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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Cracken von Kohlenwasserstoffen
bei Vorhandensein von wärmeübertragenden
katalytischen oder nicht-katalytischen Partikeln, die in einer fluidisierten
Phase zirkulieren. Sie hat insbesondere zum Ziel ein Verfahren zum
Cracken im Fließbett,
bei dem wärmeübertragende Partikel
in zwei aufeinanderfolgenden Reaktionskammern zirkulieren, wobei
sie in jeder von diesen in Kontakt gebracht werden mit einem oder
mehreren Verschnitten von zu crackenden Kohlenwasserstoffen.
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Die
Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Vorrichtung, die zum Ausführen des
Verfahrens gemäß der Erfindung
konzipiert ist.
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Auf
an sich bekannte Weise greift die Mineralölindustrie auf Verfahren zum
Umwandeln schwerer Chargen von Kohlenwasserstoffen zurück, bei
denen die Kohlenwasserstoffmoleküle
mit hohem Molekulargewicht und mit hohem Siedepunkt entsprechend
der gewünschten
Verwendung in kleinere Moleküle
gespalten werden, die im Bereich von niedrigeren Temperaturen sieden
können.
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Um
diese Art von Umwandlung durchzuführen, verfügt sie insbesondere über Verfahren,
die Cracken im Fluidzustand genannt werden. Bei dieser Art von Verfahren
wird die Charge von Kohlenwasserstoffen, die im allgemeinen in Form
feiner Tröpfchen
zerstäubt
ist, in Kontakt gebracht mit wärmeübertragenden
Partikeln mit einer hohen Temperatur, die in dem Reaktor in der
Form des Fließbetts
zirkulieren, d.h. in einer mehr oder weniger dichten Suspension
im Inneren eines gasförmigen
Fluids, das ihren Transport sicherstellt oder unterstützt. Beim
Kontakt mit den heißen
Partikeln tritt eine Verdampfung der Charge auf, gefolgt von einem
Cracken der Kohlenwasserstoffmolekü le. Die Reaktion des Crackens
ist thermischer Natur, wenn die Partikel lediglich eine wärmeübertragende
Funktion haben. Sie ist von katalytischer Natur, wenn die wärmeübertragenden
Partikel ebenfalls eine katalytische Funktion haben, d.h. aktive
Stellen aufweisen, die die Reaktion des Crackens begünstigen,
wie es insbesondere der Fall ist bei dem Verfahren des sogenannten
katalytischen Crackens im Fluidzustand (im allgemeinen als FCC-Verfahren
bezeichnet aus dem englischen "Fluid
Catalytic Cracking").
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Nachdem
nach der Reaktion des Crackens der Bereich der gewünschten
Molekulargewichte erreicht wurde bie einem entsprechenden Erniedrigen
des Siedepunkts, werden die Reaktionsausflüsse von den Partikeln getrennt.
Diese letzteren, die aufgrund des Koks, der sich auf ihrer Oberfläche abgelagert
hat, deaktiviert sind, werden im allgemeinen gestrippt, um die mitgenommenen
Kohlenwasserstoffe zurückzugewinnen,
und dann durch Verbrennung des Koks regeneriert und schließlich wieder
mit der zu crackenden Charge in Kontakt gebracht.
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Die
verwendeten Reaktoren sind meistens vertikale rohrförmige Reaktoren,
in denen die Charge und die Partikel sich entsprechend einem im
wesentlichen ansteigenden Fluss bewegen (der Reaktor wird dann "Riser" genannt), oder indem
sie einem im wesentlichen absteigenden Fluss folgen (der Reaktor
wird dann "Dropper" oder "Downer" genannt).
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Eine
Hauptschwierigkeit bei diesem Verfahren besteht darin, ein Cracken
der Charge zu verwirklichen, das gleichzeitig vollständig und
selektiv ist, d.h. dahin zu gelangen, dass die gesamte Charge gecrackt
wird, um eine maximale Menge von verwertbaren Kohlewasserstoffen
zu gewinnen, wobei die Menge der unerwünschten Unterprodukte minimiert
wird. Dieses Ziel ist um so schwieriger zu erreichen, wenn die zu
crackenden Chargen relativ große
Siedeintervalle aufweisen und aus sehr unterschiedlichen Bestandteilen
zusammengesetzt sind, die unter we sentlich unterschiedlichen Bedingungen
cracken, um zu verschiedenen Produkten zu führen.
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Deswegen
führen
die tatsächlich
verwirklichten Verfahren eine im allgemeinen unvollständige Umwandlung
der Charge durch. In diesen Verfahren wird das Cracken in einem
einzigen Reaktor verwirklicht, in dem es die Betriebsbedingungen,
die abhängig
von der mittleren Natur der die Charge bildenden Kohlenwasserstoffe
gewählt
sind, nicht ermöglichen,
den ganzen Bereich der Kohlenwasserstoffe korrekt zu cracken, um selektiv
die erwünschten
Produkte zu gewinnen. Daraus resultieren Reaktionsausflüsse, die
aus sehr unterschiedlichen Produkten gebildet sind, von denen ein
beträchtlicher
Anteil aus einem unzureichenden Cracken der Charge stammt, und die
daher für
den Raffineur unerwünschte
Produkte bilden, die schwierig zu verwerten sind.
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Eine
erste Lösung
besteht darin, diese Produkte ganz oder teilweise in den Crackreaktor
zu zurückzuführen, so
dass sie einem zweiten Schritt des Crackens unterliegen. Eine solche
Maßnahme
wäre jedoch
nicht nur wenig wirkungsvoll, sondern auch schädlich in dem Maß, in dem
ein solches Zurückführen oft
die Wirkung hat, dass die Qualität
des Crackens der frischen Charge beträchtlich beeinträchtigt wird.
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Eine
zweite Lösung
besteht darin, die Stärke
des Crackens zu erhöhen,
um auf eine kräftigere
Weise die eingeführte
Charge zu cracken und alle Arten von vorhanden Kohlenwasserstoffen
umzuwandeln. Während
es eine solche Maßnahme
ermöglicht,
den Umwandlungsgrad der Charge zu erhöhen, begünstigt sie jedoch im Gegenzug
Erscheinungen des Übercrackens,
die sich durch eine Verringerung der Selektivität der Umwandlung ausdrücken: man
beobachtet eine erhöhte
Erzeugung von trockenen Gasen und von Koks auf Kosten der gesuchten
mittleren Kohlenwasserstoffe.
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In
dem Stand der Technik wurden verschiedene Lösungen vorgeschlagen, um die
oben genannten Probleme zu lösen.
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Bereits
1947 schlug das US-Patent Nr. 2,488,713 ein Verfahren zum katalytischen
Cracken vor, das zwei aufeinanderfolgende Reaktoren verwendet, wobei
in jedem von ihnen katalytische Partikel zirkulieren. In dem ersten
Reaktor wird ein schwerer Rückgewinnungsverschnitt
(Rückstand
der Fraktionierung der Ausflüsse
des Crackens von der Art, die unter dem Namen „Slurry" bekannt ist) beim Kontakt mit katalytischen
Partikeln gecrackt, die von dem Regenerator stammen. In dem zweiten
Reaktor wird eine frische Charge sowie ein mittlerer Rückgewinnungsverschnitt
von der Art von Destillaten beim Kontakt mit Partikeln trägt, die
von dem ersten Reaktor kommen. Am Ausgang jedes der zwei Reaktoren
werden die Kohlenwasserstoffausflüsse von den Partikeln getrennt,
dann werden sie kombiniert und zu einer klassischen Fraktioniersäule geleitet.
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Der
erste Nachteil eines solchen Verfahrens besteht darin, dass die
frische Charge in dem zweiten Reaktor in der Gegenwart von Partikeln
behandelt wird, die bereits in dem ersten Reaktor beim Kontakt mit
der schweren Rückgewinnungscharge,
die besonders reich an polyaromatischen widerstandsfähigen Bestandteilen
ist, größtenteils
verkokt und deaktiviert wurden. Daraus folgt in dem zweiten Reaktor
eine schlechte katalytische Wirkung dieser Partikel und daraus eine
mittelmäßige Qualität des Crackens
der frischen Charge und eine Umwandlung, die sowohl nicht sehr hoch
als auch wenig selektiv ist.
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Ein
zweiter Nachteil kommt aus der Tatsache, dass der schwere Rückgewinnungsverschnitt
sich fortlaufend mit den widerstandsfähigsten schweren Bestandteilen
anreichert, die auch, wenn sie im ersten Reaktor wiedereingeführt werden,
nicht oder nur auf unvollständige
Weise cracken und in der Einheit „rund laufen".
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Das
erschwert die oben beschriebenen Probleme der vorzeitigen Verkokung
der Partikel im ersten Reaktor. Eine auf der Rückführleitung vorgesehene Reinigung
löst das
Problem nicht auf zufriedenstellende Weise. Da das Recyclat aus
dem Rückstand
der Fraktionierung der aus zwei Reaktoren kombinierten Ausflüsse gebildet
wird, entfernt das Ablassen nicht nur lediglich einen Teil der wärmebeständigsten
Bestandteile, die man aus der Einheit entfernen will, sondern es
entfernt darüber
hinaus eine Fraktion von Bestandteilen, die direkt von der frischen
Charge ausgegeben werden, die bei ihrem Durchgang durch den zweiten
Reaktor nicht umgewandelt wurden, aber die in dem ersten Reaktor
beim Kontakt mit den regenerierten Partikeln gecrackt hätten werden
können.
Die schlechte Selektivität
dieses Ablasssystems führt
somit zu einem zusätzlichen
Verlust der Ausbeute an erwünschten
Produkten.
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Im übrigen beschreibt
das EP-Patent Nr. 573316 ein Verfahren zum katalytischen Cracken,
bei dem die Reaktion sich in zwei aufeinanderfolgenden Reaktoren
entfaltet, wobei der erste Reaktor einen absteigenden Fluss (Downer)
aufweist und der zweite einen aufsteigenden Fluss (Riser). Die zu
crackende Charge wird am Eintritt in den Reaktor mit absteigender
Strömung
mit den regenerierten Partikeln in Kontakt gebracht, auf dessen
Grund die Mischung Charge/Partikel zu dem Reaktor mit aufsteigender
Strömung
befördert
wird. Die Charge zirkuliert somit im Kontakt mit den Partikeln in
zwei aufeinanderfolgenden Reaktoren, was es ermöglicht, die globale Ausbeute
an gecrackten Kohlenwasserstoffen zu erhöhen. Dieses Verfahren ist jedoch
nicht absolut selektiv: die bereits in dem ersten Reaktor umgewandelten
Kohlenwasserstoffe setzen ihr Cracken in dem zweiten Reaktor fort,
woraus sich ein Phänomen
des Übercrackens
ergibt, das eine erhöhte
Erzeugung von trockenem Gas und von Koks bewirkt zum Schaden der
gesuchten mittleren Verschnitte.
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Beim
Verfolgen ihrer Forschungen in dem Bereich des Crackens im Fließbett hat
sich die Anmelderin für
diese Verfahren inte ressiert, in denen zwei Crackreaktoren verwendet
werden, um den Grad und die Selektivität im Hinblick auf die traditionellen
Verfahren zu verbessern, die nur einen einzigen Reaktor verwenden. Dabei
hat sie ein Verfahren verwirklicht, das es ermöglicht, den Nachteilen der
Systeme des Stands der Technik abzuhelfen.
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Zu
diesem Zweck bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Cracken
einer Charge von Kohlenwasserstoffen im Fließbett, bei dem wärmeübertragende,
eventuell katalytische Partikel in zwei aufeinanderfolgenden Reaktionskammern
zirkulieren, in jeder von denen sie in Kontakt gebracht werden mit
zumindest einem Verschnitt von Kohlenwasserstoffen und die von jeder
dieser Kammern abgegebenen Reaktionsausflüsse zu derselben Fraktioniereinheit
geleitet werden.
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Das
Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ausflüsse jeder
der Reaktionskammern teilweise getrennt in derselben Fraktioniersäule fraktioniert
werden, die teilweise unterteilt ist, und dass zumindest ein Verschnitt,
der aus der getrennten Fraktionierung der Ausflüsse einer der zwei Reaktionskammern
stammt, ganz oder teilweise in die andere Kammer wiedereingeführt wird.
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In
der vorliegenden Darstellung wird als Reaktionskammer jedes Gefäß bezeichnet,
das mit Elementen zum Einführen
von wärmeübertragenden
Partikeln (katalytisch oder nicht), mit Mitteln zum Einführen von einem
oder mehreren Verschnitten von zu crackenden Kohlenwasserstoffen,
mit einer Reaktionszone zum Cracken und mit Mitteln zum Trennen
der Ausflüsse
des Crackens und der Partikel versehen ist. Dieser Begriff schließt insbesondere
jede Art von Reaktoren zum thermischen oder katalytischen Cracken
im Fließbett
ein, welche Arbeitsweise auch immer (aufsteigend oder absteigend)
sie haben.
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Gemäß der Erfindung
werden die Kohlenwasserstoffe in einer ersten Reaktionskammer im
Kontakt mit vollständig
aktiven Partikeln, die aus dem Regenerator stammen, gecrackt. Am
Ausgang dieser ersten Kammer werden die Ausflüsse von den Partikeln getrennt,
und die letzteren setzen ihren Durchlauf in einer zweiten Reaktionskammer
fort, in der ihre restliche Aktivität verwendet wird, um eine zusätzliche
Menge von Kohlenwasserstoffen zu cracken.
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Hinsichtlich
der zu crackenden Charge unterliegt diese einem ersten Schritt des
klassischen Crackens in einer der zwei Reaktionskammern. Die entsprechenden
Ausflüsse
werden dann in derselben Fraktioniersäule wie die von der anderen
Kammer abgegebenen Ausflüsse
fraktioniert, aber teilweise auf getrennte Weise. Man gewinnt daher
aus der getrennten Fraktionierung der aus dem ersten Schritt des
Crackens stammenden Ausflüsse
einen oder mehrere Verschnitte, die unerwünschte Produkte enthalten.
Diese Verschnitte werden dann ganz oder teilweise in die andere
Reaktionskammer wiedereingeführt.
Dort unterliegen sie einem zweiten Schritt des Crackens, der von
dem ersten unabhängig
ist und bei dem die Betriebsbedingungen abhängig von der Natur dieser wiedereingeführten Kohlenwasserstoffe
und von der Art der Produkte, die man erhalten möchte, eingestellt sind.
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Ein
solches Vorgehensschema ist möglich
dank der spezifischen Fraktioniersäule, die in der Erfindung verwendet
wird. Diese Säule
ist in der Tat teilweise unterteilt, was es ermöglicht, die aus jeder der zwei
Reaktoren stammenden Ausflüsse
teilweise getrennt zu fraktionieren, d.h. ohne dass es einen Kontakt
zwischen ihnen gibt. Selbstverständlich
entspricht der Teil der so auf getrennte Weise fraktionierten Ausflüsse der
zwei Reaktoren dem Teil, der die Verschnitte enthält, die
reich an unerwünschten
Produkten sind und von denen der Raffineur wünscht, dass sie einem zweiten
Schritt des Crackens unterliegen. Der andere Teil dieser Ausflüsse wird
in der nicht unter teilten Zone der Säule zusammengeführt, in
der die Ausflüsse
gemeinsam fraktioniert werden.
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Mit
Bezug auf herkömmliche
Systeme mit einem einzelnen Reaktor ermöglicht das Verfahren gemäß der Erfindung
eine gleichzeitig stärkere
und selektivere Umwandlung der zu crackenden Charge. Sie ermöglicht es
dem Raffineur in der Tat, wenig vewertbare Produkte, die bei einem
ersten Schritt des klassischen Crackens gewonnen wurden, so wiederzuzuführen, dass
diese Produkte einem zweiten Schritt des Crackens unterliegen. Die
Tatsache, dass die Wiederverwendung dieser Produkte in einem anderen
Reaktor geschieht, bietet den Vorteil, dass es einerseits möglich ist,
dieses zweite Cracken unter geeigneten Bedingungen durchzuführen und
dass andererseits vermieden wird, die Qualität des ersten Schritts des Crackens
der Charge zu beinträchtigen.
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Im
Hinblick auf in dem Stand der Technik vorgeschlagene Systeme mit
zwei Reaktoren ermöglicht
es das Verfahren gemäß der Erfindung,
die die Charge bildenden Kohlenwasserstoffe verschiedenen Kreisen
des Crackens zu unterwerfen, die vollkommen an die unterschiedlichen
Arten dieser Kohlenwasserstoffe angepasst sind, so dass daraus eine
maximale Menge verwertbarer Produkte gewonnen wird. In der Tat unterliegt die
zu crackende Charge einer ersten Umwandlung, nach der die gewonnenen
unerwünschten
Produkte getrennt von den Ausflüssen
des anderen Reaktors in einer Abteilung der unterteilten Zone der
Fraktioniersäule fraktioniert
werden. Diese Produkte werden dann einem anderen Reaktor wiederzugeführt, in
dem sie unter Bedingungen, die besonders führ ihre Art geeignet sind,
einem zweiten Schritt des Crackens unterliegen.
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Die
aus dem zweiten Cracken stammenden Ausflüsse werden dann in derselben
Säule wie
die Ausflüsse
des ersten Crackens fraktioniert, und das System der unterteilten
Fraktionierung dieser Säule
ermöglicht es,
dass die unerwünschten
Restbestand teile, die nach dem Durchgang durch die zwei Reaktoren
nicht umgewandelt wurden (insbesondere die Bestandteile, die dem
Cracken gegenüber
besonders widerstandsfähig sind),
nicht ein zweites Mal wiederzugeführt werden und in der Einheit "rund laufen". In der Tat werden
solche Bestandteile in der Fraktioniersäule in der Abteilung der unterteilten
Fraktionierung der aus dem zweiten Schritt des Crackens stammenden
Ausflüsse
wiedergewonnen. Diese Bestandteile werden somit getrennt von den aus
dem ersten Schritt des Crackens stammenden Ausflüssen wiedergewonnen, und sie
können
beispielsweise aus der Einheit entfernt werden. Dieses System ermöglicht es,
in eine der Reaktionskammern nur die Kohlenwasserstoffe wiedereinzuführen, die
ausschließlich
aus der anderen Kammer stammen. Somit wird jede Erscheinung des
Anreicherns der wiederverwendeten Verschnitte an widerstandsfähigen Bestandteilen
vermieden, was fortlaufend die Qualität des Crackens dieser Verschnitte
verschlechtern würde,
alles unter Bewirkung einer übermäßigen Verkokung
der in der Einheit zirkulierenden Partikel.
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Somit
ermöglicht
es das Verfahren gemäß der Erfindung,
die aus einem ersten Schritt des klassischen Crackens stammenden
unerwünschten
Produkte am besten zu verwerten, um eine zusätzliche Menge der Produkte
mit dem höchsten
Mehrwert zu gewinnen. Für
dieselbe Ausgangscharge bietet es dem Raffineur die Möglichkeit,
ein gleichzeitig vollständigeres
und selektiveres Cracken zugunsten der Art von Produkten durchzuführen, die
er gewinnen möchte.
Die Rentabilität
der Einheit wird daher beträchtlich
verbessert.
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Außerdem hat
die Anwenderin eine Vorrichtung verwirklicht, die ein wirkungsvolles
Durchführen
des Verfahrens gemäß der Erfindung
ermöglicht.
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Die
vorliegende Erfindung hat daher gleichermaßen zum Ziel eine Vorrichtung
zum Cracken einer Charge von Kohlenwasserstoffen im Fließbett durch
die Inbetriebnahme von zwei Reaktions kammern, die untereinander
durch ein Mittel zum Transportieren wärmeübertragender Partikel verbunden
sind, einer Fraktioniersäule
und von Zuführleitungen
der von jeder der beiden Kammern abgegebenen Kohlenwasserstoffe
zu der Fraktioniersäule.
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Diese
Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass:
- – die Fraktioniersäule in ihrem
Inneren zumindest zwei verschiedene Zonen aufweist: eine erste Zone
der unterteilten Fraktionierung, die aus zwei Abteilungen besteht,
von denen jede mit einer zweiten Zone der gemeinsamen Fraktionierung
in Verbindung steht;
- – die
Zuführleitungen
der von der ersten und der zweiten Reaktionskammer abgegebenen Ausflüsse jeweils in
der ersten bzw. in der zweiten Abteilung der Zone der unterteilten
Fraktionierung münden;
- – Mittel
vorgesehen sind zum Wiederverwenden und Einführen in eine der Reaktionskammern
zumindest eines der Abteilung der unterteilten Fraktionierung entnommenen
Verschnitts der Ausflüsse
der anderen Reaktionskammer.
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Ein
erster Vorteil der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist mit der
Tatsache verbunden, dass die von den zwei Reaktionskammern abgegebenen
Kohlenwasserstoffausflüsse
teils getrennt behandelt werden, aber in einer einzigen und derselben
Fraktioniersäule.
Dieses System ermöglicht
es, den Rückgriff
auf zwei getrennte Säulen
zu vermeiden und somit eine kompakte Einheit zu haben und die Investitionen
zu begrenzen.
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Ein
zweiter Vorteil dieser Vorrichtung ist mit der Tatsache verbunden,
dass sie eine optimale Durchführung
des Verfahrens gemäß der Erfindung
ermöglicht.
In der Tat ist die Zone der unterteilten Fraktionierung vorteilhafterweise
dimensioniert abhängig
von den Siedebereichen der unerwünschten
Produkte, die der Raffineur einem zweiten Schritt des Crackens unterwerfen
will. Die Zone der gemeinsamen Fraktionierung dient dagegen zum
Fraktionieren der Produkte, für
die der Raffineur nicht zwischen den aus jeder der zwei Reaktionskammern
abgegebenen unterscheiden möchte,
beispielsweise weil es direkt verwertbare Produkte sind, die er
nicht wieder cracken möchte.
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Die
zwei in der Erfindung verwendeten Reaktionskammern sind in der vorliegenden
Darstellung durch "erste" und "zweite" Reaktionskammer
bezeichnet, wobei selbstverständlich
ist, dass diese Reihenfolge angenommen wurde in Bezug auf die Zirkulationsrichtung
der wärmeübertragenden
Partikel von dem Regenerator aus. In jeder dieser zwei Kammern kann
das Einführen
der Kohlenwasserstoffe mitlaufend und/oder gegenlaufend zum Fluss
der wärmeübertragenden
Partikel durchgeführt
werden.
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Diese
zwei Reaktionskammern können
insbesondere gebildet sein aus jeder Art von Reaktoren mit absteigender
Strömung
(Downer) oder aufsteigender Strömung
(Riser). Auch wenn die zwei Kammern vollkommen identisch sein können, ist
das Verfahren gemäß der Erfindung
um so vorteilhafter, wenn die Kammern verschieden sind. Das ermöglicht es,
insbesondere in jeder der zwei Kammern unterschiedliche Betriebsbedingungen
herrschen zu lassen, die an die Art der in jede eingeführten Kohlenwasserstoffe
angepasst sind.
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Insbesondere
ist gemäß einer
bevorzugten Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung die Aufenthaltsdauer
der in die erste Reaktionskammer eingebrachten Kohlenwasserstoffe
kleiner als die Aufenthaltsdauer der in die zweite Reaktionskammer
eingebrachten Kohlenwasserstoffe. Tatsächlich wird das Cracken in der
ersten Reaktionskammer in Gegenwart von Partikeln durchgeführt, die
direkt aus dem Regenerator stammen und somit eine besonders hohe
Temperatur und eine maximale Aktivität aufweisen. In der Tat hat
sich herausgestellt, dass ein langer Kontakt zwischen diesen Partikeln
und den Kohlenwasserstoffen vorzugsweise zu vermeiden ist, um einerseits
ein Übercracken
zu vermeiden und andererseits die Menge des auf den Partikeln abgeschiedenen
Koks zu begrenzen, die somit einen Teil ihrer Wärme und ihrer Aktivität für das Cracken der
in die zweite Reaktionskammer eingebrachten Kohlenwasserstoffe bewahren.
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In
der zweiten Reaktionskammer dagegen geschieht das Cracken unter
sanfteren Bedingungen, da die Partikel sich bei ihrem Durchgang
durch die erste Reaktionskammer zum Teil abgekühlt haben und sogar deaktiviert
sind. Von daher hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, den
Kontakt zwischen den Partikeln und den Kohlenwasserstoffen zu verlängern, um
ihr hinreichend vollständiges
Cracken zu ermöglichen.
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Vorteilhafterweise
liegt die Aufenthaltsdauer der in die erste Reaktionskammer eingebrachten
Kohlenwasserstoffe zwischen 0,05 und 5 Sekunden, vorzugsweise zwischen
0,1 und 1 Sekunde. Bezüglich
der Aufenthaltsdauer der in die zweite Reaktionskammer eingebrachten
Kohlenwasserstoffe liegt sie vorteilhafterweise zwischen 0,1 und
10 Sekunden, vorzugsweise zwischen 0,4 und 5 Sekunden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
erfolgt das Strömen
der Charge und der Partikel in der ersten Reaktionskammer in einer
im wesentlichen absteigenden Richtung. Diese Reaktionskammer kann
also aus einem im wesentlichen vertikalen Reaktor mit absteigender
Strömung
gebildet sein von einem Typ, der unter dem Namen "Downer" bekannt ist, so
wie er beispielsweise in der internationalen Patentanmeldung WO 98/12279
beschrieben ist. In der Tat ermöglicht
diese Art von Reaktoren eine besonders kurze Kontaktdauer zwischen
den Kohlenwasserstoffen und dem Fließbett der Partikel.
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Gemäß einer
gleichermaßen
bevorzugten Ausführungsform
erfolgt das Strömen
der Charge und der Partikel in der zweiten Reaktionskammer in einer
im wesentlichen aufsteigenden Richtung.
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Diese
Reaktionskammer kann also aus einem im wesentlichen vertikalen Reaktor
mit aufsteigender Strömung
gebildet sein von dem Typ, der unter dem Namen "Riser" bekannt ist. In der Tat ermöglicht es
diese Art von Reaktor, längere
Kontaktzeiten zwischen den Kohlenwasserstoffen und dem Fließbett der
Partikel zu erreichen.
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Die
vorliegende Erfindung bietet zahlreiche Arten der Verwirklichung,
unter denen der Raffineur diejenige auswählen kann, die am besten geeignet
ist für
die Arten von Produkten, die er gewinnen möchte, unter Berücksichtigung
der Arten von zu crackenden Chargen, über die er verfügt.
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Eine
erste besonders vorteilhafte Art der Durchführung besteht darin, die Fraktionierung
des schweren Anteils der aus den zwei Reaktoren stammenden Ausflüsse zu unterteilen.
Somit werden die schwereren von jeder der zwei Reaktionskammern
abgegebenen Ausflüsse
getrennt fraktioniert, während
die leichteren Ausflüsse
zusammengeführt
werden.
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Dieser
Aufbau ermöglicht
es, die schweren Produkte, die aus einem ersten Schritt des Crackens
der Charge stammen, einem zweiten Schritt des Crackens zu unterwerfen.
Auf vorteilhafte Weise ist der Verschnitt, der aus der getrennten
Fraktionierung der Ausflüsse
einer der Reaktionskammern stammt und der ganz oder teilweise in
die andere Kammer wiedereingeführt
wird, Slurry und/oder ein schweres Destillat vom Typ HCO.
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Im
Bereich der Erölraffinierung
wird mit HCO (von englisch "heavy
cycle oil") ein
schwerer Verschnitt bezeichnet, dessen Siedebereich sich von einem
Anfangspunkt, der im allgemeinen zwischen 320 und 400°C liegt,
bis zu einem Endpunkt erstreckt, der im allgemeinen zwischen 450
und 480°C
liegt. Das ist ein wenig verwertbares Produkt, reich an Schwefel
und aromatischen Verbindungen, das im allgemeinen als Verdünnung für schwere
Brennstoffe verwendet wird.
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Im
Hinblick auf das Produkt, das im allgemeinen mit "Slurry" bezeichnet wird,
ist es aus dem Rückstand
der Fraktionierung der Ausflüsse
des Crackens gebildet. Das ist ein sehr schweres, sehr viskoses
Produkt, dessen anfänglicher
Cutpoint im allgemeinen zwischen 450 und 480°C liegt. Dieser Rückstand
ist um so schwieriger zu verwerten, als er besonders reich an polyaromatischen
Verbindungen ist und einen beträchtlichen
Anteil an Feingut enthält,
d.h. an Staub, der von der Erosion der wärmeübertragenden Partikel herrührt, die
in der Einheit zirkulieren.
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Es
ist daher besonders sinnvoll, die schweren Produkte vom Typ HCO
und Slurry einem zweiten Schritte des Crackens zu unterwerfen, um
so mehr da das es ermöglicht,
mehr verwertbare mittlere Produkte zu erzeugen wie z.B. Gasöle, Benzine,
GPL.
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Außerdem hat
sich herausgestellt, dass es für
diese Arten der Durchführung,
bei denen Verschnitte des schweren Typs wiederverwendet werden,
vorteilhaft ist, diese Verschnitte in die zweite Reaktionskammer wiedereinzuführen. Somit
wird das Risiko der vorzeitigen Verkokung der wärmeübertragenden Partikel in der ersten
Reaktionskammer vermieden. Es kann vorteilhafterweise auch die Gesamtheit
oder ein Teil der frischen Charge in die erste Reaktionskammer eingebracht
werden. Somit wird entsprechend einem besonders vorteilhaften Aufbau
zumindest ein Verschnitt, der aus der getrennten Fraktionierung
der schwereren Ausflüsse
der ersten Reaktionskammer stammt, ganz oder teilweise in die zweite
Reaktionskammer wiedereingeführt.
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Ein
zweites Verfahren des besonders vorteilhaften Durchführens besteht
darin, die Fraktionierung des leichten Anteils der aus den zwei
Reaktoren stammenden Ausflüsse
zu unterteilen. Somit werden die leichteren von jeder der zwei Reaktionskammern
abgegebenen Ausflüsse
getrennt fraktioniert, während
die schwereren Ausflüsse
zusammengeführt
werden.
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Dieser
Aufbau ermöglicht
es, die leichten Produkte, die aus einem ersten Schritt des Crackens
der Charge stammen, einem zweiten Schritt des Crackens zu unterwerfen.
Auf vorteilhafte Weise enthält
der Verschnitt, der aus der getrennten Fraktionierung der Ausflüsse einer
der Reaktionskammern stammt und der ganz oder teilweise in die andere
Kammer wiedereingeführt
wird, Benzin. Für
gewöhnlich
werden mit Benzin Verschnitte bezeichnet, deren Siedebereich sich
von einem Anfangspunkt, der im allgemeinen größer gleich 20°C ist, bis
zu einem Endpunkt erstreckt, der im allgemeinen zwischen 140 und
220°C liegt.
Es kann besonders vorteilhaft für
den Raffineur sein, diese Art von Produkten einem zweiten Schritt
des Crackens zu unterwerfen, in dem Maß, in dem das die Herstellung
an leichten Olefinen vermehrt wie beispielsweise von Propenen und
von Butenen, die sehr gesuchte Produkte sind, insbesondere für Verwendungen
in der Petrochemie.
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Für diese
Arten der Durchführung,
bei denen Verschnitte vom leichten Typ wiederverwendet werden, kann
es vorzuziehen sein, diese wiederverwendeten Verschnitte in der
ersten Reaktionskammer einzubringen. Da das Cracken von Benzinen
in leichte Olefine besonders hohe Temperaturen verlangt, hat es
sich in der Tat als wirkungsvoller herausgestellt, eine solche Umwandlung
in der Gegenwart von Partikeln durchzuführen, die direkt aus dem Regenerator
kommen. Die frische Ladung kann also ganz oder teilweise in die
zweite Reaktionskammer eingebracht werden. Somit wird gemäß einem
besonders vorteilhaften Aufbau zumindest ein Verschnitt, der aus
der getrennten Fraktionierung der leichteren Ausflüsse der
zweiten Reaktionskammer stammt, ganz oder teilweise in die erste
Reaktionskammer wiedereingeführt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird zumindest ein Verschnitt, der aus der getrennten
Fraktionierung einer der Reaktionskammern stammt, ganz oder teilweise
in die andere Kammer zurückgeführt. Die
zurückgeführten Anteile
hängen
insbesondere von der Art der betroffenen Verschnitte ab (mehr oder
weniger dicht, mehr oder wenig schwierig zu cracken, ...). Diese
Anteile müssen
auch die Betriebsbedingungen berücksichtigen,
die in dem Reaktor herrschen, in den solche Verschnitte wiedereingeführt werden,
um die vollständige
Verdampfung und das Cracken der wiederverwendeten Kohlenwasserstoffe
sicherzustellen. Für
jeden so wiederverwendeten Verschnitt beträgt der wiederverwendete Anteil
vorteilhafterweise 10 bis 100 % des Flusses dieses Verschnitts.
Noch vorteilhafter liegt dieser Anteil zwischen 50 und 100 %.
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Außerdem kann
jeder der wiedereingeführten
Verschnitte vor dieser Rückführung mit
anderen Verschnitten von Kohlenwasserstoffen zusammengeführt werden.
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In
dem Fall der getrennten Fraktionierung der schweren Ausflüsse mit
Wiedereinführen
eines viskosen Verschnitts vom Typ "Slurry" kann es beispielsweise besonders vorteilhaft
sein, den wiedereingeführten
Anteil dieses "Slurry" mit einem leichteren
Verschnitt zu verdünnen,
um das Wiedereinbringen zu erleichtern. Das Verdünnungsmittel kann beispielsweise
die frische Ladung enthalten, insbesondere herkömmliche Chargen vom Typ der
Gasöle
oder Destillate. Das Verdünnungsmittel
kann außerdem
beispielsweise leichte Recyclingöle
enthalten ("light
cycle oils", LCO)
oder schwere Recyclingöle
("heavy cycle oils", HCO).
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Schließlich kann
jeder der wiedereingeführten
Verschnitte vor dieser Rückführung einer
oder mehreren Zwischenbehandlungen unterworfen sein. Vorzugsweise
enthält
eine solche Zwischenbehandlung eine Hydrobehandlung wie z.B. eine
Hydrierung, eine Hydroaromatisierung, eine Hydroentschwefelung,
eine Hydrodenitrierung.
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Solche
Behandlungen werden für
gewöhnlich
in der Gegenwart von dem Fachmann bekannten Katalysatoren durchgeführt, die
im allgemeinen auf einem widerstandsfähigen Mineraloxidträger abgelagert
eine oder mehrere Metalle der Gruppe VIII des Periodensystems der
Elemente enthalten, manchmal verbunden mit anderen Metallen wie
z.B. denen der Gruppe VI des Periodensystems der Elemente.
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In
der zweiten Reaktionskammer wird das Cracken der Kohlenwasserstoffe
in Gegenwart von wärmeübertragenden
Partikeln durchgeführt,
die aus der ersten Kammer kommen, in der sie teilweise verkokt und auch
deaktiviert wurden im Kontakt mit der in diese erste Kammer eingebrachten
Charge. Eine besonders vorteilhafte Variante der Erfindung besteht
darin, stromaufwärts
von der zweiten Reaktionskammer zusätzlich zu den aus der ersten
Reaktionskammer kommenden Partikeln einen Zusatz von Partikeln einzuführen, die
aus dem Regenerator kommen. Diese Variante hat sich als besonders
nützlich
herausgestellt, wenn die von den aus der ersten Kammer stammenden
Partikeln mitgeführte
Wärme unzureichend
ist, um die in die zweite Reaktionskammer eingebrachten Kohlenwasserstoffe
zu verdampfen. Der Zusatz von regenerierten Partikeln ermöglicht somit,
eine zusätzliche
Wärmemenge
aufzubringen und die in der zweiten Kammer herrschende Temperatur
zu steuern. Da die Partikel vom katalytischen Typ sind, bietet dieses
System außerdem
den zusätzlichen
Vorteil, dass in die zweite Kammer ein Zusatz von vollkommen aktiven
katalytischen Orten eingebracht wird, um die Reaktionen des Crackens
der in diese zweite Kammer eingebrachten Kohlenwasserstoffe zu optimieren.
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Vorzugsweise
wird der Zusatz von Partikeln eingeführt zwischen der Zone, in der
die Trennung der Partikel und der Ausflüsse der ersten Reaktionskammer
durchgeführt
wird, und der Zone, in der das Einspritzen der Kohlenwasserstoffe
in die zweite Reaktionskammer durchgeführt wird. Dieser Zusatz wird
vorteilhafterweise so eingeführt,
dass eine homogene Mischung mit den aus dem ersten Reaktor stammenden
Partikeln sichergestellt ist. Zu diesem Zweck kann sich ein System
der Homogenisierung von Fließbetten
von Partikeln, wie es in der Patentanmeldung
EP 99 401 112 im Namen der Anmelderin
beschrieben ist, als besonders nützlich
herausstellen.
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Die
Erfindung verwendet eine besondere Fraktioniersäule. In der Tat muss diese
die gleichzeitige Destillation der von den zwei Reaktoren abgegebenen
Ausflüsse
ermöglichen
und so ausgeführt
sein, dass die Fraktionierung dieser zwei Arten von Ausflüssen teilweise
getrennt und teilweise gemeinsam durchgeführt wird.
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Zu
diesem Zweck enthält
das Innenvolumen dieser Säule
zwei Zonen:
- – eine Zone der unterteilten
Fraktionierung, in der die von den zwei Reaktoren abgegebenen Ausflüsse getrennt
fraktioniert werden, jede in einer Abteilung, so dass jeder Kontakt
zwischen ihnen vermieden wird, und
- – eine
Zone der gemeinsamen Fraktionierung, in der die von den zwei Reaktoren
abgegebenen Ausflüsse gemischt
werden.
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Diese
teilweisen Absonderungen der von den zwei Reaktoren abgegebenen
Ausflüsse
wird mit Hilfe einer Unterteilung verwirklicht, die in dem Inneren
der Säule
angeordnet ist, wobei die Unterteilung einen Abschnitt der Säule in zwei
Abteilungen unterteilt, die die Zone der unterteilten Fraktionierung
bilden.
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Diese
abschnittsweise unterteilte Fraktioniersäule kann auf zahlreiche Arten
ausgeführt
sein entsprechend dem Anteil der Ausflüsse, für die es erwünscht ist,
dass die Fraktionierung getrennt durchgeführt wird.
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Wenn
beispielsweise gewünscht
ist, die Fraktionierung des schweren Anteils der von jedem der zwei Reaktoren
abgegebenen Ausflüsse
zu unterteilen, entspricht die Zone der unterteilten Fraktionierung
dem unteren Abschnitt der Fraktioniersäule. In diesem Fall können für die Vorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung verschiedene Arten der Unterteilung vorgesehen sein.
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Gemäß einer
ersten Ausführungsweise
ist die Zone der unterteilten Fraktionierung durch ein im wesentlichen
vertikales Trennelement, das sich von dem Grund der Fraktioniersäule aus über einen
Abschnitt ihrer Höhe
erstreckt, in zwei Abteilungen unterteilt. Es kann sich beispielsweise
um eine vertikale ebene Wand handeln. Es kann sich ebenso um eine
vertikale zylindrische Wand handeln, deren Drehachse parallel zu
der Längsachse
der Fraktioniersäule
ist.
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Gemäß einer
zweiten Ausführungsweise
ist die Zone der unterteilten Fraktionierungen in zwei Abteilungen
unterteilt durch ein im wesentlichen horizontales Trennelement,
das beispielsweise aus einer Platte gebildet ist, die sich über einen
horizontalen Abschnitt der Säule
erstreckt und mit einem oder mehreren Schloten versehen ist, die
den Durchgang der von der Abteilung unterhalb der Platte abgegebenen
leichten Ausflüsse nach
oben zu der Zone der gemeinsamen Fraktionierung ermöglicht.
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Wenn
gewünscht
ist, die Fraktionierung des leichten Anteils der von jedem der zwei
Reaktoren abgegebenen Ausflüsse
zu unterteilen, entspricht die Zone der unterteilten Fraktionierung
in analoger Weise dem oberen Abschnitt der Fraktioniersäule. Auch
hier können
verschiedene Arten der Unterteilung durchgeführt werden.
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Gemäß einer
ersten Ausführungsweise
ist die Zone der unterteilten Fraktionierung in zwei Abteilungen unterteilt
durch ein im wesentlichen vertikales Trennelement, das sich von
dem Kopfende der Fraktioniersäule aus über einen
Teil ihrer Höhe
erstreckt, wie beispielsweise eine vertikale ebene Wand oder eine
vertikale zylindrische Wand, deren Drehachse parallel zu der Längsachse
der Fraktioniersäule
ist.
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Gemäß einer
zweiten Ausführungsweise
ist die Zone der unterteilten Fraktionierung in zwei Abteilungen
unterteilt durch ein im wesentlichen horizontales Trennelement,
das beispielsweise aus einer Platte gebildet ist, die sich über einen
horizontalen Abschnitt der Säule
erstreckt und mit einem oder mehreren Schloten versehen ist, die
den Durchgang der von der Abteilung oberhalb der Platte abgegebenen
schweren Ausflüsse nach
unten zu der Zone der gemeinsamen Fraktionierung ermöglichen.
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Die
Betriebsbedingungen, unter denen jede der zwei Reaktionskammern
arbeitet, können
variieren. Sie sind vorzugsweise in jeder der zwei Kammern verschieden
unter Berücksichtigung
der unterschiedlichen Arten von Kohlenwasserstoffen, die dort eingebracht
werden. Auf allgemeine Weise enthalten diese Bedingungen eine Reaktionstemperatur,
die zwischen 450 und 900°C
liegt, und einen Druck in der Nähe
des Atmosphärendrucks.
Der Fachmann kann diese Bedingungen abhängig von der Art der zu crackenden
Erdölverschnitte perfekt
optimieren.
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Die
Chargen von Kohlenwasserstoffen, die fähig sind, im Umfang der vorliegenden
Erfindung gecrackt zu werden, können
extrem unterschiedlich sein. Sie enthalten insbesondere, aber nicht
einschränkend,
gewöhnliche
Chargen für
Crackverfahren, wie beispielsweise Destillate und/oder Gasöle, die
aus der atmosphärischen
Destillation oder Vakuumdestillation stammen, Destillate und/oder
Gasöle
der Viskoreduktion, entasphaltierte Rückstände.
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Das
Verfahren gemäß der Erfindung
ist außerdem
vollkommen angepasst an die Umwandlung von schwereren Chargen, die
Fraktio nen enthalten, die normalerweise bis 700°C und darüber hinaus sieden, hohe Mengen
von Asphaltenen einschließen
und einen Conradson-Kohlegehalt aufweisen können, der bis 4 % und darüber hinausgeht.
Somit kann die Charge schwere Destillate, Rückstände der atmosphärischen
Destillation und auch Rückstände der
Vakuumdestillation enthalten.
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Die
eingebrachten Chargen können
ggf. eine vorige Behandlung erfahren haben, wie beispielsweise eine
Hydrobehandlung in Gegenwart eines geeigneten Katalysators, beispielsweise
eines Katalysators auf der Grundlage von Kobalt und Molybdän, die auf
einem widerstandsfähigen
porösen
Oxid abgeschieden sind.
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Um
das Einbringen der zu crackenden Charge zu erleichtern, vor allem
wenn sie viskos ist, kann sie außerdem durch einen oder mehrere
leichtere Verschnitte verdünnt
sein, die mittlere Verschnitte enthalten können, die von der Zone der
Fraktionierung der Ausflüsse
des Crackens abgegeben werden. Zu diesem Zweck können die oben genannten LCO
oder HCO ausgezeichnete Verdünnungsmittel
bilden.
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Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung scheint es nicht erforderlich,
die Art der verwendeten wärmeübertragenden,
katalytischen oder nicht-katalytischen Partikel zu erwähnen, und
auch nicht die Mittel zum Zirkulierenlassen dieser Partikel in Form
von mehr oder weniger durch gasförmige
Verdünnungsfluide
verdünnten Fließbetten
in dem Maß,
in dem diese für
den Fachmann wohlbekannte Angaben sind.
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Die
oben erwähnten
verschiedenen Formen der Durchführung
der Erfindung werden im folgenden detaillierter beschrieben mit
Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen. Diese dienen lediglich zum Veranschaulichen der Erfindung
und haben daher keinerlei einschränkenden Charakter. Das Verfahren,
das der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, kann entsprechend
sehr zahlreichen Varianten verwirklicht werden.
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform des Verfahrens zum
Cracken gemäß der Erfindung,
bei dem das Fraktionieren des schweren Anteils der von den zwei
Reaktoren abgegebenen Ausflüsse
unterteilt ist.
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2 und 3 zwei
mögliche
Abwandlungen für
die teilweise unterteilte Fraktioniersäule, die in dem in 1 gezeigten
Verfahren vorkommen.
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4 eine
schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens zum
Cracken gemäß der Erfindung,
bei dem das Fraktionieren des leichten Anteils der von den zwei
Reaktoren abgegebenen Ausflüsse
unterteilt ist.
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5 eine
mögliche
Abwandlung für
die teilweise unterteilte Fraktioniersäule, die in dem in 4 gezeigten
Verfahren vorkommt.
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1 zeigt
eine Einheit zum katalytischen Cracken, die zwei aufeinanderfolgende
Reaktionskammern aufweist, die erste mit absteigender Strömung und
die zweite mit aufsteigender Strömung.
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Diese
Einheit enthält
eine erste Reaktionskammer, die aus einem rohrförmigen Reaktor 1 mit
absteigendem Fluss gebildet ist, die unter dem Namen "Downer" bekannt ist. Dieser
Reaktor ist in seinem oberen Abschnitt mit einem Gefäß 2 verbunden,
von dem aus er mit einem Fluss von regenerierten Katalysatorpartikeln
gespeist wird mit einem Durchfluss, der mit Hilfe eines Ventils 3 gesteuert
wird.
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Die
zu crackende Charge wird über
die Leitung 4 befördert
und in den Reaktor 1 mittels Injektoren 5 eingespritzt.
Die Katalysatorpartikel und die Kohlenwasserstoffe strömen also
in dem Reaktor 1 von oben nach unten.
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Auf
dem Grund des Reaktors 1 mündet die Mischung in ein Gefäß 6,
in dessen oberen Abschnitt ein nicht-dargestellter Separator die
Katalysatorpartikel von den Reaktionsausflüssen trennt, die über die
Leitung 7 zu dem Fraktionierbereich geleitet werden. In
dem unteren Abschnitt des Gefäßes 6 werden
die Partikel mit Hilfe von einem Diffusor 9 über die
Leitung 8 zugeführtem
Wasserdampf gestrippt.
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Die
Partikel werden dann über
einen Kanal 10 aus dem Gefäß 6 entfernt und zu
dem Grund der zweiten Reaktionskammer übertragen. Die letztere ist
aus einem Reaktor 16 in Form einer Säule von an sich bekanntem Typ
gebildet, der Ladungselevator oder Riser genannt wird. Der Reaktor 16 wird
auf seinem Grund durch den Kanal 10 mit Katalysatorpartikeln
gespeist.
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Optional
kann ein nicht-dargestellter Kanal vorgesehen sein für das Zubringen
eines Zusatzes von regenerierten Partikeln, die direkt aus dem Regenerator 23 stammen,
der später
detailliert beschrieben wird, mit einem Durchfluss, der so eingestellt
ist, dass die Bedingungen des Crackens in dem zweiten Reaktor optimiert sind.
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Ein
Elevatorgas, beispielsweise Wasserdampf, wird über die Leitung 11 mittels
eines Diffusors 19 in die Säule 16 eingeführt, während eine
Charge, die einen wesentlichen Anteil eines Verschnitts enthält, der
aus dem getrennten Fraktionieren der schwersten Ausflüsse des
ersten Reaktors 1 hervorgeht, mittels der Leitung 13 zugeführt und
mittels von Zerstäubungsinjektoren 14 in
den Reaktor 16 eingebracht wird. Die Katalysatorpartikel
und die Kohlenwasserstoffe strömen
also in dem Reaktor 16 von unten nach oben.
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Die
Säule 16 mündet an
ihrer Spitze in ein Gefäß 15,
das beispielsweise konzentrisch zu ihr ist und in dem die Trennung
der gecrackten Ladung und das Strippen der deaktivierten Katalysatorpartikel
durchgeführt wird.
Die Partikel werden von der behandelten Charge mittels eines Zyklons 17 getrennt,
der in dem Gefäß 15 angeordnet
ist und an dessen Spitze eine Abführleitung 18 für die Ausflüsse des
zweiten Reaktors 16 vorgesehen ist, die dem Fraktionierbereich
zugeführt
werden. Die deaktivierten Partikel bewegen sich durch die Gravitation
zu dem Grund des Gefäßes 15.
Eine Leitung 20 speist Injektoren oder Diffusoren für Fluidisationsgas, die
regelmäßig auf
dem Grund des Gefäßes 15 angeordnet
sind, mit einem Fluid zum Strippen, im allgemeinen Wasserdampf.
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Die
Partikel werden dann auf dem Grund des Gefäßes 15 über einen
Kanal 20 zu einem Regenerator 23 abgeführt. In
dem Regenerator 23 wird der auf den Partikeln abgelagerte
Koks verbrannt mit Hilfe von Luft oder einem anderen sauerstoffreichen
Gas, das auf dem Grund des Generators über eine Leitung 24 eingebracht
wird, die regelmäßig angeordnete
Injektoren oder Diffusoren 25 speist. Die von dem Verbrennungsgas mitgenommenen
Partikel werden durch Zyklone 26 abgetrennt, und das Verbrennungsgas
wird über
eine Leitung 27 abgeführt,
während
die Partikel zum Grund des Gefäßes 23 strömen, von
wo aus sie über
den Kanal 28 zu dem Speisegefäß 2 des ersten Reaktors 1 zurückgeführt werden.
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Die
von jedem der Reaktoren 1 und 16 abgegebenen Reaktionsausflüsse werden
jeweils über
Leitungen 7 und 18 der Fraktioniersäule 12 zugeführt. Die
letztere ist aus zwei Zonen gebildet: einer unteren Zone 40 der
unterteilten Fraktionierung und einer oberen Zone 41 der
gemeinsamen Fraktionierung. Die Zone 40 der unterteilten
Fraktionierung ist durch ein Trennelement 37, das aus einer
vertikalen ebenen Wand gebildet ist, die sich von dem Grund der
Säule 12 aus über einen
Teil ihrer Höhe
erstreckt, in zwei Abteilungen 38 und 39 unterteilt.
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Gemäß der Erfindung
münden
die Zuführleitungen 7 und 18 für die Ausflüsse der
Reaktoren auf beiden Seiten des Trennelements jeweils in den Abteilungen 38 und 39,
in denen die entsprechenden schweren Produkte getrennt fraktioniert
werden. Diese Produkte entsprechen den Rückständen der Destillation oder "Slurry", dessen anfänglicher
Cutpoint vorzugsweise mit einem Wert gewählt wird, der zwischen 450
und 480°C
liegt.
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Die
zwei Abteilungen 38 und 39 stehen mit der Zone
der gemeinsamen Fraktionierung 41 in Verbindung, die in
dem oberen Abschnitt der Säule 12 liegt
und in der die Fraktionierung der leichteren Produkte durchgeführt wird,
die in den kombinierten Ausflüssen
der zwei Reaktoren 1 und 16 enthalten sind.
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Die
Fraktionierung durch Destillation dieser leichteren Fraktionen wird
auf klassische Weise verwirklicht, um die gesuchten Produkte zu
gewinnen. Insbesondere versteht es der Fachmann perfekt, die Cutpunkte der
Verschnitte abhängig
von den Produkten zu wählen,
die er gewinnen möchte.
Traditionellerweise wird diese Destillation durchgeführt zum
Isolieren von:
- – gasförmigen Produkten unter Normalbedingungen
von Temperatur und Druck (Kohlenwasserstoffe von C1 bis C4), entnommen über die
Leitung 43;
- – einen
Verschnitt von Benzinen, dessen Siedebereich von 20°C bis zu
140–220°C gehen kann,
entnommen über
die Leitung 44;
- – einem
Verschnitt vom Typ Gasöl
oder LCO, dessen Siedebereich sich im allgemeinen von 140–220°C bis zu
320–400°C erstreckt,
entnommen über
die Leitung 45;
- – einem
Verschnitt vom Typ Destillat oder HCO, dessen Siedebereich sich
im allgemeinen von 320–400°C bis zu
450-480°C erstreckt,
entnommen über
die Leitung 46.
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Selbstverständlich kann
die Fraktionierzone natürlich
zusätzliche
klassische nicht-dargestellte Säulen enthalten,
die mit der Kolonne 12 verbunden sind, in denen ein Teil
der Fraktionierung der oben beschriebenen gemeinsamen Ausflüsse und/oder
der späteren
Fraktionierungen durchgeführt
werden kann.
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In
dem hier dargestellten Verfahren werden nur die Rückstände der
Ausflüsse
der zwei Reaktoren getrennt fraktioniert. Selbstverständlich ist
es vollkommen möglich,
andere schwere Produkte wie insbesondere das HCO, sogar das LCO
getrennt zu fraktionieren, um es ganz oder teilweise alleine oder
gemischt mit dem Slurry dem zweiten Reaktor wiederzuzuführen. Dafür reicht
es, ein Trennelement 37 zu verwenden, das sich über die
größte Höhe der Säule 12 erstreckt,
so dass die Zone der getrennten Fraktionierungen auch die Zone der
Destillation und des Entnehmens des HCO (sogar des LCO) umfasst.
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Die
kondensierten Rückstände in den
Abteilungen 38 und 39 werden jeweils über Leitungen 42 und 13 entnommen.
Der über
die Leitung 13 entnommene Verschnitt, der dem aus der getrennten
Fraktionierung der Ausflüsse
der ersten Reaktionskammer 1 stammenden Slurry entspricht,
wird erfindungsgemäß der zweiten
Reaktionskammer 16 wiederzugeführt. Als Option ermöglicht es
die Leitung 47, diese Bodenfraktion durch einen weniger
viskosen Verschnitt zu verdünnen,
beispielsweise mit dem gesamten oder einem Teil des über die
Leitung 46 entnommenen Verschnitts HCO. Ebenfalls als Option
ermöglicht
es die Leitung 48, einen Teil dieser Bodenfraktion abzulassen,
so dass nur ein gegebener Anteil in den Reaktor 16 eingeführt wird.
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Was
den über
die Leitung 42 entnommenen Verschnitt angeht, entspricht
er dem Slurry, der aus der getrennten Fraktionie rung der Ausflüsse der
zweiten Reaktionskammer 16 hervorgeht. Dieser Verschnitt,
der besonders widerstandsfähige
Bestandteile enthält,
die nach dem aufeinanderfolgenden Cracken in jedem der zwei Reaktoren
nicht umgewandelt wurden, kann beispielsweise aus der Einheit entfernt
werden.
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2,
auf der die bereits mit Bezug auf 1 beschriebenen
Elemente durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet sind, zeigt
eine erste Ausführungsvariante
der Fraktioniersäule 12,
die ein anderes Unterteilungselement für den unteren Abschnitt 40 der
Säule erscheinen
lässt.
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In
dieser Figur enthält
die Säule 12 ein
Trennelement, das wie in 1 aus einer im wesentlichen
vertikalen Unterteilung besteht und sich von dem Boden der Säule 12 aus
erstreckt. Allerdings besteht dieses Unterteilungselement hier aus
einer senkrechten zylindrischen Wand 37', deren Drehachse parallel zu der
Längsachse
der Säule 12 ist.
Dieses zylindrische Element ist innerhalb von und konzentrisch zu
der Wand der Säule 12 angeordnet,
und es erstreckt sich von deren Boden aus über eine hinreichende Höhe, wodurch
es die Zone der unterteilten Fraktionierung 40 in zwei
Abteilungen 39 und 38 aufteilt, in die jeweils
die Zuführleitung 7 für die Ausflüsse der
ersten Reaktionskammer 1 und die Zuführleitung 18 für die Ausflüsse der
zweiten Reaktionskammer 16 münden. Bei diesem Aufbau sind
die zwei Abteilungen 38 und 39 daher konzentrisch.
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Jede
Abteilung 38 und 39 steht direkt mit der darüber gelegenen
Zone der gemeinsamen Fraktionierung 41 in Verbindung, in
der auf klassische Weise die Fraktionierung der leichteren Produkte
durchgeführt wird,
die in den kombinierten Ausflüssen
der zwei Reaktoren enthalten sind.
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Bei
der in 2 dargestellten Variante erstreckt sich das Unterteilungselement 37' über eine
größere Höhe der Säule 12,
so dass sie auch die Zone der Destillation der Verschnitte vom Typ
HCO abdeckt. Außerdem
wird das HCO nicht von dem Slurry getrennt, so dass die Rückstände, die über die
Leitungen 42 und 13 auf dem Grund jeder der zwei
jeweiligen Abteilungen 38 und 39 entnommen werden,
aus einer Mischung dieser zwei Arten von Produkten bestehen.
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Der über die
Leitung 13 entnommene Rückstand,
der aus einer Mischung von HCO und Slurry besteht, die aus der getrennten
Fraktionierung der schweren Ausflüsse der ersten Reaktionskammer 1 stammen,
wird erfindungsgemäß ganz oder
teilweise der zweiten Reaktionskammer 16 wiederzugeführt.
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Selbstverständlich können die
Zuführleitungen 7 und 18 vollkommen
vertauscht werden unter der Bedingung, dass ebenso die zwei Leitungen 13 und 42 der
Entnahme der entsprechenden Produkte vertauscht werden.
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3,
bei der die bereits mit Bezug auf 1 beschriebenen
Elemente neuerlich durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet
sind, stellt eine zweite Ausführungsvariante
der Fraktioniersäule
dieser 1 dar, bei der das Trennelement 37" der unteren
Zone 40 der unterteilten Fraktionierung vom Horizontaltyp
ist. In dieser Figur enthält
die Zone 40 eine innere Unterteilung, die aus einer horizontalen
Platte 37" gebildet
ist, die so bemessen ist, dass sie die Gesamtheit des Querschnitts
der Säule 12 abdeckt
und in dichtem Kontakt mit deren vertikalen Innenwand ist.
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Die
Unterteilung begrenzt eine erste obere Abteilung 39, in
die die Zuführleitung 7 der
Ausflüsse
der ersten Reaktionskammer 1 mündet, und eine zweite untere
Abteilung 38, in die die Zuführleitung 18 der Ausflüsse der
zweiten Reaktionskammer 16 mündet. In diesem Aufbau sind
die zwei Abteilungen 38 und 39 daher übereinander
angeordnet.
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Jede
Abteilung 38, 39 steht direkt mit der oberhalb
gelegenen Zone der gemeinsamen Fraktionierung 41 in Verbindung.
In der Tat ist die Platte 37" mit
zumindest einem Schlot 50 versehen, der den Durchgang verdampfter
Produkte, die aus der Abteilung 38 unterhalb der Platte 37" stammen, nach
oben zu der Zone der gemeinsamen Fraktionierung 41 ermöglicht.
Somit steigen die von der zweiten Reaktionskammer 16 abgegebenen
leichteren Ausflüsse über diesen
Schlot zu der gemeinsamen Zone 41 auf, wo sie in Mischung
mit den von der ersten Reaktionskammer 1 abgegebenen leichten
Ausflüssen
fraktioniert und über
die Leitungen 43, 44 und 45 entnommen
werden.
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Der
Schlot 50 wird von einer beispielsweise konischen Haube 51 überragt,
die es ermöglicht
zu verhindern, dass die Kohlenwasserstoffe von der oberen Abteilung 39 in
die untere Abteilung 38 gelangen. Dieses System ermöglicht es
daher, eine vollständige
Absonderung der von den zwei Reaktoren 1 und 16 abgegebenen
schweren Ausflüsse
sicherzustellen.
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Der
Verschnitt, der über
die Leitung 13 aus der Abteilung 39 der unterteilten
Fraktionierung der aus der ersten Reaktionskammer 1 stammenden
schweren Ausflüsse
entnommen wird, wird erfindungsgemäß ganz oder teilweise der zweiten
Reaktionskammer 16 wiederzugeführt.
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In
dieser Variante können
wie in der in 2 dargestellten die Zuführleitungen 17 und 18 vertauscht sein
(die getrennte Fraktionierung der schweren Ausflüsse des ersten Reaktors 1 wird
dann in der unteren Abteilung 38 durchgeführt, während die
getrennte Fraktionierung der schweren Ausflüsse des zweiten Reaktors 16 in
der oberen Abteilung 39 durchgeführt wird) unter der Bedingung,
dass auch die zwei Entnahmeleitungen 13 und 42 der
entsprechenden Produkte vertauscht sind.
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4 stellt
ebenfalls eine Einheit zum katalytischen Cracken dar, die wie die
in 1 dargestellte eine erste Reaktions kammer 1 mit
absteigender Strömung
und eine zweite Reaktionskammer 16 mit aufsteigender Strömung enthält. Diese
Einheit enthält
zahlreiche Elemente, die mit der in 1 dargestellten
Einheit gemeinsam sind und durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet
sind, so dass im folgenden nur die verschiedenen Elemente beschrieben
werden.
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Das
in dieser 4 dargestellte Verfahren entspricht
einer Ausführungsform
der Erfindung, bei der die leichteren Ausflüsse, die aus jedem der zwei
Reaktoren 1 und 16 stammen, getrennt fraktioniert
werden, um in einen von ihnen die von dem anderen abgegebenen leichten
Produkte wiedereinzuführen.
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Zu
diesem Zweck enthält
die Fraktioniersäule 12 eine
obere Zone der unterteilten Fraktionierung der leichten Ausflüsse und
eine untere Zone 41 der gemeinsamen Fraktionierung der
schweren Ausflüsse.
Die Zone 40 der unterteilten Fraktionierung ist durch ein
Trennelement 37, das aus einer vertikalen ebenen Wand besteht,
die sich von dem Kopfende der Säule 12 aus über einen
Abschnitt ihrer Höhe
zu dem Grund hin erstreckt, in zwei Abteilungen 38 und 39 unterteilt.
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Gemäß der Erfindung
münden
die Zuführleitungen 7 und 18 der
Ausflüsse
der jeweiligen Reaktoren 1 und 16 beidseitig des
Trennelements 37 in die jeweiligen Abteilungen 39 und 38,
in denen die entsprechenden leichten Produkte getrennt fraktioniert
werden zum Isolieren von:
- – gasförmigen Produkten unter Normalbedingungen
von Temperatur und Druck (Kohlenwasserstoffe C1 bis C4), entnommen
jeweils aus den Abteilungen 38 und 39 über die
Leitungen 43a und 43b;
- – zwei
Verschnitte vom Benzintyp, deren Siedebereich jeweils von 20°C bis zu
140–220°C gehen kann,
entnommen je weils aus den Abteilungen 38 und 39 über die
Leitungen 44a und 44b.
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Der über die
Leitung 44a entnommene Benzinverschnitt, der aus der getrennten
Fraktionierung der leichteren Ausflüsse der zweiten Reaktionskammer
stammt, wird den Injektoren 5 zugeführt, von denen aus er in die
erste Reaktionskammer 1 zurück injiziert wird. Obwohl es
in der Tat im Rahmen der Erfindung vollkommen möglich wäre, diesen Verschnitt der zweiten
Reaktionskammer 16 wiederzuzuführen, hat es sich als wirkungsvoller
herausgestellt, einen solchen Verschnitt in der ersten Reaktionskammer 1 in
Kontakt mit Partikeln maximaler Temperatur, die direkt aus dem Regenerator 23 kommen,
zu cracken. Von daher kann die frische Charge ganz oder teilweise
in den zweiten Reaktor 16 eingeführt werden. Dafür wird sie
den Injektoren 14 über die
Leitung 52 zugeführt.
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In
der Zone 41 der gemeinsamen Fraktionierung der Säule 12 wird
auf klassische Weise die Fraktionierung der schwereren Produkte,
die in den kombinierten Ausflüssen
der zwei Reaktoren 1 und 16 enthalten sind, durchgeführt zum
Isolieren von:
- – einem Verschnitt vom Typ
Gasöl oder
LCO, dessen Siedebereich sich im allgemeinen von 140–220°C bis zu
320–400°C erstreckt,
entnommen über
die Leitung 45;
- – einem
Verschnitt vom Typ Destillat oder HCO, dessen Siedebereich sich
im allgemeinen von 320–400°C bis zu
450-480°C erstreckt,
entnommen über
die Leitung 46;
- – einem
Destillationsrückstand
oder "Slurry", dessen anfänglicher
Cutpoint im allgemeinen bei einem Wert gewählt wird, der zwischen 450
und 480°C
liegt, entnommen über
die Leitung 53.
-
5,
bei der die bereits mit Bezug auf 4 beschriebenen
Elemente durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet sind, stellt eine
Ausführungsvariante
der Fraktioniersäule 12 dieser 4 dar,
in der das Trennelement 37" der
oberen Zone 40 der unterteilten Fraktionierung vom Horizontaltyp
ist.
-
In 5 enthält die Zone 40 eine
innere Unterteilung, die aus einer horizontalen Platte 37" gebildet ist,
die so bemessen ist, dass sie die Gesamtheit des Querschnitts der
Säule 12 abdeckt
und in dichtem Kontakt mit deren vertikaler Innenwand steht.
-
Diese
Unterteilung begrenzt eine erste obere Abteilung 39, in
die die Zuführleitung 7 der
Ausflüsse
der ersten Reaktionskammer 1 mündet, und eine zweite untere
Abteilung 38, in die die Zuführleitung 18 der Ausflüsse der
zweiten Reaktionskammer 16 mündet.
-
Jede
Abteilung 38, 39 steht direkt mit der darunterliegenden
Zone der gemeinsamen Fraktionierung in Verbindung. In der Tat ist
die Platte 37" mit
zumindest einem Schlot 50 verbunden, der den Durchtritt
der schweren Produkte, die aus der Abteilung 39 oberhalb
der Platte 37" stammen,
nach unten zu der Zone der gemeinsamen Fraktionierung 41 ermöglicht.
Somit sinken die von der ersten Reaktionskammer 1 abgegebenen
schwereren Ausflüsse über diesen
Schlot zu der gemeinsamen Zone 41 ab, wo sie in Mischung
mit den von der zweiten Reaktionskammer 16 abgegebenen
schweren Ausflüsse
fraktioniert und über
die Leitungen 45, 46 und 53 entnommen
werden.
-
Der
Schlot 50 ist mit einer beispielsweise konischen Ablenkplatte 51 versehen,
die es ermöglicht
zu verhindern, dass die Kohlenwasserstoffe von der unteren Abteilung 38 zu
der oberen Abteilung 39 gelangen. Dieses System ermöglicht es
somit, eine vollständige
Absonderung der von den zwei Reaktoren 1 und 16 abgegebenen
leichten Ausflüsse
sicherzustellen.
-
Der
Benzinverschnitt, der über
die Leitung 44a aus der Abteilung der unterteilten Fraktionierung
der von der zweiten Reaktionskammer 16 abgegebenen leichten
Ausflüsse
stammt, wird gemäß der Erfindung ganz
oder teilweise der ersten Reaktionskammer 1 wiederzugeführt.
-
Die
folgenden Beispiele, die keinerlei einschränkenden Charakter haben, sind
lediglich dazu bestimmt, das Verwirklichen der Erfindung und ihre
Vorteile zu veranschaulichen.
-
BEISPIELE
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Beispiel 1
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Zwei
Versuche des Crackens wurden durchgeführt ausgehend von einer Charge
Schweröl,
gebildet aus einer Mischung von 50 Gewichtsprozent Luftrückstand
und 50 Gewichtsprozent Vakuumdestillat, die beide aus der Destillation
eines Rohöls
vom Typ Kirkuk stammen.
-
Der
erste Versuch wurde in einer Versuchseinheit zum katalytischen Cracken
entsprechend der in 1 dargestellten verwirklicht,
die zwei aufeinanderfolgende Reaktionskammern 1, 16 aufweist,
die erste 1 mit absteigender Strömung
("Downer") und die zweite
16 mit aufsteigender Strömung
("Riser"). Der verwendete
Katalysator ist ein marktgängiger
Katalysator vom Zeolithtyp. Gemäß der Erfindung
werden die Ausflüsse jeder
der zwei Reaktionskammern zu derselben Fraktioniersäule 12 geleitet,
die in ihrem unteren Abschnitt 40 durch eine ebene vertikale
Wand 37 unterteilt ist. Die frische Charge wird in die
erste Reaktionskammer 1 eingeführt, während in die zweite Reaktionskammer 16 ein
Verschnitt wiedereingeführt
wird, der aus der getrennten Fraktionierung der Ausflüsse der
ersten Kammer 1 stammt.
-
Außerdem wurde
ein Vergleichsversuch (Versuch 2) unter denselben Bedingungen durchgeführt, aber unter
Ersetzen der Säule
der teilweise unterteilten Fraktionierung 12 durch eine
klassische Säule,
in der die Ausflüsse
der zwei Kammern 1, 16 kombiniert und auf herkömmliche
Weise fraktioniert werden. Die frische Charge wird in die erste
Reaktionskammer 1 eingeführt, während in die zweite Reaktionskammer 16 ein
Verschnitt wiedereingeführt
wird, der aus der Fraktionierung der kombinierten Ausflüsse der
zwei Kammern stammt.
-
In
diesen zwei Versuchen entspricht der in die zweite Reaktionskammer 16 wiedereingeführte Verschnitt
einem schweren Destillat oder HCO mit einem Siedebereich, der sich
von 380°C
bis 480°C
erstreckt. In dem Versuch 1 gemäß der Erfindung
wird die Gesamtheit des HCO, das aus der unterteilten Fraktionierung der
Ausflüsse
der ersten Reaktionskammer 1 stammt, in die zweite Reaktionskammer 16 eingeführt. In
dem Vergleichsversuch 2 ist der Wiederverwendungsgehalt (Verhältnis der
Menge von HCO, die wieder in die zweite Reaktionskammer eingeführt wird,
zu der Gesamtmenge des in der Einheit erzeugten HCO) 0,8.
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Die
Betriebsbedingungen, die in den beiden Versuchen identisch sind,
sind wie folgt:
- – Temperatur beim Austritt
aus der ersten Reaktionskammer 1: 540°C
- – Temperatur
beim Austritt aus der zweiten Reaktionskammer 16: 515°C
- – Verhältnis C/O
in der ersten Reaktionskammer 1 (Massenverhältnis zwischen
der Menge des Katalysators C und derjenigen O der in diese Kammer
eingebrachten Charge): 6
- – Verhältnis C/O
in der zweiten Reaktionskammer 16: 8
- – Temperatur
des Regenerators 23: 690°C
-
Die
folgende Tabelle fasst die erhaltenen Ergebnisse zusammen bezüglich des
Umwandlungsgrads des in die zweite Reaktionskammer wiedereingeführten Verschnitts
von HCO (d.h. Menge des umgewandelten HCO / Menge des wiedereingeführten HCO)
und der Ausbeute der Umwandlungsprodukte (d.h. Gewicht des gewonnen
Produkts / Gewicht des umgewandelten HCO).
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-
In
der obigen Tabelle sind die gewonnen Produkte wie folgt definiert:
- – Trockengas:
leichte Kohlenwasserstoffe mit ein oder zwei Kohlenstoffatomen und
Schwefelwasserstoff (H2S);
- – GPL:
leichte Kohlenwasserstoffe mit drei oder vier Kohlenstoffatomen;
- – Benzin:
Verschnitt von Kohlenwasserstoffen, dessen Siedebereich sich von
20°C bis
zu 220°C
erstreckt;
- – LCO:
Verschnitt von Kohlenwasserstoffen, dessen Siedebereich sich von
220°C bis
zu 380°C
erstreckt;
- – Slurry:
Rückstand
der Destillation, der beträchtliche
Mengen von Katalysatorstaub enthält
und dessen Siedebereich sich von 480°C aus erstreckt.
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Die
obigen Ergebnisse zeigen, dass es viel vorteilhafter ist, dem zweiten
Reaktor das HCO wiederzuzuführen,
das aus dem unterteilten Fraktionieren der Ausflüsse des ersten Reaktors stammt
(Versuch 1), als das HCO wiederzuzuführen, das aus der Fraktionierung
der kombinierten Ausflüsse
der zwei Reaktoren stammt (Versuch 2).
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In
der Tat enthält
der Verschnitt des wiederzugeführten
HCO in dem ersten Fall nur Kohlenwasserstoffe, die aus einem ersten
Cracken der frischen Charge stammen, während sie in dem zweiten Fall
auch Kohlenwasserstoffe enthält,
die aus der zweiten Kammer stammen und nach dem Durchgehen durch
die zwei aufeinanderfolgenden Reaktoren nicht umgewandelt wurden,
daher besonders widerstandsfähig
dem Cracken gegenüber
sind und in der Einheit "rund
laufen". Bei dem
entsprechend der Erfindung durchgeführten Versuch 1 verbessert
die Beseitigung solcher Bestandteile dank dem System der unterteilten
Fraktionierung beträchtlich
die Qualität
des Crackens in der zweiten Reaktionskammer. Es ist festzustellen,
dass diese Umwandlung gleichzeitig vollständiger (Erhöhung des Umwandlungsgrads um
10 Punkte) und selektiver ist (starke Verminderung der Ausbeute
an Slurry, das ein besonders unerwünschtes Produkt ist, zugunsten
einer Erhöhung
der Ausbeuten von mittleren gesuchten Produkten wie beispielsweise
der Essenzen und von GPL).
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Beispiel 2
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In
diesem Beispiel wurden zwei Versuche (d.h. 3 und 4) in denselben
Einheiten und unter denselben Betriebsbedingungen wie die jeweiligen
Versuche 1 und 2 des Beispiels 1 durchgeführt mit dem Unterschied, dass
dieses Mal der in die zweite Reaktionskammer 16 wiedereingeführte Verschnitt
ein Verschnitt vom Typ Gasöl
oder LCO (mit einem Siedebereich, der sich von 220°C bis 380°C erstreckt)
ist. In dem Versuch 3 gemäß der Erfindung wird die Gesamtheit
des aus der unterteilten Fraktionierung der Ausflüsse der
ersten Reaktionskammer 1 stammenden LCO in die zweite Reaktionskammer 16 eingeführt. In
dem Vergleichsversuch 4 ist der Wiederverwendungsgehalt (Verhältnis der
in die zweite Reaktionskammer wiedereingeführten Menge von LCO zu der
Gesamtmenge des in der Einheit erzeugten LCO) 0,8. Die verwendete
frische Charge ist dieselbe wie in dem Beispiel 1.
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Für jeden
der zwei Versuche wurden die Eigenschaften des in die zweite Reaktionskammer
wiedereingeführten
Verschnitts von LCO festgestellt. Die folgende Tabelle veranschaulicht
die erhaltenen Ergebnisse:
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Die
obigen Ergebnisse veranschaulichen auf komplementäre Weise
zu denen des Beispiels 1 gewisse durch die Erfindung herbeigeführten Vorteile.
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Es
ist in der Tat festzustellen, dass der wiederverwendete Verschnitt
in dem gemäß der Erfindung
ausgeführten
Versuch 3 eine deutlich höhere
Qualität
als der in dem Vergleichsversuch 4 gewonnene hat. In dem Versuch
3 ist dieser Verschnitt weniger schwer, weniger viskos, ärmer an
schwefligen Verunreinigungen, und der Wasserstoffgehalt der Kohlenwasserstoffe,
die er enthält,
ist höher.
Dieser Verschnitt ist daher ärmer
an schweren Kohlenwasserstoffen, insbesondere an polyaromatischen
Bestandteilen, die gegenüber
dem Cracken besonders unempfänglich
sind.
-
Dieses
Bespiel veranschaulicht daher die Tatsache, dass bei dem Verfahren
gemäß der Erfindung
die Qualitäten
des wiederverwendeten Verschnitts höher sind, was zu höheren Ausbeuten,
einer höheren
Selektivität
und einer höheren
Qualität
der bei dem Cracken dieses Verschnitts in der zweiten Reaktionskammer 16 gewonnen
Produkte führt.
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Beispiel 3
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Bei
diesem Bespiel wird eine Versuchseinheit zum katalytischen Cracken
entsprechend der in 4 dargestellten verwendet, die
zwei aufeinanderfolgende Reaktionskammern 1, 16 enthält, die
erste 1 mit absteigender Strömung
("Downer") und die zweite
16 mit aufsteigender Strömung
("Riser"). Der verwendete
Katalysator ist ein marktgängiger
Katalysator vom Zeolithtyp.
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Ein
erster Versuch (Versuch 5) wird gemäß der Erfindung durchgeführt: Die
Ausflüsse
jeder der zwei Reaktionskammern werden zu derselben Fraktioniersäule 12 geleitet,
die in ihrem oberen Abschnitt 40 durch eine vertikale ebene Wand 37 unterteilt
ist. Die frische Charge wird in die zweite Reaktionskammer 16 eingeführt, während in
die erste Reaktionskammer 1 ein Verschnitt wiedereingeführt wird,
der aus der getrennten Fraktionierung der Ausflüsse der zweiten Kammer 16 stammt.
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Außerdem wurde
ein Vergleichsversuch (Versuch 6) unter denselben Bedingungen durchgeführt, aber unter
Ersetzung der Säule
der teilweise unterteilten Fraktionierung 12 durch eine
klassische Säule,
in der die Ausflüsse
der zwei Kammern 1, 16 kombiniert und auf herkömmliche
Weise fraktioniert werden. Die frische Charge wird in die zweite
Reaktionskammer 16 eingeführt, während in die erste Reaktionskammer 1 ein
Verschnitt wiedereingeführt
wird, der aus der Fraktionierung der kombinierten Ausflüsse der
zwei Kammern stammt.
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In
diesen zwei Versuchen ist der in die erste Reaktionskammer 1 wiedereingeführte Verschnitt
ein leichtes Benzin (mit einem Siedebereich, der sich von 20°C bis 220°C erstreckt).
In dem Versuch 5 gemäß der Erfindung
wird die Gesamtheit des aus der unterteilten Fraktionierung der
Ausflüsse
der zweiten Reakti onskammer 16 stammenden Benzins in die
erste Reaktionskammer 1 eingeführt. In dem Vergleichsversuch
6 ist der Wiederverwendungsgehalt (Verhältnis der in der ersten Reaktionskammer
wiederverwendeten Menge an Benzin zu der Gesamtmenge des in der
Einheit erzeugten Benzins) 0,8.
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Die
verwendete frische Charge ist dieselbe wie in dem Beispiel 1, und
die Betriebsbedingungen, die in den zwei Versuchen identisch sind,
sind die folgenden:
- – Temperatur beim Austritt
aus der ersten Reaktionskammer 1: 540°C
- – Temperatur
beim Austritt aus der zweiten Reaktionskammer 16: 515°C
- – Verhältnis C/O
n der ersten Reaktionskammer 1: 8
- – Verhältnis C/O
n der zweiten Reaktionskammer 16: 6
- – Temperatur
des Regenerators 23: 690°C
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Für jeden
der zwei Versuche wurden die Eigenschaften des Verschnitts des in
die erste Reaktionskammer 1 wiedereingeführten Benzins
bestimmt. Die folgende Tabelle veranschaulicht die gewonnen Ergebnisse:
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Auch
dabei ist festzustellen, dass der wiederverwendete Verschnitt in
dem entsprechend der Erfindung durchgeführten Versuch 5 eine deutlich
höhere
Qualität
gegenüber
der in dem Ver gleichsversuch 6 erzielten aufweist. In der Tat ist
dieser Verschnitt in dem Versuch 5 weniger schwer, ärmer an
schwefeligen Verunreinigungen, sein Gehalt an molekularem Wasserstoff
ist höher
und sein Gehalt an aromatischen Kohlenwasserstoffen ist geringer.
Daraus ergeben sich beim Cracken eines solchen Verschnitts in der
ersten Reaktionskammer 1 nicht nur höhere Ausbeuten, sondern ebenso
bessere Qualitäten
der Produkte des Crackens.
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Auf
allgemeine Weise veranschaulichen die obigen Beispiele vollkommen
einige der zahlreichen Vorteile, die durch die vorliegende Erfindung
herbeigeführt
werden. Insbesondere zeigen sie, dass es die Erfindung ermöglicht,
auf optimale Weise bestimme Verschnitte von Kohlenwasserstoffen
wiederzuverwenden, die aus einem ersten Schritt des Crackens der
frischen Charge hervorgehen, was es ermöglicht, die Gesamtausbeute
der Umwandlung dieser Charge auf beträchtliche Weise zu erhöhen bei
einer gesteigerten Selektivität zugunsten
der spezifischen gesuchten Produkte.
