JPH10273679A - 軽質オレフィン類の収率を最大にするためのキャットナフサの再分解方法 - Google Patents

軽質オレフィン類の収率を最大にするためのキャットナフサの再分解方法

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JPH10273679A
JPH10273679A JP9364087A JP36408797A JPH10273679A JP H10273679 A JPH10273679 A JP H10273679A JP 9364087 A JP9364087 A JP 9364087A JP 36408797 A JP36408797 A JP 36408797A JP H10273679 A JPH10273679 A JP H10273679A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【解決手段】 軽質流動接触分解ナフサ(軽質キャット
ナフサ)をスチームと一緒に、FCCライザー反応器の
上流反応帯域の中に注入することによって、C3オレフ
ィン及びC4オレフィンの収率を増加させるための方
法。上流反応帯域の生成物は、下流反応帯域に導かれ、
下流反応帯域内で新しい原料と一緒にされる。 【効果】 再循環LCNをより選択的にプロピレンに転
化し、望ましくない乾性ガス生成量を相対的に減少し、
かつ再生器温度を低下することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、流動接触分解法に
関する。さらに詳しくは、軽質キャットナフサ及びスチ
ームを反応帯域に添加して、軽質オレフィンの収率を改
良する流動接触分解法に関する。
【0002】
【従来の技術】流動接触分解(以下、FCCという。)
は、高沸点炭化水素原料を、より低沸点のより価値のあ
る製品に転化するためのよく知られた方法である。FC
C法に於いては、高沸点原料は、水素の実質的不存在下
で、かつ高温で、触媒粒子の流動床と接触させられる。
典型的には、この分解反応は、接触分解反応器のライザ
ー部分で起こる。分解された生成物は、サイクロンの手
段によって触媒から分離される。そして、コークス化し
た触媒粒子は、スチームストリッピングされ、再生器に
送られてコークスが触媒から焼き尽くされる。次いで、
再生された触媒は、再循環され、ライザーの先頭部分に
おいて、さらに高沸点の原料と接触する。
【0003】典型的なFCC触媒には、ゼオライトのよ
うな活性結晶性アルミノケイ酸塩及び活性無機酸化物成
分が含有されている。ここで、活性無機酸化物成分は、
たとえば、カオリン型の粘土であって、乾燥した際に、
成分を互いに結合する無定形のゲル又はゾルから形成さ
れる無機金属酸化物マトリックスに分散されたものであ
る。望ましくは、このマトリックスは、活性があり、耐
摩耗性があり、過剰のコークスの生成なしに炭化水素を
製造する点で選択的であり、そして金属によって容易に
失活しないものである。現在のFCC触媒は、40重量
%を上まわるゼオライトを含有されている。
【0004】重質流れは、ガス油及び減圧ガス油のよう
なより一般的なFCC原料に比較して、より低コストで
あるために、FCC装置への原料として使用される必要
性が増大している。しかしながら、これらの種類の重質
原料は、コンラドソン炭素(以下、コン炭素という。)
の含有量が高く、かつナトリウム、鉄、ニッケル及びバ
ナジウムのような金属を高レベルで含有するために、望
ましいものとは考えられていなかった。ニッケル及びバ
ナジウムは、接触分解に際して、過剰の「乾性ガス」生
成させる。バナジウムは、ゼオライト触媒上に析出した
とき、ゼオライトの触媒活性点に拡散し、これを破壊す
る。コン炭素の含有量の高い原料は、過剰のコークスを
生成する。これらの要因は、FCC装置の運転者をし
て、触媒活性を保持するために過剰量の触媒を取り出さ
しめるという結果をもたらす。翻っていえば、これは、
新触媒の補充及び失活触媒の廃棄に伴うコストを増大さ
せる。
【0005】米国特許第4,051,013号には、ガス油原料
の分解と、高品質の自動車用燃料の製造するためのガソ
リン範囲の原料のアップグレードとを、同時に行うため
の接触分解法が記載されている。このガソリン範囲の原
料は、第一の接触分解条件で、かつ短時間希釈相ライザ
ー反応帯域の比較的上流部分で、新しく再生された触媒
と接触され、ガス油原料は、第二の接触分解条件で、か
つライザー反応帯域の比較的下流部分で、使用された触
媒と接触される。米国特許第5,043,522号は、パラフィ
ン系炭化水素のオレフィン類への転化に関するものであ
る。飽和パラフィンの原料は、オレフィン原料と混合さ
れ、この混合物は、ゼオライト触媒と接触される。この
原料混合物には、スチームも含有されていてよい。米国
特許第4,892,643号には、単一のライザー反応器を使用
する接触分解運転法が開示されていて、ここでは、相対
的に高沸点の原料が、第一の接触分解触媒の存在下で、
より低いレベルでライザーの中に導入され、そしてナフ
サ装入物が、第二の接触分解触媒の存在下で、より高い
レベルで導入される。
【発明が解決しようとする課題】低級オレフィンの収率
を増加させ、同時に製造される自動車ガソリンのオクタ
ン価を上昇させることができるFCC法が望まれるとこ
ろである。
【0006】
【課題を解決するための手段】FCC法の反応帯域に軽
質キャットナフサ及びスチームを添加すると、軽質オレ
フィンの収率が向上することが見出された。従って、本
発明は、ナフサの自動車オクタン価を上昇させながら、
3オレフィン及びC4オレフィンの収率を増加させるた
めに原料をアップグレードするための流動接触分解法で
あって、(a)熱い再生触媒を、下流反応帯域及び上流
反応帯域を含むライザー反応器に導き、(b)該上流反
応帯域において、約620〜775℃の温度で、かつナ
フサとスチームの1.5秒より短い蒸気滞留時間で、熱
い触媒を軽質キャットナフサと接触させ、その際、軽質
キャットナフサ中に存在するC5〜C9オレフィンの少な
くとも一部が、C3オレフィン及びC4オレフィンに分解
され、(c)該下流反応帯域において、約600〜75
0℃の温度で、かつ約20秒より短い蒸気滞留時間で、
該上流反応帯域からの触媒、分解ナフサ生成物及びスチ
ームを重質原料と接触させ、(d)該上流反応帯域及び
該下流反応帯域からの、廃触媒、分解生成物及びスチー
ムを分離帯域に導き、(e)軽質キャットナフサ及びス
チームを含有する分解生成物を廃触媒から分離し、軽質
キャットナフサ生成物の少なくとも一部を、工程(b)
の上流反応帯域に再循環させ、(f)廃触媒をストリッ
ピング帯域に導き、ストリッピング条件下で廃触媒をス
トリップし、(g)ストリップされた廃触媒を再生帯域
に導き、再生条件下で廃触媒を再生する、以上の工程を
含むことを特徴とするキャットナフサの再分解方法。
【0007】本発明は、上記したとおりの、キャットナ
フサの再分解方法に係るものであるが、その好ましい実
施の態様として、次のものを包含する。 (1)前記上流反応帯域において、スチームの量が、軽
質キャットナフサの全重量を基準として、2〜50重量
%であることを特徴とする前記キャットナフサの再分解
方法。 (2)前記上流反応帯域において、ナフサおよびスチー
ムの前記蒸気滞留時間が、約1秒未満であることを特徴
とする前記キャットナフサの再分解方法。 (3)前記工程(b)において、プロセス条件が、10
0〜400kPaの圧力で、75〜150の触媒/油比
(重量/重量)を包含することを特徴とする前記キャッ
トナフサの再分解方法。 (4)前記工程(c)において、プロセス条件が、10
0〜400kPaの圧力で、4〜10の触媒/油比、か
つ2〜20秒の蒸気滞留時間を包含することを特徴とす
る前記キャットナフサの再分解方法。 (5)前記工程(c)において、原料が、565℃を超
える初留点を有する高沸点留分を、原料を基準として、
1〜15重量%を含むことを特徴とする前記キャットナ
フサの再分解方法。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の接触分解法は、接触分解
法から製造されるナフサの自動車オクタン価を上昇させ
ながら、C3オレフィン及びC4オレフィンの製造量を増
加させるための方法を提供する。これらは、FCC装置
のライザー反応器において、軽質キャットナフサ及び通
常のFCC原料のための2帯域注入システムを使用する
ことによって達成される。
【0009】典型的なFCC装置のライザー反応器は、
再生器から熱い再生触媒を受けいれる。新しい触媒は、
ライザー反応器に供給される触媒中に含有させることが
できる。空気、炭化水素蒸気又はスチームのようなリフ
トガス(lift gas)を、ライザー反応器に添加して、熱
い触媒粒子を流動化させることを助けることができる。
本発明の方法に於いて、軽質キャットナフサ及びスチー
ムは、ライザー反応器の上流帯域に添加される。軽質キ
ャットナフサは、約140℃(300゜F)未満のより
低い終点を有し、C5〜C9のオレフィン、単環芳香族
(C6〜C9)及びC5〜C9のパラフィンを含有する炭化
水素流れを指す。軽質キャットナフサ(以下、LCNと
いう。)は、LCNの全重量基準で、2〜50重量%の
スチームと一緒に、上流反応帯域中に注入される。LC
N及びスチームは、上流反応帯域において、約1.5秒
より短い、好ましくは約1.0秒より短い蒸気滞留時間
を有し、100〜400kPaの圧力及び620〜77
5℃の温度で75〜150(重量/重量)の触媒/油比
を有する。この上流帯域において、スチーム及びLCN
を添加すると、LCN原料中のC5〜C9オレフィン類が
分解することによって、C3オレフィン及びC4オレフィ
ン類の収率が増加し、また、オクタン価が上昇したナフ
サの体積が減少する。C5〜C9オレフィン類の少なくと
も約5重量%が、LCN沸点範囲から、C3オレフィン
類及びC4オレフィン類に転化される。
【0010】下流ライザー反応帯域に、ガス油及び減圧
ガス油のような、220〜575℃の沸点を有する通常
の重質FCC原料が注入される。真空残油のようなより
高沸点留分の少量(1〜15重量%)が、通常の原料中
に、ブレンドされることができる。下流反応帯域におけ
る反応条件は、圧力が100〜400kPaで600〜
750℃の初期温度及び525〜575℃の平均温度、
4〜10(重量/重量)の触媒/油比及び2〜20秒、
好ましくは6秒より短い蒸気滞留時間を含む。
【0011】本発明で使用される触媒は、炭化水素原料
を接触的に「分解」するために典型的に使用されるもの
であれば、どのような触媒であってもよい。この接触分
解触媒は、結晶性四面体骨格酸化物成分からなることが
好ましい。この成分は、接触分解反応で得られる一次生
成物を、燃料用ナフサ及び化学原料用オレフィンのよう
なクリーン生成物に触媒的に分解するために使用され
る。好ましくは、この結晶性四面体骨格酸化物成分は、
ゼオライト、テクトケイ酸塩、四面体型アルミノリン酸
塩(ALPO)及び四面体型シリコアルミノリン酸塩
(SAPO)からなる群から選択される。より好ましい
結晶性骨格酸化物成分は、ゼオライトである。
【0012】本発明において使用することができるゼオ
ライトには、天然ゼオライトと合成ゼオライトとの両方
が含まれる。これらのゼオライトには、グメリン沸石、
リョウ沸石、ダチアルジ石、クリノプチロン沸石、フォ
ジャス沸石、輝沸石、方沸石、レビーナイト、エリオン
沸石、方ソーダ石、カンクリン石、カスミ石、天覧石、
スコレス沸石、ソーダ沸石、オフレタイト、メソ沸石、
モルデン沸石、ブリューステライト及びフェリエライト
が含まれる。合成ゼオライトの中には、ゼオライトX、
Y、A、L.ZK−4、ZK−5、B、E、F、H、
J、M、Q、T、W、Z、アルファ及びベータ、ZSM
型及びオメガが含まれる。
【0013】一般に、本発明に於いては、アルミノケイ
酸塩ゼオライトが有効に使用される。しかしながら、ア
ルミニウムは、ケイ素成分と同様に、他の骨格成分で置
き換えることができる。例えば、アルミニウム部分は、
ホウ素、ガリウム、チタン又はアルミニウムよりも重い
三価金属組成物によって置き換えることができる。ケイ
素部分を置き換えるために、ゲルマニウムを使用するこ
とができる。
【0014】さらに、本発明で使用される接触分解触媒
には、活性多孔質無機酸化物触媒骨格成分及び不活性触
媒骨格成分が含まれていてもよい。好ましくは、触媒の
各成分は、無機酸化物マトリックス成分との結合によっ
て一緒に保持されている。
【0015】活性多孔質無機酸化物触媒骨格成分は、四
面体酸化物成分の内部に適合させるためには大きすぎる
炭化水素分子を分解することによって、一次生成物を触
媒的に生成する。本発明の活性多孔質無機酸化物触媒骨
格成分は、好ましくは、多孔質無機酸化物であって、こ
の多孔質無機酸化物は、許容できる熱ブランク(accept
able thermal blank)に比較して、比較的多量の炭化水
素をより低い分子量の炭化水素に分解するものである。
低表面積シリカ(例えば、石英)は許容できる熱ブラン
クの一種である。分解の程度は、MAT(マイクロアク
ティビティ試験、ASTM#D3907−8)のよう
な、種々のASTM試験の何れによっても測定すること
ができる。グリーンスフェルダーら(Greensfelder, B.
S., et al.)が、開示[Idustrial and Engineering Ch
emistry、2573-83頁、1949年11月]しているもののよう
な化合物が望ましい。アルミナ、シリカ−アルミナ及び
シリカ−アルミナ−ジルコニア化合物が好ましい。
【0016】不活性触媒骨格成分は、密度を高め、強度
を高め、保護熱シンク(protectivethermal sink)とし
て作用する。本発明で使用される不活性触媒骨格成分
は、好ましくは、許容できる熱ブランクよりも著しく大
きくない分解活性を有する。カオリン及びその他の粘土
は、α−アルミナ、チタニア、ジルコニア、石英及びシ
リカと同様に、好ましい不活性成分の例である。
【0017】無機酸化物マトリックス成分は、触媒成分
を互いに結合することによって、触媒生成物が、粒子間
の衝突及び反応器壁との衝突から生き残るために十分に
硬くされる。この無機酸化物マトリックスは、無機酸化
物のゾル又はゲルから製造することができ、これらのゾ
ル又はゲルは、乾燥されることによって触媒成分を一緒
に「くっつける」。好ましくは、この無機酸化物のマト
リックスは、ケイ素及びアルミニウムの酸化物からな
る。また、分離したアルミナ相は、無機酸化物マトリッ
クス中に含有されることが好ましい。オキシ水酸化アル
ミニウム、γ−アルミナ、ベーム石、ダイアスポアおよ
びα−アルミナ、β−アルミナ、γ−アルミナ、δ−ア
ルミナ、ε−アルミナ、κ−アルミナ及びρ−アルミナ
のような遷移アルミナ(transitional aluminas)の種
類を使用することができる。好ましいアルミナの種類
は、ギブス石、バイヤライト、ノルドストランダイト(n
ordstrandite)又はドイエライト(doyelite)のような三
水酸化アルミニウムである。
【0018】ライザー反応器の上流反応帯域及び下流反
応帯域からのコークス化した触媒粒子及び分解された炭
化水素生成物は、ライザー反応器から、サイクロンを有
する主反応器容器の中に導かれる。分解された炭化水素
生成物は、サイクロン(群)によってコークス化した触
媒粒子から分離される。サイクロンからのコークス化し
た触媒粒子は、ストリッピング帯域に導かれ、そこでス
トリップ可能な炭化水素が、ストリッピング条件下でコ
ークス化した触媒粒子からストリップされる。ストリッ
ピング帯域に於いて、典型的には、コークス化した触媒
は、スチームと接触される。ストリップされた炭化水素
は、分解された炭化水素生成物と一緒にされて、更に処
理される。
【0019】コークス化した触媒は、ストリップ可能な
炭化水素をストリップされた後、触媒は再生器に導かれ
る。適切な再生温度は、約1100〜約1500゜F
(593〜約816℃)の温度であり、かつ約0〜約1
50psig(101〜約1136kPa)の圧力であ
る。コークス化した触媒と接触させるために使用される
酸化剤は、一般的に、空気、酸素及びこれらの混合物の
ような酸素含有ガスである。コークス化した触媒は、十
分な時間、酸化剤と接触され、燃焼によって、炭素状析
出物の少なくとも一部を除去される。これによって、触
媒を再生する。
【0020】さて、図1を参照して、再生器(図示せ
ず)からの熱い触媒10は、再生触媒のスタンドパイプ
12及び滑り弁14を通して、再生器のスタンドパイプ
12をライザー反応器32に接続する「J字形」曲がり
管16の中に導かれる。リフトガス20が、注入ノズル
18を通って管16の中に注入され、それによって熱い
触媒粒子10を流動化させる。スチーム24及び軽質キ
ャットナフサ22が、ノズル26を通して上流反応帯域
34の中に注入される。多重注入ノズルを使用すること
ができる。反応帯域34に於いて、C5〜C9オレフィン
類はC3〜C4オレフィン類に分解される。この反応は、
短い滞留時間及び高い温度によって有利に進行する。分
解炭化水素生成物、部分的に失活した触媒及びスチーム
は、反応帯域34から、下流反応帯域36に導かれる。
反応帯域36に於いて、通常の重質FCC原料28が多
重注入ノズル30から注入され、反応帯域からの、分解
炭化水素生成物、触媒及びスチームと一緒にされる。帯
域36内の滞留時間はより長い。これは、原料28の転
化に有利に働く。次いで、帯域34及び36からの分解
生成物は、コークス化した触媒及びスチームと共に、サ
イクロンを有する反応器容器(図示せず)に導かれ、そ
こで分解生成物は、コークス化した触媒粒子から分離さ
れる。
【0021】
【実施例】本発明は、下記の実施例を参照することによ
って更に理解されるであろう。なお本発明は、以下の実
施例によって何ら限定されるものではない。
【0022】(実施例1)この実施例は、反応器及び再
生器のパラメーターを含むFCC装置運転条件に関する
ものである。記載したデータは、一定の触媒/油比と、
一定のライザー出口温度に調節されたものである。再生
器は完全燃焼モードで運転した。表1にベースライン運
転条件を要約する。
【0023】
【表1】
【0024】表2に、ベースラインデータを集めるため
に使用し、かつ下記の実施例で使用した市販のゼオライ
ト触媒の分析データを示す。
【0025】
【表2】
【0026】(実施例2)この実施例は、軽質キャット
ナフサ(LCN)を、通常の重質原料と一緒に、ライザ
ー反応器の下流反応帯域に注入した結果を示す。これ
は、図1に示した反応帯域36の中に注入ノズル30の
一つを通して、LCNを注入することに対応するもので
ある。他の注入ノズル30は、565℃+の沸点を有す
る残油を2重量%含有する減圧ガス油であるところの、
通常の原料のみを注入するため使用される。反応条件
は、実施例1に記載したものであって、新しい原料速度
が153.9T/時であり、LCN速度が10.6T/
時である。表3に示される結果は、等価反応温度、及び
全原料基準の触媒/油比に調節されたものである。
【0027】
【表3】
【0028】表3のデータからわかるように、帯域36
の中にLCNを注入すると、帯域36の中にLCNを注
入しなかったベースの場合以上に、C3オレフィン及び
4オレフィンの両方が増加することになる。しかしな
がら、C2-乾性ガス収率は、帯域36の中にLCNを再
循環させることによって僅かに増加した。再循環運転に
よるLCNは、僅かなRON上昇と僅かなMON減少を
示している。
【0029】(実施例3)本発明によるこの実施例は、
図1の上流反応帯域34の中に、LCNを、スチームと
一緒に注入することによって、C3オレフィン(プロピ
レン)の収率が、増加することを示すものである。12
4.5T/時の新しい原料を、ノズル30を通して反応
帯域36の中に注入した。7.0T/時のLCNを、
1.4T/時のスチームとの混合物として、注入ノズル
26を通して帯域34の中に注入した。表4に示す比較
収率は、実施例1と同様にして、共通の反応器温度及び
全原料基準での触媒/油比に調節したものである。
【0030】
【表4】
【0031】実施例3は、C2-乾性ガスの予想される増
加なしに、プロピレン収率の10%増加及びブチレン収
率の7%増加を得ることができることを示している。再
循環したLCN組成物は、ベース運転に比較して、イソ
パラフィン類及び芳香族類がより高い濃度へシフトし
て、結果として、より低いRON及びより高いMONが
れられた。
【0032】(実施例4)実施例3と同様に、129.
2T/時の新しい原料によるベース運転を、図1の上流
反応帯域34へのLCN再循環に切り替えた。LCN再
循環速度は、注入ノズル26を通って注入される2.9
5T/時のスチームとの混合物として、6.8T/時で
あり、新しい原料速度はほぼ一定に維持させた。表5に
示す比較収率は、共通の反応器温度及び全供給物基準で
の触媒/油比に調節したものである。
【0033】
【表5】
【0034】この実施例に於いて、LCN再循環のない
ベースの場合に対して、プロピレン収率の8%増加及び
ブチレン収率の5%増加が得られ、コークス及び乾性ガ
スに於ける減少を伴った。これは、二つの場合の間の2
21℃−転化の差から予想されるものよりも大きいもの
であった。LCNについての顕著な0.5MONの増加
が、RONの僅かな減少と共に観察された。
【0035】上流反応帯域への実施例3及び4のLCN
再循環の利点を、LCNを通常の原料と一緒に注入する
実施例2と比較して、表6に要約する。
【0036】
【表6】
【0037】
【発明の効果】表6に示されるように、本発明による方
法によって、再循環LCNをより選択的にプロピレンに
転化し、望ましくない乾性ガス生成量を相対的に減少
し、かつ再生器温度を低下することができる。ベースF
CCの上流に注入されたLCNと混合されるスチーム量
を増加させると、C2-乾性ガス収率が顕著に低下し、か
つプロピレン選択性が改良される。再生器温度を低下す
ることによって、FCC新しい原料中の残油を増加させ
ることが可能となる。特に最高再生器床温度の近くで運
転するこれらのFCC装置に於いて増加させることが可
能となる。さらに、触媒活性の維持も改良される。
【図面の簡単な説明】
【図1】ライザー反応器に於ける2帯域原料注入システ
ムを示すフロー線図である。
【符号の説明】
10 熱い触媒 12 スタンドパイプ 14 滑り弁 16 曲がり管 18 注入ノズル 20 リフトガス 22 軽質キャットナフサ 24 スチーム 26 ノズル 28 重質FCC原料 30 多重注入ノズル 32 ライザー反応器 34 上流反応帯域 36 下流反応帯域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スティーブン デニス シャリス イギリス国、ケイティ22 9エヌティ、サ リー州、フェチャム、ロアロード、アシュ ウッドパーク 7

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ナフサの自動車オクタン価を上昇させな
    がら、C3オレフィン及びC4オレフィンの収率を増加さ
    せるために原料をアップグレードするための流動接触分
    解法であって、 (a)熱い再生触媒を、下流反応帯域及び上流反応帯域
    を含むライザー反応器に導き、 (b)該上流反応帯域において、約620〜775℃の
    温度で、かつナフサとスチームの1.5秒より短い蒸気
    滞留時間で、熱い触媒を軽質キャットナフサと接触さ
    せ、その際、軽質キャットナフサ中に存在するC5〜C9
    オレフィンの少なくとも一部が、C3オレフィン及びC4
    オレフィンに分解され、 (c)該下流反応帯域において、約600〜750℃の
    温度で、かつ約20秒より短い蒸気滞留時間で、該上流
    反応帯域からの触媒、分解ナフサ生成物及びスチームを
    重質原料と接触させ、 (d)該上流反応帯域及び該下流反応帯域からの、廃触
    媒、分解生成物及びスチームを分離帯域に導き、 (e)軽質キャットナフサ及びスチームを含有する分解
    生成物を廃触媒から分離し、軽質キャットナフサ生成物
    の少なくとも一部を、工程(b)の上流反応帯域に再循
    環させ、 (f)廃触媒をストリッピング帯域に導き、ストリッピ
    ング条件下で廃触媒をストリップし、 (g)ストリップされた廃触媒を再生帯域に導き、再生
    条件下で廃触媒を再生する、 以上の工程を含むことを特徴とするキャットナフサの再
    分解方法。
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