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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein zweistufiges Verfahren, um eine wesentliche Menge an olefinischem
Produkt aus einem Rückstandeinsatzmaterial
zu erhalten. Die erste Stufe ist aus einer thermischen Prozessanlage,
die eine Reaktionszone enthält,
die aus einem horizontalen Bewegtbett aus aufgewirbelten heißen Teilchen
zusammengesetzt ist und bei Temperaturen im Bereich von 500 bis
600°C und
mit kurzer Dämpfeverweilzeit
betrieben wird, und der thermischen Umwandlungszone der zweiten
Stufe zusammengesetzt, die bei einer Temperatur im Bereich von 700°C bis 1100°C betrieben
wird und auch eine kurze Dämpfeverweilzeit
hat, vorzugsweise kürzer
als diejenige der Reaktionszone der ersten Stufe.
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Hintergrund der Erfindung
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In einer typischen Raffinerie werden
Rohöle
atmosphärischer
Destillation unterzogen, um leichtere Fraktionen wie Gasöle, Kerosine,
Benzine, straight-run-Naphtha, usw. herzustellen. Erdölfraktionen
im Benzinsiedebereich, wie Naphthas, und jene Fraktionen, die leicht
thermisch oder katalytisch in Produkte im Benzinsiedebereich umgewandelt
werden können,
wie Gasöle,
sind die wertvollsten Produktströme
in der Raffinerie. Der Rückstand
aus der atmosphärischen
Destillation wird bei Drücken
unter atmosphärischem
Druck destilliert, um ein Vakuumgasöldestillat und ein vakuumgetopptes
Rückstandöl zu produzieren,
das oft relativ hohe Gehalte an Asphaltenmolekülen enthält. Diese Asphaltenmoleküle enthalten
typischerweise das meiste des Conradson-Kohlenstoffrückstands
und der Metallkomponenten des Rückstands.
Er enthält
auch relativ hohe Gehalte an Heteroatomen, wie Schwefel und Stickstoff.
Solche Einsatzmaterialien haben wenig kommerziellen Wert, hauptsächlich weil
sie aufgrund zunehmend strenger werdender Umweltvorschriften nicht
als Brennstofföl
verwendet werden können.
Sie haben auch wenig Wert als Einsatzmaterialien für Raffinerieverfahren,
wie katalytisches Wirbelschichtcracken, weil sie übermäßige Mengen
an Gas und Koks produzieren. Ihre hohen Metallgehalte führen auch
zu Katalysatordeaktivierung. Es besteht somit ein Bedarf in der
Erdölraffinierung nach
besseren Wegen zur Nutzung von Rückstandeinsatzmaterialien
oder zu ihrer Veredelung zu wertvolleren saubereren und leichteren
Einsatzmaterialien.
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Im Unterschied zu Rückstandeinsatzmaterialien
werden wertvollere Einsatzmaterialien wie Gasöle im katalytischen Wirbelschichtcracken
zur Produktion von Treibstoffen sowie in Dampfcrackern zur Herstellung olefinischer
chemischer Produkte verwendet. Ein Dampfcracker ist eine thermische
Prozessanlage, die aus beheizten Schlangen zusammengesetzt ist,
an denen das Einsatzmaterial bei Temperaturen im Bereich von 540°C bis 800°C in Gegenwart
von Dampf (Wasserdampf) gecrackt wird. Während Gasöle adäquate Einsatzmaterialien für solche
Zwecke sind, sind sie auch relativ teure Einsatzmaterialien, weil
sie ein bevorzugtes Einsatzmaterial zur Herstellung von Treibstoffen
sind. Vom wirtschaftlichen Standpunkt aus wäre es erwünscht, geringerwertige Einsatzmaterialien
wie Rückstandeinsatzmaterialien
in einem Dampfcracker zu verwenden, sie sind für diese Verwendung im Allgemeinen
jedoch nicht geeignet, weil sie zu übermäßigem Cracken, Koksbildung
und Koksablagerung in den Crackschlangen neigen, was zu Überhitzung
und Verstopfen der Geräte führt. Es
hat sich außerdem
herausgestellt, dass Dampf mit Koks bei Prozesstemperaturen unter
Bildung wesentlicher Mengen an CO reagieren kann, das die Produktdämpfe verdünnt und
die Produktgewinnung deutlich verkompliziert.
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Ein Versuch zur Überwindung dieser Probleme
wurde in US-A-2
768 127 vorgenommen, die die Verwendung von Rückstandeinsatzmaterialien für die Produktion
von aromatischen und olefinischen Produktströmen lehrt. Dies wird durch
Kontaktieren des Rückstandeinsatzmaterials
in einem Wirbelbett aus Koksteilchen erreicht, die auf einer Temperatur
von 675°C
bis 760°C
gehalten werden. Obwohl ein solches Verfahren brauchbar ist, bleibt
ein Bedarf nach verbesserten Verfahren, um olefinische Produkte
aus Rückstandeinsatzmaterialien
ohne übermäßiges Cracken
von Produktdämpfen
zu erhalten.
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Die gleichzeitig anhängige US-Patentanmeldung
08/606 153, eingereicht am 22. Februar 1996 (erteilt als US-A-5
714 663) lehrt ein Einstufenverfahren, um eine wesentliche Menge
an olefinischen Produkten aus einem Rückstandeinsatzmaterial durch
Verwendung einer thermischen Prozessanlage mit kurzer Dämpfekontaktzeit
zu erhalten, die aus einem horizontalen Bewegtbett aus aufgewirbelten
heißen
Teilchen zusammengesetzt ist. Obwohl ein solches Verfahren eine
Verbesserung der Technik ist, besteht noch ein Bedarf nach weiteren
Verbesserungen in höheren
Temperaturbereichen.
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US-A-4 411 769 beansprucht und offenbart
ein integriertes zweistufiges Verkokungs- und Dampfcrackverfahren
zur Herstellung von Produkten einschließlich ungesättigter Kohlenwasserstoffe
mit niedrigem Molekulargewicht, bei dem
- (a)
ein kohlenstoffhaltiges oder kohlenstoffartiges Material in einem
Reaktor in einer Verkokungszone der ersten Stufe umgesetzt wird,
die ein Bett aus aufgewirbelten Feststoffen enthält, wobei Dampf vorhanden ist,
das auf Wirbelschichtverkokungsbedingungen einschließlich einer
Temperatur im Bereich von 950°F
bis 1150°F
(510°C bis
621°C) gehalten
wird, um ein dampfförmiges
Verkokungszonenumwandlungsprodukt und Koks zu bilden, wobei sich
der Koks auf den aufgewirbelten Feststoffen absetzt;
- (b) das dampfförmige
Verkokungszonenumwandlungsprodukt mit mitgerissenen Feststoffen
in einer verdünnten
Phase zu einer Reaktionszone einer zweiten Stufe geleitet wird;
- (c) heiße
Feststoffe mit einer ausreichenden Temperatur und in ausreichender
Menge in das Umwandlungsprodukt eingebracht werden, das in die Reaktionszone
der zweiten Stufe eintritt, um das Umwandlungsprodukt auf Dampfcracktemperaturen
im Bereich von 1200°F
bis 1700°F
(649°C bis
927°C) zu
bringen und die endotherme Reaktionswärme zuzuführen; und
- (d) Feststoffe von Produktgas in einer Gas-Feststoff-Trennzone
abgetrennt werden, abgetrennte Feststoffe zu der Verkokungszone
geleitet werden und abgetrenntes Gas abgeschreckt wird, wobei
- (e) Dampf mit relativ niedriger Temperatur in Kontakt mit den
abgetrennten Feststoffen eingebracht wird, bevor sie in die Verkokungszone
eintreten, um den Dampf zu überhitzen
und die Feststoffe abzukühlen, und
die resultierende Mischung in die verdünnte Phase abgegeben wird,
in der die abgekühlten
Feststoffe in die Verkokungszone geleitet werden.
US-A-4 297
202 beansprucht und offenbart ein integriertes Verkokungs- und Vergasungsverfahren,
das die Stufen umfasst, in denen
- (a) kohlenstoffartiges oder kohlenstoffhaltiges Material mit
einem Conradson-Kohlenstoffgehalt von mindestens 10 Gew.-% in einer
Verkokungszone umgesetzt wird, die ein Bett aus aufgewirbelten Feststoffen enthält, das
auf Wirbelschicht-Verkokungsbedingungen
einschließlich
einer Temperatur im Bereich von 850°F bis 1195°F (454°C bis 646°C) gehalten wird, um ein dampfförmiges Verkokungszonenumwandlungsprodukt
und Koks zu bilden, wobei der Koks auf den aufgewirbelten Feststoffen
abgesetzt wird;
- (b) ein Teil der Feststoffe mit dem darauf abgesetzten Koks
in eine Heizzone eingebracht wird, die bei einer Temperatur oberhalb
der Verkokungszonentemperatur betrieben wird, um diesen Teil der
Feststoffe zu erhitzen;
- (c) ein erster Teil der erhitzten Feststoffe aus der Heizzone
in die Verkokungszone zurückgeführt wird
und ein zweiter Teil der erhitzten Feststoffe in eine Wirbelbettvergasungszone
eingebracht wird, die auf einer Temperatur über der Temperatur der Heizzone
gehalten wird, und
- (d) das dampfförmige
Verkokungszonenumwandlungsprodukt mit mitgerissenen Feststoffen
zu einer Gas-Feststoff-Trennzone geleitet wird, wobei die Verbesserung
in dem Abziehen eines Teils der Feststoffe aus der Vergasungszone
und dem Einbringen dieses Teils der Feststoffe in die Gas-Feststoff-Trennzone in einer
ausreichenden Menge besteht, um die Gas-Feststoff-Trennzone auf einer Temperatur
im Bereich von 1200 bis 1700°F
(649°C bis
927°C) zu
halten, um mindestens 20 Gew.-% des dampfförmigen Verkokungszonenprodukts
in ungesättigte
Kohlenwasserstoffe mit weniger als 6 Kohlenstoffatomen umzuwandeln.
Die
vorliegende Erfindung liefert ein zweistufiges Verfahren zur Herstellung
von Olefinen aus einem Rückstandeinsatzmaterial.
Erfindungsgemäß wird ein
Verfahren zur Herstellung von Olefinen aus Rückstandeinsatzmaterial geliefert,
umfassend:
- (a) Leiten des Rückstandeinsatzmaterials
zu einer Reaktionszone der ersten Stufe, die bei Temperaturen im
Bereich von 500°C
bis 600°C
betrieben wird, in der es mit aufgewirbelten heißen Feststoffen kontaktiert wird
und dadurch zu einer verdampften Fraktion und einer Feststofffraktion
führt,
auf der Komponenten mit hohem Conradson-Kohlenstoffgehalt und metallhaltige
Komponenten aus dem Einsatzmaterial abgesetzt worden sind;
- (b) Abtrennen der verdampften Fraktion von der Feststofffraktion;
- (c) Leiten der Feststofffraktion zu einer Abstreifzone, in der
niedriger siedende Kohlenwasserstoffe und flüchtige Materialien von dieser
abgestreift werden, indem sie mit Abstreifgas kontaktiert werden;
- (d) Leiten der abgestreiften Feststoffe zu einer Heizzone, in
der sie in oxidierender Umgebung auf eine effektive Temperatur erhitzt
werden, die die Betriebstemperatur der Reaktionszone der ersten
Stufe aufrechterhält,
wenn die so erhitzten Feststoffe in die Reaktionszone geleitet werden,
und Rauchgas produziert;
- (e) Abtrennen des Rauchgases von den Feststoffen der Heizzone;
- (f) Zirkulieren der heißen
Feststoffe von der Heizzone zu einer Reaktionszone der ersten Stufe,
in der sie mit frischem Einsatzmaterial kontaktiert werden;
- (g) Leiten der verdampften Fraktion der Stufe zu einer Reaktionszone
der zweiten Stufe, in der sie mit heißen Feststoffen bei einer Temperatur
im Bereich von 700°C
bis 1100°C
und Dämpfeverweilzeiten
von weniger als einer Sekunde kontaktiert wird;
- (h) Abtrennen einer Fraktion der zweiten Stufe von einer Feststofffraktion
der zweiten Stufe;
- (i) Leiten der Feststofffraktion der zweiten Stufe zu der Heizzone;
- (j) Leiten von heißen
Feststoffen aus der Heizzone zu der Reaktionszone der zweiten Stufe,
in der sie mit dem Dämpfeprodukt
aus der Reaktionszone der ersten Stufe kontaktiert werden; und
- (k) Gewinnen der Dämpfefraktion
aus der Reaktionsstufe der zweiten Zone, dadurch gekennzeichnet,
dass die aufgewirbelten heißen
Feststoffe aus der ersten Reaktionszone sich in einem horizontal
Bewegtbett befinden, wobei die Feststoffverweilzeit und Dämpfeverweilzeit
unabhängig
steuerbar sind und wobei die Dämpfeverweilzeit
weniger als 2 Sekunden beträgt
und die Feststoffverweilzeit im Bereich von 5 bis 60 Sekunden liegt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst das Verfahren das Abschrecken des Dämpfeprodukts aus der Reaktionszone
der zweiten Stufe auf eine Temperatur unter derjenigen, bei der
Cracken stattfindet, und das Gewinnen eines Dämpfephasenprodukts, das erhebliche
Mengen an Olefinen enthält.
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Andere bevorzugte Merkmale und Ausführungsformen
sind hier beschrieben und bilden den Gegenstand der Ansprüche 3 bis
10 dieser Anmeldung.
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Kurze Beschreibung der
Figur
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Die einzige Figur ist ein schematisches
Flussdiagramm einer nicht einschränkenden bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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Rückstandeinsatzmaterialien,
die zur erfindungsgemäßen Verwendung
geeignet sind, sind oder schließen
jene Erdölfraktionen ein,
die oberhalb von 480°C,
vorzugsweise oberhalb von 540°C,
insbesondere oberhalb von 560°C
sieden. Nicht einschränkende
Beispiele für
derartige Fraktionen schließen
Vakuumrückstände, atmosphärische Rückstände, schweres
und getopptes Roherdöl,
Pech, Asphalt, Bitumen, Teersandöl, Schieferöl, Schlamm,
Slopöl,
schweren kohlenwasserstoffhaltigen oder kohlenwasserstoffartigen
Abfall und Schmierstoffextrakte ein. Es sei darauf hingewiesen,
dass solche Rückstandeinsatzmaterialien
auch geringe Mengen an niedriger siedendem Material enthalten können. Diese
Einsatzmaterialien können
typischerweise nicht als Einsatzmaterialien für Dampfcracker zur Herstellung
von olefinischen Produkten verwendet werden, weil sie übermäßig verkoken.
Solche Einsatzmaterialien haben typischerweise einen Conradson-Kohlenstoffgehalt
von mindestens 5 Gew.-%, im Allgemeinen im Bereich von 5 bis 50
Gew.-%. Hinsichtlich des Conradson-Kohlenstoffrückstands siehe ASTM Test D
189–165.
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Olefinische Produkte werden erfindungsgemäß aus den
Rückstandeinsatzmaterialien
in einem Zweistufensystem produziert, in dem die erste Stufe eine
horizontale Wirbelbettreaktionszone enthält, in der die Feststoff- und
Dämpfeverweilzeiten
unabhängig
gesteuert werden, und die zweite Stufe eine Reaktionszone enthält, die
bei einer Temperatur von mindestens 100°C über derjenigen der ersten Stufe
betrieben werden kann, und bei der die Dämpfeverweilzeit auch kurz ist,
vorzugsweise kürzer
als die der Dämpfe
in der ersten Reaktionsstufe. Es wird nun auf die einzige Figur
verwiesen, in der ein Rückstandeinsatzmaterial über Leitung 10 in
eine Reaktionszone 1 eingespeist wird, die ein horizontales
Bewegtbett aus aufgewirbelten heißen Feststoffen enthält, die
von Heizer 5 über
Leitung 22 erhalten wurden, wobei die Reaktionszone bei
einer Temperatur im Bereich von 500°C bis 600°C betrieben wird. Die Feststoffe
in der Reaktionszone können
mithilfe eines mechanischen Mittels aufgewirbelt werden. Die Teilchen
werden typischerweise unter Verwendung von Aufwirbelungsgas wie
Dampf, eines mechanischen Mittels und durch Dämpfe aufgewirbelt, die in situ
durch die Verdampfung einer Fraktion des Einsatzmaterials produziert
werden. Es ist bevorzugt, dass das mechanische Mittel ein mechanisches
Mischsystem ist, das durch eine relativ hohe Mischeffizienz mit
nur geringem Maß an axialer
Rückvermischung
gekennzeichnet ist. Ein solches Mischsystem wirkt wie ein Pfropfenströmungssystem
mit einem Strömungsmuster,
das gewährleistet,
dass die Verweilzeit für
praktisch alle Teilchen in der Reaktionszone im Wesentlichen dieselbe
ist. Der am meisten bevorzugte mechanische Mischer ist der Mischer, der
von der Lurgi AG, Deutschland, als LR-Mischer oder LR-Flash-Koker
bezeichnet wird, der ursprünglich zum
Verarbeiten von Ölschiefer,
Kohle und Teersänden
entworfen worden war. Der LR-Mischer umfasst zwei horizontal orientierte
rotierende Schnecken, die die Aufwirbelung der Teilchen unterstützen. Obwohl
es bevorzugt ist, dass die festen Teilchen Koksteilchen sind, können sie
auch jedes andere geeignete hitzebeständige teilchenförmige Material
sein. Nicht einschränkende
Beispiele für
andere geeignete hitzebeständige
Materialien schließen
jene ein, die ausgewählt
sind aus Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Zirconiumdioxid, Magnesiumoxid,
Mullit, synthetisch hergestellten oder natürlicherweise vorkommenden Materialien,
wie Bimsstein, Ton, Kieselgur, Kieselerde und Bauxit. Es liegt innerhalb
des Bereichs der vorliegenden Erfindung, dass die Feststoffe inert
sein können
oder katalytische Eigenschaften haben können. Die Feststoffe können eine
durchschnittliche Teilchengröße im Bereich
von 40 μm
bis 2000 μm,
vorzugsweise 200 μm
bis 1200 μm
haben.
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Das Einsatzmaterial wird mit den
aufgewirbelten heißen
Feststoffen bei einer ausreichend hohen Temperatur, um das Absetzen
eines wesentlichen Teils der viel Conradson-Kohlenstoff aufweisenden
und metallhaltigen Komponenten auf den heißen Feststoffteilchen in Form
von hochmolekulargewichtigen Kohlenstoff- und Metallanteilen herbeizuführen, jedoch
nicht so hoher Temperatur, um die Bildung von wesentlichen Mengen
an olefinischen Produkten herbeizuführen, kontaktiert. Dies ist
vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 500°C bis 600°C, insbesondere
530°C bis
570°C. Der
verbleibende Anteil des Einsatzmaterials wird bei Kontakt mit den
heißen
Feststoffen verdampft. Die Ver weilzeit der Dämpfeprodukte in Reaktionszone 1 ist eine
effektive Zeitdauer, so dass wesentliches Sekundärcracken minimiert wird. Diese
Zeitdauer beträgt
typischerweise weniger als 2 Sekunden. Die Verweilzeit der Feststoffe
in der Reaktionszone kann im Bereich von 5 bis 60 Sekunden liegen,
vorzugsweise 10 bis 30 Sekunden. Ein neuer Aspekt dieser Reaktionszone
der ersten Stufe liegt darin, dass die Verweilzeiten der Feststoffe
und der Dämpfephase
unabhängig
gesteuert werden können.
Die meisten Wirbel- und
Festbettverfahren sind so aufgebaut, dass die Feststoffverweilzeit
und die Dämpfeverweilzeit
nicht unabhängig
gesteuert werden können,
insbesondere bei relativ kurzen Dämpfeverweilzeiten. Es ist auch
bevorzugt, dass die Prozessanlage mit kurzer Dämpfekontaktzeit so betrieben
wird, dass das Verhältnis
von Feststoffen zu Einsatzmaterial im Bereich von 30 : 1, vorzugsweise
20 : 1, insbesondere 10 : 1 und am meisten bevorzugt 5 : 1 liegt.
Es sei darauf hingewiesen, dass das genaue Verhältnis von Feststoffen zu Einsatzmaterial
hauptsächlich
von der Wärmebilanzanforderung
der Reaktionszone mit kurzer Dämpfekontaktzeit
abhängt.
Das Verknüpfen
des Feststoffe-zu-Einsatzmaterial-Verhältnisses mit Wärmebilanzanforderungen
liegt innerhalb des Wissens von Fachleuten und wird hier nicht weiter
ausgeführt.
Ein Teil des Einsatzmaterials setzt sich in Form von verbrennbarem
kohlenstoffhaltigem oder kohlenstoffartigem Material auf den Feststoffen
ab. Metallkomponenten setzen sich auch auf den Feststoffen ab. Demzufolge
ist der Gehalt an Conradson-Kohlenstoff sowie an Metallen in dem
verdampften Anteil verglichen mit dem ursprünglichen Einsatzmaterial wesentlich
geringer.
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Feststoffe mit darauf abgesetztem
kohlenstoffartigen oder kohlenstoffhaltigen Material werden aus
der Reaktionszone der ersten Stufe 1 über Leitung 13 zu
dem Bett der Feststoffe 15 in Abstreifer 3 geleitet.
Die Feststoffe gelangen durch den Abstreifer abwärts und durch eine Abstreifzone
hindurch in den unteren Abschnitt, wo niedriger siedende Kohlenwasserstoffe
und jegliche flüchtigen
Materialien oder verdampfbares Material durch ein Abstreifgas, vorzugsweise
Dampf, der über
Leitung 17 in die Abstreifzone eingebracht wird, von den
Feststoffen abge streift werden. Die abgestreiften Feststoffe werden über Leitung 19 durch
Hilfsbrenner 4 in Heberohr 21 geleitet, wo sie
in Heizer 5 transportiert werden. Der Hilfsbrenner 4 liefert
Wärme für Heizer 5.
Jeglicher geeignete Brennstoff kann in Hilfsbrenner 4 verwendet
werden, wie heißes
Rauchgas, das in dem vorliegenden Verfahren erzeugt wird, oder Methan.
Die Heizzone 5 wird typischerweise mit einem Druck im Bereich
von 0 bis 150 psig (0 bis 10,20 bar Überdruck), vorzugsweise mit
einem Druck im Bereich von 15 bis 45 psig (1,02 bis 3,06 bar Überdruck)
betrieben. Obwohl etwas kohlenstoffartiger oder kohlenstoffhaltiger Rückstand
von den Feststoffen in der Heizzone abgebrannt wird, ist es bevorzugt,
dass nur eine Teilverbrennung des kohlenstoffhaltigen oder kohlenstoffartigen
Rückstands
stattfindet, so dass die Feststoffe nach Passieren des Heizers Wert
als Brennstoff haben. Heizzone 5 wird vorzugsweise mit
einer ausreichend hohen Temperatur betrieben, um die Temperatur
der ersten Reaktionszone 1 zu halten. Diese Temperatur
liegt vorzugsweise im Bereich von 550°C bis 650°C, insbesondere 580°C bis 620°C. Überschüssige Feststoffe
können über Leitung 23 aus
der Prozessanlage entfernt werden. Rauchgas wird als Kopfprodukt
aus Heizer 5 über Leitung 25 entfernt.
Das Rauchgas kann durch ein Zyklonsystem (nicht gezeigt) geleitet
werden, um die meisten festen Feinstäube zu entfernen. Entstaubtes
Rauchgas kann in einem Abwärmerückgewinnungssystem (nicht
gezeigt) weiter gekühlt
werden, zur Entfernung von Verunreinigungen und teilchenförmigem Material
gewaschen werden und kann in einem CO-Boiler (nicht gezeigt) zur
Erzeugung von Wärme
und z. B. Dampf verbrannt werden.
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Die verdampfte Fraktion aus der Reaktionszone
der ersten Stufe wird über
Leitung 11 in den Reaktionszonenreaktor 2 der
zweiten Stufe geleitet. Die Betriebstemperatur dieser Reaktionszone
der zweiten Stufe liegt im Bereich von 700°C bis 1100°C, vorzugsweise 700°C bis 900°C. Nicht
einschränkende
Beispiele für
Reaktorkonstruktionen, die diese zweite Stufe umfassen können, schließen ein
Gegenstromgefäß ein, in
dem Feststoffe abwärts
fließen
und Dämpfe
an den sich abwärts
bewegenden Feststoffen vorbei aufwärts strömen. Der Reaktor der zweiten
Stufe kann auch ein Steigrohrreaktor sein, bei dem sowohl Feststoffe
als auch Dämpfe
aufwärts
fließen.
Obwohl dieses Reaktionsgefäß der zweiten
Stufe jede Konstruktion sein kann, die kurze Dämpfekontaktzeit zulässt, ist
es besonders bevorzugt, dass es eine Gegenstromkonstruktion wie
oben erörtert
ist. Die Dämpfekontaktzeit
dieser Reaktionszone beträgt
vorzugsweise weniger als 1 Sekunde, insbesondere weniger als 0,5
Sekunden. Heiße
Feststoffe werden über
Leitung 27 durch den Heizer 5 aufgenommen und
fließen
durch den Reaktor 2 der zweiten Stufe abwärts. Weil
Heizzone 5 mit einer Temperatur betrieben wird, die vorzugsweise
650°C nicht übersteigt,
ist es erforderlich, die von Heizzone 5 in Reaktionszone 2 gelangenden
Feststoffe zu heizen, so dass die Feststoffe eine Temperatur aufweisen,
die zum Halten der Betriebstemperatur von Reaktionszone 2 beitragen
kann. Dieses zusätzliche
Erhitzen der Feststoffe, die aus der Heizzone 5 in Reaktionszone 2 fließen, kann
in dem oberen Abschnitt der Überführungsleitung 27 erfolgen,
indem über
Leitung 29 weiterer Brennstoff und Luft eingebracht werden.
Die in der Reaktionszone 2 abwärts fließenden Feststoffe treffen auf
den im Gegenstrom fließenden
Dämpfeproduktstrom
aus der Reaktionsstufe der ersten Stufe, der über Leitung 11 in
die Reaktionszone der zweiten Stufe eingebracht wird. Heiße Feststoffe
treten aus der Reaktionszone der zweiten Stufe aus und werden über Leitung 31 durch
Hilfsbrenner 4 zu Heberohr 21 geleitet, wo sie
zu Heizer 5 transportiert werden. Ein Kohlenwasserstoff
im leichten Siedebereich, vorzugsweise in der Dämpfephase, kann über Leitung 33 in
den oberen Abschnitt der Reaktionszone der zweiten Stufe 2 injiziert
werden, um Reaktionsprodukte abzuschrecken, um schädliches
Sekundärcracken
wesentlich zu verringern. Dies erfordert vorzugsweise ein Herabsetzen
der Temperatur der Dämpfephasenprodukte
um 100° bis 200°C. Das Abschreckmedium
kann jeder geeignete Kohlenwasserstoff sein, nicht einschränkende Beispiele hierfür schließen LPG
und Destillate ein. Es kann über
Leitung 35 ein Coeinsatzmaterial zu dem System in die Reaktionszone
der zweiten Stufe 2 gegeben werden. Nicht einschränkende Beispiele
für sol che
Coeinsatzmaterialien schließen
C2- bis C4-Paraffine,
Naphtha und leichte Destillate ein.
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Reaktionsprodukte mit erheblichem
Olefingehalt treten über
Leitung 37 aus dem Reaktor 2 der zweiten Stufe
aus und werden zu Wäscher 6 geleitet,
wo sie weiter abgeschreckt werden, vorzugsweise auf Temperaturen
unter 450°C,
insbesondere unter 340°C.
Schwere Produkte einschließlich
jeglicher teilchenförmiger
Materialien werden über
Leitung 39 entfernt und können in die Reaktionszone der
ersten Stufe 1 zurückgeführt werden.
Leichte Produkte aus Wäscher 3 werden
als Kopfprodukt über
Leitung 41 entfernt. Der leichte Produktstrom enthält eine
signifikante Menge an Olefinen. Es kann beispielsweise typischerweise
ein 510°C – Produktstrom
sein und 7 bis 10 Gew.-% Methan, 12 bis 18 Gew.-% Ethylen und 7
bis 12 Gew.-% Propylen und 6 bis 9 Gew.-% ungesättigte C4-Verbindungen
enthalten, wie Butene und Butadiene, bezogen auf das Gesamtgewicht
des Einsatzmaterials.
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Dieser verdampfte Anteil enthält eine
signifikante Menge an olefinischen Produkten, typischerweise im Bereich
von 20 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 25 bis 50 Gew.-% und insbesondere
30 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Produktstroms.
Der Olefinanteil des Produktstroms, der durch die Durchführung der
vorliegenden Erfindung erhalten wurde, ist typischerweise aus 5
bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 7 bis 10 Gew.-% Methan; 10 bis 20 Gew.-%,
vorzugsweise 12 bis 18 Gew.-% Ethylen und 5 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise
7 bis 12 Gew.-% Propylen zusammengesetzt, bezogen auf das Einsatzmaterial.
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Das folgende Beispiel wird gegeben,
um zu zeigen, dass ein Prozessmodus mit kurzer Kontaktzeit wichtig
ist, um erhöhte
Olefinausbeuten aus Rückstandeinsatzmaterialien
zu erhalten.
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Beispiel
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Ein South Louisiana Vakuumrückstand
wurde als Einsatzmaterial verwendet und wurde mit einer Zufuhrrate
von 100 barrel (628,2 m3) pro Tag einer
Wirbelschicht-Verkokerpilotanlage mit kurzer Kontaktzeit zugeführt. Die
Betriebstemperatur der Pilotanlage betrug 745°C bei einer Dämpfeverweilzeit
von weniger als 1 Sekunde. Die geschätzte Umwandlung und geschätzte Produktausbeuten
sind in der folgenden Tabelle I wiedergegeben.
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