DD224610A5

DD224610A5 - Verfahren zur umwandlung eines ausgangsproduktes aus normalerweise fluessigen kohlenwasserstoffen

Info

Publication number: DD224610A5
Application number: DD84268250A
Authority: DD
Inventors: Harold U Hammershaimb; David A Lomas
Original assignee: Wop Inc
Priority date: 1984-02-29
Filing date: 1984-10-10
Publication date: 1985-07-10
Also published as: EP0154676B1; NO166722B; ES535924A0; BR8404583A; JPS60184588A; JPS6363600B2; NO843302L; ES8601721A1; ATE32520T1; AU558575B2; EP0154676A3; ZA846718B; YU154084A; CA1230071A; DE3469362D1; YU45202B; IN162321B; HUT36854A; US4479870A; IL72821A0

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum katalytischen Wirbelschichtcracken von Kohlenwasserstoffen, bei dem Katalysator und Ausgangsprodukt in bestimmter Weise im Riser gefuehrt werden. Ziel der Erfindung ist die Erhoehung der Gesamtausbeute. Erfindungsaufgabe ist die selektive Anpassung und Foerderung des regenerierten FCC-Katalysators in einer FCC-Reaktionszone zu veraendern. Erfindungsgemaess wird der regenerierte Wirbelschichtkatalysator in einem Foerdergas durch einen unteren Behandlungsabschnitt einer vertikalen Riserumwandlungszone gefuehrt, waehrend gleichzeitig der Katalysator auf eine Geschwindigkeit beschleunigt wird, die einen turbulenten Fluss am Kontaktpunkt mit dem Ausgangsmaterial hervorrufen, und das Ausgangsmaterial wird unterhalb der unteren Zone eingefuehrt, wobei der Katalysator relativ gleichmaessig verteilt ist, und anschliessend erfolgt die Reaktion beider im oberen Teil der Riser-Umwandlungszone.

Description

_ 4- AP C 10 G/268 250 6

Verfahren zur Umwandlung eines Kohlenwasserstoffkatalysator— Gemisches in einem FCC-Reaktorriser

Anwendungsgebiet der Erfindung:.

Die Erfindung betrifft das katalytische Wirbelachichtcracken von Kohlenwasserstoffen* Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum katalytischem Wirbelschichtcracken von Kohlenwasserstoffen, bei dem eine besondere Art von gasförmigem Material in den Reaktorriser in Stromrichtung des zu crackenden eingespeisten Materials eingeführt wird, um die selektive Umwandlung am Katalysator zu erreichen, während der Katalysator auf eine Geschwindigkeit beschleunigt wird, die ausreichend ist, am 3inführungspunlct des eingespeisten Materials eine ausgezeichnete Katalysator-Sinsatzinaterial-Wechselwirkung zu erzielen.

Bekannte technische Losungen

Ss sind eine ^ielza,hl von kontinuierlichen zyklischen Verfahren unter -Einsatz der Wirbelschichttechnik bekannt, bei denen kohlenstoffhaltiges Material auf den feststoffen in der, Reaktionszone abgelagert wird, und die feststoffe während des Zyklusablaufes in eine andere Zone befördert werden, wo die Kohlenstoffablagerungen wenigstens teilweise durch Verbrennung in einem Sauerstoffatom enthaltenden Medium entfernt wurden. ^>±q feststoffe der letzteren Zone werden anschließend abgesogen und ganz oder teilweise der Rsaktionssone wieder zugeführt,

3ines der wichtigsten Verfahren dieser Art ist das katalytische Wirbelschichtcracken (I¹GC = fluid catalytic cracking) zur Umwandlung von relativ hoch siedenden Kohlenwasserstoffen zu leichteren Kohlenwasserstoffen, die im Bereich von Heizöl

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oder Benzin (oder geringer) sieden. Das Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial (Ausgangsprodukt) wird in einer oder mehreren Reaktionszonen mit dem besonderen Crackkatalysator in Berührung gebracht, der im Wirbelzustand gehalten wird unter Bedingungen, die für die Umwandlung von Kohlenwasserstoffen geeignet sind.

Um aus der katalytisohen Wirbelschicht erackzone die gewünschten Reaktionsprodukte zu erhalten, ist eine genaue Wechselwirkung zwischen dem Katalysator und dem eingespeisten Material erforderlich. Sine genaue Wechselwirkung führt zu einem Kontakt des Katalysators, der die gewünschte Aktivität und Selektivitätscharakteristika aufweist, mit allen Molekülen des Einsatzmaterials über einen gleichen Zeitraum, so daß das vorteilhafte Produkt erhalten wird, ohne daß unerwünschte Nebenprodukte wie niedrig siedende Gase oder Koks anfallen. Dementsprechend bringt ein optimales PCC-Verfahren chemische Probleme hinsichtlich der Steuerung von Aktivität und Selektivität des Katalysators mit sich sowie physikalische Probleme im Hinblick auf gleichmäßigen Kontakt des Einsatzmaterials mit dem Katalysator und Einhaltung der gleichen Zeit von Katalysatorkontakt mit der kontinuierlichen Zuführung des Einsatzmaterials, um dadurch unerwünschte Uebenreaktionen wie Über—Gracken zu vermeiden.

Yiels Litaraturgtellen beschäftigen sich daher mit der Steuerung der Katalysatoreigenschaften oder der 3?ließverteilung des Katalysators, dem Vermischen des heißen, regenerierten PCC-Katalysators mit verschiedenen relativ leichten Materialien vor dem Kontakt des Katalysators mi.t dem FCC-3insatzmaterial. So werden in der US-PS 3 042 196 (Payton et al·), beginnend mit einem leichten im Kreislauf geführten Öl, in steigendem Maße schwerere komponenten einem aufwärts geführten Katalysatorstrom in einem Reaktorriser zugeführt,

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so daß nur ein einziger Katalysator und eine einzige Craclczone zur Umwandlung der Elemente eines Rohöls erforderlich ist.

In der US-PS 3 617 497 (Bryson et al.) wird ein leichtes Dieselöl mit einem verdünnenden Gas wie Methan oder Ethylen am oder nah.e am Boden des Reakt orrisers mit heißem regeneriertem Katalysator vermischt, am gleichen Punkt oder sehr nahe stromabwärts in den Riser eingeführt und dann mit dem Gemisch mit schwerem Dieselöl am Ende des Risers in Berührung gebracht, um die Bensinausbeute zu erhöhen.

In der US—PS 3 706 654 (Bryson et al.) kann ein Schwerbenzin— Verdünnungsmittel am Boden eines Reakt orrisers hinzugesetzt werden, um das Aufwärtstragen des regenerierten Katalysatorstromes in dem Riser zu erleichtern.

In der US-PS 3 849 291 (Owen) wird offenbart, daß ein gasförmiges Verdünnungsmaterial, das aus C.+Kohlenwasserstoffen und teilweise C₁-+Kohlenwasser st offen besteht, verwendet"werden kann, um eine Suspension mit dem frisch regenerierten Katalysator zu bilden. Diese Suspension wird in einen ersten Teil des Reaktorrisers geleitet, bevor das umzusetzende Kohlenwasserstoffmaterial damit in einem stromabwärts gelegenen Teil des Reaktors in Kontakt gebracht wird, so daß man eine sehr kurze Verweilzeit (1 bis 4 Sekunden) erhält, in der der Kohlenwasserstoff sich in Berührung mit der Katalysatorsuspension im Riserreaktor befindet (Katalysatorverweilseit).

Die US-PS 3 894 932 (Owen) diskutiert das In-Kontakt-bringen des PCG-Umwandlungskatalysators mit einem C- bis C,-reichen Zohlenwasserstoffgemisch oder einem Isobutylen-reichen Strom vor dem Kontakt mit Sinsatzmaterial, das im Dieselölbereich siedet, in einem ersten Teil des Risers (Katalysator-Kohlenwasser Stoffverhältnis von 20 zu 80), so daß das C₃-C,-Material

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zu einem höher siedenden Material aufgebessert wird.

In der US-PS 4 422 925 (Williams et al.) wird das Passieren eines Gemisches von Kohlenwasserstoffen, wie Ethan, Propan, Butan usw. und Katalysator aufwärts durch einen Riserreaktor diskutiert bei einer durchschnittlichen Oberflächengeschwindigkeit im Bereich von etwa 40 bis etwa 40 Fuß pro Sekunde (12,2-18,3 m/s), mit einem Eatalysator-zuKohlenwasserstoff-Masseverhältnis von etwa 5 "bis etwa 10, so daß normale gasförmige Olafine anfallen.

In der US-PS 4 427 537 (Dean et al.) wird beschrieben, daß Katalysatorteilchen im Gemisch mit einem Wirbelgas, wie es etwa ein gasförmiger Kohlenwasserstoff ist, in den Bodenteil eines Eeaktorrisers eingebracht wird, um einen ruhigen, nbht— turbulenten Dichtefl.uß der Katalysatorteilchen im Riser aufwärts bei einer relativgeringen Geschwindigkeit zu erleichtern bzw. vorzusehen.

Bs gibt weiterhin Literaturstellen, die mit einem Pördergas in. nichtkatalytischen Systemen arbeiten. Beispielsweise wird in der US-PS 4 427 538 (Bartholic) ein Gas, das ein niedrig siedender Kohlenwasserstoff sein kann, mit einem inerten Peststoff am Bodenteil eines vertikalen, geschlossenen Rohres vermischt und an einem stromabwärts gelegenen Punkt eine schwere Dieselfraktion eingeführt, so daß die Yerweilzeit der Dieselfraktion im Rohr variierbar ist. In ähnlicher Weise wird in der US-PS 4 427 539 (Busch et al.) ein C.-Minusgss eingesetzt, um Teilchen von geringer oder keiner katalytischer Aktivität in einem Riser stromaufwärts zu einem eingebrachten Restöl mitzunehmen und somit die Dispergierung des Öls zu unterstützen.

Schließlich wird in den US-PS 4 364 843, 4 382 015 und 4 404 090 (Castillo et al.) sowie 4 325 811 (Sorrentino)

beschrieben, daß die Passivierung von verunreinigenden Metallen an einem FCC-Katalysator dadurch bewirkt wird, daß der heiße regenerierte Katalysator mit Wasserstoff und/oder niedrig siedendem Kohlenwasserstoffgas in Berührung gebracht wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist - im Gegensatz zur Lehre der oben genannten Literaturstellen - ein neues Verfahren der Einführung einer Fördergaszusarmnensetzung, die speziell für die Behandlung eines regenerierten FCC-Katalysators, in einem FCC-Verfahren geeignet ist, in einer solchen Weise, daß gleichseitig vorteilhaft der Katalysator vor dem Kontakt mit dem Beschickungsmaterial angepaßt wird und die behandelten Teilchen zur ^eaktionsζone in einem Fließregime befördert werden, das eine ausgezeichnete Wechselwirkung von Katalysator und Beschickungsgut erbringt«

Ziel der Erfindung;

Ziel der Erfindung ist in erster Linie, ein wirksames Ver fahren zu entwickeln, bei dem die Produktausbeute gesteigert werden soll.

Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die selektive

d in einer FCO-P.eaktionssone zu verändern.

Anpassung und Förderung des regenerierten FCC-Katalysators

Die Erfindung betrifft im weitesten Sinne ein Verfahren zur Umwandlung eines Ausgangsproduktes, das aus normalerweise flüssigen Kohlenwasserstoffen besteht, in einer im allgemeinen vertikal angeordneten Riser-Umwandlungszone mit einem wirksamen Wirbelschicht-Crackkatalysator, gekennzeichnet durch a) Leiten einer aufwärtsfließenden Suspension, die im wesentlichen aus heißem, regenerierten, aktivem '.7irbelsch.ich.t-Crackkatalysator, in einem Fördergas besteht, das aus Kohlenwasserstoffen besteht mit einschließlich nicht mehr als

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10 Mol % C, und schweren Kohlenwasserstoffen (berechnet auf wasserfreier Basis), durch einen unteren Behandlungsabschnitt einer vertikal angeordneten Eiser-Umwandlungszone bei Behandlungsbedingungen, die für selektive Karbonisie— rungsreaktionsstellen auf dem Katalysator vor jeglichem Konfekt mit dem Ausgangsprodukt ausgewählt wurden, während gleichzeitig der Katalysator auf eine Geschwindigkeit beschleunigt wird, die ausreichend ist, einen turbulenten verdünnten Pluß am Kontaktpunkt mit dem Ausgangsmaterial hervorzurufen, und

b) Einführen des Ausgangsmaterials in die aufwärtsfließende Suspension an einem Ort in der Riser—ümx^andlungszone stromabwärts vom unteren Teil, um ein Gemisch aus Katalysator, Aus— gangsprodukt und IPördergas zu bilden, in dem der Katalysator relativ gleichmäßig verteilt ist, und anschließend Reaktion des Ausgangsproduktes mit dem Katalysator im oberen 'Teil der Eiser-Umwandlungszone bei Heaktionsbedingungen, die in ausreichender Weise die gewünschte Umwandlung bewirken.

In einer etwas beschränkteren Ausführungsform besteht die Erfindung in einem Umwandlungsverfahren von normalerweise flüssigen Kohlenwasserstoffen in einer vertikal angeordneten Riser-Umwandlungszone mit einem wirksamen Wirbelschicht-Crackkatalysator, gekennzeichnet durch: (a) Leiten einer au£--wärt3 fließenden Suspension eines heißen, regenerierten aktiven Wirbelschicht—Crackkatalysators in einem Fördergas, das aus Kohlenwasserstoffen mit nicht mehr als 10 Mol % Co- und schwereren Kohlenwasserstoffen (berechnet auf Wasserfreier Basis) besteht, durch einen Behandlungsabschnitt einer vertikal angeordneten Riser-Umwandlungszone bei einer Gasgeschwindigkeit von etwa 1,8 bis weniger als 12,2 in/sec und für eine Katalysatorverweilzeit von etwa 0,5 bis etwa 15 Sekunden, wobei das Masseverhältnis von Katalysator su

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Kohlenwasserstoff im Fördergas größer als 80 ist; und (b) Einführen des Ausgangsprodulrts in die aufwärts fließende Suspension an einer Stelle in der Riser-Umwandlungszone stromabwärts vom unteren Teil, um ein Gemisch von Katalysator, Ausgangsprodukt und Pördergas zu bilden, in dem der Katalysator relativ gleichmäßig verteilt ist, und anschließende Reaktion des Ausgangsproduktes mit dem Katalysator im oberen Teil der Eiser-Umwandlungszone.

Andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen Details wie die Fördergaszusammensetzungen sowie Reaktionsbedingungen, die in die folgenden Betrachtungen mit einbezogen sind und Ausschnitte der vorliegenden.Erfindung darstellen.

In einem typischen Έ0C-Yerfahrensablauf verläßt der gut zerkleinerte, regenerierte Katalysator die Regenerierungszone bei einer bestimmten Temperatur und kommt im unteren Teil einer Reaktorriserzone mit einem Ausgangsmaterial in Berührung. Während das erhaltene Gemisch, das eine Temperatur von etwa 200° C bis etwa 700° G aufweist, den Eiser aufwärts passiert, erfolgt die Umwandlung des Ausgangsprodulctes zu niedriger siedenden Produkten, und auf dem Katalysator wird Koks abgelagert. Bas den Riser verlassende Produkt wird in einen Abscheideraum geleitet, wo eine zusätzliche Umwandlung stattfinden kann. Dia Kohlenwasser st of fd."mpfe, die mitgerissenen Katalysator enthalten, werden anschließend über eine oder mehrere Zyklonabscheider geführt, um jeglichen mitgeführten Katalysator von Kohlenwasserstoffdampf zu trennen.

Der gereinigte Kohlenwasserstoffdampf wird in eine technisch als Hauptkolonne bekannte fraktionierungszone geführt, wo das Kohlenwasserstoffprodukt in solch typische Fraktionen wie

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Leiohtgase und Benzin, leichtes Kreislauföl, schweres Kreislauföl und Schlammöl aufgetrennt. Verschiedene Fraktionen aus der Hauptkolonne können mit dem Ausgangsprodukt zum Reaktorriser zurückgeführt werden. Normalerweise werden Fraktionen wie die Leichtgase und Benzin weiter getrennt und in einem Gaskonzentrationsverfahren nach der Hauptkolonne aufgearbeitet. Einige der Fraktionen aus der Hauptkolonne sowie solche, die "beim G-askonzentrationsverfahren anfallen, können als Bndprodukt strom zurückgewonnen werden.

Der abgetrennte mitgerissene Katalysator wird in den unteren Teil des Abscheideraumes geführt und verläßt eventuell diese Zone mit Hilfe von Abstreifmitteln, wobei ein Ab streifgas, üblicherweise Dampf, mit dem mitgerissenen Katalysator in Berührung kommt und dabei absorbierte und eingelagerte Kohlenwasserstoffe aus dem Katalysator ausspült. Der Koks enthaltende mitgerissene Katalysator verläßt die Strippzone und wird zu einer Regenerierungszone geleitet, wo, in Anwesenheit vnn frischem Regenerierungsgas und bei einer Temperatur von etwa 620° G bis etwa 760° C, eine Koksverbrennung zu regeneriertem Katalysator und Abgas führt, wobei letzteres Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Wasser, Stickstoff und vielleicht eine geringe Menge Sauerstoff enthält. Üblicherweise ist üas frische Regenerja?ungsgas Luft, es kann aber auch säuerst off angereichert a oder -verringerte Luft sein. Das Abgas wird von dem mitgeführten regenerierten Katalysator über innerhalb der Regenerierungszone gelegene Zyklonabscheider getrennt, und das abgetrennte Abgas wird von der Regenerierung sz one üblicherweise zu einem Kohlenmonoxidboiler geführt, wo die chemische Wärme des Kohlenmonoxid durch Verbrennung als Heizmittel für die Dampfproduktion zurückgewonnen wird. Für den Fall, daß die Kohlenmono:cid*/erbrennung in der Regenerierung sz one vollständig ist, was eine bevorzugte

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Verfahrensvariante ist, wird das Abgas- direkt empfindlichen Wärmerückgewinnungseinheiten zugeführt und von dort zum Schornstein der Anlage.

Vom Abgas abgetrennter, regenerierter Katalysator wird dein unteren Teil der Regenerierungszone wieder zugeleitet,in der üblicherweise bei höherer Katalysatordichte gearbeitet wird. Regenerierter Katalysator verläßt die Regenerierung sz one und kommt, wie bereits vorher geschildert, in der Reaktionsζone mit dem Ausgangsmaterial in Berührung.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren tritt der den Regenerator verlassende Katalysator in ein im wesentlichen vertikales· Hohr, das eine Riser-Ümwandlungszone mit zwei Abschnitten aufweist. Das untere Ende des Eisers dient als Katalysatorbe— handlungsabschnitt, während der obere Teil die übliche Punktion eines PCC-Risers hat.

Heißer Katalysator und Pö'rdergas werden in den Behandlungsab— schnitt des Risers an dessen unterstem Ende eingeleitet. Vor dem Kontakt mit dem Pördergasmediuin verläßt der heiße Katalysator den Regenerator als dichter Teilchenstrom, der in abwärts gerichteter Richtung fließt. Folglich haben die in den Behandlungsabschnitt eintretenden Katalysatorteilchen im Hinblick auf den Pluß innerhalb des Risers entweder keine oder eine negative Geschwindigkeit. Bei der anfänglichen Beschleunigung der Teilchen ist ein hoher Grad an Turbulenz und Zujifckvermisehen unausweichlich. Das Stattfinden der anfänglichen Katalysatorbeschleunigung an oder nahe am Punkt der Einführung des Ausgangsprodukts variiert die Verweilzeit für das in den Riser eintretende Ausgangsprοdukt. Durch Verwendung mir eines Pördergases, um den anfänglichen Aufv/ärtsimpuls beim Katalysator hervorzurufen, vermeidet diese Erfindung einen Grund für fehlerhafte Verteilung und unterschiedliche Retentions-

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zeiten für das Kohlenwasserstoff-Ausgangsprodukt. Nachdem' anfänglich Katalysator in den Riser eintritt, können andere Phänomene eines Fließbettstromes eine unterschiedliche Ver— weilaeit innerhalb des Risers hervorrufen.

Eines dieser Phänomene ist das Gleiten zwischen dem fließenden Gas und den Katalysatorteilchen,- .was dann auftritt, wenn Unterschiede bei der Dichte und dem Impuls der Teilchen auftreten sowie "bei Ungleichmäßigkeit durch Unterschiede in der Teilchengröße. Darüberhinaus erfahren die Katalysator-.teilchen, die sich nahe der Wandung des Risers bewegen, verlängerte Verweilseiten als Ergebnis wachsender Widerstandskräfte. Diese auf den Katalysator einwirkenden Widerstandskräfte' erhöhen sich mit der Dichte des fließenden Stromes.

Die vorliegende Erfindung bringt diese Probleme auf ein Minimum durch Beschleunigung des Katalysators im Behandlungsabschnitt des Risers, um ein verdünntes turbulentes fließen vor der Einführung des Ausgangsproduktes zu erreichen. Das Mitführen der Katalysatorteilchen in einem verdünnten turbulenten Strom gibt den verschiedenen Größen der Teilchen Zeit für eine gleichförmige Beschleunigung, so daß eine gleichmäßigere Geschwindigkeit am Punkt der Einführung des Ausgang sproduktes erreicht wird. Weitef hinführt es zu verminderter Katalysatordichte, was wiederum die Gesamtv/iderstandskräfte verringert, und es kommt zum Durchmischen des Katalysators, wodurch ein Gjmsbereich sich langsamer bewegender Katalysatortelichen in der Uähe der Wandung de.s Risers vermieden wird. Dementsprechend erfüllt der Riser der vorliegenden Erfindung eine bedeutsame Punktion bei der Überwindung wssentlicher physikalischer Probleme, die mit dem Teilchenfluß vor dem Kontakt des Ausgangsproduktes (Beschickungsgut) und des Katalysators in Verbindung stehen.

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Zu Katalysatoren, die beim erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden können, gehöKren die aus dem Stand der Technik für das Wirbelbett-Cracken bekannten Katalysatoren, Insbesondere können die noch aktiven kristallinen Aluininosilikat oder Zeolith enthaltenden Katalysatoren verwendet werden und sich bevorzugt wegen ihrer höheren Widerstandsfähigkeit gegen die desaktivisrenden Wirkungen hoher Temperaturen, gegen Dampf und im Ausgangsmaterial enthaltende Metalle, Zeolithe sind die am meisten eingesetzten kristallinen Aluminosilikate beim PGC.

Zusätzlich zur Einhaltung eines vorteilhaften Fließregimes für den den Behandlungsabschnitt des His'ers verlassenden Katalysator erfüllt das in der vorliegenden Erfindung verwendete Fördergas die wichtige Aufgabe, mit dem Katalysator vor der Einführung des Ausgangsproduktes zu reagieren, um gevrtinschte Katalysstoreigenschaften zu verstärken .und unerwünschte zu unterdrücken. Insbesondere wurde gefunden, daß ein Kohlenwasserstoffe enthaltendes Fördergas, das bei Berechnung auf wasserfreier Basis nicht mehr als 10 Mol# C, und schwerere Kohlenwasserstoffe aufweist, selektiv aktive ver-unreinigte Metallstellen auf dem Katalysator karbonisiert um die Wasserstoff- und Koksbildungseffekte dieser Metallstellen zu reduzieren und selektiv die Säure stellen auf dem Katalysator karbonisiert, wodurch eine größere Selektivität für erwünschte Produkte entsteht und ein geringer Anfall an Koks und Leichtgas aus einer KohlenY/asser stoff charge „ Ueben dem ügnlichen Zusatz von Wasser oder Dampf, kann das IPördergas Reaktionsteilnehmer wie H₂, HpS, 2T₉, CO und/oder CO₀ enthalten.

Die Vorteile des verminderten Koks- und Leichtgasanfalls die, mit der selektiven Karbonisierung sowie der verbesserten

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Iließverteilung des den Behandlungab schnitt verlassenden" Katalysstors verbunden sind, kommen einer normalen PCG-Anlage zugute, wenn mit dem üblichen schweren PGC-Ausgangsmaterial gearbeitet wird. Deshalb findet dese Erfindung auch Anwendung auf die Verarbeitung von Yakuumgasölen und anderen typischen FCC-Ausgangsprodukten.

Die Erfindung ist insbesondere nützlich für ~$CC-Anlagen, die mit schweren EeStausgangsprodukten arbeiten, z.B. mit solchen, über 900° P Siedepunkt, die oft hohe Metallgehalte aufweisen und beim Cracken in hohem Maße zu Koksablagerungen auf dem Katalysator führen. Im Ausgangsprodukt enthaltene, verunreinigende Metalle wie iTickel, Eisen, Kobalt und Vanadium beeinflussen normalarweise den Regenerierungsablauf, die Katalysatorselektivität, die Katalysatoraktivität und die Erneuerung des frischen Katalysators, die zur Aufrechterhaltung einer konstanten Aktivität erforderlich ist. Im Ausgangsprodukt enthaltene Metalle werden auf den Katalysator abgelagert und verändern nicht nur dessen Selektivität in Richtung auf weniger Benzin und mehr Koks und Leichtgas in einem gegebenen Reaktorsystem, sondern führen zu Desaktivierung des Katalysators. Diese überschüssigen Koks- und Gasmengen rufen das hervor, was manchmal ein unüberwindliches Problem darstellt: Überschreitung der Eegeneröarungskapazität. sowie der Kapazität der G-askonzentrationsanlagen.

Ein weiteres Problem mit dieser Art von Ausgangsprodukten, die üblicherweise mit den genannten unerwünschten Metallver— unreinigungen behaftet sind, ist der schädigende Einfluß von eben den geringen Mengen dieser Metalle» Diese Metalls und insbesondere ITickel und Vanadium, führen zu einer unerwünschten Aktivität des Katalysators, auf dem sie sich ablagern, wodurch noch mehr Wasserstoff und Koks auf dem

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Katalysator produziert wird. Das Vorhandensein großer Mengen dieser Metalle kann zur Blockierung des Zugangs zu den Crackstellen führen und erniedrigt somit die Katalysatoraktivitä

Die i'ördergaszusaminensetzung und die vorgeschlagenen Behandlungsbedingungen der vorliegenden Erfindung bringen eine Verringerung der obigen unerwünschten Eigenschaften auf ein Minimum mit sich, die bei Einsatz eines schweren oder Se stausgangsproduktes zu erwarten sind» Allein die Anwesenheit des Pördergases bewirkt eine Reduzierung des Partialdruckes der schweren Kohlenwasserstoffe, wodurch es zu einer Verminderung der Koksablagerung in gewissem Umfang kommt. Darüberhinaus wurde zusätzlich zur Karbonisierung der Säure stellen auf dem.Kataly—-sator gefunden, daß das erfindungsgemäße Fördergas die aktiven verunreinigten Metallstellen auf dem Katalysator selektiver karbonisiert und damit die Wasserstoff— und Ko'isbildungseffekte dieser Metallstellen verringert.

Bis zum Beweis des Gegenteils hinsichtlich des oben gesagten wird stark hervorgehoben, daß die Pördergaszusarnmensetzung und die Katalysatorfließbedingungen im gewissen Mai?e einen direkten Einfluß auf die Crackreaktionen im Eiser stromabwärts nach der Einführung des Ausgangsproduktes ausüben, und die Katalysator-Fördergasgeschwindigkeit stromaufwärts vor der Einführung das Ausgangsproduktes in bestimmtem Grad ebenfalls die Crackreaktionen beeinflußt. Es wird die Auffassung vertreten, daß der gesamte Eeaktorriser, stromaufwärts und stromabwärts von der Stelle der Einführung des Ausgangsproduktes, ein integriertes System darstellt, und alle die die vorliegende Erfindung bestimmenden Paramter allein und in Kombination direkte und indirekte Auswirkungen auf alle im System ablaufenden Heaktionen haben.

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Im Hinblick auf diese wechselseitigen Beziehungen gibt es eine Reihe wesentlicher Punkte, die es wert sind, festgehalten zu werden.

Als erstes ist es wesentlich, daß der Katalysator aus dem Behandlungsabschnitt direkt in den Reaktionsabschnitt fließt, so daß ein kontinuierlicher Katalysatorfluß im Riser aufrechterhalten wird. Allerdings dient die richtige Menge an bordergas und die Geschwindigkeit von Pördergas und Katalysator im Riser dazu, die Temperatur des Katalysators vor der Einführung des Aus-'gangsproduktes durch empfindliche 7Järme- und Reaktion«— effekte zu steuern und eine Beschleunigung des Katalysators in Richtung des Gasflusses zu bewirken, so daß sich der Katalysator mit einer signifikanten Geschwindigkeit über die Zeit bewegt, wo Ausgangsprodukt eingespeist wird. Dadurch ergeben sich die vorher diskutierten Vorteile eines verbesserten Katalysator/Schweröl—Kontaktes, verbesserter Verteilung, gleichmäßiger Katalysatorverweilzeit und verringertes Katalysator-Zurückvennischen«

Natürlich können unter Realisierung des maximalen Vorteils dieser Erfindung verschiedene Pa%rameter optimiert werden. Ein für die Optimierung wesentlicher Parameter ist die durchschnittliche Oberflächengasgeschwindigkeit in der Katalysatorbehandlung sz one von etwa 1,8 bis weniger als 12,2 m/s den Riser aufwärts. Die^ördergasgeschwindigkeit kann leicht eingestellt werden, unabhängig vom Verhältnis Katalysator zu Kohlenwasserstoff im Pordergas, durch Einbeziehung von "bis zu 80 MoI^ Wasser (Dampf). Andere Parameter, die die Katalysatorbehandlung und den Katalysatorfluß vor der Einführung des Ausgangsproduktes'beeinflussen, sind die Katalysatorverweilseit und das Masseverhältnis von Katalysator au Kohlenwasserstoff im Jördergas-Katalysatorgemisch. Der optimale Bereich dieser Bedingungen für diese Erfindung ist eine Katalysatorverweilzeit in der Behandlungszone von

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5 bis 15 Sekunden und ein Masseverhältnis von Katalysator zu Kohlenwasserstoff im Pördergas-Katalysatorgemisch von größer als 80 : 1, wobei ein Wert im Bereich 100 : 1 bis 800 : 1 insbesondere bevorzugt ist. Da der Katalysator und das Förder gasgemisch direkt in die Reaktionssone des Risers überführt wird, muß die Ausgangstemperatur dieses Stromes ausreichend, sein, das Ausgangsprodukt auf eine für die Crackreaktion ausreichende Temperatur zu bringen. Geeignete Behandlungstempe— raturen, die im unteren Abschnitt des Risers aufrechterhalten werden, fallen üblicherweise in den Bereich von 500° C bis 800° G.

S>^!ür ein geeignetes Fördergas gibt es in einer normalen Raffinerie viele mögliche Quellen, für den Fachmann sind es jedoch üblicherweise zweit Absorbergas der 5¹GG-Gaskonzentrationsan— lagen oder Gas aus dem Überkopf-Sammelbehälter der Hauptkolonne, nachdem es durch wenigstens einen einstufigen Kompressor komprimiert und nachfolgend gekühlt worden ist.

Her Reaktorriser für die Praxis des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in seiner einfachsten Ροπή aus einem vertikalen Rohr mit im Boden eingeführtem Fördergas, heißem regenerierten Katalysator, der in das Fördergas sanft oberhalb des Punktes der Pördergaseinführung fließt und dem Ausgangsprodukt, das an einem erisprechenden Punkt weiter stromabwärts eingebracht wird. Allerdings sind unter dem Begriff ^im allgemeinen vertikal" auch Bauarten des Risers zu verstehen, bei denen der untere Teil des Behandlungsabschnittes mit einem winkligen oder gebogenen Teil des Rohres beginnt. Tom inneren Bau des Rissrs her gesehen würde eine weitere Möglichkeit für das Ausgangsprοdukt darin bestehen, gleichlaufend im unteren Teil des Risers aufwärts zu fließen, getrennt von Katalysator und Pördergas durch eine Zwischenwand

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oder Leitwand, -wonach sich die beiden Ströme bei Eintritt in den Reaktionsabschnitt vermischen wurden. Die Zwischenwand könnte in Form eines ringförmigen Teiles vorliegen, durch den das Fördergas und der Katalysator fließen, bevor sie zur entsprechenden Zeit mit dem Ausgangsprodukt vereinigt.werden, das sich durch den zentralen Teil bewegt.

Im folgenden nicht einschränkenden Beispiel sind FCC-Arbeitsweisen entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert und verglichen mit Arbeitsweisen, die ohne Fördergas arbeiten beziehungsweise mit Fördergas, das aber nicht im Schutzbe— reich der Erfindung liegt.

Ausführungsbeispiel

Für dieses Beispiel wurde das erfindungsgemäße Verfahren in einem ersten Durchgang eingesetzt, gefolgt von einem Durchgang, wo das verwendete Fördergas eine Zusammensetzung hatte, die schwere Komponenten aufwies, wodurch dieses Verfahren nicht mehr im Schutzbereich der Erfindung lag. Ss folgen n:m die genauen Angaben"für diese beiden Verfahrensdurchgänge, einschließlich relevanter Verfahrensbedingungen. Ausgangsprodukt für beide Durchgänge war der Rückstand aus einer atmosphärisch betriebenen Kolonne. Ebenfalls aufgeführt ist zu Vergleichsswecken ein berechneter Durchgang, der die Ergebnisse darstellt, die man erhalten würde, wenn man ohne Fördergas arbeiten würde bei gleichem Ausgangsprodukt und gleichen entsprechendon Bedingungen wie im ersten Durchgang.

Ourchgang

- 17 1

Erfindung

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schweres ]?ördergas

berechnet

Ausgangsprodukt

Pordergas (Mol#, Trocken-"basis)

Atmosphärischer Rest

IT,

CO

co₂

H₂S

(gesamt) (gesamt)

C,, (gesamt) Gc- (gesamt) H₀O (Molfo vom J?ordargas)

6,0	5,6
1,1	Spuren
1,3	0,7
2,9	—
19,8	• 18,4
35,2	14,0
24,0	14,2
5,4	19,5
4,1	18,0
0,6	-9,6
50,0	50,0

TT Δ

H TI IJ

t» ti Tt

Bedingunge

Gasge schvrindigiiB it im Eiser aufw. (m/s)

Satalysatorver^veilaeit unterer Teil (sek.)

5,79

11

Zatalysator/Pordergas-Kohlenwasserstofi (kg/kg;

•Temperatur Pördergas/ liatalysatorgemisch ( C)

710

5,79

11

400 710

Ausbeuten

Trockengas (Hassel)

₄ (17 %

2,6 22,5

_{3 4}

3ensin^(i30° C w 90 ^,LY #) 56,1

leichtes Sroislauföl (LY ^) 15,8

geklärtes Öl (LY #) 11,4

Koks (2iasse -,i&) 10,0

6,6

14,5 56,3 17,5 •3,9 11,3

4,7 22,3 55,8 14,3 10,3 10,2

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Die oben aufgeführten Daten zeigen, wie kritisch die. Fördergaszusamniensetzung mit nur einer geringen Menge an schwereren· Komponenten ist. Das Ansteigen der Trockengas— und Koksausbeuten mit dem Einsatz schwereren PSrdergases ist ganz deutlich. Ss wird vermutet, daß die erhaltenen Ausbeuten an Benzin und leichtem Kreislauföl bei der praktischen Umsetzung der Erfindung verbessert werden könnten, ohne daß bei weiterer Optimierung des Verfahrens Koks-- oder Trockengasanteile wesentlich ansteigen.

Darüberhinaus zeigt der Vergleich zu fehlendem Fördergas . die Vorteile der Verwendung eines Föräergases.

Claims

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Z rf induns sansOru cn

Verfahren zur Umwandlung eines Ausgangsproduktes, das aus normalerweise flüssigen Kohlenwasserstoffen "besteht, in einer im allgemeinen vertikal angeordneten Riser- Ümwandlungssone mit einem aktiven Wirbelschicht-Crackkatalysator, gekennzeichnet durch

a) Leiten einer aufwärtsfließenden Suspension, die im wesentlichen aus heißem,,regenerierten, aktivem Wirbelschicht-Crackkatalysator besteht in einem IPÖrdergas, das aus !Kohlenwasserstoffen mit einschließlich nicht mehr als 10 MoI^ Go und schwereren Kohlenwasserstoffen (berechnet auf wasserfreier Basis ) besteht, durch einen unteren Behandlungsabschnitt einer vertikal angeordneten Riser-Umwandlungszone bei Behandlungsbedingungen, die für selektive Karbonisierungsreaktionsstellen auf dem Katalysator vor jeglichem Kontakt mit dem Ausgangsprodukt ausgewählt wurden, während gleichseitig der Katalysator auf eine Geschwindigkeit beschleunigt wird, die ausreichend ist, einen turbulenten verdünnten ITluß am Kontaktpunkt mit dem Ausgangsmaterial, hervorzurufen, und

b) Einführen des Ausgangsmaterials in die aufwärtsfließende Suspension an einem Ort in der Riser-Umwandlungszone stromabwärts vom unteren Teil, um ein Gemisch aus Katalysator, Ausgangsprodukt und Fördergas au bilden, in dem der Katalysator relativ gleichmäßig verteilt ist, und anschließende Reaktion des Ausgangsproduktes mit dem Katalysator im oberen Teil der Riser-Umwandlungszone bei Reaktionsbedingungen, die in ausreichender Weise die gewünschte Umwandlung bewirken.
2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnett'dadurch, daß au Behandlungsbedingungen eine Katalysatorverweilzeit im

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unteren Abschnitt von etwa 0,5 bis 15 Sekunden, eine Temperatur von etwa 500 bis 800° G und ein Masseverhältnis von Katalysator au Kohlenwasserstoff im Pördergas von
größer als 80 gehören.
3. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die durchschnittliche Oberflächengasgeschwindigkeit des Fördergases im ,unteren Abschnitt bei etwa 1,8 bis weniger als 12j2 Meter pro Sekunde liegt.
4. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Fördergas bis zu etwa 80 M.ol# Dampf enthält.
5. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der heiße regenerierte aktive Wirbelsehicht-Crackkatalysator aus einem Wirbelschicht—Crackkatalysatorregenerator erhalten wird und in den unteren Abschnitt bei einer Temperatur von etwa 620° C bis etwa 760° G eintritt.
6. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Fordergas auch bestimmte Mengen an H_?, HpS, Up, GO oder GO₂ enthält.
7. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Ausgangsprodukt ein schweres Hestöl darstellt,
3. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der urtere Teil der vertikal angeordneten Eiser-Umwandlungszone awei achsiale I?ließrä,'ume aufweist, die nicht in Verbindung mit dem unteren Teil der Zone stehen, worin die Katalysator- und !'order suspension aufwärts in einem der Fließräume fließt und worin das Ausgangsprodukt neben der

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Suspension in dem anderen Fließraum fließt, und sich beide an einem Ort vermischen entsprechend der Einführung der normalerweise flüssigen Kohlenwasserstoffe in die aufwärtsfließende Suspension.

Verfahren nach Punkt 8, gekennzeichnet dadurch, daß der untere Teil der vertikal angeordneten Hiser-Umwandlungszone aus zwei konzentrischen röhrenförmigen Teilen besteht, die einen ringförmigen iließraum und einen zentralen Fließraum "bilden, die im unteren Teil der Zone nicht in Verbindung stehen, wobei die Katalysator— und Fördergas— suspension in dem ringförmigen Pließraum aufwärts fließt und das Ausgangsprodulrfc neben der Suspension in dem zentralen Baum des Hisers aufwärts fHießt.