<Desc/Clms Page number 1>
WERKWIJZE VOOR HET IN TWEE TRAPPEN KRAKEN VAN RESIDUALE
KOOLWATERSTOFFRACTIES
<Desc/Clms Page number 2>
Er zijn reeds verschillende werkwijzen voorgesteld voor het in twee trappen kraken van zware koolwaterstoffen.
Zo is uit het Franse octrooischrift 1.137.811 een werkwijze bekend waarbij een residuale koolwaterstoffractie eerst aan een milde thermische kraakbehandeling (in casu een "viscosity breaking") wordt onderworpen, de reactie- produkten door een cycloon worden gevoerd ten einde verdampte van niet verdampte bestanddelen te scheiden en de afgescheiden verdampte bestanddelen ten slotte katalytisch worden gekraakt. Blijkens de tabel wordt tijdens de ther- mische kraakbehandeling omstreeks 11-16% (betrokken op het uitgangsmateriaal) aan gas en benzine gevormd.
Uit de Amerikaanse octrooischriften 2.305.406 en 2.341.087 zijn voorts werkwijzen bekend, waarbij een zware fractie wordt verhit zonder dat daarbij kraking optreedt, waarna de niet verdampte bestanddelen in een afscheidei- van het cycloontype van de verdampte bestanddelen worden gescheiden, welke laatste vervolgens katalytisch gekraakt kunnen worden.
Bij al deze werkwijzen is het de bedoeling uit een gegeven hoeveelheid van een hoogkokende koolwaterstoffractie een zo groot mogelijke hoeveelheid als voeding voor een katalytische kraakinstallatie geschikt materiaal en der- halve een zo groot mogelijke hoeveelheid laagkokende kraakprodukten (vooral benzine) en een zo gering mogelijke hoeveelheid aan middelzware en zware fracties te verkrijgen.
Dergelijke werkwijzen zijn evenwel niet bruikbaar wanneer de marktverhoudingen zodanig zijn, dat de behoefte aan middelzware fracties (kerosine en gasolie) groter is dan die aan laagkokende produkten.
<Desc/Clms Page number 3>
Men heeft thans gevonden, dat men door toepassing van een bepaalde combinatie van twee thermische kraak- behandelingen en een tussentijdse afscheiding van hoog- kokend materiaal hoge opbrengsten aan middelzware fracties kan verkrijgen, en wel zonder dat daarbij cokes als bij-produkt wordt verkregen.
De uitvinding heeft derhalve betrekking op een werkwijze voor het kraken van een residuale koolwaterstof- fractie, waarbij het uitgangsmateriaal in een eerste kraak- zone aan een milde thermische kraakbehandeling wordt onder- worpen onder vorming van een produkt dat niet meer dan 15 gew.%, betrokken op het uitgangsmateriaal, beneden 180 C kokende componenten bevat, welk produkt door een cycloon wordt gevoerd ten einde de niet in dampvorm overgevoerde bestanddelen te verwijderen, en het dampvormige gedeelte in een tweede kraakzone opnieuw aan een kraakbehandeling wordt onderworpen, met het kenmerk,
dat het de cycloon verlatende dampvormige gedeelte van het produkt uit de eerste kraakzone in een als tweede kraakzone dienstdoende reactiekamer thermisch wordt gekraakt en wel bij aanwezig- heid van ten minste 3 gew.%, betrokken op de voeding voor de eerste kraakzone, van een koolwaterstofolie, die onder de in de reactiekamer heersende condities als waterstof- donor kan fungeren, waarbij de reactiekamer gedeeltelijk met vloeistof en gedeeltelijk met dampen gevuld is, en de vloeistof en de dampen gescheiden worden afgevoerd.
Bij de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding vindt in de eerste kraakzone een milde thermische kraking plaats, en wel een zodanige, dat niet meer dan 15 gew.%, betrokken op de voeding, aan beneden 180 C kokende
<Desc/Clms Page number 4>
componenten wordt verkregen.
Door er zorg voor te dragen dat de conversie in deze eerste zone de aangegeven grens niet overschrijdt, kan men bereiken dat de zware, niet verdampte fractie, welke met behulp van de tussen de eerste en de tweede kraak- zone aanwezige cycloon wordt afgescheiden, en welke als stookolie of stookolie-component gebruikt kan worden., nog voldoende stabiel is, zodat de vorming van afzettingen tijdens opslag en/of bij mengen met andere zware fracties binnen redelijke grenzen blijft.
Het is noodzakelijk, dat uit de kraakprodukten uit de eerste kraakzone de zware, niet verdampte fractie wordt afgescheiden, omdat deze bestanddelen bevat die in de tweede kraakzone aanleiding tot cokes-vorming zouden geven, hetgeen ongewenst is, onder andere omdat continu werken praktisch onmogelijk zou worden.
Aangezien enerzijds juist de zwaarste bestanddelen van het kraakprodukt uit de eerste zone in dit opzicht het meest ongewenst zijn, en anderzijds zoveel mogelijk voeding voor de tweede kraakzone dient te worden verkregen, is het noodzakelijk deze zwaarste componenten zo volledig mogelijk, doch met zo weinig mogelijk lichtere componenten gemengd, af te scheiden.
Voor dit doel worden volgens de uitvinding een cycloon (eventueel enkele parallel en/of in serie geschakelde cyclonen) toegepast, welke apparaten het mogelijk maken de scheiding tussen de verdampte en niet verdampte bestanddelen van het kraakprodukt uit de eerste kraakzone, ook bij zo hoge temperaturen dat de snelheid van de kraakreacties nog aanzienlijk is, dermate snel uit te voeren, dat de op grond van de hoge temperaturen
<Desc/Clms Page number 5>
in de cycloon, resp. de cyclonen, te verwachten eekes- afzetting ten gevolge van de zeer geringe verblijf tijd niet of slechts in zeer beperkte mate optreedt, zodat lange bedrijfsperioden mogelijk worden.
In dit verband wordt opgemerkt, dat de temperatuur in het afscheidings- systeem zo hoog mogelijk dient te zijn, omdat dan de toestand het meest benaderd wordt waarbij alleen de enge- wenste zwaarste componenten van het reactiemengsel uit de eerste kraakzone in onverdampte toestand aanwezig zijn.
Als tweede kraakzone wordt een reactiekamer gebruikt (eventueel enkele parallel geschakelde reactie- kamers) De temperatuur in deze reactiekamer dient lager te zijn dan die in de cycloon, ten einde te bereiken dat een deel van de daaruit afgevoerde dampvormige kraak- produkten condenseert, hetgeen het mogelijk maakt de reactiekamer ten dele met vloeistof en ten dele met dampen gevuld te houden. De dampen en de vloeistof worden gescheiden uit de reactiekamer afgevoerd. Door deze opzet is het mogelijk de gemiddelde verblijftijd van de dampen relatief gering en die van de vloeistof relatief groot te houden. Dit betekent dat de dampen slechts korte tijd aan kraakcondities worden blootgesteld, zodat daaruit slechts in geringe mate lager kokende componenten worden gevormd, terwijl de vloeistof gedurende relatief lange tijd gekraakt wordt.
Bij d@ze kraking van de vloeistof primair gevormde componenten gaan in dampvrm over en worden derhalve (gezien de korte verblijftijd van de dampen in de tweede kraakzone) niet in aanzienlijke mate doorgekraakt tot lichte componenten, hetgeen impliceert dat bij de onderhavige werkwijze een hoge opbrengst aan middelzware fracties bij een relatief lage opbrengst aan
<Desc/Clms Page number 6>
lichte fracties wordt verkregen. De gemiddelde verplljftijd van de vloeistof dient aan de andere kant niet te groot gekozen te worden omdat dan een onstabiel zwaar kraak- produkt zou worden verkregen. Bij voorkeur ligt de gemiddelde verblijftijd van de vloeistof in de tweede kraakzone tussen 20 en 150 minuten.
Als uitgangsmateriaal voor de onderhavige werkwijze dienen residuale aardoliefracties; het beginsnijpunt daarvan is doorgaans ten minste 300 C en bij voorkeur 350 C
De eerste thermische kraakbehandeling wordt bij voorkeur uitgevoerd in een buisvormige reactiezone, bestaande uit een opwarmsectie en een kraaksectie. In de kraaksectie ligt de temperatuur bijvoorbeeld tussen 420 C en 520 C, en bij voorkeur tussen 460 C en 500 C. De temperatuur en de verblijftijd worden zodanig gekozen dat de gewenste milde kraking wordt bewerkstelligd, waarbij de verblijf tijd kleiner is naarmate de temperatuur hoger is en omgekeerd. De druk aan het einde van de kraaksectie bedraagt doorgaans 1,1 à 3 ata. Desgewenst kan voor of tijdens de eerste thermische kraakbehandeling stoom aan het te kraken mengsel worden toegevoegd.
Het gedeeltelijk dampvormige, gedeeltelijk vloei- bare reactiemengsel uit de eerste kraakzone wordt naar de cycloon (resp. de cyclonen) gevoerd. Onder een cycloon wordt hier verstaan een vat begrensd door een gesloten omwentelingsoppervlak, dat van binnen glad is en dat nabij het ene uiteinde, dat bij voorkeur cilindrisch is, van één of meer tangentiële toevoerlidingen is voorzien, terwijl zich in dit uiteinde bovendien een centrale afvoer
<Desc/Clms Page number 7>
of overloopopening bevindt, welke bij voorkeur is voorzien van een buis, die axiaal in het vat reikt.
Een tweede opening, de aftapopening, is aangebracht in het tegenover- liggende uiteinde, bijvoorbeeld in de punt, wanneer het gesloten omwentelingsoppervlak conisch eindigt of aan de omtrek wanneer de cycloon in hoofdzaak cilindrisch is.
Tussen eerste kraakzone en cycloon vindt geen opzettelijke koeling plaats, zodat condensatie van damp- vormige componenten zoveel mogelijk wordt tegengegaan.
Opzettelijke drukverlaging door middel van reduceer- afsluiters e.d. vindt evenmin plaats omdat de desbetref- fende organen bij de heersende hoge temperaturen zeer snel zouden dichtkolen. Een zeker drukverschil tussen kraak- zone en cycloon is uiteraard onvermijdelijk.
Gezien de heersende hoge temperatuur, bijvoorbeeld 400 C of hoger, verkeert het reactiemengsel in de cycloon nog onder voor kraken geschikte omstandigheden, zodat men er zorg voor moet dragen, dat kraakreacties zo veel mogelijk worden beperkt, omdat deze tot vervuiling (kool- vorming) en uiteindelijk tot verstopping van de cycloon aanleiding geven. Het beperken van de kraakreacties bereikt men door de afmetingen van de cycloon zodanig te kiezen, dat bij de voor het verkrijgen van een cycloon- werking vereiste grote invoersnelheid van het dampvloei- stofmengsel, de verblijftijd van de vloeistofdeeltjes, die zich in de cycloon afscheiden, slechts kort is, namelijk ten hoogste enkele seconden.
De hier'in aanmerking komende lineaire invoer- snelheden bedragen bijvoorbeeld circa 8 meter per seconde, maar mogen uiteraard niet zo groot zijn, dat de onder
<Desc/Clms Page number 8>
invloed van de centrifugaalkracht tegen de wand van de cycloonafscheider geslingerde vloeistof deeltjes vanaf deze wand weer worden meegesleept en zich opnieuw in de dampen dispergeren.
Gebleken is, dat er gevaar voor kraken is van de vloeistofbestanddelen die uit de dampen worden afgescheiden en dat men dit gevaar op zeer doeltreffende wijze kan tegengaan door een cycloon toe te passen, die onderin het cilindrische deel is voorzien van een schijf, die zodanig is aangebracht, dat tussen de omtrek ervan en de binnen- wand van de cycloon een ringvormige spleet aanwezig is en een vloeibaar koelmedium onder de bedoelde schijf in de cycloon wordt geïnjecteerde waardoor een snelle tempe- ratuursverlaging van de af te voeren vloeistof wordt bewerkstelligd. Anderzijds kan men ook de uit de afvoer- opening van de cycloon komende vloeistof koelen.
Als vloeibaar koelmedium, dat ten opzichte van de te koelen vloeistof inert moet zijn en onder de heersende temperatuursomstandigheden bij voorkeur niet of slechts weinig vluchtig is, kan hierbij met voordeel een gedeelte van de uit de cycloon afgevoerde vloeistof zelf worden gebruikt, dat hiertoe, na afkoeling, wordt teruggevoerd.
De snelle koeling van de afgescheiden vloeistof- bestanddelen is van voordeel, omda-: op deze wijze het gevaar kan worden vermeden, dat in de vloeistofafvoer- geleider van de cycloon cokesafzettingen optreden, die na langdurige bedrijfsperioden tot storingen aanleiding zouden kunnen geven.
De uit de cycloon aflopende vloeistof kan onder meer als stookolie of stookoliecomponent worden toegepast.,
<Desc/Clms Page number 9>
waarbij de goede stabiliteit van veel belang is. Des- gewenst kan dit produkt geheel of gedeeltelijk naar de eerste kraakzone gerecirculeerd worden.
De dampen welke de cycloon verlaten en naar de kraakzone gevoerd worden, hebben doorgaans een temperatuur welke 10 - 30 lager is dan de eindtemperatuur in de eerste kraakzone.
Op gewichtsbasis gerekend vormen deze dampen doorgaans ten minste 30% van de koolwaterstofvoeding voor de eerste kraakzone.
De in de tweede kraakzone toe te passen tempera- turen liggen doorgaans tussen 380 en 470 C en dienen in elk geval zodanig te zijn, dat de uit de cycloon aan- gevoerde dampen in deze tweede kraakzone gedeeltelijk condenseren. Deze dampen kunnen desgewenst onder het vloeistofniveau in de als tweede kraakzone fungerende reactiekamer worden ingevoerd, doch het verdient de voorkeur deze dampen boven het vloeistofniveau in te voeren, zulks ter vermijding van overmatige schuimvorming in de reactiekamer. In het laatste geval kan men desgewenst op één of meer hoger gelegen punten in de dampruimte van de tweede kraakzone een relatief koude koolwaterstofolie invoeren zulks ten einde te verzekeren dat de binnentredende dampen in voldoende mate condenseren, zodat in de dampen die de reactiekamer verlaten geen of slechts weinig zware componenten aanwezig zijn.
De tweede thermische kraak- behandeling wordt uitgevoerd bij aanwezigheid van ten minste 3 gew.%, betrokken op de voeding om de eerste kraakzone, van een koolwaterstofolie die onder de in de tweede kraak- zone heersende condities als waterstof-donor kan fungeren,
<Desc/Clms Page number 10>
d.w.z. dat deze koolwaterstof olie verbindingen bevat of uit verbindingen bestaat die onder de genoemde condities waterstof kunnen afstaan welke waterstof dan ten minste grotendeels door andere in de tweede kraakzone aanwezige verbindingen wordt gebonden. Zeer geschikt voor het onder- havige doel zijn door rechtstreekse destillatie van ruwe aardolie verkregen fracties. Zo kan men met voordeel een residuale fractie gebruiken van dezelfde samenstelling als de voeding voor de eerste kraakzone.
Zeer geschikt of volledig zijn voorts partieel^gehydrogeneerde polyaromaten zoals tetraline en alkyltetralinen of fracties die dergelijke of volledig verbindingen bevatten zoals bijvoorbeeld partieel-gehydro- geneerde extracten van bij het katalytisch kraken verkregen zware fracties.
De bedoelde koolwaterstofolie met waterstofdonor- eigenschappen wordt bij voorkeur tussen de cycloon en de tweede kraakzone met de in de tweede kraakzone te kraken dampen gemengd.
Het is evenwel ook mogelijk deze olie eerst in de tweede kraakzone toe te voegen, in welk geval zij bij voorkeur in relatief koude toestand op een of meer hoger gelegen punten in de dampruimte wordt ingevoerd ten einde tevens de hierboven reeds vermelde condensatie van zware componenten te bewerkstelligen.
Bij voorkeur wordt een aanzienlijke hoeveelheid van de koolwaters tof olie met waterstofdonor-eignschappen toegevoegd.
Uit de tweede kraakzone worden vloeistof en damp gescheiden afgevoerd. De vloeistof is een zware olie, die onder meer als stookoliecomponent gebruikt kan worden.
<Desc/Clms Page number 11>
Het dampvormige reactieprodukt wordt in een fractioneerzone gescheiden in twee of meer fracties, bijvoorbeeld gas, benzine, kerosine, gasolie en een zwaar bodemprodukt, dat bijvoorbeeld boven 350 C kookt. Wanneer men - gelijk in het bovenstaande werd beschreven - bovenin de reactiekamer een relatief koude olie toevoert, kan men daarvoor ook een zware fractie gebruiken, die bij de bedoelde destillatie wordt verkregen, zoals bijvoorbeeld het bodemprodukt of een gedeelte daarvan. Desgewenst kan men de zwaardere fracties en/of het bodemprodukt, voor zover deze niet naar de tweede kraakzone gerecirculeerd worden, geheel of gedeeltelijk naar de eerste kraakzone recirculeren, dan wel mengen met de in de cycloon afgescheiden vloeistof, met de uit de tweede kraakzone aflopende vloeibare fractie, of met een mengsel van deze beide stromen.
De lichtere fracties (gas, benzine, kerosine, gasolie,e.d.) worden eventueel na hydrogenering, ontzwa- veling en/of raffinering als produkt afgevoerd.
De uitvinding wordt thans nader toegelicht aan de hand van de bijgevoegde schematische tekening.
Een bij de directe destillatie van een ruwe aard- olie verkregen residuale fractie wordt via leiding 1 aangevoerd en gedeeltelijk via leiding lA naar de zgn.
"viscosity breaker" 2 gevoerd, waarin zij aan een milde thermische kraking wordt onderworpen. Bij deze milde thermische kraking wordt een relatief klein gedeelte van de voeding omgezet in gas en benzine. Het gehele reactie- mengsel wordt via leiding 3 naar de cycloon 4 gevoerd.
In de cycloon vindt scheiding plaats tussen dampen, afgevoerd via leiding 5 en vloeistof, afgevoerd via leiding 6.
<Desc/Clms Page number 12>
De vloeistof wordt onmiddellijk na het verlaten van de cycloon gekoeld door menging met via leiding 7 gerecircu- leerde en in koeler 8 gekoelde vloeistof. De dampen die via leiding 5 ontwijken, worden gemengd met het via leiding 1B aangevoerde relatief koude nog niet gekraakte uitgangsmateriaal, waarbij een gedeeltelijk dampvormig, gedeeltelijk vloeibaar mengsel wordt verkregen, hetwelk via de leidingen 9 en 10 naar de verticale reactiekamer 11 wordt gevoerd en wel boven het niveau 12 van de in de reactiekamer 8 aanwezige vloeistof. In deze reactiekamer vindt zowel in de dampfase als in de vloeistoffase kraking plaats, waarbij de mate van kraking in de vloeistof fase ten gevolge van de veel grotere verblijftijd veel groter is dan in de dampfase. Vloeistof en damp worden continu via resp. leidingen 13 en 14 afgevoerd.
De damp wordt naar de fractioneerkolom 15 gevoerd, waarin scheiding plaats vindt in een aantal lichte en middelzware fracties, die via de leidingen 16 t/m 18 worden afgevoerd, en in een bodemprodukt. Dit bodemprodukt wordt gedeeltelijk via leiding 19 als produkt afgevoerd en gedeeltelijk via leiding 20 naar reactiekamer 8 gerecirculeerd, waar het op een hooggelegen punt in de dampruimte ingevoerd wordt.
De via de leidingen 6, 13 en 19 afgevoerde zware kraak- produkten worden gemengd tot een stookolie die via leiding 21 wordt afgevoerd. **WAARSCHUWING** Einde van DESC veld kan begin van CLMS veld bevatten **.
<Desc / Clms Page number 1>
METHOD OF CRACKING RESIDUAL IN TWO STAGES
HYDROCARBON FRACTIONS
<Desc / Clms Page number 2>
Various processes have been proposed for the two-stage cracking of heavy hydrocarbons.
For example, from French Patent Specification 1,137,811 a process is known in which a residual hydrocarbon fraction is first subjected to a mild thermal cracking treatment (in this case a "viscosity breaking"), the reaction products are passed through a cyclone in order to evaporate non-evaporated components. and the separated evaporated components are finally catalytically cracked. According to the table, about 11-16% (based on the starting material) of gas and gasoline are formed during the thermal cracking treatment.
U.S. Pat. Nos. 2,305,406 and 2,341,087 further disclose processes in which a heavy fraction is heated without cracking, after which the non-evaporated constituents are separated from the evaporated constituents in a cyclone-type separator, the latter being subsequently separated. can be catalytically cracked.
In all these processes it is the intention from a given amount of a high-boiling hydrocarbon fraction that the greatest possible amount of material suitable as a feedstock for a catalytic cracking plant is obtained, and therefore the greatest possible amount of low-boiling cracking products (especially gasoline) and the smallest possible amount. to obtain medium and heavy fractions.
However, such processes are not useful when the market conditions are such that the need for medium weight fractions (kerosene and gas oil) is greater than that for low boiling products.
<Desc / Clms Page number 3>
It has now been found that by using a certain combination of two thermal cracking treatments and an intermediate separation of high-boiling material, high yields of medium fractions can be obtained without obtaining coke as a by-product.
The invention therefore relates to a process for cracking a residual hydrocarbon fraction, wherein the feedstock in a first cracking zone is subjected to a mild thermal cracking treatment to form a product containing no more than 15% by weight. based on the starting material, contains components boiling below 180 ° C, which product is passed through a cyclone to remove the non-vaporized components, and the vaporous portion is again subjected to a cracking treatment in a second cracking zone, characterized in that
that the vaporous portion of the product from the first cracking zone leaving the cyclone is thermally cracked in a reaction chamber serving as the second cracking zone, in the presence of at least 3% by weight, based on the feed to the first cracking zone, of a hydrocarbon oil , which can function as a hydrogen donor under the conditions prevailing in the reaction chamber, wherein the reaction chamber is partly filled with liquid and partly with vapors, and the liquid and the vapors are removed separately.
In the process according to the present invention, a mild thermal cracking takes place in the first cracking zone, such that not more than 15% by weight, based on the feed, of boiling below 180 ° C.
<Desc / Clms Page number 4>
components is obtained.
By ensuring that the conversion in this first zone does not exceed the specified limit, it can be achieved that the heavy, non-evaporated fraction, which is separated by means of the cyclone present between the first and the second cracking zone, and which can be used as fuel oil or fuel oil component, is still sufficiently stable so that the formation of deposits during storage and / or when mixed with other heavy fractions remains within reasonable limits.
It is necessary that the heavy, non-evaporated fraction be separated from the cracking products from the first cracking zone, because it contains components that would give rise to coke formation in the second cracking zone, which is undesirable, inter alia because continuous operation would be practically impossible. turn into.
Since, on the one hand, it is precisely the heaviest components of the cracking product from the first zone that are the most undesirable in this respect, and, on the other hand, as much feed as possible for the second cracking zone must be obtained, it is necessary to obtain these heaviest components as completely as possible, but with as little as possible. lighter components mixed, separable.
For this purpose, according to the invention, a cyclone (optionally several cyclones connected in parallel and / or in series) is used, which devices make it possible to separate the evaporated and non-evaporated components of the cracking product from the first cracking zone, even at such high temperatures. that the speed of the cracking reactions is still considerable, can be carried out so quickly that the high temperatures
<Desc / Clms Page number 5>
in the cyclone, resp. the cyclones, which are to be expected eekes deposition as a result of the very short residence time, do not occur or occur only to a very limited extent, so that long operating periods become possible.
In this connection, it is noted that the temperature in the separation system should be as high as possible, because then the most approximated state is that only the and desired heaviest components of the reaction mixture from the first cracking zone are present in the unevaporated state.
A reaction chamber is used as the second cracking zone (possibly several reaction chambers connected in parallel). The temperature in this reaction chamber must be lower than that in the cyclone, in order to ensure that a part of the vaporous cracked products discharged therefrom condenses, which causes the allows the reaction chamber to be kept partly filled with liquid and partly with vapors. The vapors and liquid are separated from the reaction chamber. This design makes it possible to keep the average residence time of the vapors relatively short and that of the liquid relatively long. This means that the vapors are only exposed to cracking conditions for a short time, so that only slightly lower boiling components are formed therefrom, while the liquid is cracked for a relatively long time.
At this cracking of the liquid, primarily formed components pass into vapor form and are therefore (in view of the short residence time of the vapors in the second cracking zone) not cracked to a significant extent into light components, which implies that in the present process a high yield. of medium fractions at a relatively low yield
<Desc / Clms Page number 6>
light fractions are obtained. The average crushing time of the liquid, on the other hand, should not be chosen too long because an unstable heavy cracking product would then be obtained. Preferably, the average residence time of the liquid in the second cracking zone is between 20 and 150 minutes.
Residual petroleum fractions are used as the starting material for the present process; its initial intersection is usually at least 300 ° C and preferably 350 ° C
The first thermal cracking treatment is preferably performed in a tubular reaction zone consisting of a heating section and a cracking section. In the cracking section, the temperature is, for example, between 420 C and 520 C, and preferably between 460 C and 500 C. The temperature and residence time are chosen such that the desired mild cracking is achieved, the residence time being shorter the higher the temperature. is and vice versa. The pressure at the end of the cracking section is usually 1.1 to 3 ata. If desired, steam may be added to the mixture to be cracked before or during the first thermal cracking treatment.
The partially vaporous, partially liquid reaction mixture from the first cracking zone is fed to the cyclone (or the cyclones). A cyclone is here understood to be a vessel bounded by a closed surface of revolution, which is smooth on the inside and which is provided with one or more tangential supply lines near one end, which is preferably cylindrical, while in this end there is also a central discharge.
<Desc / Clms Page number 7>
or overflow opening, which is preferably provided with a tube extending axially into the vessel.
A second opening, the bleed opening, is provided in the opposite end, for example in the tip when the closed surface of revolution ends conically or on the periphery when the cyclone is generally cylindrical.
No deliberate cooling takes place between the first cracking zone and cyclone, so that condensation of vaporous components is prevented as much as possible.
Deliberate pressure reduction by means of reducing valves and the like does not take place either, because the relevant elements would very quickly charcoal at the prevailing high temperatures. A certain pressure difference between cracking zone and cyclone is of course unavoidable.
In view of the prevailing high temperature, for example 400 ° C or higher, the reaction mixture in the cyclone is still under conditions suitable for cracking, so care must be taken that cracking reactions are limited as much as possible, because they lead to fouling (carbon formation). and eventually lead to clogging of the cyclone. The cracking reactions are limited by choosing the dimensions of the cyclone in such a way that, at the high rate of introduction of the vapor-liquid mixture required to obtain a cyclone effect, the residence time of the liquid particles separating in the cyclone is only short, namely a few seconds at most.
The linear input speeds to be considered here are, for example, approximately 8 meters per second, but must of course not be so great that the
<Desc / Clms Page number 8>
influence of the centrifugal force, liquid particles thrown against the wall of the cyclone separator are entrained from this wall again and disperse again in the vapors.
It has been found that there is a risk of cracking of the liquid components which are separated from the vapors and that this risk can be counteracted very effectively by using a cyclone provided with a disc at the bottom of the cylindrical part, which is such is provided that between its periphery and the inner wall of the cyclone an annular gap is present and a liquid cooling medium is injected under the intended disc into the cyclone, thereby effecting a rapid temperature reduction of the liquid to be discharged. On the other hand, it is also possible to cool the liquid coming out of the discharge opening of the cyclone.
As liquid cooling medium, which must be inert to the liquid to be cooled and is preferably not or only slightly volatile under the prevailing temperature conditions, it is advantageous to use a part of the liquid itself discharged from the cyclone, which, after cooling, is recycled.
The rapid cooling of the separated liquid components is advantageous, because in this way the risk can be avoided of coke deposits occurring in the liquid discharge guide of the cyclone, which could lead to malfunctions after extended periods of operation.
The liquid leaving the cyclone can be used, inter alia, as a fuel oil or fuel oil component.
<Desc / Clms Page number 9>
where good stability is of great importance. If desired, all or part of this product can be recycled to the first cracking zone.
The vapors leaving the cyclone and fed to the cracking zone usually have a temperature which is 10-30 lower than the final temperature in the first cracking zone.
By weight, these vapors generally make up at least 30% of the hydrocarbon feed for the first cracking zone.
The temperatures to be applied in the second cracking zone are usually between 380 and 470 ° C and should in any case be such that the vapors supplied from the cyclone partially condense in this second cracking zone. These vapors may, if desired, be introduced below the liquid level in the reaction chamber functioning as the second cracking zone, but it is preferred to introduce these vapors above the liquid level, in order to avoid excessive foaming in the reaction chamber. In the latter case, if desired, a relatively cold hydrocarbon oil can be introduced at one or more higher points in the vapor space of the second cracking zone, in order to ensure that the incoming vapors condense sufficiently so that the vapors leaving the reaction chamber do not or only few heavy components are present.
The second thermal cracking treatment is carried out in the presence of at least 3% by weight, based on the feed to the first cracking zone, of a hydrocarbon oil capable of acting as a hydrogen donor under the conditions prevailing in the second cracking zone,
<Desc / Clms Page number 10>
that is to say, this hydrocarbon oil contains compounds or consists of compounds which can give off hydrogen under the conditions mentioned, which hydrogen is then bound at least largely by other compounds present in the second cracking zone. Very suitable for the present purpose are fractions obtained by direct distillation of crude oil. Thus, it is advantageous to use a residual fraction of the same composition as the feed for the first cracking zone.
Partially hydrogenated polyaromatics such as tetraline and alkyl tetralins or fractions containing such or complete compounds, such as, for example, partially hydrogenated extracts of heavy fractions obtained in catalytic cracking, are very suitable or complete.
The intended hydrocarbon oil having hydrogen donor properties is preferably mixed between the cyclone and the second cracking zone with the vapors to be cracked in the second cracking zone.
However, it is also possible to add this oil first in the second cracking zone, in which case it is preferably introduced in a relatively cold state at one or more higher points in the vapor space in order to also prevent the condensation of heavy components already mentioned above. effectuate.
Preferably, a substantial amount of the hydrocarbon oil with hydrogen donor properties is added.
Liquid and vapor are separated from the second cracking zone. The liquid is a heavy oil, which can be used, among other things, as a fuel oil component.
<Desc / Clms Page number 11>
The vaporous reaction product is separated in a fractionation zone into two or more fractions, for example gas, gasoline, kerosene, gas oil and a heavy bottoms product boiling above 350 ° C for example. If - as described above - a relatively cold oil is supplied to the top of the reaction chamber, it is also possible to use a heavy fraction obtained in the intended distillation, such as, for example, the bottom product or a part thereof. If desired, the heavier fractions and / or the bottoms product, insofar as they are not recycled to the second cracking zone, can be recirculated in whole or in part to the first cracking zone, or mixed with the liquid separated in the cyclone, with the discharge from the second cracking zone. liquid fraction, or with a mixture of both streams.
The lighter fractions (gas, petrol, kerosene, gas oil, etc.) are optionally removed as product after hydrogenation, desulfurization and / or refining.
The invention is now further elucidated with reference to the appended schematic drawing.
A residual fraction obtained in the direct distillation of a crude oil is supplied via line 1 and partly via line 1A to the so-called.
Viscosity breaker 2, in which it is subjected to mild thermal cracking. In this mild thermal cracking, a relatively small part of the feed is converted into gas and gasoline. The entire reaction mixture is fed to cyclone 4 via line 3.
In the cyclone, separation takes place between vapors discharged via line 5 and liquid discharged via line 6.
<Desc / Clms Page number 12>
Immediately after leaving the cyclone, the liquid is cooled by mixing with liquid recycled through line 7 and cooled in cooler 8. The vapors escaping through line 5 are mixed with the relatively cold, yet uncracked starting material supplied through line 1B, to obtain a partially vaporous, partially liquid mixture, which is fed through lines 9 and 10 to the vertical reaction chamber 11, namely above the level 12 of the liquid contained in the reaction chamber 8. Cracking takes place in this reaction chamber both in the vapor phase and in the liquid phase, the degree of cracking in the liquid phase being much greater than in the vapor phase as a result of the much longer residence time. Liquid and vapor are continuously fed through resp. pipes 13 and 14.
The vapor is fed to the fractionation column 15, in which separation takes place into a number of light and medium fractions, which are taken off via lines 16 to 18, and into a bottom product. This bottoms product is partly discharged as product via line 19 and partly recycled via line 20 to reaction chamber 8, where it is introduced at a high point in the vapor space.
The heavy cracking products discharged via lines 6, 13 and 19 are mixed to form a fuel oil which is discharged via line 21. ** WARNING ** End of DESC field may contain beginning of CLMS field **.