EA043956B1 - COMBINED THERMAL AND CATALYTIC CRACKING FOR OLEFINS PRODUCTION - Google Patents
COMBINED THERMAL AND CATALYTIC CRACKING FOR OLEFINS PRODUCTION Download PDFInfo
- Publication number
- EA043956B1 EA043956B1 EA202090313 EA043956B1 EA 043956 B1 EA043956 B1 EA 043956B1 EA 202090313 EA202090313 EA 202090313 EA 043956 B1 EA043956 B1 EA 043956B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- fraction
- cracking
- reactor
- hydrocarbon
- catalytic cracking
- Prior art date
Links
- 238000004523 catalytic cracking Methods 0.000 title claims description 61
- 238000004227 thermal cracking Methods 0.000 title claims description 37
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 title claims description 32
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 5
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 123
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 123
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 84
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 65
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 51
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 42
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims description 37
- 238000005336 cracking Methods 0.000 claims description 31
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 26
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 17
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 16
- 238000005235 decoking Methods 0.000 claims description 14
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 claims description 13
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims description 12
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 150000001993 dienes Chemical class 0.000 claims description 8
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims description 7
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims description 7
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 5
- VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 1-Butene Chemical compound CCC=C VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N butene Natural products CC=CC IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000001273 butane Substances 0.000 claims description 3
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims description 3
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 claims description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000001294 propane Substances 0.000 claims description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims 3
- IHICGCFKGWYHSF-UHFFFAOYSA-N C1=CC=CC=C1.CC1=CC=CC=C1.CC1=CC=CC=C1C Chemical group C1=CC=CC=C1.CC1=CC=CC=C1.CC1=CC=CC=C1C IHICGCFKGWYHSF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 claims 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 29
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 10
- 238000004231 fluid catalytic cracking Methods 0.000 description 9
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 6
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 6
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 5
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 5
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 5
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 5
- -1 ethylene, propylene, butenes Chemical class 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 4
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 3
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000007233 catalytic pyrolysis Methods 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 229910001872 inorganic gas Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000011027 product recovery Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000004230 steam cracking Methods 0.000 description 2
- 125000000383 tetramethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 2
- YIWGJFPJRAEKMK-UHFFFAOYSA-N 1-(2H-benzotriazol-5-yl)-3-methyl-8-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carbonyl]-1,3,8-triazaspiro[4.5]decane-2,4-dione Chemical compound CN1C(=O)N(c2ccc3n[nH]nc3c2)C2(CCN(CC2)C(=O)c2cnc(NCc3cccc(OC(F)(F)F)c3)nc2)C1=O YIWGJFPJRAEKMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical class 0.000 description 1
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N ethene;prop-1-ene Chemical group C=C.CC=C HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- IFYDWYVPVAMGRO-UHFFFAOYSA-N n-[3-(dimethylamino)propyl]tetradecanamide Chemical compound CCCCCCCCCCCCCC(=O)NCCCN(C)C IFYDWYVPVAMGRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N phencyclidine Chemical class C1CCCCN1C1(C=2C=CC=CC=2)CCCCC1 JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
Description
Уровень техникиState of the art
Печи парового крекинга, как правило, работают с высокой конверсией для получения в основном этилена и пропилена в качестве целевых продуктов. Термический крекинг является неселективным процессом, который зависит от парциального давления углеводородов, времени пребывания и температуры. Процесс каталитического крекинга является селективным процессом. Однако каталитический крекинг не может обеспечить высокий выход этилена.Steam crackers typically operate at high conversion rates to produce primarily ethylene and propylene as end products. Thermal cracking is a non-selective process that depends on hydrocarbon partial pressure, residence time and temperature. The catalytic cracking process is a selective process. However, catalytic cracking cannot provide high ethylene yield.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
В одном аспекте, описываемые здесь варианты осуществления относятся к способу получения олефинов и/или диенов. Способ может включать в себя: термический крекинг углеводородсодержащего сырья, содержащего C5+ углеводороды, с образованием выходящего потока крекированных углеводородов, содержащего смесь олефинов и парафинов. Конверсия углеводородов в углеводородсодержащем сырье находится в диапазоне от примерно 25 до 35 мол.%. Способ также включает каталитический крекинг выходящего потока крекированных углеводородов с образованием каталитически крекированного выходящего потока, содержащего дополнительные олефины и/или диены, причём выходящий поток крекированных углеводородов не разделяют до стадии каталитического крекинга.In one aspect, the embodiments described herein relate to a process for producing olefins and/or dienes. The method may include: thermal cracking of a hydrocarbon-containing feedstock containing C5+ hydrocarbons to form a cracked hydrocarbon effluent stream containing a mixture of olefins and paraffins. The conversion of hydrocarbons in hydrocarbon-containing feedstocks ranges from about 25 to 35 mol.%. The method also includes catalytically cracking the cracked hydrocarbon effluent stream to form a catalytically cracked effluent stream containing additional olefins and/or dienes, wherein the cracked hydrocarbon effluent stream is not separated prior to the catalytic cracking step.
В одном аспекте, описываемые здесь варианты осуществления относятся к способу получения олефинов и/или диенов. Способ может включать нагревание углеводородного сырья, содержащего один или более углеводородов, в конвекционной зоне реактора пиролиза с образованием нагретой углеводородной смеси. Нагретая углеводородная смесь может быть смешана с водяным паром с образованием смешанного сырья, имеющего отношение водяного пара к углеводороду в диапазоне от 0,04 до 0,2. Смешанное сырье может быть нагрето в конвекционной зоне реактора пиролиза, и затем смешанное сырье может быть подвергнуто реакции в радиантной зоне реактора пиролиза с конверсией части углеводородов для получения выходящего потока крекированных углеводородов, содержащего смесь олефинов и парафинов. После этого весь выходящий поток крекированных углеводородов может быть подан в реакционную зону каталитического крекинга для каталитического крекинга выходящего потока крекированных углеводородов с образованием выходящего потока каталитически крекированных углеводородов, содержащего дополнительные олефины и/или диены. Образующийся в результате выходящий поток каталитически крекированных углеводородов может быть разделен для получения одной или более фракций, выбранных из фракции водорода, фракции метана, фракции C2, фракции этилена, фракции этана, фракции C3, фракции пропилена, фракции пропана, фракции C4, фракции бутадиена, фракции бутена, фракции бутана и фракции, содержащей C5+.In one aspect, the embodiments described herein relate to a process for producing olefins and/or dienes. The method may include heating a hydrocarbon feedstock containing one or more hydrocarbons in a convection zone of a pyrolysis reactor to form a heated hydrocarbon mixture. The heated hydrocarbon mixture may be mixed with steam to form a mixed feed having a steam to hydrocarbon ratio ranging from 0.04 to 0.2. The mixed feedstock may be heated in the convection zone of the pyrolysis reactor, and the mixed feedstock may then be reacted in the radiant zone of the pyrolysis reactor to convert a portion of the hydrocarbons to produce a cracked hydrocarbon effluent stream containing a mixture of olefins and paraffins. The entire cracked hydrocarbon effluent stream may then be fed to a catalytic cracking reaction zone to catalytically crack the cracked hydrocarbon effluent to form a catalytically cracked hydrocarbon effluent stream containing additional olefins and/or dienes. The resulting catalytically cracked hydrocarbon effluent stream may be separated to produce one or more fractions selected from a hydrogen fraction, a methane fraction, a C2 fraction, an ethylene fraction, an ethane fraction, a C3 fraction, a propylene fraction, a propane fraction, a C4 fraction, a butadiene fraction, butene fraction, butane fraction and fraction containing C5+.
Другие аспекты и преимущества будут ясны из следующего ниже описания и прилагаемой формулы изобретения.Other aspects and advantages will be apparent from the following description and appended claims.
Краткое описание чертежейBrief description of drawings
На фиг. 1 представлена упрощенная схема технологического процесса, иллюстрирующая объединенную систему пиролиза - каталитического крекинга для получения олефинов из углеводородных смесей в соответствии с описанными здесь вариантами осуществления.In fig. 1 is a simplified process flow diagram illustrating an integrated pyrolysis-catalytic cracking system for producing olefins from hydrocarbon mixtures in accordance with the embodiments described herein.
На фиг. 2 представлена упрощенная схема технологического процесса, иллюстрирующая объединенную систему пиролиза-каталитического крекинга для получения олефинов из углеводородных смесей в соответствии с описанными здесь вариантами осуществления.In fig. 2 is a simplified process flow diagram illustrating an integrated pyrolysis-catalytic cracking system for producing olefins from hydrocarbon mixtures in accordance with the embodiments described herein.
Подробное описаниеDetailed description
Описываемые здесь варианты осуществления относятся в целом к объединенным способам пиролиза и каталитического крекинга углеводородов или углеводородных смесей для получения олефинов. В частности, описанные здесь варианты осуществления предлагают способ, включающий в себя ограниченную термическую конверсию углеводородного сырья с последующим каталитическим крекингом.The embodiments described herein generally relate to combined processes for the pyrolysis and catalytic cracking of hydrocarbons or hydrocarbon mixtures to produce olefins. In particular, the embodiments described herein provide a process including limited thermal conversion of a hydrocarbon feedstock followed by catalytic cracking.
Избыточная конверсия и коксообразование являются обычными препятствиями для использования как термического, так и каталитического крекинга. Описанные здесь варианты осуществления преодолевают эти препятствия, приводя к улучшенной селективности, более высоким выходам и более низкому энергопотреблению в системе, которая также имеет более низкие капитальные затраты, чем отдельные системы. Реактор термического крекинга в приведенных здесь вариантах осуществления является упрощенным по сравнению с традиционным реактором парового крекинга, работает при других температурах и давлении и имеет другие свойства теплопередачи, что приводит к исключению/сведению к минимуму вредного коксообразования при значительно более низких капитальных затратах. Выходящий поток из реактора термического крекинга является лучшим сырьем для каталитического крекинга, чем обычное сырье, поскольку его состав был изменен для более быстрой реакции с меньшими энергозатратами и более высокими выходами целевых продуктов. Это также позволит реактору каталитического крекинга перерабатывать больше сырья и производить больше продукта для данного размера реакторной системы. Сочетание реактора термического крекинга и реактора каталитического крекинга в соответствии с представленными здесь вариантами осуществления может также использоваться для переработки различного углеводородного сырья, включая сырье, которое тяжелее C2-C5 парафинов, как например, нафта.Excess conversion and coking are common obstacles to the use of both thermal and catalytic cracking. The embodiments described here overcome these obstacles, resulting in improved selectivity, higher yields, and lower power consumption in a system that also has lower capital costs than standalone systems. The thermal cracking reactor in the embodiments herein is simplified compared to a traditional steam cracking reactor, operates at different temperatures and pressures, and has different heat transfer properties, resulting in the elimination/minimization of harmful coke formation at a significantly lower capital cost. Thermal cracking reactor effluent is a better catalytic cracking feedstock than conventional feedstocks because it has been reformulated to react faster with less energy and higher yields of target products. This will also allow the catalytic cracking reactor to process more feedstock and produce more product for a given reactor system size. The combination of a thermal cracking reactor and a catalytic cracking reactor in accordance with the embodiments presented herein can also be used to process various hydrocarbon feedstocks, including feedstocks that are heavier than C2-C5 paraffins, such as naphtha.
Реактор термического некаталитического пиролиза может использоваться в соответствии с приведенными здесь вариантами осуществления для предварительной обработки углеводородного сырья пу- 1 043956 тем термической переработки углеводородного сырья при относительно низкой конверсии для получения сырья, которое в большей степени конвертируется в каталитическом реакторе при меньших энергозатратах. Состав сырья для реактора каталитического крекинга также изменяется таким образом, что сырье будет давать более высокие содержания целевых продуктов.A thermal non-catalytic pyrolysis reactor may be used in accordance with embodiments herein to pre-treat hydrocarbon feedstocks by thermally treating the hydrocarbon feedstock at a relatively low conversion to produce a feedstock that is more convertible in the catalytic reactor at lower energy costs. The composition of the feedstock for the catalytic cracking reactor is also changed so that the feedstock will produce higher levels of the target products.
В реакторе пиролиза углеводородное сырье предварительно нагревается в конвекционной секции, смешивается с разбавляющим водяным паром и затем направляется в радиантную секцию. Низкая жесткость крекинга сохраняется в пиролизном нагревателе. Это приведет к термическому крекингу углеводородов до преимущественно первичных (больших) олефинов и некоторых легких олефинов, таких как этилен и пропилен.In the pyrolysis reactor, hydrocarbon feedstock is preheated in the convection section, mixed with dilution water vapor, and then sent to the radiant section. Low cracking severity is maintained in the pyrolysis heater. This will thermally crack the hydrocarbons to predominantly primary (large) olefins and some light olefins such as ethylene and propylene.
Вследствие низкой жесткости крекинга вторичный крекинг снижен до минимального уровня. Выходящий поток из реакционной зоны термического крекинга затем направляется в реакционную зону установки каталитического крекинга для каталитического крекинга углеводородов в выходящем потоке до легких олефинов. Эта схема реакции улучшает производство пропилена и снижает содержание компонентов топливного газа и мазута. Она также снижает энергопотребление и может привести к более высокому соотношению пропилена/этилена в выходящем потоке, чем чистый термический крекинг. В описанных здесь вариантах осуществления, когда для каталитического крекинга используется уплотненный слой вместо лифт-реактора крекинга, продукты не содержат NOx и/или кислорода, и, следовательно, извлечение продукта упрощается.Due to the low cracking severity, secondary cracking is reduced to a minimum level. The effluent from the thermal cracking reaction zone is then sent to the reaction zone of a catalytic cracker to catalytically crack the hydrocarbons in the effluent to light olefins. This reaction scheme improves propylene production and reduces fuel gas and fuel oil components. It also reduces energy consumption and can result in a higher propylene/ethylene effluent ratio than pure thermal cracking. In the embodiments described herein, when a packed bed is used for catalytic cracking instead of a riser cracking reactor, the products do not contain NO x and/or oxygen, and therefore product recovery is simplified.
В описанных здесь вариантах осуществления может использоваться любое сырье, в том числе содержащее олефины, при этом сырье может включать C5+ углеводороды. Иными словами, сырье в данном случае может включать углеводороды фракции нафты, а также другое более тяжелое углеводородное сырье. В некоторых вариантах осуществления также может использоваться неотбензиненная сырая нефть или другие углеводородные фракции, содержащие высококипящие углеводороды. CO2, N2 и водяной пар или любые другие инертные газы могут использоваться в качестве разбавителя для снижения парциального давления и повышения селективности по отношению к олефинам в реакторах пиролиза и каталитического дегидрирования. Более легкое углеводородное сырье, в том числе содержащее C2, C3 и C4 углеводороды, также может использоваться в соответствии с приведенными здесь вариантами осуществления.In the embodiments described herein, any feedstock may be used, including those containing olefins, and the feedstock may include C5+ hydrocarbons. In other words, the raw material in this case may include hydrocarbons of the naphtha fraction, as well as other heavier hydrocarbon raw materials. In some embodiments, untrimmed crude oil or other hydrocarbon fractions containing higher boiling point hydrocarbons may also be used. CO2, N2 and steam or any other inert gases can be used as a diluent to reduce partial pressure and increase selectivity towards olefins in pyrolysis and catalytic dehydrogenation reactors. Lighter hydrocarbon feedstocks, including those containing C2, C3 and C4 hydrocarbons, can also be used in accordance with the embodiments described herein.
Реактор термического некаталитического пиролиза в соответствии с описанными здесь вариантами осуществления может быть описан как предварительный реактор для кондиционирования сырья в реактор каталитического крекинга. Реакция термического крекинга может осуществляться, например, при температуре, большей, чем требуется для типичного предварительного нагрева сырья для реактора каталитического крекинга, чтобы достичь желаемой конверсии термического крекинга. В качестве альтернативы, реакция термического крекинга может протекать в течение более длительного времени, чем типично для предварительного нагрева в реактор каталитического крекинга для достижения желаемой конверсии. Иными словами, объединенные процессы и преимущества, описанные в данном документе, не достигаются за счет процессов каталитического дегидрирования предшествующего уровня техники путем простого включения предварительного подогревателя для подогрева сырья до желаемых температур каталитического дегидрирования, где типичный предварительный нагрев приводит к практически нулевой или минимальной (<1%) конверсии.The thermal non-catalytic pyrolysis reactor in accordance with the embodiments described herein can be described as a pre-reactor for conditioning feedstock to the catalytic cracking reactor. The thermal cracking reaction may be operated, for example, at a temperature greater than that required for typical catalytic cracking reactor feed preheating to achieve the desired thermal cracking conversion. Alternatively, the thermal cracking reaction can proceed for a longer time than is typical for preheating the catalytic cracking reactor to achieve the desired conversion. In other words, the combined processes and benefits described herein are not achieved by prior art catalytic dehydrogenation processes by simply turning on a preheater to heat the feedstock to the desired catalytic dehydrogenation temperatures, where typical preheating results in virtually zero or minimal (<1 %) conversion.
В зависимости от состава сырья на стадии термического крекинга может использоваться подходящая низкая конверсия. Как правило, конверсия на стадии термического крекинга может быть вдвое меньше, чем в типичном реакторе пиролиза. В зависимости от состава сырья реактора термического крекинга целевая конверсия будет менее 50%, например, менее 40%, менее 35% или менее 30%, или менее 25%, и в некоторых вариантах осуществления может быть в диапазоне от нижнего предела в 20 или 25%, или 30% до верхнего предела в 30 или 35%, или 40%, или 45%, или 50%. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления подходящая конверсия может составлять 20-25%, 25-30%, 30-35%, 35-40%, 4045%, 45-50% и сочетания этого, включающие все значения между перечисленными. Указанные здесь конверсии приводятся на основе молярного содержания, если не указано иное. Для сырьевой нафты, например, конверсия на стадии термического крекинга может составлять около 30%.Depending on the composition of the feedstock, a suitable low conversion may be used in the thermal cracking step. Typically, conversion in the thermal cracking step can be half that of a typical pyrolysis reactor. Depending on the thermal cracking reactor feed composition, the target conversion will be less than 50%, such as less than 40%, less than 35%, or less than 30%, or less than 25%, and in some embodiments may be in the range of a lower limit of 20 or 25 %, or 30% up to an upper limit of 30 or 35%, or 40%, or 45%, or 50%. Accordingly, in some embodiments, a suitable conversion may be 20-25%, 25-30%, 30-35%, 35-40%, 4045%, 45-50%, and combinations thereof including everything in between. Conversions reported here are on a molar basis unless otherwise noted. For naphtha feedstock, for example, the conversion at the thermal cracking stage can be about 30%.
Таким образом, сырье в реактор каталитического крекинга предварительно переработано и конвертировано при других условиях температуры/давления, а также при других соотношениях водяной пар/масло (или соотношениях разбавитель/масло), чем в традиционных печах парового крекинга. Такое сочетание приводит к снижению капиталовложений и позволяет объединенной реакторной системе работать при более высокой селективности с получением большего количества всех олефиновых продуктов (этилен/пропилен/ бутены/ бутадиен/C5 олефины).Thus, the feedstock to the catalytic cracking reactor is preprocessed and converted under different temperature/pressure conditions, as well as different steam/oil ratios (or diluent/oil ratios) than in traditional steam cracking furnaces. This combination results in lower capital investment and allows the combined reactor system to operate at higher selectivity to produce greater quantities of all olefin products (ethylene/propylene/butenes/butadiene/C5 olefins).
Как отмечалось выше, практически любое углеводородное сырье можно использовать для получения этилена и пропилена в соответствии с описанными здесь вариантами осуществления, включая, без ограничения, неотбензиненную сырую нефть или неотбензиненную сырую нефть в сочетании с газойлем или другими потоками углеводородов. Для более тяжелого сырья, чем C3, может быть получено более высокое отношение пропилен/этилен (P:E), чем при одном только термическом крекинге. Хотя общий принцип остается таким же, выбранные рабочие условия могут быть модифицированы для различныхAs noted above, virtually any hydrocarbon feedstock can be used to produce ethylene and propylene in accordance with the embodiments described herein, including, without limitation, unstripped crude oil or unstripped crude oil in combination with gas oil or other hydrocarbon streams. For feedstocks heavier than C3, a higher propylene/ethylene (P:E) ratio can be obtained than with thermal cracking alone. Although the general principle remains the same, the selected operating conditions can be modified for different
- 2 043956 видов сырья. В тех вариантах осуществления, где сырье представляет собой неотбензиненную сырую нефть или углеводородную смесь неотбензиненной сырой нефти и газойля или другого углеводородного потока, использование расположенной выше по потоку перегонной колонны сырой нефти не является необходимым.- 2,043,956 types of raw materials. In those embodiments where the feedstock is raw crude oil or a hydrocarbon mixture of raw crude oil and gas oil or other hydrocarbon stream, the use of an upstream crude oil distillation column is not necessary.
На фиг. 1 представлена упрощенная технологическая схема объединенной системы пиролиза и каталитического крекинга в соответствии с описанными здесь вариантами осуществления. Пиролизный нагреватель 1, такой как огневая трубчатая печь, может использоваться для термического крекинга углеводородов до этилена, пропилена, бутенов и других олефиновых соединений. Пиролизный нагреватель 1 имеет конвекционную секцию или зону 2 и секцию крекинга или радиантную зону 3 нагрева. Пиролизный нагреватель 1 содержит одну или более технологических труб 4 (радиантных змеевиков), с помощью которых часть углеводородов, подаваемых по трубопроводу 20 подачи углеводородов, подвергается термическому крекингу с образованием газообразных продуктов при подведении тепла. Радиантное и конвекционное тепло обеспечивается за счет сгорания теплоносителя, введенного в секцию 3 крекинга пиролизного нагревателя 1 через входы 8 для теплоносителя, такие как горновые горелки, подовые горелки или стеночные горелки, и выходящего через выпуск 10.In fig. 1 is a simplified flow diagram of a combined pyrolysis and catalytic cracking system in accordance with the embodiments described herein. The pyrolysis heater 1, such as a fired tube furnace, can be used for thermal cracking of hydrocarbons to ethylene, propylene, butenes and other olefinic compounds. The pyrolysis heater 1 has a convection section or zone 2 and a cracking section or radiant heating zone 3. Pyrolysis heater 1 contains one or more process pipes 4 (radiant coils), with the help of which a portion of the hydrocarbons supplied through the hydrocarbon supply pipeline 20 is subjected to thermal cracking to form gaseous products when heat is supplied. Radiant and convection heat is provided by the combustion of coolant introduced into the cracking section 3 of the pyrolysis heater 1 through coolant inlets 8, such as hearth burners, bottom burners or wall burners, and exited through outlet 10.
Углеводородное сырье 20, которое может быть отдельным углеводородом или смесью углеводородов, таких как С2-С6 углеводороды, и/или более тяжелым сырьем, таким как нафта, сырая нефть или углеводородная смесь, содержащая сырую нефть, может вводиться в нагревательный змеевик 24, расположенный в конвекционной секции 2 пиролизного нагревателя 1. В нагревательном змеевике 24 углеводородное сырье может быть нагрето и/или превращено в пар путем конвективного теплообмена с выходящими газами.Hydrocarbon feedstock 20, which may be a single hydrocarbon or a mixture of hydrocarbons such as C2-C6 hydrocarbons, and/or a heavier feedstock such as naphtha, crude oil, or a hydrocarbon mixture containing crude oil, may be introduced into heating coil 24 located in convection section 2 of the pyrolysis heater 1. In the heating coil 24, the hydrocarbon feedstock can be heated and/or converted to steam by convective heat exchange with the exhaust gases.
В зависимости от диапазона кипения углеводородного сырья образующееся нагретое углеводородное сырье 25 может быть частично или полностью испарено. Полностью испаренное сырье может затем подаваться для перегрева и крекинга. Для сырья, испарившегося только частично, нагретое углеводородное сырье 25 может быть пропущено через один или более испарительных барабанов 27 для отделения нагретых углеводородных паров 26 от жидкостей 50. Испарительный барабан (барабаны) 27 потребуется только для смесей, включающих более тяжелые углеводороды, и может не использоваться в процессах крекинга более легкого сырья, такого как нафта и газойль. Жидкости 50 могут перерабатываться отдельно, например, во втором нагревательном/испарительном змеевике и во втором радиантном змеевике для получения дополнительных олефинов или могут перерабатываться посредством других процессов гидроконверсии для получения более ценных конечных продуктов.Depending on the boiling range of the hydrocarbon feedstock, the resulting heated hydrocarbon feedstock 25 may be partially or completely vaporized. The fully vaporized feedstock can then be fed to superheating and cracking. For feedstocks that are only partially vaporized, the heated hydrocarbon feedstock 25 may be passed through one or more flash drums 27 to separate the heated hydrocarbon vapors 26 from the liquids 50. Flash drum(s) 27 will only be required for mixtures including heavier hydrocarbons and may not used in cracking processes for lighter feedstocks such as naphtha and gas oil. Liquids 50 may be processed separately, for example, in a second heating/evaporation coil and a second radiant coil to produce additional olefins, or may be processed through other hydroconversion processes to produce more valuable end products.
При необходимости, нагретые пары 26 углеводородного сырья затем могут быть смешаны с водяным паром или инертным соединением, таким как азот, диоксид углерода или любые другие неорганические газы. Разбавляющий водяной пар или инертное соединение может подаваться в способ по трубопроводу 28. На разных участках способа или дополнительных процессов в установке может использоваться низкотемпературный или насыщенный водяной пар, тогда как на других участках может использоваться высокотемпературный перегретый водяной пар. Водяной пар, используемый в способе или в других местах установки, может быть нагрет или перегрет с помощью нагревательного змеевика 80, 82, расположенного в конвекционной зоне 2 пиролизного нагревателя 1.If desired, the heated hydrocarbon feed vapor 26 can then be mixed with steam or an inert compound such as nitrogen, carbon dioxide or any other inorganic gases. Dilution steam or an inert compound may be supplied to the process via conduit 28. Different sections of the process or additional processes in the plant may use low temperature or saturated steam, while other sections may use high temperature superheated steam. The water vapor used in the method or elsewhere in the installation can be heated or superheated by means of a heating coil 80, 82 located in the convection zone 2 of the pyrolysis heater 1.
Нагретая углеводородная смесь в потоке 29 затем может быть подана в нагревательный змеевик 30, который может быть расположен на более низком уровне в пиролизном нагревателе, и, следовательно, в условиях более высокой температуры, чем нагревательный змеевик 24. Образующаяся в результате перегретая смесь может затем подаваться по трубопроводу 32 к одному или более змеевиков крекинга (не отмечены) в одной или более технологических труб 4, расположенных в радиантной зоне 3 пиролизного нагревателя 1, работающих при температуре частичной конверсии, посредством термического крекинга паров углеводородов. Крекированный углеводородный продукт может затем отводиться по трубопроводу 34.The heated hydrocarbon mixture in stream 29 can then be fed to heating coil 30, which can be located at a lower level in the pyrolysis heater, and therefore at a higher temperature than heating coil 24. The resulting superheated mixture can then be fed via line 32 to one or more cracking coils (not marked) in one or more process pipes 4 located in the radiant zone 3 of the pyrolysis heater 1, operating at a partial conversion temperature, by thermal cracking of hydrocarbon vapors. The cracked hydrocarbon product may then be discharged via line 34.
Затем крекированный углеводородный продукт может подаваться по трубопроводам 34, 36 в реакционную зону 40 каталитического крекинга. Необязательно, дополнительные углеводороды 38 могут быть объединены с крекированным углеводородным продуктом 34 для конверсии в реакционной зоне 40 каталитического крекинга. Дополнительные углеводороды 38 могут включать, например, часть углеводородного сырья 20 в некоторых вариантах осуществления, а также другие углеводородные фракции в других вариантах осуществления. В зависимости от температуры на выходе из одного или более змеевиков в одной или более технологических труб 4, дополнительные углеводороды 38 могут использоваться для охлаждения, но не закалки крекированного выходящего потока до желаемой температуры на входе в реакционную зону каталитического крекинга. В качестве альтернативы или дополнительно, закалочноиспарительный аппарат 35 может использоваться для понижения температуры крекированного углеводородного продукта 34 до желаемой температуры на входе реакционной зоны каталитического крекинга. Если используются как прямой, так и косвенный теплообмен, они могут быть размещены в любом порядке.The cracked hydrocarbon product may then be supplied through conduits 34, 36 to the catalytic cracking reaction zone 40. Optionally, additional hydrocarbons 38 may be combined with the cracked hydrocarbon product 34 for conversion in the catalytic cracking reaction zone 40. Additional hydrocarbons 38 may include, for example, a portion of hydrocarbon feedstock 20 in some embodiments, as well as other hydrocarbon fractions in other embodiments. Depending on the outlet temperature of one or more coils in one or more process tubes 4, additional hydrocarbons 38 may be used to cool, but not quench, the cracked effluent to a desired temperature entering the catalytic cracking reaction zone. Alternatively or additionally, quencher 35 may be used to reduce the temperature of cracked hydrocarbon product 34 to a desired temperature at the inlet to the catalytic cracking reaction zone. If both direct and indirect heat transfer are used, they can be placed in any order.
Углеводороды в трубопроводе 36 далее могут быть направлены в реакционную зону 40 каталитического крекинга, которая может включать в себя один или более реакторов 61 каталитического крекинга,The hydrocarbons in line 36 may then be sent to a catalytic cracking reaction zone 40, which may include one or more catalytic cracking reactors 61,
- 3 043956 работающих последовательно или параллельно, как показано на чертеже. Каждый из реакторов каталитического крекинга может содержать один или более слоев 63, содержащих катализатор крекинга. Затем выходящий поток каталитически крекированных углеводородов может быть извлечен из реактора (реакторов) 61 по трубопроводу (трубопроводам) 65 и направлен по трубопроводу 67 в зону получения и разделения продуктов (не показана). Хотя это и не показано, реакционная зона 40 каталитического крекинга может также включать в себя подающие трубопроводы и регулирующие клапаны для подачи водяного пара и воздуха для декоксования, закалочную систему для закалки каталитически крекированного выходящего потока 65, а также трубопроводы для извлечения выходящего потока декоксования из реактора, проходящие через декоксование и/или регенерацию катализатора.- 3 043956 operating in series or parallel as shown in the drawing. Each of the catalytic cracking reactors may contain one or more beds 63 containing a cracking catalyst. The catalytically cracked hydrocarbon effluent stream may then be recovered from reactor(s) 61 via conduit(s) 65 and sent via conduit 67 to a product recovery and separation area (not shown). Although not shown, the catalytic cracking reaction zone 40 may also include feed lines and control valves for supplying steam and decoking air, a quench system for quenching the catalytically cracked effluent stream 65, and lines for removing the decoking effluent stream from the reactor. , passing through decoking and/or catalyst regeneration.
Реакционная зона 40 каталитического крекинга может включать в себя реакторы с неподвижным слоем, реакторы с уплотненным слоем, суспензионные реакторы, реакторы с псевдоожиженным слоем, или любой другой тип реактора крекинга. Как проиллюстрировано, реакционная зона 40 может включать в себя три реактора с неподвижным слоем, которые могут работать в шахматном порядке. Поскольку катализатор может быстро дезактивироваться, может потребоваться несколько реакторов с уплотненным слоем. Поскольку жесткость условий в установке термического крекинга является низкой, реакторы с термозмеевиками могут работать месяцами, прежде чем потребуется очистка (декоксование). Из-за дезактивации катализатора распределение продуктов также будет меняться со временем. Чтобы свести к минимуму колебания в составе продукта, уплотненные слои будут работать в шахматном порядке (во времени) между началом крекинга и началом декоксования. Например, можно допустить систему из 4 реакторов, в которой три реактора используются в любой данный момент времени для крекинга. Один реактор находится в цикле декоксования. Первый реактор будет находиться в почти чистых условиях (катализатор с начальной активностью), второй реактор - при 33% активности, и третий реактор при 67% цикла активности. Четвертый реактор, который достиг допустимого предела активности катализатора, выводится из эксплуатации и находится в стадии регенерации. Таким образом, когда 4-й реактор станет чистым, он займет место 1-ого реактора, а 1-ый реактор займет место 2-го реактора, и 2-ой реактор будет играть роль прежнего 3-его реактора, и прежний 3-ий реактор будет подвергаться декоксованию. Этот цикл повторяется. Когда цикл не синхронизирован, могут потребоваться дополнительные запасные реакторы. Аналогичная конфигурация может использоваться с проиллюстрированной 3-реакторной системой, в которой один реактор подвергается декоксованию, а два других находятся при 0 и 50% цикла активности, соответственно. Другие циклические конфигурации могут использоваться для реакционных зон, имеющих большее или меньшее количество реакторов.The catalytic cracking reaction zone 40 may include fixed bed reactors, packed bed reactors, slurry reactors, fluidized bed reactors, or any other type of cracking reactor. As illustrated, reaction zone 40 may include three fixed bed reactors that may be operated in a staggered manner. Because the catalyst can deactivate quickly, multiple packed bed reactors may be required. Because the severity of conditions in a thermal cracker is low, thermal coil reactors can operate for months before cleaning (decoking) is required. Due to catalyst deactivation, the product distribution will also change over time. To minimize variations in product composition, the compacted beds will be staggered (in time) between the start of cracking and the start of decoking. For example, a 4 reactor system could be contemplated, with three reactors being used at any given time for cracking. One reactor is in the decoking cycle. The first reactor will be in almost pure conditions (catalyst with initial activity), the second reactor at 33% activity, and the third reactor at 67% cycle activity. The fourth reactor, which has reached the permissible limit of catalyst activity, is taken out of service and is in the regeneration stage. Thus, when the 4th reactor becomes clean, it will take the place of the 1st reactor, and the 1st reactor will take the place of the 2nd reactor, and the 2nd reactor will play the role of the former 3rd reactor, and the former 3rd reactor the reactor will undergo decoking. This cycle repeats. When the cycle is out of sync, additional spare reactors may be required. A similar configuration can be used with the illustrated 3-reactor system, in which one reactor is decoking and the other two are at 0 and 50% cycle activity, respectively. Other cyclic configurations may be used for reaction zones having more or fewer reactors.
В некоторых вариантах осуществления жидкая фракция 50 или ее часть может использоваться в качестве дополнительного углеводородного сырья 38. Повышенная температура жидкой фракции 50 может использоваться для эффективного охлаждения, не закалки, выходящего потока из установки термического крекинга, обеспечивая при этом дополнительную общую конверсию сырья 20 в более легкие углеводороды.In some embodiments, liquid fraction 50, or a portion thereof, may be used as additional hydrocarbon feedstock 38. The elevated temperature of liquid fraction 50 may be used to effectively cool, without quenching, the effluent from the thermal cracker, while providing additional overall conversion of feedstock 20 to more light hydrocarbons.
На фиг. 2 представлена упрощенная технологическая схема объединенной системы пиролиза и каталитического крекинга в соответствии с описанными здесь вариантами осуществления, где одинаковые номера позиций обозначают одинаковые части. Пиролизный нагреватель 1, такой как огневая трубчатая печь, может использоваться для термического крекинга углеводородов до этилена, пропилена, бутенов и других олефиновых соединений. Пиролизный нагреватель 1 имеет конвекционную секцию или зону 2 и секцию крекинга или радиантную зону 3 нагрева. Пиролизный нагреватель 1 содержит одну или более технологических труб 4 (радиантных змеевиков), с помощью которых часть углеводородов, подаваемых по трубопроводу 20 подачи углеводородов, подвергается термическому крекингу с образованием газообразных продуктов при подведении тепла. Радиантное и конвекционное тепло обеспечивается за счет сгорания теплоносителя, введенного в секцию 3 крекинга пиролизного нагревателя 1 через входы 8 для теплоносителя, такие как горновые горелки, подовые горелки или стеночные горелки, и выходящего через выпуск 10.In fig. 2 is a simplified flow diagram of an integrated pyrolysis and catalytic cracking system in accordance with the embodiments described herein, wherein like reference numerals denote like parts. The pyrolysis heater 1, such as a fired tube furnace, can be used for thermal cracking of hydrocarbons to ethylene, propylene, butenes and other olefinic compounds. The pyrolysis heater 1 has a convection section or zone 2 and a cracking section or radiant heating zone 3. Pyrolysis heater 1 contains one or more process pipes 4 (radiant coils), with the help of which a portion of the hydrocarbons supplied through the hydrocarbon supply pipeline 20 is subjected to thermal cracking to form gaseous products when heat is supplied. Radiant and convection heat is provided by the combustion of coolant introduced into the cracking section 3 of the pyrolysis heater 1 through coolant inlets 8, such as hearth burners, bottom burners or wall burners, and exited through outlet 10.
Углеводородное сырье 20, которое может быть отдельным углеводородом или смесью углеводородов, таких как С2-С6 углеводороды, может вводиться в нагревательный змеевик 24, расположенный в конвекционной секции 2 пиролизного нагревателя 1. В нагревательном змеевике 24 углеводородное сырье может быть нагрето и/или превращено в пар путем конвективного теплообмена с выходящими газами.The hydrocarbon feedstock 20, which may be a single hydrocarbon or a mixture of hydrocarbons such as C2-C6 hydrocarbons, may be introduced into a heating coil 24 located in the convection section 2 of the pyrolysis heater 1. In the heating coil 24, the hydrocarbon feedstock may be heated and/or converted to steam by convective heat exchange with exhaust gases.
В зависимости от диапазона кипения углеводородного сырья образующееся нагретое углеводородное сырье 25 может быть частично или полностью испарено. Полностью испаренное сырье может затем подаваться для перегрева и крекинга. Для сырья, испарившегося только частично, нагретое углеводородное сырье 25 может быть пропущено через один или более испарительных барабанов 27 для отделения нагретых углеводородных паров 26 от жидкостей 50. Аналогично описанному выше варианту осуществления в отношении фиг. 1, испарительный барабан (барабаны) 27 потребуются только для смесей, включающих более тяжелые углеводороды, и может не использоваться в процессах крекинга более легкого сырья. Жидкости 50 могут перерабатываться отдельно, например, во втором нагревательном/испарительном змеевике и во втором радиантном змеевике для получения дополнительных олефи- 4 043956 нов или могут перерабатываться посредством других процессов гидроконверсии для получения более ценных конечных продуктов.Depending on the boiling range of the hydrocarbon feedstock, the resulting heated hydrocarbon feedstock 25 may be partially or completely vaporized. The fully vaporized feedstock can then be fed to superheating and cracking. For feedstocks that have only partially vaporized, heated hydrocarbon feedstock 25 may be passed through one or more flash drums 27 to separate heated hydrocarbon vapors 26 from liquids 50. Similar to the embodiment described above with respect to FIG. 1, flash drum(s) 27 will only be required for mixtures involving heavier hydrocarbons and may not be used in cracking processes for lighter feedstocks. Liquids 50 may be processed separately, for example, in a second heating/evaporation coil and a second radiant coil to produce additional olefins, or may be processed through other hydroconversion processes to produce more valuable end products.
При необходимости, нагретые пары 26 углеводородного сырья затем могут быть смешаны с водяным паром или инертным соединением, таким как азот, диоксид углерода или любые другие неорганические газы. Разбавляющий водяной пар или инертное соединение может подаваться в способ по трубопроводу 28. На разных участках способа или дополнительных процессов в установке может использоваться низкотемпературный или насыщенный водяной пар, тогда как на других участках может использоваться высокотемпературный перегретый водяной пар. Водяной пар, используемый в способе или в других местах установки, может быть нагрет или перегрет с помощью нагревательного змеевика 80, 82, расположенного в конвекционной зоне 2 пиролизного нагревателя 1.If desired, the heated hydrocarbon feed vapor 26 can then be mixed with steam or an inert compound such as nitrogen, carbon dioxide or any other inorganic gases. Dilution steam or an inert compound may be supplied to the process via conduit 28. Different sections of the process or additional processes in the plant may use low temperature or saturated steam, while other sections may use high temperature superheated steam. The water vapor used in the method or elsewhere in the installation can be heated or superheated by means of a heating coil 80, 82 located in the convection zone 2 of the pyrolysis heater 1.
Нагретая углеводородная смесь в потоке 29 затем может быть подана в нагревательный змеевик 30, который может быть расположен на более низком уровне в пиролизном нагревателе, и, следовательно, в условиях более высокой температуры, чем нагревательный змеевик 24. Образующаяся в результате перегретая смесь может затем подаваться по трубопроводу 32 к одному или более змеевиков крекинга в одной или более технологических труб 4, расположенных в радиантной зоне 3 пиролизного нагревателя 1, работающих при температуре частичной конверсии, посредством термического крекинга паров углеводородов. Крекированный углеводородный продукт может затем отводиться по трубопроводу 34.The heated hydrocarbon mixture in stream 29 can then be fed to heating coil 30, which can be located at a lower level in the pyrolysis heater, and therefore at a higher temperature than heating coil 24. The resulting superheated mixture can then be fed via line 32 to one or more cracking coils in one or more process pipes 4 located in the radiant zone 3 of the pyrolysis heater 1, operating at a partial conversion temperature by thermal cracking of hydrocarbon vapors. The cracked hydrocarbon product may then be discharged via line 34.
Затем крекированный углеводородный продукт может подаваться по трубопроводам 34, 36 в реакционную зону 70 каталитического крекинга. Необязательно, дополнительные углеводороды 38 могут быть объединены с крекированным углеводородным продуктом 34 для конверсии в реакционной зоне 70 каталитического крекинга. В зависимости от температуры на выходе из одного или более змеевиков в одной или более технологических труб 4, дополнительные углеводороды 38 могут использоваться для охлаждения, но не закалки крекированного выходящего потока до желаемой температуры на входе в реакционную зону каталитического крекинга. В некоторых вариантах осуществления дополнительные углеводороды могут включать часть углеводородного сырья 20. В качестве альтернативы или дополнительно, закалочно-испарительный аппарат 35 может использоваться для понижения температуры крекированного углеводородного продукта 34 до желаемой входной температуры трубопровода 36 для реакционной зоны каталитического крекинга. Если используются как прямой, так и косвенный теплообмен, они могут быть размещены в любом порядке.The cracked hydrocarbon product may then be supplied through conduits 34, 36 to the catalytic cracking reaction zone 70. Optionally, additional hydrocarbons 38 may be combined with the cracked hydrocarbon product 34 for conversion in the catalytic cracking reaction zone 70. Depending on the outlet temperature of one or more coils in one or more process tubes 4, additional hydrocarbons 38 may be used to cool, but not quench, the cracked effluent to a desired temperature entering the catalytic cracking reaction zone. In some embodiments, additional hydrocarbons may include a portion of the hydrocarbon feedstock 20. Alternatively or additionally, quencher 35 may be used to lower the temperature of cracked hydrocarbon product 34 to the desired inlet temperature of catalytic cracking reaction zone line 36. If both direct and indirect heat transfer are used, they can be placed in any order.
Далее углеводороды в трубопроводе 36 могут быть направлены в реакционную зону 70 каталитического крекинга, которая может включать в себя реакторную систему флюид-каталитического крекинга (ФКК). Термически крекированный выходящий поток в трубопроводе 36 инжектируется через один или более инжекторов 72 сырья, расположенных вблизи нижней части лифт-реактора 73. Подаваемое в лифтреактор сырье контактирует с горячим регенерированным катализатором, вводимым через J-образный изгиб 71. Катализатор, например, может быть катализатором на основе цеолита Y-типа, который может использоваться отдельно или совместно с другими катализаторами, такими как ZSM-5 или ZSM-11.The hydrocarbons in line 36 may then be sent to a catalytic cracking reaction zone 70, which may include a fluid catalytic cracking (FCC) reactor system. The thermally cracked effluent in conduit 36 is injected through one or more feed injectors 72 located near the bottom of the riser reactor 73. The feedstock supplied to the riser reactor is contacted with hot regenerated catalyst introduced through J-bend 71. The catalyst, for example, may be a catalyst based on Y-type zeolite, which can be used alone or in conjunction with other catalysts such as ZSM-5 or ZSM-11.
Тепло, необходимое для поддержания испарения подаваемого сырья, испаряющее любое дополнительное углеводородное сырье, вводимое в лифт-реактор 73 (не показано), и/или для поддержания или повышения температуры сырья до желаемой температуры реактора, например, в диапазоне от 500 до примерно 700°C, и для эндотермической теплоты (теплоты реакции) может обеспечиваться горячим регенерированным катализатором, поступающим из регенератора 77, а также реактором 1 пиролиза. Давление в лифт-реакторе 73, как правило, находится в диапазоне от примерно 1 бар изб. до примерно 5 бар изб. (0,1-0,5 МПа).The heat required to maintain the vaporization of the feedstock, vaporize any additional hydrocarbon feedstock introduced into the riser reactor 73 (not shown), and/or to maintain or increase the temperature of the feedstock to the desired reactor temperature, for example, in the range of 500 to about 700° C, and for endothermic heat (heat of reaction) can be provided by the hot regenerated catalyst coming from the regenerator 77 as well as the pyrolysis reactor 1. The pressure in the riser reactor 73 is typically in the range of about 1 barg. to approximately 5 barg. (0.1-0.5 MPa).
После того, как основная часть реакции каталитического крекинга завершена, смесь продуктов, паров неконвертированного сырья и отработанного катализатора поступает в двухступенчатую циклонную систему, помещенную в защитную оболочку 78 циклонов. Двухступенчатая циклонная система включает в себя первичный циклон 84 для отделения отработанного катализатора от паров. Отработанный катализатор выгружается в десорбер 89 через погружную трубу 85 первичного циклона. Тонкие частицы катализатора, унесенные с отделенными парами из первичного циклона 84, отделяются в циклоне 86 второй ступени. Собранный катализатор выгружается в десорбер 89 через погружную трубу 87. Пары из циклона 86 второй ступени отводятся через выпускное отверстие вторичного циклона, соединенное с пленумкамерой 91, и затем направляются к главной ректификационной колонне/газовой установке (не показана) по трубопроводу 93 паров реактора для получения продуктов, в том числе желаемых олефинов. При необходимости пары продукта дополнительно охлаждаются с помощью введения легкого рециклового газойля (LCO) или водяного пара через распределительный трубопровод 92 в качестве закалочных сред.After the main part of the catalytic cracking reaction is completed, the mixture of products, unconverted feedstock vapors and spent catalyst enters a two-stage cyclone system contained in a containment 78 cyclones. The two-stage cyclone system includes a primary cyclone 84 to separate spent catalyst from vapors. The spent catalyst is discharged into the stripper 89 through the submersible pipe 85 of the primary cyclone. The fine catalyst particles carried with the separated vapors from the primary cyclone 84 are separated in the second stage cyclone 86. The collected catalyst is discharged into stripper 89 via dip tube 87. Vapors from second stage cyclone 86 are discharged through a secondary cyclone outlet connected to plenum chamber 91 and are then directed to the main distillation column/gas plant (not shown) via reactor vapor line 93 to produce products, including desired olefins. If necessary, the product vapors are further cooled by introducing light cycle oil (LCO) or steam through distribution line 92 as quench media.
Отработанный катализатор, извлекаемый через погружные трубопроводы 85, 87, подвергается десорбции в десорбционном слое 89 для удаления пустотных паров (паров углеводородов, удерживаемых между частицами катализатора) с помощью контактирования в противотоке с водяным паром, вводимым в донную часть десорбера 89 через распределитель 100 водяного пара. Отработанный катализатор далее транспортируется в регенератор 77 через стояк 103 для отработанного катализатора и подъемный трубопровод 105. Вентиль-задвижка 107 отработанного катализатора, находящийся на стояке 103 для отработанного катализатора, используется для регулирования потока катализатора из десорбера 89 в регенера- 5 043956 тор 77. Небольшая часть воздуха для горения может вводиться через распределитель 104, чтобы способствовать равномерной транспортировке отработанного катализатора.The spent catalyst recovered through the submersible conduits 85, 87 is desorbed in a stripper bed 89 to remove void vapors (hydrocarbon vapors retained between catalyst particles) by countercurrent contact with steam introduced into the bottom of the desorber 89 through a steam distributor 100 . The spent catalyst is further transported to the regenerator 77 through the spent catalyst riser 103 and the riser pipeline 105. The spent catalyst valve 107, located on the spent catalyst riser 103, is used to regulate the flow of catalyst from the stripper 89 to the regenerator 77. Small a portion of the combustion air may be introduced through distributor 104 to promote uniform transport of spent catalyst.
Закоксованный или отработанный катализатор разгружается через распределитель 106 отработанного катализатора в центр плотного слоя 124 регенератора. Воздух для горения вводится с помощью распределителя 108 воздуха, расположенного в нижней части слоя 124 регенератора. Кокс, осажденный на катализаторе, сгорает далее в регенераторе 77 посредством реакции с воздухом для горения. Регенератор 77, например, может работать при температуре в диапазоне от примерно 640 до примерно 750°C и при давлении в диапазоне от примерно 1 бар изб. (0,1 МПа) до примерно 5 бар изб. (0,5 МПа). Катализаторная пыль, уносимая вместе с дымовым газом, собирается в циклоне 109 первой ступени и циклоне 121 второй ступени и разгружается в катализаторный слой регенератора через соответствующие погружные отводы 120, 122. Дымовой газ, выходящий из выпускного отверстия циклона 121 второй ступени, направляется в трубопровод 140 для дымового газа через пленум-камеру 23 регенератора для утилизации отходящего тепла ниже по потоку и/или получения энергии.The coked or spent catalyst is discharged through the spent catalyst distributor 106 into the center of the dense bed 124 of the regenerator. Combustion air is introduced via an air distributor 108 located at the bottom of the regenerator bed 124 . The coke deposited on the catalyst is further burned in the regenerator 77 by reaction with combustion air. Regenerator 77, for example, can operate at temperatures in the range of about 640 to about 750°C and at pressures in the range of about 1 barg. (0.1 MPa) to approximately 5 barg. (0.5 MPa). Catalyst dust carried along with the flue gas is collected in the first stage cyclone 109 and the second stage cyclone 121 and is discharged into the catalyst bed of the regenerator through the corresponding submersible outlets 120, 122. The flue gas leaving the outlet of the second stage cyclone 121 is directed into the pipeline 140 to the flue gas through the regenerator plenum chamber 23 to recover downstream waste heat and/or generate energy.
Первая часть регенерированного катализатора может отводиться по отводному трубопроводу 125 в бункер для регенерированного катализатора (БРК), который находится в сообщении по потоку с регенератором 77 и стояком 127 для регенерированного катализатора. Уровень слоя катализатора в БРКбункере может колебаться вместе с уровнем слоя в регенераторе 77. Регенерированный катализатор затем транспортируется из БРК-бункера в лифт-реактор 73 через стояк 127 для регенерированного катализатора, который находится в сообщении по потоку с J-образным изгибом 71. Поток катализатора из регенератора 77 в лифт-реактор 73 может регулироваться вентилем-задвижкой 128, расположенным на стояке 127 для регенерированного катализатора. Отверстие вентиля-задвижки 128 меняется для регулирования потока катализатора для поддержания желаемой предельной температуры в лифт-реакторе 73.The first portion of the regenerated catalyst may be discharged via an outlet line 125 to a regenerated catalyst hopper (RCB), which is in fluid communication with the regenerator 77 and the regenerated catalyst riser 127. The catalyst bed level in the BRC hopper may fluctuate with the bed level in the regenerator 77. The regenerated catalyst is then transported from the BRC hopper to the riser reactor 73 via a regenerated catalyst riser 127, which is in fluid communication with J-bend 71. Catalyst Flow from the regenerator 77 to the lift reactor 73 can be regulated by a gate valve 128 located on the riser 127 for the regenerated catalyst. The opening of the gate valve 128 is varied to regulate the flow of catalyst to maintain the desired temperature limit in the riser reactor 73.
В дополнение к водяному пару для подъема предусмотрена также инжекция потоков сырья, таких как C4 олефины и нафта или аналогичные внешние потоки, в качестве подъемных сред в J-образный изгиб 71 через газораспределитель 130, расположенный в Y-образной части, что позволяет осуществлять равномерную транспортировку регенерированного катализатора из J-образного изгиба 71 в лифт-реактор 73. J-образный изгиб 71 также может выступать в качестве реактора с плотным слоем для крекинга потоков C4 олефинов и нафты в легкие олефины в условиях, благоприятных для таких реакций, как например, WHSV от 0,5 до 50 ч'1, температура от 640 до 750°C и время пребывания от 1 до 10 с, например 1-9 с или 3-8 с. Диаметр или размер J-образного изгиба 71 может быть оптимизирован для достижения этих условий.In addition to steam for lifting, there is also an injection of feed streams such as C4 olefins and naphtha or similar external streams as lifting media into the J-bend 71 through a gas distributor 130 located in the Y-shaped portion, allowing for uniform transport regenerated catalyst from J-bend 71 to riser reactor 73. J-bend 71 can also act as a dense-bed reactor for cracking C4 olefin and naphtha streams into light olefins under conditions favorable for reactions such as WHSV from 0.5 to 50 h' 1 , temperature from 640 to 750°C and residence time from 1 to 10 s, for example 1-9 s or 3-8 s. The diameter or size of the J-bend 71 can be optimized to achieve these conditions.
Регенератор 77 может работать в обычном режиме турбулентного потока, с поверхностной скоростью газа в диапазоне от 0,5 до 1,2 м/с при плотности слоя в диапазоне от 400 до 600 кг/м3. При необходимости, добавочный катализатор может вводиться по одному или более трубопроводам 142. Катализаторы, используемые в реакторе каталитического крекинга, могут быть одним катализатором или комбинацией цеолита Y-типа/катализатора ФКК и ZSM-5, или другими аналогичными катализаторами, такими как описанные в US 5043522 и US 5846402.The regenerator 77 can operate in a conventional turbulent flow mode, with a surface gas velocity in the range of 0.5 to 1.2 m/s and a bed density in the range of 400 to 600 kg/m 3 . If necessary, additional catalyst may be introduced through one or more lines 142. The catalysts used in the catalytic cracking reactor may be a single catalyst or a combination of Y-type zeolite/FKK and ZSM-5 catalyst, or other similar catalysts such as those described in US 5043522 and US 5846402.
В некоторых вариантах осуществления жидкая фракция 50 или ее часть может подаваться в лифтреактор 73 через форсунку для инжекции тяжелых углеводородов (не показана). Таким образом, более тяжелые углеводороды могут подвергаться каталитическому крекингу в лифт-реакторе, образуя дополнительные легкие углеводороды и увеличивая общую конверсию углеводородного сырья 20.In some embodiments, liquid fraction 50 or a portion thereof may be supplied to lift reactor 73 through a heavy hydrocarbon injection nozzle (not shown). Thus, heavier hydrocarbons can undergo catalytic cracking in the riser reactor, forming additional light hydrocarbons and increasing the overall conversion of hydrocarbon feedstock 20.
Как описано выше, варианты осуществления настоящего изобретения объединяют пиролиз с каталитическим крекингом. Осуществление реакции пиролиза первоначально с небольшим количеством водяного пара или без водяного пара, с низкой конверсией, обеспечивает улучшенное сырье для установки каталитического крекинга. Возможны различные способы подачи выходящих потоков термического крекинга в установку каталитического крекинга, такие как проиллюстрированные выше со ссылкой на фиг. 1 и 2.As described above, embodiments of the present invention combine pyrolysis with catalytic cracking. Carrying out the pyrolysis reaction initially with little or no steam, at low conversion, provides improved feedstock for the catalytic cracker. Various methods of supplying thermal cracking effluent streams to a catalytic cracking unit are possible, such as those illustrated above with reference to FIGS. 1 and 2.
В качестве другого примера, нафта может быть выбрана в качестве углеводорода, перерабатываемого с помощью системы на фиг. 1 и 2, хотя может использоваться любой углеводород.As another example, naphtha may be selected as the hydrocarbon processed by the system of FIG. 1 and 2, although any hydrocarbon can be used.
Нафта предварительно нагревается в змеевиках предварительного подогрева сырья конвекционной секции. Затем она смешивается с разбавляющим паром. Количество пара может быть от нуля до максимального значения, что ограничивается свойствами катализатора каталитического крекинга. В некоторых вариантах осуществления используемое отношение водяного пара к маслу (мас./мас.) может быть в диапазоне от примерно 0,05 до примерно 0,2. Разбавляющий пар может быть перегретым в конвекционной секции или нет. Обычно нафта после смешивания с разбавляющим водяным паром полностью испаряется. Когда используются очень тяжелое сырье, такое как сырая нефть, неиспарившееся сырье может не направляться на дальнейшее испарение/перегрев, но может отводиться из конвекционной секции. Только испарившийся углеводород+водяной пар дополнительно перегреваются в конвекционной секции и затем направляются в радиантный змеевик.The naphtha is preheated in the feed preheating coils of the convection section. It is then mixed with dilution steam. The amount of steam can be from zero to a maximum value, which is limited by the properties of the catalytic cracking catalyst. In some embodiments, the steam to oil ratio (w/w) used may be in the range of from about 0.05 to about 0.2. The dilution steam may or may not be superheated in the convection section. Typically, the naphtha is completely evaporated after mixing with diluent steam. When very heavy feedstocks such as crude oil are used, the unevaporated feedstock may not be sent to further evaporation/superheating, but may be removed from the convection section. Only the evaporated hydrocarbon + water vapor is additionally overheated in the convection section and then sent to the radiant coil.
Радиантная секция работает при относительно низкой жесткости. Поскольку жесткость термического крекинга низкая, можно использовать любую конструкцию радиантного змеевика. Фактически, может быть предпочтительным низкоселективный змеевик типа SRT-1, поскольку он недорог и будетThe radiant section operates at relatively low stiffness. Since thermal cracking severity is low, any radiant coil design can be used. In fact, a low selectivity coil such as SRT-1 may be preferred since it is inexpensive and will
- 6 043956 иметь высокую удельную производительность. Однако можно использовать любой радиантный змеевик.- 6 043956 have high specific productivity. However, any radiant coil can be used.
Температура на выходе из змеевика будет низкой, обычно ниже 800°C, и конверсия сырья будет составлять менее половины от типичных значений конверсии, встречающихся в случаях использования одиночной установки термического крекинга.The coil outlet temperature will be low, typically below 800°C, and feed conversion will be less than half of the typical conversions encountered with a single thermal cracker.
Максимальная температура на выходе змеевика для стадии пиролиза должна поддерживаться относительно низкой. Температуры на выходе из радиантных змеевиков (COT) могут составлять, например, менее 800°C. В некоторых вариантах осуществления, COT может находиться в диапазоне от примерно 550 до примерно 800°C, например от примерно 650 до примерно 750°C или от примерно 725 до примерно 775°C.The maximum coil outlet temperature for the pyrolysis step must be kept relatively low. Radiant coil outlet temperatures (COTs) can be, for example, less than 800°C. In some embodiments, the COT may be in the range of from about 550 to about 800°C, such as from about 650 to about 750°C, or from about 725 to about 775°C.
Когда используются более высокие температуры на выходе из змеевика, может вводиться более холодное сырье для охлаждения выходящего потока пиролиза до желаемой температуры перед каталитическим крекингом. Очень высокие температуры могут повлиять на рабочие характеристики катализатора каталитического крекинга. В зависимости от используемого катализатора температура сырья для каталитического крекинга должна быть выбрана соответствующим образом. Данная температура, в сочетании с регенерированным катализатором, подаваемым в лифт-реактор или реактор каталитического крекинга, должна быть достаточной для осуществления реакции каталитического крекинга.When higher coil outlet temperatures are used, cooler feedstock may be introduced to cool the pyrolysis effluent to the desired temperature prior to catalytic cracking. Very high temperatures can affect the performance of the catalytic cracking catalyst. Depending on the catalyst used, the temperature of the catalytic cracking feedstock must be selected accordingly. This temperature, in combination with the regenerated catalyst fed to the riser reactor or catalytic cracking reactor, must be sufficient to carry out the catalytic cracking reaction.
Поскольку катализатор крекинга, как правило, не может подвергаться воздействию высоких температур, температуру на выходе из змеевика необходимо контролировать и регулировать. Если экономические соображения требуют более высоких температур, можно использовать промежуточный закалочноиспарительный аппарат или прямой теплообмен для охлаждения выходящего потока змеевика до требуемого уровня. В остальных случаях выходящий поток из установки термического крекинга (или установки пиролиза) может быть направлен в установку каталитического крекинга без дополнительной переработки. Продукты, выходящие из реактора пиролиза, не разделяются на компоненты до каталитического дегидрирования (в отличие от разделения на две или более части одинакового состава, например, через тройник для подачи в параллельные реакторы). Для облегчения потоков между стадией термического крекинга и стадией каталитического крекинга стадия термического крекинга может проводиться при более высоком давлении, чем стадия каталитического крекинга.Since the cracking catalyst generally cannot be exposed to high temperatures, the coil outlet temperature must be monitored and regulated. If economic considerations require higher temperatures, an intermediate quencher or direct heat exchange can be used to cool the coil effluent to the required level. In other cases, the effluent from the thermal cracker (or pyrolysis unit) can be sent to the catalytic cracker without further processing. The products leaving the pyrolysis reactor are not separated into their components prior to catalytic dehydrogenation (as opposed to being separated into two or more parts of the same composition, for example, through a tee for feeding into parallel reactors). To facilitate flows between the thermal cracking step and the catalytic cracking step, the thermal cracking step can be operated at a higher pressure than the catalytic cracking step.
В принципе, может использоваться установка каталитического крекинга любого типа. В промышленности широко используется установка флюид-каталитического крекинга (ФКК). Она представляет собой лифт-реактор крекинга. Также может рассматриваться установка крекинга с псевдоожиженным слоем. Также можно использовать реактор с уплотненным слоем. Катализатор дезактивируется быстро и, следовательно, его необходимо непрерывно или периодически регенерировать. В ФКК используется непрерывная регенерация. В реакторах с неподвижным слоем может использоваться периодическая регенерация. В данном примере поясняется система каталитического реактора, работающая с неподвижным слоем. Однако она не ограничивается неподвижным слоем, и может использоваться реактор любого типа. Поскольку катализатор быстро дезактивируется, требуется несколько реакторов с уплотненным слоем. Поскольку жесткость условий в установке термического крекинга является низкой, она будет работать месяцами, прежде чем потребуется очистка (декоксование). Из-за дезактивации катализатора распределение продуктов также будет меняться со временем. Чтобы свести к минимуму колебания в составе продукта, уплотненные слои могут работать в шахматном порядке (во времени) между началом крекинга и началом декоксования. Например, можно представить систему из 4-х реакторов, в которой 3 реактора используются для крекинга, а один реактор подвергается декоксованию. Первый реактор будет находиться в почти чистых условиях (катализатор с начальной активностью), второй реактор - при примерно 33% активности и третий реактор при примерно 67% цикла активности. Четвертый реактор, который достигает допустимого предела активности катализатора, выводится из эксплуатации и находится в стадии регенерации. Таким образом, когда 4-й реактор станет чистым, он займет место 1-ого реактора, и 1ый реактор займет место прежнего 2-го реактора, и прежний 2-ой реактор будет играть роль прежнего 3его реактора, а прежний 3-ий реактор будет подвергаться декоксованию. Этот цикл повторяется. Когда цикл не синхронизирован, могут потребоваться дополнительные запасные реакторы.In principle, any type of catalytic cracker can be used. Fluid catalytic cracking (FCC) units are widely used in industry. It is a cracking lift reactor. A fluidized bed cracker may also be considered. A packed bed reactor can also be used. The catalyst deactivates quickly and therefore needs to be continuously or periodically regenerated. FCC uses continuous regeneration. Fixed bed reactors can use periodic regeneration. This example illustrates a fixed bed catalytic reactor system. However, it is not limited to a fixed bed, and any type of reactor can be used. Because the catalyst deactivates quickly, multiple packed bed reactors are required. Because the severity of conditions in a thermal cracker is low, it will run for months before cleaning (decoking) is required. Due to catalyst deactivation, the product distribution will also change over time. To minimize variations in product composition, the compacted beds can be staggered (in time) between the start of cracking and the start of decoking. For example, one can imagine a 4-reactor system in which 3 reactors are used for cracking and one reactor is decoked. The first reactor will be at nearly pure conditions (catalyst at initial activity), the second reactor at approximately 33% activity, and the third reactor at approximately 67% cycle activity. The fourth reactor, which reaches the permissible limit of catalyst activity, is taken out of service and is in the regeneration stage. Thus, when the 4th reactor becomes clean, it will take the place of the 1st reactor, and the 1st reactor will take the place of the former 2nd reactor, and the former 2nd reactor will take the place of the former 3rd reactor, and the former 3rd reactor will undergo decoking. This cycle repeats. When the cycle is out of sync, additional spare reactors may be required.
Когда используется ФКК или псевдоожиженный слой, циклический режим отсутствует. В способе ФКК весь катализатор направляют в регенератор и рециркулируют. При использовании реактора с псевдоожиженным слоем часть катализатора отводят и регенерируют, и направляют обратно в псевдоожиженный слой. В реакторе с уплотненным слоем, обычным псевдоожиженным слоем или в реакторе ФКК типа объемная скорость и циркуляция катализатора, а также другие ключевые параметры могут быть оптимизированы для крекинга выходящих потоков пиролиза, содержащих олефины. Когда используется реактор с неподвижным слоем, он может быть помещен в огневой нагреватель и/или может работать адиабатически. Теплота реакции будет диктовать наилучший режим работы и конструкцию. Часто огневая среда является предпочтительной, поскольку она более компактна. После каталитического реактора выходящие потоки могут быть закалены и продукты извлечены.When FCC or fluidized bed is used, there is no cyclic mode. In the FCC process, all of the catalyst is sent to a regenerator and recycled. When using a fluidized bed reactor, a portion of the catalyst is withdrawn and regenerated and sent back to the fluidized bed. In a packed bed, conventional fluidized bed, or FCC reactor, catalyst space velocity and circulation, as well as other key parameters, can be optimized for cracking pyrolysis effluent streams containing olefins. When a fixed bed reactor is used, it may be placed in a fired heater and/or may be operated adiabatically. The heat of reaction will dictate the best operating mode and design. Often the fire environment is preferred because it is more compact. After the catalytic reactor, the effluents can be quenched and products recovered.
Существует множество коммерчески доступных катализаторов для каталитического крекинга. Может использоваться любой подходящий катализатор. Как правило, цеолит Y с добавками или без них используется для тяжелого сырья. ZSM-5 используется для нафты и более низкомолекулярного углево- 7 043956 дородного сырья. Более высокая или оптимальная концентрация катализатора ZSM-5 в каталитической смеси является предпочтительной для достижения желаемого соотношения P/E в выходящих потоках.There are many commercially available catalysts for catalytic cracking. Any suitable catalyst may be used. Typically, Y zeolite with or without additives is used for heavy feedstocks. ZSM-5 is used for naphtha and lower molecular weight hydrocarbon feedstocks. A higher or optimal concentration of ZSM-5 catalyst in the catalyst mixture is preferred to achieve the desired P/E ratio in the effluent streams.
ZSM-5 селективно конвертирует высшие олефины в низшие олефины (C3H6 и C4H8). Однако можно использовать любой катализатор, пригодный для каталитического крекинга.ZSM-5 selectively converts higher olefins to lower olefins (C3H6 and C4H8 ). However, any catalyst suitable for catalytic cracking can be used.
Типичный пример приведен в таблице для крекинга нафты. Выход за один проход определяется как выход, получаемый на выходе из реактора. Выход ценных химических продуктов рассчитывается после гидрирования ацетилена и MAPD и рециркуляции насыщенных C2, C3 и C4 в установку термического крекинга до полной выработки. Это представляет собой потенциал для производства ценных химических продуктов. Ценные химические продукты состоят из этилена, пропилена, бутадиена, бутена, бензола, толуола и C8 ароматических соединений.A typical example is given in the table for naphtha cracking. Single pass yield is defined as the yield obtained at the outlet of the reactor. The yield of valuable chemical products is calculated after hydrogenation of acetylene and MAPD and recycling of saturated C2, C3 and C4 to the thermal cracker until complete production. This represents potential for the production of valuable chemical products. Valuable chemical products consist of ethylene, propylene, butadiene, butene, benzene, toluene and C8 aromatic compounds.
термического и каталитического крекинга в соответствии с описанными здесь вариантами осуществления температура на выходе из змеевика будет ниже 800°C, и в некоторых вариантах осуществления может быть ниже 750°C для термического реактора. Температура на выходе из реактора каталитического крекинга обычно будет ниже 700°C.thermal and catalytic cracking in accordance with the embodiments described herein, the coil outlet temperature will be below 800°C, and in some embodiments may be below 750°C for a thermal reactor. The catalytic cracking reactor outlet temperature will typically be below 700°C.
Хотя в данном примере использована нафта, может использоваться любой углеводород. Когда перерабатывается сырая нефть, предварительный нагрев сырья может испарять только углеводороды диапазона кипения нафты. Тяжелые (неиспарившиеся) углеводороды могут быть направлены на нефтеперерабатывающий завод для дальнейшей переработки (например, на ФКК или установку висбрекинга, и т.д.). В качестве альтернативы, они могут быть направлены в установку для отделения пиролизного жидкого топлива. Тяжелая нефть может быть отделена от легкой нефти, и одна только легкая нефть может быть отдельно подвергнута крекингу в отдельной реакторной системе (термической, а затем каталитиче-Although naphtha is used in this example, any hydrocarbon can be used. When crude oil is processed, preheating the feedstock can only vaporize hydrocarbons in the naphtha boiling range. Heavy (unevaporated) hydrocarbons can be sent to a refinery for further processing (for example, to a FCC or visbreaker, etc.). Alternatively, they can be sent to a pyrolysis liquid fuel separation unit. The heavy oil can be separated from the light oil and the light oil alone can be cracked separately in a separate reactor system (thermal and then catalytic).
Claims (4)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US62/534,111 | 2017-07-18 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA043956B1 true EA043956B1 (en) | 2023-07-10 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11174440B2 (en) | Integrated thermal and catalytic cracking for olefin production | |
| JP6506312B2 (en) | Integrated hydrocracking process | |
| JP4620427B2 (en) | Integrated catalytic cracking and steam pyrolysis process for olefins | |
| US7019187B2 (en) | Olefin production utilizing whole crude oil and mild catalytic cracking | |
| CA2728567C (en) | Process for the on-stream decoking of a furnace for cracking a hydrocarbon feed | |
| US7820033B2 (en) | Method for adjusting yields in a light feed FCC reactor | |
| KR20140049033A (en) | Fluidized catalytic cracking of paraffinic naphtha in a downflow reactor | |
| KR20080098069A (en) | Olefin production utilizing condensate feedstock | |
| US11155759B2 (en) | Integrated thermal cracking and dehydrogenation process for olefin production | |
| KR20090079892A (en) | Olefin production utilizing whole crude oil/condensate feedstock with enhanced distillate production | |
| RU2569884C1 (en) | Catalytic cracking plant with two riser reactors for increased output of light olefin | |
| US9505677B2 (en) | Steam cracking processes | |
| NO337658B1 (en) | Process for Fluid Catalytic Cracking of Hydrocarbons. | |
| EA043956B1 (en) | COMBINED THERMAL AND CATALYTIC CRACKING FOR OLEFINS PRODUCTION | |
| RU2548002C1 (en) | Method of producing ethylene from hydrocarbon material | |
| BR112020000586B1 (en) | PROCESS AND SYSTEM FOR PRODUCING OLEFINS AND/OR DIENES | |
| TW202104564A (en) | A process for conversion of crudes and condensates to chemicals utilizing a mix of hydrogen addition and carbon rejection |