JP6788006B2 - 流動接触分解のための方法およびシステム - Google Patents
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- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G11/00—Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
- C10G11/14—Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils with preheated moving solid catalysts
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- C10G51/00—Treatment of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by two or more cracking processes only
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Description
本出願は、２０１５年１０月１４日に出願された“Processes and Systems for Fluidized Catalytic Cracking” (Docket SA 6013 PA)と題された米国特許出願第１４／８８３，０２７号の優先権を主張し、その内容をその全体で本明細書の一部を構成するものとして援用する。
本開示は、概して、炭化水素の化学的分解のための方法およびシステムに関し、より詳細には、直列反応器流動接触分解装置を組み込んだ炭化水素の流動接触分解のための方法およびシステムに関する。
原油は、輸送燃料および石油化学原料を製造するために精製される。典型的には、輸送用燃料は、特定の最終用途の規格を満たすために、粗製物からの蒸留された留分を処理し、ブレンドすることによって製造される。最初の常圧および/または減圧蒸留の後、留分は種々の触媒法および非触媒法によって製品に変換される。触媒法は、一般に、反応水素の存在または非存在に基づいて分類される。水素化処理と広義に称されることが多い水素を含む方法は、主に脱硫および脱窒素と、重質化合物を特定の製品規格により適した軽質化合物に変換するための水素化分解とのための水素処理法などを含む。水素を添加しない炭化水素の触媒変換は、ある種の留分のための別の種類の方法である。この種類の最も広く使用される方法は、一般に、流動接触分解（ＦＣＣ）法と呼ばれる。供給原料は、循環触媒流を用いて約４８０℃〜約５５０℃の範囲で通常動作する変換ゾーンに導入される。このモードは、比較的低い圧力、すなわちゲージ圧で５０ｐｓｉ（約３４５ｋＰａ）以下で実施されるという利点を有する。
ＦＣＣ法では、供給物は流動触媒層上で接触分解される。当該方法からの主生成物は、従来、ガソリンであったが、液化石油ガスおよび分解ガスオイルなど、ＦＣＣ法を介して他の生成物も少量製造される。触媒上に析出したコークスは、空気の存在下で比較的高温で再生ゾーンで燃焼除去されてから、反応ゾーンに再循環される。
本開示の一実施形態によれば、軽質燃料留分および重質燃料留分は、流動接触分解によって分解され得る。分解方法は、軽質燃料留分および触媒再生器からの触媒を第１の反応器に供給することと、第１の反応器内で軽質燃料留分を分解して、少なくとも部分的に分解された軽質燃料留分を生じさせることとを含んでなり得る。第１の反応器は、流動層反応器であり得る。当該方法は、少なくとも部分的に分解された軽質燃料留分および触媒を第１の反応器から第２の反応器に移送することと、重質燃料留分を第２の反応器に供給することと、第２の反応器内の重質燃料留分および少なくとも部分的に分解された軽質燃料留分を分解して、少なくとも生成物燃料および使用済み触媒を生じさせることとをさらに含んでなり得る。第２の反応器は、流動層反応器であり得る。方法は、使用済み触媒を触媒再生器に移送することと、触媒再生器内で触媒を再生することとをさらに含んでなり得る。
本開示の別の実施形態によれば、流動接触分解による分解のためのシステムは、第１の反応器、第２の反応器、および触媒再生器を含んでなり得る。第１の反応器は、流動層反応器であり得、触媒入口および軽質燃料留分入口を含んでなり得る。第２の反応器は、流動層反応器であり得、第１の反応器と流体連通していることがあり得、重質燃料留分入口を含んでなり得る。触媒再生器は、第１の反応器の触媒入口と流体連通していることがあり得る。触媒は、触媒再生器から第１の反応器、第２の反応器を経て触媒再生器に戻り循環し得る。軽質燃料留分は、第１の反応器で処理され得、触媒と反応し、第２の反応器に移送され得る。重質燃料留分は、第２の反応器で処理され得、触媒と反応し得る。
本明細書で開示される技術の追加の特徴および利点は、以下の詳細な説明に記載され、一部はその説明から当業者に容易に明らかになるか、または以下の詳細な説明、特許請求の範囲、および添付の図面を含む本明細書に記載されている技術を実施することによって認識される。
前述の概要および以下の詳細な説明の両方は、技術の実施形態を提示し、特許請求されている技術の性質および特徴を理解するための概要または枠組みを提供することが意図されていることを理解されたい。添付の図面は、技術のさらなる理解を与えるために含まれ、本明細書に組み込まれ、その一部を構成する。図面は、様々な実施形態を示し、説明と共に、技術の原理および作用を説明する役割を果たす。また、図面および説明は、単なる例示であることが意図されており、特許請求の範囲を限定するものではない。
本開示の特定の実施形態の以下の詳細な説明は、同様の構造が同様の参照番号で示されている以下の図面と併せて読むと、最もよく理解することができる。
この簡略化された概略図および説明において、通常使用され、特定の精製オペレーションの当業者に周知の多数のバルブ、温度センサ、電子コントローラなどは含まれていない。さらに、ＦＣＣ法を含む従来の精製オペレーションに付随する構成要素、例えば空気供給装置、触媒ホッパー、および煙道ガス取扱装置などは示されていない。
図面中の矢印は、１つ以上のシステム装置を流体連通によって１つ以上の他のシステム装置に接続するパイプ、導管、チャネル、または他の物理的移送ラインを指すことにさらに留意すべきである。さらに、システム装置に接続する矢印は、各所与のシステム装置の入口および出口を規定する。
詳細な説明
ここで、様々な実施形態により詳細に言及し、そのうちいくつかの実施形態を添付の図面に示す。可能な限り、図面全体を通して同一または類似の部分を指すために同一の参照番号を使用する。概して、本明細書に開示されるのは、統合されたＦＣＣユニットで軽質燃料留分および重質燃料留分を分解するためのシステムおよび方法の様々な実施形態である。概して、ＦＣＣユニットは、直列に配置された第１の反応器および第２の反応器を含み、第１の反応器および第２の反応器は流動層反応器である。触媒および軽質燃料留分を第１の反応器に供給し、軽質燃料留分を少なくとも部分的に分解する。第１の反応器からの触媒と混合された少なくとも部分的に分解された軽質燃料留分を、第２の反応器に移送する。重質燃料留分を第２の反応器に追加供給する。必要に応じて、追加のフレッシュ触媒を第２の反応器に供給し得る。第２の反応器では、部分的に分解された軽質燃料留分および重質燃料留分が分解されて所望の生成物を形成する。使用済み触媒を生成物から分離し、再生し、第１の反応器と場合により第２反応器に再供給する。
ここで、様々な実施形態により詳細に言及し、そのうちいくつかの実施形態を添付の図面に示す。可能な限り、図面全体を通して同一または類似の部分を指すために同一の参照番号を使用する。概して、本明細書に開示されるのは、統合されたＦＣＣユニットで軽質燃料留分および重質燃料留分を分解するためのシステムおよび方法の様々な実施形態である。概して、ＦＣＣユニットは、直列に配置された第１の反応器および第２の反応器を含み、第１の反応器および第２の反応器は流動層反応器である。触媒および軽質燃料留分を第１の反応器に供給し、軽質燃料留分を少なくとも部分的に分解する。第１の反応器からの触媒と混合された少なくとも部分的に分解された軽質燃料留分を、第２の反応器に移送する。重質燃料留分を第２の反応器に追加供給する。必要に応じて、追加のフレッシュ触媒を第２の反応器に供給し得る。第２の反応器では、部分的に分解された軽質燃料留分および重質燃料留分が分解されて所望の生成物を形成する。使用済み触媒を生成物から分離し、再生し、第１の反応器と場合により第２反応器に再供給する。
本明細書で使用される場合、「燃料」には、固体炭素質組成物、例えば、石炭、石炭由来の液体、タール、オイルシェール、オイルサンド、タールサンド、バイオマス、ワックス、コークスなど、液体炭素質組成物、例えば、ガソリン、オイル、石油、ディーゼル、ジェット燃料、エタノールなど、ガス組成物、例えば、合成ガス、一酸化炭素、水素、メタン、ガス状炭化水素ガス（Ｃ１〜Ｃ６）、炭化水素蒸気などが含まれ得る。
本明細書で使用される場合、「重質燃料留分」は、「軽質燃料留分」より重い任意の燃料であり得る。本明細書で使用される場合、平均して別の燃料よりも沸点が高い燃料は別の燃料よりも重く、平均して別の燃料よりも沸点が低い燃料は別の燃料よりも軽い。一実施形態において、軽質燃料留分は、約３６℃〜約２３０℃で沸騰する直鎖または分解ナフサ、約１０℃〜約４００℃で沸騰する蒸留油、またはそれらの組合せ、を含んでなり得る、または、から本質的になり得る。一実施形態において、重質燃料留分は、約３７０℃〜約５６５℃で沸騰する真空軽油（ＶＧＯ）などの減圧蒸留物、常圧蒸留残留物もしくは減圧蒸留残留物などの水素化処理された残留物、約５２０℃より高温で沸騰するビスブレーキングもしくは蒸留残留物、またはそれらの組合せ、を含んでなり得る、または、から本質的になり得る。重質燃料留分および軽質燃料留分は、外部供給源から供給され得るか、または共通の蒸留塔から供給され得る。例えば、蒸留塔からの塔底留分は、単独で、または追加の供給物と共に、ＦＣＣユニットへの重質燃料留分となり得る。例えば、蒸留塔からのより高い留分は、単独で、または追加の供給物と共に、ＦＣＣユニットへの軽質燃料留分となり得る。
本明細書で使用される場合、用語「ダウナー」は、反応物が、例えば反応器の頂部に入り、反応器の底部から出るような概ね下向きの方向に流れる、流動層反応器などの反応器を指す。ダウナーは、本明細書に記載のダウンフローＦＣＣ反応装置の実施形態において利用され得る。同様に、用語「ライザー」は、反応物が、例えば反応器の底部に入り、反応器の頂部から出るような概ね上向きの方向に流れる、流動層反応器などの反応器を指す。ダウナーは、本明細書に記載のアップフローＦＣＣ反応装置の実施形態において利用され得る。
本明細書で使用される場合、「使用済み触媒」は、燃料との反応を経て、少なくとも部分的にコークス化された触媒を指す。また、本明細書で使用される場合、「再生触媒」は、触媒再生器を出て、コークスを少なくとも部分的または実質的に含まない触媒を指し、「フレッシュ触媒」は、システムに新たに入り、コークスを少なくとも部分的または実質的に含まない触媒を指す。
ここで、直列反応器ＦＣＣユニットの実施形態、および直列反応器ＦＣＣユニットを組み込んだプロセスおよび方法を説明する。例示的な実施形態では、直列反応器ＦＣＣユニットは、図１を参照して以下で説明する直列ダウナーＦＣＣユニット、または図２を参照して以下で説明する直列ライザーＦＣＣユニットであり得る。直列ダウナーＦＣＣユニットおよび直列ライザーＦＣＣユニットの両方は、軽質燃料留分が第１の反応器に常在し、第２の反応器に移送される前に少なくとも部分的に分解されるように、直列に構成された２つのＦＣＣ反応器を含み得る。第２の反応器において、少なくとも部分的に分解された軽質燃料留分は、重質燃料留分と共にさらに分解され得る。
図１のプロセスフロー図を参照すると、直列ダウナーＦＣＣユニット１３０は、２つのダウナー反応器を含み得る。直列ダウナーＦＣＣユニット１３０は、本明細書に記載の方法で使用され得る。直列ダウナーＦＣＣユニット１３０は、第１の反応器１１３、第２の反応器１３５、および分離ゾーン１１５を含んでなる反応器／分離器ユニット１１１を含む。直列ダウナーＦＣＣユニット１３０はまた、使用済み触媒を再生するための触媒再生器１１７も含む。触媒は、概して、触媒再生器１１７を通り、第１の反応器１１３に入り、第２の反応器１３５に入り、触媒再生器１１７に戻り、循環し得る。
直列ダウナーＦＣＣユニット１３０のオペレーション中、軽質燃料留分を、移送ライン１１９を介して第１の反応器１１３への供給物として導入する。いくつかの実施形態において、軽質燃料留分を、供給物の霧化のための蒸気または他の適当なガスと共に第１の反応器１１３に導入し得る。また、触媒再生器１１７からの加熱されたフレッシュな、または高温の再生された、ある量の固体分解触媒粒子を、第１の反応器１１３の頂部にある取り外しウェルまたはホッパー（図示せず）に移送し得る。フレッシュ触媒をエネルギー源から加熱し得、再生された触媒を酸化反応によって加熱してコークスを除去し得る。触媒の量は、軽質燃料留分を所望の生成物に分解するのに十分であり得る。触媒粒子を、例えば一般に移送ラインまたは直立管と呼ばれる導管またはパイプなどの下向き移送ライン１２１を通して、移送し得る。高温の触媒が第１の反応器１１３の混合ゾーンまたは供給注入部分に確実に均一に向けられるように、高温の触媒流を安定化させ得る。いくつかの実施形態において、移送ライン１２１および／または移送ライン１１９は、第１の反応器１１３の上部または頂部にそれぞれ触媒および軽質燃料留分を導入するように、第１の反応器１１３に対して配向される。
軽質燃料留分を、第１の反応器１１３の混合ゾーンに注入し得る。例えば、軽質燃料画分は、供給注入ノズルを通って第１の反応器１１３に入り得る。いくつかの実施形態において、供給注入ノズルは、再生された触媒粒子を第１の反応器１１３に導入する場所の近くに位置し得る。いくつかの実施形態において、例えば、複数の注入ノズルを使用して、軽質燃料留分と触媒との完全で均一な混合を促進し得る。軽質燃料留分が第１の反応器１１３で高温触媒と接触すると、分解反応が始まる。炭化水素分解生成物、未反応供給物、および触媒混合物の反応蒸気は、第１の反応器１１３の残りの部分を通って第２の反応器１３５に迅速に流れる。いくつかの実施形態において、第２の反応器１３５は、ダウナーであり得る。いくつかの実施形態において、第１の反応器１１３および第２の反応器１３５の両方が、ダウナーであり得る。
いくつかの実施形態において、第１の反応器１１３および第２の反応器１３５は直列に構成され、これにより、第１の反応器１１３で第１の反応が行われ、第１の反応からの生成物の少なくとも一部が第２の反応器１３５に移送され、第２の反応器１３５で第２の反応が起きる。いくつかの実施形態において、直列の構成は、互いに隣接する第１の反応器１１３および第２の反応器を含み得、第１の反応器１１３と第２の反応器１３５との間の流体連通を可能にする適当な流体接続部、例えば、第２の反応器１３５の入口に直接通じる第１の反応器１１３の出口を有し得る。このような実施形態において、第１の反応器１１３と第２の反応器１３５は、互いに物理的に接触していてもよいが、必ずしも互いに物理的に接触している必要はない。例えば、第１の反応器１１３および第２の反応器１３５は、タンク、ドラム、容器、または他の同様の反応器内の仕切りによって分けられていてもよい。他の実施形態において、直列の構成は、第１の反応器１１３から第２の反応器１３５への接続ラインまたは導管を含み得る。このような実施形態において、第１の反応器１１３は、第２の反応器１３５と物理的に隔離されていてもよい。
直列ダウナーＦＣＣユニット１３０のオペレーション中、重質燃料留分を、移送ライン１２０を介して第２の反応器１３５に注入し得る。いくつかの実施形態において、重質燃料留分を第２の反応器１３５に注入するときに、重質燃料留分を供給物の霧化のための蒸気または他の適当なガスと混合し得る。重質燃料留分を、例えば、供給注入ノズルなどの任意の適当な手段によって、第２の反応器１３５に注入し得る。第２の反応器１３５は、重質燃料留分が注入される混合ゾーンを含み得る。一実施形態において、第２の反応器１３５は、第１の反応器１１３の生成物が第２の反応器１３５に導入される付近の第２の反応器１３５への入口を有する移送ライン１２２を介して追加のフレッシュ触媒を受け得る。移送ライン１２１からのフレッシュ触媒と、第１の反応器１１３の触媒と混合された少なくとも部分的に分解された軽質燃料留分生成物と、移送ライン１２０からの重質燃料留分との別々の注入は、第２の反応器１３５での反応成分の完全で均一な混合を促進し得る。本明細書で使用される場合、「少なくとも部分的に分解された軽質燃料留分」は、（例えば、第１の反応器１１３内で）少なくともいくらかの分解が起こったが、分解が必ずしも所望の最終量まで起こらなかった軽質燃料留分を指す。いくつかの実施形態において、第２の反応器１３５において、軽質燃料留分のさらなる分解が起こる。重質燃料留分が第２の反応器１３５で触媒と接触すると、重質燃料留分と少なくとも部分的に分解された軽質燃料留分の一方または両方で分解反応が起こる。いくつかの実施形態において、移送ライン１２２および／または移送ライン１２０は、第１の反応器１１３の上部または頂部にそれぞれ触媒および重質燃料留分を導入するように、第２の反応器１３５対して配向される。
第２の反応器１３５で分解が起こると、炭化水素分解生成物、未反応供給物、および触媒混合物の反応蒸気は、第２の反応器１３５の残りの部分を通って反応器／分離器ユニット１１１の底部にある迅速分離ゾーン１１５に迅速に流れる。分解および未分解炭化水素は、導管またはパイプ１２３を通って、当該技術分野で公知の従来型の生成物回収セクションに導かれ得る。
必要であれば、温度制御のために、分離ゾーン１１５の直前の第２の反応器１３５の底部付近にクエンチ注入を設け得る。このクエンチ注入は、分解反応を迅速に低減または停止させ、例えば方法の適応性を高めるために、分解シビアリティを制御するために利用することができる。
第１の反応器１１３の反応温度、すなわち第１反応器１１３の出口温度は、触媒再生器１１７から第１の反応器１１３の頂部に再生触媒の流れを制御する触媒スライドバルブ（図示せず）を開閉することによって、制御し得る。フレッシュ触媒が移送ライン１２２を介して第２の反応器１３５に注入される実施形態では、第２の反応器１３５の反応温度は、第２の反応器１３５への触媒の流速によっても制御し得る。吸熱分解反応に必要な熱の少なくとも一部は、触媒再生器１１７の再生プロセスにおいて熱を得た再生触媒によって供給され得る。高温再生触媒の流速を変化させることにより、第１の反応器１１３および／または第２の反応器１３５において、運転強度または分解条件を制御して、所望の収率の燃料製品、例えば、軽質オレフィン炭化水素およびガソリンなどを第１の反応器１１３、第２の反応器１３５、またはその両方の生成物として生じさせ得る。
反応器／分離器ユニット１１１内などの直列ダウナーＦＣＣユニット１３０は、使用済み触媒から燃料を分離するためのストリッパー１３１を含み得る。ストリッパー１３１を通過した後、使用済み触媒は、触媒再生器１１７に移送され得る。分離ゾーン１１５からの触媒は、蒸気などの適当なストリッピングガスが移送ライン１３３を介して導入される触媒ストリッピングセクションを含むストリッパー１３１の下部に流れる。ストリッパー１３１は、下向きに流れる使用済み触媒が、流れているストリッピングガスと向流して通過する、いくつかのバッフルまたは構造化パッキング（図示せず）を含み得る。典型的には蒸気である上向きに流れるストリッピングガスは、触媒細孔または触媒粒子間に残っている追加の炭化水素を「ストリッピング」または除去するために使用される。
直列ダウナーＦＣＣユニット１３０において、ストリッピングされた又は使用済みの触媒は、例えば、移送ライン１２７を介して供給された燃焼用空気からの揚力によって、触媒再生器１１７の底部に移送ライン１２５を通って移送され得る。追加の燃焼用空気と接触されることもできるこの使用済み触媒は、制御された燃焼を受け、これにより使用済み触媒上の蓄積されたコークスは燃焼除去される。煙道ガスは、導管１２９を介して触媒再生器１１７から除去される。触媒再生器１１７では、副産物コークスの燃焼から発生した熱が、それぞれ、移送ライン１２１および移送ライン１２２内の触媒を介して第１の反応器１１３および場合により第２の反応器１３５に移送され得る。それによって、第１の反応器１１３および／または第２の反応器１３５における吸熱分解反応に必要な熱エネルギーの少なくとも一部が、触媒再生器１１７での触媒再生の間に発生する熱から与えられ得る。
直列ダウナー反応器（すなわちダウナー）の重要な特性には、通常、反応器の頂部に下降流で供給物を導入すること、アップフロー反応器（すなわちライザー）と比較して滞留時間が短いこと、および触媒対燃料比が高いこと、例えば、約２０：１〜約３０：１の範囲内であることが含まれる。
通常、適当な直列ダウナーＦＣＣユニット１３０の第１の反応器１１３および／または第２の反応器１３５の運転条件には、約５５０℃〜約７００℃、特定の実施形態では約５８０℃〜約６３０℃、他の実施形態では約５９０℃〜約６２０℃の反応温度、約１ｋｇ／ｃｍ２〜約２０ｋｇ／ｃｍ２、特定の実施形態では約１ｋｇ／ｃｍ２〜約１０ｋｇ／ｃｍ２、他の実施形態では約１ｋｇ／ｃｍ２〜約３ｋｇ／ｃｍ２の反応圧力、約０．１秒〜約３０秒、特定の実施形態では約０．１秒〜約１０秒、他の実施形態では約０．２秒〜約０．７秒の接触時間（反応器内）、約１：１〜約６０：１、特定の実施形態では約１：１〜約３０：１、他の実施形態では約１０：１〜約３０：１の触媒対供給物比が含まれる。
図２の一般化したプロセスフロー図を参照すると、直列ライザーＦＣＣユニット２３０は、本開示に係るシステムおよび方法で使用され得、２つのライザー反応器を含み得る。２つのライザーは、直列の第１の反応器２３３および第２の反応器２１９を含み得る。直列ライザーＦＣＣユニット２３０は、第１の反応器２３３、第２の反応器２１９、反応ゾーン２１３、および分離ゾーン２１５を有する反応器／分離器２１１を含む。直列ライザーＦＣＣユニット２３０はまた、使用済み触媒を再生するための触媒再生器２１７も含む。
軽質燃料留分は、移送ライン２２３を介して第１の反応器２３３への供給物として運ばれ得る。いくつかの実施形態において、軽質燃料留分は、移送ライン２２３で供給物の霧化のための蒸気または他の適当なガスを伴い得る。供給物の霧化は、第１の反応器２３３における軽質燃料留分の所望の分解のために十分な加熱されたフレッシュな、または再生された、ある量の固体分解触媒粒子との混合および密接な接触を促進し得る。触媒粒子は、触媒再生器２１７から移送ライン２２１を介して第１の反応器２３３に運ばれ得る。軽質燃料留分および分解触媒は、第１の反応器２３３に導入される懸濁液を形成する条件下で接触させられる。
直列ライザーＦＣＣユニット２３０を使用する連続法では、分解触媒と軽質燃料留分の混合物は、第１の反応器２３３を通って上方に進む。第１の反応器２３３では、高温分解触媒粒子は、炭素−炭素結合開裂によって炭化水素分子を接触分解する。炭化水素分解生成物、未反応供給物、および触媒混合物の反応蒸気は、第１の反応器２３３の残りの部分を通って第２の反応器２１９に迅速に流れる。いくつかの実施形態において、直列の構成は、互いに隣接する第１の反応器２３３および第２の反応器２１９を含み得、第１の反応器２３３と第２の反応器２１９との間の流体連通を可能にする適当な流体接続部、例えば、第２の反応器２１９の入口に直接通じる第１の反応器２３３の出口を有し得る。このような実施形態において、第１の反応器２３３と第２の反応器２１９は、互いに物理的に接触していてもよいが、必ずしも互いに物理的に接触している必要はない。例えば、第１の反応器２３３および第２の反応器２１９は、タンク、ドラム、容器、または他の同様の反応器内の仕切りによって分けられていてもよい。他の実施形態において、直列の構成は、第１の反応器２３３から第２の反応器２１９への接続ラインまたは導管を含み得る。このような実施形態において、第１の反応器２３３は、第２の反応器２１９と物理的に隔離されていてもよい。
直列ＦＣＣユニット２３０を使用する連続法では、重質燃料留分は、供給物として、移送ライン２３５を介して第２の反応器２１９に注入される。特定の実施形態において、重質燃料留分は、供給物の霧化のための蒸気または他の適当なガスを使用して注入され得る。一実施形態において、第２の反応器２１９は、第１の反応器２３３の生成物が第２の反応器２１９に導入される付近の第２の反応器２１９への入口を有する移送ライン２３７を介して追加のフレッシュ触媒を受け得る。第１の反応器２３３からの少なくとも部分的に分解された軽質燃料留分は、それ自体、第１の反応器２３３で起きた反応に関与する触媒と混合され、第２の反応器２１９において、移送ライン２３７からの重質燃料留分と完全に均一に混合する。重質燃料留分が第２の反応器２１９で触媒と接触すると、分解反応が起こる。さらに、少なくとも部分的に分解された軽質燃料留分（第１の反応器２３３の生成物）は、第２の反応器２１９においてさらに分解され得る。炭化水素分解生成物、未反応供給物、および触媒混合物の反応蒸気は、第２の反応器２１９の残りの部分を通って迅速に流れる。反応が進むに従って、反応成分は、ライザーの中を上向きに移動させられる。
第１の反応器２３３、第２の反応器２１９、および反応ゾーン２１３における反応の間、ＦＣＣオペレーションにおいて従来のように、分解触媒がコークス化され得る。コークス化触媒では、活性触媒部位へ近づく手段が制限されているか、存在しない。直列ライザーＦＣＣユニット２３０からの反応生成物を、例えば、反応ゾーン２１３の上の反応器／分離器２１１の頂部に位置する、直列ライザーＦＣＣユニット２３０の分離ゾーン２１５と一般に呼ばれるＦＣＣユニット内の公知の任意の適当な構成を用いて、コークス化触媒から分離し得る。分離ゾーン２１５は、例えばサイクロンなどの当業者に知られている任意の適当な装置を含むことができる。反応生成物を、移送ライン２２５を介して回収し得る。
炭化水素供給原料の流体分解からのコークス堆積物を含む触媒粒子は、反応ゾーン２１３および／または分離ゾーン２１５から移送ライン２２７を通って触媒再生器２１７に入る。触媒再生器２１７において、コークス化された触媒は、移送ライン２２９を介して触媒再生器２１７に入る純酸素または空気などの酸素含有ガスの流れと接触する。触媒再生器２１７を、典型的なＦＣＣオペレーションで知られている構成および条件下で動作させ得る。例えば、触媒再生器２１７は、流動層として動作して、移送ライン２３１を介して排出される燃焼生成物を含んでなる再生オフガスを生じさせ得る。高温再生触媒は、上記のように炭化水素供給原料（すなわち、軽質燃料留分または重質燃料留分）と混合するために、触媒再生器２１７から、移送ライン２２１を通って、場合により移送ライン２３７を通って、それぞれ第１の反応器２３３の底部および第２の反応器２１９の底部に移送され得る。
通常、適当な直列ライザーＦＣＣユニット２３０の第１の反応器２３３および／または第２の反応器２１９の運転条件には、約４８０℃〜約７００℃、特定の実施形態では約５００ ℃〜約６２０℃、他の実施形態では約５００℃〜約６００℃の反応温度、約１ｋｇ／ｃｍ２〜約２０ｋｇ／ｃｍ２、特定の実施形態では約１ｋｇ／ｃｍ２〜約１０ｋｇ／ｃｍ２、他の実施形態では約１ｋｇ／ｃｍ２〜約３ｋｇ／ｃｍ２の反応圧力、約０．１秒〜約１０秒、特定の実施形態では約１秒〜約５秒、他の実施形態では約１秒〜約２秒の接触時間（反応器内）、約１：１〜約６０：１、特定の実施形態では約１：１〜約１０：１、他の実施形態では約８：１〜約２０：１の触媒対供給物比が含まれる。
特定の装入物および所望の生成物に適した触媒は、流動接触分解反応器または反応器に運ばれ得る。特定の実施形態では、オレフィンの形成を促進し、水素転移反応などのオレフィン消費反応を最小限に抑えるために、ＦＣＣ塩基分解触媒およびＦＣＣ触媒添加剤を含むＦＣＣ触媒混合物をＦＣＣユニットで使用する。
特に、ＦＣＣ塩基分解触媒のマトリックスには、１種以上のＹ−ゼオライトを含む天然もしくは合成のゼオライト、粘土、例えば、カオリン、モンモリロナイト、ハロイサイト、およびベントナイト、ならびに／または１種以上の無機多孔質酸化物、例えば、アルミナ、シリカ、ボリア、クロミア、マグネシア、ジルコニア、チタニア、およびシリカ−アルミナが含まれ得る。好適なＦＣＣ塩基分解触媒は、０．５ｇ／ｍＬ〜１．０ｇ／ｍＬのかさ密度、５０μｍ〜９０μｍの平均粒子直径、５０ｍ２／ｇ〜３５０ｍ２／ｇの表面積、および０．０５ｍＬ／ｇ〜０．５ｍＬ／ｇの細孔容積を有し得る。
好適なＦＣＣ触媒混合物は、ＦＣＣ塩基分解触媒に加えて、形状選択的ゼオライトを含むＦＣＣ触媒添加剤を含有し得る。ここで、形状選択的ゼオライトとは、細孔径がＹ型ゼオライトよりも小さいゼオライトを意味し、限られた形状のみを有する炭化水素が細孔を通過してゼオライトに入ることができる。好適な形状選択的ゼオライト成分には、例えば、ＺＳＭ−５ゼオライト、ゼオライトオメガ、ＳＡＰＯ−５ゼオライト、ＳＡＰＯ−１１ゼオライト、ＳＡＰＯ３４ゼオライト、およびペンタシル型アルミノシリケートが含まれる。ＦＣＣ触媒添加剤中の形状選択的ゼオライトの含量は、通常、約２０重量％〜７０重量％、特定の実施形態では約３０重量％〜６０重量％の範囲内にある。
好適なＦＣＣ触媒添加剤は、０．５ｇ／ｍＬ〜１．０ｇ／ｍＬのかさ密度、５０μｍ〜９０μｍの平均粒子直径、１０ｍ２／ｇ〜２００ｍ２／ｇの表面積、および０．０１ｍＬ／ｇ〜０．３ｍＬ／ｇの細孔容積を有し得る。
いくつかの実施形態において、ＦＣＣ触媒混合物は、ＦＣＣ触媒混合物の総重量に基づいて、６０重量％〜９５重量％のＦＣＣ塩基分解触媒を含有し得る。ＦＣＣ触媒混合物は、ＦＣＣ触媒混合物の総重量に基づいて、５重量％〜４０重量％のＦＣＣ触媒添加剤を含有し得る。ＦＣＣ触媒混合物中のＦＣＣ塩基分解触媒の重量分率が６０重量％未満である場合、またはＦＣＣ触媒混合物中の添加剤の重量分率が４０重量％より高い場合、軽質留分オレフィンの収率は、供給燃料（すなわち、重質燃料留分および／または軽質燃料留分）の変換率が低いために最適ではない場合がある。ＦＣＣ触媒混合物中のＦＣＣ塩基分解触媒の重量分率が９５重量％より高い場合、またはＦＣＣ触媒混合物中のＦＣＣ触媒添加剤の重量分率が５重量％より低い場合、軽質留分オレフィンの収率は、供給燃料の変換率が高いにもかかわらず、最適ではない場合がある。
図１の直列ダウナーＦＣＣユニット１３０または図２の直列ライザーＦＣＣユニット２３０などの本明細書の実施形態に係る直列反応器ＦＣＣユニットを組み込んだ方法では、軽質燃料留分の総滞留時間は、第１の反応器１１３、２３３における第１の平均反応時間と、第２の反応器１３５、２１９における第２の平均反応時間とを含む。一方、重質燃料留分の総滞留時間は、第２の反応器１３５、２１９における単一平均反応時間のみを含む。さらに、第２の反応器１３５、２１９における重質燃料留分の単一平均反応時間は、第２の反応器１３５、２１９においても分解されている軽質燃料留分の第２の平均反応時間と共に生じる。したがって、直列−反応器ＦＣＣユニットにおける軽質燃料留分の総滞留時間は、重質燃料留分の総滞留時間よりも長い。したがって、直列−反応器ＦＣＣユニットは、重質燃料留分の総滞留時間に対する軽質燃料留分の総滞留時間の比に等しい滞留時間比を有し得る。種々の実施形態において、本明細書の実施形態に係る直列反応器ＦＣＣユニットは、１以上、２以上、５以上、または１０以上、例えば、１〜２０、２〜２０、２〜１０、２〜５、または５〜２０などの滞留時間比を有し得る。理論に縛られるつもりはないが、軽質および重質燃料留分は異なる反応性を有するので、上記の範囲の滞留時間比は例示的であると考えられる。例えば、ナフサはＶＧＯより反応性が低く、反応に長い滞留時間を必要とすることがある。
図１の直列ダウナーＦＣＣユニット１３０または図２の直列ライザーＦＣＣユニット２３０などの本明細書の実施形態に係る直列−反応器ＦＣＣユニットを組み込んだ方法では、特定の方法の間、直列−反応器ＦＣＣユニットは、触媒対重質燃料比よりも大きい触媒対軽質燃料比を有し得る。
触媒対軽質燃料比は、ＦＣＣ触媒と軽質燃料との重量比である。触媒対軽質燃料比は、触媒再生器１１７、２１７から第１の反応器１１３、２３３および／または第２の反応器１３５、２１９へ入る触媒の全流速を、第１の反応器１１３、２３３に流入する軽質燃料留分の流速で割ることにより求められる。例えば、再生された触媒が第１の反応器１１３、２３３および第２の反応器１３５、２１９に直接入る実施形態では、触媒対軽質燃料比は、（１）触媒再生器１１７、２１７から第１の反応器１１３、２３３に流入するＦＣＣ触媒、および（２）触媒再生器１１７、２１７から第２の反応器に流入する触媒の合計の流速を、第１の反応器１１３、２３３に流入する軽質燃料留分の流速で割ったものとして計算される。再生触媒が第１の反応器１１３、２３３に直接的にのみ流入する実施形態では、触媒対軽質燃料比は、第１の反応器１１３、２３３に流入するＦＣＣ触媒の流速を、第１の反応器１１３、２３３に流入する軽質燃料留分の流速で割ったものとして計算される。
触媒対重質燃料比は、ＦＣＣ触媒と重質燃料留分との重量比である。触媒対重質燃料比は、触媒再生器１１７、２１７から第１の反応器１１３、２３３および／または第２の反応器１３５、２１９へ入る触媒の全流速を、第１の反応器１１３、２３３に流入する重質燃料留分の流速で割ることにより求められる。例えば、再生された触媒が第１の反応器１１３、２３３および第２の反応器１３５、２１９に直接入る実施形態では、触媒対重質燃料比は、（１）触媒再生器１１７、２１７から第１の反応器１１３、２３３に流入するＦＣＣ触媒、および（２）触媒再生器１１７、２１７から第２の反応器に流入する触媒の合計の流速を、第２の反応器１３５、２１９に流入する重質燃料留分の流速で割ったものとして計算される。再生触媒が第１の反応器１１３、２３３に直接的にのみ流入する実施形態では、触媒対軽質燃料比は、第１の反応器１１３、２３３に流入するＦＣＣ触媒の流速を、第２の反応器１３５、２１９に流入する重質燃料留分の流速で割ったものとして計算される。
ユニット触媒比は、触媒対軽質燃料比と触媒対重質燃料比との比として定義される。上述の直列反応器ＦＣＣユニットの例示的な実施形態では、直列反応器ＦＣＣユニットを組み込んだ方法は、１より大きい、１．５より大きい、２より大きい、５より大きい、または１０より大きいユニット触媒比、例えば、１．１〜２０、２〜２０、２〜１０、２〜５、または５〜２０のユニット触媒比を有し得る。理論に縛られるつもりはないが、軽質および重質燃料留分は触媒との異なる反応性を有するので、上記の範囲のユニット触媒比は例示的であると考えられる。例えば、ナフサは、ＶＧＯよりも反応性が低く、反応に相対的により多くの触媒を必要とし得る。
また、図１および２は、２つの反応器を含むシステムの実施形態を示しているが、ＦＣＣユニットは、直列の２つよりも多い反応器、例えば、限定するものではないが、直列に配置された３つ、４つ、またはさらには５つの反応器を含んでなり得ることが本明細書で企図されている。さらに、本明細書に記載のシステムは、直列の２つのダウナーまたは２つのライザーに限定されないことを理解されたい。例えば、直列に接続されている１つ以上のライザーおよび１つ以上のダウナー、例えば直列のライザーおよびダウナー、または直列のダウナーおよびライザーが本明細書で企図されている。
流動接触分解による軽質燃料留分および重質燃料留分の分解のための方法およびシステムの様々な実施形態は、以下の実施例によってさらに明らかになるであろう。これらの実施例は、本質的に例示的なものであり、本開示の対象を限定するものと理解すべきではない。
実施例１
実施例１
組成が表１に示されている軽質直留ナフサ（ＬＳＲＮ）を、ＡＳＴＭ法Ｄ３９０７を使用して、高シビアリティＦＣＣ条件でミクロ活性試験装置（ＭＡＴ装置）で分解した。ナフサを６５０℃および４８の触媒対燃料比で分解した。軽質ナフサを変換させ、表２に示す生成物を得た。
実施例２
特性が表３Ａおよび３Ｂに示されている水素化処理された真空軽油を、ＡＳＴＭ法Ｄ３９０７を使用して、高シビアリティＦＣＣ条件でＭＡＴ試験装置で分解した。表３Ａは、真空軽油の様々な特性を示し、表３Ｂは、特定の体積割合の真空軽油が沸騰する温度を報告する。水素化処理された真空軽油を６５０℃および５．８の触媒対燃料比で分解した。生成物収率を表４に示す。
特性が表３Ａおよび３Ｂに示されている水素化処理された真空軽油を、ＡＳＴＭ法Ｄ３９０７を使用して、高シビアリティＦＣＣ条件でＭＡＴ試験装置で分解した。表３Ａは、真空軽油の様々な特性を示し、表３Ｂは、特定の体積割合の真空軽油が沸騰する温度を報告する。水素化処理された真空軽油を６５０℃および５．８の触媒対燃料比で分解した。生成物収率を表４に示す。
実施例３
特性が表１および３に示されている水素化処理された真空軽油（１００容量部）（図３に示す）および直留ナフサ（１０容量部）を、高シビアリティＦＣＣ条件で直列の別々の反応器で（ナフサ、続いてＶＧＯ）分解した。両方の供給原料を、６５０℃、触媒対軽質燃料比５０、触媒対重油比６で分解した。生成物収率を表５に示す。
特性が表１および３に示されている水素化処理された真空軽油（１００容量部）（図３に示す）および直留ナフサ（１０容量部）を、高シビアリティＦＣＣ条件で直列の別々の反応器で（ナフサ、続いてＶＧＯ）分解した。両方の供給原料を、６５０℃、触媒対軽質燃料比５０、触媒対重油比６で分解した。生成物収率を表５に示す。
上記に基づいて、ここで、流動接触分解により軽質燃料留分および重質燃料留分を分解するための方法およびシステムの様々な態様が本明細書に開示されていることが理解されるべきである。本開示の第１の態様によれば、軽質燃料留分および重質燃料留分は、流動接触分解によって分解され得る。分解方法は、軽質燃料留分および触媒再生器からの触媒を第１の反応器に供給することと、第１の反応器内で軽質燃料留分を分解して、少なくとも部分的に分解された軽質燃料留分を生じさせることとを含んでなり得る。第１の反応器は、流動層反応器であり得る。当該方法は、少なくとも部分的に分解された軽質燃料留分および触媒を第１の反応器から第２の反応器に移送することと、重質燃料留分を第２の反応器に供給することと、第２の反応器内の重質燃料留分および少なくとも部分的に分解された軽質燃料留分を分解して、少なくとも生成物燃料および使用済み触媒を生じさせることとをさらに含んでなり得る。第２の反応器は、流動層反応器であり得る。方法は、使用済み触媒を触媒再生器に移送することと、触媒再生器内で触媒を再生することとをさらに含んでなり得る。
第２の態様では、流動接触分解による分解のためのシステムは、第１の反応器、第２の反応器、および触媒再生器を含んでなり得る。第１の反応器は、流動層反応器であり得、触媒入口および軽質燃料留分入口を含んでなり得る。第２の反応器は、流動層反応器であり得、第１の反応器と流体連通していることがあり得、重質燃料留分入口を含んでなり得る。触媒再生器は、第１の反応器の触媒入口と流体連通していることがあり得る。触媒は、触媒再生器から第１の反応器、第２の反応器を経て触媒再生器に戻り循環し得る。軽質燃料留分は、第１の反応器で処理され得、触媒と反応し、第２の反応器に移送され得る。重質燃料留分は、第２の反応器内で処理され得、触媒と反応し得る。
第３の態様は、追加の触媒を前記触媒再生器から前記第２の反応器に移送することをさらに含んでなる第１の態様の方法を含む。
第４の態様は、第１の反応器および第２の反応器の両方がダウナーであり得る、第１の態様の方法、または第２の態様のシステムを含む。
第５の態様は、第１の反応器および第２の反応器の両方がライザーであり得る、第１の態様の方法、または第２の態様のシステムを含む。
第６の態様は、第１の反応器における軽質燃料留分の第１の平均反応時間と第２の反応器における少なくとも部分的に分解された軽質燃料留分の第２の平均反応時間の合計が、軽質燃料留分の総滞留時間を規定し、第２の反応器における重質燃料留分の単一平均反応時間が、重質燃料留分の滞留時間を規定し、軽質留分の総滞留時間と重質燃料留分の滞留時間との比が滞留時間比を規定し、滞留時間比が約１〜約１０である、第１の態様の方法または第２の態様のシステムを含む。
第７の態様は、軽質燃料留分が、約３６℃〜約２５０℃の沸点を有する直鎖もしくは分解ナフサ、約１０℃〜約４００℃の沸点を有する蒸留油、またはそれらの組合せを含んでなる、第１の態様の方法または第２の態様のシステムを含む。
第８の態様は、重質燃料留分が、約３７０℃〜約５６５℃の沸点を有する減圧留出物、５２０℃を超える沸点を有する残留物、またはそれらの組合せを含んでなり、残留物が、水素化処理された残留物、常圧蒸留残留物、減圧蒸留残留物、ビスブレーキング残留物、蒸留残留物、またはそれらの組合せから選択される、第１の態様の方法または第２の態様のシステムを含む。
第９の態様は、軽質燃料留分を第１の反応器に供給する前に軽質燃料留分を霧化することと、重質燃料留分を第２の反応器に供給する前に重質燃料留分を霧化することとをさらに含んでなり得る、第１の態様の方法を含む。
第１０の態様は、生成物が、軽質オレフィン（Ｃ２〜Ｃ４）および／またはガソリンである、第１の態様の方法または第２の態様のシステムを含む。
第１１の態様は、使用済み触媒が、分離ゾーンにおいて第２反応器の他の生成物から分離される、第１の態様の方法、または第２の態様のシステムを含む。
第１２の態様は、使用済み触媒が、分離ゾーンにおいて第２反応器の他の生成物から分離される、第１の態様の方法、または第２の態様のシステムを含む。
第１３の態様は、触媒再生器と第２の反応器とを接続する移送ラインをさらに含んでなる、第２の態様のシステムを含む。
第１４の態様は、第１の反応器内の軽質燃料留分を霧化する、第２の態様のシステムを含む。
第１５の態様は、第２の反応器内の触媒の少なくとも一部が、コークス堆積物を含んでなる使用済み触媒である、第１の態様の方法、または第２の態様のシステムを含む。
本開示の説明および定義において、用語「約」は、定量的な比較、値、測定、または他の表現に起因し得る固有の不確実性の程度を表すために本明細書で使用されることに留意されたい。用語「約」は、本明細書では、定量的表現が、問題の対象の基本的機能の変化をもたらさずに、記載された基準と異なり得る程度を表すためにも使用されている。
１つ以上の以下の請求項が、用語「ｗｈｅｒｅｉｎ」を移行句として使用することに留意されたい。本技術を定義する目的のために、この用語は、構造の一連の特性の列挙を導入するために使用されるオープンエンドの移行句として、特許請求の範囲に導入され、より一般的に使用されるオープンエンドのプレアンブル用語「含んでなる（comprising）」と同様に解釈されるべきであることに留意されたい。
特性に割り当てられた２つの定量値は、その特性の範囲を構成し得、所与の特性の全ての記載された定量値から形成される範囲のすべての組合せが本明細書で企図されていることを理解されたい。
本開示の対象を詳細に、その特定の実施形態を参照して説明したが、本明細書に開示された様々な詳細は、本明細書に付随する各図面に特定の要素が示されている場合であっても、本明細書に記載の様々な実施形態の必須構成要素である要素とこれらの詳細が関連することを暗示するものであると解釈されるべきではないことに留意されたい。むしろ、本明細書に付随する特許請求の範囲が、本開示の範囲および本明細書に記載の様々な実施形態の対応する範囲の唯一の表示として解釈されるべきである。さらに、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、修正および変形が可能であることは明らかであろう。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態１
流動接触分解により軽質燃料留分および重質燃料留分を分解する方法において、
前記軽質燃料留分および触媒再生器からの触媒を第１の反応器に供給するステップであって、前記第１の反応器が流動層反応器であるステップと、
前記第１の反応器内の前記軽質燃料留分を分解して、少なくとも部分的に分解された軽質燃料留分を生じさせるステップと、
前記少なくとも部分的に分解された軽質燃料留分および前記触媒を前記第１の反応器から第２の反応器に移送するステップであって、前記第２の反応器が流動層反応器であるステップと、
前記重質燃料留分を前記第２の反応器に供給するステップと、
前記第２の反応器内の前記重質燃料留分および前記少なくとも部分的に分解された軽質燃料留分を分解して、少なくとも生成物燃料および使用済み触媒を生じさせるステップと、
前記使用済み触媒を前記触媒再生器に移送し、前記触媒再生器内で前記触媒を再生するステップと、
を含んでなる前記方法。
実施形態２
追加の触媒を前記触媒再生器から前記第２の反応器に移送するステップをさらに含んでなる、実施形態１に記載の方法。
実施形態３
前記第１の反応器および前記第２の反応器の両方がダウナーである、実施形態１に記載の方法。
実施形態４
前記第１の反応器および前記第２の反応器の両方がライザーである、実施形態１に記載の方法。
実施形態５
前記第１の反応器における前記軽質燃料留分の第１の平均反応時間と、前記第２の反応器における前記少なくとも部分的に分解された軽質燃料留分の第２の平均反応時間との合計が、前記軽質燃料留分の総滞留時間を規定し、
前記第２の反応器における重質燃料留分の単一平均反応時間が、前記重質燃料留分の滞留時間を規定し、
前記軽質燃料留分の前記総滞留時間と前記重質燃料留分の前記滞留時間との比が、滞留時間比を規定し、
前記滞留時間比が約１〜約１０である、
実施形態１に記載の方法。
実施形態６
前記触媒再生器から前記第１の反応器および／または前記第２の反応器に流入する前記触媒の流速を、前記第１の反応器に流入する前記軽質燃料留分の流速で割ったものが、触媒対軽質燃料比を規定し、
前記触媒再生器から前記第１の反応器および／または前記第２の反応器に流入する前記触媒の流速を、前記第２の反応器に流入する前記重質燃料留分の流速で割ったものが、触媒対重質燃料比を規定し、
前記触媒対重質比に対する前記触媒対軽質燃料比対の比が、ユニット触媒比を規定し、
前記ユニット触媒比が約１〜約１０である、
実施形態１に記載の方法。
実施形態７
前記軽質燃料留分が、約３６℃〜約２５０℃の沸点を有する直鎖もしくは分解ナフサ、約１０℃〜約４００℃の沸点を有する蒸留油、またはそれらの組合せを含んでなる、実施形態１に記載の方法。
実施形態８
前記重質燃料留分が、約３７０℃〜約５６５℃の沸点を有する減圧留出物、５２０℃を超える沸点を有する残留物、またはそれらの組合せを含んでなり、前記残留物が、水素化処理された残留物、常圧蒸留残留物、減圧蒸留残留物、ビスブレーキング残留物、蒸留残留物、またはそれらの組合せから選択される、実施形態１に記載の方法。
実施形態９
前記軽質燃料留分を前記第１の反応器に供給する前に、前記軽質燃料留分を霧化するステップと、
前記重質燃料留分を前記第２の反応器に供給する前に、前記重質燃料留分を霧化するステップと、
をさらに含んでなる、実施形態１に記載の方法。
実施形態１０
前記生成物が、軽質オレフィン（Ｃ２〜Ｃ４）および／またはガソリンである、実施形態１に記載の方法。
実施形態１１
前記使用済み触媒が、分離ゾーンにおいて前記第２反応器の他の生成物から分離される、実施形態１に記載の方法。
実施形態１２
前記使用済み触媒がコークス堆積物を含んでなる、実施形態1に記載の方法。
実施形態１３
流動接触分解により分解するためのシステムにおいて、
触媒入口および軽質燃料留分入口を含んでなる第１の反応器であって、流動層反応器である前記第１の反応器と、
前記第１の反応器と流体連通し、重質燃料留分入口を含んでなる第２の反応器であって、流動層反応器である前記第２の反応器と、
前記第１の反応器の前記触媒入口と流体連通する触媒再生器と、
前記触媒再生器から前記第１の反応器、前記第２の反応器を経て前記触媒再生器に戻り循環する触媒と、
前記第１の反応器で処理され、前記触媒と反応し、前記第２の反応器に移送される軽質燃料留分と、
前記触媒と反応する、前記第２の反応器で処理される重質燃料留分と
を含んでなるシステム。
実施形態１４
前記触媒再生器と前記第２の反応器とを接続する移送ラインをさらに含んでなる、実施形態１３に記載のシステム。
実施形態１５
前記第１の反応器および前記第２の反応器の両方がダウナーである、実施形態１３に記載のシステム。
実施形態１６
前記第１の反応器および前記第２の反応器の両方がライザーである、実施形態１３に記載のシステム。
実施形態１７
前記第１の反応器内の前記軽質燃料留分を霧化する、実施形態１３に記載のシステム。
実施形態１８
前記軽質燃料留分が、約３６℃〜約２５０℃の沸点を有する直鎖もしくは分解ナフサ、約１０℃〜約４００℃の沸点を有する蒸留油、またはそれらの組合せを含んでなる、実施形態１３に記載のシステム。
実施形態１９
前記重質燃料留分が、約３７０℃〜約５６５℃の沸点を有する減圧留出物、５２０℃を超える沸点を有する残留物、またはそれらの組合せを含んでなり、前記残留物が、水素化処理された残留物、常圧蒸留残留物、減圧蒸留残留物、ビスブレーキング残留物、蒸留残留物、またはそれらの組合せから選択される、実施形態１３に記載のシステム。
実施形態２０
前記第２の反応器内の前記触媒の少なくとも一部が、コークス堆積物を含んでなる使用済み触媒である、実施形態１３に記載のシステム。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態１
流動接触分解により軽質燃料留分および重質燃料留分を分解する方法において、
前記軽質燃料留分および触媒再生器からの触媒を第１の反応器に供給するステップであって、前記第１の反応器が流動層反応器であるステップと、
前記第１の反応器内の前記軽質燃料留分を分解して、少なくとも部分的に分解された軽質燃料留分を生じさせるステップと、
前記少なくとも部分的に分解された軽質燃料留分および前記触媒を前記第１の反応器から第２の反応器に移送するステップであって、前記第２の反応器が流動層反応器であるステップと、
前記重質燃料留分を前記第２の反応器に供給するステップと、
前記第２の反応器内の前記重質燃料留分および前記少なくとも部分的に分解された軽質燃料留分を分解して、少なくとも生成物燃料および使用済み触媒を生じさせるステップと、
前記使用済み触媒を前記触媒再生器に移送し、前記触媒再生器内で前記触媒を再生するステップと、
を含んでなる前記方法。
実施形態２
追加の触媒を前記触媒再生器から前記第２の反応器に移送するステップをさらに含んでなる、実施形態１に記載の方法。
実施形態３
前記第１の反応器および前記第２の反応器の両方がダウナーである、実施形態１に記載の方法。
実施形態４
前記第１の反応器および前記第２の反応器の両方がライザーである、実施形態１に記載の方法。
実施形態５
前記第１の反応器における前記軽質燃料留分の第１の平均反応時間と、前記第２の反応器における前記少なくとも部分的に分解された軽質燃料留分の第２の平均反応時間との合計が、前記軽質燃料留分の総滞留時間を規定し、
前記第２の反応器における重質燃料留分の単一平均反応時間が、前記重質燃料留分の滞留時間を規定し、
前記軽質燃料留分の前記総滞留時間と前記重質燃料留分の前記滞留時間との比が、滞留時間比を規定し、
前記滞留時間比が約１〜約１０である、
実施形態１に記載の方法。
実施形態６
前記触媒再生器から前記第１の反応器および／または前記第２の反応器に流入する前記触媒の流速を、前記第１の反応器に流入する前記軽質燃料留分の流速で割ったものが、触媒対軽質燃料比を規定し、
前記触媒再生器から前記第１の反応器および／または前記第２の反応器に流入する前記触媒の流速を、前記第２の反応器に流入する前記重質燃料留分の流速で割ったものが、触媒対重質燃料比を規定し、
前記触媒対重質比に対する前記触媒対軽質燃料比対の比が、ユニット触媒比を規定し、
前記ユニット触媒比が約１〜約１０である、
実施形態１に記載の方法。
実施形態７
前記軽質燃料留分が、約３６℃〜約２５０℃の沸点を有する直鎖もしくは分解ナフサ、約１０℃〜約４００℃の沸点を有する蒸留油、またはそれらの組合せを含んでなる、実施形態１に記載の方法。
実施形態８
前記重質燃料留分が、約３７０℃〜約５６５℃の沸点を有する減圧留出物、５２０℃を超える沸点を有する残留物、またはそれらの組合せを含んでなり、前記残留物が、水素化処理された残留物、常圧蒸留残留物、減圧蒸留残留物、ビスブレーキング残留物、蒸留残留物、またはそれらの組合せから選択される、実施形態１に記載の方法。
実施形態９
前記軽質燃料留分を前記第１の反応器に供給する前に、前記軽質燃料留分を霧化するステップと、
前記重質燃料留分を前記第２の反応器に供給する前に、前記重質燃料留分を霧化するステップと、
をさらに含んでなる、実施形態１に記載の方法。
実施形態１０
前記生成物が、軽質オレフィン（Ｃ２〜Ｃ４）および／またはガソリンである、実施形態１に記載の方法。
実施形態１１
前記使用済み触媒が、分離ゾーンにおいて前記第２反応器の他の生成物から分離される、実施形態１に記載の方法。
実施形態１２
前記使用済み触媒がコークス堆積物を含んでなる、実施形態1に記載の方法。
実施形態１３
流動接触分解により分解するためのシステムにおいて、
触媒入口および軽質燃料留分入口を含んでなる第１の反応器であって、流動層反応器である前記第１の反応器と、
前記第１の反応器と流体連通し、重質燃料留分入口を含んでなる第２の反応器であって、流動層反応器である前記第２の反応器と、
前記第１の反応器の前記触媒入口と流体連通する触媒再生器と、
前記触媒再生器から前記第１の反応器、前記第２の反応器を経て前記触媒再生器に戻り循環する触媒と、
前記第１の反応器で処理され、前記触媒と反応し、前記第２の反応器に移送される軽質燃料留分と、
前記触媒と反応する、前記第２の反応器で処理される重質燃料留分と
を含んでなるシステム。
実施形態１４
前記触媒再生器と前記第２の反応器とを接続する移送ラインをさらに含んでなる、実施形態１３に記載のシステム。
実施形態１５
前記第１の反応器および前記第２の反応器の両方がダウナーである、実施形態１３に記載のシステム。
実施形態１６
前記第１の反応器および前記第２の反応器の両方がライザーである、実施形態１３に記載のシステム。
実施形態１７
前記第１の反応器内の前記軽質燃料留分を霧化する、実施形態１３に記載のシステム。
実施形態１８
前記軽質燃料留分が、約３６℃〜約２５０℃の沸点を有する直鎖もしくは分解ナフサ、約１０℃〜約４００℃の沸点を有する蒸留油、またはそれらの組合せを含んでなる、実施形態１３に記載のシステム。
実施形態１９
前記重質燃料留分が、約３７０℃〜約５６５℃の沸点を有する減圧留出物、５２０℃を超える沸点を有する残留物、またはそれらの組合せを含んでなり、前記残留物が、水素化処理された残留物、常圧蒸留残留物、減圧蒸留残留物、ビスブレーキング残留物、蒸留残留物、またはそれらの組合せから選択される、実施形態１３に記載のシステム。
実施形態２０
前記第２の反応器内の前記触媒の少なくとも一部が、コークス堆積物を含んでなる使用済み触媒である、実施形態１３に記載のシステム。
Claims (13)
- 流動接触分解により軽質燃料留分および重質燃料留分を分解する方法において、
前記軽質燃料留分および触媒再生器からの触媒を第１の反応器に供給するステップであって、前記第１の反応器が流動層反応器であるステップと、
前記第１の反応器内の前記軽質燃料留分を分解して、少なくとも部分的に分解された軽質燃料留分を生じさせるステップと、
前記少なくとも部分的に分解された軽質燃料留分および前記触媒を前記第１の反応器から第２の反応器に移送するステップであって、前記第２の反応器が流動層反応器であるステップと、
前記重質燃料留分を前記第２の反応器に供給するステップと、
前記第２の反応器内の前記重質燃料留分および前記少なくとも部分的に分解された軽質燃料留分を分解して、少なくとも生成物燃料および使用済み触媒を生じさせるステップと、
前記使用済み触媒を前記触媒再生器に移送し、前記触媒再生器内で前記触媒を再生するステップと、
を含んでなり、
前記第１の反応器と前記第２の反応器が、仕切りによって分けられている、もしくは、前記第１の反応器が、前記第２の反応器と物理的に隔離されている、またはその両方であり、
前記第１の反応器における前記軽質燃料留分の第１の平均反応時間と、前記第２の反応器における前記少なくとも部分的に分解された軽質燃料留分の第２の平均反応時間との合計が、前記軽質燃料留分の総滞留時間を規定し、
前記第２の反応器における重質燃料留分の単一平均反応時間が、前記重質燃料留分の滞留時間を規定し、
前記軽質燃料留分の前記総滞留時間と前記重質燃料留分の前記滞留時間との比が、滞留時間比を規定し、
前記滞留時間比が１〜１０である、もしくは
前記触媒再生器から前記第１の反応器および／または前記第２の反応器に流入する前記触媒の流速を、前記第１の反応器に流入する前記軽質燃料留分の流速で割ったものが、触媒対軽質燃料比を規定し、
前記触媒再生器から前記第１の反応器および／または前記第２の反応器に流入する前記触媒の流速を、前記第２の反応器に流入する前記重質燃料留分の流速で割ったものが、触媒対重質燃料比を規定し、
前記触媒対重質比に対する前記触媒対軽質燃料比対の比が、ユニット触媒比を規定し、
前記ユニット触媒比が１〜１０である、または両方である前記方法。 - 追加の触媒を前記触媒再生器から前記第２の反応器に移送するステップをさらに含んでなる、請求項１に記載の方法。
- 前記軽質燃料留分が、約３６℃〜約２５０℃の沸点を有する直鎖もしくは分解ナフサ、約１０℃〜約４００℃の沸点を有する蒸留油、またはそれらの組合せを含んでなる、請求項１に記載の方法。
- 前記重質燃料留分が、約３７０℃〜約５６５℃の沸点を有する減圧留出物、５２０℃を超える沸点を有する残留物、またはそれらの組合せを含んでなり、前記残留物が、水素化処理された残留物、常圧蒸留残留物、減圧蒸留残留物、ビスブレーキング残留物、蒸留残留物、またはそれらの組合せから選択される、請求項１に記載の方法。
- 前記軽質燃料留分を前記第１の反応器に供給する前に、前記軽質燃料留分を霧化するステップと、
前記重質燃料留分を前記第２の反応器に供給する前に、前記重質燃料留分を霧化するステップと、
をさらに含んでなる、請求項１に記載の方法。 - 前記生成物が、軽質オレフィン（Ｃ２〜Ｃ４）および／またはガソリンである、請求項１に記載の方法。
- 前記使用済み触媒が、分離ゾーンにおいて前記第２反応器の他の生成物から分離される、請求項１に記載の方法。
- 前記使用済み触媒がコークス堆積物を含んでなる、請求項1に記載の方法。
- 流動接触分解により分解するためのシステムにおいて、
触媒入口および軽質燃料留分入口を含んでなる第１の反応器であって、流動層反応器である前記第１の反応器と、
前記第１の反応器と流体連通し、重質燃料留分入口を含んでなる第２の反応器であって、流動層反応器である前記第２の反応器と、
前記第１の反応器の前記触媒入口と流体連通する触媒再生器と、
前記触媒再生器から前記第１の反応器、前記第２の反応器を経て前記触媒再生器に戻り循環する触媒と、
前記第１の反応器で処理され、前記触媒と反応し、前記第２の反応器に移送される軽質燃料留分と、
前記触媒と反応する、前記第２の反応器で処理される重質燃料留分と
を含んでなり、
前記第１の反応器と前記第２の反応器が、仕切りによって分けられている、もしくは、前記第１の反応器が、前記第２の反応器と物理的に隔離されている、またはその両方であるシステム。 - 前記触媒再生器と前記第２の反応器とを接続する移送ラインをさらに含んでなる、請求項９に記載のシステム。
- 前記第１の反応器内の前記軽質燃料留分を霧化する、請求項９に記載のシステム。
- 前記軽質燃料留分が、約３６℃〜約２５０℃の沸点を有する直鎖もしくは分解ナフサ、約１０℃〜約４００℃の沸点を有する蒸留油、またはそれらの組合せを含んでなる、請求項９に記載のシステム。
- 前記重質燃料留分が、約３７０℃〜約５６５℃の沸点を有する減圧留出物、５２０℃を超える沸点を有する残留物、またはそれらの組合せを含んでなり、前記残留物が、水素化処理された残留物、常圧蒸留残留物、減圧蒸留残留物、ビスブレーキング残留物、蒸留残留物、またはそれらの組合せから選択される、請求項９に記載のシステム。
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