DE19602898A1 - Verfahren zum katalytischen Kracken von Kohlenwasserstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum katalytischen Kracken mit einem fluidisierten Feststoffkatalysator (FCC-Verfahren) von Kohlenwasserstoffen in einer FCC-Anlage mit den folgenden Merkmalen: Kontaktieren eines Gemischs aus heißen regenerierten Katalysatorpartikeln, Liftgas, Wasserdampf mit den Kohlenwasserstoffen an einem oder mehreren aufstromseitigen Aufgabepunkten einer Reaktionszone mit aufsteigendem Katalysator unter Kohlenwasserstoffumwandlungsbedingungen und Abziehen des Abstroms aus dem abstromseitigen Ende der Reaktionszone in eine Feststoff-Fluid-Trenneinrichtung, Abtrennen der Kohlenwasserstoffdämpfe und des Wasserdampfes zur weiteren Aufarbeitung in Heizgas (C2 minus), C3-Schnitt, C4- Schnitt, die FCC-Benzinfraktionen Leichtbenzin (LBI), Mittelbenzin (MBI) und Schwerbenzin (SBI), leichtes Rückstandsöl (LCO), schweres Rückstandsöl (HCO) und Koks.

Das katalytische Kracken von Kohlenwasserstoffen mit einem fluidisierten Feststoffkatalysator ist das führende Verfahren zur Herstellung von LPG, Benzin und leichtem Heizöl aus schwereren Kohlenwasserstoffeinsatzprodukten wie Vakuumgasöl oder Rückstandsfraktionen. Hierbei werden die in dem schweren Einsatzprodukt enthaltenen größeren Kohlenwasserstoffmoleküle durch Spaltung der längeren Kohlenwasserstoffketten gekrackt und leichtere Kohlenwasserstoffprodukte erzeugt. Die leichteren Kohlenwasserstoffprodukte können direkt oder nach weiterer Behandlung beispielsweise dem Kraftstoffpool zugeführt werden, wodurch die durch destillative Auftrennung von Erdöl erzielbare Ausbeute an spezifikationsgerechtem Produkt mit einer den Anforderungen entsprechenden Oktanzahl erheblich erhöht werden kann.

Die grundlegenden Anlagenteile für das katalytische Kracken von Kohlenwasserstoffen mit einem fluidisierten Feststoffkatalysator sind seit den frühen vierziger Jahren dieses Jahrhunderts bekannt.

Hinsichtlich weiterer Einzelheiten zum technologischen Hintergrund und in der gängigen Raffineriepraxis eingesetzter üblicher FCC-Verfahren wird beispielsweise verwiesen auf Hydrocarbon Processing, November 1992, Seiten 168 bis 175. Danach kontaktiert ein Rückführungsstrom aus leichten Kohlenwasserstoffgasen denregenerierten Katalysator am unteren Aufgabepunkt des sogenannten vertikalen Riser-Reaktors, in dessen rohrförmigem Querschnitt der feinteilige Katalysator als quasi fluide Phase mit dem Rückführungsstrom und Einsatzproduktstrom zusammengeführt und über den oberen Aufgabepunkt hinaus der Trenneinrichtung für den Katalysator und die Reaktionsprodukte zugeführt wird.

Eine weiter ins einzelne gehende Beschreibung eines derartigen Verfahrens und eines verbesserten Einsatzes von Liftgas in die Reaktionszone mit aufsteigendem Katalysator an dem untersten aufstromseitigen Aufgabepunkt ist beispielsweise der Druckschrift U.S.-Patent 4 988 430 zu entnehmen. Hierbei werden die in dem Strippteil eines FCC-Reaktor/Regeneratorabschnittes zur Regeneration des mit Koks beladenen verbrauchten Katalysators abgetrennten Dämpfe als ein geeigneter Einsatzstrom für die Zugabe von Liftgas ausgewiesen.

Die Umwandlungsgeschwindigkeit des Kohlenwasserstoffeinsatzmaterials in der Reaktionszone könne geregelt werden durch die Temperatur des Katalysators, die Aktivität des Katalysators, die Katalysatormenge, d. h. das Verhältnis von Katalysator zu dem Einsatzöl sowie die Kontaktzeit zwischen dem Katalysator und dem Einsatzmaterial.

Das am meisten gebräuchliche Verfahren zur Regelung der Reaktionstemperatur sei die Einstellung der Rückführrate für den Katalysator aus der Regenerationszone in die Reaktionszone, wodurch gleichzeitig eine Änderung des Verhältnisses der Menge von Katalysator zu dem Einsatzöl verbunden sei.

In der Druckschrift US 4 988 430 wird ferner darauf hingewiesen, daß die Verwendbarkeit der aus dem mit den Reaktionsprodukten abgezogenen Katalysator abgestrippten kohlenwasserstoffhaltigen Dämpfe als Liftgas auch in dem Falle gegeben ist, in welchem durch längeres Einwirken des Katalysators bei hohen Temperaturen ein Abbau im wesentlichen aller Kohlenwasserstoffbestandteile zu leichten Gasen erfolgt ist, vgl. Spalte 4, Zeilen 21-31, a. a. O.

Die verschiedenen FCC-Verfahren sind geeignet, einen aufgrund der gesetzgeberischen Aktivität zur Luftreinhaltung auf dem Gebiet der Formulierung von Otto-Kraftstoffen erhöhten Bedarf an Isobutylen zur Herstellung von Methyltertiärbutylether (MTBE) und anderen "oxygenates" zu decken.

Durch neue Katalysatoren ist es gelungen, die Ausbeute an Isobutylen in FCC- Anlagen beispielsweise um 30% zu steigern. Derartige Katalysatoren erhöhen auch die Oktanzahlen und tragen zu einer verbesserten Rückstandskonversion bei, vgl. Oil & Gas Journal, May 1, 1995, 98.

Die vorliegende Erfindung geht einen anderen Weg zu einer ebenfalls angestrebten Verbesserung der Ausbeutestruktur.

Durch Rückführung eines FCC-Benzinanteils, vorzugsweise eines Mittelbenzinanteils in die Reaktionszone mit dem aufsteigenden Katalysator gelingt es, die Produktion an C2 minus, C3-Schnitt, C4-Schnitt, Leichtbenzin, Schwerbenzin, LCO und Koks auf Kosten einer reduzierten Benzin- und einer verringerten HCO-Produktion anzuheben.

Dieses Ergebnis war überraschend, weil erwartet werden konnte, daß z. B. das Mittelbenzin fast ausschließlich zu niedriger siedenden Fraktionen gekrackt würde. Die Krackung erfolgt überraschend nicht nur zu Heizgas (C2 minus), C3-, C4-Schnitt und Leichtbenzin sondern die Reaktionsparameter werden im Reaktor-Riser derart geändert, daß es zu einer Ausbeuteveränderung der gesamten FCC-Produktpalette kommt.

In Fig. 1 der Zeichnung ist im Sinne eines Ausführungsbeispiels in einem Schema eine geeignete Schaltung zur Rückführung des Mittelbenzinanteils (MBI) in die Reaktionszone mit dem aufsteigendem Katalysator dargestellt.

Das Verfahren wird beispielsweise so durchgeführt, daß der aus dem Regenerator kommende und ca. 700°C heiße Katalysator wie üblich an dem bezogen auf den oberen Einsatzpunkt z. B. ca. 9 m tieferen unteren Einsatzpunkt mit Liftgas und Dampf aufgegeben wird. Erfindungsgemäß wird bereits an diesem unteren Einsatzpunkt und nicht wie bisher üblich an dem oberen Einsatzpunkt ein aus der Hauptkolonne zurückgeführtes FCC-Benzin vorzugsweise Mittelbenzin mit vergleichsweise niedriger Temperatur (z. B. 30°C) aufgegeben. Dadurch gelingt es, bei gleichbleibendender Reaktortemperatur von typischerweise ca. 545°C das Katalysator/Öl-Verhältnis zu erhöhen.

Der Effekt der erfindungsgemäßen Mittelbenzinrückführung ist in der nachfolgenden Tabelle für das Einsatzprodukt mit den angegebenen Eigenschaften und dem angegebenen Katalysator hinsichtlich der Ausbeutestruktur sowie der Oktanzahl­ erhöhung (RON und MON) verdeutlicht.

Da das Einsatzprodukt erst ca. 9 m höher am oberen Aufgabepunkt zugegeben wird ergibt sich für das Mittelbenzin in dem Abschnitt zwischen unteren und oberen Aufgabepunkt ein sehr hohes Verhältnis von Katalysator zu Öl. Beispielsweise erreicht dieses Verhältnis bei voller Rückführung des Anteils an erzeugtem Mittelbenzin einen Wert von 36 : 1. Hierdurch konnte die Liftgasmenge auf etwa 60-70 % reduziert werden.

Die Erfindung ermöglicht neben einer Herstellung von Grundkraftstoff mit erhöhten Oktanwerten aufgrund einer höheren Olefinität, aber nicht erhöhter Aromatizität, eine erhöhte Produktion von Ethylen und Propylen, was insbesondere für Raffineriebetriebe, die über nachgeschaltete petrochemische Anlagen verfügen, attraktiv ist. Die Erfindung ermöglicht des weiteren eine erhöhte Flexibilität bereits bestehender Anlagen in bezug auf das Erzielen einer optimalen Ausbeutestruktur der Produkte, ohne daß am Reaktionssystem Veränderungen vorgenommen werden müssen.

Claims (3)

1. Verfahren zum katalytischen Cracken mit einem fluidisierten Feststoffkatalysator (FCC-Verfahren) von Kohlenwasserstoffen mit den folgenden Merkmalen:

• a) Kontaktieren eines Gemischs aus heißen regenerierten Katalysatorpartikeln, Liftgas und Wasserdampf mit den Kohlenwasserstoffen an einem oder mehreren aufstromseitigen Aufgabepunkten einer Reaktionszone mit aufsteigendem Katalysator unter Kohlenwasserstoffumwandlungsbedingungen.
• b) Abziehen des Abstroms aus dem abstromseitigen Ende der Reaktionszone in eine Feststoff-Fluid-Trenneinrichtung, Abtrennen der Kohlenwasserstoffe und des Wasserdampfes zur weiteren Aufarbeitung in Heizgas (C2 minus), C3- Schnitt, C4-Schnitt, die FCC-Benzinfraktionen Leichtbenzin, Mittelbenzin und Schwerbenzin, leichtes Rückstandsöl (LCO), schweres Rückstandsöl (HCO), Koks und Regenerieren und Rezirkulieren des Katalysators sowie Rückführung eines FCC-Benzinanteils in die Reaktionszone mit aufsteigendem Katalysator.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die FCC- Benzinrückführung zum untersten der mind. zwei in FCC-Anlagen der beschriebenen Art vorhandenen Aufgabepunkte für die Reaktionszone vorgenommen wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mittelbenzin rückgeführt wird.