DE69007649T2

DE69007649T2 - Process for the catalytic cracking of hydrocarbons.

Info

Publication number: DE69007649T2
Application number: DE69007649T
Authority: DE
Inventors: Alan R Goelzer
Original assignee: Stone and Webster Engineering Corp
Current assignee: Stone and Webster Engineering Corp
Priority date: 1989-02-06
Filing date: 1990-01-31
Publication date: 1994-08-25
Anticipated expiration: 2010-02-01
Also published as: DE69007649D1; JPH03197591A; BR9000490A; EP0382289A1; EP0382289B1; KR930011920B1; JPH0645787B2; KR900013059A; CA2008978A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet des fluidkatalytischen Crackens von Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterialien. Insbesondere betrifft die Erfindung ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Anlage zum katalytischen Cracken von Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterialien bei erhöhten Temperaturen, wobei die Regenerierung des Katalysators in zwei Stufen durchgeführt wird, die die getrennten Regenerationsstufen bei relativ niedriger und hoher Temperatur umfassen, und wobei die Beschickungsmaterialien für das genannte Verfahren so kontrolliert werden, daß eine gewünschte Produktverteilung und verbesserte Ausbeuten an einem Gemisch mit hoher Oktanzahl, C&sub3;-C&sub4;-Olefinen und leichtem Kreislauföl/Destillat erhalten werden. Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Anlage zum katalytischen Cracken von Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterialien, das bzw. die die Katalysatoraktivität und Selektivität gegenüber den Verfahrensparametern zur Verbesserung der Umwandlung der verfügbaren Raffineriematerialien betrifft.The present invention relates to the field of fluid catalytic cracking of hydrocarbon feedstocks. More particularly, the invention relates to an improved process and apparatus for catalytic cracking of hydrocarbon feedstocks at elevated temperatures, wherein regeneration of the catalyst is carried out in two stages comprising separate relatively low and high temperature regeneration stages, and wherein the feedstocks for said process are controlled to obtain a desired product distribution and improved yields of a high octane mixture of C3-C4 olefins and light cycle oil/distillate. In another aspect, the invention relates to an improved process and plant for catalytic cracking of hydrocarbon feedstocks which affects catalyst activity and selectivity to process parameters to improve conversion of available refinery feedstocks.

Kombinations-fluidkatalytische Crack-(FCC)-Regenerationsverfahren, bei denen Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterialien mit einem kontinuierlich regenerierten, sich frei bewegenden, fein zerteilten teilchenförmigen Katalysatormaterial unter Bedingungen in Kontakt gebracht werden, die die Umwandlung in nützliche Produkte, wie Olefine, Heizöle, Benzin und Benzin-Blending-Materialien, gestatten, sind gut bekannt. Solche FCC-Verfahren zur Umwandlung der hochsiedenden Anteile von Rohölen, wie Vakuumgasöle und schwerere Komponenten, die gewöhnlich als Rückstandsöle bezeichnet werden, reduzierte Rohöle, Vakuumrückstände, atmosphärische Turmsumpfprodukte, getoppte Rohöle oder einfach schwere Kohlenwasserstoffe und dergleichen, umfassen, sind in den vergangenen Jahren, insbesondere da die Nachfrage die Verfügbarkeit von einfacher gecrackten leichten Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterialien überschritten hat, von großem Interesse gewesen. Das Cracken von solchen schweren Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterialien, die sehr feuerbeständige Komponenten, z.B. polycyclische Aromaten und Asphaltene und dergleichen umfassen, das in der Lage ist, relativ große Mengen an Koks auf den Katalysator während des Crackens abzuscheiden und das typischerweise drastischere Betriebsbedingungen einschließlich sehr hoher Temperaturen erfordert, bringt Probleme mit sich, die mit den Konstruktionsmaterialien der Anlage und der Beeinträchtigung des Katalysators in Zusammenhang stehen.Combined fluid catalytic cracking (FCC) regeneration processes in which hydrocarbon feedstocks are contacted with a continuously regenerated, freely moving, finely divided particulate catalyst material under conditions permitting conversion to useful products such as olefins, fuel oils, gasoline and gasoline blending stocks are well known. Such FCC processes for converting the high boiling portions of crude oils such as vacuum gas oils and heavier components commonly referred to as residual oils, reduced crude oils, vacuum residues, atmospheric tower bottoms, topped crude oils or simply heavy hydrocarbons and the like, have been of great interest in recent years, particularly as demand has outstripped the availability of more easily cracked light hydrocarbon feedstocks. Cracking of such heavy hydrocarbon feedstocks, which include very refractory components, e.g., polycyclic aromatics and asphaltenes and the like, which is capable of depositing relatively large amounts of coke on the catalyst during cracking, and which typically requires more severe operating conditions including very high temperatures, presents problems related to the construction materials of the plant and degradation of the catalyst.

Gegenwärtig sind mehrere Verfahren zum fluidkatalytischen Cracken von solchen schweren Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterialien verfügbar. Ein besonders erfolgreicher und sehr bevorzugter Ansatz, der solche Probleme, wie sie oben erwähnt sind, vermeidet, ist beispielsweise in der US-A- 4 601 814, US-A-4 336 160, US-A-4 332 674 und US-A-4 331 533 beschrieben. Insbesondere schließt die US-A-4 601 814 ein Naphtharecyclat (25 Vol.-% frisches Beschickungsmaterial) ein, das an einem Punkt stromaufwärts in Bezug auf den Einspritzpunkt des Beschickungsmaterials, der eine kühlere Zone als die Mischzonentemperatur darstellt, eingespritzt wird, so daß das Naphtharecyclat nur minimal gecrackt wird, wobei das Katalysator/Ölverhältnis erhöht wird und die Umwandlung des frischen Beschickungsmaterials nur um 3 bis 4 Vol.-% erhöht wird, wobei eine solche Erhöhung hauptsächlich eine Erhöhung in der Benzinausbeute mit sich bringt und die Zunahmen in den C&sub3;- und C&sub4;-Ausbeuten kleiner sind.Currently, several processes are available for fluid catalytic cracking of such heavy hydrocarbon feedstocks. A particularly successful and highly preferred approach which avoids such problems as mentioned above is described, for example, in US-A-4,601,814, US-A-4,336,160, US-A-4,332,674 and US-A-4,331,533. In particular, US-A-4,601,814 includes a naphtha recyclate (25 vol.% fresh feed) injected at a point upstream of the feed injection point which is a cooler zone than the mixing zone temperature, so that the naphtha recyclate is only minimally cracked, the catalyst/oil ratio is increased and the conversion of the fresh feed is only increased by 3 to 4 vol.%, such increase mainly bringing about an increase in gasoline yield and the increases in C3 and C4 yields being smaller.

Ein anderer Ansatz kann in der US-A-3 886 060 gesehen werden, in der das Naphtharecyclat (25 Vol.-% frische Beschickung) anstelle unterhalb des Einspritzpunktes des Beschickungsmaterials an einem Punkt eingespritzt wird, an dem es mit dem frischen heißen Katalysator aus dem Regenerator in Kontakt kommt: In diesem Fall ist eine erhebliche Erhöhung der C&sub3;- und C&sub4;-Ausbeuten zu beobachten, allerdings auf Kosten der Benzinausbeute.Another approach can be seen in US-A-3 886 060, in which the naphtha recyclate (25 vol.% fresh feed) instead of being injected below the feed injection point at a point where it comes into contact with the fresh hot catalyst from the regenerator: in this case a significant increase in C₃ and C₄ yields is observed, but at the expense of gasoline yield.

Bei solchen Verfahren wird deshalb eine Kombinations-fluidkatalytische Crack-Regenerationsoperation vorgesehen, bei der die Katalysatorregeneration aufeinanderfolgend in getrennten relativ zueinander niedrigeren Regenerationszonen durchgeführt wird, wobei jede unabhängig unter ausgewählten Bedingungen betrieben wird, um einen heißen, voll regenerierten Katalysator bei sehr begrenzter Beeinträchtigung des Katalysators pro Katalysatorregenerationszyklus zu ergeben.Such processes therefore provide a combined fluid catalytic cracking regeneration operation in which catalyst regeneration is carried out sequentially in separate relatively lower regeneration zones, each operated independently under selected conditions to provide a hot, fully regenerated catalyst with very limited degradation of the catalyst per catalyst regeneration cycle.

Solch ein heißer regenerierter Katalysator wird anschließend bei dem bei hohen Temperaturen ablaufenden, hoch selektiven katalytischen Cracken und bei der gleichzeitigen Umwandlung der hoch als auch der niedrig siedenden Komponenten, die in den schweren Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterialien enthalten sind, verwendet.Such a hot regenerated catalyst is subsequently used in high temperature, highly selective catalytic cracking and simultaneous conversion of both high and low boiling components contained in the heavy hydrocarbon feedstocks.

Infolge der Natur der schweren Kohlenwasserstoff-Beschikkungsmaterialien nimmt das Cracken in den oben erwähnten FCC-Verfahren (fluidkatalytische Crackverfahren) selektiv zu und neigt zur Bildung von leichtem Kreislaufgasöl und höher siedenden Materialien. Diese Produkte werden oft als Komponenten von Dieselkraftstoffen und Feuerungsölen, vorzugsweise nach einer Wasserstoffbehandlung oder einer kaustischen Behandlung, verwendet.Due to the nature of the heavy hydrocarbon feedstocks, cracking in the above-mentioned FCC (fluid catalytic cracking) processes increases selectively and tends to form light cycle gas oil and higher boiling materials. These products are often used as components of diesel fuels and furnace oils, preferably after hydrotreating or caustic treatment.

Das katalytische Cracken von solchen Beschickungsmaterialien neigt jedoch dazu, sich selektiv niedriger siedenden Komponenten zur Verwendung als Benzinmischmaterialien oder als Vorläufer für die Synthese von Benzinmischmaterialien, insbesondere solche höherer Oktanzahlen, zu widersetzen.However, catalytic cracking of such feedstocks tends to selectively produce lower boiling components for use as gasoline blending materials or as Precursors for the synthesis of gasoline blending materials, especially those with higher octane numbers.

Man nimmt an, daß solche konkurrierenden Effekte zum Teil infolge der Kohlenstoffablagerung auf dem Katalysator, wenn der Katalysator die Zonen in dem Reaktor durchwandert, auftreten. Mit der Zunahme der Menge an Kohlenstoff auf dem Katalysator entlang des Reaktionsweges nimmt die Selektivität für Benzin und leichte Olefine von dem schweren Beschikkungsmaterial ab. Je höher das Molekulargewicht des Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterials ist, umso größer ist der konkurrierende Effekt infolge des Kohlenstoffs auf dem Katalysator, da Komponenten mit höherem Molekulargewicht dazu neigen, einen höheren Gehalt an mehrkernigen aromatischen Verbindungen und Asphaltenen zu besitzen, die mehr Koks bei dem anfänglichen Cracken und Verdampfen bilden bzw. ergeben als andere Verbindungen. Von den aromatischen Verbindungen cracken die mehrkernigen Verbindungen nicht nur mit langsamerer Geschwindigkeit, sondern sie besitzen auch eine viel höhere Selektivität für C&sub2;- und leichtere Gase und für die Koksbildung, während die Mono- und Diaromaten und die Alkylseitenketten von Naphthenverbindungen dazu neigen, nicht nur mit höherer Geschwindigkeit zu cracken, sondern auch eine höhere Selektivität für Benzin und die gewünschten leichten Olefine, wie Propylen, Butene, Pentene und Hexene zu zeigen. Deshalb sollten, während solches schweres Kohlenwasserstoff- Beschickungsmaterial gecrackt wird, die schwereren Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterial-Komponenten einer verringerten Verweilzeit bei extrem hohen Temperaturen unterworfen werden, um ihr Cracken so weit wie möglich auf paraffinische Seitenketten und Mono- und Diaromaten im allgemeinen zu begrenzen, um übermäßige Koksbildung zu reduzieren. Alternativ wird die Benzinselektivität durch schärfere Verfahrensschritte beim katalytischen Cracken von leichten Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterialien als sie bei dem Cracken von schwereren Beschickungsmaterialien wünschenswert sind, z.B. durch höhere Katalysator/Ölverhältnisse, längere Verweilzeiten und relativ höhere Temperaturen, optimiert.Such competing effects are believed to occur in part due to carbon deposition on the catalyst as the catalyst moves through the zones in the reactor. As the amount of carbon on the catalyst increases along the reaction path, the selectivity for gasoline and light olefins from the heavy feedstock decreases. The higher the molecular weight of the hydrocarbon feedstock, the greater the competing effect due to carbon on the catalyst, since higher molecular weight components tend to have higher contents of polynuclear aromatic compounds and asphaltenes, which produce more coke in the initial cracking and vaporization than other compounds. Of the aromatic compounds, the polynuclear compounds not only crack at a slower rate but also possess a much higher selectivity for C2 and lighter gases and for coke formation, while the mono- and diaromatics and the alkyl side chains of naphthenic compounds tend to not only crack at a higher rate but also exhibit a higher selectivity for gasoline and the desired light olefins such as propylene, butenes, pentenes and hexenes. Therefore, while cracking such heavy hydrocarbon feedstock, the heavier hydrocarbon feedstock components should be subjected to a reduced residence time at extremely high temperatures to limit their cracking as much as possible to paraffinic side chains and mono- and diaromatics in general to reduce excessive coke formation. Alternatively, gasoline selectivity is increased by more severe processing steps in the catalytic cracking of light hydrocarbon feedstocks than are required in the cracking of heavier feed materials are desirable, e.g. by higher catalyst/oil ratios, longer residence times and relatively higher temperatures.

Es ist oftmals zweckmäßig, FCC-Verfahren in einer Weise zu führen, die die Bildung eines bestimmten Produkts oder bestimmter Produkte maximiert, insbesondere in der Abwesenheit von solchen konkurrierenden Effekten wie sie oben erwähnt wurden. Beispielsweise können entweder eines oder beide von den Benzin/Leichtolefin- und leichten Kreislauföl-Produkten gewünscht werden, um große Mengen an Benzin mit hoher Oktanzahl und Benzinvorläufern herzustellen, während gleichzeitig erhöhte Mengen an Heizöldestillaten und Dieselöl hergestellt werden. Das trifft insbesondere unter dem Gesichtspunkt der gegenwärtigen Umweltproblematik zu, die eine Verringerung der Verschmutzung durch Verbrennungsprodukte aus Automobilen, die von der Verwendung von verbleiten Benzinprodukten herrühren, erforderlich gemacht hat. Deshalb besteht eine starke Nachfrage nach unverbleiten Benzingemischen mit einer hohen Oktanzahl. Deshalb wäre es wünschenswert, den Wirkungsbereich eines solchen nützlichen Verfahrens, wie es voranstehend beschrieben worden ist, auf erhöhte Selektivität für Material mit hoher Oktanzahl und leichte Olefine auszudehnen, während gleichzeitig ökonomische schwere Wasserstoff-Beschickungsmaterialien selektiv zu schwerem Naphtha und Destillaten oder leichten und schweren Kreislaufölen und höher siedenden Materialien katalytisch gecrackt werden.It is often desirable to conduct FCC processes in a manner that maximizes the formation of a particular product or products, particularly in the absence of such competing effects as mentioned above. For example, either or both of the gasoline/light olefin and light cycle oil products may be desired to produce large quantities of high octane gasoline and gasoline precursors while simultaneously producing increased quantities of fuel oil distillates and diesel oil. This is particularly true in light of current environmental concerns that have necessitated a reduction in pollution from automobile combustion products resulting from the use of leaded gasoline products. Therefore, there is a strong demand for high octane unleaded gasoline blends. Therefore, it would be desirable to extend the scope of such a useful process as described above to increased selectivity for high octane material and light olefins while at the same time catalytically cracking economical heavy hydrogen feedstocks selectively to heavy naphtha and distillates or light and heavy cycle oils and higher boiling materials.

Es gibt eine Reihe von Wegen, diese Ziele zu erreichen. Das in der US-A-3 617 497 beschriebene Verfahren offenbart die Absonderung von Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterial und die Beschickung bzw. das Einbringen der Beschickungsfraktion oder der -fraktionen mit relativ niedrigerem Molekulargewicht in der Nähe des Bodens einer verlängerten Steigrohrreaktionszone und der Beschickungsfraktion oder -fraktionen mit relativ höherem Molekulargewicht aufeinanderfolgend weiter oben im Steigrohr. Das Cracken des leichteren Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterials in Abwesenheit von schwerem Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterial wird so auf einem Katalysator mit niedrigem Kohlenstoffgehalt erzielt, um die Benzinselektivität zu maximieren. Obwohl die Verweilzeiten des Beschickungsmaterials bei einem solchen Verfahren dadurch eingestellt werden können, daß die Gesamtzuführungsrate des Kohlenwasserstoffs zu dem Steigrohr kontrolliert wird, sind die Katalysator/Ölverhältnisse und Reaktionstemperaturen für eine maximale Benzin- bzw. Leichtkreislaufölselektivität schwer zu optimieren.There are a number of ways to achieve these objectives. The process described in US-A-3 617 497 discloses separating hydrocarbon feedstock and feeding the relatively lower molecular weight feed fraction or fractions near the bottom of an extended riser reaction zone and the feed fraction or fractions of relatively higher molecular weight sequentially higher in the riser. Cracking of the lighter hydrocarbon feedstock in the absence of heavy hydrocarbon feedstock is thus achieved on a low carbon catalyst to maximize gasoline selectivity. Although feedstock residence times in such a process can be adjusted by controlling the overall hydrocarbon feed rate to the riser, catalyst/oil ratios and reaction temperatures are difficult to optimize for maximum gasoline or light cycle oil selectivity.

Ein vielseitigeres Verfahren zur Optimierung der Selektivität des Crackens von relativ niedriger und höher siedenden Beschickungsmaterialien ist in der US-A-3 617 496 beschrieben. Bei einem solchen Verfahren wird die Selektivität des Crackens zur Benzinherstellung durch Fraktionieren des Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterials in Fraktionen mit relativ niedrigeren und höheren Molekulargewichten, die zu Benzin gecrackt werden können, und Einbringen der genannten Fraktionen in getrennte Steigrohrreaktoren verbessert. Auf diese Weise werden die relativ leichten und schweren Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterial-Fraktionen in getrennten Steigrohren in Abwesenheit voneinander gecrackt, was den Betrieb des Steigrohrs mit den leichteren Kohlenwasserstoffen unter Bedingungen gestattet, die die Benzinselektivität begünstigen, z.B. Eliminierung einer starken Kohlenstoffablagerung, bequeme Kontrolle der Verweilzeiten der Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterialien und eine bequeme Kontrolle des Gewichtsverhältnisses des Katalysators zu dem Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterial, wodurch die Änderungen in den einzelnen Reaktortemperaturen beinflußt werden.A more versatile process for optimizing the selectivity of cracking relatively lower and higher boiling feedstocks is described in US-A-3,617,496. In such a process, the selectivity of cracking for gasoline production is improved by fractionating the hydrocarbon feedstock into fractions of relatively lower and higher molecular weights that can be cracked to gasoline and introducing said fractions into separate riser reactors. In this way, the relatively light and heavy hydrocarbon feed fractions are cracked in separate risers in the absence of each other, allowing the riser to be operated with the lighter hydrocarbons under conditions that favor gasoline selectivity, e.g., elimination of heavy carbon deposition, convenient control of the residence times of the hydrocarbon feeds, and convenient control of the weight ratio of catalyst to hydrocarbon feed, thereby influencing changes in the individual reactor temperatures.

Andere Verfahren, bei denen in ähnlicher Weise zwei oder mehr verschiedene Steigrohrreaktoren eingesetzt werden, um ungleiche Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterialien zu crakken, sind beispielsweise in der US-A-3 993 556 (Cracken von schweren und leichten Gasölen in getrennten Steigrohren, um verbesserte Ausbeuten an Naphtha bei höheren Oktanzahlen zu erhalten), der US-A-3 928 172 (Cracken von Beschickungsmaterial mit einem Siedebereich von Gasöl und einer Fraktion von schwerem Naphtha und/oder frischem Naphtha in verschiedenen Crackzonen zur Gewinnung von Benzin mit hoher Flüchtigkeit, Gemischen mit hoher Oktanzahl, leichten Olefinen für Alkylierungsreaktionen und dergleichen), in der US-A-3 894 935 (katalytisches Cracken von schweren Kohlenwasserstoffen, z.B. Gasöl, Rückstandsmaterial und dgl. und eine C&sub3;-C&sub4;-reiche Fraktion in getrennten Umwandlungszonen), in der US-A- 3 801 493 (Cracken von frischem Gasöl, getopptem Rohöl und dgl. und Rohparaffin in getrennten Steigrohren zur Gewinnung von unter anderem einer Fraktion von leichtem Kreislaufgasöl zur Verwendung in Feuerungsöl bzw. einer Naphtha-Fraktion mit hoher Oktanzahl, die zur Verwendung in Motorkraftstoff geeignet ist), in der US-A-3 751 359 (Cracken von frischem Gasöl und einem Recyclat aus intermediärem Kreislaufgasöl in getrennten entsprechenden Beschickungs- und Recyclierungssteigrohren), in der US-A-3 448 037 (worin ein frisches Gasöl und ein gecracktes Kreislaufgasöl, z.B. ein intermediäres Kreislaufgasöl, einzeln durch getrennte verlängerte Reaktionszonen zur Gewinnung von höheren Benzinprodukten gecrackt werden), in der US-A-3 424 672 (Cracken von getopptem Rohöl und leichtem reformierten Benzin mit niedriger Oktanzahl in getrennten Steigrohren, um den Produktanteil mit dem Siedebereich von Benzin zu erhöhen) und in der US-A- 2 900 325 (Cracken eines schweren Gasöls, z.B. Gasölen, Rückstandsölen und dgl. in einer ersten Reaktionszone und Cracken des gleichen oder eines verschiedenen Beschickungsmaterials, z.B. eines Kreislauföls, in einer zweiten Reaktionszone, die unter verschiedenen Bedingungen betrieben wird, zur Herstellung von Benzin mit hoher Oktanzahl) beschrieben.Other processes which similarly employ two or more different riser reactors to crack dissimilar hydrocarbon feedstocks are described, for example, in US-A-3,993,556 (cracking heavy and light gas oils in separate risers to obtain improved yields of naphtha at higher octane numbers), US-A-3,928,172 (cracking feedstock having a boiling range of gas oil and a heavy naphtha and/or fresh naphtha fraction in separate cracking zones to produce high volatility gasoline, high octane blends, light olefins for alkylation reactions and the like), US-A-3,894,935 (catalytic cracking of heavy hydrocarbons, e.g. gas oil, residue material and the like and a C3-C4 rich fraction in separate conversion zones), US-A-3 801 493 (cracking fresh gas oil, topped crude oil and the like and slack wax in separate risers to obtain, inter alia, a fraction of light cycle gas oil for use in firing oil and a high octane naphtha fraction suitable for use in motor fuel, respectively), US-A-3 751 359 (cracking fresh gas oil and a recyclate from intermediate cycle gas oil in separate respective feed and recycling risers), US-A-3 448 037 (wherein a fresh gas oil and a cracked cycle gas oil, e.g. an intermediate cycle gas oil, are individually cracked through separate extended reaction zones to obtain higher gasoline products), US-A-3 424 672 (cracking topped crude oil and light low octane reformed gasoline in separate risers to increase the proportion of product with the boiling range of gasoline) and in US-A- 2 900 325 (cracking a heavy gas oil, e.g. gas oils, residual oils and the like in a first reaction zone and cracking the same or a different feedstock, e.g. a cycle oil, in a second reaction zone, operated under different conditions to produce high octane gasoline).

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Anlage zum katalytischen Cracken von Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterialien bei erhöhten Temperaturen bereitzustellen, bei dem bzw. in der die Regeneration des Katalysators in zwei oder mehreren Stufen durchgeführt wird, die getrennte Regenerierungsstufen bei relativ höheren und niedrigeren Temperaturen umfassen.It is therefore the object of the present invention to provide an improved process and plant for catalytic cracking of hydrocarbon feedstocks at elevated temperatures in which the regeneration of the catalyst is carried out in two or more stages comprising separate regeneration stages at relatively higher and lower temperatures.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein solches Verfahren bereitzustellen, bei dem die darin verwendeten Beschickungsmaterialien so kontrolliert werden, daß eine gewünschte Produktverteilung und verbesserte Ausbeuten an Benzingemischen mit hoher Oktanzahl und an leichten Olefinen erhalten werden.It is a further object of the invention to provide such a process in which the feedstocks used therein are controlled to obtain a desired product distribution and improved yields of high octane gasoline blends and light olefins.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Anlage zum katalytischen Cracken von Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterialien bei erhöhten Temperaturen bereitzustellen, das bzw. die die Katalysatoraktivität und Selektivität zu Verfahrensparametern einzelner schwerer Kohlenwasserstoffe und Material mit einem Siedebereich von Naphtha zur Verbesserung der selektiven Umwandlung zu leichten Kreislaufgasölen und den genannten Benzingemischen bzw. leichten Olefinen in Beziehung setzt.It is a further object of the invention to provide an improved process and plant for catalytic cracking of hydrocarbon feedstocks at elevated temperatures which relates catalyst activity and selectivity to process parameters of individual heavy hydrocarbons and naphtha boiling range material to improve selective conversion to light cycle gas oils and said gasoline blends and light olefins, respectively.

Die Erfindung stellt deshalb das folgende Verfahren bereit: Ein fluidkatalytisches Regenerations-Crackverfahren zum Cracken von Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterialien oder ihren Dämpfen mit einem Crack-Katalysator, der aus getrennter erster und zweiter Katalysator-Regenerationszone besteht, wobei man den Katalysator in der ersten und der zweiten Regenerationszone aufeinanderfolgend regeneriert, indem man kohlenwasserstoffhaltige Abscheidungen auf dem Katalysator in Gegenwart eines sauerstoffhaltigen Gases unter Bedingungen verbrennt, die wirksam sind, um ein Rauchgas in der ersten Regenerationszone, das 2 bis 80 Vol.-% Kohlenmonoxid enthält, und ein Rauchgas in der zweiten Regenerationszone, das an Kohlendioxid reich ist und nicht mehr als 1200 ppm CO enthält, zu erzeugen, wobei die Temperaturen in der ersten Regenerationszone von 593ºC (1100ºF) bis 704ºC (1300ºF) und die Temperaturen in der zweiten Regenerationszone von 704ºC (1300ºF) bis 982ºC (1800ºF) reichen, gekennzeichnet durch die Stufen:The invention therefore provides the following process: A fluid catalytic regeneration cracking process for cracking hydrocarbon feedstocks or their vapors with a cracking catalyst consisting of separate first and second catalyst regeneration zones, wherein the catalyst is regeneration zone by combusting hydrocarbon-containing deposits on the catalyst in the presence of an oxygen-containing gas under conditions effective to produce a flue gas in the first regeneration zone containing from 2 to 80 volume percent carbon monoxide and a flue gas in the second regeneration zone rich in carbon dioxide and containing not more than 1200 ppm CO, the temperatures in the first regeneration zone ranging from 593ºC (1100ºF) to 704ºC (1300ºF) and the temperatures in the second regeneration zone ranging from 704ºC (1300ºF) to 982ºC (1800ºF), characterized by the steps of:

(a) Cracken einer ersten Kohlenwasserstoff-Beschickung, die Gasöl, Materialien mit dem Siedebereich von Rückstandsöl oder Gemische davon enthält, in einem ersten Reaktor mit verlängertem Steigrohr in Gegenwart des regenerierten Crack-Katalysators, der aus der zweiten Katalysator-Regenerationszone mit einer Mindesttemperatur von 704ºC (1300ºF), einem Verhältnis von Katalysator zu Öl von 5 bis 10 und einer Verweilzeit von 1 bis 4 Sekunden zugeführt wird, und wobei Koks auf dem Katalysator in einer Menge von weniger als 1,2 Gew.-% davon abgeschieden ist, um dampfförmige Umwandlungsprodukte der ersten Kohlenwasserstoff-Beschickung zu erhalten, die eine Schwerbenzinfraktion und Materialien, die niedriger sieden als die Schwerbenzinfraktion, ein leichtes Kreislauföl, ein schweres Kreislauföl und Materialien, die höher als das schwere Kreislauföl sieden, enthalten, bei gleichzeitigem(a) cracking a first hydrocarbon feedstock containing gas oil, residual oil boiling range materials or mixtures thereof in a first extended riser reactor in the presence of the regenerated cracking catalyst fed from the second catalyst regeneration zone having a minimum temperature of 704°C (1300°F), a catalyst to oil ratio of 5 to 10 and a residence time of 1 to 4 seconds and having coke deposited on the catalyst in an amount of less than 1.2 weight percent thereof to obtain vaporous conversion products of the first hydrocarbon feedstock containing a heavy gasoline fraction and materials boiling lower than the heavy gasoline fraction, a light cycle oil, a heavy cycle oil and materials boiling higher than the heavy cycle oil, with simultaneous

(b) Cracken einer zweiten Kohlenwasserstoff-Beschickung, die frisches Naphtha, Material mit einem mittleren Siedebereich und einem Siedebereich von gecracktem Schwerbenzin oder Gemische davon enthält, und einen Siedepunkt von bis zu 232ºC (450ºF) aufweist, in einem zweiten Reaktor mit verlängertem Steigrohr in Gegenwart des regenerierten Crack-Katalysators, der aus der zweiten Katalysator-Regenerationszone mit einer Mindesttemperatur von 704ºC (1300ºF), einem Verhältnis von Katalysator zu Öl von 3 bis 12 und einer Verweilzeit von 1 bis 5 Sekunden zugeführt wird, und wobei auf dem Katalysator Koks in einer Menge von weniger als 0,5 Gew.-% davon abgeschieden ist, um dampfförmige Umwandlungsprodukte der zweiten Kohlenwasserstoff-Beschickung zu erhalten, die Material mit dem Siedebereich von Benzin, das einen hohen Aromatengehalt und eine hohe Oktanzahl besitzt, und ein leichteres Kohlenwasserstoffmaterial aus einem leichten Kreislaufölmaterial enthalten, und(b) cracking a second hydrocarbon feedstock containing fresh naphtha, medium boiling range material and cracked naphtha boiling range material or mixtures thereof, and boiling point of up to 232ºC (450ºF), in a second extended riser reactor in the presence of the regenerated cracking catalyst fed from the second catalyst regeneration zone having a minimum temperature of 704ºC (1300ºF), a catalyst to oil ratio of 3 to 12 and a residence time of 1 to 5 seconds, and having coke deposited on the catalyst in an amount of less than 0.5% by weight thereof, to obtain vaporous conversion products of the second hydrocarbon feed comprising gasoline boiling range material having a high aromatic content and a high octane number and a lighter hydrocarbon material from a light cycle oil material, and

(c) Vereinigen der dampfförmigen Umwandlungsprodukte aus dem ersten und dem zweiten Reaktor mit verlängertem Steigrohr in einer gemeinsamen Abscheidungszone, Abtrennen der mitgeführten Katalysatorteilchen aus dem dampfförmigen Produktmaterial in dieser Zone und Überführen der vereinigten Umwandlungsprodukte in eine Zone zur fraktionierten Destillation zur Gewinnung von mindestens einer Fraktion von Material mit dem Siedebereich von Benzin und einer Fraktion von leichterem, gasförmigen Kohlenwasserstoffmaterial, einer Fraktion von Material mit dem Siedebereich von leichtem Kreislauföl und einer Fraktion von Material mit dem Siedebereich von Schwerbenzin einschließlich von Schlammöl und Fraktionen von höher siedendem Material.(c) combining the vaporous conversion products from the first and second extended riser reactors in a common separation zone, separating the entrained catalyst particles from the vaporous product material in this zone, and transferring the combined conversion products to a fractional distillation zone to recover at least one fraction of gasoline boiling range material and one fraction of lighter gaseous hydrocarbon material, one fraction of light cycle oil boiling range material and one fraction of heavy gasoline boiling range material including sludge oil, and fractions of higher boiling material.

Wie der Fachmann erkennen wird, besteht ein wesentlicher Vorteil, der durch die vorliegende Erfindung geschaffen wird, in der Flexibilität, gleichzeitig die Betriebsbedingungen, die speziell für das Erreichen der optimalen gewünschten Umwandlung der verfügbaren Raffineriematerialien und der ausgewählten Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterialien zu den gewünschten Produkten geeignet sind. Insbesondere wird durch die neue Anordnung der Anlage und die neuen Verfahrenskonzepte der Erfindung, wie das nachstehend vollständig erläutert wird, im wesentlichen das Problem vermieden, das mit hohen Regenerator- und Katalysatortemperaturen in Zusammenhang steht, die beim katalytischen Cracken von hochsiedenden Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterialien anzutreffen sind, die hier im allgemeinen als schwere Kohlenwasserstoffe bezeichnet werden und erst bei mindestens 400ºF oder darüber zu sieden beginnen, Benzin und niedriger und höher siedende Kohlenwasserstoffkomponenten herzustellen. Auf diese Weise können Bedingungen, die für das Cracken solcher Beschickungsmaterialien günstig sind, in einem entsprechenden Steigrohrreaktor gefördert werden. Außerdem können drastische Bedingungen, die erforderlich sind, um die gewünschten Crackreaktionen von Beschickungsmaterialien mit dem Siedebereich von Naphtha in einem entsprechenden Steigrohrreaktor zu Benzinarten mit hoher Oktanzahl zusätzlich zu leichten Olefinen, die als Benzinvorläufer nützlich sind, z.B. über Alkylierung, gefördert werden. Die erhöhten Temperaturen, die erhöhten Katalysator/Ölverhältnisse und die ausgedehnte Verweilzeit des Kohlenwasserstoffdampfes in Kontakt mit dem Katalysator und der Betriebsdruck der Einheit können ausgenutzt werden.As will be appreciated by those skilled in the art, a significant advantage provided by the present invention is the flexibility to simultaneously select the operating conditions specifically designed to achieve the optimum desired conversion of the available refinery materials and the selected hydrocarbon feedstocks to the desired products. In particular, as fully explained hereinafter, the novel plant layout and novel process concepts of the invention substantially avoid the problem associated with high regenerator and catalyst temperatures encountered in the catalytic cracking of high boiling hydrocarbon feedstocks, generally referred to herein as heavy hydrocarbons, which do not begin to boil until at least 400°F or above, to produce gasoline and lower and higher boiling hydrocarbon components. In this manner, conditions favorable for cracking such feedstocks can be promoted in an appropriate riser reactor. In addition, drastic conditions required to promote the desired cracking reactions of naphtha boiling range feedstocks in an appropriate riser reactor to high octane gasolines in addition to light olefins useful as gasoline precursors, e.g., via alkylation, can be promoted. The increased temperatures, the increased catalyst/oil ratios and the extended residence time of the hydrocarbon vapor in contact with the catalyst and the operating pressure of the unit can be exploited.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Anlage werden unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Erläuterung der speziellen Ausführungsformen und die beigefügte Figur, die solche Ausführungsformen illustriert und beispielhaft veranschaulicht, besser verstanden. Es soll jedoch darauf hingewiesen werden, daß solche erläuternden Ausführungsformen die vorliegende Erfindung nicht beschränken sollen, da sehr viel mehr Modifikationen innerhalb des Umfangs der Ansprüche vorgenommen werden können, ohne von dem ihnen zugrunde liegenden Erfindungsgedanken abzuweichen.The method and system according to the invention will be better understood by reference to the following detailed explanation of the specific embodiments and the accompanying figure which illustrates and exemplifies such embodiments. It should be noted, however, that such illustrative embodiments are not intended to limit the present invention, as many more modifications can be made within the scope of the claims. without deviating from the inventive idea underlying them.

Die Figur ist eine schematische Darstellung bzw. ein schematischer Aufriß des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Anlage, die im fluidkatalytischen Crack-Regenerations-Kombinationsbetrieb gezeigt ist, wobei zwei entsprechende Steigrohrreaktoren zum unabhängigen, katalytischen Cracken von schweren Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterialien und leichteren Naphtha-Beschickungsmaterialien vorgesehen sind, und wobei die Regenerierung des Katalysators aufeinanderfolgend in zwei getrennten Zonen relativ niedriger und hoher Temperatur durchgeführt wird.The figure is a schematic representation or a schematic elevation of the process and the plant of the invention shown in the combined fluid catalytic cracking-regeneration operation wherein two respective riser reactors are provided for the independent catalytic cracking of heavy hydrocarbon feedstocks and lighter naphtha feedstocks, and wherein the regeneration of the catalyst is carried out sequentially in two separate relatively low and high temperature zones.

Das erfindungsgemäße katalytische Crackverfahren betrifft das Cracken von ökonomisch erhaltenen schweren Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterialien, die im allgemeinen als Gasöle, Rückstandsöle, rückständige Komponenten umfassende Gasöle, reduziertes Rohöl, getopptes Rohöl und rückständige hochsiedende Kohlenwasserstoffe, die metallorganische Verbindungen umfassen und dergleichen, bezeichnet werden. Sie finden sich unter einigen Begriffen, die auf diesem Gebiet der Technik verwendet werden, um Teile von Rohöl zu beschreiben, wie ein Gasöl mit oder ohne einem Anteil an höher siedendem Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterial, das metallorganische Verbindungen enthalten kann, und im wesentlichen allen anderen schweren Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterialien, die einen Conradson-Carbonwert von mindestens 2 Gew.-% und eine Anfangssiedetemperatur von mindestens 204ºC (400ºF) besitzen, wobei ungefähr 20 Gew.-% oder mehr der darin enthaltenen Komponenten bei 538ºC (1000ºF) oder darüber sieden.The catalytic cracking process of the present invention relates to the cracking of economically obtained heavy hydrocarbon feedstocks, generally referred to as gas oils, residual oils, gas oils comprising residual components, reduced crude oil, topped crude oil, and residual high boiling hydrocarbons comprising organometallic compounds and the like. They are found among some terms used in this art to describe portions of crude oil such as a gas oil with or without a proportion of higher boiling hydrocarbon feedstock which may contain organometallic compounds, and essentially all other heavy hydrocarbon feedstocks having a Conradson Carbon Value of at least 2% by weight and an initial boiling temperature of at least 204°C (400°F), with about 20% by weight or more of the components therein boiling at 538°C (1000°F) or above.

Aus dem Cracken solcher Beschickungsmaterialien erhaltene Produkte schließen die folgenden ein, sind aber nicht darauf beschränkt: Benzin und Produkte mit dem Siedebereich von Benzin, die von C&sub5; bis 218,8ºC (425ºF) sieden, leichtes Kreislauföl mit einem Siedebereich von 218,8ºC (425ºF) bis 316-371ºC (600/670ºF), ein schweres Kreislaufölprodukt einschließlich eines Produkts, das höher siedet als leichtes Kreislauföl und bis zu 427ºC (800ºF) und darüber siedet, und ein Schlammöl, das von 371ºC (670ºF) bis 521ºC (970ºF) siedet. Zusätzlich wird ein schweres gecracktes Naphtha hergestellt und als Vorlauf des leichten Kreislauföldestillats abgezogen oder getrennt hergestellt. Es siedet im Bereich von 166ºC (330ºF) bis 218,8ºC (425ºF).Products obtained from cracking such feedstocks include, but are not limited to, the following: limited to: gasoline and products with the boiling range of gasoline boiling from C5 to 218.8ºC (425ºF), light cycle oil boiling from 218.8ºC (425ºF) to 316-371ºC (600/670ºF), a heavy cycle oil product including a product boiling higher than light cycle oil and boiling up to 427ºC (800ºF) and above, and a sludge oil boiling from 371ºC (670ºF) to 521ºC (970ºF). In addition, a heavy cracked naphtha is produced and withdrawn as a foreshortening of the light cycle oil distillate or produced separately. It boils in the range of 166ºC (330ºF) to 218.8ºC (425ºF).

Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft auch das Cracken von leichten, schweren und dazwischenliegenden frischen Naphthasorten, die im Bereich von 38ºC bis 232ºC (100ºF bis 450ºF) sieden, und von schweren FCC-Naphthasorten, die im Bereich von 66ºC bis 218,8ºC (150ºF bis 425ºF) sieden, um unter anderem Benzin mit hoher Oktanzahl, leichte Olefine für die Alkylierung oder andere Reaktionen, um Gemische mit hoher Oktanzahl herzustellen, oder zur petrochemischen Produktion und einen Strom von gewöhnlichem leichten Kreislauföl herzustellen.The process of the present invention also relates to the cracking of light, heavy and intermediate fresh naphthas boiling in the range of 38°C to 232°C (100°F to 450°F) and heavy FCC naphthas boiling in the range of 66°C to 218.8°C (150°F to 425°F) to produce, among other things, high octane gasoline, light olefins for alkylation or other reactions to produce high octane blends or for petrochemical production, and a stream of ordinary light cycle oil.

Das schwere Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterial, das typischerweise ein Gemisch aus Vakuumgasölen und Rückstandsölen umfaßt, wird in einen ersten verlängerten Steigrohrreaktor eingeführt und darin mit einem hoch aktiven, frisch regenerierten Crackkatalysator bei einer Temperatur von mindestens über 704ºC (1300ºF) gemischt. Die Kohlenwasserstoffbeschickung wird bevorzugt zunächst mit Dampf oder einem anderen Gas bei einer solchen Temperatur und solchen Bedingungen gemischt, daß sich ein hochgradig zerstäubter Zulauf bildet, der anschließend mit dem regenerierten Katalysator vermischt wird, um eine im allgemeinen dampfförmige Kohlenwasserstoff-Katalysator-Suspension zu bilden. Nach der katalytischen Umwandlung des Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterials trennt eine Vorrichtung zur Suspensionstrennung oder eine Trennkesselvorrichtung, die beispielsweise Fliehkraftabscheider an der Ausbringung des Steigrohrs enthält, den mitgerissenen Katalysator aus dem dampfförmigen Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterial mit Einschluß der gecrackten Umwandlungsprodukte.The heavy hydrocarbon feedstock, which typically comprises a mixture of vacuum gas oils and residual oils, is introduced into a first elongated riser reactor and mixed therein with a highly active, freshly regenerated cracking catalyst at a temperature of at least above 704°C (1300°F). The hydrocarbon feedstock is preferably first mixed with steam or other gas at a temperature and under conditions to form a highly atomized feedstock which is then mixed with the regenerated catalyst to form a generally vaporous hydrocarbon catalyst suspension. After catalytic After conversion of the hydrocarbon feedstock, a slurry separation device or a separation vessel device, including, for example, centrifugal separators at the discharge of the riser, separates the entrained catalyst from the vaporous hydrocarbon feedstock including the cracked conversion products.

Gleichzeitig zu oder getrennt von der oben genannten Operation wird ein Naphtha-Beschickungsmaterial in einem zweiten verlängerten Steigrohrreaktor unter Bedingungen eingeführt, um darin ein Vermischen mit heißem frisch regeneriertem Crackkatalysator bei einer Temperatur von mindestens über 704ºC (1300ºF) zu erhalten, und unter Bedingungen, die zur Bildung einer dampfförmigen Kohlenwasserstoff-Katalysator- Suspension führen, die nach der katalytischen Umwandlung des Naphtha-Beschickungsmaterials aus dem Steigrohrauslauf in die Trennvorrichtung zur Abtrennung des mitgerissenen Katalysators aus dem dampfförmigen Material und zusätzlichen gecrackten Umwandlungsprodukten fließt.Simultaneously with or separately from the above operation, a naphtha feedstock is introduced into a second extended riser reactor under conditions to obtain mixing therein with hot freshly regenerated cracking catalyst at a temperature of at least above 704°C (1300°F) and under conditions resulting in the formation of a vaporous hydrocarbon catalyst suspension which, after catalytic conversion of the naphtha feedstock, flows from the riser outlet into the separator for separation of the entrained catalyst from the vaporous material and additional cracked conversion products.

Die vereinigten dampfförmigen Kohlenwasserstoffprodukte, die die Fliehkraftabscheider verlassen, werden anschließend in einer Fraktioniersäule mit abwärts gerichteter Strömung in Produkte aufgetrennt, die im weiteren näher beschrieben werden. Die verbrauchten Katalysatorteile, die aus jedem entsprechenden Steigrohrreaktor bei dem Cracken wiedergewonnen werden, werden anschließend von mitgerissenem Kohlenwasserstoffmaterial mittels Behandlung mit Dampf oder einem anderen geeigneten Strippgas bei einer erhöhten Temperatur in einem Bereich von 471ºC (880ºF) bis 566ºC (1050ºF) befreit und anschließend aufeinanderfolgend den ersten und zweiten Katalyator-Regenerationszonen (relativ niedriger und hoher Temperatur) zugeführt, wie das vollständig beispielsweise in der US-A-4 664 778, US-A-4 601 814, US-A-4 336 160, US-A- 4 332 674 und US-A-4 331 533 beschrieben wird.The combined vaporous hydrocarbon products leaving the centrifugal separators are then separated in a downward flow fractionating column into products which are described in more detail below. The spent catalyst portions recovered from each respective riser reactor in the cracking are then stripped of entrained hydrocarbon material by treatment with steam or other suitable stripping gas at an elevated temperature in the range of 471ºC (880ºF) to 566ºC (1050ºF) and then fed sequentially to the first and second catalyst regeneration zones (relatively low and high temperature) as fully described, for example, in US-A-4 664 778, US-A-4 601 814, US-A-4 336 160, US-A- 4 332 674 and US-A-4 331 533.

Bei solchen Verfahren wird der gestrippte, verbrauchte Katalysator einer dichten Katalysatorwirbelschicht in einer ersten Katalysator-Regenerationszone zugeführt, die unter sauerstoffarmen und hinsichtlich der Temperatur eingeschränkten Bedingungen unterhalb von 704ºC (1300ºF) und vorzugsweise nicht über 682ºC (1260ºF) gehalten wird. Die Verbrennung des auf den verbrauchten Katalysator abgeschiedenen kohlenwasserstoffhaltigen Materials oder Koks in der ersten Regenerationszone wird bei relativ milden Temperaturen und unter Bedingungen durchgeführt, die hinreichend sind, um im wesentlichen den gesamten Wasserstoff, der in den Koksablagerungen vorhanden ist, und ein Teil des Kohlenstoffs zu verbrennen. Die Regeneratortemperatur wird somit vorzugsweise auf eine Temperatur und Bedingungen beschränkt, die die Katalysatordesaktivierung durch Überschreiten der hydrothermalen Stabilität des Katalysators oder der metallurgischen Grenzen eines herkömmlichen Niedertemperatur-Regeneratorbetriebs nicht beschleunigen. Rauchgase, die relativ reich an Kohlenmonoxid sind, werden aus der ersten Regenerationszone gewonnen und können beispielsweise einem Kohlenmonoxid-Dampfkessel oder einem Einäscherungsofen und Rauchgaskühler vor der Verbindung mit anderen Prozess-Rauchgasströmen zur Dampferzeugung durch Förderung einer vollständigeren Verbrennung des darin enthaltenen Kohlenmonoxids, zugeführt werden. Solche verbundenen Ströme können durch einen Antriebsmaschinenteil zur Energiewiedergewinnung geleitet werden, um komprimierte Prozessluft zu erzeugen. Ein teilweise regenerierter Katalysator von begrenzter Temperatur, der Kohlenstoffrückstände umfaßt, wird aus der ersten Regeneratorzone im wesentlichen frei von Wasserstoff im Koks wiedergewonnen und in eine zweite getrennte Katalysator-Regenerationszone von nichtkontrollierter höherer Temperatur geleitet, in der die restlichen relativ kohlenstoffreichen Koksablagerungen im wesentlichen vollständig zu Kohlendioxid bei einer erhöhten Katalysatortemperatur, vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 704ºC bis 871ºC (1300ºF bis 1600ºF) und, wenn möglich, bis zu 982ºC (1800ºF), in einer Umgebung mit minimalem Dampf aus der Verbrennung von Wasser oder anderen Quellen verbrannt werden.In such processes, the stripped spent catalyst is fed to a dense fluidized bed of catalyst in a first catalyst regeneration zone maintained under oxygen-deficient and temperature-limited conditions below 704°C (1300°F) and preferably not above 682°C (1260°F). Combustion of the hydrocarbonaceous material or coke deposited on the spent catalyst in the first regeneration zone is conducted at relatively mild temperatures and under conditions sufficient to burn off substantially all of the hydrogen present in the coke deposits and a portion of the carbon. The regenerator temperature is thus preferably limited to a temperature and conditions that do not accelerate catalyst deactivation by exceeding the hydrothermal stability of the catalyst or the metallurgical limitations of conventional low temperature regenerator operation. Flue gases relatively rich in carbon monoxide are recovered from the first regeneration zone and may be fed, for example, to a carbon monoxide boiler or an incinerator and flue gas cooler prior to joining with other process flue gas streams to generate steam by promoting more complete combustion of the carbon monoxide contained therein. Such joined streams may be passed through a power recovery prime mover section to produce compressed process air. A partially regenerated catalyst of confined temperature comprising carbon residues is recovered from the first regenerator zone substantially free of hydrogen in the coke and passed to a second separate catalyst regeneration zone of uncontrolled higher temperature in which the remaining relatively carbon-rich coke deposits are burned substantially completely to carbon dioxide at an elevated catalyst temperature, preferably within the range of 704ºC to 871ºC (1300ºF to 1600ºF) and, if possible, up to 982ºC (1800ºF), in an environment having minimal steam from the combustion of water or other sources.

Die zweite Regenerationszone ist so konzipiert, daß sie die Verweilzeit des Katalysators darin bei der hohen Temperatur begrenzt, während eine Rate der Kohlenstoffverbrennung erreicht wird, die erforderlich ist, um einen Rest an Kohlenstoff auf den recyclierten heißen Katalysatorteilchen von weniger als etwa 0,05 Gew.-% und mehr bevorzugt weniger als etwa 0,03 Gew.-% zu erzielen.The second regeneration zone is designed to limit the residence time of the catalyst therein at the high temperature while achieving a rate of carbon combustion required to achieve a residual carbon on the recycled hot catalyst particles of less than about 0.05 wt.%, and more preferably less than about 0.03 wt.%.

Die aus der zweiten Regenerationszone erhaltenen Rauchgase können externen Zyklonen zur Wiedergewinnung von mitgerissenem Katalysatorabrieb vor der weiteren Verwendung, z.B. indem sie mit dem zuerst verbrannten Rauchgas der ersten Regenerationszone in der oben beschriebenen Weise verbunden werden, zugeführt werden.The flue gases obtained from the second regeneration zone can be fed to external cyclones for recovery of entrained catalyst debris before further use, e.g. by combining them with the first burnt flue gas from the first regeneration zone in the manner described above.

Die heißen, vollständig regenerierten Katalysatorteile werden anschließend durch die entsprechenden Katalysatorsammelzonen und Rohrleitungen den ersten und zweiten Steigreaktoren zum weiteren auf die oben beschriebene Weise erfolgenden Cracken zugeführt.The hot, fully regenerated catalyst parts are then fed through the appropriate catalyst collection zones and piping to the first and second riser reactors for further cracking in the manner described above.

Die Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit ein Kombinationskatalysator-Regenerationsbetrieb, der erste und zweite Katalysator-Regenerationszonen relativ niedriger und höherer Temperatur unter solchen Bedingungen, wie sie oben beschrieben wurden, aufweist, wodurch heißer regenerierter Katalysator den ersten und zweiten verlängerten Steigrohrreaktoren zugeführt wird, um die entsprechenden Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterialien unabhängig katalytisch unter solchen Verfahrensparametern zu cracken, die eine selektive Umwandlung zu dem gewünschten Produkt erlauben. Es ist auch eine Zone zur fraktionierten Destillation vorgesehen, um das gecrackte Produktgemisch aus den ersten und zweiten Steigrohrreaktoren zur Trennung der Produkte aufzunehmen.The plant for carrying out the process according to the invention is thus a combination catalyst regeneration plant having first and second catalyst regeneration zones of relatively low and higher temperature under conditions as described above, whereby hot regenerated catalyst passes through the first and second extended riser reactors to independently catalytically crack the respective hydrocarbon feedstocks under process parameters which permit selective conversion to the desired product. A fractional distillation zone is also provided to receive the cracked product mixture from the first and second riser reactors for separation of the products.

In der Figur, auf die jetzt Bezug genommen wird, ist eine Anlage gezeigt, die für die Durchführung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens angepaßt ist. Demgemäß sind erste und zweite verlängerte Kohlenwasserstoff-Steigrohrreaktoren 8 bzw. 108 vorgesehen, in denen ein frisches hochsiedendes schweres Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterial, das katalytisch gecrackt werden soll und typischerweise ein Gasöl oder Rückstandsöl oder ein Gemisch daraus umfaßt, in einen unteren Teil des ersten Steigrohrreaktors 8 durch eine Leitungsvorrichtung 4 durch eine Vielzahl von Strömen in dem Steigrohrquerschnitt, eingebracht durch eine Vielzahl von horizontal in Abständen angebrachten bzw. verteilten Einspritzdüsen für das Beschickungsmaterial, gezeigt durch die Einspritzdüse 6, eingeführt wird. Solche Düsen sind vorzugsweise das Beschickungsmaterial zerstäubende Düsen des Typs, wie er beispielsweise in der US-A- 4 434 049 beschrieben ist, oder eine andere Einspritzquelle geeignet hoher Energie. Dampf, Brenn- bzw. Heizgas, Kohlendioxid oder ein anderes geeignetes Gas können in die Einspritzdüsen für das Beschickungsmaterial über die Leitungsvorrichtung 2 als belüftendes, fluidisierendes oder verdünnendes Medium zur Erleichterung der Zerstäubung oder Verdampfung des Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterials eingeführt werden.Referring now to the figure, there is shown a plant adapted for carrying out a preferred embodiment of the process of the invention. Accordingly, first and second elongated hydrocarbon riser reactors 8 and 108, respectively, are provided in which a fresh high boiling heavy hydrocarbon feedstock to be catalytically cracked and typically comprising a gas oil or residual oil or a mixture thereof is introduced into a lower portion of the first riser reactor 8 through conduit means 4 through a plurality of streams in the riser cross-section introduced by a plurality of horizontally spaced feedstock injectors shown by injector 6. Such nozzles are preferably feedstock atomizing nozzles of the type described, for example, in US-A-4,434,049 or another suitable high energy injection source. Steam, fuel gas, carbon dioxide or other suitable gas may be introduced into the feedstock injection nozzles via the conduit means 2 as an aerating, fluidizing or diluting medium to facilitate atomization or vaporization of the hydrocarbon feedstock.

Der heiße regenerierte Katalysator wird in den unteren Teil des Steigrohrreaktors 8 durch eine Leitungsvorrichtung 10 eingeführt und nach oben strömen gelassen und mit der Vielzahl der Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterial-Ströme in den Querschnitt des Steigrohrreaktors 8 vermischt, und zwar in einer zur Bildung eines verdampften Hochtemperaturgemisches oder einer -suspension mit dem Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterial. Die so gebildete Hochtemperatursuspension, die Kohlenwasserstoffe, Verdünnungsmittel, fluidisierendes Gas und dergleichen und suspendierten (fluidisierten) Katalysator umfaßt, passiert anschließend das Steigrohr 8, das in einer dem Fachmann geläufigen Weise betrieben wird.The hot regenerated catalyst is introduced into the lower portion of the riser reactor 8 through a conduit device 10 and allowed to flow upward and mix with the plurality of hydrocarbon feed streams in the cross-section of the riser reactor 8 in a manner to form a high temperature vaporized mixture or suspension with the hydrocarbon feed. The high temperature suspension thus formed, comprising hydrocarbons, diluent, fluidizing gas and the like, and suspended (fluidized) catalyst, then passes through the riser 8 which is operated in a manner familiar to those skilled in the art.

Die Crackbedingungen in dem Steigrohr 8 zur Herstellung von gecrackten Produkten, die leichte Olefine, gecracktes Benzin und schwerere gecrackte Öle aus dem schweren Beschickungsmaterial hochsiedender Komponenten umfassen, sind gut bekannt. Das schwere Beschickungsmaterial, das Komponenten mit hohem Molekulargewicht umfaßt, neigt dazu, eine beträchtliche Menge an mehrkernigen aromatischen Verbindungen zu enthalten, die mehr Koks beim Cracken als andere Verbindungen ergeben und die mit niedrigerer Selektivität zu den gewünschten Produkten aber mit höherer Selektivität zu C&sub2;- und leichteren Gasen und Koks cracken. Daher werden die schwereren Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterial-Komponenten vorzugsweise relativ verringerten bzw. reduzierten Verweilzeiten bei höheren Temperaturen unterworfen, um hohe Ausbeuten an Benzin mit hoher Oktanzahl und leichtem Kreislauföl zu erhalten, wobei das Verfahren beendet wird, bevor ein nennenswertes Cracken oder eine Kondensation von Polyaromaten dabei auftritt, das bzw. die zu einer übermäßigen Koksbildung, zusätzlichen C&sub2;- und leichteren Gasen führt. Die Crackbedingungen schließen nominale Verweilzeiten von 1 bis 4 Sekunden ein mit einem Steigrohr-Temperaturprofil der Temperaturen des regenerierten Katalysators von 704 bis 871ºC (1300ºF bis 1600ºF), Vorheiztemperaturen des Beschickungsmaterials von 121ºC bis 399ºC (250ºF bis 750ºF), Mischzonen- Auslaßtemperaturen von 538ºC bis 593ºC (1000ºF bis 1100ºF), Einlaßtemperaturen in die katalytische Zone von 482ºC bis 593ºC (900ºF bis 1100ºF) und Auslaßtemperaturen aus dem Steigrohrreaktor von 466ºC bis 554ºC (870ºF bis 1030ºF) und Steigrohrdrücke im Bereich von 1,035 bis 2,76 bar (15 bis 40 psig).The cracking conditions in the riser 8 for producing cracked products comprising light olefins, cracked gasoline and heavier cracked oils from the heavy feedstock of high boiling components are well known. The heavy feedstock comprising high molecular weight components tends to contain a significant amount of polynuclear aromatic compounds which yield more coke upon cracking than other compounds and which crack with lower selectivity to the desired products but with higher selectivity to C2 and lighter gases and coke. Therefore, the heavier hydrocarbon feedstock components are preferably subjected to relatively reduced residence times at higher temperatures to obtain high yields of high octane gasoline and light cycle oil, with the process being terminated before significant cracking or condensation of polyaromatics occurs therein, resulting in excessive coke formation, additional C2 and lighter gases. The cracking conditions include nominal residence times of 1 to 4 seconds with a riser temperature profile of regenerated catalyst temperatures of 704 to 871°C. (1300ºF to 1600ºF), feed preheat temperatures from 121ºC to 399ºC (250ºF to 750ºF), mixing zone outlet temperatures from 538ºC to 593ºC (1000ºF to 1100ºF), catalytic zone inlet temperatures from 482ºC to 593ºC (900ºF to 1100ºF), and riser reactor outlet temperatures from 466ºC to 554ºC (870ºF to 1030ºF), and riser pressures ranging from 1.035 to 2.76 bar (15 to 40 psig).

Die auf die Gesamtbeschickungsmenge bezogenen Katalysator/Ölverhältnisse können von 5 bis 10 reichen, wobei die Koksmenge auf dem regenerierten Katalysator von 0,3 bis 1,2 Gew.-% reicht. Die Menge an durch die Leitungsvorrichtung 2 zugeführtem Verdünnungsmittel kann in Abhängigkeit von dem Verhältnis des Kohlenwasserstoffs zum Verdünnungsmittel, das für Kontrollzwecke gewünscht ist, variieren. Wenn zum Beispiel Dampf als Verdünnungsmittel verwendet wird, kann er in einer Menge von etwa 2 bis 8 Gew.-%, bezogen auf die Kohlenwasserstoff-Beschickungsmenge, vorliegen.The catalyst/oil ratios based on the total feed rate may range from 5 to 10, with the amount of coke on the regenerated catalyst ranging from 0.3 to 1.2 wt.%. The amount of diluent fed through the conduit 2 may vary depending on the ratio of hydrocarbon to diluent desired for control purposes. For example, if steam is used as the diluent, it may be present in an amount of about 2 to 8 wt.% based on the hydrocarbon feed rate.

Der Ausfluß aus dem ersten Steigrohrreaktor 8, der ein Gemisch aus verdampftem Kohlenwasserstoff und suspendierten Katalysatorteilchen mit Einschluß von gecrackten Produkten der katalytischen Umwandlung umfaßt, strömt von dem oberen Ende des Steigrohrs 8 durch Ausbringung durch eine anfängliche Trennung in einer Suspensionsseparator-Vorrichtung 26, wie ein Trägheitsseparator, und/oder strömt zu einem oder mehreren Zyklon-Abscheidern 28, die in dem oberen Teil des Kessels 20 zur zusätzlichen Abtrennung der flüchtigen Kohlenwasserstoffe von den Katalysatorteilchen angeordnet sind. Die abgetrennten dampfförmigen Kohlenwasserstoffe, das Verdünnungsmittel, das gasförmige Rectifiziermaterial und dgl. werden durch die Leitung 90 abgezogen, um zu der nachstehend näher beschriebenen Anlage zur Produktgewinnung zu strömen.The effluent from the first riser reactor 8, comprising a mixture of vaporized hydrocarbon and suspended catalyst particles including cracked products of the catalytic conversion, flows from the upper end of the riser 8 through discharge through an initial separation in a suspension separator device 26, such as an inertial separator, and/or flows to one or more cyclone separators 28 located in the upper part of the vessel 20 for additional separation of the volatile hydrocarbons from the catalyst particles. The separated vaporous hydrocarbons, diluent, gaseous rectifier material and the like are withdrawn through line 90 to flow to the product recovery unit described in more detail below.

Der verbrauchte Katalysator aus dem Crackverfahren, der durch die Vorrichtung 26 und die Zyklonen 28 abgetrennt wird, und kohlenwasserstoffhaltiges Produkt oder Koks aus dem Cracken von schweren Kohlenwasserstoffen und Metallverunreinigungen als Abscheidungen darauf aufweist, wird als ein Katalysatorbett 30 in einem unteren Teil des Kessels 20 gesammelt. Strippgas, wie Dampf, wird in den unteren Bodenteil des Bettes durch eine Leitungsvorrichtung 32 eingeführt. Der gestrippte Katalysator wird aus dem Kessel 20 in den Katalysatorbehälter 34 und durch einen Druckflußregler V&sub3;&sub4; und eine Leitungsvorrichtung 36 zu einem Katalysatorbett 38 strömengelassen, das in dem Kessel 40 der ersten Katalysator-Regenerationszone regeneriert wird. Sauerstoff-enthaltendes Regenerationsgas, wie Luft, wird in den Bodenteil des Bettes 38 durch eine Leitungsvorrichtung 42, die mit dem Luftverteilerring 44 in Verbindung steht, eingeführt.The spent catalyst from the cracking process, separated by the device 26 and cyclones 28, and having hydrocarbonaceous product or coke from the cracking of heavy hydrocarbons and metal impurities deposited thereon, is collected as a catalyst bed 30 in a lower portion of the vessel 20. Stripping gas, such as steam, is introduced into the lower bottom portion of the bed through a conduit device 32. The stripped catalyst is flowed from the vessel 20 into the catalyst vessel 34 and through a pressure flow regulator V34 and a conduit device 36 to a catalyst bed 38 which is regenerated in the vessel 40 of the first catalyst regeneration zone. Oxygen-containing regeneration gas, such as air, is introduced into the bottom portion of the bed 38 through a conduit device 42 which communicates with the air distribution ring 44.

Die Regenerationszone 40, die gemäß den bekannten Verfahren betrieben wird, wird unter Bedingungen gehalten, wie eines Regenerationsverfahrens bei relativ niedriger Temperatur, im allgemeinen unter 704ºC (1300ºF) und vorzugsweise unter 682ºC (1260ºF), und unter Bedingungen, die so ausgewählt sind, daß mindestens eine teilweise Verbrennung und Entfernung der Kohlenstoffabscheidungen und im wesentlichen sämtlichen Wasserstoffs, der mit dem abgeschiedenen Kohlenwasserstoffmaterial aus dem katalytischen Cracken in Verbindung steht, erzielt wird. Die in der ersten Regenerationszone 40 durchgeführte Verbrennung wird unter solchen Bedingungen durchgeführt, daß ein an Kohlenmonoxid reicher Rauchgasstrom in der ersten Regenerationszone gebildet wird. Der Rauchgasstrom wird von dem mitgerissenen Katalysatorabrieb durch eine oder mehrere Zyklon-Trennvorrichtungen, wie sie durch 46 angedeutet sind, getrennt. Der so durch die Zyklonen von den an Kohlenmonoxid reichen Rauchgasen abgetrennte Katalysator wird zu dem Katalysatorbett 38 durch entsprechende Diplegs zurückgeführt. Die aus der Zyklon-Trennvorrichtung 46 in der ersten Regenerationszone durch die Leitungsvorrichtung 50 gewonnenen an Kohlenmonoxid reichen Rauchgase können beispielsweise einem Kohlenmonoxid-Dampfkessel oder einer Einäscherungsanlage und/oder einem Rauchgaskühler (beide nicht gezeigt) vor der Vereinigung mit anderen Prozeß Rauchgasströmen und dem durch Strömen eines Antriebsanlagenbereichs zur Energiegewinnung - in der oben erläuterten Weise - zur Bildung von Dampf durch eine vollständigere Verbrennung des darin verfügbaren Kohlenmonoxids zugeführt werden. In der ersten Regenerationszone sollen deshalb die Regenerationsbedingungen so ausgewählt bzw. eingestellt werden, daß der Katalysator nur teilweise bei der Entfernung der Kohlenwasserstoff-haltigen Abscheidungen regeneriert wird, so daß genügend rückständiger Kohlenstoff auf dem Katalysator verbleibt, um höhere Temperaturen der Katalysatorteilchen über 760ºC (1400ºF), vorzugsweise bis zu 871ºC (1600ºF) und bis zu 982ºC (1800ºF) zu erzielen, wie das für die vollständigere Entfernung des Kohlenstoffs von den Katalysatorteilchen durch dessen Verbrennung mit überschüssigem sauerstoffhaltigen Regenerationsgas in einer zweiten, nachstehend beschriebenen, Katalysator-Regenerationszone erforderlich ist.The regeneration zone 40, which operates in accordance with known techniques, is maintained under conditions such as a relatively low temperature regeneration process, generally below 704°C (1300°F) and preferably below 682°C (1260°F), and under conditions selected to achieve at least partial combustion and removal of the carbon deposits and substantially all of the hydrogen associated with the separated hydrocarbon material from catalytic cracking. The combustion carried out in the first regeneration zone 40 is carried out under conditions such that a carbon monoxide rich flue gas stream is formed in the first regeneration zone. The flue gas stream is separated from the entrained catalyst debris by one or more cyclone separators as indicated by 46. The catalyst thus separated from the carbon monoxide-rich flue gases by the cyclones is fed to the catalyst bed 38 by appropriate Diplegs. The carbon monoxide rich flue gases recovered from the cyclone separator 46 in the first regeneration zone through the conduit means 50 may be fed to, for example, a carbon monoxide boiler or an incinerator and/or flue gas cooler (neither shown) prior to combining with other process flue gas streams and passing through a power plant area to generate energy - in the manner explained above - to form steam by more complete combustion of the carbon monoxide available therein. In the first regeneration zone, therefore, the regeneration conditions should be selected or adjusted so that the catalyst is only partially regenerated in the removal of the hydrocarbon-containing deposits so that sufficient residual carbon remains on the catalyst to achieve higher catalyst particle temperatures in excess of 760ºC (1400ºF), preferably up to 871ºC (1600ºF) and up to 982ºC (1800ºF), as is necessary for the more complete removal of carbon from the catalyst particles by combustion thereof with excess oxygen-containing regeneration gas in a second catalyst regeneration zone described below.

Teilweise regenerierter Katalysator, der nun im wesentlichen frei von Wasserstoff in den rückständigen Kohlenstoffablagerungen auf dem Katalysator ist, wird von einem unteren Teil des Bettes 38 abgezogen, um ihn nach oben durch das Steigrohr 52 zu transferieren, um ihn in den unteren Teil eines dichten Fließbetts des Katalysators 54 in einer oberen getrennten zweiten Katalysator-Regenerationszone 58 auszubringen. Lift- bzw. Fördergas, wie komprimierte Luft, wird dem Bodeneinlaß des Steigrohrs 52 durch ein hohles Spindelhahnventil 60, das Durchflußregler aufweist (nicht gezeigt), zugeführt.Partially regenerated catalyst, now substantially free of hydrogen in the residual carbon deposits on the catalyst, is withdrawn from a lower portion of bed 38 for transfer upward through riser 52 for discharge into the lower portion of a dense fluidized bed of catalyst 54 in an upper separate second catalyst regeneration zone 58. Lift gas, such as compressed air, is supplied to the bottom inlet of riser 52 through a hollow spindle valve 60 having flow regulators (not shown).

Die Bedingungen in der zweiten Katalysator-Regenerationszone werden in einer im Stand der Technik bekannten Weise eingestellt, um die im wesentlichen vollständige Entfernung des Kohlenstoffs durch Verbrennen von dem Kohlenstoff, der in der ersten Regenerationszone noch nicht entfernt worden ist, zu erzielen. Demgemäß wird ein Regenerationsgas, wie Luft, oder ein mit Sauerstoff angereichertes Gas mittels einer Leitungsvorrichtung 62, die mit einem Luftverteilerring 64 in Verbindung steht, dem Bett 54 zugeführt. Wie in der Figur gezeigt, ist der Kessel 58 in der zweiten Regenerationszone im wesentlichen frei von exponierten Innenbauteilen aus Metall und trennenden Zyklonen, so daß die gewünschte Hochtemperaturregenerierung durchgeführt werden kann, ohne im Zusammenhang mit den Konstruktionsmaterialien stehende Temperaturprobleme aufzuwerfen. Die zweite Katalysator-Regenerationszone ist gewöhnlich ein feuerfest ausgekleideter Kessel oder sie ist aus einem anderen geeigneten thermisch stabilen Material hergestellt, das im Stand der Technik bekannt ist. Darin wird die Hochtemperaturregenerierung des Katalysators in Abwesenheit von Wasserstoff oder erzeugtem Dampf und in Anwesenheit von genügend Sauerstoff durchgeführt, um eine im wesentlichen vollständige Verbrennung von Kohlenmonoxid in dem dichten Katalysatorbett 56 zur Erzeugung eines an Kohlendioxid reichen Rauchgases durchgeführt. Auf diese Weise können die Temperaturbedingung und Sauerstoffkonzentration unkontrolliert sein und dürfen 871ºC (1600ºF) überschreiten und möglicherweise eine so hohe Temperatur wie 982ºC (1800ºF) erreichen oder solche, die für die im wesentlichen vollständige Kohlenstoffverbrennung erforderlich sind. Jedoch werden die Temperaturen typischerweise zwischen 704ºC (1300ºF) und 871ºC (1600ºF) gehalten.The conditions in the second catalyst regeneration zone are adjusted in a manner known in the art to achieve substantially complete removal of the carbon by combustion of the carbon not yet removed in the first regeneration zone. Accordingly, a regeneration gas, such as air or an oxygen-enriched gas, is supplied to the bed 54 by means of a conduit 62 communicating with an air distribution ring 64. As shown in the figure, the vessel 58 in the second regeneration zone is substantially free of exposed metal internals and separating cyclones so that the desired high temperature regeneration can be carried out without presenting temperature problems associated with the materials of construction. The second catalyst regeneration zone is usually a refractory lined vessel or is made of other suitable thermally stable material known in the art. Therein, high temperature regeneration of the catalyst is carried out in the absence of hydrogen or generated steam and in the presence of sufficient oxygen to effect substantially complete combustion of carbon monoxide in the dense catalyst bed 56 to produce a carbon dioxide rich flue gas. In this way, the temperature condition and oxygen concentration may be uncontrolled and may exceed 871°C (1600°F) and possibly reach a temperature as high as 982°C (1800°F) or such as is required for substantially complete carbon combustion. However, temperatures are typically maintained between 704ºC (1300ºF) and 871ºC (1600ºF).

Bei dieser Katalysatorregenerationsumgebung werden rückständige Kohlenstoffablagerungen, die auf dem Katalysator im Anschluß an die erste Regenerationszone kontrollierter Temperatur zurückbleiben, im wesentlichen vollständig in der zweiten Regenerationszone unkontrollierter Temperatur entfernt. Die Temperatur im Kessel 58 in der zweiten Regenerationszone ist somit nicht speziell auf eine Obergrenze beschränkt, mit der Ausnahme, daß sie möglicherweise durch die Mengen des darin zu entfernenden Kohlenstoffs und Wärmebilanz-Beschränkungen des katalytischen Crack-Regenerationsverfahrens begrenzt ist. Die zweite Regenerationszone 58 kann, wenn das gewünscht wird, mit einer Vorrichtung (nicht gezeigt) zur Abführung der Wärme aus dem darin vorhandenen Regenerator ausgerüstet werden, um eine niedrigere Regeneratortemperatur zu ermöglichen, wie sie gewünscht ist, um solche Wärmebilanz-Beschränkungen zu kontrollieren. Beispiele für solche Wärmeabführungsvorrichtungen, die bevorzugt sind, schließen kontrollierbare Katalysatorkühler, wie sie in der US-A-2 970 117 und US-A-4 064 039 beschrieben sind, ein. Bei solchen bevorzugten Vorrichtungen wird ein Teil des Katalysators in den Regenerator aus dessen unterem Teil abgezogen, strömt abwärts aus dem Regenerator und wird anschließend beispielsweise mit Luft als Wirbelschicht durch einen indirekten Wasserkühler-Dampferzeuger und anschließend in einen oberen Teil des Regenerators befördert. Der gekühlte Katalysator kann, wenn das gewünscht wird, alternativ in einen unteren Teil des Regenerators wiedereingeführt werden. In Abhängigkeit von der Neigung der schweren Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterialien, die verarbeitet werden, Koks zu bilden, zum Beispiel in Abhängigkeit von den Verkokungsrückständen nach Conradson der Beschickungsmaterialien, kann der Kühler entsprechend dimensioniert werden.This catalyst regeneration environment removes residual carbon deposits that form on the catalyst after to the first controlled temperature regeneration zone is substantially completely removed in the second uncontrolled temperature regeneration zone. The temperature in the vessel 58 in the second regeneration zone is thus not specifically limited to an upper limit, except that it may be limited by the amounts of carbon to be removed therein and heat balance constraints of the catalytic cracking regeneration process. The second regeneration zone 58 may, if desired, be equipped with a device (not shown) for removing the heat from the regenerator therein to enable a lower regenerator temperature as desired to control such heat balance constraints. Examples of such heat removal devices which are preferred include controllable catalyst coolers as described in US-A-2,970,117 and US-A-4,064,039. In such preferred apparatus, a portion of the catalyst is withdrawn into the regenerator from the lower portion thereof, flows downwardly out of the regenerator and is then fluidized, for example with air, through an indirect water cooler steam generator and then into an upper portion of the regenerator. The cooled catalyst may alternatively be reintroduced into a lower portion of the regenerator if desired. Depending on the tendency of the heavy hydrocarbon feedstocks being processed to form coke, for example depending on the Conradson coking residues of the feedstocks, the cooler may be sized accordingly.

Wie oben beschrieben, wird genügend Sauerstoff in den Kessel 58 in Mengen eingebracht, die die Verbrennung des rückständigen Kohlenstoffs auf dem Katalysator fördern und ein an Kohlendioxid relativ reiches Rauchgas mit Spuren an Kohlenmonoxid erzeugen. Das so erzeugte CO&sub2;-reiche Rauchgas strömt mit den mitgerissenen Katalysatorteilchen aus der dichten Katalysatorwirbelschicht 54 in eine darüberliegende dispergiertere Katalysatorphase, aus der das Rauchgas durch eine oder mehrere durch 70 und 72 dargestellte Leitungen, die mit einem oder mehreren durch 74 dargestellte Zyklon-Abscheider in Verbindung stehen, abgezogen wird. Die so von den heißen Rauchgasen in den Zyklonen abgetrennten Katalysatorteilchen werden durch Dipleg-Vorrichtungen 76 zu dem Katalysatorbett 54 in der zweiten Regenerationszone 58 strömengelassen. Von CO&sub2;-reichen Rauchgasen freier Katalysatorabrieb und die Verbrennung fördernde Mengen an CO werden durch eine oder mehrere durch 78 dargestellte Leitungen aus Zyklonen 74 zur Verwendung beispielsweise, wie oben beschrieben, in Kombination mit den Rauchgasen der ersten Regenerationszone gewonnen.As described above, sufficient oxygen is introduced into the boiler 58 in amounts that promote the combustion of the residual carbon on the catalyst and produce a flue gas relatively rich in carbon dioxide with traces of carbon monoxide The CO₂-rich flue gas thus produced flows with the entrained catalyst particles from the dense fluidized catalyst bed 54 into a more dispersed catalyst phase above it, from which the flue gas is withdrawn through one or more conduits represented by 70 and 72 communicating with one or more cyclone separators represented by 74. The catalyst particles thus separated from the hot flue gases in the cyclones are passed through dipleg devices 76 to the catalyst bed 54 in the second regeneration zone 58. Catalyst flakes free from CO₂-rich flue gases and combustion-promoting amounts of CO are recovered through one or more conduits represented by 78 from cyclones 74 for use, for example, in combination with the flue gases of the first regeneration zone as described above.

Die in Zone 58 bei einer hohen Temperatur regenerierten Katalysatorteilchen werden durch die mit feuerfestem Material ausgekleideten Leitungen 80 und 81 abgezogen, um in die Sammelkessel 82 und 83 zu strömen und von dort durch Leitungen 84 und 85 durch Durchflußregler V&sub8;&sub4; und V&sub8;&sub5; zu den Leitungen 10 und 12, die mit dem entsprechenden Steigrohrreaktor 8, wie oben erläutert, und mit einem zweiten Steigrohrreaktor 108, wie im weiteren näher erläutert, in Verbindung stehen. Belüftendes Gas kann in einen unteren Teil der Kessel 82 und 83 durch eine Leitungsvorrichtung 86, die mit einem Verteilerring in den genannten Kesseln in Verbindung steht, eingeführt werden. Gasförmiges Material wird aus den Kopfteilen der Kessel 82 und 83 durch eine Leitungsvorrichtung 88 abgezogen und strömt in die obere dispergierte Katalysatorphase des Kessels 58.The catalyst particles regenerated at a high temperature in zone 58 are withdrawn through refractory-lined lines 80 and 81 to flow into collection vessels 82 and 83 and from there through lines 84 and 85 through flow regulators V84 and V85 to lines 10 and 12 communicating with the respective riser reactor 8 as explained above and with a second riser reactor 108 as explained in more detail below. Aerating gas may be introduced into a lower part of the vessels 82 and 83 through a line device 86 communicating with a distribution ring in said vessels. Gaseous material is withdrawn from the tops of the vessels 82 and 83 through a conduit 88 and flows into the upper dispersed catalyst phase of the vessel 58.

Gleichzeitig zu den oben beschriebenen Verfahren des Crakkens von schwerem Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterial wird ein Strom von Beschickungsmaterial aus katalytisch zu crackendem Naphtha, zum Beispiel leichtes dazwischenliegendes oder schweres frisches Naphtha mit ausgewählten gecrackten Naphthasorten, wenn das gewünscht wird, in einen unteren Teil des zweiten verlängerten Steigrohrreaktors 108 durch eine Leitungsvorrichtung 14 durch eine Vielzahl von Strömen in dem Steigrohrquerschnitt eingeführt, die durch eine Vielzahl von horizontal getrennt voneinander angeordneten, durch 16 gezeigte Beschickungsmaterial-Einspritzdüsen eingebracht werden. Solche Düsen sind vorzugsweise Einspritzdüsen zur Zerstäubung des Beschickungsmaterials oder ähnliche Einspritzdüsen hoher Energie des oben beschriebenen Typs.In parallel with the above-described processes for cracking heavy hydrocarbon feedstock a stream of feedstock of naphtha to be catalytically cracked, for example light intermediate or heavy fresh naphtha with selected cracked naphthas if desired, is introduced into a lower portion of the second elongated riser reactor 108 through conduit means 14 through a plurality of streams in the riser cross-section introduced through a plurality of horizontally spaced feedstock injectors shown by 16. Such nozzles are preferably feedstock atomization injectors or similar high energy injectors of the type described above.

Wie in dem ersten Steigrohrreaktor 8 wird heißer, frisch regenerierter Katalysator in den unteren Teil des Steigrohrreaktors 108 durch eine Leitungsvorrichtung 12 eingeführt und aufwärts strömengelassen, damit er mit der Vielzahl der Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterialströme in dem Querschnitt des Steigrohrreaktors 108 vermischt wird, und zwar in einer Menge, die hinreichend ist, um ein verdampftes Hochtemperaturgemisch oder -suspension mit dem Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterial zu bilden. Genauso wie in dem ersten Steigrohrreaktor 8 können Dampf, Heizgas oder ein anderes geeignetes Gas in die Einspritzdüsen für das Beschikkungsmaterial durch die Leitungsvorrichtung 2 eingeführt werden, um die Zerstäubung und/oder Verdampfung des Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterials zu erleichtern, oder um als belüftendes, fluidisierendes oder verdünnendes Medium zu dienen. Die so gebildete Hochtemperatursuspension, die Kohlenwasserstoffe, Verdünnungsmittel, fluidisierendes Gas und dergleichen umfaßt, und suspendierter (fluidisierter) Katalysator strömt danach durch das Steigrohr 108, das vorzugsweise unabhängig von dem ersten Steigrohrreaktor 8 betrieben wird, in einer Weise, daß er relativ niedrig siedende Naphthasorten zu den gewünschten Produkten einschließlich Benzin mit hoher Oktanzahl und Benzinvorläufern und leichten Olefinen crackt.As in the first riser reactor 8, hot, freshly regenerated catalyst is introduced into the lower portion of the riser reactor 108 through conduit 12 and flowed upward to mix with the plurality of hydrocarbon feed streams in the cross-section of the riser reactor 108 in an amount sufficient to form a high temperature vaporized mixture or suspension with the hydrocarbon feed. As in the first riser reactor 8, steam, fuel gas or other suitable gas may be introduced into the feed injectors through conduit 2 to facilitate atomization and/or vaporization of the hydrocarbon feed or to serve as an aerating, fluidizing or diluting medium. The high temperature suspension thus formed, comprising hydrocarbons, diluent, fluidizing gas and the like, and suspended (fluidized) catalyst then flows through the riser 108, which is preferably operated independently of the first riser reactor 8, in a manner to convert relatively low boiling naphthas to the desired products including gasoline with high octane number and gasoline precursors and light olefins.

Solche Crackbedingungen in dem zweiten Steigrohrreaktor 108 zur selektiven Herstellung gewünschter gecrackter Produkte aus den Naphtha-Beschickungsmaterialien sind gut bekannt. Zum Beispiel ist es bekannt, daß eine starke bzw. dichte Kohlenstoffablagerung auf dem Katalysator, zum Beispiel kohlenwasserstoffhaltiges Material oder ein Koksaufbau (der reichlich von Rückstandsölen schweren Beschickungsmaterials und dergleichen beigetragen wird), die Benzinselektivität stärker beeinträchtigt, wenn ein relativ niedrig siedendes Beschickungsmaterial, wie zum Beispiel frische Naphthasorten oder schwere gecrackte Naphthasorten, gecrackt werden, als wenn ein relativ hoch siedendes Beschickungsmaterial, z.B. Rückstandsöl und dergleichen, gecrackt wird, obwohl sie in beiden Fällen nachteilig sein kann. Deshalb wird letztendlich in Bezug auf die Benzinselektivität ein Vorteil erzielt, indem man das Beschickungsmaterial mit niedrigem Molekulargewicht einem Cracken in dem zweiten Steigrohrreaktor 108 unabhängig von dem ersten Steigrohrreaktor 8 und in der Abwesenheit des schweren Beschickungsmaterials und einer wesentlichen Koksablagerung unterwirft. Es ist auch bekannt, daß sich schweres Beschickungsmaterial mit niedrigerer Selektivität zu Benzin und Benzinvorläufern als leichtere Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterialien cracken läßt. Deshalb ist es, wie oben erwähnt, vorteilhaft, die schwereren Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterialkomponenten reduzierten Verweilzeiten und sehr hohen Temperaturen zu unterwerfen, um das Cracken soweit wie möglich auf paraffinische Seitenketten und Mono- und Diaromaten im allgemeinen in dem ersten Steigrohrreaktor 8 zu beschränken, um einen übermäßigen Koksaufbau zu kontrollieren, während man gleichzeitig und unabhängig die Crackbedingungen für die Naphtha-Beschickungsmaterialien beim Betrieb des zweiten Steigrohrreaktors 108 unter dem kombinierten Einfluß solcher Variablen, wie längerer Verweilzeiten und höherer Katalysator/Ölverhältnisse, verschärft, wodurch die Mischzonenauslaßtemperatur und die Einlaßtemperatur in die katalytische Zone in Anwesenheit der oben erwähnten Wirkungen einer geringen Kohlenstoffmenge auf dem Katalysator erhöht werden. Außerdem wird durch die Verwendung getrennter Steigrohrreaktoren 8 und 9 die Umwandlung des Beschickungsmaterials wie gewünscht optimiert. Solche wie oben beschriebenen Wirkungen des Kohlenstoffs auf dem Katalysator sowie Verdünnungseffekte sind also unabhängig und können in einer vorteilhaften Weise in dem erfindungsgemäßen Verfahren gehandhabt werden, um mit der Benzinselektivität in dem Gesamtsystem zusammenzuwirken und diese zu erhöhen.Such cracking conditions in the second riser reactor 108 for selectively producing desired cracked products from the naphtha feedstocks are well known. For example, it is known that a dense carbon deposit on the catalyst, e.g., hydrocarbonaceous material or coke buildup (which is amply contributed by heavy feedstock residual oils and the like) affects gasoline selectivity more when cracking a relatively low boiling feedstock, such as fresh naphthas or heavy cracked naphthas, than when cracking a relatively high boiling feedstock, e.g., residual oil and the like, although it may be detrimental in both cases. Therefore, an ultimate advantage is achieved in terms of gasoline selectivity by subjecting the low molecular weight feedstock to cracking in the second riser reactor 108 independently of the first riser reactor 8 and in the absence of the heavy feedstock and substantial coke deposition. It is also known that heavy feedstock cracks with lower selectivity to gasoline and gasoline precursors than lighter hydrocarbon feedstocks. Therefore, as mentioned above, it is advantageous to subject the heavier hydrocarbon feedstock components to reduced residence times and very high temperatures in order to limit cracking as much as possible to paraffinic side chains and mono- and diaromatics in general in the first riser reactor 8 in order to control excessive coke buildup while simultaneously and independently controlling the cracking conditions for the naphtha feedstocks in the operation of the second riser reactor. 108 under the combined influence of such variables as longer residence times and higher catalyst/oil ratios, thereby increasing the mixing zone outlet temperature and the inlet temperature to the catalytic zone in the presence of the above-mentioned effects of a small amount of carbon on the catalyst. In addition, by using separate riser reactors 8 and 9, the conversion of the feedstock is optimized as desired. Such effects of carbon on the catalyst as described above, as well as dilution effects, are thus independent and can be handled in an advantageous manner in the process of the invention to interact with and increase the gasoline selectivity in the overall system.

Auf diese Weise ist es mit den erfindungsgemäßen Verfahren und mit der neuen Anordnung der Anlage dieser Erfindung, wie oben gezeigt, möglich, die optimalen Betriebsbedingungen in dem zweiten Steigrohrreaktor 108 im wesentlichen unabhängig von dem ersten Steigrohrreaktor 8 auszuwählen, die speziell für das katalytische Cracken von Naphtha-Beschickungsmaterial geeignet sind und zu einer höheren Ausbeute an gewünschten Benzinprodukten hoher Oktanzahl und leichten Olefinen bei gleichzeitigem Betrieb des ersten Steigrohrreaktors unter den vorher erwähnten Bedingungen, die für die optimale Umwandlung der schweren hochsiedenden Beschickungsmaterialien zu Benzin und Material mit dem Siedebereich von leichtem Kreislauföl günstig sind, führen.In this way, with the methods of the invention and with the novel arrangement of the plant of this invention as shown above, it is possible to select the optimum operating conditions in the second riser reactor 108 substantially independently of the first riser reactor 8 which are particularly suited to the catalytic cracking of naphtha feedstock and result in a higher yield of desired high octane gasoline products and light olefins while operating the first riser reactor under the aforementioned conditions favorable for the optimum conversion of the heavy, high boiling feedstocks to gasoline and light cycle oil boiling range material.

Es ist ebenfalls bekannt, daß die erhöhte katalytische Umwandlung von frischen und gecrackten Naphthasorten Produkte mit erhöhten Oktanzahlen und zusätzlich hohe Ausbeuten an leichten Olefinen, wie Butene und Propylen, die wertvolle petrochemische Einsatzmaterialien für Dimerisierungs- und Alkylierungsreaktionen sind, und daß das nochmalige Hochtemperaturcracken von crackenden FCC-Benzin-Komponenten ebenfalls die Oktanzahlen verbessert. Eine solche Umwandlung zu den gewünschten Produkten nimmt mit zunehmenden Umwandlungstemperaturen zu. So wird der Fachmann erkennen, daß das Verfahren und die neue Anordnung der Anlage in dieser Erfindung zusätzlich zur Bereitstellung einer selektiven Kontrolle der optimalen Crackbedingungen spezieller Beschickungsmaterialien auch eine Möglichkeit zum Cracken bei extrem hohen Temperaturen schafft, was durch die Verwendung von ersten und zweiten Katalysator-Regenerationszonen, die für das Hochtemperaturcracken und die erhöhte Umwandlung von Naphtha-Beschickungsmaterialien zu solchen Produkten, wie sie oben erwähnt wurden, günstig sind, ermöglicht wurde.It is also known that the increased catalytic conversion of fresh and cracked naphthas produces products with increased octane numbers and, in addition, high yields of light olefins, such as butenes and propylene, which are valuable petrochemical feedstocks for dimerization and alkylation reactions, and that the high temperature re-cracking of cracking FCC gasoline components also improves octane ratings. Such conversion to the desired products increases with increasing conversion temperatures. Thus, those skilled in the art will recognize that the process and novel plant arrangement of this invention, in addition to providing selective control of the optimum cracking conditions of particular feedstocks, also provides an extremely high temperature cracking capability made possible by the use of first and second catalyst regeneration zones favorable for high temperature cracking and increased conversion of naphtha feedstocks to such products as mentioned above.

Demgemäß wird Naphtha vorzugsweise in einem zweiten Steigrohr 108 unter Bedingungen katalytisch gecrackt, die eine nominale Verweilzeit von 1 bis 10 Sekunden mit sich bringen, wobei die Vorheiztemperaturen des Beschickungsmaterials von 104ºC (220ºF) bis 371ºC (700ºF), die Temperaturen des Auslasses der Steigrohrreaktormischzone von 39,1ºC (102ºF) bis 649ºC (1200ºF), die Einlaßtemperaturen in die katalytische Zone des Steigrohrreaktors von 527ºC (980ºF) bis 649ºC (1200ºF) und die Auslaßtemperaturen des Steigrohrreaktors von 510ºC bis 566ºC (950ºF bis 1050ºF) reichen und die Steigrohrdrücke von 1,035 bar bis 2,415 bar (15 bis 35 psig) reichen. Die Katalysator/Ölverhältnisse in dem zweiten Steigrohrreaktor, die auf die Gesamtbeschickungsmenge bezogen sind, können von 3 bis 12, mit Koksprodukt auf dem regenerierten Katalysator von 0,1 bis 0,5 Gew.-% reichen.Accordingly, naphtha is preferably catalytically cracked in a second riser 108 under conditions providing a nominal residence time of from 1 to 10 seconds, with feedstock preheat temperatures ranging from 104°C (220°F) to 371°C (700°F), riser reactor mixing zone outlet temperatures ranging from 39.1°C (102°F) to 649°C (1200°F), riser reactor catalytic zone inlet temperatures ranging from 527°C (980°F) to 649°C (1200°F), and riser reactor outlet temperatures ranging from 510°C to 566°C (950°F to 1050ºF) and riser pressures range from 1.035 bar to 2.415 bar (15 to 35 psig). Catalyst/oil ratios in the second riser reactor, based on total feed, can range from 3 to 12, with coke product on the regenerated catalyst from 0.1 to 0.5 wt. %.

Der Ausfluß aus dem zweiten Steigrohrreaktor 108, der darin eine verdampfte Kohlenwasserstoff-Katalysator-Suspension umfaßt, die katalytisch gecrackte Produkte der Naphtha-Umwandlung enthält, strömt von dem oberen Ende des Steigrohrs 108 durch Ausbringung durch eine anfängliche Trennung in einer Suspensionsseparatorvorrichtung 26, wie sie oben beschrieben worden ist, und/oder strömt zu einem oder mehreren Zyklon- Abscheidern 28, die, wie oben beschrieben, in dem oberen Teil des Kessels 20 zur zusätzlichen Abtrennung der flüchtigen Kohlenwasserstoffe von den Katalysatorteilchen angeordnet sind. Die abgetrennten dampfförmigen Kohlenwasserstoffe, das Verdünnungsmittel, das gasförmige Strippmaterial und dergleichen können durch die Leitung 90 zur Vereinigung mit solchem Material aus dem Crackverfahren in dem Steigrohrreaktor 8 abgezogen werden und dann in die Anlage zur Produktgewinnung strömen.The effluent from the second riser reactor 108, comprising therein a vaporized hydrocarbon catalyst suspension containing catalytically cracked naphtha conversion products, flows from the upper end of the riser 108 through discharge through an initial separation in a suspension separator apparatus 26 as described above and/or flows to one or more cyclone separators 28 disposed in the upper portion of the vessel 20 as described above for additional separation of the volatile hydrocarbons from the catalyst particles. The separated vaporous hydrocarbons, diluent, gaseous stripping material and the like may be withdrawn through line 90 for combination with such material from the cracking process in the riser reactor 8 and then flow to the product recovery unit.

Der verbrauchte Katalysator aus dem Crackverfahren in dem Steigrohrreaktor 108, der durch die Vorrichtung 26 und die Zyklonen 28 abgetrennt wurde, wird in dem Katalysatorbett 30 gesammelt und anschließend in der oben beschriebenen Weise in den ersten und zweiten Regenerationszonen regeneriert.The spent catalyst from the cracking process in the riser reactor 108, separated by the device 26 and the cyclones 28, is collected in the catalyst bed 30 and subsequently regenerated in the manner described above in the first and second regeneration zones.

Das Gemisch, das getrennte dampfförmige Kohlenwasserstoffe und Materialien aus dem Kohlenwasserstoff-Cracken aus den Crackverfahren in den Steigrohrreaktoren 8 und 108 umfaßt, wird durch die Leitungsvorrichtung 90 und die Überführungsleitungsvorrichtung 94 zu dem unteren Teil einer Hauptfraktionierungssäule 98 abgezogen, in der der als Produkt erhaltene Dampf in eine Vielzahl von Fraktionen der gewünschten Komponenten fraktioniert werden kann. Von dem Kopfteil der Säule 98 kann eine Gasfraktion über eine Leitungsvorrichtung 100 abgezogen werden, um zu einem "Naßgas"-Kompressor 102 und nachfolgend durch eine Leitung 104 zu einer Gastrennungsanlage 106 zu strömen. Eine leichte flüssige Fraktion, die FCC-Naphtha und leichteres C&sub3;-C&sub6;-olefinisches Material umfaßt, wird ebenfalls aus dem Kopfteil der Säule 98 über eine Leitungsvorrichtung 107 abgezogen, um zu der Gastrennungsanlage 106 zu strömen. Flüssiges Kondensat mit einem Siedepunkt im Bereich von C&sub5;-221ºC (C&sub5;-430ºF) kann aus der Gastrennungsanlage 106 durch die Leitungsvorrichtung 110 abgezogen werden, und zwar zur Rückführung eines Teils davon als Rückfluß zu der Hauptfraktionierkolonne 98, um einen gewünschten Endsiedepunkt der Naphthaproduktfraktion im Bereich von 204ºC bis 221ºC (400ºF bis 430ºF) zu erhalten.The mixture comprising separated vaporous hydrocarbons and hydrocarbon cracking materials from the cracking processes in riser reactors 8 and 108 is withdrawn through conduit 90 and transfer conduit 94 to the lower portion of a main fractionation column 98 in which the product vapor may be fractionated into a plurality of fractions of the desired components. From the top of column 98, a gas fraction may be withdrawn via conduit 100 to flow to a "wet gas" compressor 102 and subsequently through conduit 104 to a gas separation unit 106. A light liquid fraction comprising FCC naphtha and lighter C3-C6 olefinic material is also withdrawn from the top of column 98 via conduit 107 to flow to gas separation unit 106. Liquid condensate with a boiling point in the range C₅-221ºC (C₅-430ºF) can be obtained from the Gas separation unit 106 through conduit 110 for returning a portion thereof as reflux to main fractionation column 98 to obtain a desired final boiling point of the naphtha product fraction in the range of 204°C to 221°C (400°F to 430°F).

Die in der Gastrennanlage 106 hergestellten Produkte umfassen eine C&sub3;/C&sub4;-Leichtolefin-LPG-Fraktion, die über eine Leitungsvorrichtung 111 zur weiteren Verarbeitung in Ethylen und Propylen in nicht gezeigten Vorrichtungen zur Verarbeitung strömengelassen werden, mit Einschluß eines Abgases, das leichter siedendes, in der Leitungsvorrichtung 112 abgezogenes Material umfaßt, eines leichten FCC-Benzinprodukts mit einem Siedepunkt bis 82ºC (180ºF), eines dazwischenliegenden FCC-Benzinprodukts mit einem Siedebereich von 38ºC (100ºF) bis 154ºC (310ºF) und eines schweren FCC-Benzins mit einem Siedebereich von 154ºC (310ºF) bis 221ºC (430ºF), das im allgemeinen durch die Leitungsvorrichtung 113 abgezogen werden kann.The products produced in gas separation unit 106 include a C3/C4 light olefin LPG fraction which is passed through conduit 111 for further processing into ethylene and propylene in processing devices not shown, including an off-gas comprising lighter boiling material withdrawn in conduit 112, a light FCC gasoline product having a boiling point up to 82°C (180°F), an intermediate FCC gasoline product having a boiling range of 38°C (100°F) to 154°C (310°F), and a heavy FCC gasoline having a boiling range of 154°C (310°F) to 221°C (430°F) generally passed through conduit 111. 113 can be deducted.

Es ist eine Pumpe um die Leitungsvorrichtung 114 in Verbindung mit dem oberen Teil der Säule 98 vorgesehen, um mindestens ein Teil des schweren FCC-Naphthastroms über Leitungsvorrichtungen 4, 116 und 14 zu den Einspritzdüsen 16 für das Beschickungsmaterial des zweiten Steigreaktors 108 zuzuführen, wo es mit dem heißen regenerierten Katalysator, der zur Bildung einer Suspension in der oben beschriebenen Weise durch die Leitung 12 eingeführt wird, verbunden wird. Schweres FCC-Naphtha kann somit in einer solchen Weise in Gegenwart des frischen Naphtha-Beschickungsmaterials, das durch die Leitungsvorrichtung 14 zugeführt wird, um gleichzeitig sowohl frische als auch schwere FCC-Naphthasorten unter optimalen Bedingungen, die für die Herstellung von Benzin mit hoher Oktanzahl und Benzinbeschickungsmaterialien selektiv sind, katalytisch zu cracken, recycliert und wieder gecrackt werden. In einer solchen Anordnung kann auch das Cracken von schwerem FCC-Naphtharecyclat in dem Steigrohr 108, wie oben beschrieben, entweder einzeln oder in Verbindung mit frischem Naphtha in Erwägung gezogen werden.A pump is provided around the conduit 114 in communication with the upper portion of the column 98 to feed at least a portion of the heavy FCC naphtha stream via conduits 4, 116 and 14 to the feedstock injectors 16 of the second riser reactor 108 where it is connected to the hot regenerated catalyst introduced through conduit 12 to form a suspension in the manner described above. Heavy FCC naphtha can thus be recycled and reused in such a manner in the presence of the fresh naphtha feedstock introduced through conduit 14 to simultaneously catalytically crack both fresh and heavy FCC naphthas under optimum conditions selective for the production of high octane gasoline and gasoline feedstocks. In such an arrangement, cracking of heavy FCC naphtha recyclate in riser 108 as described above, either alone or in conjunction with fresh naphtha, may also be considered.

Das schwere FCC-Naphtha kann auch vollständig oder teilweise über die Leitungsvorrichtungen 114 und 4 der Einspritzdüse 6 für das Beschickungsmaterial des ersten Steigrohrreaktors 8 zugeführt werden, wo es mit dem heißen regenerierten Katalysator verbunden wird, der durch die Leitungsvorrichtung 10 eingeführt wird, um eine Suspension in Anwesenheit des schweren Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterials zum nochmaligen katalytischen Cracken in Kombination mit dem Cracken des genannten schweren Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterials zu bilden und eine gewünschte Produktverteilung zu optimieren.The heavy FCC naphtha may also be fed in whole or in part via the conduits 114 and 4 to the feed injector 6 of the first riser reactor 8 where it is combined with the hot regenerated catalyst introduced through the conduit 10 to form a suspension in the presence of the heavy hydrocarbon feedstock for recatalytic cracking in combination with the cracking of said heavy hydrocarbon feedstock and to optimize a desired product distribution.

Des weiteren kann es bei einer solchen Anordnung, wie sie die Erfindung vorsieht, in Erwägung gezogen werden, das frische Naphtha-Beschickungsmaterial durch die Beschickungsleitungen 14 zur Leitung 4 und von da zur Einspritzdüse für das Beschickungsmaterial 6 des ersten Steigrohrreaktors 8 strömen zu lassen und das frische Naphtha in Kombination mit dem Cracken des schweren Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterials, das durch die Leitung 4 eingeführt wird, katalytisch zu cracken.Furthermore, in such an arrangement as the invention contemplates, it may be contemplated to flow the fresh naphtha feedstock through the feed lines 14 to line 4 and from there to the feedstock injector 6 of the first riser reactor 8 and to catalytically crack the fresh naphtha in combination with the cracking of the heavy hydrocarbon feedstock introduced through line 4.

Das Verfahren und die Anlage der vorliegenden Erfindung kann auch Materialien liefern, die leichter und niedriger siedend als schweres FCC-Naphtha, das einzeln oder in Kombination mit recycliertem schweren FCC-Naphtha, frischem Naphtha und/oder Beschickungsmaterialien aus schwerem Gasöl und rückständigen Kohlenwasserstoffen katalytisch nochmals gecrackt werden soll, sind. Solche Materialien schließen ausgewählte FCC-Benzin-Fraktionen bzw. -Schnitte ein, die aus der Gasanlage 106 über Leitungsvorrichtungen 108 und 114 abgezogen werden und anschließend der Leitungsvorrichtung 4 und/oder 14 zugeführt werden können, um sie in die Einspritzdüsen für das Beschickungsmaterial 6 und 16 der ersten bzw. zweiten Steigrohrreaktoren zu einem nochmaligen katalytischen Cracken einzuführen.The process and plant of the present invention can also provide materials that are lighter and lower boiling than FCC heavy naphtha to be catalytically recracked alone or in combination with recycled FCC heavy naphtha, virgin naphtha and/or heavy gas oil and residual hydrocarbon feedstocks. Such materials include selected FCC gasoline cuts that can be withdrawn from the gas plant 106 via conduits 108 and 114 and then fed to the conduit 4 and/or 14 for introduction into the feed material injection nozzles 6 and 16 of the first and second riser reactors, respectively, for further catalytic cracking.

Ein Teil des Stroms aus schwerem FCC-Naphtha kann auch durch die Leitungsvorrichtung 114 zur Leitungsvorrichtung 116 als Magerölmaterial für die Gaserzeugungsanlage 106 zugeführt werden.A portion of the FCC heavy naphtha stream may also be fed through the conduit 114 to the conduit 116 as lean oil feed to the gas generation plant 106.

Eine Leichtkreislaufgasöl(LCO)/Destillat-Fraktion, die Kohlenwasserstoffe mit dem Siedebereich von Naphtha enthält, wird aus der Säule 98 durch die Leitungsvorrichtung 124 abgezogen, wobei die LCO/Destillat-Fraktion einen Anfangssiedepunkt im Bereich von 149ºC (300ºF) bis 221ºC (430ºF) und einen Endpunkt von 316ºC (600ºF) bis 354ºC (670ºF) besitzt. Die LCO/Destillat-Fraktion kann weiter in einem Strippkessel (nicht gezeigt) verarbeitet werden, indem die LCO/Destillat- Fraktion mit den Strippdämpfen in Kontakt gebracht wird, wodurch die leichteren Naphthakomponenten von der genannten Fraktion gestrippt werden und ein gestrippter LCO/Destillat- Strom erzeugt wird, der anschließend einer Anlage für das Hydrotreating oder einer anderen für die Umwandlung in Dieselgemische geeigneten Anlage zugeführt werden kann. Die erhaltenen gestrippten Dämpfe, die Material mit dem Siedebereich von Naphtha umfassen, können durch Vorrichtungen (nicht gezeigt) aus dem Strippkessel zur Hauptprodukt-Fraktionieranlage überführt werden.A light cycle gas oil (LCO)/distillate fraction containing hydrocarbons having the boiling range of naphtha is withdrawn from column 98 through conduit 124, wherein the LCO/distillate fraction has an initial boiling point in the range of 149ºC (300ºF) to 221ºC (430ºF) and an end point of 316ºC (600ºF) to 354ºC (670ºF). The LCO/distillate fraction may be further processed in a stripping vessel (not shown) by contacting the LCO/distillate fraction with the stripping vapors, thereby stripping the lighter naphtha components from said fraction and producing a stripped LCO/distillate stream which may subsequently be fed to a hydrotreating unit or other unit suitable for conversion to diesel blends. The resulting stripped vapors, comprising naphtha boiling range material, may be transferred from the stripping vessel to the main product fractionation unit by devices (not shown).

Es wird auch bei dem Verfahren und der Anlage der vorliegenden Erfindung in Erwägung gezogen, ein Teil des so hergestellten LCO/Destillats über eine Leitungsvorrichtung 124 zur Leitung 14 zur Verwendung in Verbindung mit anderen, oben beschriebenen, Beschickungsmaterialströmen aus Naphtha und schweren Kohlenwasserstoffen strömen zu lassen, um eine gewünschte Produktverteilung zu optimieren.It is also contemplated in the process and plant of the present invention that a portion of the LCO/distillate thus produced may be passed via a conduit device 124 to line 14 for use in conjunction with other feed streams of naphtha and heavy hydrocarbons described above to optimize a desired product distribution.

Eine nicht aus einem Destillat stammende Fraktion schweren Kreislaufgasöls (HCO) mit einem Anfangssiedebereich von 316ºC (600ºF) bis 354ºC (670ºF) wird aus der Säule 98 über eine Leitungsvorrichtung 126 aus der Säule 98 an einem Zwischenpunkt, der niedriger als der genannte Entnahmepunkt für die LCO/Destillat-Fraktion ist, entnommen. Obwohl das nicht in der Figur gezeigt ist, kann mindestens ein Teil des HCO- Stroms der Leitung 4 zum wiederholten Cracken im Steigrohrreaktor 8 nach der hier beschriebenen Weise zugeführt werden.A non-distillate heavy cycle gas oil (HCO) fraction having an initial boiling range of 316°C (600°F) to 354°C (670°F) is withdrawn from column 98 via conduit means 126 at an intermediate point lower than the stated withdrawal point for the LCO/distillate fraction. Although not shown in the figure, at least a portion of the HCO stream may be fed to conduit 4 for re-cracking in riser reactor 8 in the manner described herein.

Aus den Bodenteilen der Säule 98 wird ein Schlammöl, das nicht destilliertes Material mit dem Siedebereich von HCO enthält, über die Leitungsvorrichtung 132 bei einer Temperatur von 316ºC (600ºF) bis 371ºC (700ºF) abgezogen. Ein Teil des Schlammöls kann durch die Leitung 132 durch einen Abwärmedampfgenerator 134, in dem der genannte Teil des Schlammöls auf eine Temperatur von 232ºC (450ºF) abgekühlt wird, geleitet werden. Aus dem Abwärmedampfgenerator 134 fließt das abgekühlte Schlammöl als zusätzlicher Rückfluß zu dem unteren Teil der Säule 98. Ein zweiter Teil des so erzeugten Schlammöls, das über die Leitung 136 abgezogen wird, fließt als Produktschlammöl ab.A sludge oil containing undistilled material having the boiling range of HCO is withdrawn from the bottoms of column 98 via conduit 132 at a temperature of 316ºC (600ºF) to 371ºC (700ºF). A portion of the sludge oil may be passed through conduit 132 through a waste heat steam generator 134 in which said portion of the sludge oil is cooled to a temperature of 232ºC (450ºF). From waste heat steam generator 134, the cooled sludge oil flows as additional reflux to the lower portion of column 98. A second portion of the sludge oil thus produced, withdrawn via conduit 136, flows as product sludge oil.

Es wird dem Fachmann klar sein, daß die Anlage und das Verfahren der vorliegenden Erfindung in jeder Anordnung von Kombinations-fluidkatalytischen Regenerationsverfahren, bei denen erste und zweite Katalysator-Regenerationszonen (entsprechend niedriger und hoher Temperatur) eingesetzt werden, anwendbar ist. Zum Beispiel kann zusätzlich zu den "gestapelten" ("stacked") Regenerationszonen, die in der Ausführungsform von Figur 1 beschrieben sind, eine "Seite an Seite"-Konfiguration der Katalyator-Regenerationszone, die beispielsweise in der US-A-4 601 814, US-A-4 336 160 und US- A-4 332 672 beschrieben wird, angewendet werden.It will be apparent to those skilled in the art that the system and process of the present invention is applicable to any arrangement of combination fluid catalytic regeneration processes employing first and second catalyst regeneration zones (respectively low and high temperature). For example, in addition to the "stacked" regeneration zones described in the embodiment of Figure 1, a "side by side" configuration of the catalyst regeneration zone, such as that described in US-A-4 601 814, US-A-4 336 160 and US-A-4 332 672, may be used.

Claims

1. A fluid catalytic regeneration cracking process for cracking hydrocarbon feedstocks or their vapors with a cracking catalyst consisting of separate first and second catalyst regeneration zones, regenerating the catalyst in the first and second regeneration zones sequentially by combusting hydrocarbon-containing deposits on the catalyst in the presence of an oxygen-containing gas under conditions effective to produce a flue gas in the first regeneration zone containing from 2 to 80 volume percent carbon monoxide and a flue gas in the second regeneration zone rich in carbon dioxide and containing not more than 1200 ppm CO, temperatures in the first regeneration zone ranging from 593°C (1100°F) to 704°C (1300°F) and the temperatures in the second regeneration zone range from 704ºC (1300ºF) to 982ºC (1800ºF), characterized by the stages:

(a) cracking a first hydrocarbon feedstock comprising gas oil, residual oil boiling range materials or mixtures thereof in a first extended riser reactor in the presence of the regenerated cracking catalyst fed from the second catalyst regeneration zone having a minimum temperature of 704°C (1300°F), a catalyst to oil ratio of 5 to 10 and a residence time of 1 to 4 seconds, and wherein coke is deposited on the catalyst in an amount of less than 1.2 weight percent thereof; to obtain vaporous conversion products of the first hydrocarbon feed comprising a heavy naphtha fraction and materials boiling lower than the heavy naphtha fraction, a light cycle oil, a heavy cycle oil and materials boiling higher than the heavy cycle oil, while

(b) cracking a second hydrocarbon feed comprising fresh naphtha, medium boiling range material and cracked heavy gasoline boiling range material or mixtures thereof and having a boiling point of up to 232°C (450°F) in a second extended riser reactor in the presence of the regenerated cracking catalyst fed from the second catalyst regeneration zone having a minimum temperature of 704°C (1300°F), a catalyst to oil ratio of 3 to 12 and a residence time of 1 to 5 seconds and having coke deposited on the catalyst in an amount of less than 0.5% by weight thereof to obtain vaporous conversion products of the second hydrocarbon feed comprising gasoline boiling range material having a high aromatics content and a high octane number, and contain a lighter hydrocarbon material from a light cycle oil material, and

(c) combining the vaporous conversion products from the first and second extended riser reactors in a common separation zone, separating the entrained catalyst particles from the vaporous product material in this zone and transferring the combined Conversion products to a fractional distillation zone to recover at least one fraction of gasoline boiling range material and one fraction of lighter gaseous hydrocarbon material, one fraction of light cycle oil boiling range material and one fraction of heavy gasoline boiling range material including sludge oil and higher boiling range material fractions.

2. Process according to claim 1, characterized in that at least a part of the gasoline or heavy gasoline fraction or mixtures thereof is recycled and cracked again in the second reactor with riser or the first reactor with riser or in both the first and the second reactor with riser.

3. Process according to claim 2, characterized in that the gasoline or heavy gasoline fraction or mixtures of both are cracked again in the presence of fresh naphtha to improve the octane number and the aromatics content.

4. The process of claim 1, characterized in that the first hydrocarbon feed comprises heavy hydrocarbon feedstocks having a Conradson Carbon Value of at least 2 wt.% and an initial minimum boiling point of 204°C (400°F) and at least 20 wt.% of the component boiling at the minimum temperature of 538°C (1000°F), and the second hydrocarbon feed comprises fresh naphtha boiling in the range of -12.2°C (10°F) to 200°C (392°F) and intermediate fractions or naphtha-containing components or mixtures thereof having a boiling point of up to 232°C (450°F).

5. The process of claim 1 further comprising cracking the hydrocarbon feedstocks or vapors thereof with a finely divided cracking catalyst in a fluidized bed to produce cracking products and spent catalyst particles having hydrocarbonaceous deposits thereon, stripping the vaporous hydrocarbon products from the catalyst particles, passing the contaminated catalyst to the first regeneration zone where the catalyst is partially regenerated by removing substantially all of the hydrocarbons associated with the hydrocarbonaceous deposits on the catalyst at a maximum temperature of 704°C (1300°F) in the presence of an oxygen-containing gas at a pressure in the range of 1.035 bar to 2.76 bar (15 to 40 psig) and in amounts effective to to produce a flue gas having a carbon monoxide content of from 2 to 80 volume percent in the first regeneration zone, then transferring the partially regenerated catalyst to a second regeneration zone in which the catalyst is completely regenerated by combusting substantially all of the hydrocarbon-containing deposits remaining on the catalyst surface at temperatures in the range of from 704°C (1300°F) to 982°C (1800°F) in the presence of oxygen-containing gas in amounts effective to produce a flue gas having a maximum carbon monoxide content of 1200 parts by volume per million parts by volume in the second regeneration zone.