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PERFECTIONNEMENTS AU. TRAITEMENT D'HYDROCARBURES.
Les caractéristiques nouvelles de la présente invention sont pleinement développées dans la description et les revendications suivantes, avec référence au dessin annexe.
Jusqu'avant la présente invention, il était de pratique com- merciale de soumettre à hydroformation (hydroforming) des naphtes naphté- niques et/ou des naphtes craqués pour augmenter l'aromaticité de la sub- stance alimentée au procédé d'hydroforming. D'une manière générale, l'hy-' droforming est une opération dans laquelle un catalyseur solide est mis en contact, à une température et une pression élevées,avec une vapeur hy- drocarbonée et une addition d'hydrogène, le résultat de ce traitement étant, d'une manière générale, que les hydrocarbures naphténiques sont déshydro- génés pour former la matière aromatique correspondante, comme lorsqu'on enlève 5 liaisons d'hydrogène au méthylcyclohexane avec la formation ré- sultante de toluène.
'En même temps que la déshydrogénation des naphtènes au cours du procédé d'hydroforming, il y a habituellement une certaine iso- mérisation d'oléfines, d'isoparaffines, et de composés de chaîne équivalen- te, comme lorsque de l'éthylcyclopentane est-isomérisé pour former du mé- thylcyclohexane. Ce dernier 'est alors déshydrogéné pour former du benzène..
L'hydroforming a été mis portant en oeuvre à échelle commer- ciale depuis un.certain nombre d'années; le catalyseur utilisé était sous la forme d'un lit fixe. L'opération était mise en oeuvre de telle manière qu'une pluralité de réacteurs étaient utilisés en série avec réchauffage des matières réagissantes entre les étageso Ce réchauffage de l'alimenta- tion ou des matières réagissantes était nécessité par le fait que la réaction d'hydroforming est hautement endothermique.
Dans une opération typique,, l'hydrogène et l'huile hydrocarbonée à soumettre à hydroforming @
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étaient chauffés jusqu9à"une température de l'ordre de 1050 F9 et, à cette température, ils 'étaient amenés au réacteur de départe Durant le passage
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des vapeurs d9huïle,à travers le réacteur de départe une chute de tempéra- ture importante se produisait de sorte que la matière effluente du premier réacteur était à une tempérautre d 9 environ 850 F.; en d9autres mots, il y avait une chute de température dans le réacteur de 1?ordre de 200 F. Ceci , évidemment, est une situation très désavantageuse, car il est.'intéressant de maintenir la zone de réaction sous'des conditions isothermes, si cela est possible.
Certains brevets contiennent des découvertes qui prétendent avoir corrigé cette sévère chute de température, en introduisant du gaz hydrogéné recyclé chaud dans le réacteur en une série de points espacés, en aval de 1?admission du'réacteur. Cette solution ne s9est pas montrée pratique, du fait que la grande quantité de gaz recyclée ainsi requis 'pour approcher des conditions isothermes dans le réacteur, rend le procédé
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impraticable du point de,vue économique.
En plus, l'utilisation d8hdro- gène en excès réduit l'iomaticité du produit et tend à contrecarrer la - déshydrogénation.des naphtènes, et à rehydrogéner les matières aromatiques formées. '
La présente.invention apporte une solution pratique au problè-
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me de la conduite d9un procédé d-hydroforming sous des conditions sensi- blement isothermes, et, en même temps, de 1?obtention de productions éle- vées d'un produit de haute qualité Suivant la présente invention, l'opé- ration d9hydroforming est réalisée en présence d'une masse fluidifiée de catalyseur d9hydroforming en poudre, comprenant un métal du groupe du pla- tine, tel que le platine lui-même et/ou le palladium, placé sur un agent
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d'espacement d9alumine stàble.
Une autre caractéristique de la présente invention implique la mise en oeuvre du procédé à des pressions sensiblement plus faibles que celles qui sont habituellement utilisées lorsque du platine est le catalyseur En d9autres mots, bien que le platine supporté sur une base
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convenable ait antérieurement été proposé comme catalyseur d9hydroforming, la technique antérieure supposait 1-'utilisation de pressions aussi élevées que 750 livres par pouce carré et même plus.
En rapport avec ce qui pré- cèdes la technique antérieure a aussi utilisé de 60000 à 100000 pieds cu- bes de gaz contenant de 1?hydrogène par baril d9huile alimentée au réac- teur, tandis que la présente invention propose l'utilisation d'une quanti-
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té beaucoup plus faible d9hydrogène9 c9est-à-dire.9 de 1000 à 5000 pieds cubes d'hydrogène par baril d9huileo Le système fluide ainsi divulgué dans la présente 'demande de brevet est un système qui peut être mis en oeuvre à des frais beaucoup moindres que ceux prévus pour 1?opération an- térieure utilisant un catalyseur au platine.
De mêmesuivant la présente invention9 le catalyseur au pla- tine,contaminé par 19 usage durant la mise en oeuvre du procédé est par- tiellement régénéré avec un gaz contenant de 19 oxygène pour enlever les
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dépôts carbonés. Une "régénération partielle" signifie une régénération du catalyseur souillé jusqu-à à un point tel qu'il contienne plus de 093 mais pas plus de 1% de matière carbonée en poidso La régénération partielle du catalyseur a davantage que des rapports catalyseurs/huile supérieurs
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n9augmentent pas sensiblement la formation de carbone, et c9est ainsi qu'un rapport catalyseur/huile de 3 à 5 peut être employé pour diminuer la température d'admission de 1-'huile à V'lhydroformerV'l!)
' aussi bien que du gaz hydrogéné qui était simultanément alimenté à la zone de réaction. Une
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des caractéristiques les plus coûteuses de 19 ancienne opération d9hydrôfor- ming utilisant du platine était -19 exigence qu'un grand volume de gaz con- tenant de l'hydrogène devait être comprimé, chauffé et mis en circulation à travers le système, et également que, lorsque le rapport catalyseur/hui- le était faible la charge d'alimentation devait être chauffée à une tem- pérature démesurément élevée, avec le désavantage complémentaire qu'un cracking thermique se produisait dans la section de préchauffage de l'in- stallation.
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Une caractéristique de la présente invention est quelle n'est pas limitée à une régénération partielle et à des rapports en poids cataly- seur/huile élevés dans la zone de réactions mais comprend aussi des rapports en poids catalyseur/huile., dans la zone de réaction, qui peuvent être aus- si bas que 1,1; dans cette variante, le catalyseur devrait être complètes ' ment régénéré. Dans la variante de l'invention, dans laquelle la zone d'hy- droforming fonctionne de telle manière que le rapport catalyseur/huile soit faible,il sera nécessaire de prévoir le recyclage de gaz contenant de l'hy- drogène avec une quantité accrue de chaleur en vue de maintenir le système en équilibre au point de vue chaleur.
En d'autres mots,en maintenant un rapport élevé catalyseur/huile, le catalyseur chaud enlevé de la zone de régénération et alimenté sensiblement sans refroidissement à la zqne de . réaction fournit la majeure partie de la quantité de chaleur requise pour supporter la réaction d9hydroforming endothermique. Dans ce cas, l'hydro- gène recyclé ne nécessite pas un réchauffage aussi élevé que lorsque le rapport catalyseur chaud/huile alimentée à la zone de réaction est bas, par exemple de 1 à 2 parties en poids de catalyseur par partie d'huile.
Dans 1-'un ou l'autre cas,de la chaleur est fournie à la zone de réaction par des moyens autres que l'alimentation d'huile entrante, car cest une caractéristique importante de la présente invention que l'alimentation d'huile n9est pas chauffée jusqu'à une température suffisante pour provo- quer un cracking.
L'objet principal de la présente invention, par conséquent, est d'effectuer l'hydroforming de naphtes contenant des naphtènes, de naph- tes craqués thermiquement ou catalytiquement, de mélanges de naphtes cra- qués et de naphtes non traités. et de matières semblables, sous des condi- tions de fonctionnement qui amènent des économies importantes dans la pro- duction d'un produit de haute qualitéo
Un autre objet de la présente invention, comme indiqué ci- avant, est de pratiquer l'opération d'hydroforming de manière à diminuer la quantité d'hydrogène alimentée à la zone de réaction.
Un autre objet important de la présente invention est de met- tre en oeuvre le procédé d'hydroforming, de manière à diminuer la quantité de chaleurdans les fourneaux de préchauffage pour la charge d9alimenta,- tion en huile, et ainsi de réduire le danger de cracking ou d'une autre dé- térioration de la charge d'alimentation.
D'autres objets encore de la présente invention apparaîtront dans la description plus détaillée et les revendications suivantes.
Au dessin annexée on a représenté schématiquement un appareil convenable dans lequel une variante préférée de la présente invention peut être-mise en oeuvre.
En se référant en détail au dessin;, l'alimentation d'huile à soumettre à hydroforming est introduite dans le présent.système par une con- duite 1, ensuite forcée par une pompe 2 à pénétrer dans un serpentin chauf- fé 3, disposé dans un fourneau de chauffage 4. Simultanément, de l'hy- drogène provenant d'une source quelconque, en vue d'amorcer les opérations, est introduit dans le présent système par la conduite 5. Après le démar- -rage de l'opération, l'alimentation d'hydrogène par la conduite 5 peut être interrompue, car le procédé a pour résultat la production d'hydrogè- ne qui peut dériver de la matière recyclée par la conduite 6.
Dans le cas où de l'hydrogène extérieur est requis pour amorcer la mise en oeuvre du procédé;, l'hydrogène dans la conduite 5 est envoyé dans un compresseur 7 et ensuite dans un serpentin chauffé 8,où il est chauffé habituellement jusqu'à une température supérieure à celle de l'huile dans le serpentin 30 Il doit être entendu évidemment que tout moyen de chauffage convenable peut être employé pour préchauffer 1-'huile et le gaz contenant de l'hydro- gène. La concentration de l'hydrogène dans la conduite 5 (ou la conduite 18) est généralement de 1-'ordre de 80 à 90 % en volume.
L'huile et l'hy- drogène préchauffés sont enlevés du fourneau respectivement par les con- duites 9 et 10, et une jonction de ces courants est réalisée dans une con-
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duite 11 juste avant l'introduction du mélange dans le réacteur d'hydrofor- ming 12. Il est préférable., cependant, de charger les vapeurs hydrocarbo- nées au réacteur 12 par la conduite 9., non mélangées avec 19hydrogène. Le ' réacteur 12 est habituellement de la forme d'une chambre cylindrique sensi- blement verticale, ayant une base conique ou tronconique et un sommet en forme de couronne convexe. Il est pourvu aussi d'un moyen de distribution de gaz et de vapeur G qui peut avoir la forme d'une grille ordinaire.
Com- me montré au dessin, dans le réacteur 12 est disposée une masse fluidifiée C d9un catalyseur en poudre, contenant un métal du groupe du platine et supporté sur une base d'alumine stablela quantité de platine et/ou de palladium étant de 0,1 à 0,5 % en poids de la composition totale du cataly- seur y compris le support. Il peut être avantageux aussi d'inclure dans la composition du catalyseur une quantité relativement petite d'hydrogène fluorure.
La quantité de cet hydrogène fluoruré est de l'ordre de 095 à 2 % en poids,par rapport à la quantité de platine plus l'alumine. Comme 1 opération dans le réacteur 12 est réalisée à des températures auxquelles l'hydrogène fluoré est volatile ce dernier peut être séparé du catalyseur par vaporisation, et, par suite, il est désirable d'ajouter, d9une manière continuelles une certaine quantité de'hydrogène fluoruré à l'alimentation pénétrant dans le réacteur 12, de manière à maintenir la concentration de cette matière par rapport au catalyseur à une valeur relativement constan- teo Pour réaliser cela, de l'hydrogène fluoruré est alimenté d'une maniè- re continuelle par une conduite lla dans la conduite 11.
Il peut cependant être ajouté par tout moyen convenable, comme par addition directe au réac- teur indépendamment de 1?hydrogène et/ou de 1-'huile alimentéso Le mélange d9hydrogène, de vapeurs dhuile et dhydrogène fluoruré passent de bas en haut dans le réacteur 12 à travers un élément foraminé G et en contact avec le catalyseur Co La vitesse linéaire superficielle de cette matière ga- zéiforme est maintenue dans les limites de 0,2 à 0,8 pied par seconde lors- que le catalyseur a des dimensions de particules de, par exemple:, 200 à 400 mailles, ou moins; dans ce cas, le catalyseur est maintenu en une mas- se fluidifiées turbulente, dense.
L'agitation continuelle des particules de catalyseur provoque un mélange efficace et complet de toutes les par- ties du lit de catalyseur, de sorte que ce dernier est maintenu à un ni- veau de température sensiblement constant dans toute sa longueur et toute sa largeur.
Sous des conditions de température., de pression et de vitesse d'alimentation, plus largement développées ci-aprèsdans un exemple spéci- fique les vapeurs d9huiles subissent la conversion désirée au contact avec le catalyseur C et passent finalement dans la région supérieure à L, ce L marquant le niveau supérieur de la phase dense de catalyseur fluidifié.
Dans l'espace au-dessus de L dans le réacteur il y a une suspension à pha- se 1 ère de catalyseur dans la matière gazéiforme, dont le concentration décroît depuis le bas vers le haut jusqu9à la sortie au sommet du réacteur En vue d'enlever le catalyseur emporté dans les vapeurs,au voisinage de la sortie du réacteur 12 lesdites vapeurs sont envoyées dans un ou plu- sieurs dispositifs 13 de séparation des gaz et des solides., dans lesquels le catalyseur entraîné est séparé des vapeurs et renvoyé au lit de cataly- seur à phase densepar une ou plusieurs canalisations plongeantes d. Le produit brut sort finalement du réacteur 12 par une conduite 14.
La matiè- re gazéiforme dans la conduite 14 est ensuite envoyée dans un épurateur S où elle est traitée avec une huile dans le but d'enlever par lavage le ca- talyseur restant encore dans les vapeurs et cette boue de catalyseur dans de 1?huile est renvoyée dans le lit de catalyseur a phase dense du réacteur 12 par une conduite 15.
Au lieu d'ajouter de l'huile d'épuration venant de l'extérieur, à 19 épurateur S on peut effectuer une condensation partiel- le de la vapeur de produit, pour procurer un moyen de formation de boue en vue d'enlever les dernières traces du catalyseuro La matière gazéiforme ou vaporeuse, ainsi sensiblement libérée de catalyseur entraîné, est enle- vée de 19'épurateur S par une conduite 16 et chargée dans un séparateur 17, dans lequel un gaz riche en hydrogène est séparé du produit normalement liquide et recyclé par une conduite 18 et un compresseur 19 au serpentin 8
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du fourneau 4, en vue d'un autre usage dans le procédé. Une partie de ce gaz peut être enlevée du système par une conduite 20.
Le produit normale- ment liquide est enlevé du séparateur 17 par une conduite 21, est passé de là à travers une soupape de réduction de pression 22, et ensuite est char- gé dans une colonne de distillation fractionnée 23, où le produit est sou- mis à distillationo L'hydroformat" est récupéré de la tour de fractionne- ment 23 par une conduite 24 et recueilli dans le tambour collecteur 250 Une matière normalement gazeuse et/ou à bas point d'ébullition est récupé- rée du dispositif de fractionnément 23 par la conduite 26. tandis que les constituants à point d9ébullition plus élevé sont enlevés du dispositif'de fractionnement 23 par une conduite 27 et chargés dans la conduite 1 d'ali- mentation en huile via une conduite 6. Une partie de cette matière peut être enlevée du système par une conduite 28.
En se référant à nouveau au réacteur 12, le catalyseur qui s9y trouve est contaminé par des dépôts carbonés ou autres., malgré le fait qu'une certaine,quantité d'hydrogène est comprise dans l'alimenta- tiono La présence de ces dépôts sur le catalyseur affaiblit évidemment son activité9 et il est nécessaire de la régénérer. La présente invention prévoit la régénération du catalyseur avec de 19 air tandis que, dans la technique antérieure, on dépendait de l'hydrogène ajouté avec 1?alimenta- tion pour empêcher une contamination et une désactivation du catalyseur.
Suivant la présente invention, du catalyseur est enlevé du réacteur 12 par une canalisation de descente 30 présentant plusieurs robinets à gaz t.
Du gaz est injecté dans la canalisation 30 par ces robinets pour fluidi- fier la matière qui y circuleo Le catalyseur se décharge dans la con- duite 31 à laquelle on envoie de l'air par une conduite 31a, et est empor- té en suspension, dans un régénérateur 320
En se référant de nouveau au gaz admis par les robinets t, ce gaz peut être de la vapeur, par exemple, car la vapeur possède la fa- culte de séparer 1?hydrogène du catalyseurs même 1?hydrogène tel que ce- lui qui peut être absorbé chimiquement ("chemi-sorbed") ou occlus dans le carbone sur le catalyseur. De plus, au lieu d'ajouter tout 1-'air par la conduite 31 au régénérateur 32, une partie de l'air, ou tout Pair peut être ajouté au régénérateur 32 par une conduite 33.
Dans le cas où tout Pair est alimentépar la conduite 33, de la vapeur ou un autre gaz inerte provenant d'une source quelconque peut passer de la conduite 34 dans la conduite 31 pour servir comme gaz de support pour transporter le catalyseur du bas de la canalisation 30 jusque au réacteur 32. L'avanta- ge de 1?utilisation d'un gaz inerte-comme gaz de support dans la conduite de transfert 31 est d'empêcher une combustion dans cette conduite de transfert.
Comme signalée le catalyseur est mené dans 32, où il se forme en un lit fluidifié dense, en observant les mêmes conditions ou conditions similaires de vitesse superficielle de gaz dans ledit régénérateur pour former un lit fluidifié, turbulent, dense s9étendant de Isolément forami- né G1 jusque à un niveau supérieur L1 de la phase dense. Comme précédemment, la grille ou autre élément foraminé G1 permet une distribution efficace de la matière gazéiforme pénétrant dans le fond du régénérateur 32.
Sous des conditions qui seront plus largement développées ci-après, le catalyseur est soumis à l'influence de l'air ou d'un autre gaz contenant de l'oxygène, à des températures élevées,grâce à quoi les souillures sont enlevées du catalyseur par brûlage, sensiblement complètement ou partiellement comme on le désireet les fumées résultantes s'en vont vers le haut et sortent du réacteur par une conduite 33.
Pour enlever 19 excès de chaleur abandon- née lors du brûlage du carbone du carbone du catalyseur,un serpentin de refroidissement de type courant est disposé dans la phase dense du lit de catalyseur subissant une régénérationo Tout fluide de refroidissement cou- rant peut être forcé d9entrer et de sortir du serpentin, de la manière ha- bituelle, pour enlever de la chaleur hors du lit'de catalyseur subissant la régénération. Comme d'habitude, 1?espace dans le régénérateur au-des-
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sus de L1 contient une suspension à phase légère de catalyseur dans de la matière gazéiforme.
Egalement, il est prévu9 dans la partie supérieure du régénérateur 32, un ou plusieurs dispositifs de séparation des gaz et des solides, à travers lesquels les fumées sortantes sont forcées d'abandonner le catalyseur enlevé qui est alors renvoyé au lit dense via une ou plusieurs canalisations plongeantes d1. Le catalyseur régénéré est enlevé du régéné= rateur 32 par une canalisation de descente 35 présentant des robinets à gaz t pour 1?injection de gaz fluidifiant, et chargé dans le courant de .gaz de recyclage 10 pénétrant dans le réacteur 12.
De plus, les fumées de la ré- génération9 sortant du régénérateur 32 par la conduite 33, peuvent être en- voyées dans un économiseur de chaleur, un bouilleur à chaleur non employée, ou dispositif semblable (non représenté) pour récupérer au moins une par- tie de la chaleur sensible.
Il doit évidemment être entendu que le présent dessin a été simplifié en vue de mettre 1?accent sur les perfectionnements essentiels de la présente invention, et, sous ce rapport, le technicien en ce domaine du pétrole comprendra que, dans une installation commerciale, des appareils et dispositifs supplémentaires devraient être inclus, tels que des compteurs de débit9 des dispositifs d'enregistrement de température, des pompes ad- ditionnelles, des compresseurs, etc, en vue de permettre à l'installation de pouvoir fonctionner d9une manière efficace.
Pour expliquer encore la présente invention, un exemple spé- cifique est donné ci-après; il est évidemment purement illustratif et les détails précis n'imposent aucune limitation quelconque de 1?invention.
EXEMPLE.
Dans cet exemple typique, un naphte du West Texas bouillant dans la gamme de températures de 210 à 350 F et ayant les caractéristi- ques ci-après à l'inspection peut être traité suivant la présente inven- tion sous les conditions suivantes de fonctionnement avec les résultats donnés ci-après. Il sera entendu que cet exemple est simplement illustra- tif et ne limite pas l'invention.
Conditions dans le réacteur 12.
EMI6.1
<tb>
Catalyseur, <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> 05 <SEP> % <SEP> de <SEP> platine
<tb>
<tb> 995 <SEP> % <SEP> d'alumine
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Charge <SEP> d'alimentation <SEP> West <SEP> Texas, <SEP> 210 -350 F53
<tb>
<tb> API
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Pression <SEP> du <SEP> réacteur <SEP> 12 <SEP> 250 <SEP> livres <SEP> par <SEP> pouce <SEP> carré
<tb>
<tb> (pression <SEP> effective)
<tb>
<tb> @
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Température <SEP> du <SEP> réacteur <SEP> 12 <SEP> 910 F
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Rapport <SEP> catalyseur/huile <SEP> 3,
5 <SEP> livres <SEP> de <SEP> catalyseur
<tb>
<tb>
<tb> par <SEP> livre <SEP> d'huile
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Vitesse <SEP> du <SEP> gaz <SEP> de <SEP> recyclage <SEP> 2700 <SEP> pieds <SEP> cubes <SEP> standard
<tb>
<tb>
<tb> par <SEP> baril <SEP> d'alimentation
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> H2 <SEP> dans <SEP> le <SEP> gaz <SEP> de <SEP> recyclage
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (conduite <SEP> 10) <SEP> 84 <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Carbone <SEP> sur <SEP> le <SEP> catalyseur
<tb>
<tb>
<tb> régénéré <SEP> 0,7
<tb>
<tb> régénère <SEP> 0,7
<tb>
<Desc/Clms Page number 7>
EMI7.1
<tb> Catalyseur <SEP> :
<SEP> p <SEP> h <SEP> p.- <SEP> livre
<tb> d'alimentation <SEP> par <SEP> heure <SEP> par
<tb> livre <SEP> 1
<tb>
<tb> Préchauffage <SEP> du <SEP> naphte' <SEP> 10000F
<tb>
<tb> Préchauffage <SEP> du <SEP> gaz <SEP> de <SEP> recyclage <SEP> 1120 F
<tb>
Conditions dans le régénérateur 320
EMI7.2
<tb> Température <SEP> 975 F
<tb>
<tb> Pression <SEP> 250 <SEP> livres <SEP> par <SEP> pouce <SEP> carré
<tb> (pression <SEP> effective) <SEP> et
<tb> même <SEP> jusqu'à <SEP> 3500
<tb>
<tb> Temps <SEP> de <SEP> séjour <SEP> 20 <SEP> à <SEP> 80 <SEP> minutes <SEP> de <SEP> préférence <SEP> 30 <SEP> minutes.
<tb>
Résultats d'inspection.
EMI7.3
<tb>
Alimentation <SEP> Produit
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Naphtènes, <SEP> % <SEP> en <SEP> volumes <SEP> 49 <SEP> 0
<tb>
<tb>
<tb> Paraffines, <SEP> % <SEP> en <SEP> volumes <SEP> 45 <SEP> 35
<tb>
<tb>
<tb> Oléfines <SEP> % <SEP> en <SEP> volumes <SEP> 0 <SEP> 2
<tb>
<tb>
<tb> Aromatiques, <SEP> % <SEP> en <SEP> volumes <SEP> 6 <SEP> 63
<tb>
<tb>
<tb> Indice <SEP> d'octane <SEP> OFRR <SEP> 55 <SEP> 96
<tb>
<tb>
<tb> %'en <SEP> vol.
<SEP> production <SEP> C4 <SEP> + <SEP> - <SEP> 89
<tb>
A titre de brève récapitulation9 la présente invention comprend un hydroforming d'un hydrocarbure tel que des naphtes non traites, dans un procédé, dans lequel le catalyseur employé est un métal du groupe de platine,tel que le platine lui-même, la composition du catalyseur étant telle qu'il contienne 0,1 à 0,5% en poids de platine sur de l'alumine, et puisse aussi contenir jusqu'à 1 ou 2 % de HF, si on le désire. Le support d'alumine est réalisé par la méthode dite de lalcoolate et le cataly- seur contient, de préférence de 3 à 10 % en poids de silice.
En ce qui concerne les¯conditions de température dans le'réac- teur9 de bons résultats sont obtenus en opérant dans la gamme d'environ 875 -950 F.
Cest une caractéristique de la présente invention que le sys- tème régénérateur est meilleur marché dans l'opération continue,pour la raison que de plus petites quantités de gaz contenant de l'hydrogène peu- vent être employées. En utilisant un catalyseur au platine dans la prati- que antérieure, de 6000 à 10000 pieds cubes d'hydrogène d'une pureté9 par exemple, de 85 à 95 % sont alimentés avec chaque baril d'huile au réac- teur. Suivant la présente invention, cette quantité peut être réduite jusqu'à environ 1000 à 5000 pieds cubes d'hydrogène, de 80 à 90 % de pure- té, par baril d9huile9 l'hydrogène étant mesuré à des conditions standard dans chaque-cas.
De plus. le procédé diffère du procédé courant en ce que le catalyseur est régénéra''avec de 1-'air, au lieu d'utiliser de l'hydrogène pour réprimer la formation de carbone dans le réacteuro A cause de ce
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dernier fait, la pression dans la zone de réaction peut être réduite de 750 livres par pouce carré, ou même plus,de laméthode courante, jusqu'à environ 150 à environ 500 livres par pouce carréo A ces pressions plus basses, il y a beaucoup moins d'hydrocracking, et la formation de butène en excès et d'autres matières normalement gazeuses est évitée.
De même, évidemment, les exigences en ce qui concerne le compresseur à gaz sont très sérieusement réduiteso Les compresseurs sont des installations coû- teuses à la fois en ce qui concerne les frais d9achat et les frais d'entre- tien, et lorsque, comme ici le nombre et les dimensions des compresseurs sont sérieusement réduits,on réalise des économies très grandes. Il est important de noter aussi que le régénérateurpeut être de dimensions beau- coup plus petites que le réacteur, et les exigences en air seront très faibles. Ce dernier point permet aussi des économies importantes et fa- cilite la récupération du catalyseur coûteux au platine, car des filtres peuvent être disposés au sommet du régénérateur 32 en plus ou pour rempla- cer les'dispositifs à cyclone.
De même, suivant la présente invention, on peut avoir recours à un lavage ou épuration à :}.'eau ou à l'huile, pour récupérer le catalyseur entraîné, hors des vapeurs effluentes du réacteur 12.
Un autre avantage important de la présente invention consiste en ce que des rapports catalyseur/huile plus élevés n'augmentent pas sen- siblement la production de carbone et, que, par conséquent, des rapports catalyseur/huile aussi élevés que 3 à 5 peuvent être utilisés, suivant la présente invention, pour diminuer la température d'admission de l'ali- mentation de naphte et du gaz hydrogénéo Si on le désire, du combustible étranger, tel que du gaz de recyclage, peut être chargé dans le régénéra- teur 32 avec le catalyseur pour suppléer à la matière brlable, et chauf- fer ainsi le catalyseur du régénérateur jusqu'à une température plus éle- vée que celle qui pourrait être atteinte en enlevant simplement par brûla- ge le carbone déposé sur le catalyseur dans le réacteur.
C'est une importante possibilité du procédé de la pies ente in- vention, contraire à ce qui se pratique couramment, que, dans le traitement décrit ici, le régénérateur ne soit pas pourvu de moyens de refroidissement mais qu9au contraire, le catalyseur soit régénéré, et que la chaleur tota- le ainsi développée par la combustion des souillures du catalyseur soit ab- sorbée par le catalyseur et transférée à la zone de réaction où elle est utilisée pour supporter la réaction endothermique qui s'y produit. Ce processus élimine la nécessité dutiliser des moyens de refroidissement dans le régénérateur qui peut opérer à une température aussi élevée que 1050 à 11000F.
Egalement, grâce à une installation convenable d'échange de chaleur, le catalyseur chaud et/ou les fumées de régénération peuvent avoir au moins une partie de leur teneur en chaleur, utilisée pour préchauffer l'huile d'alimentation.
Il entre aussi, dans les visées de la présente invention, de réaliser la régénération du catalyseur avec de l'air, à des pressions sen- siblement'plus faibles que celles qui prévalent dans la zone d'hydrofor- ming, contrairement à la pratique couranteo Des compresseurs d'air sont grands et-coûteux. Pour un type d'installation sur la base de 0,9 % en poids de carbone, le coût des compresseurs d'air est à peu près de 30 % du coût total d'équipement.
En vue de réduire les exigences de puissance du compresseur d'air, et d9amener de ce fait une réduction dans les investissements et dans le coût du traitement, la régénération par air peut être menée à une pression sensiblement plus faible que celle du réacteur; de préférence, aussi.voisine que possible de la pression atmosphériqueo Dans ce cas, le catalyseur enlevé du réacteur 22 est-envoyé dans des dispositifs de réduc- tion -de pression, avant qu'il ne soit emmené au régénérateur par la con- duite 31.
Ces dispositifs de réduction de pression peuvent consister en une série d'orifices, ou de trémies de freinage reliées entre elles, à
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travers lesquels le catalyseur passerait d'une manière intermittente, et dont plusieurs seraient requis pour une opération continue.
Une autre caractéristique de la présente invention a trait à la désaération de gaz occlus dans le catalyseur régénéré, avant la réintro- duction de ce dernier dans le réacteur. Ceci est habituellement réalisé par épuration à la vapeur. Cependant, avec certains catalyseurs au moins, la vapeur a un effet désactivant sur le catalyseur aux températures de ré- génération. Une désaération du catalyseur peut être réalisée en menant le- dit catalyseur depuis le réacteurà travers une conduite de transfert
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pliée en forme de GGUi! jusque à une trémie où le gaz et les solides sont admis a se sépaier. Le gaz est renvoyé au régénérateur au-dessus de la pha- se dense, tandis que les solides se dirigent par gravité, de la trémie dans le réacteur.
Commedans un procédé du type décrit ici,la circula- tion de solides peut -être relativement faibleune trémie peu coûteuse peut être utilisée dans le but indiqué. Bien que la technique proposée ci-avant ne soit pas aussi efficace qu'une épuration:, elle réduira l'en- traînement des gaz vers le réacteurs à un niveau tolérable.
De nombreuses modifications de la présente invention, non mentionnées ici d'une manière spécifiquepeuvent être évidentes à ceux qui sont versés en ce domaine.
REVENDICATIONS.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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IMPROVEMENTS IN. HYDROCARBON TREATMENT.
The novel features of the present invention are fully developed in the following description and claims, with reference to the accompanying drawing.
Until prior to the present invention, it was commercial practice to hydroform (hydroform) naphthenic naphtha and / or cracked naphtha to increase the aromaticity of the substance fed to the hydroforming process. Generally speaking, hydroforming is an operation in which a solid catalyst is contacted, at elevated temperature and pressure, with a hydrocarbon vapor and an addition of hydrogen, the result of this. The treatment generally being that the naphthenic hydrocarbons are dehydrogenated to form the corresponding aromatic material, such as when 5 hydrogen bonds are removed at methylcyclohexane with the resulting formation of toluene.
Along with the dehydrogenation of naphthenes during the hydroforming process, there is usually some isomerization of olefins, isoparaffins, and equivalent chain compounds, as when ethylcyclopentane is. -isomerized to form methylcyclohexane. The latter is then dehydrogenated to form benzene.
Hydroforming has been carried out on a commercial scale for a number of years; the catalyst used was in the form of a fixed bed. The operation was carried out in such a way that a plurality of reactors were used in series with reheating of the reactants between the stages. This reheating of the feed or of the reactants was necessitated by the fact that the reaction of hydroforming is highly endothermic.
In a typical operation, the hydrogen and the hydrocarbon oil to be subjected to hydroforming @
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were heated to a temperature of the order of 1050 F9 and, at this temperature, they were fed to the starter reactor during the passage
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of the oil vapors, through the start reactor a large temperature drop occurred so that the effluent from the first reactor was at a temperature of about 850 F .; in other words, there was a temperature drop in the reactor of the order of 200 F. This, of course, is a very disadvantageous situation, since it is of interest to keep the reaction zone under isothermal conditions. if it's possible.
Some patents contain findings which claim to have corrected this severe drop in temperature by introducing hot recycle hydrogen gas into the reactor at a series of spaced points downstream of the reactor inlet. This solution has not proved practical, since the large amount of recycle gas thus required to approach isothermal conditions in the reactor makes the process
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economically impractical.
In addition, the use of excess hydrogen reduces the iomaticity of the product and tends to counteract the dehydrogenation of naphthenes, and to rehydrogenate the aromatic materials formed. '
The present invention provides a practical solution to the problem.
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of carrying out a hydroforming process under substantially isothermal conditions, and at the same time of obtaining high yields of a high quality product According to the present invention, the hydroforming operation is carried out in the presence of a fluidized mass of powdered hydroforming catalyst, comprising a metal from the platinum group, such as platinum itself and / or palladium, placed on an agent.
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stable alumina spacing.
Another feature of the present invention involves carrying out the process at substantially lower pressures than those conventionally used when platinum is the catalyst In other words, although the platinum supported on a base.
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Although suitable has previously been proposed as a hydroforming catalyst, the prior art has involved the use of pressures as high as 750 pounds per square inch and even higher.
Related to the foregoing the prior art has also used 60,000 to 100,000 cubic feet of hydrogen-containing gas per barrel of oil supplied to the reactor, while the present invention provides the use of a reactor. quanti-
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much lower hydrogen 9 i.e. from 1000 to 5000 cubic feet of hydrogen per barrel of oil The fluid system thus disclosed in the present patent application is a system which can be implemented at much lower expense. than those intended for the previous operation using a platinum catalyst.
Likewise, according to the present invention, the platinum catalyst contaminated by use during the performance of the process is partially regenerated with an oxygen-containing gas to remove the particles.
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carbonaceous deposits. "Partial regeneration" means regeneration of the contaminated catalyst to such an extent that it contains more than 093 but not more than 1% carbonaceous matter by weight. Partial regeneration of the catalyst has more than higher catalyst / oil ratios.
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do not significantly increase carbon formation, and thus a catalyst / oil ratio of 3 to 5 can be used to decrease the inlet temperature of 1-oil to the hydroformer!)
as well as hydrogenated gas which was simultaneously supplied to the reaction zone. A
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One of the more expensive features of the older platinum hydroforming operation was the requirement that a large volume of hydrogen-containing gas had to be compressed, heated and circulated through the system, and also that , when the catalyst / oil ratio was low the feedstock had to be heated to an inordinately high temperature, with the added disadvantage that thermal cracking occurred in the preheating section of the plant.
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It is a feature of the present invention that it is not limited to partial regeneration and high catalyst / oil weight ratios in the reaction zone but also includes catalyst / oil weight ratios in the reaction zone. reaction, which can be as low as 1.1; in this variant, the catalyst would have to be completely regenerated. In the variant of the invention, in which the hydroforming zone operates in such a way that the catalyst / oil ratio is low, it will be necessary to provide for the recycling of gas containing hydrogen with an increased quantity. heat to keep the system in heat balance.
In other words, by maintaining a high catalyst / oil ratio, the hot catalyst removed from the regeneration zone and fed substantially without cooling to the zone. reaction provides most of the amount of heat required to support the endothermic hydroforming reaction. In this case, the recycled hydrogen does not require as much reheating as when the ratio of hot catalyst / oil fed to the reaction zone is low, for example 1 to 2 parts by weight of catalyst per part of oil. .
In either case, heat is supplied to the reaction zone by means other than the incoming oil supply, as it is an important feature of the present invention that the oil supply is supplied to the reaction zone. is not heated to a temperature sufficient to cause cracking.
The main object of the present invention, therefore, is to hydroform naphtha containing naphthenes, thermally or catalytically cracked naphtha, mixtures of cracked naphtha and untreated naphtha. and similar materials, under operating condi- tions which lead to significant savings in the production of a high quality product.
Another object of the present invention, as indicated above, is to practice the hydroforming operation so as to decrease the quantity of hydrogen supplied to the reaction zone.
Another important object of the present invention is to carry out the hydroforming process, so as to decrease the amount of heat in the preheating furnaces for the oil feedstock, and thus to reduce the danger of heating. cracking or other deterioration of the feedstock.
Still other objects of the present invention will become apparent from the more detailed description and the following claims.
In the accompanying drawing there is shown schematically a suitable apparatus in which a preferred variant of the present invention can be implemented.
Referring in detail to the drawing, the supply of oil to be hydroformed is introduced into the present system through a pipe 1, then forced by a pump 2 to enter a heated coil 3, arranged in a heating furnace 4. At the same time, hydrogen from any source, in order to initiate operations, is introduced into the present system through line 5. After starting the system. In operation, the supply of hydrogen through line 5 can be interrupted, as the process results in the production of hydrogen which can be derived from the recycled material through line 6.
In the event that external hydrogen is required to initiate the operation of the process; the hydrogen in line 5 is sent to a compressor 7 and then to a heated coil 8, where it is usually heated to a temperature higher than that of the oil in the coil 30 It should of course be understood that any suitable heating means can be employed to preheat the oil and the gas containing hydrogen. The concentration of hydrogen in line 5 (or line 18) is generally on the order of 80 to 90% by volume.
The preheated oil and hydrogen are removed from the furnace via lines 9 and 10 respectively, and a junction of these streams is made in a conduit.
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pick 11 just before the mixture is introduced into hydroforming reactor 12. It is preferred, however, to feed the hydrocarbon vapors to reactor 12 through line 9., not mixed with hydrogen. Reactor 12 is usually in the form of a substantially vertical cylindrical chamber, having a conical or frustoconical base and a convex crown-shaped top. It is also provided with a gas and vapor distribution means G which may have the form of an ordinary grid.
As shown in the drawing, in the reactor 12 is placed a fluidized mass C of a powdered catalyst, containing a metal from the platinum group and supported on a stable alumina base, the amount of platinum and / or palladium being 0, 1 to 0.5% by weight of the total composition of the catalyst including the carrier. It may also be advantageous to include in the composition of the catalyst a relatively small amount of hydrogen fluoride.
The amount of this fluoridated hydrogen is of the order of 095 to 2% by weight, relative to the amount of platinum plus alumina. Since the operation in the reactor 12 is carried out at temperatures at which the fluorinated hydrogen is volatile, the latter can be separated from the catalyst by vaporization, and hence it is desirable to continuously add a certain quantity of hydrogen. fluoride to the feed entering the reactor 12, so as to maintain the concentration of this material relative to the catalyst at a relatively constant value. To accomplish this, fluoride hydrogen is fed continuously by a pipe lla in pipe 11.
It can, however, be added by any suitable means, such as by direct addition to the reactor independently of the hydrogen and / or the oil supplied. The mixture of hydrogen, oil vapors and fluoridated hydrogen pass from the bottom up through the reactor. 12 through a foraminous element G and in contact with the catalyst Co The superficial linear velocity of this gasiform material is maintained within the limits of 0.2 to 0.8 feet per second when the catalyst has particle sizes of, for example:, 200 to 400 stitches, or less; in this case, the catalyst is maintained in a turbulent, dense fluidized mass.
The continual agitation of the catalyst particles causes efficient and thorough mixing of all parts of the catalyst bed so that the catalyst bed is maintained at a substantially constant temperature level throughout its length and width.
Under conditions of temperature, pressure and feed rate, more broadly discussed hereinafter in a specific example the oil vapors undergo the desired conversion on contact with catalyst C and finally pass into the region above L. this L marking the upper level of the dense phase of fluidized catalyst.
In the space above L in the reactor there is a 1st phase suspension of catalyst in the gas-like material, the concentration of which decreases from the bottom upwards to the exit at the top of the reactor. 'removing the catalyst carried away in the vapors, in the vicinity of the outlet of the reactor 12 said vapors are sent to one or more devices 13 for separating gases and solids., in which the entrained catalyst is separated from the vapors and returned to the vapor. dense phase catalyst bed through one or more dip pipes d. The crude product finally leaves the reactor 12 through a line 14.
The gaseous material in line 14 is then sent to a scrubber S where it is treated with an oil in order to wash away the catalyst still remaining in the vapors and this catalyst slurry in oil. is returned to the dense phase catalyst bed of reactor 12 through line 15.
Instead of adding scavenging oil from the outside, a scrubber S can partially condense the product vapor to provide a sludge-forming means for removing sludge. last traces of catalyst The gas-like or vaporous material thus substantially freed of entrained catalyst is removed from scrubber S through line 16 and charged to separator 17, in which a hydrogen-rich gas is separated from the normally liquid product. and recycled by a pipe 18 and a compressor 19 to the coil 8
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furnace 4, for another use in the process. Part of this gas can be removed from the system through line 20.
The normally liquid product is removed from separator 17 through line 21, passed thence through pressure reducing valve 22, and then is charged to fractional still column 23, where product is sucked. distilled The hydroformate "is recovered from fractionation tower 23 through line 24 and collected in collecting drum 250 A normally gaseous and / or low boiling point material is recovered from fractionator 23 through line 26. while the higher boiling point constituents are removed from fractionator 23 through line 27 and charged into oil supply line 1 via line 6. Some of this material may be removed from the system by a pipe 28.
Referring again to reactor 12, the catalyst therein is contaminated with carbonaceous deposits or the like., Despite the fact that a certain amount of hydrogen is included in the feed. the catalyst obviously weakens its activity9 and it is necessary to regenerate it. The present invention provides for the regeneration of the catalyst with air while in the prior art one relied on the hydrogen added with the feed to prevent contamination and deactivation of the catalyst.
According to the present invention, catalyst is removed from the reactor 12 through a descent pipe 30 having several gas valves t.
Gas is injected into line 30 through these taps to fluidize the material flowing therein. The catalyst discharges into line 31 to which air is sent through line 31a, and is carried in suspension. , in a regenerator 320
Referring again to the gas admitted through the valves t, this gas may be steam, for example, since steam has the function of separating hydrogen from the catalysts even hydrogen such as that which can. be chemically absorbed ("chemisorbed") or carbon occluded on the catalyst. Furthermore, instead of adding all of the air through line 31 to regenerator 32, some of the air, or all of the air, can be added to regenerator 32 through line 33.
In the event that all of the air is supplied from line 33, steam or other inert gas from any source may pass from line 34 into line 31 to serve as a carrier gas to carry the catalyst from the bottom of the tank. Line 30 to reactor 32. The advantage of using an inert gas as a carrier gas in transfer line 31 is to prevent combustion in this transfer line.
As reported the catalyst is run into 32, where it forms into a dense fluidized bed, observing the same or similar surface gas velocity conditions in said regenerator to form a dense, turbulent, fluidized bed extending from isolated foraminate. G1 up to a higher level L1 of the dense phase. As before, the grid or other foraminous element G1 allows efficient distribution of the gas-like material entering the bottom of the regenerator 32.
Under conditions which will be further developed hereinafter, the catalyst is subjected to the influence of air or other oxygen-containing gas at elevated temperatures, whereby the soils are removed from the catalyst. by burning, substantially completely or partially as desired, and the resulting fumes go upwards and exit the reactor through a pipe 33.
To remove excess heat wasted during the burning of carbon from the catalyst carbon, a common type cooling coil is disposed in the dense phase of the catalyst bed undergoing regeneration. Any common cooling fluid can be forced to enter. and exiting the coil in the usual manner to remove heat from the catalyst bed undergoing regeneration. As usual, the space in the regenerator above
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sus of L1 contains a light phase suspension of catalyst in gas-like material.
Also, in the upper part of the regenerator 32 is provided one or more devices for separating gases and solids, through which the outgoing fumes are forced to abandon the removed catalyst which is then returned to the dense bed via one or more. plunge pipes d1. The regenerated catalyst is removed from the regenerator 32 through a downcomer line 35 having gas valves for the injection of fluidizing gas, and charged to the recycle gas stream 10 entering the reactor 12.
In addition, the fumes of the re-generation9 leaving the regenerator 32 through line 33, can be sent to a heat saver, an unused heat boiler, or similar device (not shown) to recover at least one by one. - tie of sensible heat.
It is, of course, to be understood that the present drawing has been simplified in order to emphasize the essential improvements of the present invention, and in this connection the person skilled in the art of petroleum will understand that, in a commercial installation, Additional apparatus and devices should be included, such as flow meters9 temperature recording devices, additional pumps, compressors, etc., in order to enable the installation to operate in an efficient manner.
To further explain the present invention, a specific example is given below; it is obviously purely illustrative and the precise details do not impose any limitation whatsoever on the invention.
EXAMPLE.
In this typical example, a West Texas naphtha boiling in the temperature range of 210 to 350 F and having the following characteristics on inspection can be treated according to the present invention under the following operating conditions with the results given below. It will be understood that this example is merely illustrative and does not limit the invention.
Conditions in the reactor 12.
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<tb>
Catalyst, <SEP>% <SEP> in <SEP> weight <SEP> 05 <SEP>% <SEP> of <SEP> platinum
<tb>
<tb> 995 <SEP>% <SEP> alumina
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Load <SEP> Power <SEP> West <SEP> Texas, <SEP> 210 -350 F53
<tb>
<tb> API
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Pressure <SEP> of the <SEP> reactor <SEP> 12 <SEP> 250 <SEP> pounds <SEP> per <SEP> inch <SEP> square
<tb>
<tb> (effective <SEP> pressure)
<tb>
<tb> @
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Temperature <SEP> of the <SEP> reactor <SEP> 12 <SEP> 910 F
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Catalyst / oil <SEP> ratio <SEP> 3,
5 <SEP> books <SEP> of <SEP> catalyst
<tb>
<tb>
<tb> per <SEP> pound <SEP> of oil
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Speed <SEP> of <SEP> gas <SEP> of <SEP> recycling <SEP> 2700 <SEP> cubic feet <SEP> <SEP> standard
<tb>
<tb>
<tb> by <SEP> barrel <SEP> of feed
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> H2 <SEP> in <SEP> the <SEP> gas <SEP> of <SEP> recycling
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (pipe <SEP> 10) <SEP> 84 <SEP>%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Carbon <SEP> on <SEP> the <SEP> catalyst
<tb>
<tb>
<tb> regenerated <SEP> 0.7
<tb>
<tb> regenerates <SEP> 0.7
<tb>
<Desc / Clms Page number 7>
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<tb> Catalyst <SEP>:
<SEP> p <SEP> h <SEP> p.- <SEP> book
<tb> power supply <SEP> by <SEP> hour <SEP> by
<tb> book <SEP> 1
<tb>
<tb> Preheating <SEP> of <SEP> naphtha '<SEP> 10000F
<tb>
<tb> Preheating <SEP> of <SEP> gas <SEP> of <SEP> recycling <SEP> 1120 F
<tb>
Conditions in regenerator 320
EMI7.2
<tb> Temperature <SEP> 975 F
<tb>
<tb> Pressure <SEP> 250 <SEP> pounds <SEP> per <SEP> inch <SEP> square
<tb> (effective <SEP> pressure) <SEP> and
<tb> same <SEP> up to <SEP> 3500
<tb>
<tb> Time <SEP> of <SEP> stay <SEP> 20 <SEP> to <SEP> 80 <SEP> minutes <SEP> of <SEP> preference <SEP> 30 <SEP> minutes.
<tb>
Inspection results.
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<tb>
Power <SEP> Product
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Naphthenes, <SEP>% <SEP> in <SEP> volumes <SEP> 49 <SEP> 0
<tb>
<tb>
<tb> Paraffins, <SEP>% <SEP> in <SEP> volumes <SEP> 45 <SEP> 35
<tb>
<tb>
<tb> Olefins <SEP>% <SEP> in <SEP> volumes <SEP> 0 <SEP> 2
<tb>
<tb>
<tb> Aromatics, <SEP>% <SEP> in <SEP> volumes <SEP> 6 <SEP> 63
<tb>
<tb>
<tb> Octane <SEP> number <SEP> OFRR <SEP> 55 <SEP> 96
<tb>
<tb>
<tb>% 'in <SEP> vol.
<SEP> production <SEP> C4 <SEP> + <SEP> - <SEP> 89
<tb>
By way of brief recap, the present invention comprises hydroforming of a hydrocarbon such as untreated naphtha, in a process, wherein the catalyst employed is a platinum group metal, such as platinum itself, the composition of catalyst being such that it contains 0.1 to 0.5% by weight of platinum on alumina, and may also contain up to 1 or 2% of HF, if desired. The alumina support is produced by the so-called alcoholate method and the catalyst preferably contains 3 to 10% by weight of silica.
With regard to the temperature conditions in the reactor9 good results are obtained by operating in the range of about 875 -950 F.
It is a feature of the present invention that the regenerator system is cheaper in continuous operation, for the reason that smaller amounts of gas containing hydrogen can be employed. Using a platinum catalyst in the prior practice, 6000-10,000 cubic feet of hydrogen of, for example, 85-95% purity is fed with each barrel of oil to the reactor. In accordance with the present invention, this amount can be reduced to about 1000 to 5000 cubic feet of hydrogen, from 80 to 90% purity, per barrel of oil with the hydrogen being measured at standard conditions in each case.
Furthermore. The process differs from the current process in that the catalyst is regenerated with 1-air, instead of using hydrogen to suppress the formation of carbon in the reactor.
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Finally, the pressure in the reaction zone can be reduced by 750 pounds per square inch, or even more, by the current method, to about 150 to about 500 pounds per square inch. At these lower pressures, there is much less hydrocracking, and the formation of excess butene and other normally gaseous materials is avoided.
Likewise, of course, the requirements for the gas compressor are very seriously reduced. Compressors are expensive installations both in terms of purchase costs and maintenance costs, and when, as here the number and dimensions of compressors are seriously reduced, very large savings are made. It is also important to note that the regenerator can be much smaller in size than the reactor, and the air requirements will be very low. This latter point also provides significant savings and facilitates recovery of the expensive platinum catalyst, as filters may be disposed at the top of regenerator 32 in addition to or to replace cyclone devices.
Likewise, according to the present invention, it is possible to have recourse to washing or purification with:}. 'Water or with oil, to recover the entrained catalyst, out of the effluent vapors from the reactor 12.
Another important advantage of the present invention is that higher catalyst / oil ratios do not significantly increase carbon production and, therefore, catalyst / oil ratios as high as 3 to 5 can be achieved. used in accordance with the present invention to decrease the inlet temperature of the naphtha and hydrogen gas feed. If desired, foreign fuel, such as recycle gas, may be charged to the regenerator 32 with the catalyst to supplement the burnable material, and thereby heat the regenerator catalyst to a temperature higher than that which could be achieved by simply burning off the carbon deposited on the catalyst in the catalyst. reactor.
It is an important possibility of the process of the present invention, contrary to what is commonly practiced, that, in the treatment described here, the regenerator is not provided with cooling means but, on the contrary, the catalyst is regenerated. , and that the total heat thus developed by the combustion of the catalyst soils is absorbed by the catalyst and transferred to the reaction zone where it is used to support the endothermic reaction which takes place there. This process eliminates the need to use cooling means in the regenerator which can operate at a temperature as high as 1050 to 11000F.
Also, with a suitable heat exchange facility, the hot catalyst and / or the regeneration fumes can have at least part of their heat content used to preheat the feed oil.
It is also within the aims of the present invention to carry out the regeneration of the catalyst with air, at pressures significantly lower than those which prevail in the hydroforming zone, contrary to the practice. currento Air compressors are large and expensive. For a type of installation based on 0.9% by weight of carbon, the cost of air compressors is approximately 30% of the total equipment cost.
In order to reduce the power requirements of the air compressor, and thereby to bring about a reduction in the investment and in the cost of the treatment, the regeneration by air can be carried out at a pressure significantly lower than that of the reactor; preferably as close to atmospheric pressure as possible. In this case, the catalyst removed from reactor 22 is sent to pressure reducing devices, before it is taken to the regenerator via the line. 31.
These pressure reducing devices may consist of a series of orifices, or braking hoppers connected together, to
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through which the catalyst would pass intermittently, and several of which would be required for continuous operation.
Another feature of the present invention relates to the deaeration of gas occluded in the regenerated catalyst, before the latter is reintroduced into the reactor. This is usually done by steam cleaning. However, with at least some catalysts, the steam has a deactivating effect on the catalyst at regeneration temperatures. Deaeration of the catalyst can be achieved by leading said catalyst from the reactor through a transfer line.
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folded in the shape of GGUi! up to a hopper where gas and solids are allowed to separate. The gas is returned to the regenerator above the dense phase, while the solids flow by gravity from the hopper into the reactor.
As in a process of the type described herein, the circulation of solids may be relatively low, an inexpensive hopper can be used for the stated purpose. Although the technique proposed above is not as efficient as a scrubbing, it will reduce the entrainment of gases to the reactor to a tolerable level.
Many modifications of the present invention not specifically mentioned herein may be obvious to those skilled in the art.
CLAIMS.
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