BE516290A - - Google Patents

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BE516290A
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G35/00Reforming naphtha
    • C10G35/04Catalytic reforming
    • C10G35/10Catalytic reforming with moving catalysts
    • C10G35/14Catalytic reforming with moving catalysts according to the "fluidised-bed" technique

Description

       

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  PERFECTIONNEMENTS A   L'OPERATION   DITE L'HYDROFORMING. 



   La présente invention est relative à la conversion catalytique de fractions hydrocarbonées bouillant dans la gamme d'ébullitions des carburants de moteurs de faible pouvoir détonant, en carburants de moteurs, riches en aro- matiques et d'indice d'octane élevé ; l'invention se rapporte spécialement à un procédé grâce auquel une telle conversion est réalisée par la technique des solides fluidifiés. 



   L'opération d'hydroforming est un procédé bien connu et largement' utilisé pour le traitement de fractions hydrocarbonées bouillant dans la gam- me d'ébullitions du naphte ou des carburants de moteurs, en vue d'améliorer lesdites fractions au point de vue qualité ou d'augmenter leur aromaticité, et d'améliorer les caractéristiques antidétonantes desdites fractions hydro- carbonées. Par hydroforming, on désigne une opération menée à des températures et pressions élevées en présence de particules de catalyseur solides et d'hy- drogène, opération grâce à laquelle la fraction hydrocarbonée est améliorée en ce qui concerne son aromaticité, et dans laquelle il n'y a pas de consom- mation nette d'hydrogène.

   Les opérations d'hydroforming sont ordinairement réalisées en présence d'hydrogène ou d'un gaz de recyclage riche en hydrogè- ne, à des températures de   750 -1150 F,   à une pression de l'ordre d'environ 50 à 1000 livres par pouce carré, et en contact avec des catalyseurs tels que de l'oxyde de molybdène, de l'oxyde de chrome, ou, en général, des oxydes ou   sul-   fures de métaux des groupes   IV,   V, VI, VII et VIII du système périodique, uti- lisés seuls ou supportés en général sur un agent de base ou   d'espacement,   tel qu'un gel d'alumine, de l'alumine précipitée, ou des spinelles d'aluminate de zinc.

   Un bon catalyseur d'hydroforming est un catalyseur contenant environ   10%   en poids d'oxyde de molybdène sur une base d'oxyde d'aluminium, préparée en . traitant à la chaleur de l'oxyde   d'aluminium   hydraté, ou sur des spinelles d'aluminate de zinc. 

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   On a proposé d'effectuer l'hydroforming de fractions de naphte dans un système réacteur à solides fluidifiés, dans lequel des vapeurs de naphte passent   dune   manière continue à travers un lit fluidifié dense de particules de catalyseur d'hydroforming, se trouvant dans une zone de réac- tion les particules de catalyseur épuisées sont enlevées du lit dense de la zone de réaction et sont envoyées à une zone de régénération séparée, dans laquelle les dépôts carbonés rendant le catalyseur inactif sont enlevés par combustion, les particules de catalyseur régénérées étant renvoyées ensuite au récipient de réaction principal ou zone de réaction d'hydroforming.

   L'opé- ration d'hydroforming fluide ainsi menée présente plusieurs avantages fonda- mentaux sur l'opération d'hydroforming à lit fixe, tels que : (1) les opéra- tions sont continues, (2) les récipients et l'installation peuvent être con- çus pour une seule plutôt que pour deux fonctions, (3) la température de l'appareil de réaction est sensiblement constante dans l'entièreté du lit, et (4) la régénération ou reconditionnement du catalyseur peut être facile- ment réglé. 



   Un avantage particulier de l'opération susdite à solides fluidi-   f iés   consiste en ce que le catalyseur fraîchement régénéré peut être utilisé pour transporter une partie de la chaleur requise pour la réaction d'hydro- forming, et ce depuis la zone de régénération vers la zone de réaction, On a proposé, à cet effet, de décharger des particules de catalyseur fraîchement régénérées, chaudes, d'une canalisation de descente du régénérateur, dans un courant de gaz de recyclage chaud, riche en hydrogène, se trouvant dans une conduite de transfert, grâce à quoi les particules de catalyseur sont soumises à un traitement de reconditionnement comprenant au moins une réduction par- tielle des oxydes de métaux catalytiques supérieurs, formés durant la régéné- ration,

   en une forme inférieure ou plus catalytiquement active des oxydes de métaux catalytiques, durant leur passage à travers la conduite de transfert pour aller dans la zone de réaction. Du fait de la température élevée du   ca-   talyseur régénéré (1050 -1300 F) et du caractère exothermique de la réaction entre le catalyseur chaud, fraîchement régénéré, et l'hydrogène, il est né- cessaire de réaliser la conduite de transfert de faible diamètre et de courte longueur, en vue de maintenir la durée de contact du catalyseur et du gaz contenant de l'hydrogène, suffisamment court pour éviter un   surtraitement   et/ou une dégradation thermique du catalyseur.

   On a encore proposé de refroi- dir le catalyseur fraîchement régénéré, par transfert de chaleur direct   ou -   indirect avec du catalyseur de recyclage du réacteur, en vue d'arriver à un meilleur contrôle du prétraitement tout en utilisant encore la chaleur   sensi-   ble transportée par le catalyseur régénéré vers le côté de réaction du systè- me. 



   L'objet de la présente invention est de procurer une   nouvelle mé-   thode de fonctionnement d'un système d'hydroforming à solides fluidifiés. 



   Un objet encore de l'invention consiste à procurer une méthode de fonctionnement d'un système d'hydroforming à solides fluidifiés, qui sup- prime la nécessité de soumettre le catalyseur d'hydroforming, fraîchement ré-   généré, à un traitement quelconque avec de l'hydrogène ou un gaz riche en hydrogène, avant l'introduction dudit catalyseur fraîchement régénéré dans la   zone de réaction d'hydroforming. 



   Ces objets et d'autres encore apparaîtront plus clairement de la description détaillée et des revendications suivantes. 



     On   a maintenant trouvé qu'il est possible dans des opérations d'hy droforming du type fluide, d'ajouter le catalyseur fraichement   régénéré, '9-1-   rectement à la zone de réaction d'hydroforming sans traitement avec de l'hy- drogène ou un gaz riche en hydrogène, même lorsqu'un enlèvement sensiblement complet de carbone hors du catalyseur est réalisé dans le régénérateur, c'est- à-dire jusqu'à moins de   0,2%   en poids, de préférence moins de   0,1%   en poids, de carbone sur le catalyseur, pourvu que le rapport catalyseur/huile soit   fai-   ble (inférieur à environ 1,5) et pourvu que les particules de catalyseur régé- nérées soient sensiblement exemptes d'oxyde de carbone,

   d'anhydride carboni- que et   d'oxygène.   A des rapports catalyseur/huile faibles, la quantité de ca- 

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 talyseur fraîchement régénéré, ajoutée au lit fluide du réacteur, est petite comparativement à la quantité de catalyseur du réacteur ou d'équilibre dans le lit fluide. Du fait de la nature turbulente du lit fluide du réacteur, la chaleur sensible du catalyseur franchement régénéré aussi bien que la chaleur exothermique de réaction entre les oxydes de métaux catalytiques supérieurs dans le catalyseur fraîchement régénéré, et   l'hydrogène   dans le mélange de réaction sont rapidement réparties sur le catalyseur du réacteur ou d'équili- bre, en évitant ainsi une surchauffe ou dégradation thermique du catalyseur. 



   De plus, la réaction ou réduction du catalyseur franchement régénéré est re- lativement rapide même aux conditions de température du réacteur, et de ce fait, une petite portion seulement de l'alimentation passe sur du catalyseur non réduit. 



   On se réfère maintenant aux dessins annexés. 



   La figure 1 est une vue schématique d'un système réacteur-régéné- rateur suivant la présente invention. 



   La figure 2 est une vue schématique modifiée dans laquelle le ré- générateur est disposé au-dessus du réacteur, et la canalisation de descente- du catalyseur régénéré s'étend vers le bas à travers le lit dense du réacteur. 



   En se référant à la figure 1, 10 désigne un récipient de réaction présentant à sa base une conduite d'entrée 11 pour l'introduction d'un gaz de recyclage ou riche en hydrogène, et qui est chaud. Une plaque perforée ou grille 12 est disposée horizontalement dans la partie inférieure du récipient de réaction, en vue d'assurer une répartition ou distribution uniforme du gaz entrant, suivant l'entièreté de la section transversale du récipient de réac- tion. Une conduite d'entrée séparée 13 sert à l'introduction d'une alimenta- tion en naphte, au-dessus de la grille 12, bien que l'alimentation en naphte puisse, si on le désire, être introduite séparément ou avec un gaz de   recy-   clage ou riche en hydrogène, en dessous de la grille 12.

   Le récipient de ré- action 10 est chargé de particules de catalyseur d'hydroforming, finement subdivisées, et la vitesse superficielle des vapeurs et gaz ascendants à tra- vers le réacteur est réglée de manière à former un lit turbulent, fluidifié, dense, de catalyseur 14, ayant un niveau déterminé L surmonté d'une phase diluée ou dispersée 15 comprenant une petite quantité de catalyseur, entrai- née dans les produits vaporeux de réaction. Les produits de réaction sont enlevés au sommet du réacteur 10 après passage à travers un séparateur à cyclone 16 ou dispositif similaire, destiné à la séparation des particules de catalyseur entrainées. Les particules de catalyseur entraînées sont ren- voyées au lit dense 14 grâce à une canalisation prolongeante attachée au fond du séparateur à cyclone.

   Les produits de réaction, essentiellement li- bres de particules de catalyseur, passent du séparateur à cyclone 16 dans une canalisation de sortie 17 du produit, menant à une installation   convena-   ble de fractionnement et/ou d'emmagasinage. 



   Les particules de catalyseur sont enlevées d'une manière continue du lit dense 14 par le conduit d'enlèvement de catalyseur épuisé 18 pour al- ler dans un récipient extérieur de nettoyage 19. Il doit être compris que le- dit récipient de nettoyage ou de finissage pourrait aussi être disposé dans le récipient de réaction, comme,par exemple, en disposant un conduit ou compartiment vertical, s'étendant de préférence au-dessus du niveau L et pour- vu d'un orifice ou lumière pour régler la décharge du catalyseur hors du lit dense.

   Un branchement 20 est prévu près du fond du dispositif de nettoyage pour l'introduction d'un gaz de nettoyage convenable, tel que de la vapeur, de l'azote, du gaz de fumée épuré, etc, qui servira à enlever des hydrocarbu- res ou de l'hydrogène entraînés ou adsorbés, qui, sinon, seraient emportés vers la zone de régénération et y seraient brûlés.

   Le gaz de nettoyage et les gaz et vapeurs nettoyés sont enlevés au sommet du dispositif 19 et envoyés par une conduite 21 dans la partie supérieure du réacteur 10, dans le cas où des quantités importantes de catalyseur sont entrainées et qu'une récupéra- tion de celles-ci dans le séparateur à cyclone 16 du réacteur est désirée; ou bien lesdits gaz sont envoyés par une conduite 22 dans la conduite de sor- tie 17 du produit, dans le cas où on désire que les gaz de nettoyage et:ou 

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 le catalyseur épuisé qui a été en contact avec les gaz de nettoyage ne pas- sent pas par le réacteur.

   L'extrémité inférieure du dispositif 19 est reliée en 23 au conduit 24 et forme avec lui une canalisation verticale pour dévelop- per une pression fluide-statique suffisante pour faciliter le transfert du ca- talyseur épuisé du côté régénérateur du système. Un tiroir de distribution 25 ou dispositif similaire est prévu près de la base du conduit 24 en vue de ré- gler la décharge du catalyseur épuisé dans la conduite de transfert 26. Ordi- nairement, une quantité suffisante de gaz est entraînée par le catalyseur pas- sant à travers le conduit 24 pour maintenir ledit catalyseur en un état flui- difié ou de libre circulation. Si on le désire, cependant, un ou plusieurs branchements de gaz peuvent être prévus le long du conduit 24 pour fournir du gaz de fluidification à ce dernier. 



   Le catalyseur épuisé nettoyé est déchargé de la base de la cana- lisation verticale dans une conduite de transfert 26, où il est ramassé par un courant d'air ou de gaz de régénération, fourni par la conduite 27. Le cou- rant d'air transporte les particules de catalyseur épuisé sous forme d'une suspension diluée, à travers la conduite de transfert 26 et la colonne montan- te 28 pour   l'amener   dans le fond du récipient de régénération 30. Une plaque perforée ou grille de distribution 29 est disposée près du fond du régénéra- teur 30 en vue d'assurer une répartition uniforme du catalyseur et de l'air entrants suivant l'entièreté de la section transversale du régénérateur.

   Du fait de la vitesse à laquelle les dépôts carbonés sont enlevés, par brûlage,, des catalyseurs drhydroforming, sous des pressions de réaction élevées, il convient de n'utiliser qu'une partie, de préférence pas plus de   40%,   de l'air nécessaire à la régénération, pour transporter le catalyseur épuisé à travers la conduite de transfert 26 et la colonne montante 28, et d'ajouter le restant de l'air nécessaire à la régénération par une conduite séparée 31, ou des con- duites supplémentaires se déchargeant directement dans le récipient de régéné- ration. 



   Comme aux vitesses faibles préférées de circulation du catalyseur, il y a plus de chaleur libérée par brûlage des dépôts carbonés du catalyseur dans le régénérateur qu'on ne peut en renvoyer au réacteur par le catalyseur qui circule, il est nécessaire, pour la plupart des charges d'alimentation que l'on traite, de prévoir des serpentins de refroidissement 46 à travers lesquels de l'eau pénétrant par 46a peut circuler pour donner de la vapeur en 46b,ou bien de l'alimentation peut être pompéeà travers ces serpentins pour réaliser un préchauffage. 



   La vitesse superficielle des gaz de régénération à travers le ré- cipient 30 est réglée de manière à former un lit turbulent, fluidifié, dense 32 de particules de catalyseur et de gaz, ayant un niveau déterminé L', qui est surmonté   d'une   phase diluée ou dispersée 33 dans la partie supérieure du . régénérateur, phase qui comprend de petites quantités de catalyseur entraînées dans les gaz de régénération. Les gaz de régénération sont enlevés au sommet du régénérateur, de préférence après passage à travers un séparateur à cyclo- ne 34 ou dispositif similaire qui sert à enlever la plupart des particules de catalyseur hors des gaz de régénération. Les particules de catalyseur sé- parées sont renvoyées au lit dense 32 par une canalisation plongeante fixée au fond du séparateur à cyclone.

   Les gaz de régénération sont déchargés du séparateur à cyclone 34 dans la conduite de sortie 35 et par une soupape ré- gulatrice de pression 36 vers une cheminée de gaz de rebut ou vers une instal- lation   demmagasinage   convenable, dans le cas où l'on désire utiliser les gaz. de régénération dans des buts de nettoyage ou d'épuration. 



   Le fonctionnement du régénérateur est réglé en admettant un pe- tit excès d'oxygène dans les gaz de sortie. La soupape à air est réglée de manière que l'excès d'oxygène désiré soit maintenu, en assurant ainsi que sensiblement tout le carbone déposé soit enlevé du catalyseur par brûlage, Ceci a pour résultat que la teneur en carbone est de moins de 0,2% en poids sur le catalyseur régénéré. Une régénération complète est encore.mise en évi- dence par une oxydation sensiblement totale du métal catalytique à la forme hexavalente.

   Par exemple, dans une opération d'hydroforming fluide utilisant 

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 un catalyseur d'oxyde de molybdène, une analyse du catalyseur du réacteur en équilibre indique que le molybdène est essentiellement sous la'forme penta- valente, la valeur de valence moyenne étant 'généralement de l'ordre   de 4,7     à   
5,0, le dernier chiffre correspondant à la valence du molybdène-clans le com-   posé Mo2O5. Dans une régénération totale, le molybdène est converti essentiéllement a la forme hexavalente ou en MoO3, une analyse du catalyseur complète-   ment régénéré montrant que la valeur de valance moyenne du catalyseur   complè-.   tement régénéré est de l'ordre de 5,7 à 6,0. 



   Une paroi 37 est disposée dans le régénérateur et forme avec la paroi interne de celui-ci un espace ou compartiment de nettoyage ou d'épura- tion 38. La paroi 37 s'étend au-dessus du niveau L' du lit dense, et un ori- fice ou lumière de dimension limitée est prévu pour régler l'écoulement   'du   catalyseur régénéré dans ce compartiment de nettoyage. Celui-ci peut être prévu extérieur au régénérateur, d'une manière similaire à la disposition du dispositif de nettoyage 19 du catalyseur épuisé, par rapport au réacteur 10, ou bien la paroi 37 pourrait se terminer au niveau ou en dessous du ni- veau L' du lit dense, auquel cas le catalyseur déborderait du lit dense 32 dans le compartiment 38.

   Un gaz de nettoyage ou d'épuration, tel que de   lair,   de l'azote, etc, est introduit dans le compartiment 38 par une conduite d'en trée 40 en vue d'enlever les matières gazeuses entraînées ou adsorbées. Le catalyseur épuré passe de la base du compartiment 38 dans une conduite de transfert 41, où de petites quantités d'azote peuvent être ajoutées comme purge pour libérer le catalyseur régénéré des oxydes de carbone et de   l'oxy-   gène, après quoi les particules de catalyseur régénéré et épuré sont déchar- gées par un tiroir de distribution 43, à travers la paroi latérale du réac- teur 10, directement dans le lit dense 14 de celui-ci.

   Si on le désire-, un élément à chicane 44 peut être prévu sur la paroi interne du réacteur 10, en dessous de l'extrémité de décharge du conduit 41 en vue de faire dévier les gaz et vapeurs ascendants et d'empêcher leur pénétration dans le con- duit   41   où ils contrarieraient l'écoulement de catalyseur et réagiraient peut-être avec le catalyseur régénéré, tout en s'échappant éventuellement dans le régénérateur, où ils seraient brûlés. Le catalyseur régénéré est déchargé sensiblement à la température du régénérateur par la conduite de transfert 41.

   Les particules de catalyseur dans le lit dense 14 du réacteur sont rapidement mises en mouvement turbulent et rapide, et le lit dense du réacteur constitue une quantité extrêmement grande de catalyseur, comparati- vement à la quantité de catalyseur chaud, fraîchement régénéré qu'on lui a joute. De ce fait, le courant de particules de catalyseur, non prétraitées, fraîchement régénérées, chaudes, et la chaleur sensible transportée par les- dites particules sont rapidement dispersés ou dissipés dans le lit dense 14 du réacteur. De plus, toute chaleur engendrée par la réaction entre l'hy- drogène du mélange de réaction et les oxydes de métaux catalytiques supé- rieurs formés lors de la régénération est également dissipée rapidement à travers tout le lit. 



   Dans la réalisation montrée à la figure 2, 110 désigne un réci- pient de réaction pourvu à sa base d'une conduite   dadmission   III pour l'in- troduction du gaz chaud, riche en hydrogène ou de recyclage. Une plaque per- forée ou grille   112   est disposée horizontalement dans la partie inférieure du récipient de réaction en vue d'assurer une répartition uniforme du gaz entrant suivant l'entièreté de la section transversale du récipient de réac- tion. Une conduite d'admission séparée 113 est prévue pour l'introduction de l'alimentation de naphte, au-dessus de la grille 112, bien que ladite alimentation puisse, si on le désire, être introduite séparément ou en même temps que le gaz de recyclage ou riche en hydrogène, en dessous de la grille 112.

   Le récipient de réaction 110 est chargé de particules de catalyseur d'hydroforming, finement subdivisées, et la vitesse superficielle des vapeurs et gaz ascendants dans le réacteur est réglée de manière à former un lit tur- bulent fluidifié dense de catalyseur 114, ayant un niveau déterminé L,   sur-   monté d'une phase diluée ou dispersée 115, comprenant une petite quantité de catalyseur entraînée dans les produits de réaction vaporeux. Les produits de réaction sont enlevés au sommet du réacteur 110 en passant à travers un sépa- 

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 rateur à cyclone 116 ou dispositif similaire pour séparer les particules de catalyseur entraînées. Les particules de catalyseur entrainées sont renvoyées au lit dense 114 par une canalisation plongeante attachée à la base du sépa- rateur à cyclone.

   Les produits de réaction, sensiblement libérés des particu- les de catalyseur, passent du séparateur à cyclone 116 dans la conduite de sortie du produit   117   menant à une installation convenable de fractionnement et/ou d'emmagasinage. 



   Les particules de catalyseur sont enlevées d'une manière conti- nue du lit dense 114 par un conduit 118 d'enlèvement du catalyseur épuisé-, et ce pour aller dans un récipient extérieur de nettoyage 119. 11 doit être compris que le dispositif de nettoyage pourrait encore être disposé dans le' récipient de réaction, comme, par exemple, en disposant un conduit ou compar- timent vertical, s'étendant de préférence   au-dessus   du niveau L et pourvu d'orifices ou lumières pour   contrôler   la décharge du catalyseur depuis le lit   censé   vers le compartiment ou conduit de nettoyage.

   Un branchement 120 est aisposé près du fond du dispositif 119 pour l'introduction d'un gaz-de nettoyage ou d'épuration convenable, tel que de la vapeur, de l'azote, du gaz de fumée, etc, qui servira à enlever l'hydrogène ou les hydrocarbures entraînés ou adsorbés qui sinon seraient emportés vers la zone de régénéra- tion et y seraient brûlés.

   Le gaz d'épuration et les gaz et vapeurs épurés sont enlevés au sommet du dispositif   119,   et envoyés par une conduite 121 dans la partie supérieure du réacteur 110 dans le cas où des quantités impor- tantes de catalyseur sont entraînées et qu'une récupération de ce catalyseur dans le séparateur à cyclone 116 du réacteur est désirée, ou bien ces gaz sont envoyés par la conduite 122 dans la conduite de sortie 117 du produit, dans le cas où on désire que le gaz d'épuration et/ou le catalyseur épuisé qui a été en contact avec le gaz d'épuration ne passent pas par le réacteur. 



  L'extrémité inférieure du dispositif 119 est reliée en 123 au conduit 124 et forme avec celui-ci une canalisation verticale pour le développement d'u- ne pression fluide-statique suffisante pour faciliter le transfert du cata- lyseur épuisé du côté de régénération du système. Un tiroir de distribution 125 ou dispositif similaire est prévu près de la base du conduit 124 en vue de régler la décharge de catalyseur épuisé dans la conduite de transfert 126. 



  Ordinairement,une quantité suffisante de gaz est entraînée avec le catalyseur passant dans le conduit 124 pour le maintenir en un état de circulation libre ou fluidifié. Si on le désire, cependant, un ou plusieurs branchements de gaz peuvent être prévus le long du conduit 124 pour fournir à celui-ci du gaz fluidifiant. 



   Le catalyseur épuisé épuré est déchargé de la base de la canali- sation verticale 124 dans la conduite de transfert 126 où il est ramassé par un courant de gaz ou d'air de régénération. Le courant d'air transporte les particules de catalyseur épuisé sous forme d'une suspension diluée à travers la conduite de transfert 126 et la colonne montante de catalyseur épuisé 128 vers le fond du récipient de régénération 130. Une plaque perforée ou grille de distribution 129 est disposée près du fond du régénérateur 130 en vue d'assurer une répartition uniforme du catalyseur et de l'air entrants suivant l'entièreté de la section transversale du régénérateur.

   Vu la vitesse à la- quelle les dépôts carbonés sont enlevéspar brûlage, des catalyseurs d'hy- droforming, sous des pressions de réaction élevées, il convient de n'utiliser qu'une partie seulement, de préférence pas plus de 40%, de l'air nécessaire à la régénération pour transporter le catalyseur épuisé à travers la conduite de transfert 126 et la colonne montante 128, et d'ajouter le restant de l'air nécessaire à la régénération par une conduite distincte 131 ou des conduites supplémentaires se déchargeant directement dans le récipient de régénération. 



   La vitesse superficielle des gaz de régénération à travers le ré- cipient 130 est réglée de manière à former un lit turbulent, fluidifié, dense, 132 de particules de catalyseur et de gaz, ayant un niveau déterminé L' qui est surmonté d'une phase diluée ou dispersée 133 dans la partie supérieure du régénérateur, comprenant de petites quantités de catalyseur entrainées dans les gaz de régénération. Ceux-ci sont enlevés au sommet du régénérateur, de 

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 préférence après passage à travers un séparateur à cyclone 134 ou dispositif similaire,qui sert à enlever du gaz la plus grande partie des particules de catalyseur. Les particules de catalyseur séparées retournent au lit dense 
132 par une canalisation plongeante attachée au fond du séparateur à cyclo- ne.

   Les gaz de régénération sont déchargés du séparateur à cyclone   134   dans une canalisation de sortie 135 et en passant par une soupape de réglage, de pression 136, et ce pour aller à une cheminée de gaz de rebut ou à une instal- lation convenable de lavage ou d'emmagasinage, dans le cas où on désire uti- liser les gaz de régénération dans des buts d'épuration ou de nettoyage. 



   Un conduit vertical   137,'à   extrémité ouverte, est disposé dans le régénérateur avec son extrémité supérieure ouverte au niveau L' du lit dense en vue de l'enlèvement du catalyseur régénéré. Le catalyseur déborde le sommet du conduit 137 et s'écoule sur la paroi interne de celui-ci ou tombe librement vers le bas sur une certaine distance. Un gaz d'épuration ou de nettoyage, de préférence de l'air ou un gaz inerte, tel que de l'azote ou du gaz de fumée, est introduit dans le conduit 137 par une conduite d'ad- mission 138. L'air est le gaz d'épuration préféré car il réalise un nettoya- ge final du catalyseur régénéré et débarrasse celui-ci d'une manière   effica-   ce, du CO2 et du CO.

   Une colonne dense de catalyseur se forme dans le con- duit 137 généralement à partir d'un niveau situé à courte distance au-dessus de l'entrée 138 du gaz d'épuration, la hauteur de la colonne dense de cata- lyseur étant suffisante pour développer une pression fluide-statique au fond 139 du conduit 137, pression qui suffira à forcer le catalyseur régénéré à s'écouler de la base du conduit 137 dans le lit dense 114 du réacteur 110. 



  De petites quantités d'un gaz inerte, tel que de l'azote ou un gaz de fumée qui a été libéré .des oxydes de carbone, sont introduites dans le conduit 137 par la canalisation d'admission 140. La quantité de gaz ainsi introduite est si faible qu'il est praticable du point de vue économique d'utiliser de l'a- zote ou un gaz de fumée qui a été épuré des oxydes de carbone et de   l'oxy-   gène. Un élément conique 141, formant chicane, est disposé juste en dessous de l'extrémité inférieure 139 du conduit 137, en vue d'empêcher les gaz ou vapeurs qui montent à travers le lit 114, d'entrer dans le conduit 137 et de contrarier l'écoulement du catalyseur régénéré.

   Le catalyseur régénéré, dans la canalisation verticale 137, est en échange de chaleur indirect avec le lit dense du réacteur durant son passage du niveau L jusqu'au point 139 où il est déchargé, et, de ce fait, il est refroidi à une température infé- rieure à celle du régénérateur avant de se décharger dans le lit du réacteur. 



  Comme les particules de catalyseur se mélangent immédiatement avec le lit dense 114 lors de leur décharge de la canalisation verticale 137, elles sont par conséquent rapidement refroidies jusqu'à la température du lit du réac- teur. En plus, la chaleur engendrée par l'action de 1 'hydrogène dans le mé- lange de réaction gazeux sur les oxydes de métaux catalytiques supérieurs formés lors de la régénération est rapidement dissipée dans tout le lit dense. 



  De cette manière, une réduction des oxydes de métaux catalytiques supérieurs formés durant la régénération a lieu directement dans le lit du réacteur plu- tôt que lors d'une opération de prétraitement distincte; en même temps, le danger de surtraitement, et des effets thermiques nuisibles sur le catalyseur sont évités par le lit fluidifié important de catalyseur dans le réacteur. 



   Il est désirable de prévoir des moyens pour régler la pression du régénérateur. Ceci peut être fait en prévoyant un appareil de contrôle à pression différentielle 143 qui est actionné grâce à des canalisations secon- daires de pression convenablement disposées, dans le régénérateur, le réac-   teur, et ou la canalisation verticale de catalyseur régénéré ; branchements   144 et 145 sont prévus dans la canalisation verticale ou conduit 137, et des branchements de pression alternés 146 et 147 sont prévus respectivement dans la phase diluée du régénérateur et dans la phase diluée du réacteur.

   L'appa- reil de contrôle 143 actionne la soupape 136 dans la conduite de sortie 135 des gaz du régénérateur, en réponse à des variations de pression aux branche- ments choisis, pour maintenir la différence de pression, sensiblement constan- te. Par exemple, en utilisant les branchements 145 et 144, ou peut-être même les branchements 145 et   146,   un tube de manomètre unique et très sensible, 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 montrant directement la différence de pression entre le réacteur et le régé- nérateur, est disponible pour faire fonctionner la soupape de réglage 136. 



  Dans le cas où on désire minimiser le contact de la vapeur d'eau formée lors de la réduction des oxydes de métaux catalytiques supérieurs, avec le lit du réacteurla conduite de transfert ou canalisation verticale   137   peut se terminer juste en dessous du niveau L dans le réacteur 110. Dans ce cas, il serait préférable de disposer la conduite d'enlèvement 118 de catalyseur é- puisé, dans la partie inférieure du réacteur. 



   Au cours de l'opération réalisée suivant la présente invention, une régénération sensiblement totale du catalyseur est réalisée. Du fait de la vitesse élevée de brûlage aux pressions élevées, la régénération est' achevée en quelques secondes. Une régénération totale est mise en évidence' par la présence d'oxygène en excès ou libre dans les gaz de fumée s'zchap- pant du régénérateur,et par la présence de moins de 0,3% en poids de car- bone sur le catalyseur régénéré, et mêmedans la plupart des cas, de moins   denviron   0,1% en poids. Une régénération complète est encore mise en évi- dence par une oxydation sensiblement totale du métal catalytique jusqu'à la forme ayant la plus haute valence.

   Par exemple, dans une opération d'by- dorforming fluide, dans laquelle on utilise de l'oxyde de molybdène comme catalyseur, une analyse du catalyseur du réacteur en équilibre montre que le molybdène est essentiellement sous la forme pentavalente, la valeur de valence moyenne étant généralement de l'ordre de   4,7   à 5,0, le   dernier-chif-   fre correspondant à la valence du molybdène dans le composé   Mo05.   Dans une régénération complète, le molybdène est converti essentiellement à la forme   hexavalente ou en MOO3, une analyse du catalyseur complètement régénéré montrant que la valeur de valence moyenne du catalyseur complètement régénéré   est de   1''ordre   de   5,7   à 6,0. 



   La charge d'alimentation au réacteur d'hydroforming peut être un naphte non traité, un naphte craqué, un naphte fischer-Tropsch, etc. La charge d'alimentation est préchauffé seule ou en mélange avec du gaz de re- cyclage jusqu'à la température de réaction ou jusqu'à la température maxi- mum possible, tout en évitant une dégradation thermique de ladite charge. 



  Ordinairement, le préchauffage de la charge   d'alimentation   est réalisé jus- qu'a des températures d'environ 800  à   1000 F,   de préférence d'environ   950 F.   



  Le préchauffage du naphte devrait être aussi élevé que possible tout en évi- tant une dégradation thermique dudit naphtecomme, par exemple, en limitant le temps de séjour dans le four ou dans les conduites de transfert ou d'ad mission de   l'alimentation.   La charge d'alimentation préchauffée peut être fournie au récipient de réaction, en mélange avec du gaz de recyclage, riche en hydrogène, ou bien elle peut être introduite séparément, comme   représen-   té. Le gaz de recyclage, qui contient environ 50 à 80% er. volumes d'hydro- gène, est préchauffé jusqu'à des températures d'environ 1150 -1300 F avant son introduction dans la conduite d'entrée 11.

   Le préchauffage du gaz de re- cyclage dépend des exigences en chaleur des réactions particulières, la li- mite supérieure de température étant fixée par la tendance des constituants hydrocarbonés à subir une dégradation thermique. Le gaz de recyclage est in- troduit directement dans le fond du récipient de réaction 10 et devrait cir- culer à travers le réacteur à une vitesse d'environ 1000 à 10.000 pieds cu- bes par baril d'alimentation en naphte. Du fait que des compresseurs pour le gaz de recyclage constituent une dépense importante dans une installation de ce type, il est avantageux de maintenir la quantité de gaz de recyclage à la quantité minimum qui maintiendra la formation de carbone dans les limi- tes et, en même temps, suffira pour introduire les quantités de chaleur né- cessaires à la réaction. 



   Le système réacteur est chargé   dune   masse de particules de cata-- lyseur d'hydrforming, finement subdivisées. Des catalyseurs convenables comprennent des oxydes des métaux du groupe   VI,   tels   qu'un   cxyde de molyb- dène, un oxyde de chrome ou un oxyde de tungstène, ou des mélanges de ces oxydes, disposés sur un support tel que de l'alumine activée, des spinelles d'aluminate de 'zinc, etc. Des catalyseurs préférés contiennent environ 5 à 15% en poids d'oxyde de molybdène ou d'environ 10 à 40% en poids d'oxyde de 

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 chrome, sur un support convenable. Si on le désire,de petites quantités d'agents stabilisants et d'agents promoteurs, tels que de la silice, de l'c- xyde de calcium, de l'oxyde de cérium, ou de la potasse peuvent être'prévues dans le catalyseur.

   Les particules de catalyseur sont, pour la plus grande part, de dimensions comprises entre' 200 et   400   mailles, ou d'environ 0 à 200 microns de diamètre, une proportion majeure étant comprise entre 20 et 80. microns. 



   Le récipient réacteur d'hydroforming devrait fonctionner à des températures comprises entre environ 850  et 950 F, de préférence environ 900 F, et à des pressions comprises entre environ 50 et 500 livres par pouce carré. Des températures supérieures à 900 F ont pour résultat une formation accrue de carbone et une sélectivité moindre pour les fractions de gazoline, tandis qu'à des températures inférieuresà environ 900 F, la rigueur d'opé- ration est faible et exigerait, par conséquent, un récipient de réaction ex- trêmement grand.

   Ordinairement, un abaissement de la pression du réacteur en dessous de 200 livres par pouce carré a pour résultat une augmentation de la formation de carbone, qui devient excessive, dans la plupart des cas, à des pressions inférieures à environ 75 livres par pouce carré, dans le cas de certains catalyseurs, tels que de l'oxyde de molybdène sur de l'alumine. 



  Dans le cas de catalyseurs   d'oxyde   de molybdène ou de chrome sur des spinel- les d'aluminate de zinc, la pression optimum parait cependant être d'envi ron 50 livres par pouce carré. Au-dessus de 200 livres, cependant, la sélec- tivité du catalyseur pour les produits légers (les C4 et inférieurs) augmente rapidement. Le temps moyen de séjour du catalyseur dans le réacteur est de l'ordre de 3 à 4 heures. Le catalyseur épuisé enlevé du réacteur pour la ré- génération aura ordinairement environ,0,8 à 2% en poids de dépôts carbonés. 



   Le récipient régénérateur   fonctionne   sensiblement à la même pres- sion que le récipient réacteuret à des températures de 1050  à 1300 F. Du fait de la vitesse de combustion aux pressions élevées obtenues dans le sys- tème de réaction   d'bydroforming,   il est avantageux de prévoir des serpentins de refroidissement dans le régénérateur pour régler la température dans ce- lui-ci. Le temps de séjour moyen du catalyseur est de l'ordre d'environ 3 à 15 minutes, ce qui est plus que suffisant pour réaliser une régénération com- plète du catalyseur,   cest-à-dire,   pour réduire la quantité de carbone sur le catalyseur régénéré à moins de 0,3% en poids, et ordinairement à bien moins de 0,1% en poids.

   Une régénération totale est encore indiquée par la présence d'oxygène en excès ou libre dans les gaz de fumée venant du régéné- rateur, ou par le fait que le taux de valence moyen du composant catalytique actif est à sa valeur maximum,   c'est-à-dire,   5,7 à 6,0 pour des catalyseurs contenant de l'oxyde de molybdène. 



   Le rapport en poids catalyseur/huile introduite dans le réacteur devrait être d'environ 0,5 à   1,5.   On préfère opérer à des rapports catalyseur/ huile d'environ 1, car des rapports supérieurs à environ 1 à 1,5 ont pour ré- sultat une formation excessive de carbone. Aux pressions supérieures, on peut utiliser des rapports en poids quelque peu plus élevés. 



   La vitesse spatiale ou le poids en livres de l'alimentation char- gée par heure par livre de catalyseur, dans le réacteur, dépend du vieillis- sement ou du niveau d'activité du catalyseur, du type de charge   d'alimenta-   tion, et de l'indice d'octane désiré du produit. La vitesse spatiale pour un catalyseur d'oxyde de molybdène sur de l'alumine peut varier, par exemple, d'environ 1,5 poids/heure/poids jusqu'à environ 0,15 poids/heure/poids. 



   Les exemples suivants illustrent la présente invention. 



  Exemple 1 
Des expériences étaient réalisées dans une installation de labo- ratoire à système fluide, par fournée, pour faire la distinction, entre le pré- traitement standard à 900 F avec du H2 pendant 15 minutes, et une opération dans laquelle aucune réduction du catalyseur n'était obtenue, avant   l'intro-   duction de l'alimentation et du gaz de recyclage dans le réacteur.

   Il est 

 <Desc/Clms Page number 10> 

 connu qu'une réduction à des températures élevées (1100  - 1200 F) peut   don--'   lier pour résultat un surtraitement ou une   surréduction.   A cause de la chaleur de réduction et de la chaleur d'adsorption de   l'eau   formée dans le   prétraite-   ment,il est possible d'élever la température du lit de catalyseur d'une manière importante durant le prétraitement ou durant la réduction qui est réalisée en même temps que le cycle d'hydroformin, et, en fait, d'obtenir une réduction à température élevée.

   Dans ces essais "fluides" à fournées, la chaleur formée durant la réduction était rapidement dissipée dans un bain de sable fluide entourant le lit de catalyseur, de sorte que l'élévation de   tem-   pérature au-dessus du niveau de réaction de   900 F,   n'était que de 30 F. Cette élévation de température ne persistait pendant que 2 à 5 minutes et, de ce fait, la réduction effectuée, soit avant   ladmission   de l'alimentation et du gaz de recyclage, soit en même temps que l'admission de l'alimentation et du gaz de recyclage, était essentiellement une réduction à basse température. 



  Les résultats des séries de tests   n9utilisant   pas de prétraitement et   utili-   sant le prétraitement standard de 15 minutes avec du   H   sont donnés ci-après. 



   Opération sans prétraitement. 
 EMI10.1 
 
<tb> 



  N  <SEP> dressai <SEP> CFS-1-44 <SEP> 1 <SEP> 5
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Cycle <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> 2
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Température <SEP> du <SEP> réacteur, <SEP>  F <SEP> 900 <SEP> 900 <SEP> 900 <SEP> 900
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Poids/heure/poids <SEP> 0,29 <SEP> 0,29 <SEP> 0,30 <SEP> 0,28
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Taux <SEP> de <SEP> gaz <SEP> de <SEP> recyclage, <SEP> pieds
<tb> 
<tb> 
<tb> cubes <SEP> par <SEP> baril <SEP> 3905 <SEP> 3891 <SEP> 4047 <SEP> 4194
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Indice <SEP> d'octane <SEP> Res., <SEP> net,
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> G5-430 F <SEP> 92,6 <SEP> 91,9 <SEP> 91,3 <SEP> 90,6
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Production, <SEP> % <SEP> vol., <SEP> C-430 F <SEP> 79,1 <SEP> 79,0 <SEP> 79,8 <SEP> 82,3
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Gaz <SEP> sec, <SEP> % <SEP> poids, <SEP> C3 <SEP> 11,8 <SEP> 12,5 <SEP> 11,2 <SEP> 8,

  9
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Carbone, <SEP> % <SEP> poids <SEP> 0,5 <SEP> 0,6 <SEP> 0,3 <SEP> 0,5
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> C4, <SEP> % <SEP> volumes <SEP> 7,1 <SEP> 6,5 <SEP> 6,9 <SEP> 7,5
<tb> 
   @   alimentation et gaz de recyclage envoyés au réacteur simultanément avec une température de celui-ci de 900 F. 



    @   alimentation et gaz de recyclage envoyés au réacteur simultanément avec une température initiale du réacteur de   1000 F,   rapidement abaissée à   900 F.   



     Prétraitement   de 15 minutes avec H2 à 900 F et à une pression effective de 200 livres par pouce carré, 
 EMI10.2 
 
<tb> N  <SEP> d'essai <SEP> CFS-1-43 <SEP> A <SEP> A <SEP> B <SEP> H <SEP> H
<tb> 
<tb> 
<tb> Cycle <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 2
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Température <SEP> du <SEP> réacteur, <SEP>  F <SEP> 900 <SEP> 900 <SEP> 900 <SEP> 900 <SEP> 900
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Poids/heure/poids <SEP> 0,29 <SEP> 0,29 <SEP> 0,29 <SEP> 0,30 <SEP> 0,28
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Taux.

   <SEP> de <SEP> gaz <SEP> de <SEP> recyclage
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> pieds <SEP> cubes/baril <SEP> 2900 <SEP> 3200 <SEP> 2800 <SEP> 3100 <SEP> 3400
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Indice <SEP> doctane <SEP> Reso, <SEP> net,
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> C5-430 F <SEP> 90,6 <SEP> 91,3 <SEP> 90,4 <SEP> 89,4 <SEP> '88,9
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Production, <SEP> %vol, <SEP> C5-430 F <SEP> 82,0 <SEP> 92,4 <SEP> 82,4 <SEP> 82,6 <SEP> 82,2
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Gaz <SEP> sec, <SEP> % <SEP> poids, <SEP> C3 <SEP> 9,6 <SEP> 9,5 <SEP> 9,2 <SEP> 10,2 <SEP> 9,9
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Carbone, <SEP> % <SEP> poids <SEP> 0,4 <SEP> 0,5 <SEP> - <SEP> 0,2 <SEP> 0,3
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> C4, <SEP> % <SEP> volumes <SEP> 5,4 <SEP> 5,1 <SEP> 5,8 <SEP> 6,0 <SEP> 5,

  8
<tb> 
 
On notera que Inactivité du catalyseur sans prétraitement pou- vait être meilleure que celle obtenue avec un prétraitement standard. Sur une base production-octane, la sélectivité obtenue avec les différents   trai-   

 <Desc/Clms Page number 11> 

 tements à catalyseur paraît être équivalente. Les productions de carbone pour les tests sans prétraitement peuvent être légèrement plus élevées que celles des essais à prétraitement, lorsqu'on considère la différence des taux   ou¯vi-   tesse de gaz de recyclage.

   En effet, pendant de courtes durées de cycle-ce qui équivaut, à des rapports catalyseur/huile élevés -, il est montré que 'les catalyseurs non prétraités pourraient donner des productioris de carbone beau- coup plus élevées, mais avec des longs temps de séjour dans le réacteur, com- me dans une opération continue, où une très petite portion seulement du cata- lyseur ne serait pas réduite dans le réacteur à tout moment quelconque, le carbone supplémentaire serait négligeable. 



  Exemple 2 
Un certain nombre d'essais étaient menés dans une installation   d'hydroforraing   fluide traitant 50 barils par jour, et fonctionnant à   une pres-   sion d'environ 200 livres par pouce carré et en contact avec un catalyseur contenant environ 9,3% en poids d'oxyde de molybdène sur de   l'alumine.   Les résultats obtenus sont résumés au tableau ci-après 
 EMI11.1 
 
<tb> N  <SEP> d'essai <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4
<tb> 
<tb> Température <SEP> du <SEP> réacteur, <SEP>  F <SEP> 897 <SEP> 900 <SEP> 901 <SEP> 900
<tb> 
<tb> 
<tb> Vitesse <SEP> spatiale <SEP> (Poids/heure/
<tb> 
<tb> poids) <SEP> 0,25 <SEP> 0,25 <SEP> 0,24 <SEP> 0,

  24
<tb> 
<tb> 
<tb> Gaz <SEP> de <SEP> prétraitement <SEP> néant <SEP> néant <SEP> hydrogène <SEP> hydrogène
<tb> 
<tb> 
<tb> Température <SEP> de <SEP> prétraitement <SEP> - <SEP> - <SEP> 1004 <SEP> 996
<tb> 
<tb> 
<tb> Durée <SEP> du <SEP> prétraitement <SEP> - <SEP> - <SEP> 10-15 <SEP> sec. <SEP> 10-15 <SEP> sec.
<tb> 
<tb> 
<tb> 



  Indice <SEP> doctance <SEP> CFR <SEP> 96 <SEP> 97 <SEP> 97,8 <SEP> 96,8
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Production <SEP> C5 <SEP> + <SEP> (% <SEP> vol. <SEP> ) <SEP> 75,3 <SEP> 73,6 <SEP> 73,à <SEP> 73,3
<tb> 
 
Ces essais montrent clairement que le catalyseur régénéré peut être recyclé au réacteur sans prétraitement ou réduction avec de   1 'hydrogène,   sans perte d'activité et de sélectivité. 



   La description précédente contient un nombre limité de réalisa tions suivant la présente invention. Il doit être compris, cependant, que différentes variantes sont possibles sans se départir de.l'esprit de la pré- sente invention. 



    REVENDICATIONS.   



   1. Dans un procédé d'hydroforming d'hydrocarbures bouillant dans la gamme d'ébullitions des carburants de moteurs, en contact avec des parti- cules de catalyseur d'hydroforming, finement subdivisées, suivant la techni- que des solides fluidifiés, le perfectionnement qui comprend : l'enlèvement continu   d'un   courant de particules de catalyseur épuiséeshors du lit flui- difié dense de particules de catalyseur, se trouvant dans la zone de réac- tion; la régénération des particules de catalyseur enlevées, par brûlage des dépôts carbonés qu'elles portent, avec un excès d'air dans une zone de régé- nération; l'enlèvement   d'un   courant de catalyseur régénéré de la zone de ré- génération ;

   la séparation des gaz de régénération d'avec le catalyseur régé- néré et sans contact du catalyseur fraîchement régénéré avec des gaz contenant de   l'hydrogène;   et la décharge du catalyseur fraîchement régénéré directement dans le lit fluidifié dense de particules de catalyseur, se trouvant dans la zone de réaction, grâce à quoi les particules de catalyseur fraîchement régé- nérées sont traitées avec des gaz réactifs contenant de l'hydrogène, tout en étant en mélange intime avec une quantité importante du catalyseur du réacteur.



   <Desc / Clms Page number 1>
 



  IMPROVEMENTS IN THE OPERATION CALLED HYDROFORMING.



   The present invention relates to the catalytic conversion of hydrocarbon fractions boiling in the boiling range of low detonating power engine fuels, into engine fuels rich in aromatics and of high octane number; the invention relates especially to a process by which such conversion is carried out by the technique of fluidized solids.



   The hydroforming operation is a well-known and widely used process for the treatment of hydrocarbon fractions boiling in the boiling range of naphtha or engine fuels, with a view to improving said fractions from a quality point of view. or to increase their aromaticity, and to improve the anti-knock characteristics of said hydrocarbon fractions. By hydroforming is meant an operation carried out at elevated temperatures and pressures in the presence of solid catalyst particles and hydrogen, whereby the hydrocarbon fraction is improved as regards its aromaticity, and in which it is not there is no net consumption of hydrogen.

   Hydroforming operations are ordinarily carried out in the presence of hydrogen or a hydrogen-rich recycle gas, at temperatures of 750-1150 F, at a pressure of the order of about 50 to 1000 pounds per hour. square inch, and in contact with catalysts such as molybdenum oxide, chromium oxide, or, in general, oxides or sulphides of metals of Groups IV, V, VI, VII and VIII of periodic system, used alone or generally supported on a base or spacer, such as alumina gel, precipitated alumina, or zinc aluminate spinels.

   A good hydroforming catalyst is a catalyst containing about 10% by weight of molybdenum oxide on an aluminum oxide basis, prepared in. heat treating hydrated aluminum oxide, or on zinc aluminate spinels.

 <Desc / Clms Page number 2>

 



   It has been proposed to carry out the hydroforming of naphtha fractions in a fluidized solids reactor system, in which naphtha vapors pass continuously through a dense fluidized bed of hydroforming catalyst particles, located in a zone. Reaction The spent catalyst particles are removed from the dense bed of the reaction zone and are sent to a separate regeneration zone, in which carbonaceous deposits rendering the catalyst inactive are removed by combustion, the regenerated catalyst particles being returned then to the main reaction vessel or hydroforming reaction zone.

   The fluid hydroforming operation thus carried out has several fundamental advantages over the fixed bed hydroforming operation, such as: (1) the operations are continuous, (2) the containers and the installation. can be designed for one rather than two functions, (3) the temperature of the reaction apparatus is substantially constant throughout the bed, and (4) regeneration or reconditioning of the catalyst can be readily rule.



   A particular advantage of the above fluidized solids operation is that the freshly regenerated catalyst can be used to transport some of the heat required for the hydroforming reaction from the regeneration zone to the regeneration zone. the reaction zone, It has been proposed, for this purpose, to discharge freshly regenerated, hot catalyst particles from a down pipe of the regenerator, into a stream of hot recycle gas, rich in hydrogen, located in a transfer line, whereby the catalyst particles are subjected to a reconditioning treatment comprising at least partial reduction of the oxides of higher catalytic metals formed during the regeneration,

   in a lower or more catalytically active form of the catalytic metal oxides, during their passage through the transfer line into the reaction zone. Due to the high temperature of the regenerated catalyst (1050 -1300 F) and the exothermic character of the reaction between the hot, freshly regenerated catalyst and the hydrogen, it is necessary to carry out the low transfer line. diameter and short, in order to maintain the contact time of the catalyst and the hydrogen-containing gas, short enough to avoid over-treatment and / or thermal degradation of the catalyst.

   It has also been proposed to cool the freshly regenerated catalyst, by direct or indirect heat transfer with recycle catalyst from the reactor, in order to achieve better control of the pretreatment while still using the sensible heat transported. by the regenerated catalyst to the reaction side of the system.



   The object of the present invention is to provide a novel method of operating a fluidized solids hydroforming system.



   It is still an object of the invention to provide a method of operating a fluidized solids hydroforming system which eliminates the need to subject the freshly generated hydroforming catalyst to any treatment with water. hydrogen or a gas rich in hydrogen, before the introduction of said freshly regenerated catalyst into the hydroforming reaction zone.



   These and other objects will appear more clearly from the detailed description and the following claims.



     It has now been found that it is possible in fluid-type hydroforming operations to add the freshly regenerated catalyst directly to the hydroforming reaction zone without treatment with hydroforming. drogen or a hydrogen-rich gas, even when a substantially complete removal of carbon from the catalyst is carried out in the regenerator, i.e. up to less than 0.2% by weight, preferably less than 0 , 1% by weight of carbon on the catalyst, provided that the catalyst / oil ratio is low (less than about 1.5) and provided that the regenerated catalyst particles are substantially free of carbon monoxide,

   carbon dioxide and oxygen. At low catalyst / oil ratios, the amount of carbon

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 Freshly regenerated analyzer added to the reactor fluid bed is small compared to the amount of reactor catalyst or equilibrium in the fluid bed. Due to the turbulent nature of the fluid bed of the reactor, the sensible heat of the thoroughly regenerated catalyst as well as the exothermic heat of reaction between the higher catalytic metal oxides in the freshly regenerated catalyst, and the hydrogen in the reaction mixture are quickly distributed over the reactor catalyst or equilibrium, thus avoiding overheating or thermal degradation of the catalyst.



   In addition, the reaction or reduction of the thoroughly regenerated catalyst is relatively fast even at reactor temperature conditions, and therefore only a small portion of the feed passes over unreduced catalyst.



   Reference is now made to the accompanying drawings.



   Figure 1 is a schematic view of a reactor-regenerator system according to the present invention.



   Figure 2 is a modified schematic view in which the regenerator is disposed above the reactor, and the regenerated catalyst descent line extends downwardly through the dense bed of the reactor.



   Referring to Figure 1, 10 denotes a reaction vessel having at its base an inlet pipe 11 for the introduction of a recycle gas or rich in hydrogen, and which is hot. A perforated plate or grid 12 is disposed horizontally in the lower part of the reaction vessel, in order to ensure a uniform distribution or distribution of the incoming gas, following the entire cross section of the reaction vessel. A separate inlet line 13 serves for the introduction of a naphtha feed, above the grate 12, although the naphtha feed can, if desired, be introduced separately or with a gas. recycling or rich in hydrogen, below the grid 12.

   The reaction vessel 10 is charged with finely subdivided hydroforming catalyst particles, and the surface velocity of the rising vapors and gases through the reactor is controlled to form a turbulent, fluidized, dense bed of catalyst 14, having a determined level L surmounted by a dilute or dispersed phase 15 comprising a small amount of catalyst, entrained in the vaporous reaction products. The reaction products are removed at the top of the reactor 10 after passing through a cyclone separator 16 or similar device for the separation of the entrained catalyst particles. Entrained catalyst particles are returned to dense bed 14 through an extension line attached to the bottom of the cyclone separator.

   The reaction products, essentially free of catalyst particles, pass from the cyclonic separator 16 into an outlet line 17 for the product, leading to a suitable fractionation and / or storage facility.



   The catalyst particles are continuously removed from the dense bed 14 through the spent catalyst removal line 18 to an outer cleaning vessel 19. It should be understood that said cleaning or cleaning vessel. The finishing could also be disposed in the reaction vessel, such as, for example, by providing a vertical duct or compartment, preferably extending above level L and provided with an orifice or lumen to regulate the discharge of the catalyst outside the dense bed.

   A branch 20 is provided near the bottom of the cleaning device for the introduction of a suitable cleaning gas, such as steam, nitrogen, purified flue gas, etc., which will serve to remove hydrocarbons. entrained or adsorbed res or hydrogen, which would otherwise be carried to the regeneration zone and burnt there.

   The cleaning gas and the cleaned gases and vapors are removed at the top of the device 19 and sent through a line 21 to the upper part of the reactor 10, in the event that large quantities of catalyst are entrained and a recovery of these in the cyclone separator 16 of the reactor is desired; or else said gases are sent via a pipe 22 into the outlet pipe 17 of the product, in the case where it is desired that the cleaning gases and: or

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 spent catalyst which has been in contact with the cleaning gases does not pass through the reactor.

   The lower end of device 19 is connected at 23 to conduit 24 and forms with it a vertical pipe to develop sufficient fluid-static pressure to facilitate the transfer of spent catalyst to the regenerator side of the system. A distributor spool 25 or the like is provided near the base of conduit 24 for controlling the discharge of spent catalyst into transfer conduit 26. Usually, a sufficient amount of gas is entrained by the catalyst. - passing through line 24 to maintain said catalyst in a fluidized or free-flowing state. If desired, however, one or more gas branches may be provided along line 24 to supply liquefying gas thereto.



   The cleaned spent catalyst is discharged from the base of the riser into a transfer line 26, where it is picked up by a stream of air or regeneration gas supplied through line 27. air transports the particles of spent catalyst in the form of a dilute slurry, through the transfer line 26 and the riser 28 to bring it to the bottom of the regeneration vessel 30. A perforated plate or distribution grid 29 is disposed near the bottom of regenerator 30 to ensure a uniform distribution of incoming catalyst and air across the entire cross section of the regenerator.

   Due to the rate at which carbonaceous deposits are burnt off from the drhydroforming catalysts under high reaction pressures, only a portion, preferably not more than 40%, of the catalyst should be used. air required for regeneration, to transport spent catalyst through transfer line 26 and riser 28, and to add the remainder of air required for regeneration through a separate line 31, or additional lines discharging directly into the regeneration vessel.



   As at the preferred low catalyst flow rates, there is more heat liberated by burning off the carbonaceous catalyst deposits in the regenerator than can be returned to the reactor by the circulating catalyst, which is necessary for most purposes. feedstocks being treated, to provide cooling coils 46 through which water entering through 46a can flow to give steam at 46b, or feed can be pumped through these coils to provide steam. perform preheating.



   The superficial velocity of the regeneration gases through the vessel 30 is controlled so as to form a turbulent, fluidized, dense bed 32 of catalyst particles and gas, having a determined level L ', which is surmounted by a phase. diluted or dispersed 33 in the upper part of the. regenerator, phase which comprises small amounts of catalyst entrained in the regeneration gases. Regeneration gases are removed at the top of the regenerator, preferably after passing through a cyclone separator 34 or similar device which serves to remove most of the catalyst particles from the regenerator gases. The separated catalyst particles are returned to dense bed 32 through a dip line attached to the bottom of the cyclone separator.

   Regeneration gases are discharged from the cyclone separator 34 into the outlet line 35 and through a pressure regulating valve 36 to a waste gas stack or to a suitable storage facility, if applicable. wants to use gas. regeneration for cleaning or purification purposes.



   The operation of the regenerator is regulated by admitting a small excess of oxygen in the outlet gases. The air valve is adjusted so that the desired excess oxygen is maintained, thereby ensuring that substantially all of the deposited carbon is removed from the catalyst by burning. This results in the carbon content being less than 0. 2% by weight on the regenerated catalyst. Complete regeneration is further evidenced by substantially complete oxidation of the catalytic metal to the hexavalent form.

   For example, in a fluid hydroforming operation using

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 a molybdenum oxide catalyst, analysis of the reactor catalyst in equilibrium indicates that the molybdenum is essentially in the five-valent form, the average valence value being generally in the range of 4.7 to
5.0, the last digit corresponding to the valence of molybdenum in the compound Mo2O5. In full regeneration, molybdenum is converted essentially to the hexavalent form or to MoO3, analysis of the fully regenerated catalyst showing that the average valance value of the complete catalyst. completely regenerated is of the order of 5.7 to 6.0.



   A wall 37 is disposed in the regenerator and forms with the inner wall thereof a cleaning or scrubbing space or compartment 38. The wall 37 extends above the level L 'of the dense bed, and an orifice or lumen of limited size is provided to regulate the flow of regenerated catalyst into this cleaning compartment. This can be provided outside the regenerator, in a similar manner to the arrangement of the device 19 for cleaning the spent catalyst, relative to the reactor 10, or the wall 37 could end at or below the level. L 'of the dense bed, in which case the catalyst would overflow from dense bed 32 into compartment 38.

   A cleaning or scrubbing gas, such as air, nitrogen, etc., is introduced into compartment 38 through an inlet line 40 in order to remove entrained or adsorbed gaseous materials. The purified catalyst passes from the base of compartment 38 into a transfer line 41, where small amounts of nitrogen can be added as a purge to release the regenerated catalyst from carbon oxides and oxygen, after which the particles. of regenerated and purified catalyst is discharged by a distributor 43, through the side wall of the reactor 10, directly into the dense bed 14 thereof.

   If desired, a baffle element 44 may be provided on the inner wall of reactor 10, below the discharge end of conduit 41, to deflect upward gases and vapors and prevent their entry into. line 41 where they would interfere with the flow of catalyst and possibly react with the regenerated catalyst, while eventually escaping into the regenerator, where they would be burnt. The regenerated catalyst is discharged at substantially the temperature of the regenerator through the transfer line 41.

   The catalyst particles in the dense reactor bed 14 are rapidly set in turbulent and rapid motion, and the dense reactor bed constitutes an extremely large amount of catalyst, compared to the amount of hot, freshly regenerated catalyst. a joust. As a result, the stream of hot, freshly regenerated, unpretreated catalyst particles and sensible heat carried by said particles are rapidly dispersed or dissipated in the dense bed 14 of the reactor. In addition, any heat generated by the reaction between the hydrogen in the reaction mixture and the higher catalytic metal oxides formed during regeneration is also rapidly dissipated throughout the bed.



   In the embodiment shown in FIG. 2, 110 denotes a reaction vessel provided at its base with an inlet pipe III for the introduction of hot, hydrogen-rich or recycle gas. A perforated plate or grid 112 is disposed horizontally in the lower portion of the reaction vessel to ensure a uniform distribution of the incoming gas along the entire cross section of the reaction vessel. A separate inlet line 113 is provided for the introduction of the naphtha feed, above the grate 112, although said feed can, if desired, be introduced separately or at the same time as the gas. recycling or rich in hydrogen, below the grid 112.

   The reaction vessel 110 is charged with finely subdivided hydroforming catalyst particles, and the surface velocity of the rising vapors and gases in the reactor is controlled to form a dense fluidized turbulent bed of catalyst 114, having a level. determined L, topped with a dilute or dispersed phase 115, comprising a small amount of catalyst entrained in the vaporous reaction products. The reaction products are removed at the top of reactor 110 by passing through a separator.

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 Cyclone rator 116 or similar device for separating entrained catalyst particles. The entrained catalyst particles are returned to dense bed 114 through a dip line attached to the base of the cyclone separator.

   The reaction products, substantially liberated from the catalyst particles, pass from the cyclone separator 116 into the product outlet line 117 leading to a suitable fractionation and / or storage facility.



   The catalyst particles are continuously removed from the dense bed 114 through a spent catalyst removal line 118 to an outer cleaning vessel 119. It should be understood that the cleaning device could still be disposed in the reaction vessel, such as, for example, by providing a vertical duct or compartment, preferably extending above level L and provided with orifices or lumens to control the discharge of the catalyst from the intended bed to the cleaning compartment or duct.

   A branch 120 is provided near the bottom of device 119 for the introduction of a suitable cleaning or scrubbing gas, such as steam, nitrogen, flue gas, etc., which will serve to remove. entrained or adsorbed hydrogen or hydrocarbons which would otherwise be carried to the regeneration zone and burnt there.

   The purifying gas and the purified gases and vapors are removed at the top of the device 119, and sent through a line 121 to the upper part of the reactor 110 in the event that large quantities of catalyst are entrained and a recovery of this catalyst in the cyclone separator 116 of the reactor is desired, or these gases are sent through the line 122 into the outlet line 117 of the product, in the case where it is desired that the scrubbing gas and / or the catalyst depleted that has been in contact with the scrubbing gas does not pass through the reactor.



  The lower end of the device 119 is connected at 123 to the conduit 124 and forms therewith a vertical line for the development of sufficient fluid-static pressure to facilitate the transfer of the spent catalyst to the regeneration side of the cylinder. system. A distributor spool 125 or the like is provided near the base of conduit 124 for controlling the discharge of spent catalyst into transfer conduit 126.



  Ordinarily, a sufficient amount of gas is entrained with the catalyst passing through line 124 to maintain it in a free flowing or fluidized state. If desired, however, one or more gas branches may be provided along conduit 124 to supply fluidizing gas thereto.



   The stripped spent catalyst is discharged from the base of riser 124 into transfer line 126 where it is picked up by a stream of regeneration gas or air. The air stream carries particles of spent catalyst as a dilute slurry through transfer line 126 and riser of spent catalyst 128 to the bottom of regeneration vessel 130. A perforated plate or distribution grid 129 is disposed near the bottom of regenerator 130 to ensure a uniform distribution of incoming catalyst and air along the entire cross section of the regenerator.

   In view of the speed at which carbonaceous deposits are removed by burning, hydroforming catalysts, under high reaction pressures, only a portion, preferably no more than 40%, should be used. air required for regeneration to transport spent catalyst through transfer line 126 and riser 128, and to add the remainder of air required for regeneration through a separate line 131 or additional lines discharging directly into the regeneration vessel.



   The superficial velocity of the regeneration gases through the vessel 130 is controlled so as to form a turbulent, fluidized, dense bed 132 of catalyst particles and gas, having a determined level L 'which is surmounted by a phase. diluted or dispersed 133 in the upper part of the regenerator, comprising small amounts of catalyst entrained in the regeneration gases. These are removed at the top of the regenerator, from

 <Desc / Clms Page number 7>

 preferably after passing through a cyclone separator 134 or similar device, which serves to remove most of the catalyst particles from the gas. The separated catalyst particles return to the dense bed
132 by a dip pipe attached to the bottom of the cyclone separator.

   Regeneration gases are discharged from the cyclone separator 134 through an outlet line 135 and through a pressure regulating valve 136 to a waste gas stack or to a suitable washing facility. or storage, in the case where it is desired to use the regeneration gases for purifying or cleaning purposes.



   A vertical, open-ended conduit 137 is disposed in the regenerator with its upper end open at level L 'of the dense bed for the removal of the regenerated catalyst. The catalyst overflows the top of conduit 137 and either flows over the inner wall thereof or falls freely downward for some distance. A scrubbing or cleaning gas, preferably air or an inert gas, such as nitrogen or flue gas, is introduced into line 137 through inlet line 138. The air is the preferred scrubbing gas because it performs a final cleaning of the regenerated catalyst and effectively frees the latter of CO 2 and CO.

   A dense column of catalyst forms in line 137 generally from a level a short distance above the scrub gas inlet 138, the height of the dense catalyst column being sufficient. to develop a fluid-static pressure at the bottom 139 of the conduit 137, pressure which will be sufficient to force the regenerated catalyst to flow from the base of the conduit 137 into the dense bed 114 of the reactor 110.



  Small amounts of an inert gas, such as nitrogen or flue gas which has been liberated from carbon oxides, are introduced into line 137 through inlet line 140. The amount of gas thus introduced is so low that it is economically feasible to use nitrogen or flue gas which has been stripped of oxides of carbon and oxygen. A conical element 141, forming a baffle, is arranged just below the lower end 139 of the duct 137, in order to prevent gases or vapors which rise through the bed 114, from entering the duct 137 and thwarting the flow of regenerated catalyst.

   The regenerated catalyst, in the vertical line 137, is in indirect heat exchange with the dense bed of the reactor during its passage from level L to point 139 where it is discharged, and, therefore, it is cooled to a temperature lower than that of the regenerator before discharging into the reactor bed.



  As the catalyst particles mix immediately with the dense bed 114 as they are discharged from the riser 137, they are therefore rapidly cooled to the temperature of the reactor bed. In addition, the heat generated by the action of hydrogen in the gaseous reaction mixture on the higher catalytic metal oxides formed during regeneration is rapidly dissipated throughout the dense bed.



  In this way, a reduction in the higher catalytic metal oxides formed during regeneration takes place directly in the reactor bed rather than in a separate pretreatment operation; at the same time, the danger of overtreatment, and detrimental thermal effects on the catalyst are avoided by the large fluidized bed of catalyst in the reactor.



   It is desirable to provide means for regulating the pressure of the regenerator. This can be done by providing a differential pressure monitor 143 which is actuated through suitably disposed secondary pressure lines, in the regenerator, reactor, and / or the regenerated catalyst riser; connections 144 and 145 are provided in the vertical pipe or conduit 137, and alternating pressure connections 146 and 147 are provided respectively in the dilute phase of the regenerator and in the dilute phase of the reactor.

   The controller 143 operates the valve 136 in the regenerator gas outlet line 135, in response to changes in pressure at the selected connections, to maintain the pressure difference substantially constant. For example, using branches 145 and 144, or maybe even branches 145 and 146, a single and very sensitive manometer tube,

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 directly showing the pressure difference between the reactor and the regenerator, is available to operate the control valve 136.



  In the event that it is desired to minimize the contact of the water vapor formed during the reduction of the oxides of higher catalytic metals, with the reactor bed, the transfer pipe or vertical pipe 137 can terminate just below the level L in the reactor. reactor 110. In this case, it would be preferable to have the exhaust line 118 of the exhausted catalyst, in the lower part of the reactor.



   During the operation carried out according to the present invention, a substantially total regeneration of the catalyst is carried out. Due to the high rate of burning at high pressures, regeneration is completed within seconds. Complete regeneration is evidenced by the presence of excess or free oxygen in the flue gases escaping from the regenerator, and by the presence of less than 0.3% by weight of carbon on the gas. regenerated catalyst, and even in most cases less than about 0.1% by weight. Complete regeneration is further evidenced by substantially complete oxidation of the catalytic metal to the form having the highest valence.

   For example, in a fluid by-dorforming operation, in which molybdenum oxide is used as the catalyst, analysis of the catalyst of the equilibrium reactor shows that the molybdenum is essentially in the pentavalent form, the average valence value generally being of the order of 4.7 to 5.0, the last digit corresponding to the valence of molybdenum in the compound Mo05. In complete regeneration, molybdenum is converted to essentially the hexavalent form or MOO3, analysis of the fully regenerated catalyst showing that the average valence value of the fully regenerated catalyst is in the range of 5.7-6.0.



   The feedstock to the hydroforming reactor may be untreated naphtha, cracked naphtha, fischer-Tropsch naphtha, etc. The feedstock is preheated alone or in admixture with recirculation gas to the reaction temperature or to the maximum possible temperature, while avoiding thermal degradation of said feed.



  Ordinarily, the preheating of the feedstock is carried out to temperatures of about 800 to 1000 F, preferably about 950 F.



  The preheating of the naphtha should be as high as possible while avoiding thermal degradation of said naphtha such as, for example, by limiting the residence time in the furnace or in the feed transfer or inlet lines. The preheated feedstock can be supplied to the reaction vessel, in admixture with recycle gas, rich in hydrogen, or it can be introduced separately, as shown. Recycle gas, which contains about 50 to 80% er. volumes of hydrogen, is preheated to temperatures of about 1150 -1300 F before it is introduced into the inlet line 11.

   The preheating of the recycle gas depends on the heat requirements of the particular reactions, the upper temperature limit being set by the tendency of the hydrocarbon constituents to undergo thermal degradation. Recycle gas is introduced directly into the bottom of reaction vessel 10 and should flow through the reactor at a rate of about 1000 to 10,000 cubic feet per barrel of naphtha feed. Since compressors for the recycle gas constitute a significant expense in an installation of this type, it is advantageous to keep the amount of recycle gas to the minimum amount which will keep carbon formation within limits and, in particular, at the same time, will suffice to introduce the quantities of heat necessary for the reaction.



   The reactor system is loaded with a mass of finely subdivided hydrforming catalyst particles. Suitable catalysts include oxides of the Group VI metals, such as molybdenum oxide, chromium oxide or tungsten oxide, or mixtures of these oxides, disposed on a support such as activated alumina. , zinc aluminate spinels, etc. Preferred catalysts contain about 5 to 15 wt% molybdenum oxide or about 10 to 40 wt% molybdenum oxide.

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 chrome, on a suitable support. If desired, small amounts of stabilizers and promoters, such as silica, calcium oxide, cerium oxide, or potassium hydroxide can be included in the formulation. catalyst.

   The catalyst particles are, for the most part, between 200 and 400 mesh sizes, or about 0-200 microns in diameter, with a major proportion being between 20 and 80 microns.



   The hydroforming reactor vessel should operate at temperatures between about 850 and 950 F, preferably about 900 F, and at pressures between about 50 and 500 pounds per square inch. Temperatures above 900 F result in increased carbon formation and less selectivity to gasoline fractions, while at temperatures below about 900 F the stringency of operation is low and therefore would require an extremely large reaction vessel.

   Ordinarily, lowering the reactor pressure below 200 pounds per square inch results in increased carbon formation, which becomes excessive, in most cases, at pressures below about 75 pounds per square inch. in the case of certain catalysts, such as molybdenum oxide on alumina.



  In the case of molybdenum or chromium oxide catalysts on zinc aluminate spinels, however, the optimum pressure appears to be about 50 pounds per square inch. Above 200 pounds, however, the selectivity of the catalyst for light products (C4 and lower) increases rapidly. The average residence time of the catalyst in the reactor is of the order of 3 to 4 hours. The spent catalyst removed from the reactor for regeneration will usually have about 0.8-2% by weight carbonaceous deposits.



   The regenerator vessel operates at substantially the same pressure as the reactor vessel and at temperatures of 1050 to 1300 F. Due to the high pressure combustion rate achieved in the hydroforming reaction system, it is advantageous to provide cooling coils in the regenerator to regulate the temperature therein. The average catalyst residence time is on the order of about 3 to 15 minutes, which is more than sufficient to achieve complete catalyst regeneration, i.e., to reduce the amount of carbon on the catalyst. catalyst regenerated at less than 0.3% by weight, and usually at much less than 0.1% by weight.

   Complete regeneration is further indicated by the presence of excess or free oxygen in the flue gases from the regenerator, or by the fact that the average valence rate of the active catalytic component is at its maximum value, that is. that is, 5.7 to 6.0 for catalysts containing molybdenum oxide.



   The catalyst / oil weight ratio introduced into the reactor should be about 0.5 to 1.5. It is preferred to operate at catalyst / oil ratios of about 1, since ratios greater than about 1 to 1.5 result in excessive carbon formation. At higher pressures somewhat higher weight ratios can be used.



   The space velocity or weight in pounds of feed charged per hour per pound of catalyst in the reactor depends on the age or activity level of the catalyst, the type of feed, and the desired octane number of the product. The space velocity for a molybdenum oxide catalyst on alumina can vary, for example, from about 1.5 wt / hour / wt up to about 0.15 wt / hour / wt.



   The following examples illustrate the present invention.



  Example 1
Experiments were carried out in a fluid system laboratory set-up, in batch, to distinguish between standard pretreatment at 900 F with H2 for 15 minutes, and an operation in which no reduction of the catalyst was carried out. was obtained before the feed and recycle gas were introduced into the reactor.

   It is

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 known that reduction at elevated temperatures (1100 - 1200 F) can result in overprocessing or over reduction. Because of the heat of reduction and the heat of adsorption of the water formed in the pretreatment, it is possible to raise the temperature of the catalyst bed significantly during the pretreatment or during the reduction which. is carried out at the same time as the hydroformin cycle, and, in fact, to obtain a reduction at high temperature.

   In these batch "fluid" tests, the heat formed during the reduction was rapidly dissipated in a fluid sand bath surrounding the catalyst bed, so that the temperature rise above the reaction level of 900 F , was only 30 F. This rise in temperature only persisted for 2 to 5 minutes and therefore the reduction effected either before the admission of feed and recycle gas or at the same time as the The intake of feed and recycle gas, was essentially a low temperature reduction.



  The results of the test runs not using a pretreatment and using the standard 15 minute pretreatment with H are given below.



   Operation without pretreatment.
 EMI10.1
 
<tb>



  N <SEP> dressai <SEP> CFS-1-44 <SEP> 1 <SEP> 5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Cycle <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> 2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Reactor <SEP> temperature <SEP>, <SEP> F <SEP> 900 <SEP> 900 <SEP> 900 <SEP> 900
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Weight / hour / weight <SEP> 0.29 <SEP> 0.29 <SEP> 0.30 <SEP> 0.28
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> <SEP> rate of <SEP> gas <SEP> of <SEP> recycling, <SEP> feet
<tb>
<tb>
<tb> cubes <SEP> per <SEP> barrel <SEP> 3905 <SEP> 3891 <SEP> 4047 <SEP> 4194
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> <SEP> octane number <SEP> Res., <SEP> net,
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> G5-430 F <SEP> 92.6 <SEP> 91.9 <SEP> 91.3 <SEP> 90.6
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Production, <SEP>% <SEP> vol., <SEP> C-430 F <SEP> 79.1 <SEP> 79.0 <SEP> 79.8 <SEP> 82.3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Gas <SEP> sec, <SEP>% <SEP> weight, <SEP> C3 <SEP> 11.8 <SEP> 12.5 <SEP> 11.2 <SEP> 8,

  9
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Carbon, <SEP>% <SEP> weight <SEP> 0.5 <SEP> 0.6 <SEP> 0.3 <SEP> 0.5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> C4, <SEP>% <SEP> volumes <SEP> 7.1 <SEP> 6.5 <SEP> 6.9 <SEP> 7.5
<tb>
   @ feed and recycle gas sent to the reactor simultaneously with a temperature thereof of 900 F.



    @ feed and recycle gas sent to the reactor simultaneously with an initial reactor temperature of 1000 F, quickly lowered to 900 F.



     15 minute pretreatment with H2 at 900 F and an effective pressure of 200 pounds per square inch,
 EMI10.2
 
<tb> N <SEP> test <SEP> CFS-1-43 <SEP> A <SEP> A <SEP> B <SEP> H <SEP> H
<tb>
<tb>
<tb> Cycle <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Reactor <SEP> temperature <SEP>, <SEP> F <SEP> 900 <SEP> 900 <SEP> 900 <SEP> 900 <SEP> 900
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Weight / hour / weight <SEP> 0.29 <SEP> 0.29 <SEP> 0.29 <SEP> 0.30 <SEP> 0.28
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Rate.

   <SEP> of <SEP> gas <SEP> of <SEP> recycling
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> cubic <SEP> feet / barrel <SEP> 2900 <SEP> 3200 <SEP> 2800 <SEP> 3100 <SEP> 3400
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Index <SEP> doctane <SEP> Reso, <SEP> net,
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> C5-430 F <SEP> 90.6 <SEP> 91.3 <SEP> 90.4 <SEP> 89.4 <SEP> '88, 9
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Production, <SEP>% vol, <SEP> C5-430 F <SEP> 82.0 <SEP> 92.4 <SEP> 82.4 <SEP> 82.6 <SEP> 82.2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Gas <SEP> sec, <SEP>% <SEP> weight, <SEP> C3 <SEP> 9.6 <SEP> 9.5 <SEP> 9.2 <SEP> 10.2 <SEP> 9 , 9
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Carbon, <SEP>% <SEP> weight <SEP> 0.4 <SEP> 0.5 <SEP> - <SEP> 0.2 <SEP> 0.3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> C4, <SEP>% <SEP> volumes <SEP> 5.4 <SEP> 5.1 <SEP> 5.8 <SEP> 6.0 <SEP> 5,

  8
<tb>
 
Note that inactivity of the catalyst without pretreatment could be better than that obtained with standard pretreatment. On a production-octane basis, the selectivity obtained with the different treatments

 <Desc / Clms Page number 11>

 catalysts appear to be equivalent. Carbon yields for non-pretreatment tests may be slightly higher than those for pretreatment tests when considering the difference in recycle gas velocity rates.

   Indeed, during short cycle times - which equates to high catalyst / oil ratios - it is shown that 'un-pretreated catalysts could give much higher carbon productioris, but with long working times. stay in the reactor, as in a continuous operation, where only a very small portion of the catalyst would not be reduced in the reactor at any time, the additional carbon would be negligible.



  Example 2
A number of tests were carried out in a fluid hydroforraing plant handling 50 barrels per day, and operating at a pressure of about 200 pounds per square inch and in contact with a catalyst containing about 9.3% by weight. of molybdenum oxide on alumina. The results obtained are summarized in the table below
 EMI11.1
 
<tb> N <SEP> test <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4
<tb>
<tb> Reactor <SEP> temperature <SEP>, <SEP> F <SEP> 897 <SEP> 900 <SEP> 901 <SEP> 900
<tb>
<tb>
<tb> Spatial <SEP> speed <SEP> (Weight / hour /
<tb>
<tb> weight) <SEP> 0.25 <SEP> 0.25 <SEP> 0.24 <SEP> 0,

  24
<tb>
<tb>
<tb> Gas <SEP> from <SEP> pretreatment <SEP> none <SEP> none <SEP> hydrogen <SEP> hydrogen
<tb>
<tb>
<tb> Temperature <SEP> of <SEP> pre-treatment <SEP> - <SEP> - <SEP> 1004 <SEP> 996
<tb>
<tb>
<tb> <SEP> duration of <SEP> preprocessing <SEP> - <SEP> - <SEP> 10-15 <SEP> sec. <SEP> 10-15 <SEP> sec.
<tb>
<tb>
<tb>



  Index <SEP> doctance <SEP> CFR <SEP> 96 <SEP> 97 <SEP> 97.8 <SEP> 96.8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Production <SEP> C5 <SEP> + <SEP> (% <SEP> vol. <SEP>) <SEP> 75.3 <SEP> 73.6 <SEP> 73, at <SEP> 73.3
<tb>
 
These tests clearly show that the regenerated catalyst can be recycled to the reactor without pretreatment or reduction with hydrogen, without loss of activity and selectivity.



   The preceding description contains a limited number of embodiments according to the present invention. It should be understood, however, that various variations are possible without departing from the spirit of the present invention.



    CLAIMS.



   1. In a hydroforming process of hydrocarbons boiling in the boiling range of engine fuels, in contact with hydroforming catalyst particles, finely subdivided, according to the fluidized solids technique, the improvement which comprises: continuously removing a stream of spent catalyst particles from the dense fluidized bed of catalyst particles in the reaction zone; regenerating the removed catalyst particles, by burning off the carbonaceous deposits they carry, with excess air in a regeneration zone; removing a stream of regenerated catalyst from the regeneration zone;

   separating the regeneration gases from the regenerated catalyst and without contacting the freshly regenerated catalyst with gases containing hydrogen; and discharging the freshly regenerated catalyst directly into the dense fluidized bed of catalyst particles in the reaction zone, whereby the freshly regenerated catalyst particles are treated with reactive gases containing hydrogen, while by being in intimate mixture with a significant amount of the catalyst of the reactor.


    

Claims (1)

2. Le procédé tel que défini à la revendication 1, dans lequel le métal catalytique dans le catalyseur régénéré est oxydé jusquà une valeur de valence moyenne de 5,7 à 6. <Desc/Clms Page number 12> 2. The process as defined in claim 1, wherein the catalytic metal in the regenerated catalyst is oxidized to an average valence value of 5.7 to 6. <Desc / Clms Page number 12> 3. Le procédé tel que défini à la revendication 1, dans lequel la zone de réaction est maintenue à des températures de 850 à 925 F et à des pressions d'environ 50 à 500 livres par pouce carré, la zone.de régéné- ration fonctionne à des températures d'environ 1050 à 1200 F et-sensible- ment à la même pression que la zone de réaction, et le métal catalytique, dans le catalyseur régénéré, est oxydé jusqu'à une valeur de valence moyenne de 5,7 à 6. 3. The process as defined in claim 1 wherein the reaction zone is maintained at temperatures of 850-925 ° F and pressures of about 50-500 pounds per square inch, the regeneration zone operates at temperatures of about 1050 to 1200 F and-substantially the same pressure as the reaction zone, and the catalytic metal, in the regenerated catalyst, is oxidized to an average valence value of 5.7 to 6. 4. Le procédé tel que défini à la revendication 1, dans lequel la zone de réaction est maintenue à des températures de 8500 à 925 F et à des pressions d'environ 50 à 500 livres par pouce carré, la zone de régéné- ration fonctionne à des températures d'environ 1050 à 1200 F et sensible- ment à la même pression que la zone de réaction, et le catalyseur régénéré est déchargé dans cet état d'oxydation élevée et sensiblement à la tempéra- ture du régénérateur, directement dans le lit de catalyseur dense de la zone de réaction. 4. The process as defined in claim 1, wherein the reaction zone is maintained at temperatures of 8500-925 ° F and pressures of about 50-500 pounds per square inch, the regeneration zone is operated. at temperatures of about 1050 to 1200 F and substantially the same pressure as the reaction zone, and the regenerated catalyst is discharged in this high oxidation state and substantially at regenerator temperature, directly into the reactor. dense catalyst bed of the reaction zone. 5. Dans un procédé d'hydroforming d'hydrocarbures en contact a- vec des particules de catalyseur d'hydroforming, finement subdivisées, sui- vant la technique des solides fluidifiés, le perfectionnement qui comprend : l'enlèvement continu d'un courant de particules de catalyseur épuisées, hors du lit fluidifié dense de particules de catalyseur, se trouvant dans la zone de réaction ; régénération complète ou totale des particules de catalyseur enlevées,par brûlage des dépôts carbonés qu'elles portent, dans une zone de régénération ; l'enlèvement, de haut en bas, hors de la zone de régénération, d'un courant de catalyseur régénéré ayant une teneur en carbone inférieure à 0,3% en poids et le composant catalytique oxydé jusqu'à presque sa valence maximum; 5. In a process for hydroforming hydrocarbons in contact with finely subdivided hydroforming catalyst particles using the fluidized solids technique, the improvement which comprises: the continuous removal of a stream of spent catalyst particles out of the dense fluidized bed of catalyst particles in the reaction zone; complete or total regeneration of the removed catalyst particles, by burning the carbonaceous deposits that they carry, in a regeneration zone; removing, from top to bottom, out of the regeneration zone, a stream of regenerated catalyst having a carbon content of less than 0.3% by weight and the catalyst component oxidized to nearly its maximum valence; la séparation des gaz de régénération d'avec le courant de cataly- seur régénéré; le passage du courant de particules de catalyseur, régénérées et épurées des gaz, en échange de chaleur indirect, vers le lit fluidifié dense de catalyseur se trouvant dans la zone de réaction et sans contact du catalyseur fraîchement régénéré avec des gaz contenant de l'hydrogène ou une alimentation hydrocarbonée; la décharge du catalyseur fraîchement régénéré directement dans le lit fluidifié dense de particules de catalyseur de la zone de réaction, grâceà quoi les particules de catalyseur fraîchement régé- nérées sont traitées avec des gaz réactifs contenant de l'hydrogène, tout én étant en mélange intime avec une grande quantité du catalyseur du réacteur. separating the regeneration gases from the regenerated catalyst stream; the passage of the stream of catalyst particles, regenerated and gas-cleaned, in indirect heat exchange, to the dense fluidized bed of catalyst in the reaction zone and without contact of the freshly regenerated catalyst with gases containing hydrogen or a hydrocarbon feed; discharging the freshly regenerated catalyst directly into the dense fluidized bed of catalyst particles in the reaction zone, whereby the freshly regenerated catalyst particles are treated with hydrogen-containing reactive gases while being intimately mixed with a large amount of the catalyst from the reactor. 6. Le procédé tel que défini à la revendication 5, dans lequel le rapport catalyseur/huile est inférieur à environ 1. 6. The process as defined in claim 5, wherein the catalyst / oil ratio is less than about 1. 7. Le procédé tel que défini à la revendication 5, dans lequel le courant de catalyseur régénéré enlevé du régénérateur est d'abord épuré avec de l'air et finalement avec de l'azote avant sa décharge dans le lit dense du réacteur. en annexe 2 dessins. 7. The process as defined in claim 5, wherein the regenerated catalyst stream removed from the regenerator is first scrubbed with air and finally with nitrogen prior to its discharge into the dense bed of the reactor. in appendix 2 drawings.
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