreaktion. In besonders bevorzugtem Ma^sse werden das H9O, der Katalysator und das carbo-metallische öl iim wesentlichen gleichzeitig zusammengebracht. Beispielsweise kann man H~O und Ausgangsmaterial in einer Atomisierungsdüse Vermischen und das erhaltene Spray augenblicklich am s tromabwäi^ts liegenden Ende der Reaktionszone mit dem Katolysator in Berührung bringen.t materials; Competition with the high molecular weight molecules in terms of adsorption on the surface of the catalyst, with the formation of coke being interrupted; Steam distillation of evaporable product from non-digestible starting material; and separation of the product from the catalyst! after the end of the; Cracking reaction. In a particularly preferred measure, the H 9 O, the catalyst and the carbo-metallic oil are brought together essentially simultaneously. For example, the HO and starting material can be mixed in an atomizing nozzle and the spray obtained can be brought into contact with the catalyst at the downstream end of the reaction zone.
Die Zugabe von Wasserdampf in die Reaktioi^szone wird in der Literatur des Fluid-Catalytic-Cracking häuf ig ^erwähnt. Die Zugabe von flüssigem Wasser zum Ausgangsmaterial -wird relativ selten erwähnt, im Vergleich zu der direkten Einführung von Wasserdampf in die Reaktionszone. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ; es jedoch besonder^ bevorzugt, dass eine innige Mischung mit flüssigem Wasser und carbo-metallisdhem öl bei einem Gewichtsverhältnis von etwaoyO4 bis etwa 0,15 im Augenblick oder kurz vor der Einführung des Öls in die Reaktionszorte gebildet wird, wobei das Wasser (beispielsweise in Form von flüssigem Wasser oder in Form von Wasserdampf, erhalten durch Verdampfung des flüssigen Wassers durch den Kontakt mit dem öl) die .Reaktionszone als Teil des Ausgangsmaterialsflusses, das in die Reaktionszone eingeführt wird, betritt. Ohne an irgendeine Theorie1 gebunden sein zu wollen, wird angenommen, dass die oben geschilderte Massnahme vorteilhaft zur Begünstigung der Dispergierurfg des Ausgangsmaterials ist. Auch ist die Verdampfungswärme des Wassers, die von dem Katalysator, dem Ausgangsmaterial oder von! beiden, abgezogen wird, Ursache dafür, dass das Wasser eine wirksamere Hitzefalle ist, als Wasserdampf allein. Vorzugsweise beträigt das Gewichtsverhältnis von flüssigem Wasser zu Ausgangsmaterial etwa 0,04 bis etwa 0,1, insbesondere etwa 0,05 bis etwa 0,1. \ The addition of water vapor into the reaction zone is frequently mentioned in the literature on fluid catalytic cracking. The addition of liquid water to the starting material is mentioned relatively rarely compared to the direct introduction of water vapor into the reaction zone. In the context of the present invention; however, it is particularly preferred that an intimate mixture with liquid water and carbometallic oil is formed at a weight ratio of about aoyO4 to about 0.15 at the moment or just before the introduction of the oil into the reaction zone, the water (e.g. in the form of of liquid water or in the form of water vapor obtained by evaporation of the liquid water through contact with the oil) enters the reaction zone as part of the feedstock flow introduced into the reaction zone. Without wishing to be bound by any theory 1 , it is assumed that the measure described above is advantageous for promoting the dispersion of the starting material. The heat of vaporization of the water, which is generated by the catalyst, the starting material or by! both of which are withdrawn cause the water to be a more effective heat trap than water vapor alone. The weight ratio of liquid water to starting material is preferably about 0.04 to about 0.1, in particular about 0.05 to about 0.1. \
Λ ϊ i Λ ϊ i
Natürlich kann das flüssige Wasser auf obeb beschriebene Weise oder auch auf irgendeine andere Weise in d£s Verfahren eingeführt werden, und in jedem Fall kann die Einführung des flüssigenOf course, the liquid water can be used in the manner described above or introduced into the process in some other way be, and in any case can be the introduction of the liquid
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Wassers auch von der Einführung zusätzlicher Mengen an Wasser in Form von Wasserdampf in gleiche oder verschiedene Bereiche der Reaktionszone oder in den Katalysator und/oder das Ausganqsmaterial begleitet sein. Beispielsweise kann die Menge an zusätzlichem Wasserdampf, ausgedrückt als Gewichtsverhältnis von Wasserdampf zu Ausgangsmaterial, etwa 0,01 bis etwa 0,25 betragen, wobei das Gewichtsverhältnis von gesamtem Wasser (als Wasserdampf und als flüssiges Wasser) zu Ausgangsmaterial etwa 0,3 oder weniger beträgt. Die Beschickungsgewichtsverhältnisse von flüssigem Wasser zu Wasserdampf bei einem solchen kombinierten Einsatz von flüssigem Wasser und Wasserdampf kann im Bereich von etwa 5 bis etwa 0,2 liegen. Ein solches Verhältnis kann auf einem vorherbestimmten Niveau innerhalb eines solchen Bereichs gehalten oder, falls notwendig oder erwünscht, variiert werden, um den Wärmeausgleich der Reaktion zu regulieren bzw. aufrechtzuerhalten.Water also includes the introduction of additional amounts of water in the form of water vapor into the same or different areas of the Reaction zone or in the catalyst and / or the starting material be accompanied. For example, the amount of additional water vapor, expressed as the weight ratio of water vapor to starting material, from about 0.01 to about 0.25, the weight ratio of total water (as water vapor and as liquid water) to starting material is about 0.3 or less. The feed weight ratios of liquid Water to water vapor with such a combined use of liquid water and water vapor can range from about 5 to about 0.2. Such a ratio may be maintained at a predetermined level within such a range or, if necessary or desired, can be varied to regulate or maintain the thermal balance of the reaction.
Zur Erfüllung der oben beschriebenen Funktionen können auch andere Materialien in die Reaktionszone zugegeben werden. Beispielsweise kann die Dehydrierungs-Kondensations-Wirksamkeit von Schwermetallen durch Einführung von Schwefelwasserstoffgas in die Reaktionszone inhibiert werden. Für wasserstoffarme carbometallische ölausgangsmaterialien kann Wasserstoff zur Verfügung gestellt werden, indem man entweder ein herkömmliches Wasserstoff-Donator- Verdünnungsmittel, wie beispielsweise Schwerbenzin, oder relativ niedermolekulare Kohlenwasserstoffragmente zusetzt, einschliesslich beispielsweise: leichte Paraffine; niedermolekulare Alkohole und andere Verbindungen, die eine intermolekulare Wasserstoffübertragung gestatten oder begünstigen; und Verbindungen, die sich chemisch unter Erzeugung von Wasserstoff in der Reaktionszone vereinigen, wie beispielsweise durch Reaktion von Kohlenmonoxid mit Wasser, mit Alkoholen, mit Olefinen oder, mit anderen Materialien oder Mischungen der vorgenannten Stoffe.To fulfill the functions described above, others can also Materials are added to the reaction zone. For example, the dehydrogenation-condensation efficiency of Heavy metals can be inhibited by introducing hydrogen sulfide gas into the reaction zone. For low-hydrogen carbometallic oil feedstocks can be made available to hydrogen by using either a conventional hydrogen donor Adding diluents, such as heavy gasoline, or relatively low molecular weight hydrocarbon fragments, including for example: light paraffins; low molecular weight alcohols and other compounds that allow intermolecular hydrogen transfer allow or favor; and compounds that chemically produce hydrogen in the Combine reaction zone, for example by reacting carbon monoxide with water, with alcohols, with olefins or with other materials or mixtures of the aforementioned substances.
Alle der oben genannten, zusätzlichen Materialien (einschliesslich Wasser) können allein oder in Verbindung untereinander oder in Verbindung mit anderen Materialien, wie Stickstoff oder anderen Inertgasen, leichten Kohlenwasserstoffen und anderen VerbindungenAll of the above additional materials (including Water) can be used alone or in combination with one another or in combination with other materials, such as nitrogen or others Inert gases, light hydrocarbons and other compounds
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irgendeine der oben beschriebenen Funktionen, für die sie geeignet sind, erfüllen, und einschliesslich und ohne Beschränkung, als Verdünnungsmittel zur Erniedrigung des Ausgangsmaterials-Partialdampfdruckes und/oder als Wärmefalle zur Absorbierung von überschüssiger Hitze aus dem Katalysator, wie er aus der Regenerierungsstufe erhalten wird, dienen. Die obigen Ausführungen stellen eine Diskussion von einigen Funktionen dar, die durch andere, in die Reaktionszone eingeführte Materialien, als der Katalysator und das carbo-metallische ölausgangsmaterial, erfüllt werden können, und es können natürlich auch andere Materialien hinzugefügt und andere Funktionen erfüllt werden, ohne dass der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.any of the functions described above for which they are suitable are, meet, and including and without limitation, as a diluent for lowering the starting material partial vapor pressure and / or as a heat trap to absorb excess heat from the catalyst as it comes from the regeneration stage is obtained, serve. The above represent a discussion of some of the functions performed by materials other than the catalyst and the carbo-metallic oil feedstock introduced into the reaction zone can be, and of course, other materials can be added and other functions can be performed without the Is left within the scope of the present invention.
Die vorliegende Erfindung kann in einer grossen Vielzahl von Vorrichtungen verwirklicht werden. Jedoch umfasst eine bevorzugte Vorrichtung Mittel zur schnellen Verdampfung von soviel wie möglich Ausgangsmaterial und:zur wirksamen Vermischung von Ausgangsmaterial und Katalysator (obgleich nicht notwendigerweise in dieser Reihenfolge), Mittel, um die erhaltene Mischung als eine verdünnte Suspension in einer Art Fliessbett fliessen zu lassen, und Mittel zum Abtrennen des Katalysators von Crack-Produkten und ungecracktem oder nur teilweise gecracktem Ausgangsmaterial am Ende einer vorherbestimmten Verweilzeit bzw. Verweilzeiten, wobei bevorzugt Wird, dass sämtliches oder wenigstens ein wesentlicher Anteil an Produkt abrupt von wenigstens einem Teil des Katalysators getrennt wird.The present invention can be embodied in a wide variety of devices. However, a preferred one includes Apparatus Means for the rapid evaporation of as much raw material as possible and: for the effective mixing of raw material and catalyst (although not necessarily in that order), means to make the resulting mixture as to allow a dilute suspension to flow in a kind of fluidized bed, and means for separating the catalyst from cracked products and uncracked or only partially cracked starting material at the end of a predetermined residence time or Residence times, it being preferred that all or at least a substantial proportion of the product abruptly of at least part of the catalyst is separated.
Beispielsweise kann die Vorrichtung entlang der länglichen Reaktionskammer einen oder mehrere Punkte zur Einführung von carbometallischem Ausgangsmaterial, einen oder mehrere Punkte zur Einführung von Katalysator, einen oder mehrere Punkte zur Einführung von zusätzlichem Material, einen oder mehrere Punkte zur Entnahme von Produkten und einen oder mehrere Punkte zur Entnahme des Katalysators umfassen. Die Mittel zur Einführung des Ausgangsmaterials, des Katalysators und von anderen Materialien können von offenen Rohrleitungen bis zu hochentwickelten Düsen oder Sprühdüsen reichen, wobei vorzugsweise Mittel verwendet werden, die in der Lage sind, die flüssigen Ausgangsmaterialien in feine Tröpfchen aufzuteilen.For example, the device can be positioned along the elongated reaction chamber one or more points for the introduction of carbometallic starting material, one or more points for Introduction of catalyst, one or more points for introducing additional material, one or more points for Include removal of products and one or more points for removal of the catalyst. The means of introducing the Feedstock, catalyst, and other materials can range from open piping to sophisticated nozzles or spray nozzles are sufficient, preferably means are used which are capable of the liquid starting materials to be divided into fine droplets.
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Vorzugsweise ist die Reaktionskammer, oder zumindest ein Hauptteil derselben, eher vertikal als horizontal angeordnet und weist ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser von wenigstens etwa 10, vorzugsweise etwa 20 oder 25 oder mehr, auf. Die Anwendung von vertikalen Riser-Reaktoren wird bevorzugt. Wenn der Reaktor rohrförmig ist, kann er durchgehend einen gleichmässigen Durchmesser aufweisen, oder er kann eine kontinuierliche oder schrittweise Durchmesserzunahme entlang des Reaktionsweges aufweisen, um die Geschwindigkeit entlang des Fliessweges aufrechtzuerhalten oder zu variieren.Preferably the reaction chamber is, or at least a main part the same, arranged vertically rather than horizontally, and has a length to diameter ratio of at least about 10, preferably about 20 or 25 or more. The use of vertical riser reactors is preferred. If the reactor is tubular it can have a uniform diameter throughout, or it can be continuous or stepwise Have an increase in diameter along the reaction path in order to maintain the speed along the flow path or to vary.
Im allgemeinen sind die Beschickungsmittel (für den Katalysator und das Ausgangsmaterial) und die Bauweise des Reaktors derart, dass eine relativ hohe Fliessgeschwindigkeit und eine verdünnte Suspension des Katalysators erhalten wird. Beispielsweise wird die Dampf- oder Katalysatorgeschwindigkeit in dem Riser gewöhnlich wenigstens etwa 7,6 m/sec (25 feet/sec) und typischerweise wenigstens etwa 10,64 m/sec (35 feet/sec) betragen. Diese Geschwindigkeit kann bis zu 16,72 m/sec (55 feet/sec) oder etwa 22,8 m/sec (75 feet/sec) oder mehr betragen. Die Geschwindigkeitsfähicikeiten des Reaktors werden im allgemeinen ausreichend sein, um den .Aufbau bzw. die Ansammlung eines wesentlichen Katalysatorbetts im Bodenbereich oder in anderen Teilen des Risers zu verhindern, wobei die Katalysatorbeladung im Riser am flussaufwärts liegenden Ende (beispielsweise am Boden) und am stromabwärts liegenden Ende (beispielsweise am Kopf) des Risers unterhalb etwa 64,6 oder 80,7 kg/m3 (4 oder 5 pounds per cubic foot), bzw. unterhalb etwa 32,3 kg/m3 (2 pounds per cubic foot) gehalten werden kann.In general, the feed means (for the catalyst and the feedstock) and the design of the reactor are such that a relatively high flow rate and a dilute suspension of the catalyst is obtained. For example, the steam or catalyst velocity in the riser will usually be at least about 7.6 m / sec (25 feet / sec) and typically at least about 10.64 m / sec (35 feet / sec). This speed can be up to 16.72 m / sec (55 feet / sec) or about 22.8 m / sec (75 feet / sec) or more. The speed capabilities of the reactor will generally be sufficient to prevent the build-up or accumulation of a substantial bed of catalyst in the bottom or other parts of the riser, with the catalyst loading in the riser at the upstream end (e.g., the bottom) and downstream The end (for example, at the head) of the riser is held below about 64.6 or 80.7 kg / m 3 (4 or 5 pounds per cubic foot), or below about 32.3 kg / m 3 (2 pounds per cubic foot) can be.
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Das Fliessbettverfahren umfasst beispielsweise das Fliessen von Katalysator, Ausgangsmaterial und Produkten als ein Strom in einer positiv kontrollierten und aufrechterhaltenen Richtung, die durch die längliche Natur der Reaktionszone festgelegt ist. Das bedeutet jedoch nicht, dass ein strikt linearer Fluss aufrechterhalten werden muss. Bis zu einem gewissen Ausmass kann ein turbulenter Fluss und ein "Gleiten" des Katalysators auftreten, wie dies bekannt ist, insbesondere in bestimmten Dampfgeschwindigkeitsbereichen und Katalysatorbeladungen, obgleich berichtet worden ist, dass es ratsam ist, genügend niedrige Katalysatorbeladungen anzuwenden, um ein Gleiten und Rückmischen zu verhindern.The fluidized bed process includes, for example, the flow of Catalyst, feedstock and products as one stream in a positively controlled and sustained direction, which is determined by the elongated nature of the reaction zone. However, that does not mean that a strictly linear flow is maintained must become. To a certain extent, turbulent flow and "sliding" of the catalyst can occur, as is known, particularly in certain vapor velocity ranges and catalyst loadings, though it has been reported that it is advisable to have sufficiently low catalyst loadings apply to prevent slipping and backmixing.
Der bevorzugteste Reaktor ist ein solcher, bei dem sämtliche oder ein wesentlicher Teil der verdampften, gecrackten Produkte an einer oder an mehreren Stellen entlang des Risers von dem Katalysator getrennt werden, wobei vorzugsweise im wesentlichen sämtliche verdampften, gecrackten Produkte am flussabwärtigen Ende des Risers von dem Katalysator getrennt werden. Bei einem bevorzugten Reaktortyp erfolgt die Trennung von Katalysator und Produkten auf ballistischem Wege; das heisst, der Katalysator wird in eine Richtung geschleudert, die durch die Riserröhre festgelegt ist, und wird gezwungen, seine Bewegung in der so allgemein festgelegten Richtung fortzusetzen, während die Produkte, die einen geringeren Impuls haben, zu einer abrupten Richtungsänderung gezwungen werden, was zu einer abrupten, im wesentlichen augenblicklichen Trennung von Produkt und Katalysator führt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform, die hier als ventilierter Riser bezeichnet wird, weist die Riserröhre eine praktisch un- · gehinderte Auslassöffnung am stromabwärtigen Ende zur Abführung des Katalysators auf. Durch eine Ausgangsöffnung in der Seite der Röhre, die dem stromabwärts befindlichen Ende des Risers benachbart ist, werden die Produkte entnommen. Die Auslassöffnung für den Katalysator ist durch einen Katalysatorfliessweg mit dem üblichen Stripper und Regenerator verbunden, während die Auslassöffnung für die Produkte mit einem Produktfliessweg verbunden ist, der im wesentlichen oder vollständig von dem Katalysator-The most preferred reactor is one in which all or a substantial part of the vaporized, cracked products on are separated from the catalyst at one or more locations along the riser, preferably substantially all of them vaporized cracked products are separated from the catalyst at the downstream end of the riser. With a preferred one Reactor type, the separation of catalyst and products takes place ballistic; that is, the catalyst is thrown in a direction determined by the riser tube and is forced to stop its movement in the so general set direction, while the products, which have less momentum, make an abrupt change in direction be forced, resulting in an abrupt, essentially instantaneous separation of product and catalyst. at In a preferred embodiment, which is referred to here as a ventilated riser, the riser tube has a practically un- obstructed outlet opening at downstream end for discharge of the catalytic converter. Through an exit opening in the side of the tube that is the downstream end of the riser is adjacent, the products are removed. The outlet opening for the catalyst is through a catalyst flow path with the usual stripper and regenerator connected while the outlet port connected to a product flow path for the products is, which is substantially or completely from the catalyst
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fliossweg getrennt ist, und zu Trennumjsvnrrichtunqen zur Trennung dor Produkte von relativ kleinen Mumien ,tn K.iial ysator führt, welchem, falls überhaupt ein solcher vorhanden ist, es gelungen ist, den Weg durch die Produktausgangsöffnung zu finden. Beispiele für eine ballistische Trennvorrichtung und -technik, wie oben beschrieben, können in den US-PS'en 4 066 533 und 4 070 159 von Myers et al. gefunden werden, deren gesamte Offenbarungen hier mit umfasst sein sollen.fliossweg is separated, and to Trennumjsvnrrichtunqen for separation dor products of relatively small mummies, tn K.iial ysator which, if any, has succeeded in finding its way through the product outlet opening. Examples of a ballistic separation device and technique as described above can be found in U.S. Patents 4,066,533 and US Pat 4,070,159 to Myers et al. can be found, the entire disclosures of which are intended to be included here.
Bevorzugte Bedingungen zur Durchführung des.Verfahrens werden nachstehend beschrieben. Unter diesen sind rzu nennen: Ausgangsmaterial, Katalysator und Reaktionstemperaturen, Reaktions- und Ausgangsmaterialdrücke, Verweilzeiten und Umwandlungsniveaus, Kokserzeugung und Kbksabscheidung auf dem Katalysator·.Preferred conditions for carrying out the process are described below. Among these, to name r: starting material, catalyst and reaction temperatures, reaction and raw material pressures, residence and conversion levels, coke on the catalyst and Kbksabscheidung ·.
Bei dem herkömmlichen FCC-Betrieb mit VGO wird das Ausgangsmaterial üblicherweise vorgeheizt, oftmals auf Temperaturen, die beträchtlich höher sind, als erforderlich, um das Ausgangsmaterial zum Pumpen und zur Einführung in den Reaktor genügend flüssig zu machen. Beispielsweise ist von Vorheiztemperaturen berichtet worden, die immerhin bei etwa 371,10C oder 426,70C (7000F oder 8000F) lagen. Im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens, so wie es derzeit in der Praxis angewandt wird, wird das Vorheizen des Ausgangsmaterials so eingeschränkt, dass das Ausgangsmaterial in der Lage ist, eine grössere Wärmemenge von dem Katalysator zu absorbieren, wobei der Katalysator das Ausgangsmaterial auf die Umwandlungstemperatur erhitzt, und gleichzeitig die Verwendung von externen Brennstoffen zur Erhitzung des Ausgangsmaterials auf einem Minimum gehalten wird. Demzufolge kann das Ausgangsmaterial bei Umgebungstemperatur zugeführt werden, sofern die Natur des Ausgangsmaterials dieses gestattet. Schwerere Ausgangsmaterialien können bei erhöhten Vorheiztemperaturen von bis zu etwa 315,6°C (6000F), typischerweise von etwa 93,3°C bis etwa 2600C (etwa 2000F bis etwa 5000F) zugeführt werden, wobei höhere Vorheiztemperaturen nicht notwendigerweise ausgeschlossen sind.In conventional FCC operation with VGO, the feedstock is usually preheated, often to temperatures considerably higher than necessary to make the feedstock sufficiently fluid for pumping and introduction into the reactor. For example, preheat temperatures have been reported, which, after all, at about 371.1 0 C or 426.7 0 C (700 0 F 0 F or 800) layers. In the context of the process according to the invention, as it is currently used in practice, the preheating of the starting material is restricted so that the starting material is able to absorb a greater amount of heat from the catalyst, the catalyst heating the starting material to the transition temperature , while minimizing the use of external fuels to heat the feedstock. Accordingly, the feedstock can be fed at ambient temperature if the nature of the feedstock allows it. Heavier feedstocks may at elevated preheat temperatures of up to about 315.6 ° C (600 0 F), (200 0 F to about 500 0 F) are supplied typically from about 93.3 ° C to about 260 0 C, with higher Preheating temperatures are not necessarily excluded.
Die Katalysatorzuführung zu dem Reaktor kann bei recht unter-The catalyst feed to the reactor can be
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schiedlichen Temperaturen erfolgen, beispielsweise von etwa
593,3°C bis etwa 871,1°C (etwa 1100° bis etwa 16000F), vorzugsweise
von etwa 648,9° bis etwa 815, 6°C (etwa 1200° bis etwa
15000F), und insbesondere von etwa 704,4 bis etwa 7600C (etwa
1300° bis etwa 1400°F),wobei derzeit Temperaturen von etwa ,
718,3° bis etwa 746,1°C (etwa 1325° bis etwa 1375°F) als optimal
angesehen werden.different temperatures take place, for example from about
593.3 ° C to about 871.1 ° C (about 1600 to about 1100 ° F 0), preferably from about 648.9 ° to about 815, 6 ° C (about 1200 ° to about
1500 0 F), and in particular from about 704.4 to about 760 0 C (about
1300 ° to about 1400 ° F), with temperatures of about .718.3 ° to about 746.1 ° C (about 1325 ° to about 1375 ° F) currently being optimal
be considered.
Wie bereits oben erwähnt, kann die Umwandlung des carbo-metallischen
Öls zu niedermolekularen Produkten bei einer Temoeratur
von etwa 482,2° bis etwa 7600C (etwa 900° bis etwa 14000F) durch- :
geführt werden, welche am Reaktionskammerauslass gemessen wird.
Die an diesem Auslass gemessene Reaktionstemperatur wird vorzugsweise
im Bereich von etwa 523,9° bis etwa 704,4°C (etwa 975°
bis etwa 13000F), insbesondere von etwa 529,5° bis etwa 648,9°C
(etwa S85° bis etwa 1200°F),und ganz besonders bevorzugt von etwa ;
537,8° bis etwa 621,1°C (etwa 1000° bis etwa 11500F) gehalten. !
In Abhängigkeit von der ausgewählten Temperatur und den Eigen- . ; schäften des Ausgangsmaterials kann sämtliches Ausgangsmaterial ;
in dem Riser verdampfen oder auch nicht. iAs already mentioned above, the conversion of the carbo-metallic oil to low molecular weight products can take place at one temperature
which is measured at the Reaktionskammerauslass be performed: (up to about 1400 0 F about 900 °) throughput of about 482.2 ° to about 760 0 C.
The reaction temperature measured at this outlet is preferably in the range of about 523.9 ° to about 704.4 ° C (about 975 ° C
to about 1300 0 F), especially from about 529.5 ° to about 648.9 ° C
(about S85 ° to about 1200 ° F), and most preferably from about; 537.8 ° held to about 621.1 ° C (about 1000 ° to about 1150 0 F). ! Depending on the selected temperature and the intrinsic. ; Shafts of the starting material can be any starting material; may or may not evaporate in the riser. i
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Obgleich, wie oben angedeutet wurde, der Reaktordruck in einem ·Although, as indicated above, the reactor pressure in a
Bereich von etwa 0,70 bis etwa 3,52 kg/cm2 (etwa 10 bis etwa : Range from about 0.70 to about 3.52 kg / cm 2 (about 10 to about :
50 psia) liegen kann, liegen die bevorzugten und die ganz beson- :50 psia), the preferred and the very special are:
ders bevorzugten Drücke im Bereich von etwa '1,06 bis etwa jthe most preferred pressures in the range of about 1.06 to about j
2,46 kg/cm2 (etwa 15 bis etwa 35 psia), bzw. von etwa 1,41 bis i etwa 2,46 kg/cm2 (etwa 20 bis etwa 35 psia). Im allgemeinen kann2.46 kg / cm 2 (about 15 to about 35 psia), or from about 1.41 to about 2.46 kg / cm 2 (about 20 to about 35 psia). In general, can
der Partial-(oder Gesamt-)druck des Ausgangsmaterials im Bereich !the partial (or total) pressure of the source material in the area!
von etwa 0,21 bis etwa 2,11 (etwa 3 bis etwa 30), vorzugsweise J von etwa 0,49 bis etwa 1,76 (etwa 7 bis etwa 25), und insbesondere:from about 0.21 to about 2.11 (about 3 to about 30), preferably J. from about 0.49 to about 1.76 (about 7 to about 25), and especially:
bei etwa 0,70 bis etwa 1,20 kg/cm* (etwa 10 bis etwa 17 psia) |at about 0.70 to about 1.20 kg / cm * (about 10 to about 17 psia) |
liegen. Der Ausgangsmaterial-Partialdampfdruck kann durch die ;lie. The starting material partial vapor pressure can be determined by the;
Einführung von gasförmigen (oinschliesslich dampfförmigen) '' Introduction of gaseous (including vapor) ''
Materialien in den Reaktor kontrolliert bzw. erniedrigt werden, ;Materials in the reactor are controlled or lowered;
wie beispielsweise durch Einführung von Wasserdampf, Wasser und !such as by introducing steam, water and!
anderen zusätzlichen Materialien, wie oben beschrieben. Das jother additional materials as described above. The J
Verfahren wurde beispielsweise bei einem Verhältnis von Ausgangs- :The procedure was, for example, with a ratio of initial:
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material-Partialdruck zu Gesamtdruck in dam Riser im Bereich von etwa 0,2 bis etwa 0,8, vorzugsweise etwa 0,3 bis etwa 0,7, und insbesondere etwa 0,4 bis etwa 0,6 durchgeführt, wobei das Verhältnis von zugeführtem gasförmigem Materini (was zurückge- · führte Gase und/oder Wasserdampf umfasst, der durch Einführung von H2O in den Riser in Form von Wasserdampf und/oder flüssigem Wasser erhalten wurde) zu Gesamtdruck in dem Riser entsorechend in einem Bereich von etwa O78 bis etwa 0,2, vorzugsweise etwa 0,7 bis etwa 0,3 und insbesondere etwa 0,6 bis etwa 0,4 lag. Bei dem eben beschriebenen beispielhaften Betrieb des erfindungsgemässen Verfahrens betrug das Verhältnis von Partialdruck des zugefügten gasförmigen Materials zu demlfertialdruck des Ausgangsmaterials etwa 0,25 bis etwa 2,5/ vorzugsweise etwa 0,4 bis etwa 2, und insbesondere etwa 0,7 bis etwa 1,7.material partial pressure to total pressure in the dam riser in the range of about 0.2 to about 0.8, preferably about 0.3 to about 0.7, and especially about 0.4 to about 0.6, the ratio of fed gaseous materini (which includes recycled gases and / or water vapor obtained by introducing H 2 O into the riser in the form of water vapor and / or liquid water) corresponding to a total pressure in the riser in a range of approximately O 7 8 to about 0.2, preferably about 0.7 to about 0.3, and especially about 0.6 to about 0.4. In the exemplary operation of the method according to the invention just described, the ratio of the partial pressure of the added gaseous material to the partial pressure of the starting material was approximately 0.25 to approximately 2.5 / preferably approximately 0.4 to approximately 2, and in particular approximately 0.7 to approximately 1 , 7.
Obgleich die Verweilzeit der Ausgangsmaterial- und Produktdämpfe in,dem Riser im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 10 Sekunden liegen kann, wie es oben beschrieben wurde, liegen bevorzugte und ganz besonders bevorzugte Werte zwischen etwa 0,5 und etwa 6 bzw. zwischen etwa 1 und etwa 4 Sekunden, wobei ein Bereich von etwa 1,5 bis' etwa 3,0 Sekunden derzeit als optimaler Bereich angesehen wird. Beispielsweise wurde das Verfahren mit einer Dampf-Riserverweilzeit von etwa 2,5 Sekunden oder weniger durchgeführt, unter Zuführung von reichlichen Mengen an gasförmigen Materialien in den Riser, wobei diese Mengen ausgereicht haben, um beispielsweise ein Partialdruckverhältnis von zugeführten gasförmigen Materialien zu Kohlenwasserstoff-Ausgangsmaterial von etwa 0,8 oder mehr zu ergeben. Das Verfahren wurde weiterhin mit einer Verweilzeit von etwa 2 Sekunden oder weniger und mit einem vorgenannten Verhältnis im Bereich von etwa 1 bis etwa 2 durchgeführt. Die Kombination von niedrigem Ausgangsmaterial-Partialdruck,einer sehr kleinen Verweilzeit und einer ballistischen Trennung der Produkte von dem Katalysator wird als ausserordentlich günstig für die Umwandlung von carbo-metallischen ölen angesehen. Zusätzliche Vorteile können im Rahmen der zuvor genannten Kombination erzielt werden, wenn ein wesentlicher Partialdruck von zugeführtem gasförmigem Material, insbesondere H-O, herrscht, wie dies oben beschrieben wurde.Although the residence time of the starting material and product vapors in which risers can range from about 0.5 to about 10 seconds, as described above, are preferred and entirely particularly preferred values between about 0.5 and about 6 or between about 1 and about 4 seconds, with a range of about 1.5 to about 3.0 seconds is currently considered the optimal range will. For example, the process was performed with a steam riser residence time of about 2.5 seconds or less, below Feeding copious amounts of gaseous materials into the riser, these amounts being sufficient to, for example a partial pressure ratio of supplied gaseous materials to give hydrocarbon feedstock of about 0.8 or more. The procedure was continued with a dwell time of about 2 seconds or less and at an aforementioned ratio in the range of about 1 to about 2. the Combination of low starting material partial pressure, a very short dwell time and a ballistic separation of the Products from the catalyst are considered to be extremely beneficial for the conversion of carbo-metallic oils. Additional Advantages can be achieved within the framework of the aforementioned combination if a substantial partial pressure of the supplied gaseous material, especially H-O, prevails, as described above.
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Je nachdem, ob ein Gleiten zwischen dem Katalysator und den
Kohlenwasserstoffdämpfen in dem Riser auftritt, kann die Katalysator-Riser-Verweilzeit
die gleiche sein oder auch nicht,
wie die Riser-Verweilzeit der Dämpfe. Demzufolge kann das Verhält
nis von durchschnittlicher Katalysator-Reaktor-Verweilzeit zu Dampf-Reaktor-Verweilzeit, das heisst, das Gleiten, im Bereich
von etwa 1 bis etwa 5, vorzugsweise von etwa 1 bis etwa 4, und insbesondere von etwa 1,2 bis etwa 3, liegen, wobei ein Bereich
von etwa 1,2 bis etwa 2 derzeit als optimal angesehen wird.Depending on whether there is sliding between the catalytic converter and the
Hydrocarbon vapors occur in the riser, the catalyst riser residence time may or may not be the same,
like the riser residence time of the vapors. Accordingly, the ratio of average catalyst-reactor residence time to steam-reactor residence time, i.e. sliding, can range from about 1 to about 5, preferably from about 1 to about 4, and especially from about 1.2 to about 3, with a range of about 1.2 to about 2 currently considered optimal.
Bei bestimmten Arten von bekannten FCC-Anlagen ist ein Riser
vorhanden, der den Katalysator und die Produktdämpfe zusammen in eine erweiterte Kammer entlässt, welche üblicherweise als
Teil des Reaktors angesehen wird, in welcher der Katalysator
von dem Produkt getrennt und gesammelt wird. Der fortgesetzte Kontakt des Katalysators mit nichtgecracktem Ausgangsmaterial
(falls ein solches noch vorhanden ist) und Crackprodukten in
einer solchen erweiterten Kammer führt zu einer Katalysator-. Ausgangsmaterial-Gesamtkontaktzeit, die merklich oberhalb der
Riser-Verweilzeiten der Dämpfe und der Katalysatoren liegt. Wenn
das erfindungsgemässe Verfahren mit einer ballistischen Trennung
von Katalysator und Dämpfen am stromabwärts liegenden Ende
(beispielsweise am oberen Ende) des Risers durchgeführt wird, wie das in den oben erwähnten Patenten von Myers, et al. beschrieben
wird, dann sind die Riser-Verweilzeit und die Katalysator-Kontaktzeit für einen Hauptteil des Ausgangsmaterials und der
Produktdämpfe im wesentlichen gleich. Es wird als vorteilhaft angesehen, wenn die Dampf-Riser-Verweilzeit und die Dampf-Katalysator-Kontaktzeit
für wenigstens etwa 80, vorzugsweise
wenigstens etwa 90, und insbesondere wenigstens etwa 95 Vol.-% des gesamten Ausgangsmaterials und der Produktdämpfe, die den
Riser passieren, im wesentlichen gleich sind. Durch die Verhinderung eines fortdauernden Kontaktes dieser Dämpfe mit dem Katalysator
in einer Katalysatortrennungs- und -Sammelkammer kann die Neigung zu einem Re-Cracking und einer verminderten Selektivität
vermieden werden.Certain types of known FCC systems have a riser
present, which releases the catalyst and product vapors together into an enlarged chamber, which is usually called
Part of the reactor is considered to be in which the catalyst
separated from the product and collected. Continued contact of the catalyst with uncracked feedstock (if any) and cracked products in
such an enlarged chamber leads to a catalytic converter. Total feedstock contact time which is well above the riser residence times of the vapors and catalysts. If the inventive method with a ballistic separation of catalyst and vapors at the downstream end
(e.g., at the top) of the riser, as described in the aforementioned Myers, et al. is described, the riser residence time and catalyst contact time are essentially the same for a majority of the feedstock and product vapors. It is believed advantageous if the steam riser residence time and steam catalyst contact time are at least about 80, preferably
at least about 90, and especially at least about 95 percent by volume of the total feedstock and product vapors passing through the riser are substantially the same. By preventing prolonged contact of these vapors with the catalyst in a catalyst separation and collection chamber, the tendency towards re-cracking and decreased selectivity can be avoided.
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Im allgemeinen sollte die Kombination aus Katalysator zu Öl-Verhältnis, Temperatüren,- Drücken und Verweil zeiten·so ausgerichtet werden, dass man eine wesentliche Umwandlung des carbometallischen ölausgangsmaterials bewirkt. Es ist ein Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens, dass in einem einzigen Durchgang sehr hohe Umwandlungsniveaus erreicht werden können; beispielsweise kann die Umwandlung über 50 % und bis zu etwa 90 % oder mehr betragen. Vorzugsweise werden die oben erwähnten Bedingungen bei solchen Werten gehalten, die ausreichend sind, um die Umwandlung im Bereich von etwa 60 bis etwa 90 % und vorzugsweise im Bereich von etwa 70 bis etwa 85 % zu halten. Die genannten Umwandlungswerte werden berechnet, indem man von 100 % den prozentualen'Anteil abzieht, der durch Dividieren des flüssigen Volumens durch das Hundertfache des Volumens an flüssigem Produkt, das bei oder oberhalb 221,10C siedet (4300F, tbp, Standard-Atmosphärendruckj, erhalten wird.In general, the combination of catalyst to oil ratio, temperatures, pressures and residence times should be tailored to cause substantial conversion of the carbometallic oil feedstock. It is an advantage of the method according to the invention that very high conversion levels can be achieved in a single pass; for example, the conversion can be over 50% and up to about 90% or more. Preferably, the aforementioned conditions are maintained at levels sufficient to keep the conversion in the range of about 60 to about 90%, and preferably in the range of about 70 to about 85%. The conversion values above are calculated by subtracting from 100% the prozentualen'Anteil which boils by dividing the liquid volume by one hundred times the volume of liquid product that is at or above 221.1 0 C (430 0 F, tbp, standard Atmospheric pressure j, is obtained.
Diese beträchtlichen Umwandlungswerte können zu relativ grossen Ausbeuten an Koks führen, was in der Regel auch geschieht, beispielsweise zu Ausbeuten von etwa 4 bis etwa 14 Gew.-%, bezogen auf frisches Ausgangsmaterial, häufiger von etwa 6· bis etwa 12 %, und meistens von etwa 6 bis etwa 10 %. Die Koksausbeute kann sich mehr oder weniger quantitativ auf dem Katalysator abscheiden. Bei infrage kommenden Katalysator-zu-öl-Verhältnissen kann die erhaltene Koksabscheidung mehr als etwa 0,3, häufiger mehr als etwa 0,5, und meistens mehr als etwa 1 Gew.-% Koks, bezogen auf das Gewicht des regenerierten,, feuchtigkeitsfreien Katalysators, betragen. Eine solche Koksabscheidung kann bei etwa 2 % oder etwa 3 %, oder sogar höher liegen.These considerable conversion values can lead to relatively large yields of coke, which is what usually happens, for example for yields of about 4 to about 14% by weight, based on fresh starting material, more often from about 6 to about 12%, and most often from about 6 to about 10%. The coke yield can be deposited more or less quantitatively on the catalyst. at eligible catalyst-to-oil ratios can be obtained Coke deposition greater than about 0.3, more often greater than about 0.5, and most often greater than about 1 weight percent coke based on that Weight of regenerated, moisture-free catalyst. Such coke deposition can be about 2% or about 3%, or even higher.
Wie bei herkömmlichen FCC-Verfahren mit VGO, umfasst das vorliegende Verfahren das Strippen von verbrauchtem Katalysator nach der Trennung des Katalysators von den Produktdämpfen. Mit dem vorliegenden Gebiet vertraute Fachleute kennen geeignete Stripmittel und geeignete Bedingungen zum Strippen von verbrauchtem Katalysator, jedoch kann das erfindungsgemässe Verfahren in < einigen Fällen etwas strengere Bedingungen erforderlich machen,As with traditional FCC procedures with VGO, this includes Process of stripping spent catalyst after separating the catalyst from the product vapors. With the Those skilled in the art will know suitable stripping agents and suitable conditions for stripping used Catalyst, however, the process according to the invention may in some cases require somewhat more stringent conditions,
■* des frischen Ausgangsmaterials■ * of the fresh starting material
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als bislang angewandt wurden. Dies kann beispielsweise von der Verwendung eines carbo-metallischen Öls herrühren, das Bestandteile enthält, die unter den in dem Reaktor herrschenden Bedingungen nicht verflüchtigt werden und sich diese Bestandteile selbst, wenigstens teilweise, auf dem Katalysator absetzen. Derart adsorbiertes, unverdampftes Material kann zumindest in zweierlei Sicht störend sein. Wenn die Gase (einschliesslich der Dämpfe), die zum Strippen des Katalysators verwendet werden, in eine Katalysatortrennungs- oder -sammelkammer gelangen können, die mit dem stromabwärts liegenden Ende des Risers verbunden ist, und wenn in einer derartigen Kammer eine Anreicherung von Katalysator vorliegt, kann zunächst einmal die Verdampfung dieser nicht verdampften Kohlenwasserstoffe im Stripper gefolgt sein von einer Adsorption derselben auf dem Katalysatorbett, das sich in der Kammer befindet. Wenn der Katalysator im Stripper von adsorbiertem Ausgangsmaterial befreit wird, können die erhaltenen Ausgangsmaterialdämpfe durch das Katalysatorbett passieren, das sich in der Katalysatorsammei- und/oder -trennungskammer angesammelt hat, und sich in Form von Koks und/oder kondensiertem Material auf dem Katalysatorbett absetzen. Da sich der diese Abscheidungen tragende Katalysator von dem Bett in den Stripper und von dort in den Regenerator bewegt, können die kondensierten Produkte eine grössere Stripkapazität erforderlich machen, während der Koks erhöhte Regenerierungstemperaturen und/oder eine grössere Regenerierungskapazität notwendig machen kann. Aus den vorstehend genannten Gründen wird vorzugsweise der Kontakt zwischen den Stripdämpfen und den Katalysatoransammlungen in der Katalysatortrennungs- oder -sammelkammer verhindert oder beschränkt. Abgesehen von einer Katalysatormenge, die im wesentlichen aus dem Kreislauf ausfällt und am Boden der Trennungs- und/oder Sammelkammer verbleibt, kann dies beispielsweise dadurch geschehen, dass man die Bildung von derartigen Anreicherungen verhindert, indem man beispielsweise den im Kreislauf befindlichen Katalysator sofort nach dem Absetzen auf dem Boden dieser Kammer aus dieser Kammer entfernt. Gleichzeitig kann es zweckmässig sein, solche Zeit-, Temperatur- und Atmosphärebedingungen in dem Stripper anzuwenden, die ausreichend sind, um potentiell flüch-than were previously used. This can result, for example, from the use of a carbo-metallic oil, the constituents contains, which are not volatilized under the conditions prevailing in the reactor and these components settle themselves, at least partially, on the catalyst. Such adsorbed, non-evaporated material can at least in two ways Be disturbing to sight. When the gases (including vapors) used to strip the catalyst are in a catalyst separation or collection chamber connected to the downstream end of the riser, and if there is an accumulation of catalyst in such a chamber, this can first of all be vaporized not followed by vaporized hydrocarbons in the stripper adsorption of the same on the catalyst bed located in the chamber. If the catalyst is in the stripper from adsorbed starting material is freed, the resulting starting material vapors can pass through the catalyst bed, the has accumulated in the catalyst collection and / or separation chamber and is in the form of coke and / or condensed material settle on the catalyst bed. As the catalyst carrying these deposits moves from the bed to the stripper and from Moved there into the regenerator, the condensed products may require a larger stripping capacity during the Coke can make increased regeneration temperatures and / or a greater regeneration capacity necessary. From the above For reasons mentioned, the contact between the stripping vapors and the catalyst accumulations in the catalyst separation or collection chamber prevented or limited. Except for an amount of catalyst that consists essentially of the Circuit fails and remains at the bottom of the separation and / or collection chamber, this can be done, for example, by that the formation of such accumulations is prevented by, for example, the catalyst in the circuit removed from this chamber immediately after settling on the bottom of this chamber. At the same time, it can be useful to apply such time, temperature and atmosphere conditions in the stripper that are sufficient to avoid potentially volatile
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tiges Kohlenwasserstoffmaterial, das von dem gestrioten Katalysator getragen wird, auf etwa 10 Gew.-% oder weniger herabzudrücken, bezogen auf das Gesamtgewicht des Kohlenstoffs auf den Katalysator, um die Regenerierungstemperafuron und die Regenerierungskapazität auf einem Minimum zu halten. Ein solches Strippen kann beispielsweise ein Wiedererhitzen des Katalysators, ein ausgiebiges Strippen mit Wasserdampf und die Verwendung von Gasen umfassen, die eine höhere Temperatur aufweisen, als sie für FCC/VGO-Verfahrensführungen üblich ist, wie beispielsweise Rauchgas aus dem Regenerator, sowie auch andere Raffineriegasströme, wie Hydrotreater-Abgas (H2S-haltig), Wasserstoff und andere Gase. Beispielsweise kann der Stripper bei einer Temneratur von etwa 551,7°C (10250F) oder bei höheren Temperaturen betrieben werden. . -term hydrocarbon material carried by the striated catalyst to about 10 weight percent or less based on the total weight of carbon on the catalyst in order to keep regeneration temperature and capacity to a minimum. Such stripping can include, for example, reheating of the catalyst, extensive stripping with steam and the use of gases that have a higher temperature than is usual for FCC / VGO process management, such as flue gas from the regenerator, as well as other refinery gas streams such as hydrotreater waste gas ( containing H 2 S), hydrogen and other gases. For example, the stripper at a Temneratur of about 551.7 ° C can be operated or at higher temperatures (1025 F 0). . -
Die wesentliche Umwandlung von carbo-metallischen ölen zu leichteren Produkten, gemäss der vorliegenden Erfindung, kann zu recht hohen Koksausbeuten und einer beträchtlichen Abscheidung von Koks auf dem Katalysator führen, und erfordert einige Sorgfalt bei der Katalysatorregenerierung. Um eine ausreichende Wirksamkeit der zeolith-haltigen und nicht-zeolith-haltigen Katalysatoren aufrechtzuerhalten, ist es wünschenswert, den Katalysator unter solchen Zeit-, Temperatur- und Atmosphärebedingungen zu regenerieren, die ausreichend sind, um den prozentualen Gewichtsanteil an Kohlenstoff, der auf dem Katalysator verbleibt, auf etwa 0,25 % oder weniger herabzudrücken, gleichgültig, ob der Katalysator eine grosse Anreicherung an Schwermetallen trägt oder nicht. Vorzugsweise beträgt dieser prozentuale Gewichtsanteil etwa 0,1 % oder weniger, und insbesondere etwa 0,05 % oder weniger, insbesondere bei Zeolith-Katalysatoren.- Die Koksmengen, die deshalb von den Katalysatoren weggebrannt werden müssen, wenn carbometallische öle verarbeitet werden, sind gewöhnlich erheblich grosser als im Falle des Crackens von VGO. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung soll der Ausdruck "Koks" auch jegliches restliches, nicht verdampftes Ausgangsmaterial oder Crackprodukt umfassen, wenn ein solches Material nach dem Stripoen auf dem Katalysator zurückbleibt.The essential conversion of carbo-metallic oils to lighter ones Products, according to the present invention, can lead to quite high coke yields and considerable coke deposition on the catalyst and requires some care when regenerating the catalyst. To have sufficient effectiveness the zeolite-containing and non-zeolite-containing catalysts to maintain, it is desirable to regenerate the catalyst under such time, temperature and atmosphere conditions, sufficient to reduce the weight percentage of carbon remaining on the catalyst to about Depress 0.25% or less, regardless of whether the catalyst has a high concentration of heavy metals or not. This percentage by weight is preferably approximately 0.1% or less, and in particular approximately 0.05% or less, in particular in zeolite catalysts.- The amounts of coke that must therefore be burned away by the catalysts, if carbometallic Oils processed are usually considerably larger than in the case of cracking VGO. In the context of the present In the invention, the term "coke" is intended to include any residual, unevaporated feedstock or cracked product if such material remains on the catalyst after stripping.
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Die Regenerierung des Katalysators, das heisst das Wegbrennen von auf dem Katalysator während der Umwandlung des Ausgangsmaterials abgesetztem Koks , kann bei jeder geeigneten Temperatur im Bereich von etwa 593,3° bis etwa 871, 1 °C (etwa 1100 bis etwa 1600°F) durchgeführt werden, gemessen am Regeneratorauslass für den Katalysator. Diese Temperatur beträgt vorzugsweise 648,9° bis etwa 815,6°C (etwa 1200 bis etwa 15000F), insbesondere etwa 690,6° bis etwa 773,90C (etwa 1275 bis etwa 14250F), und sie beträgt ganz besonders bevorzugt etwa 718,3° bis etwa 746,10C (etwa 1325° bis etwa 1375°F). Das erfindungsgemässe Verfahren ist beispielsweise mit einem Fliessregenerator bei einer Temperatur, der dichten Katalysatorphase im Bereich von etwa 704,4° bis etwa 760°C (etwa 1300° bis etwa 1400°F) durchgeführt worden.The regeneration of the catalyst, that is, the burning off of coke deposited on the catalyst during the conversion of the feedstock, can be carried out at any suitable temperature in the range of about 593.3 ° to about 871.1 ° C (about 1100 to about 1600 ° F). measured at the regenerator outlet for the catalyst. This temperature is up to about 815.6 ° C (about 1200 to about 1500 0 F), more preferably about 690.6 ° to about 773.9 0 C (about 1275 to about 1425 0 F), and preferably 648.9 ° most preferably is about 718.3 ° to about 746.1 0 C (about 1325 ° to about 1375 ° F). The inventive method has been carried out, for example, with a flow regenerator at a temperature of the dense catalyst phase in the range from about 704.4 ° to about 760 ° C (about 1300 ° to about 1400 ° F).
Sofern regenerierter Katalysator zum Cracken von carbo-metallische ölen verwendet wurde, war man bislang der Ansicht, dass der Erfolg des Crackens von dem Verbrennen des Kokses in Berührung mit die Verbrennung erzeugenden Gasen, die überschüssigen Sauerstoff enthalten, abhängig ist. Mit dem Ausdruck "überschüssiger Sauerstoff" soll eine solche Menge an Sauerstoff gemeintProvided regenerated catalyst for cracking carbo-metallic oil was used, it was previously believed that the success cracking from burning coke in contact with combustion producing gases containing excess oxygen, is dependent. By the term "excess oxygen" it is intended to mean such an amount of oxygen
sein, die grosser als die stöchiometrisch erforderliche Menge zum Verbrennen sämtlichen Wasserstoffs, sämtlichen Kohlenstoffs und sämtlicher anderer brennbaren- Bestandteile, falls solche vorliegen, ist, die innerhalb des oben erwähnten ausgewählten Koksanteils unmittelbar vor der Regenerierung anwesend sind. Die gasförmigen Produkte der Verbrennung, die in Gegenwart von überschüssigem Sauerstoff durchgeführt wird, werden normalerweise eine merkliche Menge an freiem Sauerstoff umfassen. Dieser freie Sauerstoff wird, sofern er nicht durch Mittel oder ein anderesbe greater than the stoichiometrically required amount to burn all hydrogen, all carbon and all other combustible ingredients, if any, are those selected within those mentioned above Coke content are present immediately before regeneration. The gaseous products of combustion, in the presence of excess Oxygen will normally include a significant amount of free oxygen. This free one Oxygen is, unless it is by means or another
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Verfahren als die Regenerierung aus den Nebenproduktqasen entfernt oder in irgendeine andere Form umgewandelt wird, normalerweise als freier Sauerstoff in dem von der Regeneratoranlage herkommenden Rauchgas auftreten. Um für eine ausreichende Treibkraft zur Vervollständigung der Verbrennung des Kokses zu niedrigen Gehalten zu sorgen, wenn sämtlicher Koks oder ein Hauotanteil des Kokses mit überschüssigem Sauerstoff verbrannt wird, wird die Menge an freiem Sauerstoff normalerweise nicht nur merklich, sondern beträchtlich sein, das heisst in dem gesamten Regenerierungs-Rauchgas, das aus der gesamten, abgeschlossenen Regenerierungsstufe erhalten wird, wird eine Konzentration an freiem Sauerstoff von wenigstens etwa 2 Mol-% vorliegen. Während ein derartiges Verfahren wirksam ist, um die gewünschten niedrigen Kohlenstoffgehalte auf dem regenerierten Katalysator zu erhalten, unterliegt es Einschränkungen, und es treten Schwierigkeiten auf, wie dies nachfolgend näher erläutert werden wird.Process other than regeneration removed from the by-product gases or converted to some other form, usually as free oxygen in that from the regenerator unit occurring smoke gas. To ensure sufficient driving force to complete the combustion of the coke to low levels, if all coke or a part of the coke Of the coke is burned with excess oxygen, the amount of free oxygen usually not only becomes noticeable, but rather considerable, that is to say in the entire regeneration flue gas that comes from the entire, enclosed Regeneration step is obtained, there will be a free oxygen concentration of at least about 2 mole percent. While such a process is effective to obtain the desired low carbon contents on the regenerated catalyst, it has limitations and difficulties, as will be explained below.
Bei der herkömmlichen Praxis wird' bei der Verbrennung des Kokses während der Regenerierung etwas P^O erzeugt, da normalerweise eine geringe Menge Wasserstoff im Koks vorhanden ist; jedoch werden im allgemeinen Kohlenmonoxid und Kohlendioxid als die Hauptprodukte angesehen. Die Umwandlung des Kohlenstoffgehalts des Kokses in Kohlenmonoxid und Kohlendioxid sind stark exotherme Reaktionen. Beispielsweise erzeugt die Reaktion zwischen Sauerstoff und Koks unter Bildung von Kohlendioxid 7838 kcal/kg Koks (14.108 BTU pro pound Koks), während die Reaktion zwischen Sauerstoff und Koks bzw. Kohlenstoff unter Bildung von Kohlenmonoxid annähernd 2204 kcal/kg Koks (3967 BTU pro pound Koks) erzeugt. Je grosser die Menge an Koks ist, die von einem Katalysator mit gegebenem Gewicht weggebrannt werden muss, desto grosser ist die während der Verbrennung im Regenerator freigesetzte Wärmemenge.In conventional practice, when the coke is burned during regeneration, some P ^ O is produced, since it is usually a there is a small amount of hydrogen in the coke; however, carbon monoxide and carbon dioxide are generally used as the main products viewed. The conversion of the carbon content of the coke into carbon monoxide and carbon dioxide are highly exothermic reactions. For example, the reaction between oxygen and coke to form carbon dioxide produces 7838 kcal / kg of coke (14,108 BTU per pound of coke), while the reaction between oxygen and coke or carbon with the formation of carbon monoxide approximately 2204 kcal / kg of coke (3967 BTU per pound of coke) was generated. The greater the amount of coke that is given by a catalyst Weight has to be burned away, the greater the amount of heat released during combustion in the regenerator.
Die im Regenerator durch die Verbrennung des Koks1 freigesetzte Wärme wird von dem Katalysator absorbiert und kann leicht von diesem zurückgehalten werden, bis der regenerierte Katalysator mit frischen Ausgangsmaterial in Berührung gebracht wird. Bei der Verarbeitung von carbo-metallischen Ölen bis zu relativThe heat released in the regenerator by the combustion of the coke 1 is absorbed by the catalyst and can easily be retained by the latter until the regenerated catalyst is brought into contact with fresh starting material. When processing carbo-metallic oils up to relatively
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hohen Uniwandlungsgraden, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung erreicht werden, kann die Menge an Regeneratorwärme, die durch die Zurückführung des regenerierten Katalysators auf das frische Ausgangsmaterial übertragen wird, das Ausmass derjenigen Wärmezufuhr wesentlich überschreiten, die geeignet ist, um in dem j Riser das Ausgangsmaterial und andere Materialien zu erhitzen und zu verdampfen, die Wärme für die exotherme Crackreaktion zur Verfügung zu stellen, die Wärmeverluste der Anlage auszugleichen und dergleichen. Erfindungsgemäss kann daher die auf das frische Ausgangsmaterial übertragene Regeneratorwärme innerhalb bestimmter angenäherter Bereiche kontrolliert oder, falls notwendig, eingeschränkt werden. Die auf diese Weise übertragene Wärme kann beispielsweise im Bereich von etwa 277,8 bis etwa 666,7 (etwa 500 bis etwa 1200), vorzugsweise von etwa 333,3 bis etwa 500 (etwa 600 bis etwa 900), und insbesondere von etwa 361,1 bis etwa 472,2 kcal/kg frisches Ausgangsmaterial (etwa 650 bis etwa ; 850 BTUs pro pound frisches Ausgangsmaterial) liegen. Die vorstehend angegebenen Bereiche beziehen sich auf die kombinierte Wärme, ausgedrückt in kcal/kg frisches Ausgangsmaterial, welche durch den Katalysator auf das Ausgangsmaterial und die Reaktionsprodukte (zwischen dem In-Berührung-Bringen des Ausgangsmaterials mit dem Katalysator und der Trennung des Produkts vom Katalysator) zur Bereitstellung der Wärme für die Reaktion (beispielsweise für das Cracken) und die Enthalpiedifferenz zwischen den Produkten und dem frischen Ausgangsmaterial übertragen wird. In den vorstehend angegebenen Bereichen sind nicht eingeschlossen die Wärme, die in dem Reaktor durch die Adsorption des Kokses auf dem Katalysator zur Verfügung gestellt wird, noch die Wärme, die verbraucht wird durch das Erhitzen, Verdampfen oder Umsetzen der Rückführungsströme und zugeführter Materialien wie Wasser, Wasserdampf, Naphtha und anderer Wasserstoff-Donatoren, Rauchgase und Tnertgase, oder durch Strahlungsverlust oder andere Verluste.high degree of conversion, within the scope of the present invention can be achieved, the amount of regenerator heat that can be achieved by returning the regenerated catalyst to the fresh Starting material is transferred, the extent of that heat supply significantly exceed which is suitable for in the j Risers heat the feedstock and other materials and vaporize the heat used for the exothermic cracking reaction To make available, to compensate for the heat losses of the system and the like. According to the invention, therefore, on the fresh Regenerator heat transferred to raw material is controlled within certain approximate ranges or, if necessary, be restricted. For example, the heat transferred in this manner can range from about 277.8 to about 666.7 (approx 500 to about 1200), preferably from about 333.3 to about 500 (about 600 to about 900), and especially from about 361.1 to about 472.2 kcal / kg of fresh starting material (about 650 to about; 850 BTUs per pound of fresh starting material). The above The ranges given relate to the combined heat, expressed in kcal / kg of fresh starting material, which through the catalyst to the starting material and the reaction products (between the contacting of the starting material with the catalyst and the separation of the product from the catalyst) to provide the heat for the reaction (e.g. for cracking) and the enthalpy difference between the products and transferred to the fresh starting material. In the above The ranges given do not include the heat generated in the reactor by the adsorption of the coke on the catalyst is made available, nor the heat that is consumed by heating, evaporating or converting the Recycle streams and input materials such as water, steam, naphtha and other hydrogen donors, flue gases and Inert gases, or by radiation loss or other losses.
Es kann ein Verfahren oder eine Kombination von Verfahren erfindungsgemäss angewandt werden, um die über den Katalysator auf das frische Ausgangsmaterial übertragene RegenerierungswärmemengeA method or a combination of methods according to the invention can be used applied to the amount of regeneration heat transferred via the catalyst to the fresh feedstock
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zu kontrollieren oder zu beschränken. Beispielsweise kann man dem Crackkatalysator einen Verbrennungspromotor zufügen, um die Verbrennungstemperatur von Koks zu Kohlendioxid und/oder Kohlenmonoxid in dem Regenerator zu verringern. Weiferhin kann man dem Katalysator durch Wärmeaustauscher Wärme entziehen, einschliesslich beispielsweise durch Wärmeaustauscher (zum Beispiel Wasserdampfschlangen) , die in dem Regenerator selbst eingebaut sind, wodurch man dem Katalysator während der Regenerierung Wärme entziehen kann. Die Wärmeaustauscher können auch in die Katalysatortransportleitungen eingebaut sein, beispielsweise in die vom Regenerator zu dem Reaktor verlaufende Katalysator-Rückführunqsleitung, wobei dem Katalysator nach dessen Regenerierung Wärme entzogen werden kann. Die dem Katalysator im Regenerator aufgegebene Wärmemenge kann dadurch verringert werden, dass man die Isolierung des Regenerators verkleinert, so dass ein Wärmeverlust an die umgebende Atmosphäre erfolgt, insbesondere dann, wenn vorgesehen ist, Ausgangsmaterialien mit einem extrem hohen Verkokungspotential zu bearbeiten; jedoch wird im allgemeinen ein Wärmeverlust an die Atmosphäre in ökonomischer Hinsicht als weniger zweckmässig erachtet, als andere hier beschriebene Alternativen. Weiterhin kann man auch Kühlflüssigkeiten in den Reaktor einspeisen, beispielsweise Wasser und/oder Wasserdampf, wobei die Menge an Inertgas, die in dem Regenerator für die Wärmeabsorption und -entfernung zur Verfügung steht, erhöht wird.to control or limit. For example, a combustion promoter can be added to the cracking catalyst to reduce the Combustion temperature from coke to carbon dioxide and / or carbon monoxide decrease in the regenerator. Furthermore, heat can be extracted from the catalyst by means of heat exchangers, including for example through heat exchangers (e.g. steam coils) built into the regenerator itself, which removes heat from the catalyst during regeneration can. The heat exchangers can also be installed in the catalyst transport lines, for example in the from Regenerator to the reactor running catalyst return line, wherein the catalyst after its regeneration heat can be withdrawn. The amount of heat given to the catalyst in the regenerator can be reduced by using the Insulation of the regenerator reduced in size, so that there is a loss of heat to the surrounding atmosphere, especially if provided is to process raw materials with an extremely high coking potential; however, there is generally heat loss to the atmosphere from an economic point of view as less expedient than other alternatives described here. Furthermore, cooling liquids can also be fed into the reactor, for example water and / or water vapor, with the amount of inert gas available in the regenerator for heat absorption and removal is increased.
Gleichgültig, ob die oben beschriebenen Verfahren angewandt werden, umfasst die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Kontrollierung oder Beschränkung der über den zurückgeführten, regenerierten Katalysator auf das frische Ausgangsmaterial übertragenen Wärme durch Aufrechterhaltung eines bestimmten Verhältnisses zwischen dem Kohlendioxid und dem Kohlenmonoxid, die in dem Regenerator gebildet werden, während diese Gase mit dem Katalysator, der regeneriert wird, in einem Wärmeaustauschkontakt oder -beziehung stehen. Im allgemeinen wird sämtlicher Koks oder ein Hauptgewichtsanteil des Kokses, der auf dem Katalysator unmittelbar vor der Regenerierung anwesend ist, in wenigstens einer Verbrennungszone entfernt, in welcher das oben genannte Verhältnis so kontrolliert wird, wie es nachfolgend beschrieben wird. Insbesondere wird wenigstens ein Hauptanteil, vorzugsweise wenigstensRegardless of whether the procedures described above are used, the present invention includes a method of control or limiting the heat transferred to the fresh feedstock via the recycled, regenerated catalyst by maintaining a certain ratio between the carbon dioxide and the carbon monoxide in the regenerator are formed while these gases are in heat exchange contact or relationship with the catalyst being regenerated stand. In general, all of the coke or a major portion by weight of the coke that is on the catalyst is immediately is present prior to regeneration, removed in at least one combustion zone in which the above-mentioned ratio is controlled as described below. In particular, at least a major portion, preferably at least
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etwa 65 Gew.-*, und insbesondere wenigstens etwa 80 Gew.-% des Koks auf dem Katalysator in einer Verbrennungszone en'tfernt, in : welcher das molare Verhältnis von CO2 zu CO auf einem Wert gehalten wird, der wesentlich unter 5, beispielsweise bei etwa 4 oder weniger, liegt. Betrachtet man das CC^/CO-Verhältnis von der anderen Seite, so beträgt das molare CO/CO^-Verhältnis : vorzugsweise wenigstens etwa 0,25, insbesondere wenigstens etwa 0,3, und ganz besonders bevorzugt etwa 1 oder mehr, oder selbst 1,5 oder mehr. Während der Fachmann Mittel und Wege kennt, um die Verbrennung von CO zu CO? zu inhibieren, wurde vorgeschlagen, dass das molare Verhältnis von CO zu CO- auf unterhalb 0,2 gehalten werden soll, wenn man einen Katalysator mit einer hohen Schwermetallanreicherung regeneriert, welche aus der Ver- · arbeitung von carbo-metallischen ölen herrührt. In diesem Zusammenhang kann beispielsweise die US-PS 4 162 231 von Zrinscak, Sr. et al. genannt werden. Erfindungsgemäss ist jedoch die Maximierung der CO-Erzeugung eine besonders bevorzugte Ausführungsform bei der Regenerierung des Katalysators auf einen Kohlenstoffgehalt von 0,1 % oder weniger, vorzugsweise etwa 0,05 % ode.r weniger. Darüber hinaus kann das Regenerierungsnebenverfahren in seiner Gesamtheit/ gemäss einer bevorzugten Durchführung der Erfindung, zu den oben erwähnten niedrigen Kohlenstoffgehalten auf dem regenerierten Katalysator mit einem Unterschuss an Sauer- \ stoff durchgeführt werden; insbesondere kann der zu der einen oder zu den mehreren Regenerierungsstufen zugeführte Gesamtsauerstoff vorzugsweise geringer sein als die .stöchiometrische Menge, die erforderlich ist, um sämtlichen Wasserstoff im Koks zu H-O und sämtlichen Kohlenstoff im Koks zu CO2 zu verbrennen. Falls der Koks andere verbrennbare Bestandteile enthält, kann die erwähnte stöchiometrische Menge so eingestellt werden, dass die zur Verbrennung dieser Bestandteile benötigte Menge an Sauerstoff eingeschlossen ist.about 65% by weight, and in particular at least about 80% by weight, of the coke on the catalyst is removed in a combustion zone in which the molar ratio of CO2 to CO is kept at a value substantially below 5, for example is about 4 or less. If the CC ^ / CO ratio is viewed from the other side, the molar CO / CO ^ ratio is : preferably at least about 0.25, in particular at least about 0.3, and very particularly preferably about 1 or more, or even 1.5 or more. While the expert knows ways and means to convert the combustion of CO to CO ? To inhibit, it has been proposed that the molar ratio of CO to CO- should be kept below 0.2 when regenerating a catalyst with a high heavy metal enrichment, which results from the processing of carbometallic oils. In this connection, for example, US Pat. No. 4,162,231 to Zrinscak, Sr. et al. to be named. According to the invention, however, the maximization of CO generation is a particularly preferred embodiment in the regeneration of the catalyst to a carbon content of 0.1% or less, preferably about 0.05% or less. In addition, the regeneration addition method may / be in accordance with a preferred implementation of the invention to the above-mentioned low carbon contents on regenerated catalyst with a deficiency of oxygen \ material carried out in its entirety; In particular, the total oxygen supplied to the one or more regeneration stages can preferably be less than the stoichiometric amount required to burn all the hydrogen in the coke to HO and all the carbon in the coke to CO 2. If the coke contains other combustible constituents, the stoichiometric amount mentioned can be adjusted so that the amount of oxygen required for the combustion of these constituents is included.
Ein weiteres, ebenfalls besonders bevorzugtes Verfahren zur Kontrollierung und Beschränkung der durch den zurückgeführten Katalysator auf das frische Ausgangsmaterial übertragenen Wärmemenge umfasst die Ableitung eines Teils der Wärme, die von dem zurück-Another, likewise particularly preferred method for checking and limiting the amount of heat transferred to the fresh feedstock by the recycled catalyst includes the dissipation of part of the heat generated by the return
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geführten Katalysator getragen wird, durch zusätzlich in den Reaktor eingeführte Materialien, wie beispielsweise Wasser, Wasserdampf, Naphtha oder andere Wasserstoff-Donatoren, Rauchgase, Inertgase und andere gasförmige und verdampfbare Materialien, die in den Reaktor eingeführt werden können.guided catalyst is carried by additionally in the Materials introduced into the reactor, such as water, steam, naphtha or other hydrogen donors, flue gases, Inert gases and other gaseous and vaporizable materials, which can be introduced into the reactor.
Je grosser die Menge des Kokses ist, die von einem Katalysator gegebenen Gewichts weggebrannt werden muss, desto grosser ist die Gefahr, dass man den Katalysator übermässigen Temperaturen aussetzt. Viele sonst wünschenswerte und geeignete Crackkatalysatoren sind gegenüber einer Desaktivierung bei hohen Temperaturen besonders empfindlich, und unter diesen Katalysatoren gibt es eine stattliche Anzahl von teuren Molekularsieb- oder Zeolith-Katalysatoren. Die Kristallstrukturen von Zeolithen und die Porenstrukturen der Katalysatorträger sind im allgemeinen gegenüber einem thermischen und/oder hydrothermischen Abbau etwas emofindlich. Die Verwendung von derartigen katalysatoren in katalytischen Umwandlungsverfahren von carbo-metallischen Ausgangsmaterialien schafft ein Bedürfnis nach Regenerierungsverfahren, bei denen der Katalysator nicht dadurch zerstört wird, dass er sehr hohen Temperaturen und Wasserdampf ausgesetzt wird. Diesem Bedürfnis kann mit einem mehrstufigen Regenerierungsverfahren begegnet werden, welches die Beschickung einer ersten Regenefierungszone mit dem verbrauchten Katalysator und die Zuführung von oxidierendem Gas umfasst* Die Menge an oxidierendem Gas, die in diese erste Zone eingeführt wird, und die Konzentration an Sauerstoff oder Sauerstoff tragendem Gas reicht nur aus, um die gewünschte Umwandlung des Kokses auf dem Katalysator zu Kohlenoxidgasen teilweise zu bewirken. Der teilweise regenerierte Katalysator wird dann aus der ersten Regenerierungszone entnommen und in eine zweite Regenerierungszone eingebracht. Das oxidierende Gas wird in die zweite Regenerierungszone eingeführt, um eine höhere Konzentration an Sauerstoff oder sauerstoffhaltigem Gas als in der ersten Zone zur Verfügung zu stellen, und die Entfernung des Kohlenstoffs bis zu dem gewünschten Grad zu vervollständigen. Der regenerierte Katalysator kann dann aus der zweiten Zone entfernt und zum Kontakt mit frischem Ausgangsmaterial inThe greater the amount of coke that is released by a catalyst given weight has to be burned away, the greater the risk of exposing the catalytic converter to excessive temperatures suspends. Many otherwise desirable and suitable cracking catalysts are particularly sensitive to deactivation at high temperatures, and among these are catalysts a handsome number of expensive molecular sieve or zeolite catalysts. The crystal structures of zeolites and the pore structures of the catalyst supports are generally opposite somewhat sensitive to thermal and / or hydrothermal degradation. The use of such catalysts in catalytic conversion processes of carbo-metallic starting materials creates a need for regeneration processes in which the catalyst is not destroyed by being very exposed to high temperatures and water vapor. This need can be met with a multi-stage regeneration process be encountered, which requires the charging of a first regeneration zone with the spent catalyst and the supply of oxidizing gas includes * The amount of oxidizing gas contained in this first zone is introduced and the concentration of oxygen or oxygen-bearing gas is only sufficient to achieve the desired conversion of the coke on the catalyst to carbon oxide gases partially effect. The partially regenerated catalyst is then removed from the first regeneration zone and introduced into a second regeneration zone. The oxidizing gas is introduced into the second regeneration zone to a higher concentration of oxygen or oxygen-containing gas than to provide in the first zone, and the distance of carbon to the desired level. The regenerated catalyst can then from the second Zone removed and placed in contact with fresh starting material
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den Reaktor zurückgeführt worden. Ein Beispiel für ein solches mehrstufiges Regenerierungsverfahren ist in der US-PS'2 938 739 beschrieben. ' :>been returned to the reactor. An example of such a thing The multi-stage regeneration process is disclosed in US Pat. No. 2,938,739 described. ':>
Die mehrstufige Regenerierung bietet die Möglichkeit der Kombination einer Regenerierung mit einem Unterschuss an Sauerstoff und der Kontrolle des molaren COrCC^-Verhältnisses. So können etwa 50 Gew.-% oder mehr, vorzugsweise etwa 65 bis etwa 95 Gew.-%, und insbesondere etwa 80 bis etwa 95 Gew.-% des auf dem Katalysator unmittelbar vor der Regenerierung anwesenden Kokses in einer oder in mehreren Regenerierungsstufen entfernt werden, in welchen das molare Verhältnis von CO:COj auf die oben beschriebene Weise kontrolliert wird. In Verbindung mit den obigen Ausführungen können die letzten fünf Gewichtsprozent oder mehr oder auch 10 Gew.-% oder mehr des ursprünglich vorhandenen Kokses bis hinauf zu der Gesamtmenge an Koks, die nach der vorangegangenen Stufe oder den vorangegangenen Stufen zurückgeblieben ist, in einer nachfolgenden Regenerierungsstufe entfernt werden, in welcher mehr Sauerstoff anwesend ist. Ein derartiges Verfahren· kann so durchgeführt werden, dass das gesamte Rauchgas, das aus dem vollständigen, abgeschlossenen Regenerierungsverfahren erhalten wird, nur einen geringen oder gar keinen überschüssigen Sauerstoff enthält, das heisst in der Grössenordnung von etwa 0,2 Mol.-% oder weniger, oder sogar etwa 0,1 Mol.—% oder weniger, was beträchtlich weniger ist als die anderswo vorgeschlagenen 2 Mol.-%. Demzufolge ist die mehrstufige Regenerierung insofern besonders wertvoll, als sie ein weiteres geeignetes Verfahren zur Beschränkung der Regenerierungswärme, die durch den regenerierten Katalysator auf das frische Ausgangsmaterial übertragen wird, und/oder zur Verringerung der Gefahr' einer thermischen Desaktivierung darstellt, während gleichzeitig die Möglichkeit besteht, den Kohlenstoffgehalt auf dem regenerierten Katalysator zu den sehr niedrigen prozentualen Anteilen (beispielsweise 0,1 % oder weniger) herabzudrücken., die die Katalysatorwirksamkeit beträchtlich verbessern. Darüber hinaus wird derjenigeThe multi-stage regeneration offers the possibility of combining a regeneration with a deficit of oxygen and the control of the molar COrCC ^ ratio. Thus, about 50% by weight or more, preferably about 65 to about 95% by weight, and in particular about 80 to about 95% by weight, of the coke present on the catalyst immediately before the regeneration can be removed in one or more regeneration stages in which the molar ratio of CO: COj is controlled in the manner described above. In connection with the above, the last five percent by weight or more or even 10 percent by weight or more of the coke originally present up to the total amount of coke that has remained after the previous stage or stages can be used in a subsequent regeneration stage be removed in which more oxygen is present. Such a process can be carried out in such a way that all of the flue gas obtained from the complete, closed regeneration process contains little or no excess oxygen, that is to say of the order of magnitude of about 0.2 mol% or less , or even about 0.1 mole percent or less, which is considerably less than the 2 mole percent suggested elsewhere. Accordingly, multi-stage regeneration is particularly valuable in that it is another convenient method of limiting the heat of regeneration transferred to the fresh feedstock by the regenerated catalyst and / or reducing the risk of thermal deactivation while at the same time providing the possibility to reduce the carbon content on the regenerated catalyst to the very low percentages (e.g. 0.1% or less) that will significantly improve the catalyst efficiency. In addition, will be the one
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Teil der Regenerierungsabfolcjc, bei welchem die schärfsten Bedingungen herrschen, durchgeführt, während noch eine merkliche Menge an Koks auf dem Katalysator anwesend ist, wenn die Regenerierungsbedingungen, beispielsweise die Temperatur oder die Atmosphäre, in der zweiten Zone wesentlich weniger scharf sind als in der ersten Zone (beispielsweise um wenigstens etwa 5,6°C ("1O0F)' und vorzugsweise um wenigstens etwa 1 1 ,1 0C (200F)). Eine solche Verfahrensführung kann einen Schutz des Katalysators vor den strengeren Bedingungen darstellen. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht in einer zweistufigen Fliessregenerierung bei einer maximalen Temperatur von etwa 815,6°C (15000F) mit einer reduzierten Temperatur von wenigstens etwa 5,6 oder 11,10C (10 oder 200F) in der dichten Phase der zweiten Stufe, verglichen mit der dichten Phase der ersten Stufe, und bei einer Verringerung des Kohlenstoffs auf dem Katalysator auf etwa 0,05 Gew.-% oder weniger oder sogar etwa 0,025 Gew.-% oder weniger in der zweiten Zone. Tatsächlich kann der Katalysator mittels dieses Verfahrens leicht zu Kohlenstoffgehalten von 0,01 Gew.-% regeneriert werden, selbst wenn der Kohlenstoff auf dem Katalysator vor der Regenerierung einen so hohen Wert wie etwa 1 % hat.Part of the regeneration sequence in which the most severe conditions prevail, carried out while a significant amount of coke is still present on the catalyst, if the regeneration conditions, for example the temperature or the atmosphere, are much less severe in the second zone than in the first zone (For example by at least about 5.6 ° C. ("1O 0 F) 'and preferably by at least about 11, 1 0 C (20 0 F)). Such a process procedure can represent a protection of the catalyst from the stricter conditions. A particularly preferred embodiment of the invention is a two-stage fluidized regeneration at a maximum temperature of about 815.6 ° C (1500 0 F) with a reduced temperature of at least about 5.6, or 11.1 0 C (10 or 20 0 F) in the dense phase of the second stage compared to the dense phase of the first stage, and with a reduction in carbon on the catalyst to about 0.05 wt.% or less, or sec or about 0.025 wt% or less in the second zone. In fact, the catalyst can easily be regenerated to carbon contents of 0.01% by weight by this method, even if the carbon on the catalyst prior to regeneration is as high as about 1%.
In manchen Fällen ist es wichtig, sicherzustellen, dass keine adsorbierten Sauerstoff enthaltenden Gase durch den zurückgeführten Katalysator in den Riser mitgeschleppt werden. Wenn immer eine solche Massnahme als notwendig erachtet wird, kann der Katalysator, der aus dem Regenerator entnommen wird, mit geeigneten Stripgasen zur Entfernung der sauerstoffhaltigen Gase einer Stripstufe unterzogen werden. Das Strippen kann beispielsweise bei relativ hohen Temperaturen, beispielsweise bei etwa 732,2° bis etwa 743,3°C (etwa 1350° bis etwa 13700F), unter Verwendung von Wasserdampf, Stickstoff oder irgendeinem anderen Inertgas als Stripgas(e) durchgeführt werden. Die Verwendung von Stickstoff oder anderen Inertgasen ist insofern günstig, als dabei die Gefahr einer hydrothermalen Katalysatordesaktivierung vermieden wird, die bei Verwendung von Wasserdampf auftreten kann.In some cases it is important to ensure that adsorbed oxygen-containing gases are not entrained into the riser by the recycled catalyst. Whenever such a measure is deemed necessary, the catalyst removed from the regenerator can be subjected to a stripping step with suitable stripping gases to remove the oxygen-containing gases. The stripping may for example at relatively high temperatures, for example at about 732.2 ° C. to about 743.3 ° C (about 1350 ° to about 1370 0 F), using steam, nitrogen or any other inert gas as the stripping gas (e) will. The use of nitrogen or other inert gases is beneficial in that it avoids the risk of hydrothermal catalyst deactivation, which can occur when using steam.
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Die nachfolgenden Ausführungen bezüglich der Metall-, Kohlenstoff-
und Wärmehandhabung bzw. -Verfahrensführung sollen eine Hilfestellung
zum Erzielen bester Resultate bei der Durchführung der
vorliegenden Erfindung sein. Da sich diese Bemerkungen grösstenteils
auf die Verfahrensführung beziehen, die als die beste angesehen wird, soll hierdurch zum Ausdruck gebracht werden, dass
die Erfindung nicht auf die nachfolgend beschriebenen Verfahrensführungen beschränkt ist. Da einige dieser Bemerkungen notwendigerweise
auf theoretischen Überlegungen basieren, soll weiterhin zum Ausdruck gebracht werden, dass hierdurch keine Bindung
an irgendeine Theorie beabsichtigt ist, gleichgültig, ob sie hier . ausdrücklich erwähnt oder implizit in den nachfolgenden Vorschlägen
für die Verfahrensführung zum Ausdruck gebracht wird.The following explanations regarding the handling of metal, carbon and heat or the management of the process are intended to provide assistance in achieving the best results when carrying out the
be the present invention. As these remarks largely relate to the conduct of the procedure which is believed to be the best, it is intended to indicate that
the invention is not limited to the procedures described below. Since some of these remarks are necessarily based on theoretical considerations, it should also be emphasized that this is not binding
any theory is intended, whether or not it is here. is expressly mentioned or implicitly expressed in the following proposals for the conduct of the proceedings.
Obgleich die Metall-, Kohlenstoff- und Wärmehandhabung bzw.
-verfahrensführüng nachfolgend jeweils getrennt angesprochen und
diskutiert werden, sind diese miteinander verbunden und voneinander abhängige Gegenstände, sowohl in der Theorie als auch in der
Praxis. Während die Koksausbeute und die Koksabscheidung auf dem
Katalysator in erster Linie durch die relativ grossen Mengen an :
Koksvorläufern verursacht werden, die in den carbo-metallischen !
ölen vorhanden sind, wird die Kokserzeugung durch hohe Metall- '-,
anreicherungen verschärft, welche ihrerseits ebenfalls einen
beträchtlichen negativen Einfluss auf die Katalysatorleistungsfähigkeit haben können. Darüber hinaus wird der bei der Metall- j
und Kohlenstoffhandhabung bzw. -Verfahrensführung erreichte Erfolgs!
grad einen direkten Einfluss auf das Ausmass, zu welchem eine
Wärmeverfahrensführung notwendig ist, haben; Schiiesslich haben "(
sich Schritte, die zur Unterstützung der Metallhandhabung bzw. j -Verfahrensführung unternommen worden sind, als sehr hilfreich im I
Hinblick auf die Kohlenstoff- und Wärmehandhabung bzw. -Verfahrens-;Although the metal, carbon and heat handling resp.
- procedural guidance is addressed separately below and
discussed, these are interrelated and interdependent subjects, both in theory and in
Practice. While the coke yield and coke deposition on the
Catalyst primarily caused by the relatively large amounts of : Coke precursors that are present in the carbo-metallic! oils are present, the coke production is aggravated by high metal- '- enrichments, which in turn also have a
can have a significant negative impact on catalyst performance. In addition, the success achieved in metal and carbon handling or process management will be achieved! degree has a direct influence on the extent to which one
Heat processing is necessary have; Schiiesslich "(have steps that have been taken to support the metal handling or j -Verfahrensführung to be very helpful in the I with regard to the carbon and heat handling or -Verfahrens-;
führung erwiesen. jleadership proven. j
Wie bereits oben erwähnt wurde, neigt die Anwesenheit einer grossen! Schwermetallanreicherung auf dem Katalysator zu einer Erschwerung J des Problems der Dehydrierung und aromatischen Kondensation, was ί zu einer vermehrten Produktion von Gasen und Koks führt, bei einem jAs mentioned above, the presence of a large one tends to be! Heavy metal accumulation on the catalyst makes it difficult J the problem of dehydration and aromatic condensation, which ί leads to an increased production of gases and coke, with a j
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Ausgangsmaterial eines gegebenen Ramsbottorn-Kohlenstoffwertes. Die Einführung beträchtlicher Mengen an H-O in den Reaktor, entweder in Form von Wasserdampf oder in Form von flüssigem Wasser, erscheint ausserst günstig im Hinblick darauf, die Schwermetalle in einer weniger schädlichen Form zu halten, das heisst in der Oxidform anstelle der metallischen Form. Dabei wird gleichzeitig die Aufrechterhaltung der gewünschten Selektivität unterstützt. Starting material for a given Ramsbottorn carbon value. The introduction of significant amounts of H-O into the reactor, either in the form of water vapor or in the form of liquid Water appears extremely beneficial in terms of heavy metals in a less harmful form, i.e. in the oxide form instead of the metallic form. At the same time supports the maintenance of the desired selectivity.
Ebenso wird eine Anlage, in welcher die Systemkomponenten und Verweilzeiten so ausgewählt werden, dass das Verhältnis von Katalysator-Reaktor-Verweilzeit zu Katalysator-Regenerator-Verweilzeit erniedrigt wird, dazu geeignet sein, die Zeitspannen zu erniedrigen, während welcher der Katalysator unter Reduktionsbedingungen bzw. Oxidationsbedingungen gehalten wird. Dies kann gleichfalls die Aufrechterhaltung gewünschter Selektivitätsniveaus unterstützen.Likewise, a system in which the system components and dwell times are selected so that the ratio of If the catalyst-reactor residence time is decreased to the catalyst-regenerator residence time, the time spans should be suitable to lower, during which the catalyst is kept under reduction conditions or oxidation conditions. This can also help maintain desired levels of selectivity.
Ob der Metallgehalt des Katalysators erfolgreich gehandhabt wird, kann durch überwachung des insgesamt erzeugten Wasserstoffes zuzüglich Methan im Reaktor und/oder des Verhältnisses von Wasserstoff zu Methan, die auf diese Weise hergestellt werden, beobachtet werden. Im allgemeinen sollte das molare Verhältnis von Wasserstoff zu Methan weniger als etwa 1, vorzugsweise etwa 0,6 oder weniger, sein, wobei ein Wert von etwa 0,4 oder weniger als optimal angesehen wird.Whether the metal content of the catalyst is being handled successfully can be determined by monitoring the total hydrogen produced plus methane in the reactor and / or the ratio of hydrogen to methane produced in this way will. In general, the hydrogen to methane molar ratio should be less than about 1, preferably about 0.6 or less, with a value of about 0.4 or less being considered optimal.
Eine sorgfältige Kohlenstoffhandhabung bzw. -Verfahrensführung kann sowohl die Selektivität (die Fähigkeit, die Produktion von wertvollen Produkten zu■maximieren) als auch die Wärmeproduktivität verbessern. Im allgemeinen unterstützen auch die oben beschriebenen Verfahren zur Kontrollierung des Metallgehalts die Kohlenstoffhandhabung bzw. -Verfahrensführung. Die Zweckmässigkeit der Wasserzugabe im Hinblick auf die Kohlenstoffverfahrensführung ist bereits in den weiter oben stehenden Absätzen ausführlich beschrieben worden, die sich mit zusätzlichen Materialien zur Einführung in die Reaktionszone befassen. Im allgemeinen sollten sich diejenigen Verfahren, die die Dispergierung des Ausgangs-Careful carbon handling or process management can both selectivity (the ability to maximize the production of valuable products) and ■ heat productivity to enhance. In general, the metal content control methods described above also aid Carbon handling or process management. The expediency the addition of water with regard to the carbon process management has already been described in detail in the paragraphs above, which deal with additional materials for Introduction to the reaction zone deal. In general, those processes that reduce the dispersion of the starting material should
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materials in der Reaktionszone verbessern, ebenfalls als hilfreich erweisen; diese Verfahren umfassen beispielsweise die Anwendung von Nebelbildungsvorrichtungen, um die Dispergierung des Ausgangsmaterials zu unterstützen.improve materials in the reaction zone, also helpful prove; these methods include, for example, the use of misting devices to promote dispersion of the source material.
Das Verhältnis von Katalysator zu öl ist gleichfalls ein bei der Wärmeverfahrensführung zu berücksichtigender Faktor. Wie bei der herkömmlichen FCC-Praxis von VGO, kann die Reaktortemperatur bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung dadurch kontrolliert werden, dass man den Fluss von heissem regeneriertem Katalysator je nachdem erhöht oder erniedrigt, um die Reaktortemperatur zu erniedrigen bzw. zu erhöhen, wobei es sich im Fall eines Riser-Reaktors typischerweise um die Auslasstemperatur handelt. Wenn die automatische Kontrollvorrichtung für die Katalysatoreinführung so eingestellt ist, dass ein übermässiges Verhältnis von Katalysator zu öl aufrechterhalten wird, kann erwartet werden, dass unnötig grosse Mengen an Kohlenstoff erzeugt und unnötig grosse Mengen an Wärme freigesetzt werden in bezug auf das der Reaktionszone zugeführte frische Ausgangsmaterial.The ratio of catalyst to oil is also at the Thermal process management factor to be considered. As with VGO's traditional FCC practice, the reactor temperature can be at The practice of the present invention can be controlled by allowing the flow of hot regenerated catalyst depending on whether it is increased or decreased in order to lower or increase the reactor temperature, which is the case in the case of a riser reactor typically the outlet temperature. When the automatic control device for the introduction of the catalyst adjusted to maintain an excessive catalyst to oil ratio, it can be expected that unnecessarily large amounts of carbon are generated and unnecessarily large amounts of heat are released in relation to the Fresh starting material fed into the reaction zone.
Im Hinblick auf die Kohlenstoffhandhabung bzw. -Verfahrensführung werden relativ hohe Reaktortemperaturen ebenfalls als günstia angesehen. Solche höheren Temperaturen begünstigen eine vollständigere Verdampfung des Ausgangsmaterials und Trennung des Produkts vom Katalysator.With regard to carbon handling or process management Relatively high reactor temperatures are also viewed as favorable. Such higher temperatures favor a more complete one Evaporation of the starting material and separation of the product from the catalyst.
Die Kohlenstoffhandhabung bzw. -Verfahrensführung kann durch geeignete Beschränkung des gesamten Druckes im Reaktor und des Partialdruckes des Ausgangsmaterials ebenfalls erleichtert werden. Bei einem gegebenen Umwandlungsgrad können im allgemeinen relativ geringe Abnahmen der oben erwähnten Drücke bereits zu einer beträchtlichen Abnahme der Koksproduktion führen. Dies kann möglicherweise darauf zurückgeführt werden, dass die Beschränkung des Gesamtdruckes zu einer verstärkten Verdampfung der hochsiedenden Komponenten des Ausgangsmaterials führt, das Cracken begünstigt und die Trennung von sowohl nicht umgesetzten Ausgangsmaterial und höhersiedenden, gecrackten Produkten von dem Katalysator er-The carbon handling or process management can be carried out by suitable Limitation of the total pressure in the reactor and the partial pressure of the starting material are also facilitated. In general, for a given degree of conversion, relatively small decreases in the above-mentioned pressures can lead to a substantial one Lead to a decrease in coke production. This could possibly be due to the limitation of the Overall pressure leads to increased evaporation of the high-boiling components of the starting material, which promotes cracking and the separation of both unreacted feedstock and higher boiling cracked products from the catalyst
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loif-htort. Tn dieser Hinsicht kann es nuc:h hilfriMch soin, den Druckabfall der in bezuq auf den Reaktor stromabwärts liegenden und mit dem Reaktor in Verbindung stehenden Gerätschaft zu beschränken. Wenn es jedoch wünschenswert oder notwendig ist, das System bei einem höheren Gesamtdruck zu führen, wegen beispielsweise Betriebsführungseinschränkungen (beisoielsweise wegen eines Druckabfalls der stromabwärts liegenden Gerätschaft), können die oben beschriebenen Vorteile auch dadurch erreicht werden, dass man den Aüsgangsmaterial-Partialdruck Beschränkungen unterwirft. Geeignete Bereiche für den Reaktorgesamtdruck und den Aüsgangsmaterial-Partialdruck sind bereits weiter oben angegeben worden, und es ist im allgemeinen wünschenswert zu versuchen, die Drücke innerhalb dieser Bereiche auf einem Minimum zu halten.loif-htort. In this regard, it can nuc: h helpful soin, den Pressure drop in the equipment downstream of the reactor and in communication with the reactor restrict. However, when it is desirable or necessary to run the system at a higher total pressure, for example because of Operational restrictions (e.g. due to a pressure drop in downstream equipment), The advantages described above can also be achieved by restricting the starting material partial pressure subject. Suitable ranges for the total reactor pressure and the partial pressure of the starting material have already been given above and it is generally desirable to try to keep pressures within these ranges to a minimum keep.
Die abrupte Trennung des Katalysators von Produktdämpfen und nicht umgesetztem Ausgangsmaterial (falls ein solches vorhanden ist) stellt ebenfalls eine grosse Hilfe dar. Aus diesem Grunde ist die sogenannte ventilierte Riser-Vorrichtung und -Technik, offenbart in den US-PS'en 4 070 159 und 4 066 533 von George D. Myers et al., die bevorzugte Art Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens. Aus ähnlichen Gründen ist es vorteilhaft, die zwischen der Trennung des Katalysators von den Produktdämpfen und dem Beginn des Strippens verstreichende Zeit so weit wie möglich zu verkürzen. Die Anwendung eines ventilierten Risers und das prompte Strippen geben weniger Anlass zur Verkokung von nicht umgesetztem Ausgangsmaterial und höhersiedenden, gecrackten Produkten, die auf dem Katalysator adsorbiert sind.The abrupt separation of the catalyst from product vapors and Unreacted starting material (if one is available) is also of great help. For this reason is the so-called ventilated riser apparatus and technique disclosed in U.S. Patents 4,070,159 and 4,066,533 to George D. Myers et al., The preferred type of device for carrying out the method according to the invention. For similar reasons it is advantageous is the time elapsing between the separation of the catalyst from the product vapors and the start of the stripping shorten as much as possible. The use of a ventilated riser and prompt stripping are less likely to cause coking of unreacted feedstock and higher boiling cracked products adsorbed on the catalyst.
Eine besonders zweckmässige Verfahrensführung im Hinblick auf die Kohlenstoffhandhabung bzw. -Verfahrensführung besteht darin, das Verfahren in dem ventilierten Riser unter Verwendung eines Wasserstoff-Donators, falls notwendig, durchzuführen, während man den Aüsgangsmaterial-Partialdruck und den Reaktorgesamtdruck so niedrig wie möglich hält, und relativ grosse Mengen an Wasser, Wasserdampf und, falls gewünscht, an anderen Verdünnungsmitteln einführt, die die weiter oben diskutierten zahlreichen VorteileA particularly expedient procedure with regard to the carbon handling or process control is to run the process in the ventilated riser using a Hydrogen donor, if necessary, to carry out while keeping the starting material partial pressure and the total reactor pressure as low as possible, and relatively large amounts of water, steam and, if desired, other diluents introduces the numerous advantages discussed above
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zur Folge haben. Wenn flüssiges Wasser; Wasserdampf, Wasserstoff-Donatoren, Wasserstoff oder andere gasförmige oder verdampfbare Materialien in die Reaktionszone eingeführt werden, gestattet die Zugabe dieser Materialien darüber hinaus,eine zusätzliche Kontrolle des Verhältnisses von Katalysator zu öl auszuüben. Daher kann beispielsweise die Praxis der Erhöhung oder Erniedrigung des Verhältnisses von Katalysator zu öl bei einer gegebenen zunehmenden oder abnehmenden Menge der Reaktortemperatur verringert oder weggelassen werden, indem man dafür entweder eine geeignete Erniedrigung oder Erhöhung der Beschickungsanteile an Wasser, Wasser dampf und anderen gasförmigen oder verdampfbaren Materialien vornimmt oder auf geeignete Weise das Verhältnis von Wasser zu Damof und/oder anderen gasförmigen Materialien, die in die Reaktionszone eingeführt werden, erniedrigt oder erhöht.have as a consequence. When liquid water; Water vapor, hydrogen donors, Hydrogen or other gaseous or vaporizable materials are introduced into the reaction zone, allows the In addition, adding these materials, an additional control the ratio of catalyst to oil. Therefore, for example, the practice of increasing or decreasing the Ratio of catalyst to oil at a given increasing or decreasing amount of the reactor temperature can be reduced or omitted by either a suitable lowering for it or increases the feed proportions of water, steam and other gaseous or vaporizable materials or, appropriately, the ratio of water to Damof and / or other gaseous materials entering the reaction zone be introduced, decreased or increased.
Die Wärmehandhabung bzw. -Verfahrensführung umfasst Massnahmen, die ergriffen werden, um die in verschiedenen Abschnitten des Verfahrens freigesetzte Wärmemenge zu kontrollieren und/oder um eine solche Wärme, wie sie freigesetzt werden kann, erfolgreich zu handhaben. Im Gegensatz zu der herkömmlichen FCC-Praxis unter Verwendung von VGO, wo es allgemein ein Problem darstellt, während der Regenerierung genügend Wärme zu erzeugen, um für einen Wärmeausgleich im Reaktor zu sorgen, erzeugt die Verarbeitung von carbo-metallischen ölen im allgemeinen so viel Wärme, dass eine sorgfältige Handhabung und Verfahrensführung der Wärme notwendigThe heat handling or process management includes measures which are taken to control and / or to control the amount of heat released in different stages of the process to successfully handle such heat as can be released. Contrary to the traditional FCC practice under Use of VGO where it is generally a problem while generating enough heat during regeneration to ensure heat balance in the reactor is generated by the processing of Carbo-metallic oils generally have so much heat that a careful handling and process management of the heat necessary
Die Wärmehandhabung kann durch verschiedene Verfahren erleichtert werden, die mit den in den Reaktor eingeführten Materialien zusammenhängen. So kann die Wärmeabsorption durch das Ausgangsmaterial auf ein Maximum gebracht werden, wenn das Vorheizen des Ausgangsmaterials auf einem Minimum gehalten wird, wobei lediglich notwendig ist, dass die Temperatur des Ausgangsmaterials so hoch ist, dass es ausreichend flüssig ist, um in den Reaktor gepumpt und dort dispergiert werden zu können. Wenn der Katalysator in einem hochaktiven Zustand gehalten und die Verkokung unterdrückt wird (Metallkontrolle), um höhere Umwandlungen zu erzielen, kann dieHeat handling can be facilitated by various methods related to the materials introduced into the reactor. In this way, the heat absorption by the starting material can be maximized when the starting material is preheated is kept to a minimum, it is only necessary that the temperature of the starting material is high enough that it is sufficiently liquid to be pumped into the reactor and dispersed there. If the catalyst is in a highly active state is kept and the coking is suppressed (metal control), in order to achieve higher conversions, the
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erhaltene höhere Umwandlung und grössere Selektivität die Wärmeabsorption der Reaktion vergrössern. Im allgemeinen begünstiqen höhere Reaktortemperaturen die Katalysatorumwandlungswirksamkeit im Hinblick auf hitze festere und höhersiedende Bestandteile mit hohem Verkokungspotential. Während so die KdLnly.satordesaktivierungsgeschwindigkeit erhöht werden kann, neiyt die höhere Verfahrenstemperatur zu einem Ausgleich dieses Wirkaamkeitsverlustes. Höhere Temperaturen in dem Reaktor tragen auch zu einer Vergrösserung der Oktanzahl bei und gleichen damit diedie Cetanzahl erniec rigende Wirkungen der hohen Kohlenstoffabscheidung aus. Andere Verfahren zur Absorption von Wärme wurden bereits oben im Zusammenhang mit der Einführung von Wasser, Wasserdampf und anderen gasförmigen oder verdampfbaren Materialien in den Reaktor diskutiert. ■ 'obtained higher conversion and greater selectivity the heat absorption increase the response. In general, higher reactor temperatures will benefit catalyst conversion efficiency with regard to heat-solid and higher-boiling components with a high coking potential. While so the KdLnly.satord deactivation speed can be increased, the higher process temperature does not compensate for this loss of effectiveness. Higher temperatures in the reactor also contribute to an increase in the octane number, thus equaling the cetane number rigorous effects of high carbon deposition. Other Methods for absorbing heat have already been related above discussed with the introduction of water, water vapor and other gaseous or vaporizable materials into the reactor. ■ '
Scharfes Strippen und verschiedene oben beschriebene Regenerierungsverfahren eignen sich zur Kontrollierung der Wärmefreisetzung im Reaktor. Während die Abführung von Wärme aus dem Katalysator im Regenerator oder an einer stromabwärts liegenden Stelle, in bezug auf den Regenerator, durch Wärmeaustauscher (einschliesslich Wasserdampfschlangen) als Weg zur Kontrolle der freigesetzten Wärme vorgeschlagen wurde, wird das oben beschriebene Verfahren der mehrstufigen Regenerierung und Kontrolle des CO/CC^-Verhältnisses (entweder in einer einstufigen oder in einer mehrstufigen Regenerierung) jedoch als vorteilhafter angesehen. Die Anwendung von Wasserdampfschlangen kann zum Teil als eine Art Eigentor angesehen werden, da eine Wasserdampfschlange oder ein Wärmeaustauscher im Regenerator oder in einer Katalysatorrückführungsleitung im allgemeinen eine Zunahme des Katalysator-zu-öl-Verhältnisses verursacht und eine Zunahme der Kohlenstofferzeugung im Reaktor und der Wärmefreisetzung im Regenerator zur Folge hat.Sharp stripping and various regeneration methods described above are suitable for controlling the release of heat in the reactor. During the removal of heat from the catalyst in the regenerator or at a downstream point, with respect to the regenerator, through heat exchangers (including Water vapor coils) as a way to control the released Heat has been proposed, the method of multi-stage regeneration and control of the CO / CC ^ ratio described above is used (either in a single-stage or in a multi-stage regeneration), however, viewed as more advantageous. The application of water vapor coils can in part be viewed as a kind of own gate, as a water vapor coil or a heat exchanger generally an increase in the catalyst-to-oil ratio in the regenerator or in a catalyst recycle line causing an increase in carbon production in the reactor and heat release in the regenerator.
Wie oben erwähnt, kann die Erfindung auf die oben beschriebenen und auf viele andere Arten durchgeführt werden. Zwei beisDielhafte Ausführungsformen werden anhand der schematischen Diagramme der Figuren 1 und 2 und anhand deren nachfolgenden Beschreibungen näher erläutert, wobei dies jedoch keine Einschränkung bedeutet.As noted above, the invention can be practiced in the ways described above and in many other ways. Two examples Embodiments are based on the schematic diagrams of Figures 1 and 2 and on the basis of their subsequent descriptions explained in more detail, but this is not a restriction.
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Die Figur 1 zeigt ein schematisches Diagramm einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens. Das carbo- .■ metallische ölausgangsmaterial (welches in einem nicht dargestellten Ausgangsmaterial-Vorerhitzer erhitzt worden sein kann) und durch die Zuleitung 9 zugeführtes Wasser (falls solches verwendet wird) werden durch die Ausgangsmaterial-Nachschubleitung 10, die ein Kontrollventil 11 aufweist, in ein C-Stück 12 befördert, wo sie mit einem durch die Nachschubleitung 13 zugeführten Katalysatorfluss, kontrolliert durch das Ventil 14, gemischt werden. Selbstverständlich kann eine Vielzahl verschiedener Mischeinrichtungen angewandt werden, und es können weiterhin Vorrichtungen vorgesehen sein, um die anderen zusätzlichen Materialien, die oben diskutiert wurden, einzuführen. Die Mischung aus Katalysator und Ausgangsmaterial, mit oder ohne solchei zusätzlichen Materialien, wird dann in den Riser 18 eingeführt.Figure 1 shows a schematic diagram of a system for Implementation of the method according to the invention. The carbo-. ■ metallic oil starting material (which is in a not shown Raw material preheater may have been heated) and water supplied through the feed line 9 (if such is used) are through the starting material supply line 10, which has a control valve 11, into a C-piece 12 conveyed, where they are mixed with a catalyst flow fed in through the supply line 13, controlled by the valve 14. Of course, a variety of different Mixing devices are used, and devices can also be provided to mix the other additional materials, discussed above. The mixture of catalyst and feedstock, with or without such additional ones Materials, is then fed into the riser 18.
Obgleich der Riser 18 in der Zeichnung senkrecht dargestellt ist, ist für den Fachmann offensichtlich, dass der Riser nicht notwendigerweise vertikal angeordnet sein muss, da Riser-Reaktoren j bekannt sind, in denen ein leidlicher Anteil des Riserrohres nicht| vertikal angeordnet ist. Es kommen somit Riserrohre mit einer nach' oben gerichteten Richtungskomponente in Frage, und gewöhnlich ist , die nach oben gerichtete Komponente ihrer nach oben fliessenden, ' geneigten Bereiche beträchtlich, das heisst sie beträgt wenigstens 30°. Es sind weiterhin Riser bekannt, welche abwärts fliessende, . geneigte oder vertikale Abschnitte, wie auch horizontale Ab- ! schnitte, aufweisen. Weiterhin sind gefaltete Riser bekannt, die ; sowohl sich nach oben als auch nach unten erstreckende Abschnitte aufweisen. Schliesslich ist es möglich, das erfindungsgemässe Verfahren in einem geneigten und/oder vertikal angeordneten Rohr ■ durchzuführen, in welches das Ausgangsmaterial und der Kataly- j sator von oben her eingeführt werden, und in welchem sich das Ausgangsmaterial und der Katalysator unter dem Einfluss der Schwerkraft und des Abfliessens des Ausgangsmaterials auf ein tieferes Niveau nach unten bewegen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kommen im allgemeinen solche Reaktionskammern in Frage, die ein grosses L/D-Verhältnis aufweisen, und bei denen eine deutliche Abweichung von der Horizontalen vorliegt.Although the riser 18 is shown vertically in the drawing, it will be apparent to those skilled in the art that the riser is not necessarily must be arranged vertically, since riser reactors j are known in which a reasonable proportion of the riser tube is not | is arranged vertically. There are thus riser pipes with a ' upward directional component in question, and is usually the upward component of their upward flowing, ' inclined areas considerably, that is to say it is at least 30 °. There are also known risers which flow downwards. inclined or vertical sections, as well as horizontal descents! cuts. Furthermore, folded risers are known which; have both upwardly and downwardly extending portions. Finally, it is possible that the invention Process in an inclined and / or vertically arranged tube ■ to carry out, in which the starting material and the catalyst j Sator are introduced from above, and in which the starting material and the catalyst are under the influence of the Gravity and the drainage of the starting material move down to a deeper level. In the context of the present In general, those reaction chambers that have a large L / D ratio are suitable for the invention, and in which one there is a clear deviation from the horizontal.
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Am oberen Ende des Risers 18 ist eine Kammer 19 angeordnet, die den Katalysator, der aus dem Riser kommt, aufnimmt. Während die Kammer 19 eine herkömmliche Trennungs- und Sammelkammer sein kann, sind vorzugsweise Mittel vorgesehen, um die Produktdämpfe zu einer ausreichenden Richtungsänderung in bezug auf die von den Katalysatorteilchen eingeschlagene Richtung zu zwingen, wodurch die Dämpfe plötzlich und wirksam von dem Katalysator ge- · trennt werden. Vorzugsweise wird, wie oben beschrieben, eine "ballistische" Trennung der Katalysatorteilchen von den Produktdämpfen vorgenommen. . ■At the upper end of the riser 18, a chamber 19 is arranged which picks up the catalyst coming out of the riser. While chamber 19 can be a conventional separation and collection chamber can, means are preferably provided to cause the product vapors to change direction sufficiently with respect to that of force the catalyst particles to go in the direction they are taking, causing the vapors to suddenly and effectively escape from the catalyst. be separated. Preferably, as described above, there is a "ballistic" separation of the catalyst particles from the product vapors performed. . ■
In dem schematischen Diagramm umfasst die Trennungskammer 19 eine nach oben gerichtete Verlängerung 20 des Riserrohres 18 mit einem offenen oberen Ende 21, durch welches die Katalysatorteilchen abgeführt werden. Bei dieser Ausführungsform wird von dem sogenannten ventilierten Riser Gebrauch gemacht, der in den oben beschriebenen Patenten von Myers et al. beschrieben wird. Wegen der hitzebeständigen Natur der carbo-metallischen Fraktionen sind relativ scharfe Bedingungen erforderlich, jedoch verhindert die schnelle Trennung des Katalysators von den leichteren gecrackte'n Produkten in dem ventilierten Riser ein übercracken der gewünschten flüssigen Produkte, wie Benzin, zu gasförmigen Produkten. Die Produktdämpfe werden zu einer plötzlichen Richtungsänderung durch die seitliche öffnung 22 gezwungen, die in der Seite der Riserverlängerung 20 angeordnet ist, wobei die Katalysatorteilchen zum überwiegenden Teil den Produktdämpfen nicht in die öffnung 22 folgen können.In the schematic diagram, the separation chamber 19 includes a upward extension 20 of the riser tube 18 with an open upper end 21 through which the catalyst particles be discharged. In this embodiment, the so-called ventilated riser, which is disclosed in the Myers et al. patents described above. is described. Because The refractory nature of the carbo-metallic fractions requires relatively severe conditions, but prevents them the quick separation of the catalyst from the lighter cracked ones Products in the ventilated riser crack the desired liquid products, such as gasoline, into gaseous ones Products. The product vapors are forced to suddenly change direction through the side opening 22, which is shown in FIG the side of the riser extension 20 is arranged, the catalyst particles predominantly in the product vapors cannot follow into the opening 22.
Die Dämpfe und die wenigen Teilchen, denen es gelungen ist, den Dämpfen in die öffnung 22 zu folgen, werden durch die Querleitung 23 in eine Zyklon-Trennvorrichtung 24 überführt. Es ist ein Vorteil des dargestellten ventilierten Risersystems, dass es zufriedenstellend mit einer einstufigen Zyklon-Trennungsvorrichtung arbeiten kann. Jedoch wird die Zyklon-Trennvorrichtung 24 in der vorliegenden Ausführungsform als eine erste Zyklon-Trennvorrichtung verwendet, welche über eine Überführungsleitung 17 mit einer wahlweise angeordneten, zweiten Zyklon-Trennvorrich-The vapors and the few particles that have succeeded in following the vapors into the opening 22 are passed through the cross line 23 transferred to a cyclone separator 24. It is an advantage of the illustrated ventilated riser system that it can operate satisfactorily with a single stage cyclone separator. However, the cyclone separator 24 in the present embodiment as a first cyclone separator used, which via a transfer line 17 with an optionally arranged, second cyclone separator
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tung 25 verbunden ist. Die Zyklon-Trennvorrichtung, gleichgültig, ob einstufig oder mehrstufig, trennt diejenigen geringen Katalysatormengen von den Produktdämpfen ab, denen es. gelungen ist, durch die seitliche öffnung 22 hindurchzugelangen. Die Produktdämpfe werden durch die Produktabführungsleitung 26 aus der Trennkammer 19 abgeführt.device 25 is connected. The cyclone separator, regardless of whether it is single-stage or multi-stage, separates those small amounts of catalyst from the product vapors that it. has succeeded in getting through the lateral opening 22. The product fumes are discharged from the separation chamber 19 through the product discharge line 26.
Die Katalysatorteilchen, die aus dem offenen oberen Ende 21 der Riserverlängerung 20, und diejenigen Katalysatorteilchen, die aus den Abführungsschenkeln 27 und 28 des ersten und zweiten Zyklons 24 bzw. 25 abgeführt werden, fallen auf den Boden der Trennkammer 19. Der Katalysatorbestand und die Verweilzeit des Katalysators in der Kammer 19 werden vorzugsweise auf einem Minimum gehalten. Während des Anfahrens können die anwesenden Katalysatorteilchen durch Auflockerungsdüsen 30, die über die Wasserdampfzuleitung 29 mit Wasserdampf gespeist werden, im Schwebezustand gehalten werden. Von dem Boden der Trennkammer überfliessender, verbrauchter Katalysator gelangt durch das Fallrohr 31 in eine Stripperkammer 32, die mit Staublechen 33 ausgerüstet ist und in welche ein Dampfstrahl 34 führt. Jedes andere Stripping-Gas, das oben erwähnt wurde, kann zusammen mit oder anstelle von Wasserdampf eingesetzt werden.The catalyst particles emerging from the open top 21 of the riser extension 20, and those catalyst particles emerging from the are discharged from the discharge legs 27 and 28 of the first and second cyclones 24 and 25, respectively, fall to the bottom of the Separation chamber 19. The catalyst inventory and the residence time of the catalyst in chamber 19 are preferably on one Kept to a minimum. During the start-up, the catalyst particles present can be blown through the loosening nozzles 30, which are via the Steam supply line 29 are fed with steam, in Be held in limbo. Used catalyst overflowing from the bottom of the separation chamber passes through the Downpipe 31 into a stripper chamber 32, which is equipped with baffles 33 and into which a steam jet 34 leads. Each other stripping gas mentioned above can be used in conjunction with or in place of water vapor.
Der Kohlenstoff wird in der Verbrennungsvorrichtung 38, in welcher der durch Strippen behandelte Katalysator über das Fallrohr und das Kontrollventil 40 aufgenommen wird, von der Oberfläche des Katalysators weggebrannt. Die Gebläse 41 und 42 liefern in Verbindung mit einem Ventil- und Rohrleitungssystem, welches allgemein mit dem Bezugszeichen 44 bezeichnet wird, die Luft für die Verbrennungsluftdüsen 48 am Boden der Verbrennungsvorrichtung und für die Auflockerungsdüsei 49, welche in einer höheren Stellung angeordnet sind. Ein Vorheizer 4 3 kann angewandt werden, wenn die Anlage mit VGO angefahren wird, obgleich der Vorheizer gewöhnlich nicht benötigt wird, wenn erfindungsgemäss schwere Kohlenwasserstoffe verarbeitet werden; wenn dann die Anlage auf carbo-metallisches Ausgangsmaterial umgestellt wird, kann der Betrieb des Vorheizers eingestellt (oder zumindest eingeschränkt)The carbon is in the combustion device 38, in which the stripped catalyst is picked up via the downcomer and control valve 40 from the surface of the catalytic converter burned away. The fans 41 and 42 provide in conjunction with a valve and piping system, which generally indicated by the reference numeral 44, the air for the combustion air nozzles 48 at the bottom of the combustion apparatus and for the loosening nozzle 49, which is in a higher position are arranged. A preheater 4 3 can be used if the system is started up with VGO, although the preheater usually not needed if the invention is heavy Hydrocarbons are processed; if the system is then converted to carbo-metallic starting material, the Operation of the preheater stopped (or at least limited)
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worden. Es kennen zusätzliche Brennstoffmittcl vorgesehen werden, um Brennstoff durch die Verbrennungsluftdüsen 48 zuzuführen; jedoch ist es gewöhnlich nicht notwendig, da der Kohlenstoffniederschlag auf dem Katalysator mehr als genug Brennstoff zur Verfügung stellt, um die in dem Regenerierungsabschpitt erforderlichen Temperaturen aufrechtzuerhalten. Der regenerierte Katalysator, von dem der meiste Kohlenstoff weggebrannt worden ist, verlässt die Verbrennungsvorrichtung durch einen oberen Auslass und gelangt durch eine Querleitung 51 in.eine zweite Kammer 52, wo er mittels eines Umlenkbleches 53 in den unteren Teil der Kammer abgelenkt wird. Obgleich die Anwendung einer zweistufigen Regenerierung möglich und auch bevorzugt ist, dient die zweite Kammer 52 bei dieser speziellen Ausführungsform in erster Linie als eine Trennkammer, obgleich sie auch dazu verwendet- werden kann, weiteren Kohlenstoff herab bis etwa 0,01 % oder weniger in den letzten Stufen der Regenerierung zu entfernen.been. Additional fuel means are to be provided, to supply fuel through the combustion air nozzles 48; however, it is usually not necessary as the carbon precipitate on the catalyst will produce more than enough fuel Provides to those required in the regeneration section Maintain temperatures. The regenerated catalyst from which most of the carbon has been burned away leaves the combustion device through an upper outlet and enters a second chamber 52 through a cross line 51, where it is deflected into the lower part of the chamber by means of a baffle plate 53. Although the application of a two-stage Regeneration is possible and also preferred, the second chamber 52 serves primarily in this special embodiment as a separation chamber, although it can also be used to further carbon down to about 0.01% or less to be removed in the final stages of regeneration.
Der Katalysator kann in bis zu drei verschiedenen Richtungen aus der zweiten Kammer 52 geführt werden. Ein Teil des Katalysators kann zu der Verbrennungsvorrichtung 38 zurückgeführt werden, über die Katalysatorrezirkulierungsschleife 55 und das Kontrollventil 56 zur Kontrollierung der Wärme in der Verbrennungsvorrichtung. Ein Teil des Katalysators wird von den Produktgasen mitgeschleppt, wie beispielsweise CO und/oder CO-, die durch Verbrennen des Kohlenstoffs auf dem Katalysator in der Verbrennungsvorrichtung erzeugt werden, und der mitgeschleopte Katalysatorstaub gelangt im oberen Teil der Kammer 52 zu zwei Sätzen von ersten und zweiten Zyklonen, die allgemein mit den Bezugszeichen 57 und 58 bezeichnet sind, in welchen dieser Katalysatorstaub von den Verbrennungsgasen getrennt wird. Der in den Zyklonen 57 und 58 gesammelte Katalysator und durch deren Fallrohre abgeführte Katalysator wird zu dem Boden der Kammer gelenkt, wo der Katalysator durch Inertgas— und/oder Wasserdampfdüsen 59 und durch eine Prallblechanordnung 54 in Schwebe gehalten wird, wobei letztere die Abführung von regeneriertem Katalysator durch den Auslass 69 in die Katalysatornachschubleitung 13 erleichtert, durch welche er für den Kontakt mit frischem Ausgangsmaterial in dem C-Stück 12, wie oben beschrieben, rezirkuliert wird.The catalyst can be guided out of the second chamber 52 in up to three different directions. Part of the catalyst can be returned to incinerator 38 via catalyst recirculation loop 55 and the like Control valve 56 for controlling the heat in the combustion device. Part of the catalyst is used by the Product gases entrained, such as CO and / or CO- produced by burning the carbon on the catalyst in the Combustion device are generated, and the entrained Catalyst dust arrives at the top of chamber 52 to two sets of first and second cyclones generally associated with the Reference numerals 57 and 58 are denoted in which this catalyst dust is separated from the combustion gases. The catalyst collected in the cyclones 57 and 58 and through their Catalyst discharged downstairs is directed to the bottom of the chamber where the catalyst is passed through inert gas and / or steam nozzles 59 and is held in suspension by a baffle plate arrangement 54, the latter being responsible for the removal of regenerated Catalyst facilitated through the outlet 69 in the catalyst supply line 13, through which it for contact with fresh starting material in the C-piece 12, as described above, is recirculated.
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Die durch die Regenerierung des Katalysators erzeugten und von dem mitgeschleppten Katalysatorstaub durch die Sätze 57 und 58 an primären und sekundären Zyklonen in Kammer 52 abgetrennten Verbrennungsproduktgase werden durch die Abgasleitungen 61 und 62 und die Wärmeaustauscher 60 und 63 abgeführt. Da ' diese Gase bedeutsame Mengen an CO enthalten, können sie über die Gaszuleitung 64 in einen wahlweise vorhandenen Ofen 65 geführt werden, in welchem das CO zur Erhitzung der Heizschlange 66, die mit dem Wasserdampfboiler 67 verbunden ist, verbrannt wird. Zusätzliche Wärme kann dem Inhalt der Boiler durch die Leitungsschleife 68 zugeführt werden, d'ie Flüssigkeit von dem Boiler 67 zu den Wärmeaustauschern 60 und 63 und zurück zu dem Boiler zirkuliert. Dies stellt selbstverständlich nur eines von vielen möglichen Beispielen für Regenerierungssysteme dar. Die von dem Regenerator über den regenerierten Katalysator zu dem Riser zurückgeführte Wärme kann auf irgendeine andere, oben beschrie- ί bene Weise, kontrolliert werden; jedoch werden erfindungsgemäß die relativen Anteile von Kohlenmonoxid und Kohlendioxid kontrolliert, die erzeugt werden, während der Katalysator in einer Wärmeaustauschbeziehung zu den aus „der Regenerierung kommenden Verbrennungsgasen steht. Das gleiche Verfahren ist auch in der durch Fig. 2 erläuterten, besonders bevorzugten Ausführungsform verwirklicht. · ■ ■Those generated by the regeneration of the catalyst and by the catalyst dust carried over by the sets 57 and 58 Combustion product gases separated at primary and secondary cyclones in chamber 52 are passed through exhaust lines 61 and 62 and the heat exchangers 60 and 63 removed. This one Gases contain significant amounts of CO, they can be via the gas supply line 64 are fed into an optional oven 65 in which the CO is used to heat the heating coil 66, the is connected to the steam boiler 67, is burned. Additional Heat can be added to the contents of the boilers through the conduit loop 68, the liquid from the boiler 67 to the heat exchangers 60 and 63 and back to the boiler. Of course, this is just one of many possible examples of regeneration systems. Those from the regenerator via the regenerated catalyst to the riser Recirculated heat can be controlled in any of the other ways described above; however, according to the invention, the controls relative proportions of carbon monoxide and carbon dioxide that are generated while the catalyst is in a heat exchange relationship to the combustion gases coming from the regeneration. The same procedure is also in the Realized by Fig. 2 explained, particularly preferred embodiment. · ■ ■
In der Figur 2 steht das Bezugszeichen 80 für ein Ausgangsmaterial-Kontrollventil in der Ausgangsmateriäl-Zuführungsleitung Durch die Zuführungsleitung 83 (falls benötigt) wird flüssiges Wasser in das Ausgangsmaterial eingespeist. Ein in der Zuführungsleitung 82 angeordneter Wärmeaustauscher 81 dient als Ausgangsmateri,al-Vorheizer, wodurch vorgeheiztes Ausgangsmaterial in den Boden des Riser-Reaktors 91 eingespeist werden kann. Der Katalysator wird durch die Katalysatorstandleitung 86 in den Reaktor geführt, wobei der Katalysatorfluss durch ein Kontrollventil 87 und eine geeignete (nicht dargestellte) automatische Kontrolleinrichtung reguliert wird, mit welcher Fachleute auf dem Gebiet der Planung und des Betriebs von Riser-Crnckern vertraut sind.In FIG. 2, the reference numeral 80 stands for a starting material control valve in the starting material supply line Through the supply line 83 (if required) liquid is produced Water fed into the feedstock. A heat exchanger 81 arranged in the supply line 82 serves as the starting material, al-preheater, whereby preheated feedstock can be fed into the bottom of the riser reactor 91. The catalyst is fed into the reactor through the catalyst standpipe 86, the catalyst flow through a control valve 87 and a suitable automatic control device (not shown) regulates which professionals are familiar with in the field of planning and operating riser crackers.
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Der Riser 91 kann gegebenenfalls Mittel zur Einsoritzung von Was.-.er, Wasserdampf und, falls gewünscht, anderen gasförmigen und/oder verdampfbaren Materialien für die oben genannten Zwecke umfassen. Der Reaktor ist mit einer Trennkammor 32 ausgestattet, die der Trennkammer 19 des in Fig. 1 dargestellten Reaktors ähnlich ist, und somit umfasst die Ausführungsform von Fig. 2 Mittel, mit denen die Dämpfe zu einer Richtungsänderung gezwungen werden, um eine plötzliche und wirksame Trennung von dem Katalysator zu erreichen, wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform. Der Katalysator verlässt die Trennkammer 92 durch den Stripper 94, der auf ähnliche Weise wie der in Fig. 1 dargestellte Stripper 32 arbeitet. Der verbrauchte Katalysator gelangt von dem Stripper 94 durch die Überführungsleitung 97 für verbrauchten Katalysator, welche zur Kontrollierung des Flusses ein Absoerrventil 98 aufweist, in den Regenerator 101.The riser 91 can optionally comprise means for the injection of water, water vapor and, if desired, other gaseous and / or vaporizable materials for the purposes mentioned above. The reactor is provided with a separation chamber 32 similar to the separation chamber 19 of the reactor shown in Figure 1 and thus the embodiment of Figure 2 includes means for forcing the vapors to change direction in order to achieve a sudden and effective separation from the catalyst, as in the embodiment described above. The catalyst exits the separation chamber 92 through the stripper 94, which operates in a manner similar to that of the stripper 32 shown in FIG. The used catalyst passes from the stripper 94 through the transfer line 97 for used catalyst, which has a shut-off valve 98 for controlling the flow, into the regenerator 101.
Der Regenerator 101 ist durch eine Trennplatte 104, die zwischen dem oberen und dem unteren Ende des Regenerators angebracht ist, in eine obere Kammer 102 und eine untere Kammer 103 unterteilt. Der aus der Überführungsleitung 97 kommende verbrauchte Katalysator betritt die obere Kammer 102, in welcher der Katalysator teilweise regeneriert wird. Eine trichterförmige Sammeleinrichtung 106 mit einer schräggeschnittenen oberen Kante nimmt den teilweise regenerierten Katalysator.von der oberen Oberfläche der dichten Phase des Katalysators in der oberen Kammer 102 auf und bringt ihn durch das Fallrohr 107 mit einem Auslass 110 unterhalb der oberen Oberfläche der dichten Phase des Katalysators in die untere Regenerierungskammer 103. Anstelle des internen Katalysatorfallrohres 107 kann man auch ein extern angebrachtes Fallrohr verwenden. Durch Ventile in einem derartigen extern angebrachten Fallrohr kann die Katalysatorverweilzeit und die Fliessgeschwindigkeit in und zwischen der oberen und der unteren Kammer kontrolliert werden.The regenerator 101 is supported by a partition plate 104, which is attached between the upper and lower ends of the regenerator, divided into an upper chamber 102 and a lower chamber 103. The spent catalyst coming from transfer line 97 enters the upper chamber 102 in which the catalyst is partially regenerated. A funnel-shaped collection device 106 with a bevel cut top edge takes the partially regenerated catalyst. From the top surface the dense phase of the catalyst in the upper chamber 102 and brings it through the downpipe 107 with an outlet 110 below the upper surface of the dense phase of the catalyst into the lower regeneration chamber 103. Instead of the internal Catalyst downpipe 107 can also be used an externally attached downpipe. Through valves in such an external Attached downpipe can control the catalyst residence time and the flow rate in and between the upper and lower Chamber controlled.
Durch die Luftzuführungsleitung 113 wird Luft zu dem Regenerator gebracht. Ein Teil der Luft gelangt durch eine Zweignachschubleitung 114 zu dem Bajonett 115, das sich nach oben in dasAir is supplied to the regenerator through the air supply line 113 brought. A part of the air reaches the bayonet 115 through a two supply line 114, which extends upwards into the
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Innere des Speicherraumes 111, entlang dessen Mittelachse, hinein erstreckt. Der Katalysator in Kammer 103 hat Zugang zu dem Raum innerhalb des Speicherraumes 111 zwischen dessen Seitenwänden und dem Bajonett 115. Ein schmales (nicht dargestelltes) Bajonett in dem erwähnten Raum lockert den Katalysator auf und zwingt ihn nach oben gegen einen horizontal angeordneten (nicht dargestellten) Ringverteiler an dem nach oben hin offenen Ende des Speicherraums 111, der sich in die Kammer 103 öffnet. Die restliche Luft, die durch die Luftzuführungsleitung 113 zugeführi wird, kann in einem Lufterhitzer 117 (wenigstens während des Anfahrens mit VGO) erhitzt und dann durch den Einlass 118 des oben erwähnten Ringverteilers eingeführt werden, der mit Löchern, Düsen oder anderen öffnungen versehen ist, welche einen nach ober gerichteten Gasfluss erzeugen, um den teilweise regenerierten Katalysator in Kammer 103 aufzuwirbeln.Interior of the storage space 111, along its central axis, extends into it. The catalyst in chamber 103 has access to the space within the storage space 111 between its side walls and the bayonet 115. A narrow bayonet (not shown) in the space mentioned loosens the catalyst and forces it upwards against a horizontally arranged ring distributor (not shown) at the end that is open at the top of the storage space 111 which opens into the chamber 103. The remaining air that is supplied through the air supply line 113 can be installed in an air heater 117 (at least during start-up with VGO) and then heated through inlet 118 of the above mentioned ring distributor are introduced, which is provided with holes, nozzles or other openings, which one to the top generate directed gas flow to fluidize the partially regenerated catalyst in chamber 103.
Die auf diese Weise zugeführte Luft vollendet in Kammer 103 die Regenerierung des aus der Falleitung 107 erhaltenen, teilweise regenerierten Katalysators. Die zugeführte Luftmenge ist so ausreichend, dass die Luft und/oder die erhaltenen Verbrennungsgase noch in der Lage sind, die Verbrennung zu unterstützen, wenn sie das obere Ende der Kammer 103 erreichen. Das oben erwähnte Fallrohr 107 erstreckt sich durch eine vergrösserte öffnung in der Trennplatte 104, an welcher ein Gasverteiler 120 angeordnet ist, welcher in bezug auf das Fallrohr konzentrisch angeordnet ist und dieses umgibt. Durch den Gasverteiler 120 gelangen die die Verbrennung unterhaltenden Gase, die nun teilweise an die Verbrennung unterhaltendem Gas verarmt sind, in die obere Regeneratorkammer 102, wo sie mit dem aus der Oberführungsleitung 97 ankommenden, verbrauchten Katalysator zu dessen teilweiser Oxidation in Berührung gebracht werden. Mit öffnungen versehene Sonden oder andere geeignete Mittel im Gasverteiler 120 unterstützen die gleichförmige Verteilung des teilweise an die Verbrennung unterhaltende» Gas verarmten Gases in der oberen Kammer 102. Zusätzliche Luft oder andere Fliessmittel können in die obere Kammer 102, falls gewünscht, durch die Nachschubleitung 122 eingeführt werden, welche in' oder durch den Gasverteiler 120 führt.The air supplied in this way completes in chamber 103 the regeneration of the partial regeneration of the air obtained from the downpipe 107 regenerated catalyst. The amount of air supplied is sufficient that the air and / or the combustion gases obtained are still able to support the combustion if they reach the top of chamber 103. The above-mentioned downpipe 107 extends through an enlarged opening in the Separating plate 104, on which a gas distributor 120 is arranged, which is arranged concentrically with respect to the downpipe and surrounds this. The gases maintaining the combustion pass through the gas distributor 120, some of which are now used for the combustion entertaining gas are depleted, in the upper regenerator chamber 102, where they are with the incoming from the overhead line 97, spent catalyst are brought into contact for its partial oxidation. Apertured probes or other suitable means in gas manifold 120 will assist in evenly distributing the partial to the combustion entertaining »gas depleted gas in the upper chamber 102. Additional air or other fluids can be in the upper Chamber 102, if desired, can be introduced through the supply line 122 which leads into or through the gas manifold 120.
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Vollständig regenerierter Katalysator mit weniger als etwa 0,25 % Kohlenstoff, vorzugsweise weniger als 0,1 %, und insbesondere weniger als etwa 0,05 %r wird aus der unteren Regeneratorkammer 103 durch einen Stripper 128 für regenerierten Katalysator abgeführt, dessen Auslass, in die oben erwähnte Katalysator-Standleitung 86 führt. Auf diese Weise wird der regenerierte Katalysator für den Kontakt mit weiterem frischem Ausgangsmaterial welches über die Ausgangsmaterial-Zuführungsleitung 82 zugeführt wird, zu dem Riser 91 zurückgeführt. Jegliche Hitze, die der zurückgeführte Katalysator in dem Regenerator 101 aufgenommen hat, steht für die Übertragung auf das frische Ausgangsmaterial in dem Riser zur Verfügung.Fully regenerated catalyst with less than about 0.25% carbon, preferably less than 0.1%, and more preferably less than about 0.05 % r is removed from the lower regenerator chamber 103 by a regenerated catalyst stripper 128, the outlet of which is shown in FIG the above-mentioned catalytic converter stand-alone line 86 leads. In this way, the regenerated catalyst is returned to the riser 91 for contact with further fresh starting material which is supplied via the starting material supply line 82. Any heat that the recycled catalyst has picked up in regenerator 101 is available for transfer to the fresh feedstock in the riser.
Die Aufteilung des Regenerators in eine obere und eine untere Regenerierungskammer 102 bzw. 103 gleicht nicht nur Schwankungen der Katalysator-Regenerator-Verweilzeit aus, sondern bietet auch eine einzigartige Unterstützung hinsichtlich der Beschränkung der Regenerierungswärmemenge, die auf das frische Ausgangsmaterial übertragen wird, während gleichzeitig ein regenerierter Katalysator mit niedrigen Restkohlens-toffwerten für die Zurückführung in den Reaktor erhalten wird. Aufgrund der Anordnung des Regenerators kommt der verbrauchte Katalysator aus der Überführungsleitung 97 mit seinem hohen Gehalt an Kohlenstoff in der Kammer 102 mit den die Verbrennung unterstützenden Gasen in Berührung, die wenigstens teilweise schon an Sauerstoff verarmt sind durch das Verbrennen des Kohlenstoffs von dem teilweise regenerierten Katalysator in der unteren Regeneratorkammer 103. Aus diesem Grunde ist es möglich, sowohl die Verbrennung als auch die Menge an erzeugtem Kohlendioxid in der oberen Regeneratorkammer 102 zu kontrollieren. Obgleich die Luft oder ein anderes, durch die Luftzuführungsleitung 113 und die Zweigleitung 114 zugeführtes Regenerierungsgas eine relativ grosse Menge an Sauerstoff enthalten kann, ist schon ein Teil des Kohlenstoffs des teilweise regenerierten Katalysators, mit dem sie in der unteren Regenerierungskammer 103 in Berührung kommen, entfernt. Die hohe Konzentration an Sauerstoff und die Temperatur des teilweise regenerierten Katalysators sind gemeinsam Ursache für eine schnelle Entfernung des restlichen Kohlen-The division of the regenerator into an upper and a lower regeneration chamber 102 or 103 is not only equal to fluctuations the catalyst-regenerator residence time, it also provides unique support in terms of restriction the amount of regeneration heat transferred to the fresh feedstock while a regenerated catalyst with low residual carbon values for recycling in the reactor is obtained. Due to the arrangement of the regenerator, the spent catalyst comes out of the transfer line 97 with its high carbon content in the chamber 102 in contact with the combustion assisting gases, the at least are already partially depleted of oxygen by burning the carbon from the partially regenerated catalyst in the lower regenerator chamber 103. Because of this, it is possible to monitor both the combustion and the amount of generated Control carbon dioxide in the upper regenerator chamber 102. Although the air or something else, through the air supply line 113 and the branch line 114 are supplied with regeneration gas can contain a relatively large amount of oxygen, is already part of the carbon of the partially regenerated catalyst, with which they come into contact in the lower regeneration chamber 103 is removed. The high concentration of oxygen and the Temperature of the partially regenerated catalyst are common Cause of rapid removal of the remaining carbon
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Stoffs in dem Katalysator, wobei ein sauberer, regenerierter Katalysator mit einem Minimultr? an Wärmefreisetzung erhalten wird. -: So können deshalb auch hier die VerbrennungstemDeraturen und das COrCCU-Verhältnis in er unteren Regenerierungskammer leicht kontrolliert werden. Die Regenerierungsabgase werden aus der oberen Regeneratorkammer 102 durch die Abgasleitung 123, das Regulierungs' ventil 124, die Katalysatorstaubfalle 125 und Auslass 126 abgeführt. :Substance in the catalyst, with a clean, regenerated catalyst with a minimultr? of heat release is obtained. - : The combustion temperatures and the COrCCU ratio in the lower regeneration chamber can therefore also be easily checked here. The regeneration exhaust gases are discharged from the upper regenerator chamber 102 through the exhaust line 123, the regulating valve 124, the catalyst dust trap 125 and outlet 126. :
Die aus der Trennkanuner 92 erhaltenen Produktdämpfe können auf jede geeignete Weise verarbeitet werden, beispielsweise durch Abführung durch die Dampfableitungsleitungen 131 zu dem Einlass der Fraktionierkolonne 132. Die genannte Fraktionierkolonne umfasst einen Auslass 133 für Bodenprodukte, einen Seitenauslass 134 einen Spülöl-Stripper 135, einen Stripper-Bodenauslass und Abführungsleitung 136, die mit einer Pumpe 137 verbunden ist, zur Abführung von Spülöl. Das Kopfprodukt des Strippers 135 wird ; über die Stripperkopfprodukt-Rückführungsleitung 138 in die ' Fraktionierkolonne 132 zurückgeführt.The product vapors obtained from the separating canister 92 can on processed in any suitable manner, for example by evacuation through vapor discharge lines 131 to the inlet fractionation column 132. Said fractionation column comprises a bottoms outlet 133, a side outlet 134, a flushing oil stripper 135, a stripper bottom outlet, and drain line 136, which is connected to a pump 137, for the discharge of flushing oil. The overhead product of the stripper 135 becomes; via the stripper head product return line 138 into the ' Fractionation column 132 recycled.
Die Hauptkopfprodukt-Abführungsleitung 139 der Fraktionierkolonne j ist mit dem Kopfprodukt-Empfanger 142 verbunden, der eine Auslassleitung 143 für Bodenproduk-te aufweist, welche "zur Pumpe 144 führt, zur Abführung von Benzinprodukt. Falls gewünscht, kann ein Teil dieses Produkts über die Rezirkulierungsleitung 145 \ in die Fraktionierkolonne 132 zurückgeführt werden, wobei der. ι Fluss mittels des Rezirkulierungsventils 146 kontrolliert wird. Der Kopfprodukt-Empfänger umfasst auch einen Wasserempfänger 147, und eine Wasserabführungsleitung 148. Durch den Gasauslass 150 ] des Kopfprodukt-Empfängers wird ein Produktstrom abgeführt, der \ hauptsächlich Material unterhalb C5, jedoch auch etwas C5-, cc~- '. und C7-Material enthält. Falls gewünscht, kann das C^-Material ! und schwereres Material, welches sich in dem Gasproduktstrom be- j findet, durch Druck, Kühlung und Fraktionierung abgetrennt und zu dem Kopfprodukt-Empfanger mit einem Kompressor, Kühler und ! einer Fraktionierkolonne (nicht dargestellt) zurückgeführt werden. -The main overhead product discharge line 139 of fractionation column j is connected to the overhead product receiver 142, which has an outlet line 143 for bottoms which "leads to pump 144 for the discharge of gasoline product. If desired, a portion of this product can be discharged via the recirculation line 145 \ can be returned to the fractionation column 132, the flow being controlled by means of the recirculation valve 146. The overhead product receiver also comprises a water receiver 147 and a water discharge line 148. A product stream is discharged through the gas outlet 150] of the overhead product receiver, the \ mainly material below C 5, but also some C 5 -., c c ~ -.! desired and C '7 material Falls, the C ^ material and heavier material loading in the gas product stream can j takes place, separated by pressure, cooling and fractionation and to the overhead product receiver with a compressor, cooler and! a Fraktionierko lonne (not shown) are returned. -
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ORIGINAL INSPECTED COPYORIGINAL INSPECTED COPY
Die nachfolgenden Beispiele dienen lediglich der Erläuterung und sind nicht als Beschränkung der vorliegenden Erfindung aufzufassen. Die Daten der bei diesen Beispielen verwendeten Katalysatoren sind in Tabelle 2 oben angegeben.The following examples serve only for illustration and are not to be interpreted as a restriction of the present invention. The data for the catalysts used in these examples are given in Table 2 above.
Die bis heute herkömmliche Praxis in einigen Raffinerien umfasst das Vermischen von relativ geringen Mengen an carbo-metallischen ölen mit Vakuumgasölen, die üblicherweise als Ausgangsmaterial für das Fluid-Catalytic-Cracking verwendet wurden. Es sollte jedoch unterstrichen werden, dass die gewöhnliche Praxis darin bestand, die Mengen an carbo-metallischem öl in solchen Mischungen einzuschränken, um ein Ausgangsmaterial zu erhalten, das durch relativ geringe Gehalte an Nickeläquivalenten an Schwermetallen und durch relativ niedrige Werte von Kohlenstoffrückständen bei der Pyrolyse gekennzeichnet war. Überraschenderweise hat sich jeddch gezeigt, dass der Umwandlungsgrad von carbo-metallischen ölen grosser ist, wenn derartige öle in so ausreichenden Mengen eingesetzt werden, dass die Nickeläquivalente an Schwermetallen und die Kohlenstoffrückstände die hier offenbarten relativ hohen Werte erreichen, beispielsweise wenn die Menge an carbo-metallischem öl einen Hauptgewichtsanteil des Kohlenwasserstoff-Crackreaktionsteilnehmers in dem Ausgangsmaterial ausmacht oder zur Gänze den Kohlenwasserstoff-Crackreaktionsteilnehmer in dem Ausgangsmaterial bildet.The conventional practice to date in some refineries involves blending relatively small amounts of carbo-metallic oils with vacuum gas oils, which were commonly used as starting material for fluid catalytic cracking. It should, however It should be emphasized that the common practice has been to control the amounts of carbo-metallic oil in such mixtures to restrict in order to obtain a starting material, which by relatively low contents of nickel equivalents of heavy metals and was characterized by relatively low levels of carbon residues from pyrolysis. Surprisingly, it has However, it has been shown that the degree of conversion of carbo-metallic oiling is greater when such oils are in such sufficient quantities be used that the nickel equivalents of heavy metals and the carbon residues are the relatively high disclosed here Reach values, for example, when the amount of carbo-metallic oil is a major proportion by weight of the hydrocarbon cracking reactant in the feedstock constitutes or all of the hydrocarbon cracking reactant in the feedstock forms.
Beispiele 1A - 1D Examples 1A-1D
Bei diesen Beispielen wird im wesentlichen die in Fig. 1 dargestellte und oben beschriebene Anlage verwendet. Die Beispiele 1A bis 1C erläutern den Betrieb mit Mischungen, die verschiedene relative Mengen an Vakuumgasöl (VGO) und Topp-Rückständen enthalten. In den Beispielen 1C und 1D werden der Betrieb mit einer Mischung einerseits und mit 100 %igem Topp-Rückstand andererseits miteinander verglichen. Hinsichtlich der Analysen der Vakuumgasöle und der Topp-Rückstände wird auf die folgende Tabelle 3 verwiesen. Hinsichtlich der Betriebsbedingungen und der Zusammen-In these examples, that shown in FIG. 1 is essentially used and the system described above is used. Examples 1A to 1C illustrate the operation with mixtures which are different Contain relative amounts of vacuum gas oil (VGO) and top residues. In Examples 1C and 1D, the operation with a Mixture on the one hand and with 100% top residue on the other hand compared with each other. With regard to the analyzes of vacuum gas oils and the top residues are referred to in Table 3 below. With regard to the operating conditions and the
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130037/0622130037/0622
fassung der Ergebnisse wrd auf die folgende Tabelle 3 verwiesen.For a summary of the results, reference is made to Table 3 below.
Vergleich der Ergebnisse der Beispiele 1A und 1B Bei einer Temperatur im Bereich von etwa 523,9 bis 526,7°C (etwa 975-9800F) erhält man mit der hier verwendeten Anlage bekanntermassen einen Umwandlungsgrad von etwa 78 %, wenn mit einem äquivalenten Katalysator und VGO gearbeitet wird, welches den in Tabelle 3 beispielhaft angegebenen Vakuumgasölen ähnlich ist. Ein Vergleich der Ergebnisse der Beispiele IA und 1B zeigt, dass unter der Annahme, dass das Vakuumgasöl in jeder Mischung zu der zuvor festgestellten Umwandlungsrate von 78 % umgewandelt wird, der zu einem geringeren Anteil (etwa 40 %) anwesende Topp-Rückstand im Versuch von Beispiel 1Ä nur zu etwa 44 % umgewandelt wurde, während bei der Verarbeitung einer Mischung, die einen höheren Anteil an Topp-Rückstand (etwa 66 %), wie in Beispiel 1B, enthält, eine 63 %ige Umwandlung des Topp-Rückstandes erreicht wird. Bemerkenswert ist auch die Zunahme der Volumenausbeute · Somit kann die Erfindung dazu verwendet werden, höhere Umwandlung bei Topp-Rückständen und/oder höhere Volumenausbeuten bei sehr guten Oktan-Niveaus zu erhalten, wenn der Topp-Rückstand in den Mischungen erhöht wird, verglichen mit Mischungen, die wesentlich grössere Mengen an VGO und wesentlich kleinere Mengen an Topp-Rückständen enthalten.Comparison of the Ergebni sse of Examples 1A and 1B at a temperature in the range of about 523.9 to 526.7 ° C (about 975-980 0 F) is obtained with the system used here is known to a degree of conversion of about 78% when using an equivalent catalyst and VGO is used, which is similar to the vacuum gas oils exemplified in Table 3. A comparison of the results of Examples IA and 1B shows that assuming that the vacuum gas oil in each mixture is converted to the previously determined conversion rate of 78%, the top residue present in a smaller proportion (about 40%) in the experiment of Example 1A was only converted to about 44%, while processing a mixture containing a higher proportion of Topp residue (about 66%) as in Example 1B achieves 63% conversion of Topp residue. Also noteworthy is the increase in volume yield. Thus, the invention can be used to obtain higher conversion at top residues and / or higher volume yields at very good octane levels when the top residue in the blends is increased compared to blends that contain much larger amounts of VGO and much smaller amounts of top residue.
Ein Vergleich der Ergebnisse der Beispiele 1C und 1D zeigt, dass unter der Annahme, dass das VGO in der Mischung des Beispiels 1C zu der zuvor ermittelten Umwandlungsrate von 78 % umgewandelt wird, der Topp-Rückstand nur zu etwa 58 % umgewandelt wird, wenn er etwa 42 % des Ausgangsmaterial ausmacht, während er bis zu etwa 64 % umgewandelt wird, wenn er 100 % des Ausgangsmaterials ausmacht.. Auch hier ist die Zunahme der prozentualen Volumenausbeute bemerkenswert. Somit kann die Erfindung so angewandt werden, dass höhere Umwandlungen des Topp-Rückstandes und/oder erhöhte prozentuale Volumenausbeuten an flüssigen Produkten bei sehr guten Oktan-Niveaus erreichbar sind, wenn als Ausgangsmaterial allein Topp-Rückstände verwendet werden, im VergleichA comparison of the results of Examples 1C and 1D shows that assuming that the VGO in the mixture of Example 1C is converted to the previously determined conversion rate of 78%, the top residue is only converted to about 58 % when it is makes up about 42% of the starting material, while it is converted up to about 64% when it makes up 100 % of the starting material. Here again, the increase in volume percentage yield is remarkable. Thus, the invention can be applied in such a way that higher conversions of the top residue and / or increased percentage volume yields of liquid products with very good octane levels can be achieved when only top residues are used as starting material, in comparison
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zu einer Mischung aus Topp-Rückstand und VGO.to a mixture of top residue and VGO.
Unter Verwendung des Topp-Rückstandes von Beispiel 1D, angegeben in Tabelle 3, und unter Verwendung einer Anlage, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist und oben beschrieben wurde, wurden unter Einhaltung der in Tabelle 4 angegebenen Bedingungen die ebenfalls in Tabelle 4 angegebenen Ergebnisse erzielt.Using the top residue from Example 1D given in Table 3 and using equipment such as this is shown in Fig. 1 and has been described above, while maintaining the conditions given in Table 4, the also obtained in Table 4 results.
Beispiele 4-6Examples 4-6
Diese Beispiele wurden unter Verwendung einer Anlage durchgeführt, wie sie in Fig·. 2 dargestellt ist, und oben beschrieben wurde. Beim Betrieb dieser Anlage gemäss der obigen Beschreibung und unter Einhaltung der in Tabelle 4 angegebenen Bedingungen, und unter Anwendung eines zweistufigen Regenerierungsverfahrens, wurden die ebenfalls in Tabelle 4 angegebenen Ergebnisse erzielt.These examples were carried out using a facility as shown in Fig. 2 and described above. When operating this system as described above and in compliance with the conditions given in Table 4, and using a two-stage regeneration process, the results also given in Table 4 were obtained.
Beispiele 7-10Examples 7-10
Diese Beispiele wurden unter Verwendung einer Pilotanlage und unter Verwendung des in den Tabellen 1, 2 und 4 angegebenen Ausgangsmaterials/Katalysators und Betriebsbedingungen durchgeführt Die Figuren 3 bis 5 zeigen die Ausbeute in Volumenprozent an (3) Co~Olefinen, (4) C.-gesättigten Verbindungen und -Olefinen, und (5) Benzin, jeweils aufgetragen gegen die Umwandlung in Volumenprozent, erhalten durch Verwendung der Ausgangsmaterialien und Katalysatoren der Beispiele 7 bis 10 unter Wiederholung bei verschiedenen Werten.These examples were carried out using a pilot plant and using that given in Tables 1, 2 and 4 Starting material / catalyst and operating conditions carried out Figures 3 to 5 show the yield in percent by volume of (3) co ~ olefins, (4) C.-saturated compounds and olefins, and (5) gasoline, each plotted against volume percent conversion obtained by using the raw materials and catalysts of Examples 7-10, repeating at different values.
13003~77/062213003 ~ 7 7/0622
Beispiel 1BTABLE 3
Example 1B
(818)
[1000)(492)
(818)
[1000)
σ O
σ
0C (0F)Distillation, Vol.%
0 C ( 0 F)
415.0 (779)287.8 (550)
415.0 (779)
423,9 (795)
526,7 (980)235.6 (456)
423.9 (795)
526.7 (980)
411,1291.1
411.1
50 %
80%5%
50 %
80%
411,7 (773)301.1 (574)
411.7 (773)
440 JO (824)
529,4 (985). 243.3 (470)
440 JO (824)
529.4 (985)
(772)(556)
(772)
433^ (813)
526,1 (979)243.3 (470)
433 ^ (813)
526.1 (979)
436,7
537,8I255.6
436.7
537.8I
KohlenstoffwertRamsbottom
Carbon value
HeptanunlösiicheHeptane-insoluble
Verbindungen,Links,
Gew.-%.Wt%.
0,040.04
Metalle, Gewichtsteile pwo Million Metals, parts by weight pwo million
Fe 1,2Fe 1.2
Ni < 0,5Ni < 0.5
V < 03V <03
Na 6,5Well 6.5
GewichtsanteüeWeight portion
03960396
0,910.91
33 73 4.7 22 33 73 4.7 22
0,4040.404
0,030.03
< 0,5<0.5
< 03 < 03
<r 0,5<r 0.5
< 03<03
0.340.34
0.770.77
2,52.5
43 4,2 0,843 4.2 0.8
0.660.66
< 1,0 < 1.0
<<
1.1 1.01.1 1.0
0,5830.583
134134
113 113113 113
2,02.0
100%100%
COCO
CDCD
CO 'CO '
r>r>
OO
Das in Tabelle 1 angegebene VGO Davison Gletchoewichts-Super DXThe VGO Davison Gletchoewichts-Super DX given in Table 1
rn^:.μ 1 :..*.. T-r n ^ :. μ 1: .. * .. T-
L e e r s e i tRead more
Claims (38)
DR. DIETER F. MORF Π"""DR.-ING. WALTER ABlTZ 30431 07 M ~
DR. DIETER F. MORF Π """
Russell, Kentucky, V.St.A.Ashland Oil, Inc.
Russell, Kentucky, V.St.A.
II. dieses Ausgangsmaterial für die Umwandlung mit einem Crackkatalysator unter Bildunc eines Stromes, umfassendI. provides a feedstock for the conversion which contains 343.3 ° C + material, the 343.3 ° C + material being characterized by a carbon residue on pyrolysis of at least about 1% by weight and at least about 4 parts per Million nickel equivalent «contains heavy metal (s);
II. Comprising this feedstock for conversion with a cracking catalyst to form a stream
IV. den abgetrennten Katalysator durch Strippen von den adsorbierten Kohlenwasserstoffen befreit;III. separating the catalyst from the cracked products obtained;
IV. The separated catalyst is freed from the adsorbed hydrocarbons by stripping;
70.000 Teilen pro Million Nickeläquivalente an Schwermetall (en), bezogen auf das Gewicht und gemessen an regeneriertem Gleichgewichtskatalysator, auftritt.8. The method according to claim 1, characterized in that an accumulation of heavy metals on the catalyst in the range of about 3000 parts per million to about
70,000 parts per million nickel equivalents of heavy metal (s) by weight and measured on regenerated equilibrium catalyst occurs.
gasförmigem und/oder verdampfbarem Material bei einem
Gewichtsverhältnis von diesem Material zum Ausgangsmaterial im Bereich von etwa 0,02 bis etwa 0,4 durchgeführt wird.15. The method according to claim 1, characterized in that it is in the presence, in the reaction zone, of additional
gaseous and / or vaporizable material in one
The weight ratio of this material to the starting material is in the range of about 0.02 to about 0.4.
und der gleichen Umwandlungskammer gecrackt wird.21. The method according to claim 1, characterized in that all the starting material for die'Umwandlung in a
and the same conversion chamber is cracked.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |