EA016421B1 - Улучшенная система управления способом жесткого флюид-каталитического крекинга для максимизирования производства пропилена из нефтяного сырья - Google Patents

Abstract

С целью оптимизации производства пропилена нефтепродукты, такие как газойль, подвергаются каталитическому крекингу путем контактирования нефтепродукта с катализаторной смесью, состоящей из основного крекирующего катализатора, содержащего стабильный цеолит типа Y и небольшие количества оксида редкоземельного металла, и добавки, содержащей конфигурационно-селективный цеолит, в устройстве флюид-каталитического крекинга с нисходящим потоком, имеющем регенерационную зону, сепарационную зону и отпарную зону, где конверсия углеводородов происходит при относительно жестких условиях. Согласно этому способу флюид-каталитического крекинга производство олефинов легких фракций, таких как пропилен, максимизируется путем применения соответствующего управления процессом, контроля и оптимизации систем. Модель процесса и данные за прошедший период для тестирования прогнозной системы могут обеспечить раннее обнаружение потенциального ухудшения характеристик и поломок оборудования в устройстве ФКК.

Description

Предпосылки создания изобретения

1.Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к способу каталитического крекинга нефтепродукта. Более конкретно, оно относится к применению соответствующего управления и контроля условий к способу флюидкаталитического крекинга (ФКК), работающему при относительно высоких жестких условиях, которые включают крекинг нефтепродукта для получения максимального выхода легкого олефина, такого как пропилен, таким образом, максимизируя выход пропилена на единицу углеводородного сырья.

2. Описание предшествующего уровня техники

Несмотря на то, что паровой пиролиз широко применяется в процессе крекинга нефтепродукта, но этот процесс является энергоемким, не очень селективным, производит кокс и выделяет значительные количества диоксида углерода в воздух. Химические предприятия долгое время осознавали необходимость в альтернативном процессе крекинга углеводородов. Одной альтернативой процесса парового пиролиза является процесс каталитического крекинга.

В обычной установке каталитического крекинга углеводороды, производимые из нефти, подвергаются каталитическому крекингу с катализатором для получения бензина, как главного продукта, небольшого количества СНГ и крекинг-газойля. Кокс, расположенный на катализаторе, сжигается затем воздухом для рециркуляции регенерированного катализатора для повторного использования.

В типичном процесс ФКК селективность по легкому олефину может быть увеличена путем повышения температуры реакции, которая вызывает увеличение вклада в термический крекинг и, таким образом, приводит к возрастанию образования более легких продуктов. Например, в специфическом виде процесса ФКК, относящемся к процессу глубокого каталитического крекинга (ГКК), используются более высокие температуры и увеличенные количества пара. Однако термический крекинг в процессе ГКК не очень селективный и производит большие количества продуктов относительно малой ценности, таких как водород, метан, этан и этилен, в жирном газе (который содержит Н₂ и С₁-С₄ продукты). Сжатие жирного газа часто ограничивает процесс нефтепереработки.

Другим путем увеличения селективности по легкому олефину является включение в процесс олефин-селективной цеолитсодержащей добавки, такой как ΖδΜ-5-содержащей добавки. Обычные добавки, такие как Ζ8Μ-5 селективно превращают первичные продукты крекинга (например, бензиновые олефины) в С₃- и С₄-олефины. Улучшение активности или селективности фосфором известно для увеличения эффективности Ζ8Μ-5. Однако добавки могут разбавлять запасы катализатора и снижать конверсию кубового продукта.

Известные способы ФКК не могут производить достаточную селективность олефинов легких фракций. Например реакция высокотемпературного крекинга будет приводить к одновременному термическому крекингу нефтепродуктов, тем самым увеличивая выход сухих газов из исходного нефтяного сырья.

Реакция нефтяного сырья с катализатором в течение короткого времени контакта вызывает уменьшение конверсии олефинов легких фракций в парафины легких фракций из-за ингибирования реакции переноса водорода. В течение реакций с кратковременным контактом конверсия нефтепродуктов в нефтепродукты легких фракций увеличивается незначительно. Более того, использование цеолитов типа пентазил только увеличивает выход углеводородов легких фракций избыточным крекингом бензина, как только он получен. Следовательно, трудно получать олефины легких фракций из нефтепродуктов тяжелых фракций с высоким выходом, используя только эти известные технологии. Следовательно, существует необходимость в использовании нового способа оптимизации рабочих условий, где реакционное время оптимизируется в целях получения некоторых желаемых конечных продуктов.

Более того, в основном, трудностью в ФКК является то, что температуры реакторные и отпаривания должны быть максимизированы, тогда как регенераторная температура должна быть минимизирована. Управление температурой в этом способе не происходит эффективно в операциях с обычным тепловым балансом, потому что любое увеличение температуры реактора, главным образом, также приводит к возрастанию температуры регенератора. Следовательно, существует необходимость в соответствующих системах управления, которые предоставляют соответствующие тепловые балансы в установке ФКК.

Дополнительно, в обычных процессах ФКК катализатор добавляется вручную в течение процесса переработки для контролирования выбросов и смеси продуктов. Другими словами, не существует системного управляющего механизма обратной связи для оптимизации такого ручного процесса.

Из-за неопределенного химического состава сырья, входящего в ФКК-систему, и выбросы, и смесь продуктов могут варьироваться или отклоняться в течение хода переработки. Как результат, операторы системы должны тщательно контролировать выходные характеристики системы и быть постоянно готовыми совершать ручные регулировки режима ввода катализатора, при необходимости. Работа в этом способе вызывает большие сложности, если система работает при жестких условиях. Таким образом, было бы выгодно иметь возможность дистанционного контроля и управления процесса в целом и позволять модели процесса предварять влияние регулирования посредством введения катализатора на выходные характеристики системы, в то же время, сокращая зависимость от человеческого взаимодействия, такого

- 1 016421 как мониторинг или ручные изменения режима ввода катализатора.

Более того, переменные параметры процесса не всегда оптимизируются в существующих процессах ФКК для максимизирования конверсии пропилена, особенно если ФКК работает при жестком режиме. Оптимальный уровень конверсии, соответствующий заданной скорости подачи сырья, качеству сырья, множеству целей переработки и катализатор при других ограничениях установки (например, производительность компрессора жирного газа, производительность фракционной перегонки, производительность воздуходувки, температура реактора, температура регенератора, циркуляция катализатора). Следовательно, оператор должен вручную регулировать несколько изменений одновременно, делая рабочую задачу практически невыполнимой, из-за отсутствия соответствующего технологического оборудования автоматизации, которое может легко использоваться для оптимизации таких технических показателей.

Сущность изобретения

Системы предшествующего уровня техники предназначены для систем, которые сфокусированы на производстве бензина и, следовательно, не оптимизированы для производства легких олефинов, таких как, например, пропилен. Следовательно, в одном аспекте, изобретение является процессом для производства относительно легкого олефина. В частности, одной из задач данного изобретения является представление механизма для оптимизации производства пропилена.

Как раскрывается здесь установка флюид-каталитического крекинга, соответствующим образом модифицированная в соответствии с данной идеей для оптимизации производства пропилена, может использоваться для получения олефинов легких фракций. Использование такой установки флюидкаталитического крекинга может быть экономически выгодным, особенно в нефтепереработке, которая хорошо совместима с нефтехимической промышленностью.

Как отмечалось выше, цеолитные материалы, такие как Ζ8Μ-5, были представлены как катализаторы конверсии углеводородов. В одном аспекте настоящее изобретение направлено на специфическое использование сочетания цеолитных каталитических систем для селективного крекинга углеводородных материалов для производства легких олефинов путем введения улучшенной системы управления для оптимизации подачи катализатора в реактор, используя различные датчики, чтобы контролировать подачу и состав, и используя статистические модели для оптимизации производства пропилена. К сведению заявителя ни одна из предыдущих попыток углеводородного крекинга, особенно для формирования пропилена, не рассматривала данные возможности.

В одном аспекте изобретение относится к процессам ФКК для максимизирования производства легких олефинов, в особенности пропилена, путем использования крекирующего катализатора, включающего и большие, и средние поры, конфигурационно-селективные цеолитные компоненты, и использование систем улучшенного управления технологического процесса и оптимизации. Исходное сырье ФКК может подвергаться каталитическому крекингу для получения крекированного продукта, который содержит нафту и пропилен, и может включать выделение и последовательную рециркуляцию по меньшей мере части крекированного продукта в качестве сырья, в котором оно подвергается каталитическому крекингу при относительно жестких условиях работы в продукты, содержащие дополнительный пропилен. В этом способе производительность пропилена на единицу углеводородного сырья может быть максимизирована путем использования улучшенной системы автоматического управления технологическим процессом.

Другая цель данного изобретения - обеспечить улучшенный каталитический способ для флюидкаталитического крекинга нефтепродукта, который может производить олефины легких фракций с высоким выходом, одновременно с этим производя уменьшенное количество сухих газов, таких как газообразный водород, метан и этан, генерированные термическим крекингом нефти соответствующим процессом автоматизации и управления. В одном аспекте эта цель может достигаться посредством использования нисходящего реактора или ФКК реактора с нисходящим потоком для уменьшения обратного смешения. Обратное смещение является основной причиной чрезмерно глубокого крекинга, который приводит к формированию большого количества сухого газа. Сокращение обратного смешения уменьшает образование кокса и сухого газа, приводя к увеличению производства бензина и пропилена.

В попытке, главным образом, увеличить выход олефинов легких фракций флюид-каталитический крекинг проводится при высокой температуре и коротком времени контакта путем контактирования нефтепродукта с катализаторной смесью. Катализаторная смесь предпочтительно включает специфический основный крекирующий катализатор и добавку, содержащую конфигурационно-селективный цеолит. Применение улучшенных систем управления для максимизирования производства пропилена с минимальными затратами также предпочтительно использовать как часть процесса ФКК.

В одном конкретном варианте осуществления процесс флюид-каталитического крекинга нефтепродукта согласно данному изобретению включает этап контактирования нефти с катализаторной смесью. Катализаторная смесь содержит 60-95 мас.% основного крекирующего катализатора, содержащего ультра стабильный цеолит типа Υ, менее чем 0,5 мас.% оксида редкоземельного металла, и 5-40 мас.% добавки, включающей конфигурационно-селективный цеолит. В одном конкретном варианте осуществления катализатор может включать фосфорный компонент, который получен извне. При необходимости,

- 2 016421 имеющиеся в продаже катализаторные смеси могут использоваться для достижения тех же результатов.

Нефтепродукт и катализаторная смесь контактируют в устройстве флюид-каталитического крекинга, имеющем регенерационную зону, реакционную зону с нисходящим потоком, сепарационную зону и отпарную зону. Нефтепродукт и катализаторная смесь могут контактировать при таких условиях, что температура на выходе реакционный зоны выше 580°С, соотношение катализатор/нефтепродукт находится в диапазоне 15-40 мас./мас., и время контакта углеводородов в реакционной зоне находится в диапазоне 0,1-2,5 с. Каждый из вышеуказанных переменных параметров, например катализаторная смесь, температура на выходе, соотношение катализатор/нефтепродукт и время контакта могут контролироваться компьютером улучшенной системы автоматического управления технологическим процессом для максимизирования производства пропилена при минимальных затратах, т. е. для оптимального производства пропилена.

В частности, ввод катализатора и другие условия работы могут дистанционно контролироваться, и автоматические регулировки могут быть сделаны для выходных характеристик системы, таким образом, уменьшая зависимость от человеческого вмешательства, такого как контроль и ручные изменения режима ввода катализатора, и других переменных параметров процесса. Часть непревращенной нефти может рециркулироваться с исходным сырьем.

Другой целью предлагаемого изобретения является максимизирование выхода олефинов легких фракций флюид-каталитическим крекингом нефтепродуктов при высокой температуре и коротком времени контакта, в котором нефть контактирует с катализаторной смесью, которая состоит из специфического основного крекирующего катализатора и добавки, содержащей конфигурационно-селективный цеолит. Максимизирование выхода олефинов легких фракций можно также достичь в соответствии с одним аспектом изобретения путем применения улучшенных систем управления для максимизирования производства пропилена с минимальными затратами.

Еще одной целью изобретения является определение наиболее подходящих комбинаций катализаторов для желаемой цели, а именно производства пропилена.

Еще одной целью изобретения является использование удовлетворительных моделей и жесткой модели для облегчения автоматизации систем управления для оптимизации производства пропилена.

Еще одной целью изобретения является выбор различных моделей для совмещения различных вариантов и чтобы быть способным переключаться между моделями, основываясь на производственных нуждах с целью оптимизации производства пропилена.

Краткое описание чертежей

Эти и другие отличительные признаки настоящего изобретения более полно излагаются в следующем описании наглядных вариантов осуществления изобретения. Описание представлено со ссылкой на прилагаемые чертежи, в которых фиг. 1 - блок-схема основного процесса флюид-каталитического крекинга, оборудованного различными системами управления в соответствии с конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг. 2 - принципиальная схема технологического процесса наглядного варианта осуществления настоящего изобретения, включающая установку флюид-каталитического крекинга с конкретной системой управления;

фиг. 3 - блок-схема основного процесса флюид-каталитического крекинга с псевдоожиженным катализатором, оборудованного различными системами управления в соответствии с конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг. 4 - блок-схема распределенной системы управления, используемой в одном конкретном варианте осуществления настоящего изобретения.

Несмотря на то, что изобретение будет описываться в связи с предпочтительным вариантом осуществления, необходимо понимать, что не предполагается ограничение изобретения этим вариантом осуществления. И наоборот, они предназначены, чтобы охватить все альтернативы, модификации и эквиваленты, которые могли бы включаться в пределах сущности и объема изобретения, как определяемые в прилагаемой формуле изобретения.

Подробное описание изобретения

Исходное сырье. В флюид-каталитическом крекинге данного изобретения используется нефтепродукт в качестве исходного сырья. Нефтепродукт включает прямогонный газойль, вакуумный газойль, атмосферный остаток, вакуумный остаток, газойль коксования, нефтепродукты, получаемые гидроочисткой или гидрированием указанных остатков и газойлей. Эти вышеупомянутые нефтепродукты могут использоваться поодиночке или как их смеси с небольшой частью легкой фракции нефти.

Сырье ФКК может быть подвергнуто каталитическому крекингу для получения крекированного материала, который включает нафту и пропилен, с выделением и рециркуляцией по меньшей мере части нафты крекированного материала в качестве сырья в нисходящий реактор для дальнейшего каталитического крекинга в продукты, включающие дополнительный пропилен. Поскольку нафта крекированного материала, подаваемая в нисходящий реактор, может включать нетронутые фракции нафты в применении на практике изобретения, было обнаружено, что может получаться больше пропиленсодержащих

- 3 016421 легких олефинов на единицу нафтового крекированного сырья, проходящего через дополнительные реакторные блоки.

В другом варианте осуществления сырье ФКК может быть тяжелой нефтью или остатком, который подвергается крекингу хуже по сравнению с нафтовым исходным сырьем, например, как правило, требуются более высокие температуры. Однако необходимо иметь ввиду, что для заданного типа исходного сырья, например, олефиновой нафты по сравнению с парафиновой нафтой, последняя подвергается крекингу труднее и требует высокой температуры.

Нафта является одним из множества возможных источников исходного сырья. При использовании здесь, нафта определяется как углеводородное исходное сырье, которое включает углеводороды, имеющие примерно от трех до примерно двадцати атомов углерода. Предпочтительно нафтовое исходное сырье включает парафиновые и изопарафиновые углеводороды, имеющие примерно от четырех до примерно одиннадцати атомов углерода на молекулу.

Исходное сырье предпочтительно втекает в реактор, содержащий катализатор, такой как пентазиловый цеолитный катализатор. Присутствие олефинов в системе может быть благоприятным, поскольку эти соединения могут промотировать свободнорадикальные реакции. В дополнение, различные углеводороды, такие как газойль (пределы кипения 260-340°С), топливо с точкой кипения выше 340°С, или даже остатки соответствующих гидроочищенных материалов могут служить подходящим исходным сырьем.

В другом варианте осуществления углеводородное сырье может включать некоторое количество серы. Большинство углеводородных нефтепродуктов, в зависимости от предварительной обработки и переработки содержит серу в концентрации менее чем один процент. Следовательно, в одном аспекте ФКК процесс может превращать серосодержащие углеводороды в ценные дополнительные продукты, такие как, например, пропилен.

Концентрация активных центров и активность свободных центров, внешний вид катализатора. Физические и химические свойства катализатора способствуют повышенной конверсии посредством различий селективности. Они включают тип цеолита, распределение размеров пор, соотношение матрицы к общей площади поверхности и химический состав. Количество используемого катализатора, т.е. соотношение катализатор/нефтепродукт может быть значительным для максимума производства олефинов.

Производство пропилена установкой флюид-каталитического крекинга (ФККУ), содержащей крупно-пористый цеолитный крекирующий катализатор, производит больше пропилена путем добавления в восходящую/нисходящую крекинг-установку и среднепорового цеолитного катализаторного компонента в установку и рециркулирования по меньшей мене части крекированного материала в восходящую/нисходящую крекинг-установку. Крупнопористый цеолит предпочтительно включает ϋ8Υ цеолит и среднепористый - предпочтительно Ζ8Μ-5, каждый из которых имеется в продаже из источников, известных специалистам в данной области техники.

По меньшей мере часть углеводородов превращается для получения олефина, имеющего примерно два-три атома углерода на молекулу. Крупнопористый цеолитный компонент предпочтительно является типа фажозита и более предпочтительно фажозитом типа Υ. Среднепористый цеолитный компонент предпочтительно является типа Ζ8Μ-5. В дополнение к крупнопористому и среднепористому цеолитному компоненту катализатор может также включать по меньшей мере один пористый неорганический оксид тугоплавкого металла. В некоторых вариантах осуществления предпочтительно, чтобы вяжущее имело кислотную крекирующую функциональность для крекинга более тяжелых компонентов ФКК сырья и чтобы цеолитный компонент со средним размером пор включал по меньшей мере 1 мас.% катализатора в общем весе основы.

В другом варианте осуществления катализатор может включать частицы, имеющие крупнопористый цеолит с пористым неорганическим вяжущим из оксида тугоплавкого металла, и частицы, имеющие среднепористый цеолит с пористым неорганическим вяжущим из оксида тугоплавкого металла. В другом варианте осуществления цеолитсодержащий катализатор может включать по меньшей мере 0,5 мас.% до примерно 10 мас.% фосфора и около 0,1-10 мас.% металла-промотера, выбираемого из группы, состоящей из галлия, германия, олова и их смесей.

В некоторых вариантах осуществления цеолит может быть обработан вплоть до 10 мас.% фосфорсодержащих соединений, (в пересчете на Р₂О₅), исходя из общего количества олефин-селективного цеолита для достижения соответствующей селективности легких олефинов. После обработки фосфорсодержащим соединением фосфор-обработанный олефин-селективный цеолит может быть высушен и последовательно прокален при температуре 300-1000°С, предпочтительно 450-700°С в течение примерно 15 мин до 24 ч, для приготовления подходящего олефин-селективного крекирующего катализатора.

Катализаторы, на которых могут откладываться углеродные материалы и часть тяжелых углеводородов, направляются от отпарной зоны в регенерационную зону. В регенерационной зоне катализаторы, на которых отложились углеродные материалы и подобное, помещаются, подвергаются окислительной обработке для уменьшения количества отложений, таким образом, получая регенерированные катализаторы. Эти регенерированные катализаторы беспрерывно рециркулируются назад в реакционную зону.

- 4 016421

Крекированные продукты закаляются непосредственно выше по потоку или непосредственно ниже по потоку от сепаратора, для предотвращения ненужного дальнейшего крекинга или избыточного крекинга.

В некоторых вариантах осуществления катализаторная смесь состоит из основного крекирующего катализатора и добавки. Основной крекирующий катализатор может включать стабильный цеолит типа Υ, который является главным активным компонентом основного катализатора, и матрицу, которая является субстратным материалом для цеолита. Основный крекирующий катализатор может включать менее чем 0,5 мас.% оксида редкоземельного металла, который в основном включается в ультрастабильный цеолит типа Υ. В основном, активность катализатора ультрастабильных цеолитов типа Υ возрастает с возрастанием в цеолитах содержания редкоземельного металла, поскольку термическая стабильность ультрастабильного цеолита типа Υ улучшается путем включения редкоземельного металла в цеолиты.

Реакционная активность перемещения водорода цеолитами типа Υ может также увеличиваться путем добавления редкоземельного металла в цеолиты. Содержание стабильного цеолита типа Υ в основном крекирующем катализаторе, используемом в данном изобретении, предпочтительно находится в диапазоне 5-50 мас.% и более предпочтительно в диапазоне 15-40 мас.%. Термин стабильный цеолит типа Υ включает такие цеолитные материалы, как ультрастабильные цеолитные материалы.

Матрица основного крекирующего катализатора, используемого в данном изобретении, может включать глины, такие как каолин, монтморилонит и бентонит, неорганические пористые оксиды, такие как оксид алюминия, диоксид кремния, оксид магния и алюмосиликат. Основный крекирующий катализатор предпочтительно имеет объемную плотность 0,5-1,0 г/мл, средний диаметр частиц 50-90 мкм, удельную поверхность 50-350 м²/г и поровый объем 0,05-0,5 мл/г.

Катализаторная смесь содержит, в дополнение к основному крекирующему катализатору, добавку, содержащую конфигурационно-селективный цеолит. Конфигурационно-селективный цеолит, упомянутый здесь, относится к цеолиту, чей поровый диаметр меньше чем он же у цеолита типа Υ, чтобы углеводороды только с ограниченной формой могли входить в цеолит через его поры. Типичные конфигурационно-селективные катализаторы могут включать: Ζ8Μ-5, омега, 8АРО-5 и алюмосиликаты. Ζ8Μ-5 цеолит является наиболее предпочтительно используемым в данном изобретении среди этих видов конфигурационно-селективных цеолитов. Содержание конфигурационно-селективного цеолита в добавке может быть в диапазоне 20-70 мас.% и более предпочтительно в диапазоне 30-60 мас.%.

Процентное содержание основного крекирующего катализатора в катализаторной смеси может быть в диапазоне 55-95 мас.% и процентное содержание добавки в катализаторной смеси может быть в диапазоне 5-40 мас.%. Если процентное содержание основного крекирующего катализатора является менее чем 55 мас.% или процентное содержание добавки более чем 40 мас.%, то высокий выход олефинов легких фракций не может быть получен из-за низкой конверсии исходного нефтепродукта. Если процентное содержание основного крекирующего катализатора более чем 95 мас.% или процентное содержание добавки менее чем 5 мас.%, то очень высокий выход олефинов легких фракций не может быть получен, поскольку может быть достигнута высокая конверсия исходного нефтепродукта. В особенно предпочтительном варианте осуществления катализатор содержит по меньшей мере 0,5 мас.% соединений фосфора, обычно представленных как Р2О5.

В данном изобретении могут использоваться имеющиеся в продаже крекирующие катализаторы, такие как, например, ОСТАСАТ (^. К. Стасе Со., Нб.). Катализатор ОСТАСАТ содержит цеолит, имеющий константу кристаллической решетки 24,50 ΑΝΟ. Другие подходящие, имеющиеся в продаже крекирующие катализаторы могут включать, но не ограничиваются следующими названиями и брендами: Акзо, ЕидеШагб (Е1ех-Тес™ или ЭМпЬШеб Ма!пх 81гис1иге5 или ΌΜ8), НАКМОКЕХ (СС1С), О1е1ш8МАХ (Ьу ΌανΕοη). !п1егса(, 81оие & ХУеЬЦег. ИОР и другие.

Соотношение катализатора к нефтепродукту

Увеличение концентрации катализатора в реакторе, часто именуемое соотношение кат/нефтепродукт или соотношение катализатор/нефтепродукт, может увеличивать готовность крекинга для максимальной конверсии. Это может достигаться увеличением тепловой нагрузки реактора или переходом к более низкой селективности по коксу (т. е. пониженная разность коксования) катализатора. Тепловая нагрузка реактора может повышаться путем увеличения температуры реактора или снижения скорости подачи сырья. Это, в свою очередь, повышает соотношение кат/нефть, чтобы поддерживать тепловой баланс установки.

В данном изобретении соотношение катализатор/нефть [отношение количества рециркулируемой катализаторной смеси (т/ч) к скорости подачи исходного нефтепродукта (т/ч)] находится в диапазоне 1045 мас./мас.

Углерод в регенерированном катализаторе

Чем меньше углерода в регенерированном катализаторе (СКС), тем больше доступность центров крекинга, потому что меньшее количество кокса блокирует кислотные центры крекинга. СКС уменьшается путем увеличения эффективности регенерации посредством использования промотеров окисления монооксида углерода. Увеличенные уровни слоев регенератора также улучшают СКС посредством увеличенного времени пребывания, но это должно балансироваться уменьшенным временем пребывания

- 5 016421 разгрузочного подъемника разбавленной фазы и возможностью к увеличенным потерям катализатора.

Скорость подачи катализатора

Катализатор может подаваться периодически в установку ФКК, основываясь на предопределенном производственном графике. В одном специфическом аспекте настоящего изобретения подача катализатора может регулироваться непрерывно. В автоматизированных системах, однако регулирование времени и количества вводимого свежего катализатора может быть запрограммировано в регуляторе с обеспечением возрастания в течение работы ФКК процесса для оптимизации выхода продукта, смеси продуктов. Из-за неточностей, связанных с производственным процессом, такими как химический состав исходного сырья и другие изменения входящих характеристик ФКК системы, выбросы, использование энергии, смесь продуктов может варьироваться или отклоняться от целей процесса в течение хода обычного флюид-крекинга предшествующего уровня техники.

Обычные ФКК системы требуют операторов для внимательного контроля выходных характеристик системы и чтобы быть постоянно способными для осуществления ручных регулировок для работы ФКК систем, включающих ввод катализатора и другие рабочие условия, как необходимо. Таким образом, является благоприятным, быть способным дистанционно контролировать и осуществлять регулировки посредством ввода катализатора и других рабочих условий для выходных характеристик системы, в то же время также уменьшая зависимость от воздействия человека, такого как контроль и ручное изменение графика ввода катализатора и других переменных параметров процесса. В одном аспекте настоящего изобретения скорость подачи свежего катализатора может контролироваться и управляться специфически устроенной системой управления. В одном конкретном варианте осуществления скорость подачи сырья может зависеть от состава сырья, и оптимальная скорость подачи сырья может предопределяться моделями процесса, обсуждаемыми более детально ниже.

Реакционное время

Увеличение реакционного времени, доступного для крекинга, также увеличивает конверсию. Скорость подачи свежего сырья, увеличенный расход пара, скорость рециркуляции и давление являются первостепенными рабочими параметрами, которые влияют на реакционное время для заданной конструкции установки. Конверсия изменяется обратно пропорционально скорости из-за ограниченного размера реактора, доступного для крекинга. Конверсия, как наблюдалось в некоторых установках, увеличивалась только на 1% абсолютный для 3-5% относительных уменьшения скорости подачи свежего сырья. При использовании здесь время контакта обозначает или время между началом контакта исходного нефтяного сырья с регенерированным катализатором и отделением полученных продуктов крекинга от катализаторов, или время между началом контакта исходного нефтяного сырья с регенерированными катализаторами и закалкой, в случае, когда производимый продукт крекинга закаливается непосредственно выше по потоку от сепарационной зоны. В предпочтительном варианте осуществления время контакта находится в диапазоне примерно 0,1-1,5 с и более предпочтительно в диапазоне примерно 0,2-0,9 с. Если время контакта менее чем 0,1 с, тогда парафины легких фракций не будут получаться с высоким выходом из-за низкой конверсии тяжелых фракций нефти. Наоборот, если время контакта больше чем 1,5 с, тогда термический крекинг подаваемого нефтяного сырья может быть избыточным, таким образом, избыточно увеличивая количество генерируемых сухих газов. Однако время контакта зависит от системы подачи сырья, и оптимальное реакционное время может предопределяться моделями процесса, обсуждаемыми более детально ниже.

Реакторная температура

Повышенная реакторная температура увеличивает конверсию установки, в первую очередь, посредством более высокой скорости реакции для эндотермической реакции крекинга и также посредством увеличенного соотношения кат/нефть. Увеличение примерно в 10°Е реакторной температуры может увеличивать конверсию приблизительно на 1-2% абсолютных. Более высокая температура реактора также увеличивает октановое число бензина и олефиновое содержание СНГ, которые являются очень желательными побочными преимуществами максимизирования конверсии на протяжении этого способа. Более высокое содержание октана обусловлено более высокой скоростью первичных реакций крекинга относительно вторичных реакций перемещения водорода, которые насыщают олефины в пределах выкипания бензина и снижают октановое число бензина. Главным образом, увеличение примерно на 10°Е температуры реактора может дать вплоть до 0,8 и 0,4-кратного увеличения октанового числа по исследовательскому и моторному методам, соответственно.

Как используется здесь, реакционная температура на выходе определяется как температура на выходе реакционной зоны с нисходящим потоком и является температурой перед отделением крекированных продуктов от катализаторов. Хотя температура на выходе реакционной зоны может быть в диапазоне примерно 500-630°С, предпочтительно температура на выходе реакционной зоны находится в диапазоне примерно 590-620°С. Если температура на выходе реакционной зоны менее чем 580°С, тогда олефины легких фракций не могут получаться с высоким выходом крекинга остатков или тяжелой нефти, тогда как если она выше чем 630°, тогда термический крекинг тяжелых фракций нефти, которые подаются, может быть значительным, таким образом, избыточно увеличивая количество генерируемых сухих газов. Если нафта является исходным сырьем для особенного применения, то реакционная темпера

- 6 016421 тура может быть снижена по сравнению с крекингом остатка для оптимизированного производства пропилена. Однако реакционная температура и время зависят от системы подачи сырья, и оптимальные условия предопределяются моделью процесса, обсуждаемой более детально ниже.

Давление

Более высокая конверсия и выход кокса термодинамически благоприятны при более высоких давлениях, однако на конверсию незначительно воздействует давление установки, потому что требуется существенное возрастание давления для значительного увеличения конверсии. В некоторых вариантах осуществления установка ФКК может работать предпочтительно при реакционном давлении 1-3 кг/см² и температуре регенерационной зоны примерно 650-720°С.

Реактор

Установка флюид-каталитического крекинга используется в данных некоторых вариантах осуществления, может включать регенерационную зону (регенератор), реакционную зону с нисходящим потоком (нисходящий реактор или боппсг). сепарационную зону (сепаратор) и отпарную зону (отпарной аппарат). Реактор может быть также снабжен множеством датчиков для контроля состава продукта и сырья в режиме онлайн и объединен с системой управления, а также и со средством для управления загрузки катализатора и выгрузки в реальном времени, основываясь на рабочих характеристиках реактора.

Тепловой баланс

Образование кокса в установке ФКК может быть наиболее критическим параметром для поддержания теплового баланса. Кокс, производимый в восходящем или нисходящем реакторе, горит в присутствии воздуха в регенераторе. Тепло, производимое посредством экзотермических реакций горения кокса, обеспечивает потребность реактора в тепле, т.е. тепло испарения и связанное теплосодержание исходного сырья; эндотермический тепловой эффект крекинга и т.д. Например, выход кокса в обычной установке ФКК с остатком вакуумного газойля может быть в диапазоне примерно 4,5-5,5 мас.%. Тепла, производимого полным сгоранием, может быть достаточно для снабжения тепловой нагрузки реактора. Однако в остатке установки ФКК из-за того, что исходное сырье оставляет большие количества предшественников кокса с большим количеством кокса, определяемого по Конрадсону, и ароматических колец, формирование кокса может быть значительно увеличено, который, в свою очередь, увеличивает температуру регенератора от примерно 650-860°С в обычных установках ФКК до примерно 720-250°С в крекингаппаратах остатков.

Управление режимом технологического процесса и переменными параметрами

В одном аспекте изобретение направлено на оптимизацию производства пропилена, которая нацелена на максимизирование производства пропилена при минимальных затратах производства. Конверсия углеводородов в установке ФКК может быть сложной зависимостью множества переменных параметров. Например, чрезмерно глубокий крекинг бензина в СНГ и сухой газ может происходить из-за увеличения времени пребывания в реакторе. Доступные подходы для противодействия любого потенциального чрезмерно глубокого крекинга включают добавление дополнительного восходящего потока для снижения парциального давления углеводородов для более селективного крекинга, уменьшение реакторного давления, увеличение скорости рециркуляции для снижения времени пребывания, уменьшение доступности центров каталитического крекинга путем снижения соотношения кат/нефть и комбинациями вышеуказанных условий.

Переменные параметры, описываемые выше, в основном не оптимизируются для максимизирования конверсии пропилена в существующих установках ФКК. Оптимальный уровень конверсии, соответствующий заданной скорости подачи сырья, качеству сырья, заданным задачам процесса и катализатору при других ограничительных условиях установки (например, производительность компрессора жирного газа, производительность фракционной перегонки, производительность воздуходувки, температура реактора, температура регенератора, циркуляция катализатора). Следовательно, оператор ФКК должен вручную регулировать несколько переменных параметров одновременно. Если оптимальный уровень конверсии обнаружен, то только затем оператор может работать с подходящим катализатором и возможно переделать свойства катализатора для устранения ограничительных условий для перехода к режиму работы для более высокого оптимального уровня конверсии. Однако существует недостаток в соответствующем оборудовании автоматизированного процесса, которое может реально использоваться для оптимизации таких показателей.

Онлайн контроль рабочих характеристик

Регулирующие замкнутые системы автоматического управления служат как основа структуры автоматизации установки. Специалисты по обслуживанию и ремонту техники автоматизированного управления борются за поддержание характеристик устройств конверсии. Оборудование и проблемы технологической надежности, изменение бизнес-факторов установки, уменьшение высококвалифицированных человеческих ресурсов для контроля и поддержания этих устройств все перечисляются как общеизвестные проблемы. Результаты включают негативное воздействие на качество, энергопотребление, изнашивание оборудования, производительность установки и, наконец, рентабельность. Параметры контроля будут обеспечивать средства для (1) определения соответствия показателей текущего контроля промыш

- 7 016421 ленным стандартам, (2) определение и установление приоритета проблем для фокусирования средств технического обслуживания, (3) анализ и диагностика проблем онлайн и офлайн сообщений, (4) улучшение характеристик управления полным набором средств и для регуляторных и для улучшенных средств управления и (5) контроль для поддержания улучшений всесторонней автоматизированной передачей информации. Средства, такие как Майткоп'к Ргосе^ЭосЮг НопеултеПА Ьоор8сои1 или Уикода^а'к ΜΌ Ωίαβοοδίίο являются примерами, которые обеспечивают такие возможности.

Пакет программ для моделирования и оптимизации

Улучшенное программное обеспечение для улучшения производительности и управления непрерывными процессами, которые имеют начальные нарушения, может использоваться для оптимизации установки ФКК. Такие пакеты программ программного обеспечения предлагают автоматическое управление во время непрерывных процессов, которые сложно контролировать обычными технологиями автоматизации. Существует множество процессов, которые подвергаются нарушениям, чьи проявления слишком быстрые для обычного ручного или автоматического управления. Использование пакета программ для моделирования и оптимизации приводит к повышенной производительности и уменьшенному энергопотреблению, посредством лучшего управления в течение нормального режима работы, и также посредством предотвращения и смягчения последствий нарушений технологических процессов, которые могут прерывать процесс. Также требуется меньшее ручное вмешательство людей-операторов, ответственных за процесс, таким образом, что они могут сфокусировать свое внимание на оперативном управлении производством высокого уровня. Процессы некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения могут использовать пакет программного обеспечения, такой как, например, ишейтс'к 81МСЛ Р11 и средства оптимизации в Ма11аЬ от Ма111 ^откк 1пс.

Многие из вышеупомянутых пакетов программ обеспечивают программу оптимизации, которая определяется как минимизирование математических зависимостей, которые включают отображение процесса, и продуктов, и энергозатрат.

Определение режимов технологического процесса и выбор модели процесса

В одном специфическом варианте осуществления настоящего изобретения система может использовать сигналы различных датчиков для определения режима технологического процесса и выбирать модель процесса, которая наилучшим образом представляет текущий режим. Модель может выбираться из числа предварительно разработанных моделей процесса. Выбранная модель может затем использоваться как алгоритм оптимизации для подсчета оптимальных параметров процесса.

В одном конкретном варианте осуществления система и способ ввода свежего катализатора в установку ФКК включает по меньшей мере один аппарат ввода катализатора для подачи катализатора в установку ФКК, по меньшей мере один датчик, адаптированный для обеспечения информации о составе потока продукта, получаемого в установке флюид-каталитического крекинга, и регулятор, связанный с датчиком, для управления добавками свежего катализатора, осуществляемыми системой ввода катализатора в ответ на показатели, обеспечиваемые датчиками.

В другом варианте осуществления способ для введения определенного количества катализатора из системы ввода катализатора в установку ФКК, предназначенный для максимизирования производства олефинов, обеспечивается, чтобы включать этапы дозирования катализатора в систему ввода катализатора в установку флюид-каталитического крекинга, воспринимая выходные характеристики в установке флюид-каталитического крекинга, и автоматического регулирования количества катализатора, дозируемого в ответ на по меньшей мере один воспринятый показатель.

Обращаясь теперь к фиг. 1, предлагаемый способ каталитического крекинга может быть при необходимости снабжен различными системами управления (управление процессом). Далее процессы ФКК могут снабжаться всеми или частью следующих элементов, как считавшиеся необходимыми, как описывалось.

Сигналы от установки ФКК вводятся в распределенную систему управления (ЭС8), система управления процессом, которая использует сеть взаимосвязанных датчиков, регуляторов, операторов терминала и исполнительный механизм. ЭС8 включает компьютер и имеет взаимосвязь с другими системами.

Модель прогнозирующего управления (МРС) является улучшенным способом управления процессом, который улучшает стандартное управление с обратной связью путем предсказания как процесс, такой как дистилляция будет реагировать на поступления, такие как поступление тепла. Это означает, что на обратную связь можно полагаться много меньше, поскольку эффекты поступлений будут производиться из математических эмпирических моделей. Обратная связь может использоваться для корректировки неточностей модели. Регулятор основывается на эмпирической модели процесса, полученной тестированием установки, для предсказания будущего поведения зависимых переменных параметров динамической системы, основываясь на последние ответные реакции независимых переменных параметров. Зачастую, регулятор основывается на линейных моделях процесса.

Главные частные поставщики программного обеспечения МРС включают ЛкрепТесй (ЭМС+), Нопеу\уе11 (КМРСТ) и 8йе11 С1оЬа1 8о1ийоп5 (8МОС; 8йе11 С1оЬа1 8о1ийоп5 шс: Саге1 уап Ву1апб11аап 23, 2596

- 8 016421

НР, Тке Надие, Тке №!йейапбк).

Замкнутая система автоматического управления контроля рабочих характеристик («СЬМР»). Контроль рабочих характеристик позволяет (1) определение соответствия показателей текущего контроля промышленным стандартам, (2) определение и установление приоритета проблем для фокусирования средств технического обслуживания, (3) анализирование и диагностику проблем онлайн и офлайн сообщенями, (4) улучшение характеристик управления полным набором средств и для регуляторных, и для улучшенных средств управления, и (5) контролирование для поддержания улучшений всесторонней автоматизированной передачей информации. Примерные средства, такие как Ма1пкоп'к РгосеккЭос1ог (имеющиеся в наличии в Ма1пкоп'к, расположенный по 10405 1акрет Луепие, ЕбтоШоп, А1Ьейа, Сапаба), Нопеу\уе11'к РгоГй Ехрей (имеющийся в наличии у Нопеу\те11 1п1етпайопа1 1пс., 101 Со1итЬ1а Коаб, МогпкΙολνη, N1 07962), или Уикода^а'к ΜΌ Э|адпок11с (Уикода^а, МикакЫпо-кЫ, Токуо, 1арап) и АкреШесй'к (Акреп Тескпо1оду, 1пс., Теп Сапа1 Рагк, СатЬпбде, Маккасйикейк) Акреп \Уа1с11 обеспечивают такие возможности.

Определение режимов работы и выбор модели процесса (8РМ). Эта система использует сигналы датчиков в процессе для определения рабочих условий, таких как текущая скорость подачи сырья, состав сырья и окружающая температура, чтобы выбрать модель процесса, которая наилучшим способом отражает текущую операцию. Данная выбранная модель процесса может затем использоваться в алгоритме оптимизации для подсчета оптимальных параметров процесса. Средства могут разрабатываться в МабаЬ (Ма1кетоткк 1пс., 3 Арр1е Н111 Эте, №бск МА 01760-2098), У1киа1 ВаДс собе или другом языке программирования программного обеспечения.

Оптимизация в режиме реального времени оптимизации и динамическая оптимизация (КТО). Оптимизация систем промышленных процессов является одним из путей регулирования переменных параметров процесса для определения реакционных условий, которые достигают самого высокого уровня выхода пропилена с минимальными затратами или других возможных результатов. Обычно многие противоречивые ответные реакции должны оптимизироваться одновременно. При отсутствии системного подхода оптимизация может быть сделана методом проб и ошибок или изменением одного параметра управления переменного во времени, при этом выдерживая константу покоя. Такие способы в основном не эффективны в обнаружении действительного оптимального режима. Обычно, методы оптимизации включают создание жестких моделей процесса. Данные математические модели могут включать химические реакции и термодинамические уравнения. Примеры средств, такие как РА8 1пс.'к (16055 8расе Сеп1ег Β1ν6., Ноик1оп, ТХ 77062, И8А) NОVА обеспечивают такие возможности. Модели могут согласовываться в зависимости от эксплуатационных данных установки для проверки точности модели, отражающей поведение установки. Данные модели являются динамичными в том смысле, что они моделируют время изменения переменных параметров процесса.

Технология управления энергоснабжения/энергопотребления (РМ8). РМ8 балансирует потребность энергии с доступным энергоснабжением и, таким образом, предупреждая нарушения работы или даже нарушение энергоснабжения. Более того, РМ8 может позволить лучший контроль энергозатрат, повышенную безопасность и уменьшение отрицательного воздействия на окружающую среду. АВВ Ь1б, (АГГо11егпк1гакке 44 Р.О. Вох 8131, СН-8050 ΖιιγΚΙτ 8\\з1хег1апб) считается одним из провайдеров такой технологии.

Технология ЕбебЬик (ЕЕ8). Полевые сигналы, используемые в технологической контрольноизмерительной аппаратуре процесса, стандартизированы, позволяя системам управления и сетевым устройствам от различных поставщиков быть совместимыми, используя стандартные 4-20 мА аналоговые сигналы. Стандарт ΕОυN^АТIОN Де1бЬик™, разработанный Ие1бЬик Еоипбайоп™, устанавливает следующий уровень стандартизации и он устроен, чтобы отвечать современным потребностям. В дополнение к имеющемуся эквиваленту связи, который доступен с использованием 4-20 мА аналоговых сигналов в обычной полевой сети, ΕОυN^АТIОN Де1бЬик™ позволяет многочисленному оборудованию быть соединенным с единственным ΕОυN^АТIОN Де1бЬик™, обеспечивает интерактивное взаимодействие различных типов информации и позволяет распределение в поле интеллектной функции, включающей самодиагностику и контроль функциональности. Центром внимания является его способность передавать различные виды информации в дополнение к полевым сигналам и распределять интеллект в распределенное полевое оборудование. Эти отличия позволяют дистанционный контроль, самодиагностику в режиме реального времени и предупредительное поддержание полевого оборудования, а также и управление ресурса установки, используя полевое соединение. Это может сильно уменьшать стоимость эксплуатации контрольно-измерительной системы. Етегкоп Сотрота1е, (Р.О. Вох 4100, 8000 \Мек1 Е1опккап1 Аνепие, 81. Ьошк, М1ккошт) является примером провайдера этих технологий.

Подсчет прибыли установки ФКК и подсчет энергозатрат (ЕИРЕС) включает расчеты, которые предусматривают использование различных технологических данных, таких как, например, стоимость пара ФКК, катализатора, электричества и продуктов, которые должны контролироваться и/или подсчитываться, тем самым позволяя контроль в режиме реального времени удельных затрат в долларах на единицу продуктов, производимых установкой ФКК.

- 9 016421

В некоторых вариантах осуществления процессы могут автоматически контролироваться и регулироваться, при необходимости. Параметры контроля предложенного процесса конверсии флюидкаталитического крекинга в сильно жестких условиях могут обеспечивать средства для: (а) определения соответствия показателей текущего контроля промышленным стандартам, (Ь) анализа и диагностики проблем онлайн контролем и управлением, (с) улучшения характеристик управления полным набором средств улучшенных регуляторов и средств, (ά) контроля для поддержания улучшений всесторонней автоматизированной передачей информации и (е) дистанционного контроля с использованием многочисленных сенсоров и осуществления регулировок во вводе катализатора и других рабочих условиях для выходных характеристик системы, одновременно с этим уменьшая зависимость от вмешательства человека, такого как контроль и ручные изменения в режиме ввода катализатора и других переменных параметров процесса. Такие системы могут создаваться мелкими коммерческими предприятиями, такими как указано выше, и могут объединяться с установкой ФКК. В некоторых вариантах осуществления системы контроля могут включать датчики, которые могут устанавливаться в установке ФКК для контроля характеристик сырья и продукта и реакционных условий. В некоторых вариантах осуществления датчики могут соединяться с ЭС8 системой управления посредством проводного соединения с системой. В некоторых других вариантах осуществления датчики могут устанавливаться для соединения с ЭС8 системой управления посредством беспроводного или ΚΡΊΌ средствами коммуникации. Таким образом, как показано на фиг. 3, несмотря на то, что не показано, что ЭС8 установка должна жестко соединяться с регулирующими клапанами потока или датчиками, присутствующими в ФКК установке, но понимается, что Όί.'8 оперативно присоединена к установке ФКК.

Обращаясь теперь к фиг. 2, на которой показана иллюстрация общей схемы примера установки флюид-каталитического крекинга (ФКК). В некоторых вариантах осуществления установка флюидкаталитического крекинга может включать реакционную зону с восходящим потоком.

Процесс ФКК, описанный здесь, может увеличивать производство легких олефинов, включающих пропилен, используя восходящий (с восходящим потоком) реактор в одном сепарационно-отпарном аппарате и катализатор крекинга, содержащий компоненты и крупнопористого и среднепористого конфигурационно-селективного цеолита, как показано на фиг. 3 и 4.

Фиг. 3 показывает пример работы установки ФКК, которая может объединяться с Όί.'8 системой (Управление процессом) с целью оптимизирования производства пропилена. Работа установки ФКК, объединенной с Όί.'8 системой, обеспечивается, как указано далее.

Газ/нефтяное или жидкое исходное сырье, такое как, например, нафта или жидкие нефтепродукты могут загружаться в зону смешивания 7 по линии 10. Управление процессом (ЭС8) 30, показанное на фиг. 3 и 4, может объединяться с установкой ФКК и использоваться для разработки моделей управления процессом. Исходное сырье, протекающее по линии 10 контролируется и управляется ЭС8 30 и регулирующим клапаном потока 40, обозначающие, что стратегия управления и оптимизации будет менять величину этого заданного потока, чтобы позволить большую подачу в ФКК установку, при условии, что ограничения процесса, такие как, например, пределы открытия клапана, давления и температуры, соблюдаются, и при условии, что технические характеристики данного продукта ФКК соответствуют требованиям. Сырье 10 смешивается с регенерированным катализатором, подаваемым из бункера катализатора 6 в зону смешивания 7 посредством линии 17. Количество катализатора, вводимого в зону смешивания 7 контролируется с использованием регулирующего клапана потока 41. Поток катализатора по линии 17 и регулятор потока 41 могут оптимизироваться с использованием разработанных моделей процесса установки ФКК стратегии оптимизации, предназначенной для (а) минимизирования затрат на энергию и катализатор, (Ь) улучшения качества продукта ФКК и (с) увеличения производительности установки.

Модели процесса могут разрабатываться с использованием рабочих характеристик как экспериментальных, так и тестирования реальных установок. Модели используют математическое соотношение между регулируемыми переменными (переменными параметрами, которые оператор может изменять в процессе) и управляемыми переменными (переменными параметрами процесса, которые будут меняться, основываясь на изменениях регулируемых переменных).

Смесь стекает вниз через реакционную зону 1, где происходит реакция крекинга углеводородов при высоких температурах реакции и коротком времени контакта. Затем смесь отработанного катализатора, непрореагировавшего сырья и продуктов из реакционной зоны входит в сепарационную зону газ/твердое вещество 2, расположенную под реакционной зоной 1. В некоторых вариантах осуществления сепарационная зона газ/твердое вещество 2 может быть устройством циклонного типа.

Отработанный катализатор отделяется в сепарационной зоне 2 от крекированного продукта и непрореагировавшего нефтяного сырья. Катализатор может затем посылаться в отпарную зону 3 через наклонное ответвление 9. Углеводородные газы, отделенные от большей части отработанного катализатора, могут подаваться во вторичный сепаратор 8 по линии 16, где остатки отработанного катализатора могут отделяться от газообразного продукта. Углеводородные газы затем подаются в секцию выделения продукта.

В некоторых вариантах осуществления циклон предпочтителен для использования в качестве вто

- 10 016421 ричного сепаратора 8. Катализатор, отделенный вторичным сепаратором 8, направляется в отпарную зону 3 по линии 23, где тяжелые углеводороды, адсорбированные на катализаторе, могут удаляться отпарным газом, который вводится в отпарную зону по линии 11. Поток отпарного газа управляется регулирующим клапаном потока 42. Поток отпарного газа по линии 11 может управляться и оптимизироваться стратегией управления для достижения следующего: (а) минимизирования затрат на энергию и катализатор, которые зависят от деактивации катализатора, (Ь) улучшения качества продукта ФКК и (с) увеличения производительности установки.

Пар, производимый в кипятильнике, или инертный газ, такой как азот, сжатый в компрессоре, может использоваться как отпарной газ. Пар или инертный газ, используемые в отпарной зоне, могут сжиматься или нагреваться до оптимизированной величины, подсчитанной моделями процесса для (а) минимизирования затрат на энергию и катализатор, (Ь) улучшения качества продукта ФКК и (с) увеличения производительности установки.

Для условий отпаривания в некоторых вариантах осуществления предпочтительны температура отпаривания 500-640°С и время пребывания катализатора 1-10 мин. Величины температуры отпаривания и пребывания могут управляться и оптимизироваться с использованием моделей процесса для достижения (а) минимизирования затрат на энергию и катализатор, (Ь) улучшения качества продукта ФКК и (с) увеличения производительности установки.

Пары крекированных продуктов и непрореагировавшего нефтяного сырья, отпаренные из отработанного катализатора в отпарной зоне 3, отбираются по линии 12, расположенной на вершине отпарной зоны, вместе с отпарным газом. Эти газы затем подаются в секцию выделения продукта (не показано), или альтернативно во вторичный сепаратор 8 по линии 12. Регулирующий клапан потока 4 3 контролирует поток газов в линии 12.

Отработанный катализатор перемещается в зону регенерации 4 через обычный регулятор уровня по линии 22. Течение в регенерационную зону 4 может управляться регулирующим клапаном потока 44. Свежий катализатор может вводиться в систему по линии 13, которая может содержать регулирующий клапан потока (не показано). Регулятор потока может управляться и оптимизироваться для (а) минимизирования затрат на энергию и катализатор, (Ь) улучшения качества продукта ФКК и (с) увеличения производительности установки.

Приведенная скорость газового потока в отпарной зоне 3 может поддерживаться в диапазоне 0,050,4 м/с для того, чтобы поддерживать псевдоожиженный слой в отпарной зоне в пузырьковой фазе. Поскольку скорость газа относительно низкая в пределах пузырьковой фазы зоны, то потребление отпарного газа может быть минимизированным. Более того, диапазон рабочего давления линии 13 может быть широким, во время условий пузырьковой фазы благодаря высокой плотности слоя, следовательно, перемещение частиц катализатора из отпарной зоны 3 в регенерационную зону 4 может облегчаться. Перфорированные тарелки или другие внутренние структуры могут использоваться в отпарной зоне 3 для улучшения эффективности отпаривания между отпарным газом и катализатором. Регенерационная зона 4 состоит из конической колонны, соединенной на вершине с вертикальной линией 5 (регенератор с восходящим потоком). Отработанный катализатор регенерируется газами сгорания (обычно кислородсодержащий газ, такой как воздух), которые могут подаваться в регенерационную зону 4 по линии 14.

Регенерация сопровождается частичным или полным сгоранием, при условиях ожижения, углеродных материалов (кокса), производимых реакцией крекинга, и тяжелых углеводородов, которые адсорбировались на отработанном катализаторе.

Время пребывания катализатора в регенерационной зоне 4 может быть в диапазоне 1-5 мин, и приведенная скорость газового потока может быть предпочтительно в диапазоне 0,4-1,2 м/с. Стратегия управления и оптимизации, используемая в автоматизированной технологии, может использоваться для подсчета оптимальных величин времени пребывания катализатора и приведенной скорости газового потока. Это может быть сделано анализом рабочих характеристик установки ФКК или данных, полученных тестированием процесса ФКК и определением оптимальных величин для времени пребывания и приведенной скорости газового потока для достижения следующего: (а) минимизации затрат на энергию и катализатор, который зависит от деактивации катализатора, (Ь) улучшения качества продукта ФКК и (с) увеличения производительности установки.

После регенерации отработанного катализатора в зоне регенерации 4 регенерированный катализатор в верхней части турбулентной фазы псевдоожиженного слоя перемещается в регенератор с нисходящим потоком 5. Регенерированный катализатор из регенератора с нисходящим потоком 5 подается в бункер катализатора 6, функционирующий как сераратор газ/твердое вещество, где дымовые газы, которые содержат побочные продукты сгорания кокса могут отделяться от регенерированного катализатора и выделяться посредством вторичного сепаратора 15 по линии 25. Линия 25 может включать регулирующий клапан потока 46. Вторичный сепаратор снабжается по линии 27. Катализатор возвращается в бункер катализатора 6 из вторичного сепаратора 15 по линии 24. В некоторых вариантах осуществления вторичный сепаратор 15 может быть циклоном.

Часть регенерированного катализатора в бункере катализатора 6 может возвращаться назад в зону регенерации 4 по байпасной линии 16, снабженной регулирующим клапаном потока 45. Данный реуля

- 11 016421 тор потока 45 может подвергаться контролю и оптимизации для достижения (а) минимизирования затрат на энергию и катализатор, (Ь) улучшения качества продукта ФКК и (с) увеличения производительности установки.

Часть продукта ФКК может отбираться из линии 19 и/или линии 12 и возвращаться назад в зону смешивания 7 через байпасную линию 20, которая может оснащаться регулирующим клапаном потока 47. Продукт, рециркулируемый по линии 20, и регулятор потока 47 могут подвергаться управлению и оптимизации для достижения (а) минимизирования затрат на энергию и катализатор, (Ь) улучшения качества продукта ФКК и (с) увеличения производительности установки.

Как описывалось выше, катализатор ФКК циркулирует в аппарате через реакционную зону 1, сепарационную зону газ/твердое вещество 2, отпарную зону 3, регенерационную зону 4, регенератор с восходящим потоком 5, бункер катализатора 6, зону смешивания 7.

Другой вариант осуществления включает способ ввода катализатора(ов) из системы ввода катализатора в установку ФКК, оборудованную для максимизирования производительности олефинов, который включает этапы дозирования катализатора в систему ввода катализатора в установку флюидкаталитического крекинга, определения выходных характеристик в установке флюид-каталитического крекинга и автоматического регулирования количества катализатора, дозируемого в ответ на по меньшей мере один воспринятый сигнал 18, и использования моделей процесса, разработанных раньше, а также расчетов программ оптимизации для достижения (а) минимизирования затрат на энергию и катализатор, (Ь) улучшения качества продукта ФКК и (с) увеличения производительности установки.

В дополнение, один или более датчиков может быть помещено на линии для контроля частиц катализатора и обеспечения онлайн измерений различных желаемых реакционных условий и свойств, включающих, но не ограниченных, реакционной температурой, реакционным давлением, скоростями потока, размером частиц катализатора, химическим составом жидкостных потоков, температурами и давлениями регенерационной зоны. Понятно, что датчики могут успешно помещаться на протяжении системы ФКК, как желательно, для получения некоторых желаемых реакционных условий или реакционных свойств. Датчики могут быть оперативно связаны для стратегии управления для разработки моделей процесса, связывающих, например, размер частиц с оставшимися переменными параметрами процесса. Сигнал, генерируемый относительно различных свойств может использоваться для оптимизации дозировки катализатора и отпарного газа для того, чтобы оптимизировать производство олефинов.

Предварительно нагретое исходное сырье, такое как жидкие нефтепродукты, вакуумный газойль или нафта могут загружаться в зону смешивания 7 по линии 01, которая управляется входным отверстием клапана 40. Поток сырья посредством этого входного отверстия является управляемой переменной. Стратегия управления и оптимизации будет изменять величину этого заданного потока, чтобы позволить большую подачу в ФКК установку, при условии, что ограничения процесса, такие как, например, пределы открытия клапана, давления и температуры соблюдаются, и при условии, что технические характеристики данного продукта ФКК соответствуют требованиям. Это сырье 10 может смешиваться с регенерированным катализатором из бункера катализатора 6 в зоне смешивания 7. Количество катализатора, вводимого в зону смешивания 7, может управляться с использованием регулятора потока 17. Поток катализатора может оптимизироваться с использованием разработанных моделей процесса установки ФКК и стратегией оптимизации, установленной для (а) минимизирования затрат на энергию и катализатор, (Ь) улучшения качества продукта ФКК и (с) увеличения производительности установки.

Другим отличием улучшенного процесса управления, как особо отмечается, является то, что оборудование, которое контролирует выходные характеристики при различных рабочих условиях, регистрирует характерные зоны нормального режима работы. Система может затем определять любые отклонения от характерных зон и данные характерных зон могут генерироваться и использоваться для определения того, что случилось с машиной. Данные за прошедший период могут использоваться для тестирования прогнозной системы, могут обеспечивать раннее обнаружение потенциальной поломки оборудования в установке ФКК. Подход может определять некоторые проблемы раньше, чем они могли быть обнаружены с использованием обычного контроля.

Сравнительные примеры, чтобы продемонстрировать преимущества использования улучшенного управления и контроля процесса, обсуждаются ниже. Используя опытную систему и данные, представленные опубликованной патентной заявкой США публикация № И8 2002/0195373 А1, опубликованной 26 декабря 2002, содержание которой, таким образом, включается ссылкой, пример А, который представляет предшествующий уровень, был проведен без улучшенного управления процесса и средств контроля. Приведенные опытные условия и результаты приводятся ниже:

Сырье: гидродесульфуризованный арабианский легкий вакуумный газойль

Катализатор: ΗΆΚΜΘΚΕΧ (СС1С)

Температура реакционной зоны: 600°С

Реакционное давление: 1,0 кг/см²

Соотношение катализатора к нефтепродукту: 15,5 мас./мас.

Время контакта: 0,4 с

Температура регенерационной зоны катализатора: 720°С

- 12 016421

Результаты примера А:

Конверсия (в мас.%) 95,6%

Выход (в мас.%):

Сухого газ 4,1

Пропилен 18,2

Бутены 22, 5

Бензин 42,5

ЛРГ+ 4,4

Кокс 1,0

Пример В также проводится в соответствии с вышеупомянутой патентной заявкой и проводится без всякого улучшенного управления процесса и средств контроля. Пример В отличается от примера А следующим:

Температура на выходе реакционной зоны 600°С

Парциальное давление водорода 65 кг/см² Соотношение катализатор/нефтепродукт Результаты примера В:

Конверсия (в мас.%) 86,3% (сравнительный пример 2)

Выход (в мас.%):

Сухой газ 3,8

Пропилен 11,3

Бутены 15,0

Бензин 48,7

ЛРГ+ 13,7

Кокс 2,7

Пример С проводился в соответствии с раскрытием изобретения и идеей, содержащейся здесь, и включает заявку улучшенного управления процесса и средств контроля.

Результаты примера С включают:

Конверсия (в мас.%) 97,6% (сравнительный пример с УСУ)

Выход (в мас.%):

Сухой газ 4,2

Пропилен 18,7

Бутены 22,95

Бензин 41,65

ЛРГ+ 4,3

Кокс 0,98

Преимущества использования средств автоматизации и контроля, как представленные в примере С, включают, но не ограничиваются следующим. Как можно увидеть в примере А и примере В скорость конверсии изменялась от 86,3 до 95,6%, и выход пропилена менялся от 11,3 до 18,7, представляя примерно 11% изменение в скорости конверсии и примерно 65% изменение в выходе пропилена путем изменения рабочих условий, главным образом, соотношение катализатор/нефтепродукт и температуру реактора. Это показывает высокий потенциал для улучшений с использованием онлайн контроля и стратегий улучшенного управления, предложенных в настоящем изобретении.

Следующие увеличения являются только несколькими преимуществами, достигаемыми улучшенным управлением: увеличение производительности установки по меньшей мере 3% и сокращение непостоянства качества продукта по меньшей мере 10%.

Примеры выше показывают, что конверсия, а также и выходы желаемого продукта пропилена могут оптимизироваться с минимальным потреблением энергии с преимуществом улучшенным управлением процесса. В этом особенном случае улучшенные средства управление и контроля увеличивали выход примерно на 2%, повышали производительность процесса, уменьшали непостоянство продукции на 10% и сокращали энергопотребление на 3% выше базового случая.

В другом конкретном аспекте обеспечивается процесс флюид каталитического крекинга нефтепродуктов. Процесс включает этапы: (а) поддержания 55-95 мас.% основного крекирующего катализатора, содержащего стабильный цеолит типа Υ, с менее чем 0,6 мас.% оксида редкоземельного металла и 5-40 мас.% добавки, содержащей конфигурационно-селективный цеолит и около 10 мас.% фосфорсодержащего вещества, активированного извне, посчитанного как Р2О5 относительно общего количества олефинселективного цеолита; (Ь) реагирование указанной смеси при 500-650°С при продолжительности в диапазоне 0,05-1,2 с в аппарате флюид-каталитического крекинга с нисходящим потоком, имеющем регенерационную зону, сепарационную зону и отпарную зону; (с) контролирование объединения свежего катализатора управлением процесса; (б) отделение части потоков продукта и рециркуляция части непревращенного материала, смешанного с сырьевым потоком; (е) непрерывный онлайн контроль характеристик сырья и продуктов и рабочих условий: (Г) разработка моделей процесса, основанных на наблюдениях,

- 13 016421 полученных на этапе (е); (д) сравнение показателей процесса с прогнозированием на основе модели; и (11) регулирование условий работы для оптимизации выхода пропилена с использованием модели этапа (д).

Дальнейшим отличительным признаком процесса является то, что температура на выходе реакционной зоны может быть более чем 500°С. Другим отличием процесса является то, что время контакта углеводородов в реакционной зоне может находиться в диапазоне 0,05-1,5 с. Дополнительным отличием процесса является то, что состав исходного сырья, состав продукта и рабочие условия могут контролироваться и использоваться для разработки модели процесса, которая затем используется для максимизирования выхода пропилена. Еще одним отличием процесса является то, что аппараты флюидкаталитического крекинга могут работать при соотношении катализатор/нефтепродукт 10-42 мас./мас. Дальнейшее отличие процесса состоит в том, что содержание оксида редкоземельного металла в основном крекирующем катализаторе может быть менее чем 0,6 мас.%. Другое отличие процесса состоит в том, что содержание оксида редкоземельного металла в основном крекирующем катализаторе может быть менее чем 0,08 мас.%. Дополнительное отличие процесса состоит в том, что содержание цеолита в основном крекирующем катализаторе может быть в диапазоне 5-55 мас.% и Ζ8Μ-5 является добавкой. Еще одним отличием процесса является то, что нефтяное сырье может включать нефтепродукт, выбираемый из группы, состоящей из нафты, сырой нефти, деасфальтизованной нефти, вакуумного газойля, газойля, нефтяных остатков и соответствующих продуктов гидроочистки и их смесей.

В другом аспекте обеспечивается процесс получения по меньшей мере одного продукта легкого олефина. Процесс включает этапы: (а) контактирования исходного сырья, которое включает углеводородную смесь, при температуре 525°С и давлении 1-5 атм; (Ь) смешивание крекирующего катализатора, в котором указанный катализатор включает Ζ8Μ-5 цеолитный катализатор, который содержит 0,5-10 мас.% фосфора и 0,1-10 мас.% металлического промотера; и (с) поддержания онлайн условий реактора, управляемых регуляторами процесса, установленными для оптимизации производства пропилена.

Дальнейший отличительный признак процесса состоит в том, что множественное датчиковое оборудование может анализировать состав исходного сырья и выходящего продукта онлайн. Другое отличие процесса состоит в том, что оптимальные рабочие условия могут определяться моделями процесса и программами оптимизации.

В дополнительном аспекте обеспечивается процесс флюид-каталитического крекинга нефтепродукта, когда нефтепродукт состоит из нафты. Процесс включает этапы: (а) контактирования нефтепродукта со смесью крекирующего катализатора; (Ь) реагирования указанной смеси с этапа (а) в аппарате флюидкаталитического крекинга, имеющем регенерационную зону, сепарационную зону и отпарную зону, температуру в диапазоне 525-650°С, соотношение катализатор/нефтепродукт в диапазоне 0,05-1,2 с; (с) контроля скорости подачи свежего катализатора в смесь, характеристик сырья и продукта, также данных условий протекания процесса; (б) использования данных для разработки моделей процесса и управляющих программам оптимизации для разных режимов эксплуатации; (е) регулирования и модификации моделей при использовании данных за прошедший период времени с целью максимизировать выход производства пропилена при минимуме эксплуатационных затрат и (1) разделения, выделения и рециркулирования по меньшей мере части более легкой нафты крекированного материала, смешанного с сырьем, в котором он подвергается каталитическому крекингу в продукты, содержащие дополнительный пропилен, с целью максимизировать выход производства пропилена при минимуме эксплуатационных затрат.

Дальнейший отличительный признак процесса состоит в том, что состав исходного сырья, состав продукта и рабочие условия могут контролироваться и использоваться для разработки удовлетворительной модели, которая может затем использоваться для максимизирования выхода пропилена. Другим отличием процесса является то, что степень рециркуляции непревращенного на (1) может оцениваться по модели процесса на (б).

В еще одном аспекте обеспечивается процесс флюид-каталитического крекинга нефти, когда нефтепродукт состоит из тяжелой нефти. Процесс включает этапы: (а) контактирования нефти с катализаторной смесью, состоящей из основного крекирующего катализатора, содержащего стабильный цеолит типа Υ и оксид редкоземельного металла, и добавки, содержащей конфигурационно-селективный цеолит; (Ь) контактирования смеси в аппарате флюид-каталитического крекинга, имеющем регенерационную зону, сепарационную зону и отпарную зону; (с) нагревания смеси при условиях, когда температура на выходе реакционной зоны находится в диапазоне 500-650°С; (б) дистанционного онлайн контроля, в котором скорость подачи катализатора, подачи нефти и выход продукта, и характеристики выражены как функции условий работы процесса для использования данных, полученных для разработки моделей процесса для различных режимов работы; (е) улучшения моделей путем использования данных, полученных с тестирования процесса, где тестирование процесса, включающее отклонение от нормальных условий процесса, берут для разработки результирующих данных процесса с целью максимизирования выхода производства пропилена при минимальных эксплуатационных затратах; (1) разделения, выделения и рециркулирования по меньшей мере части некрекированного материала, который смешивается с нефтяным сырьем, которые затем подвергаются каталитическому крекингу в продукты, включающие дополнительный пропилен; и (д) обеспечения процесса системой ввода катализатора, которая включает по меньшей

- 14 016421 мере одно устройство ввода катализатора и по меньшей мере один датчик, адаптированный, чтобы позволять определять состав потока пропиленового продукта, производимого в установке флюидкаталитического крекинга, и регулятор, связанный с датчиком, для управления системой ввода в ответ, обеспечиваемый датчиком, и использование моделей процесса и вычислений программы оптимизации для достижения минимизирования энергозатрат и затрат на катализаторы, одновременно с максимизированием качества продуктов и производительности ФКК.

В еще одном аспекте обеспечивается процесс для флюид-каталитического крекинга тяжелых фракций нефти, который включает этапы контактирования нефтепродукта с катализаторной смесью, состоящей из 60-95 мас.% основного крекирующего катализатора, содержащего стабильный цеолит типа Υ, и менее чем 0,5 мас.% оксида редкоземельного металла и 5-40 мас.% добавки, содержащей конфигурационно-селективный цеолит, контактирование, происходящее в аппарате флюид-каталитического крекинга, имеющем регенерационную зону, реакционную зону с нисходящим потоком, сепарационную зону, и при условиях, когда температура на выходе из реакционной зоны находится в диапазоне 580-630°С, соотношение катализатор/нефтепродукт находится в диапазоне 10-45 мас./мас., и время контакта 0,1-1,5 с, в котором скорость подачи свежего катализатора, и скорость подачи нефтяного сырья и характеристики продукта выражены как функции рабочих условий процесса, дистанционно контролируются онлайн, и конечные данные используются для разработки различных моделей процесса для различных режимов работы. Процесс включает этапы (а) проверки указанных моделей тестированием процесса с целью максимизирования выхода производства пропилена при минимуме эксплуатационных затрат; (Ь) разделения, выделения и рециркулирования по меньшей мере части непревращенного материала, смешанного с сырьем, которое затем подвергается каталитическому крекингу в продукты, включающие дополнительный пропилен; (с) в котором рециркулирование оптимизируется использованием указанных моделей процесса; и (б) снабжения процесса системой для ввода свежего катализатора, который включает по меньшей мере одно устройство ввода катализатора и по меньшей мере один датчик, адаптированный для определения состава олефинового потока, производимого в установке флюид-каталитического крекинга, и регулятор, связанный с датчиком для управления добавками, осуществляемыми системой ввода катализатора в соответствии с показателями, обеспеченными датчиками с целью максимизировать выход производства пропилена при минимуме эксплуатационных затрат.

Дальнейшим отличительным признаком процесса является то, что тяжелые фракции нефти выбираются из группы, состоящей из тяжелой сырой нефти, деасфальтизованной нефти, вакуумного газойля, нефтяных остатков и соответствующих продуктов гидроочистки и их смеси.

В дальнейшем аспекте обеспечивается процесс для флюид-каталитического крекинга нефтепродукта, в котором нефтепродукт состоит из нефтяного газойля или тяжелой нефти. Процесс включает этапы: (а) контактирования нефти с катализаторной смесью, состоящей из основного крекирующего катализатора, включающего стабильный цеолит типа Υ и оксид редкоземельного металла и добавки, содержащей конфигурационно-селективный цеолит; (Ь) введения смеси для контактирования в аппарате флюидкаталитического крекинга, имеющего регенерационную зону, сепарационную зону и отпарную зону; (с) крекинга смеси при условиях, когда температура на выходе реакционной зоны находится в диапазоне 500-650°С; (б) дистанционного контролирования онлайн и в режиме реального времени скорости подачи сырья, характеристик продукта и сырья как зависимости от рабочих условий процесса и использование конечных данных для разработки удовлетворительных моделей процесса для различных режимов работы; и (е) улучшения использования данных за прошедший период времени с целью максимизирования выхода производства пропилена при минимальных эксплуатационных затратах.

Дальнейший отличительный признак состоит в том, что по меньшей мере часть непревращенного крекингового материала может рециркулироваться, которая, в конечном счете, подвергается каталитическому крекингу в продукты, включающие дополнительный пропилен. Другим отличием процесса является то, что процесс может обеспечиваться системой ввода катализатора, которая включает устройства ввода катализатора и, по меньшей мере, один датчик, адаптированый для обеспечения показаний состава потока продукта, производимого в установке флюид-каталитического крекинга и модели процесса, связанной с датчиком для управления добавками, осуществляемыми системой ввода катализатора под влиянием ответа, обеспеченного моделью процесса оптимизации. Дополнительным отличием процесса является то, что нефтепродукт может включать нефтепродукт, выбираемый из группы, состоящей из нафты, сырой нефти, деасфальтизованной нефти, вакуумного газойля, нефтяного остатка и соответствующих продуктов гидроочистки и их смесей.

В другом аспекте настоящее изобретение направлено на процесс флюид-каталитического крекинга тяжелых фракций нефти. Процесс включает этапы: (а) подачи тяжелых фракций нефти на вход в реакционную зону с нисходящим потоком, чтобы привести тяжелые фракции нефти в контакт с регенерированным катализатором, с каталитическим крекингом, проводимым при условиях времени контакта 0,1-3,0 с, температуре на выходе реакционной зоны выше 500°С и соотношении катализатор/нефть 10-50 мас./мас., чтобы получить смесь крекированного продукта, непрореагировавшего материала и отработанного катализатора, и отделения отработанного катализатора от смеси; отпаривания углеводородов от катализатора в отпарной зоне, получение регенерированного катализатора в регенерационной зоне и рециркулирова

- 15 016421 ния регенерированного катализатора на входе реакционной зоны; (Ь) крекинга указанной смеси при условиях, когда температура на выходе реакционной зоны находится в диапазоне 500-650°С; (с) дистанционного контроля онлайн и в режиме реального времени скорости подачи сырья, характеристик сырья и продукта как зависимости от рабочих условий процесса и испольования конечных данных для разработки моделей процесса для различных режимов работы; (б) улучшения путем использования данных за прошедший период времени с целью максимизирования выхода производства пропилена при минимуме эксплуатационных затрат; (е) рециркулирования по меньшей мере части непревращенного крекингового материала с сырьем, которое в конечном счете подвергается каталитическому крекингу в продукты, включающие дополнительный пропилен; (ί) снабжения процесса системой для ввода свежего катализатора, которая включает по меньшей мере одно устройство ввода катализатора и по меньшей мере один датчик, адаптированный для обеспечения состава потока продукта, производимого в установке каталитического крекинга и регулятор, связанный с датчиком для управления системой ввода свежего катализатора под влиянием показателей, обеспеченных датчиками, где открытие регулирующего клапана потока добавления катализатора определяется сигналом, который рассчитывается ЭС8 замкнутой системы автоматического управления с целью оптимизировать производство пропилена.

Дальнейший отличительный признак процесса состоит в том, что нефтяное сырье может включать нефтепродукт, выбираемый из группы, состоящей из нафты, сырой нефти, деасфальтизованной нефти, вакуумного газойля, нефтяного остатка и соответствующих продуктов гидроочистки и их смесей.

В еще одном аспекте обеспечивается процесс флюид-каталитического крекинга тяжелых фракций нефти. Процесс включает этапы: (а) подачи тяжелых фракций нефти на вход реакционной зоны с нисходящим потоком, чтобы привести тяжелые фракции нефти в контакт с регенерированным катализатором с каталитическим крекингом, проводимым при условиях времени контакта 0,1-3,0 с, температурой на выходе реакционной зоны выше 500°С и соотношении катализатор/нефтепродукт 10-50 мас./мас. для получения смеси крекированного продукта, непрореагировавшего материала и отработанного катализатора, и отделения отработанного катализатора от смеси; отпаривания углеводородов от катализатора в отпарной зоне, получения регенерированного катализатора в регенерационной зоне и рециркулирования регенерированного катализатора на вход реакционной зоны; (Ь) крекинга смеси при условиях, когда температура на выходе реакционной зоны находится в диапазоне 500-650°С; (с) дистанционного контроля онлайн и в режиме реального времени скорости подачи сырья, характеристик сырья и продукта как функции рабочих условий процесса и использования конечных данных для разработки моделей процесса для различных режимов работы; (б) улучшения моделей путем использования данных процесса за прошедший период времени и испытание установки с целью максимизирования выхода производства пропилена при минимуме эксплуатационных затрат; (е) рециркулирования по меньшей мере части непревращенного крекингового материала, смешанного с сырьем, которое в конечном счете подвергается каталитическому крекингу в продукты, включающие дополнительный пропилен; (ί) снабжение процесса системой ввода свежего катализатора, которая включает по меньшей мере одно устройство ввода катализатора и по меньшей мере один датчик, адаптированный для определения состава потока продукта, производимого в установке каталитического крекинга, и регулятор, связанный с датчиком для управления добавками, осуществляемыми системой ввода катализатора в соответствии с показателями, обеспеченными датчиками; и (д) оптимизирования переменных параметров процесса флюид каталитического крекинга для максимизирования качества олефинов, и потока сырья путем использования стратегии улучшенного управления и онлайн датчиков, которые используются, чтобы анализировать продукт ФККУ, где улучшенное управление использует один или более воспринимаемых переменных параметров, позиции исполнительного механизма, а также моделей процесса и экономических переменных параметров, включающих затраты на сырье установки, промежуточные продукты, стоимость парогенераторной установки, стоимость катализатора и других параметров, относящихся к затратам операции.

Дальнейшим отличительным признаком процесса является то, что нефтяное сырье может включать нефтепродукт, выбираемый из группы, состоящей из нафты, сырой нефти, деасфальтизованной нефти, вакуумного газойля, нефтяного остатка и соответствующих продуктов гидроочистки и их смесей. Другим отличием процесса является то, что могут обеспечиваться сенсоры размера частиц для контроля размера отработанного катализатора ФКК на линии для обеспечения онлайн измерений, где сигнал связывается со стратегией управления для разработки моделей процесса, связывающих этот размер частиц с оставшимися переменными параметрами процесса. Дополнительным отличием процесса является то, что сигнал размера частиц может использоваться для оптимизации дозировки катализатора и отпарного газа, чтобы оптимизировать производство олефинов.

Описав изобретение со ссылкой на особенные составы, теории эффективности и т.д., для специалиста в данной области техники будет понятно, что не предполагается, чтобы изобретение ограничивалось такими показательными вариантами осуществления или механизмами и что модификации могут быть сделаны без отклонения от объема и сущности изобретения, как определено прилагаемой формулой изобретения. Предполагается, что все такие очевидные модификации и изменения включаются в объем изобретения, как определено в прилагаемой формуле изобретения. Формула изобретения предназначается, чтобы охватить заявленные компоненты и стадии в любой последовательности, которые эффективны,

- 16 016421 чтобы соответствовать целям, здесь обозначенным, если контекст специально не обозначает противоположное.

Конкретные примеры процесса, раскрытые здесь, должны рассматриваться, в первую очередь, как иллюстративные. Различные изменения помимо описанных несомненно будут приходить на ум специалисту в данной области, и такие изменения должны пониматься как образующие часть этого изобретения, поскольку они находятся в пределах сущности и объема формулы изобретения.

Claims (19)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ флюид-каталитического крекинга нефтяного сырья, включающий контактирование нефтяного сырья со смесью крекирующего катализатора, причем смесь крекирующего катализатора включает

   55-95 мас.% основного крекирующего катализатора, содержащего стабильный цеолит типа Υ и менее чем 0,6 мас.% оксида редкоземельного металла,

   5-45 мас.% добавки, содержащей конфигурационно селективный цеолит, и вплоть до 10 мас.% фосфорсодержащего соединения;

   взаимодействие смеси крекирующего катализатора и нефтяного сырья в реакционной зоне устройства флюид-каталитического крекинга, поддерживаемое при температуре 500-650°С и времени контакта примерно 0,05-3,0 с, для получения смеси потока продукта, непрореагировавшего нефтяного сырья и отработанного катализатора;

   отделение потока продукта от непрореагировавшего нефтяного сырья и отработанного катализатора и сбор потока продукта;

   где добавление нефтяного сырья и катализатора в реакционную зону контролируется процессом управления;

   где процесс управления включает стадии непрерывного контроля исходных данных, характеристик продуктов и рабочих условий;

   разработки моделей процесса, основанных на контролируемых исходных данных, характеристиках продуктов и рабочих условиях;

   сравнение характеристик процесса с моделями процесса и регулирование рабочих условий для получения оптимизации производства пропилена.
2. 2. Способ по п.1, где устройство флюид-каталитического крекинга является реактором флюидкаталитического крекинга с нисходящим потоком.
3. 3. Способ по п.1, где устройство флюид-каталитического крекинга дополнительно включает регенерационную зону, сепарационную зону и отпарную зону.
4. 4. Способ по п.3, где сепарационная зона включает циклонный сепаратор.
5. 5. Способ по п.3, где устройство флюид-каталитического крекинга дополнительно включает вторичный сепаратор, соединенный с сепарационной зоной.
6. 6. Способ по п.3, где устройство флюид-каталитического крекинга дополнительно включает бункер катализатора для поставки свежего катализатора в реакционную зону.
7. 7. Способ по п.1, дополнительно включающий рециркуляцию непрореагировавшего нефтяного сырья в реакционную зону.
8. 8. Способ по п.1, дополнительно включающий регенерирование отработанного катализатора в регенерационной зоне.
9. 9. Способ по п.1, где по меньшей мере часть потока продукта рециркулируют в реакционную зону.
10. 10. Способ по п.1, где температура на выходе из реакционной зоны выше чем 500°С.
11. 11. Способ по п.1, где время контакта катализатора и нефтяного сырья в реакционной зоне равно 0,1-1,5 с.
12. 12. Способ по п.1, где время контакта катализатора и нефтяного сырья в реакционной зоне равно 0,2-0,9 с.
13. 13. Способ по п.1, где состав исходного сырья, состав продукта и рабочие условия могут контролироваться и использоваться для разработки модели процесса, которая затем используется для максимизирования выхода пропилена.
14. 14. Способ по п.1, где соотношение катализатор/нефтепродукт в устройстве флюидкаталитического крекинга равно 10-50 мас./мас.
15. 15. Способ по п.1, где содержание оксида редкоземельного металла в основном крекирующем катализаторе менее чем 0,08 мас.% .
16. 16. Способ по п.1, где добавка является Ζ8Μ-5.
17. 17. Способ по п.1, где исходное нефтяное сырье выбирается из группы, состоящей из нефтепродукта, выбираемого из группы, состоящей из нафты, сырой нефти, деасфальтизованной нефти, вакуумного газойля, газойля, нефтяного остатка, гидроочищенных нефтяных продуктов и их смесей.
18. 18. Способ по п.1, где реакция смеси крекирующего катализатора и исходного нефтяного сырья происходит при давлении 1-5 атм.

    - 17 016421
19. 19. Способ по п.1, где основной крекирующий катализатор включает 0,1-10 мас.% металла-промотера.