KR100493978B1 - 탄화수소공급원료의유동층접촉분해방법및장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탄화수소의 유동층 접촉 분해 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 대부분의 탄화수소를 분쇄하여 특이적인 접촉 영역에서 촉매와 접촉시키며, 본 발명의 접촉 영역은 그 상부에서 촉매 흐름 단면적 S1을 형성하는 개구부를 통해 가열되고 재생된 촉매가 공급되고 최대 단면적이 S2인 혼합 챔버, 및 상기 챔버의 하부에 위치한 단면적 S3인 중간 개구부를 통해 상기 혼합 챔버로부터 배출된 고체-기체 혼합물이 유동하는 하강 흐름 반응 영역으로 구성되고, S2/S1 비율 및 S2/S3 비율은 1.5 내지 8이다.

Description

탄화수소 공급 원료의 유동층 접촉 분해 방법 및 장치
본 발명은 공급 원료와 촉매 사이의 개량된 접촉 영역을 사용하여 하강(descending) 층에서 탄화수소 공급 원료를 접촉 분해하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
석유 산업 분야에서, "유동층 접촉 분해(Fluid Catalytic Cracking)", 즉, "FCC"가 원유의 조성을 정련된 시판 제품의 요건에 대응하도록 조정할 수 있기 때문에, 정련업에 있어서 점차 중요한 자리를 점유하고 있다는 사실이 알려져 있다.
상기 방법에서는, 공급 원료를 수소의 부재하에 기체 상에서 분해시킨다. 반응 온도는 약 500℃이고, 압력은 통상 대기압에 가깝다. 분해 반응 도중에, 촉매는 코우크스와 미량의 중량(heavy) 탄화수소로 피복되고, 공기 또는 산소의 존재하에서 재생 작업하는 동안에 이러한 코우크스가 연소됨으로써 발생되는 열로 말미암아 촉매를 반응기내로 다시 주입한 후에 분해 반응에 필요한 열량을 제공하기 위해서는 촉매를 소정 온도까지 가열할 필요가 있다.
이러한 FCC 방법은 통상 상승 흐름 방식의 반응기에서 수행되므로, 영어로는 "riser reactor(상승 반응기)"로 명명된다. 그러나, 이와 같은 작업 방법은 다음과 같은 여러 가지 문제점을 나타낸다. 즉, 유동층내의 촉매 입자가 불안정한 평형 상태로 존재하는데, 그 까닭은 그 입자들이 초기에는 공급 원료의 유동층 소결과 기화를 보장하는 기체의 상승 때문에 상승 이동하고, 이어서 그 입자들의 중량에 기인하여 낙하하기 때문이다.
따라서, 촉매 유속 C와 처리하고자 하는 공급 원료의 유속 O 사이의 비율 C/O는 통용되는 반응기에 있어서는 최대치가 통상 3 내지 7, 대개는 약 5로 제한된다.
더욱이, 상승 흐름 반응기에 있어서는 입자들이 반응기 벽 부근에 축적되므로, 이 위치에서는 옥탄가가 높은 바람직한 생성물 대신에 코우크스, 수소, 메탄 및 에탄을 형성하는 현상인 탄화수소의 과도한 분해를 일으키는 반면, 입자가 소수 발견되는 반응기의 중심부에서는 불충분한 공급 원료의 전환이 일어난다.
마지막으로, 전체적으로는 촉매 입자가 반응기에서 상승하지만, 그들중 일부는 벽에 근접한 특정의 위치에서 전술한 바와 같은 축적 현상 때문에 다시 낙하한다. 이러한 현상은 "역혼합"으로 알려져 있으며, 다시 낙하하는 입자들이 부분적으로 불활성화되어 상승하는 입자들보다 공급 원료에 대해 미치는 영향이 적기 때문에 전환율의 국부적인 감소를 유발한다. 상기 현상이 특히 문제가 되는 것은 상기한 바와 같은 C/O 비율이 저하되기 때문이다.
상승기가 안고 있는 이와 같은 문제점들을 치유하기 위해서, 종래 하향 촉매흐름을 나타내는 반응기, 즉, "하강기"를 사용하는 방법이 제안된 바 있다(이에 대해서는 미국 특허 제2,420,558호를 참조할 수 있다).
실제로, 상기 2가지 유형의 반응기 사이의 근본적인 차이점은, 하강기에 있어서는, 증기와 고체 상이 중력의 작용에 의한 운동으로 배치되기 때문에 촉매와 공급 원료의 상대적인 위치가 하강기 전체를 따라서 실질적으로 동일하게 유지된다는 점에 있다.
따라서, 역혼합 현상은 존재하지 않고, 반응기내 촉매의 방사방향 균일성이 보존되며, 이러한 반응기내에서 흐름은 피스톤 형태의 흐름이다. 따라서, 분해 반응에 우수한 선택성을 제공할 수 있다.
더욱이, 반응 시간은 상승기에 비해서 상당히 감소될 수 있으며, 거의 1초 이하일 수 있고, 상승기의 경우와 같이 입자 이동에 나쁜 영향을 미치는 일이 없이 촉매의 유속을 자유롭게 증가시킬 수 있다.
그러나, 하강기를 사용할 경우 많은 어려움에 당면하게 되므로, 공업적인 규모에서 상승 흐름을 하강 흐름으로 전환시키고자 실제 감행한 예는 아직 없었다.
사실상, 하강기는 매우 짧은 반응 시간을 제공할 수 있지만, 혼합물을 생성시키고 기화를 달성한 후에 촉매 입자로부터 탄화수소를 분리시키는 작업을 수 분의 1초 이내에 1 시간당 촉매 1,500 톤 및 1 시간당 고비등점 탄화수소 300 톤에 가까운 유속을 사용하여 수행해야 할 경우, 상기 작업들을 실시하기가 기술적으로 곤란하다.
구체적으로, 하강기는 촉매와 공급 원료의 초기 혼합과 관련된 단점을 나타낸다. 실제로, 촉매는 역혼합 또는 재순환을 일으키는 일이 없이 즉시 낙하하는 경향이 있으므로, 공급 원료와의 초기 질량 및 열 전달에는 나쁜 영향을 미친다.
주입된 촉매와 공급 원료의 흐름이 완전히 균일할 경우, 이러한 효과는 중요하지 않다. 그러나, 분해 반응기는 이 경우에 해당하지 않으며, 이러한 이유로, 분해 반응기에서 고체/기체 혼합물은 촉매가 농후한 부분과 촉매가 부족한 영역이 교대하는 형태로 구성된다.
하강기에서, 공급 원료를 한 영역으로부터 다른 영역으로 이동시킬 수 있는 메카니즘은 존재하지 않는다. 따라서, 고체 밀도가 낮은 영역과 접촉하는 탄화수소의 분획이 반응기의 전체 길이를 따라 지속되고, 촉매의 조기 불활성화에 의해 유발된 부적합한 열 분해를 일으킬 것이다. 한편, 고체 밀도가 높은 영역내의 탄화수소는 과도한 분해를 일으킬 수 있다.
공급 원료/촉매 혼합과 분해 반응 자체의 질을 동시에 최적화시키기 위해서, 미국 특허 제5,458,369호는 공급 원료를 분쇄하고, 촉매와 접촉시킨 후에, 상승 흐름을 사용하여 부분적으로 분해하는 장치를 제안하고 있다. 이어서 흐름의 방향을 반전시키고, 하강 흐름을 사용하여 분해 반응을 완결한다.
그럼에도 불구하고, 이 장치는 기계적인 관점에서 볼 때 제조하기가 곤란하며, 촉매 유속이 높을 경우에는 고성능의 혼합을 달성할 수가 없다. 실제로, 촉매/공급 원료 혼합물의 흐름 방향을 반전시킬 경우, 촉매는 장치의 벽 부근에서 펠릿을 형성하게 되므로 기화된 공급 원료로부터 분리된다.
도1은 본 발명에 의한 전환 유닛의 개요도이다.
도2는 본 발명에 의한 공급 원료와 촉매 사이의 접촉 영역을 더욱 상세히 도시한 도면이다.
도시된 장치는 튜브형의 하강 흐름 반응기(1), 또는 "하강기"를 포함하며, 그 반응기의 상부에는 당해 반응기와 동축상에 존재하는 칼럼(2)로부터 유래한 재생된 촉매의 입자가 공급된다. 촉매의 질량과 반응기에서 처리를 대기중인 공급 원료의 질량 사이의 비율을 조정하기 위한 밸브(3)이 반응기(1)과 칼럼(2) 사이에 개재한다. 통상적으로 예열된 처리하고자 하는 탄화수소 공급 원료를 반응기(1)에 공급하는 라인(4)는 상기 밸브 아래의 위치에서는 비어 있게 된다. 주입기가 상기 공급 원료를 접촉 영역(5)의 상단에서 미세한 액체 입자로 분쇄한 후에, 공급 원료는 촉매 입자와 혼합되고, 이들의 접촉은 분해 반응을 개시한다. 공급 원료의 주입 방향 및 접촉 영역의 입체 형태에 관해서는 이하에 상세히 설명하기로 한다. 따라서 촉매 입자와 처리하고자 하는 공급 원료는 반응기(1)에서 하향 유동한다.
반응기 기부에서, 소모된 촉매 입자는 스트리핑 챔버(6)으로 유입되고, 상기 챔버(6)의 기부에는 확산기(7)이 장착되어 있으며, 확산기(7)에는 라인(8)을 통해 수증기가 공급된다.
또한, 반응기(1)의 기부 및 챔버(6)의 상부에서 라인(9)는 비어 있고, 그 라인을 통해 분해 반응 생성물과 스트리핑 수단으로부터 유래한 탄화수소는 분리 칼럼(10)으로 순환된다. 상기 칼럼(10)에 도달하기 전에, 라인(9)를 통해 수송된 기체는 탄화수소, 또는 라인(11)을 통해 라인(9)내로 공급된 수증기를 흡수할 수도 있다.
스트리핑된 촉매 입자는 중력에 의해서 챔버(6)으로부터 경사 도관(22)를 통해 상승 컬럼(12)로 운반되고, 상기 칼럼(12)에서, 이들은 라인(15)를 통해 공급되어 칼럼(12)의 기부(14)에서 확산되는 보충 기체에 의해 재생기(13)으로 상향 급송된다.
칼럼(12)는 탄도(ballistic) 분리기(16) 아래의 재생기(13)과 연결되고, 상기 분리기(16)은 촉매 입자를 보충 기체로부터 분리시킨다. 이어서 촉매 입자는 그 표면상에 부착된 코우크스와 남아 있는 탄화수소를 라인(17)을 통해 확산기(18)로 공급된 공기 또는 산소 스트림을 사용하여 연소시킴으로써 통상적인 방식으로 재생기에서 재생된다.
재생된 촉매 입자는 도관(19)를 통해 중력에 의해 제거되며, 열 손실없이 칼럼(2)로 공급된다.
재생기(13)의 상부에서, 연소 기체는 도관(20)을 통해 재생기로 재순환된 미립자와 라인(21)을 통해 배출시킬 기체를 분리시키도록 설계된 사이클론 트랩(23)으로 운반된다.
도 2는 본 발명의 특징인 접촉 영역(5)를 더욱 정밀하게 도시한 것이다.
접촉 영역(5)는 혼합 챔버(24) 및 챔버(24)의 바로 아래에 배열된 반응 영역(25)를 포함한다.
혼합 챔버의 상부에는 단면적이 Sc인 원통형 도관(26)을 통해 가열되고 재생된 촉매가 공급되며, 상기 도관(26)은 도 1에 도시한(도 2에는 도시 생략함) 칼럼(2)에 연결된다. 도관(26)의 하단에는 통상적인 차단 부재(28)이 배치되어, 혼합 챔버(24)내의 상부 환형 개구부(30)을 한정하며, 상기 개구부(30)을 통해서 촉매는 상기 챔버로 유동한다. 따라서, 개구부(30)은 촉매 흐름 단면적 S1을 한정하며, 단면적 S1은 도관(26)의 단면적 Sc보다 작다.
혼합 챔버는 그 상부 개구부(30)에서 시작하여 최대 횡단면적 S2에 도달할때까지 수직선에 대해 각도 A인 직경점감(直徑漸減, tapered) 부분(32)를 따라 발산되는 형태이다. 각도 A는 10 내지 60°, 예를 들면 40°일 수 있고, 단면적 S2는 예를 들면 5S1일 수 있지만, 1.5S1 내지 8S1의 범위일 수 있다.
단면적이 최대인 영역에서 혼합 챔버(24)의 원주(34)는 일련의 주입기(36)을 구비하며, 그 주입기를 통해 공급 원료는 장치 외부에서 분쇄된 후에 주입된다.
주입기(36)은 공급 원료 액체 입자가 하강하는 촉매 입자의 흐름에 대하여 수평선에 대한 각도 B, 예를 들면 15°(2°내지 45°범위일 수 있음)의 각도로 배향되도록 배치된다. 주입기의 수는 하강하는 촉매가 그 전체로서 공급 원료 액체 입자에 도달할 수 있는 정도의 수이다.
이어서 혼합 챔버(24)는 그 최대 단면적 S2에서 좁아지기 시작하여 직경점감 부분(38)을 통해 횡단면적 S3인 하단에 도달할때까지 연장한다. 직경점감 부분(38)은 그 수직 각도 C가 예를 들면 30°(10 내지 50°범위일 수 있음)인 한편, 단면적 S3는 예를 들면 S2/4와 같지만, 2S2/3 내지 S2/8 범위일 수 있다.
폭이 넓어진 후에 좁아지는 2개의 원추형 부분(32,38)으로 구성된 상기 혼합 챔버는 그 내부에 완전 교반된 흐름이 존재하도록 구성됨으로써, 촉매와 기화된 공급 원료의 적절한 혼합에 필요한 촉매의 역류 및 재순환을 가능하게 한다.
반응 영역(25)는 공급 원료의 흐름 방향으로 혼합 챔버(24) 아래에서 연장되며, 상기 영역은 혼합 챔버의 하단을 통해 혼합 챔버와 연결되어 단면적 S3인 중간 개구부(40)을 형성한다.
반응 영역(25)는 상기 중간 개구부에서 발산되기 시작하여 수직 각도 D인 절두된 원추형 부분(42)를 따라서 그 최대 횡단면적 S4에 도달할때까지 연장한다. 각도 D는 예를 들면 6°이지만, 1 내지 15°범위일 수 있고, 한편, 단면적 S4는 예를 들면 5S3 이지만, 1.5 내지 8S3 범위일 수 있다.
이와 같이 발산되는 형태의 반응 영역에 의해서, 공급 원료/촉매 혼합물의 흐름 특성을 개선할 수 있다. 실제로, 혼합 챔버 내부에서 교반된 흐름은 이런 식으로 반응 영역에서 피스톤 형태의 흐름으로 변형되고, 이러한 형태의 흐름은 반응 영역 내부에서 일어나는 분해 반응의 우수한 선택성을 제공하는데 매우 적합하다.
공급 원료의 흐름 방향으로 상기 절두된 원추형 부분(42) 아래에서, 반응 영역은 원통형 연장부(44)를 포함하며, 수치 S4와 근사한 거의 균일한 단면적을 가짐으로써, 공급 원료가 절두된 원추형 영역(42)에 유입되는 시점에서 형성된 피스톤 형태의 흐름을 가능한한 완전한 정도로 유지시킨다.
이상에서는 본 발명을 구체적으로 예시하기 위해 접촉 영역의 다양한 부재들 사이에 존재하는 치수 관계만을 설명하였다. 당업자라면 공급 원료와 촉매 각각의 유속 및 혼합 챔버와 반응 영역 내에서의 공급 원료의 적당한 체류 시간에 근거하여 상기 영역의 전체 규모를 설정할 수 있을 것이다.
상부 개구부(30)의 촉매 흐름 단면적 S1 및 중간 개구부(40)의 단면적 S3는 예를 들면 65cm2이지만, 10 내지 500cm2 범위일 수 있다.
혼합 챔버(24)의 최대 단면적 S2 및 반응 영역(25)의 최대 단면적 S4는 예를 들면 300cm2 이지만, 30 내지 2,000cm2 범위일 수 있다.
이상에서는 일련의 순환 표면, 즉, 횡단면이 원형인 원통형 또는 절두된 원추형 부분으로 이루어진 접촉 영역에 관하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 또한 단면이 다각형, 난형(ovoidal) 또는 기타 임의의 형태인지에 무관하게 구성 요소의 단면적들 사이의 특정한 관계가 존재하는 임의의 접촉 영역과 관련된다.
또한, 본 발명에 의한 접촉 영역은 반응기가 소모된 촉매 스트리핑 및 재생수단을 사용하는지 여부에 무관하게 하강하는 공급 원료 흐름을 이용하여 작동하는 임의의 접촉 분해 장치에 사용된다.
이하, 실시예에 따라서 본 발명의 구체예 및 그 장점을 설명하고자 하나, 이들에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
따라서, 본 발명은 상승 흐름의 장점, 즉, 유속이 높은 공급 원료와 촉매의 충분한 혼합, 및 하강 흐름의 장점, 즉, 분해 반응 자체의 우수한 선택성을 함께 제공하고자 하는데 그 목적을 두고 있다.
상기 목적을 달성하고자 예의 연구한 결과, 본 출원인은 촉매와 공급 원료 사이의 접촉 영역의 특수한 입체 형태에 의해서 상기 혼합 및 분해 반응의 질을 동시에 최적화시킬 수 있음을 발견하였다.
그러므로, 본 발명은 탄화수소와 촉매 입자를 서로 접촉시키는 단계, 하강층에서 분해 반응시키는 단계, 불활성화된 촉매와 유출된 탄화수소를 분리시키는 단계, 불활성화된 촉매를 스트리핑(stripping)하는 1회 이상의 단계, 촉매에 함유된 코우크스를 연소시키는 조건하에 상기 촉매를 재생시키는 단계, 및 최종적으로 재생된 촉매를 공급 영역으로 재순환시키는 단계를 포함하는 탄화수소 접촉 분해 방법을 제공하며, 본 발명의 방법은 탄화수소의 대부분을 분쇄하여 후술하는 바와 같은 혼합 챔버와 하강 흐름 반응 영역으로 이루어진 특이적인 접촉 영역에서 촉매와 접촉시키는 것이 특징이다. 혼합 챔버는 최대 단면적 S2를 가지며, 그 영역의 상부에는 가열되고 재생된 촉매가 촉매 흐름 단면적 S1을 형성하는 상부 개구부를 통해 공급된다. 하강 흐름 반응 영역에서는 혼합 챔버로부터 배출된 고체/기체 혼합물이 상기 챔버의 저부에 위치한 단면적 S3의 중간 개구부를 통해 주입된다. 또한, 비율 S2/S1 및 비율 S2/S3은 1.5 내지 8, 바람직하게는 2.5 내지 6인 것이 특징이다.
본 발명에 따른 접촉 영역에 의하면, 전술한 바와 같은 목적을 달성할 수 있다. 상기 영역의 입체 형태는, 공급 원료의 신속하고 완전한 기화를 가능하게 하기 때문에, 특히 단시간에 사용될 수 있다.
본 발명의 접촉 영역에 의하면 혼합 챔버 내부에서 균일한 혼합을 달성할 수 있다. 혼합 챔버에는 완전 교반된 흐름이 존재하는데, 상부와 중간의 단면적이 작은 개구부가 네크부(neck)를 형성하여 챔버 내부에서 촉매를 역혼합 및 재순환시킬 수 있기 때문이다. 이런 식으로, 흐름은 하강 흐름이지만, 혼합은 전체적으로 상승흐름 반응기의 혼합 영역에서 발생되는 것과 대등하다.
본 발명의 한 특징에 의하면, 혼합 챔버 내부에서 최적의 혼합을 달성하기 위해서, 환형 개구부를 통한 촉매 흐름 단면적 S1과 중간 개구부의 단면적 S3 사이의 비율 S1/S3는 0.8 내지 1.25, 바람직하게는 0.9 내지 1.1이다.
탄화수소는 촉매 입자의 하강 흐름에 대하여 반대 방향으로 수평선에 대해 약 2°내지 45°, 바람직하게는 5°내지 35°의 각도로 주입되는 것이 유리하다. 이런 식으로, 공급 원료와 촉매의 혼합은 최적의 상태로 되는데, 상기한 바와 같은 주입 방향이 공급 원료로 하여금 하강하는 촉매 물질을 최적의 상태로 분해시키기 때문이다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 반응 영역은 중간 개구부에서부터 시작하여 최대 횡단면적 S4에 도달할 때까지 수직선에 대해 1 내지 20°, 바람직하게는 2 내지 15°의 각도로 발산된다.
이와 같이 발산된 반응 영역의 형상에 의하면, 혼합 챔버 내부에 존재하는 완전 교반된 흐름을 점차 반응 영역내에서 피스톤 형태의 흐름으로 전환시킬 수 있다. 이러한 유형의 흐름은 분해 반응의 선택성면에서 특히 유리하기 때문에, 본 발명에 의한 방법은 통상의 하강 흐름 반응기의 고유한 장점 또한 겸비한다.
반응 영역의 최대 단면적 S4와 중간 개구부의 단면적 S3 사이의 비율 S4/S3는 1.5 내지 8, 바람직하게는 2.5 내지 6인 것이 유리하다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 혼합 챔버의 최대 단면적 S2와 반응 영역의 최대 단면적 S4 사이의 비율 S2/S4는 0.8 내지 1.25, 바람직하게는 0.9 내지 1.1 범위이다.
또한, 본 발명은 상기한 바와 같은 본 발명의 방법을 실시할 수 있는 장치에 관한 것이다.
본 발명은 하강 흐름 분해 반응기, 상기 반응기에 탄화수소 공급 원료와 재생된 분해 반응기의 입자를 압력하에 공급하기 위한 수단, 분해된 공급 원료의 생성물과 불활성화된 촉매의 입자를 분리시키기 위한 수단, 1종 이상의 유체를 사용하여 불활성화된 촉매 입자를 스트리핑하기 위한 하나 이상의 스트리핑 시스템, 촉매에 함유된 코우크스를 연소시킴으로써 상기 촉매를 재생시키기 위한 하나 이상의 유닛, 및 재생된 촉매를 공급 메카니즘으로 재순환시키기 위한 수단을 포함하는 탄화수소 접촉 분해 장치에 관한 것이다. 본 발명의 장치는 탄화수소와 촉매 사이의 특이적인 접촉 영역을 포함하는 것이 특징이며, 본 발명에 의한 상기 접촉 영역은,
- 최대 단면적이 S2이고, 촉매 흐름 단면적 S1을 형성하는 상부 개구부를 통해 재생된 촉매를 공급하기 위한 수단에 연결된 혼합 챔버, 및
- 단면적 S3인 중간 개구부에 의해서 혼합 챔버에 연결되는, 최대 단면적 S4의 반응 영역으로 이루어지며, S2/S1 비율 및 S2/S3 비율이 1.5 내지 8, 바람직하게는 2.5 내지 6인 것이 특징이다.
본 발명의 다른 특징과 장점들을 이하에서는 첨부된 도면과 관련하여 구체적인 실시양태를 통해 상세히 설명하고자 한다.
석유 공급 원료의 특성은 다음과 같다:
- 15℃에서 밀도: 0.925,
- 50% 증류 온도: 470℃,
- 100℃에서 점도: 12.5× 10-6 m2/s(12.5 cst),
- 콘라드슨 탄소 잔류물: 1.7 중량%,
- 니켈 함량: 0.1 중량 ppm,
- 질소 함량: 390 중량ppm,
- 바나듐 함량: 1 중량 ppm.
공급 원료를 하기 작업 조건하에 상승 흐름 접촉 분해기에 공급하였다:
- 촉매: 악조에서 시판하는 제올라이트 촉매,
- 촉매/공급 원료 질량비: 5,
- 반응 온도: 520℃,
- 주입기의 수: 8,
- 반응 영역내 체류 시간: 2초.
동일한 공급 원료를 다음과 같은 작업 조건하에 본 발명에 의한 접촉 영역을 구비한 하강 접촉 분해기에 주입하였다:
- 촉매: 악조에서 시판하는 제올라이트 촉매,
- 촉매/공급 원료 질량비: 8,
- 반응 온도: 545℃,
- 주입기의 수: 8,
- 반응 영역내 체류 시간: 350ms.
상기 2가지 분해 작업으로부터 얻은 수율을 하기 표 1에 기록하였다.
상기 실시예의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 접촉 분해 방법을 사용하면,
- 건조 기체의 생산량이 상당히 감소될 수 있고(약 -30%);
- 액화 석유 가스(LPG)와 총 가솔린의 수율이 증가되며;
- 비등점이 360℃ 이하인 분획의 백분율이 종래 기술의 방법에 있어서의 57.7%로부터 본 발명의 방법에 있어서는 66.1%로 증가하므로, 전반적인 전환율이 증가할 수 있다.
또한, 종래 기술에 비하여 옥탄가가 다음과 같이 증가하기 때문에, 생성되는 기체의 품질이 개량된다.
- 중량(heavy) 가솔린(비등점 약 160 내지 220℃인 분획)의 RON(리서치 옥탄가)의 경우 6 포인트,
- 중량 가솔린의 MON(모터 옥탄가)의 경우 4 포인트,
- 경량(light) 가솔린(비등점 약 0 내지 160℃인 분획)의 경우 RON 2 포인트,
- 경량 가솔린의 경우 MON 1 포인트.
따라서, 본 발명의 방법에 의하면, 종래 기술에 비해서 보다 높은 촉매/공급 원료 질량비를 얻을 수 있으므로, 분해 반응 선택율을 증가시킬 수 있다(따라서, △코우크스가 보다 낮고, 환언하면 재생 영역의 주입구와 그 배출구에서 촉매상의 코우크스의 양 사이의 차이가 작다).
또한, 본 발명의 방법에 의하면, 주어진 전환율을 목표로 할 때, 처리하기 곤란한 공급 원료, 구체적으로 콘라드슨 탄소 잔류물의 백분율이 높은 고밀도의 공급 원료도 처리할 수 있다.

Claims (15)

  1. 탄화수소와 촉매 입자를 접촉시키는 단계, 하강층에서 분해 반응시키는 단계, 소모된 촉매와 탄화수소 유출물을 분리시키는 단계, 소모된 촉매를 스트리핑하는 1회 이상의 단계, 상기 촉매를 촉매에 함유된 코우크스를 연소시키는 조건하에서 재생시키는 단계, 및 최종적으로 재생된 촉매를 공급 영역에 재순환시키는 단계를 포함하는 탄화수소 접촉 분해 방법에 있어서,
    상기 탄화수소의 대부분을 분쇄하여 특이적인 접촉 영역에서 촉매와 접촉시키며, 상기 접촉 영역은,
    - 최대 단면적이 S2이고, 촉매 흐름 단면적 S1을 형성하는 상부 개구부를 통해 가열되고 재생된 촉매가 상부에 공급되는 혼합 챔버, 및
    - 상기 챔버의 하부에 위치한 단면적 S3인 중간 개구부를 통해서 혼합 챔버로부터 배출된 고체/기체 혼합물을 유동시키는 하강 흐름 반응 영역으로 이루어지며,
    S2/S1 비율 및 S2/S3 비율이 1.5 내지 8인 것
    이 특징인 탄화수소 접촉 분해 방법.
  2. 제1항에 있어서, 환형 개구부를 통한 촉매 흐름 단면적 S1과 중간 개구부의 단면적 S3 사이의 비율 S1/S3가 0.8 내지 1.25인 것인 탄화수소 접촉 분해 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하강하는 촉매 입자의 흐름에 대하여 역류로 수평선에 대해 2°내지 45°의 각도로 탄화수소를 주입하는 것인 탄화수소 접촉 분해 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 반응 영역이 상기 중간 개구부에서 시작하여 그것의 최대 횡단면적 S4에 도달할 때까지, 수직선에 대해 1°내지 20°의 각도로 발산되는 형태인 것인 탄화수소 접촉 분해 방법.
  5. 제4항에 있어서, 비율 S4/S3가 1.5 내지 8인 것인 탄화수소 접촉 분해 방법.
  6. 제1항에 있어서, 혼합 챔버의 최대 단면적 S2와 반응 영역의 최대 단면적 S4 사이의 비율 S2/S4가 0.8 내지 1.25인 것인 탄화수소 접촉 분해 방법.
  7. 하강 흐름 분해 반응기, 상기 반응기에 탄화수소 공급 원료와 재생된 분해 반응기의 입자를 압력하에 공급하기 위한 수단, 분해된 공급 원료의 생성물과 불활성화된 촉매의 입자를 분리시키기 위한 장치, 1종 이상의 유체를 사용하여 불활성화된 촉매 입자를 스트리핑하기 위한 하나 이상의 스트리핑 시스템, 촉매에 함유된 코우크스를 연소시킴으로써 상기 촉매를 재생시키기 위한 하나 이상의 유닛, 및 재생된 촉매를 공급 메카니즘으로 재순환시키기 위한 수단을 포함하는 탄화수소 접촉분해 장치에 있어서, 탄화수소와 촉매 사이의 특이적인 접촉 영역을 포함하고, 상기 접촉 영역은,
    - 최대 단면적이 S2이고, 촉매 흐름 단면적 S1을 형성하는 상부 개구부를 통해 재생된 촉매를 공급하기 위한 수단에 연결된 혼합 챔버, 및
    - 단면적 S3인 중간 개구부에 의해서 혼합 챔버에 연결되는, 최대 단면적 S4의 반응 영역으로 이루어지며, S2/S1 비율 및 S2/S3 비율이 1.5 내지 8인 것
    이 특징인 탄화수소 접촉 분해 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상부 개구부(30)을 통해 촉매 흐름을 제공하는 단면적 S1과 중간 개구부(40)의 단면적 S3가 10 내지 500 cm2인 것인 탄화수소 접촉 분해 장치.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 혼합 챔버(24)의 최대 단면적 S2와 반응 영역(25)의 최대 단면적 S4가 30 내지 2,000 cm2인 것인 탄화수소 접촉 분해 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 S2/S1 비율 및 S2/S3 비율이 2.5 내지 6인 것인 탄화수소 접촉 분해 방법.
  11. 제1항에 있어서, 환형 개구부를 통한 촉매 흐름 단면적 S1과 중간 개구부의 단면적 S3 사이의 비율 S1/S3가 0.9 내지 1.1인 것인 탄화수소 접촉 분해 방법.
  12. 제1항에 있어서, 하강하는 촉매 입자의 흐름에 대하여 역류로 수평선에 대해 5°내지 35°의 각도로 탄화수소를 주입하는 것인 탄화수소 접촉 분해 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 반응 영역이 상기 중간 개구부에서 시작하여 그것의 최대 횡단면적 S4에 도달할 때까지, 수직선에 대해 2°내지 15°의 각도로 발산되는 형태인 것인 탄화수소 접촉 분해 방법.
  14. 제1항에 있어서, 혼합 챔버의 최대 단면적 S2와 반응 영역의 최대 단면적 S4 사이의 비율 S2/S4가 0.9 내지 1.1인 것인 탄화수소 접촉 분해 방법.
  15. 제7항에 있어서, S2/S1 비율 및 S2/S3 비율이 2.5 내지 6인 것인 탄화수소 접촉 분해 장치.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2778859B1 (fr) 1998-05-25 2000-08-11 Total Raffinage Distribution Procede et dispositif d'introduction de particules de catalyseur dans un reacteur de craquage catalytique a l'etat fluide
FR2785907B1 (fr) * 1998-11-13 2001-01-05 Inst Francais Du Petrole Procede et dispositif de craquage catalytique comprenant des reacteurs a ecoulements descendant et ascendant
FR2811327B1 (fr) * 2000-07-05 2002-10-25 Total Raffinage Distribution Procede et dispositif de craquage d'hydrocarbures mettant en oeuvre deux chambres reactionnelles successives
US6613290B1 (en) 2000-07-14 2003-09-02 Exxonmobil Research And Engineering Company System for fluidized catalytic cracking of hydrocarbon molecules
WO2003090918A1 (fr) 2002-04-26 2003-11-06 China Petroleum & Chemical Corporation Reacteur de craquage catalytique a courant descendant
FR2895413B1 (fr) 2005-12-27 2011-07-29 Alstom Technology Ltd Installation de conversion d'hydrocarbures petroliers a installation de combustion integree comprenant une capture du dioxyde de carbone
EP2737013B1 (en) * 2011-07-27 2020-11-25 Saudi Arabian Oil Company Fluidized catalytic cracking of paraffinic naphtha in a downflow reactor
JP5823911B2 (ja) * 2012-04-27 2015-11-25 Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 流動接触分解装置における原料と触媒を混合する混合装置
US10913043B2 (en) 2018-09-28 2021-02-09 Uop Llc Apparatuses for mixing of staged methanol injection
FR3140777A1 (fr) 2022-10-13 2024-04-19 IFP Energies Nouvelles Chambre de mélange pour réacteur à lit fluidisé à co-courant gaz-solide descendant.
FR3140776A1 (fr) 2022-10-13 2024-04-19 IFP Energies Nouvelles Réacteur à lit fluidisé à co-courant gaz-solide descendant à écoulement homogène.
FR3140778A1 (fr) * 2022-10-13 2024-04-19 IFP Energies Nouvelles Réacteur à lit fluidisé à co-courant gaz-solide descendant à injecteur orienté.

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS624784A (ja) * 1985-07-16 1987-01-10 コンパニ−・フランセ−ズ・ド・ラフイナ−ジユ 炭化水素仕込物の接触クラツキングのための方法および装置の改良
US4985136A (en) * 1987-11-05 1991-01-15 Bartholic David B Ultra-short contact time fluidized catalytic cracking process
FR2631857B1 (fr) * 1988-05-24 1990-09-14 Inst Francais Du Petrole Reacteur a lit fluidise entraine comprenant un moyen de regulation du flux de particules solides et son utilisation dans un procede de craquage catalytique
FR2667609B1 (fr) * 1990-10-03 1993-07-16 Inst Francais Du Petrole Procede et dispositif de craquage catalytique en lit fluide a courant descendant.
FR2715163B1 (fr) * 1994-01-18 1996-04-05 Total Raffinage Distribution Procédé de craquage catalytique en lit fluidisé d'une charge d'hydrocarbures, notamment d'une charge à forte teneur en composés azotés basiques.

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ES2224238T3 (es) 2005-03-01
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ATE270700T1 (de) 2004-07-15

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