KR20000059650A - Process using staggered bypassing of reaction zones for increased capacity - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전체 탄화수소 흐름 중 일부가 2개 이상의 반응 영역으로 이루어진 일련의 반응 영역 내에서 1개 이상의 반응 영역 주위에서 우회하는 탄화수소 전환 방법을 제공한다. 본 발명은 a) 탄화수소 함유 공급 원료 스트림의 제1 부분을 제1 반응 영역에 공급하여 상기 제1 반응 영역에서 탄화수소를 반응시키고, 상기 제1 반응 영역으로부터 탄화수소 함유 제1 유출물 스트림을 회수하는 단계, b) 상기 공급 원료 스트림의 제2 부분과 상기 제1 유출물 스트림의 제1 부분을 제2 반응 영역에 공급하여 상기 제2 반응 영역에서 탄화수소를 반응시키고, 상기 제2 반응 영역으로부터 탄화수소 함유 제2 유출물 스트림을 회수하는 단계 및 c) 상기 제1 유출물 스트림의 제2 부분과 상기 제2 유출물 스트림의 적어도 일부를 함유하는 생성물 스트림을 회수하는 단계를 포함하여 탄화수소를 전환시키는 방법을 제공한다.The present invention provides a hydrocarbon conversion process in which a portion of the total hydrocarbon stream is diverted around one or more reaction zones in a series of reaction zones consisting of two or more reaction zones. The present invention comprises the steps of: a) feeding a first portion of a hydrocarbon-containing feedstock stream to a first reaction zone to react hydrocarbons in the first reaction zone and recovering the hydrocarbon-containing first effluent stream from the first reaction zone. b) supplying a second portion of the feedstock stream and a first portion of the first effluent stream to a second reaction zone to react the hydrocarbons in the second reaction zone, the hydrocarbon containing agent from the second reaction zone; Recovering the effluent stream; and c) recovering a product stream containing a second portion of the first effluent stream and at least a portion of the second effluent stream. do.
Description
본 발명은 복수개의 반응 영역에서 탄화수소를 전환시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for converting hydrocarbons in a plurality of reaction zones.
탄화수소 전환 방법은 탄화수소가 직렬식 흐름으로 통과하는 복수개의 반응 영역을 자주 사용한다. 일련의 반응 영역내에서 각 반응 영역은 대개 독특한 일련의 필수 구성 요건을 가지고 있다. 일련의 반응 영역 내에서 각 반응 영역의 최소한의 필수 구성 요건은 일련의 반응 영역을 통과하는 탄화수소의 원하는 처리량을 통과시킬 수 있는 유압 용량(hydraulic capacity)이다. 각 반응 영역의 또 다른 필수 구성 요건은 특정의 전환도로 탄화수소 전환 반응을 수행할 수 있는 용량이다. 그러나, 특정의 탄화수소 전환도에 맞게 반응 영역을 구성할 경우, 반응 영역은 유압 용량면에서만 요구되는 필요한 최소 크기보다 더 크게 구성되는 결과를 초래하는 경우가 많다. 결과적으로, 탄화수소가 직렬식 흐름으로 유동하는 복수개의 반응 영역을 포함하는 탄화수소 전환 방법에 있어서, 한 반응 영역은 일련의 반응 영역내에서 일부 다른 반응 영역보다 더 큰 유압 용량을 가질 수 있다. 예를 들면, 탄화수소 개질 방법에 있어서, 최종 개질 반응 영역 또는 최종 영역에서 두번째의 개질 반응 영역은 제1 개질 반응 영역 또는 제2 개질 반응 영역과 비교하여 과량의 유압 용량을 갖는 경우가 많다.The hydrocarbon conversion process frequently uses a plurality of reaction zones through which hydrocarbons pass in a tandem stream. Within a series of reaction zones each reaction zone usually has a unique set of essential component requirements. The minimum required constituent requirement of each reaction zone in the series of reaction zones is the hydraulic capacity that allows the desired throughput of hydrocarbons to pass through the series of reaction zones. Another essential component requirement of each reaction zone is the capacity to carry out hydrocarbon conversion reactions with specific conversions. However, when the reaction zone is configured for a specific degree of hydrocarbon conversion, the reaction zone often results in a larger configuration than the minimum size required only in terms of hydraulic capacity. As a result, in a hydrocarbon conversion method comprising a plurality of reaction zones in which hydrocarbons flow in a tandem stream, one reaction zone may have a greater hydraulic capacity than some other reaction zones in the series of reaction zones. For example, in the hydrocarbon reforming process, the second reforming reaction zone in the final reforming reaction zone or the final zone often has an excess hydraulic capacity compared to the first reforming reaction zone or the second reforming reaction zone.
일반적으로, 추가 처리량에 대한 그와 같은 과량의 유압 용량은 일련의 반응 영역내에서 크기가 지나치게 큰 반응 영역 또는 임의의 다른 반응 영역의 성능에 유해한 것은 아니다. 이론적으로, 일련의 반응 영역내에서 1개 이상의 반응 영역에서 과량의 유압 용량을 지닌 공정 유닛(unit)은 부작용이 전혀 없이 수십년 동안 작동할 수 있었다. 그렇지만, 처리량을 증가시키기 위해 공정 유닛을 개선시킨 이래, 해결해야 할 중요한 문제로는 다음과 같은 것이 제기되고 있다. 즉, 일련의 반응 영역내에서 2개 이상의 보다 작은 반응 영역이 과량의 유압 용량을 거의 또는 전혀 가질 수 없다는 사실에 비추어 볼 때, 대형 반응 영역에서 현재까지 사용되지 않은 과량의 유압 용량을 어떻게 효율적으로 사용할 수 있을까? 라는 것이다,In general, such excess hydraulic capacity for further throughput is not detrimental to the performance of an oversized reaction zone or any other reaction zone in a series of reaction zones. In theory, a process unit with excess hydraulic capacity in one or more reaction zones in a series of reaction zones could operate for decades with no side effects. However, since the process unit has been improved to increase the throughput, the following important issues have to be addressed. In other words, in the light of the fact that two or more smaller reaction zones in a series of reaction zones may have little or no excess hydraulic capacity, how to efficiently manage excess hydraulic capacity not used to date in large reaction zones. Can I use it? Is called,
이러한 문제에 대한 해결 수단으로서, 종래 기술(참조: US-A-4,325,806호 및 US-A-4,325,807호)은 일련의 반응 영역 내에서 2개의 보다 작은 연속하는 반응 영역 주위에서 탄화수소의 흐름을 재순환시키는 것을 포함하는 2가지 난제 해결 수단을 제공한다. 종래 기술의 제1 해결 수단은 전체(100%) 탄화수소 흐름 중 일부(B%)를 2개의 보다 작은 반응 영역 전체 주위에서 우회(bypass) 라인을 통해 유동시키는 단계, 탄화수소의 전체 흐름 중 나머지 부분(100%-B%)을 직렬식 흐름으로 일련의 반응 영역내에서 2개의 보다 작은 반응 영역을 통해 통과시키는 단계, 우회된 부분을 2개의 보다 작은 반응 영역 중 제2 반응 영역의 유출물과 합치는 단계 및 탄화수소의 전체 흐름을 보다 큰 반응 영역(들)만을 통해 통과시키는 단계를 포함한다. 이어서, 일련의 반응 영역을 통과한 탄화수소의 흐름은, 가장 작은 반응 영역의 유압 용량과 우회 라인의 유압 용량을 합친 용량 또는 일련의 반응 영역 내에서 다른 보다 큰 반응 영역(들)의 가장 작은 유압 용량 중 보다 더 작은 값이 되도록 증가시킬 수 있다. 물론, 이러한 해결 수단의 일차적인 단점은 보다 작은 반응 영역 중 하나를 우회하는 모든 탄화수소는 다른 보다 작은 반응 영역도 우회한다는 점이다. 이러한 해결 수단의 또 다른 단점은 일련의 반응 영역을 통과하는 전체 탄화수소 중 100%-B%만이 2개의 보다 작은 반응 영역을 모두 통과한다는 점이다. 그러므로, 평균적으로 보다 작은 수의 반응 영역을 통과하는 탄화수소는 촉매와 보다 적게 접촉하거나 아니면 보다 짧은 시간 동안 탄화수소 전환 조건 하에 처리됨으로써, 탄화수소 전환도가 낮아진다. 탄화수소의 전체 흐름 중 일부가 2개 이상의 반응 영역 주위에서 우회할 경우, 이러한 단점들은 복합적으로 생긴다.As a solution to this problem, the prior art (US Pat. No. 4,325,806 and US Pat. No. 4,325,807) recycles the flow of hydrocarbons around two smaller successive reaction zones in a series of reaction zones. It provides two means of solving the problem. The first solution of the prior art is to flow a portion (B%) of the entire (100%) hydrocarbon stream through a bypass line around the entire two smaller reaction zones, the remaining portion of the entire stream of hydrocarbon ( 100% -B%) is passed through two smaller reaction zones in a series of reaction zones in a tandem flow, combining the bypassed portion with the effluent of the second reaction zone of the two smaller reaction zones. Passing the entire flow of hydrocarbon through only the larger reaction zone (s). The flow of hydrocarbon through the series of reaction zones is then the sum of the hydraulic capacity of the smallest reaction zone and the hydraulic capacity of the bypass line or the smallest hydraulic capacity of the other larger reaction zone (s) within the series of reaction zones. It can be increased to be smaller than medium. Of course, the primary disadvantage of this solution is that all hydrocarbons bypassing one of the smaller reaction zones also bypass the other smaller reaction zone. Another disadvantage of this solution is that only 100% -B% of the total hydrocarbons passing through the series of reaction zones pass through both smaller reaction zones. Therefore, on average, hydrocarbons passing through a smaller number of reaction zones are less in contact with the catalyst or treated under hydrocarbon conversion conditions for a shorter time, thereby lowering hydrocarbon conversion. These disadvantages are compounded when some of the total flow of hydrocarbon is diverted around two or more reaction zones.
또 다른 종래 기술의 해결 수단은 직렬식 흐름 대신에 병렬식 흐름으로 2개의 연속하는 보다 작은 반응 영역을 배치하는 단계와, 탄화수소 전부 대신에 탄화수소 중 일부만을 각 병렬식 반응 영역을 통해 통과시키는 단계를 포함한다. 이러한 해결 수단은 보다 작은 병렬식 흐름 반응 영역을 일련의 반응 영역내에서 다른 보다 큰 반응 영역(들)과 직렬식 흐름으로 존재하는 1개의 큰 반응 영역 내로 효율적으로 결합시킨다. 이어서, 일련의 반응 영역을 통과한 탄화수소의 흐름은, 병렬식 반응 영역들의 유압 용량을 합친 용량 또는 일련의 반응 영역 내에서 다른 보다 큰 반응 영역(들)의 가장 작은 유압 용량 중 보다 더 작은 값이 되도록 증가시킬 수 있다. 이러한 제2 해결 수단은 병렬식 흐름의 반응 영역 중 하나를 우회하는 모든 탄화수소가 다른 병렬식 흐름 반응 영역도 우회하는 일은 없다는 장점을 갖지만, 이러한 제2 해결 수단의 단점은 일련의 반응 영역을 통과한 전체 탄화수소 흐름이 2개의 보다 작은 반응 영역을 전혀 통과할 수 없다는 점이다. 병렬식으로 배치된 반응 영역이 작아질 수록, 상기 제2의 해결 수단의 단점은 더욱더 커진다.Another prior art solution is to arrange two successive smaller reaction zones in a parallel flow instead of a tandem flow and to pass only some of the hydrocarbons through each parallel reaction zone instead of all of the hydrocarbons. Include. This solution effectively combines the smaller parallel flow reaction zones into one larger reaction zone in series flow with the other larger reaction zone (s) in the series of reaction zones. The flow of hydrocarbon through the series of reaction zones is then the lesser of the combined hydraulic capacity of the parallel reaction zones or the smallest hydraulic capacity of the other larger reaction zone (s) within the series of reaction zones. Increase as much as possible. This second solution has the advantage that not all hydrocarbons bypassing one of the reaction zones of the parallel flow will also bypass the other parallel flow reaction zones, but the disadvantage of this second solution is that it passes through a series of reaction zones. The entire hydrocarbon stream cannot pass through two smaller reaction zones at all. The smaller the reaction zones arranged in parallel, the greater the disadvantage of the second solution.
결과적으로, 전체 반응물 흐름 중 일부가 2개 이상의 연속하는 반응 영역 주위에서 우회하여야 하지만, 탄화수소 전환 반응에 미치는 유해한 효과는 극소화시킨, 복수개의 반응 영역을 통해 탄화수소를 통과시키는 방법이 요망되고 있다. 이 방법은 반응 영역 중의 하나를 우회하는 탄화수소가 일련의 반응 영역 내에서 다음 반응 영역도 우회하는 것을 방지해야 한다. 또한, 상기 방법은 우회하는 모든 반응 영역을 통해 통과하는 탄화수소의 전체 양을 최대화시켜야 한다.As a result, although some of the total reactant stream must be diverted around two or more consecutive reaction zones, there is a desire for a method of passing hydrocarbons through a plurality of reaction zones, minimizing the deleterious effects on the hydrocarbon conversion reaction. This method should prevent hydrocarbons bypassing one of the reaction zones from bypassing the next reaction zone within the series of reaction zones. In addition, the process must maximize the total amount of hydrocarbons passing through all of the bypassing reaction zones.
도1은 본 발명의 바람직한 실시 양태의 개략적인 흐름도이다.1 is a schematic flowchart of a preferred embodiment of the present invention.
본 발명은 전체 탄화수소 흐름 중 일부가 2개 이상의 반응 영역으로 이루어진 일련의 반응 영역 내에서 1개 이상의 반응 영역 주위에서 우회하는 탄화수소 전환 방법이다. 본 발명의 한 실시 양태에 있어서는, 한 반응 영역의 유출물을 그 반응 영역을 우회한 임의의 탄화수소와 합치기 전에, 그 반응 영역의 유출물을 먼저 2개의 부분으로 분류한다. 유출물 중 제1 부분은 상기 반응 영역을 우회하는 탄화수소와 합치고, 이어서 합쳐진 합성 스트림은 상기 반응 영역을 우회한 탄화수소가 일련의 반응 영역 내에서 다음 반응 영역을 전혀 우회하지도 않도록 일련의 반응 영역내에서 다음 반응 영역에 공급한다. 유출물 중 제2 부분은 일련의 반응 영역내에서 상기 다음 반응 영역을 우회하여 일련의 반응 영역 내에서 상기 다음 반응 영역에 후속하는 또 다른 다음 반응 영역에 공급한다. 상기 다음 반응 영역을 우회하는 유출물의 일부는 유출물을 생산하는 반응 영역을 우회한 임의의 탄화수소와 그 유출물을 합하기 전에, 유출물로부터 분리되기 때문에, 본 발명의 방법은 "엇갈림 우회법(staggered bypassing)"이라고 명명한다.The present invention is a hydrocarbon conversion process in which a portion of the total hydrocarbon stream is diverted around one or more reaction zones in a series of reaction zones consisting of two or more reaction zones. In one embodiment of the invention, the effluent from the reaction zone is first divided into two parts before combining the effluent from one reaction zone with any hydrocarbons bypassing the reaction zone. The first portion of the effluent is combined with hydrocarbons bypassing the reaction zone, and the combined synthesis stream is then combined in the series of reaction zones such that hydrocarbons bypassing the reaction zone do not bypass the next reaction zone at all within the series of reaction zones. It is then supplied to the reaction zone. The second portion of the effluent bypasses the next reaction zone in the series of reaction zones and feeds into another next reaction zone following the next reaction zone in the series of reaction zones. Since the portion of the effluent bypassing the next reaction zone is separated from the effluent prior to combining any hydrocarbons bypassing the reaction zone producing the effluent and the effluent, the process of the present invention is referred to as a "cross bypass method. staggered bypassing ".
본 발명의 중요 장점 중 하나는 반응 영역 중 하나를 우회하는 탄화수소가 일련의 반응 영역내에서 다음 반응 영역도 우회하는 일은 전혀 없다(즉, 0%)는 점에 있다. 이러한 측면에 있어서, 본 발명은 1개의 반응 영역을 우회하는 탄화수소가 일련의 반응 영역내에서 다음 반응 영역도 우회하는 일이 전혀 없는(0%) 종래 기술의 병렬식 흐름 방법만큼 양호하고, 1개의 반응 영역을 우회하는 탄화수소 전부(또는 100%)가 일련의 반응 영역내에서 다음 반응 영역도 우회하는 종래 기술의 우회 방법보다 매우 우수하다.One of the important advantages of the present invention is that hydrocarbons bypassing one of the reaction zones never bypass the next reaction zone in the series of reaction zones (ie 0%). In this aspect, the present invention is as good as the prior art parallel flow method in which hydrocarbons bypassing one reaction zone never bypass (0%) the next reaction zone in a series of reaction zones. All of the hydrocarbons (or 100%) bypassing the reaction zone are much superior to the prior art bypass method, which also bypasses the next reaction zone within the series of reaction zones.
본 발명의 또 다른 이점은 모든 반응 영역을 우회하여 통과하는 탄화수소 공급 원료의 전체 양을 최대화시키는데 있다. 본 발명에 있어서, B1%가 제1 반응 영역에 공급되어 제1 반응 영역 주위에서 우회하는 탄화수소 함유 공급 원료의 질량 분율이고, B2%가 제2 반응 영역 주위에서 우회하는 제1 반응 영역의 탄화수소 함유 유출물의 질량 분율인 경우, 양 반응 영역을 통과하는 전체 탄화수소 공급 원료의 양은 백분율로서 표시하여, 그 곱, 즉 [(100%-B1%)×(100%-B2%)]이다. 예를 들면, 유닛에 공급되는 탄화수소 공급 원료 중 10% 질량이 제1 반응 영역과 제2 반응 영역 각각의 주위에서 우회할 경우, B1%는 10%이고, B2%는 11.1%이며, 그것을 곱한 값, (100%-B1%)×(100%-B2%)은 80%이다. 따라서, 이러한 예에 있어서, 본 발명은 종래 기술의 우회 방법인 경우 100%-10%, 즉 90%로 약간 큰 수치 및 종래 기술의 병렬식 흐름 방법인 경우 0%로 훨씬 더 작은 수치인 것과 비교하여, 양 반응 영역을 통과한 탄화수소 공급 원료 중 80%를 통과시킨다.Another advantage of the present invention is to maximize the total amount of hydrocarbon feedstock passing through all reaction zones. In the present invention, B 1 % is the mass fraction of hydrocarbon-containing feedstock supplied to the first reaction zone and bypassed around the first reaction zone, and B 2 % of the first reaction zone bypasses around the second reaction zone. For the mass fraction of hydrocarbon-containing effluent, the amount of total hydrocarbon feedstock that passes through both reaction zones is expressed as a percentage, that is, [(100% -B 1 %) × (100% -B 2 %)]. . For example, if 10% mass of the hydrocarbon feedstock supplied to the unit is diverted around each of the first reaction zone and the second reaction zone, B 1 % is 10% and B 2 % is 11.1%, The value multiplied by (100% -B 1 %) × (100% -B 2 %) is 80%. Thus, in this example, the present invention is compared to a slightly larger figure of 100% -10%, i.e. 90% for the bypass method of the prior art and much smaller of 0% for the parallel flow method of the prior art. Thus, 80% of the hydrocarbon feedstock passed through both reaction zones is passed.
이러한 이점을 요약하자면, 본 발명은 약간 적은 탄화수소를 양 반응 영역에 통과시키지만, 탄화수소는 양 반응 영역 주위에서 모두 우회하는 일이 없기 때문에, 종래 기술의 우회 방법보다 우수한 개선된 방법이다. 또한, 본 발명은 양 반응 영역 주위에서 탄화수소를 전혀 우회시키지 않지만, 양 반응 영역을 통해 보다 많은 탄화수소를 통과시키기 때문에, 종래 기술의 병렬식 흐름 방법보다 우수한 개선된 방법이다. 양 반응 영역을 우회하는 탄화수소를 최소화시키고, 양 반응 영역을 통과하는 탄화수소를 최대화시킴으로써, 본 발명은 종래 기술 방법과 비교하여 탄화수소 전환 용량의 정도가 보다 더 높은 결과를 얻을 수 있다.In summary, the present invention is an improved method over the prior art bypass method because the present invention allows slightly less hydrocarbons to pass through both reaction zones, but hydrocarbons do not bypass all around both reaction zones. In addition, the present invention is an improved method over the prior art parallel flow method because it does not bypass hydrocarbons at all around both reaction zones but passes more hydrocarbons through both reaction zones. By minimizing hydrocarbons bypassing both reaction zones and maximizing hydrocarbons passing through both reaction zones, the present invention can result in a higher degree of hydrocarbon conversion capacity compared to prior art methods.
본 발명은, 반응이 발열 반응 또는 흡열 반응이기 때문에, 일련의 반응 영역을 사용할뿐만 아니라 반응 영역 사이에 존재하는 일련의 중간부 가열 영역 또는 중간부 냉각 영역도 사용하는 탄화수소 전환 방법에 특히 유리하다. 본 발명을 이용하여, 일련의 반응 영역내에서 초기 반응 영역 또는 상류 반응 영역 사이에 존재하는 중간부 가열 영역 또는 중간부 냉각 영역의 단위 처리량(duty)은 일련의 반응 영역내에서 후기 반응 영역 또는 하류 반응 영역으로 이동할 수 있다. 이것은 반응 영역뿐만 아니라 중간부 가열 영역 또는 중간부 냉각 영역을 확대시키는 방법인 경우에 유리할 수 있다.Since the reaction is exothermic or endothermic, the present invention is particularly advantageous for hydrocarbon conversion processes that use not only a series of reaction zones but also a series of intermediate heating zones or intermediate cooling zones present between the reaction zones. Using the present invention, the unit throughput of the intermediate heating zone or intermediate cooling zone present between the initial reaction zone or the upstream reaction zone in the series of reaction zones is the late reaction zone or downstream in the series of reaction zones. To the reaction zone. This may be advantageous in the case of a method for enlarging the reaction zone as well as the intermediate heating zone or the intermediate cooling zone.
본 발명은 일부 반응 영역이 다른 반응 영역보다 더 큰 유압 용량을 갖고 있는 일련의 반응 영역을 사용하는 기존의 공정 유닛의 처리량을 증가시키는데 주로 적용할 수 있지만, 또한 본 발명은 일련의 반응 영역을 통해 완전한 직렬식 흐름을 사용하기 위해 별도로 고안한 것으로 본 발명에 없는 신규한 공정 유닛에 적용할 수도 있다.While the present invention is primarily applicable to increasing throughput of existing process units using a series of reaction zones in which some reaction zones have greater hydraulic capacity than other reaction zones, the present invention also provides a series of reaction zones. Designed separately to use a complete in-line flow, it can also be applied to new process units not found in the present invention.
광범위한 실시 양태에 있어서, 본 발명은 탄화수소 공급 원료 스트림의 제1 부분을 제1 반응 영역에 공급하는 탄화수소 전환 방법이다. 탄화수소는 제1 반응 영역에서 반응시키고, 탄화수소 함유 제1 유출물 스트림은 제1 반응 영역으로부터 회수한다. 공급 원료 스트림의 제2 부분과 제1 유출물 스트림의 제1 부분은 제2 반응 영역에 공급한다. 탄화수소는 제2 반응 영역에서 반응시키고, 탄화수소 함유 제2 유출물 스트림은 제2 반응 영역으로부터 회수한다. 제1 유출물 스트림의 제2 부분과 제2 유출물 스트림은 상기 공정으로부터 회수한다.In a broad embodiment, the present invention is a hydrocarbon conversion process for feeding a first portion of a hydrocarbon feedstock stream to a first reaction zone. The hydrocarbons are reacted in the first reaction zone and the hydrocarbon containing first effluent stream is withdrawn from the first reaction zone. The second portion of the feedstock stream and the first portion of the first effluent stream feed the second reaction zone. The hydrocarbons are reacted in the second reaction zone and the hydrocarbon containing second effluent stream is withdrawn from the second reaction zone. The second portion of the first effluent stream and the second effluent stream are withdrawn from the process.
또 다른 광범위한 실시 양태에 있어서, 본 발명은 탄화수소 함유 공급 원료 스트림의 제1 부분을 제1 반응 영역에 공급하는 탄화수소 전환 방법이다. 탄화수소는 제1 반응 영역에서 반응시키고, 탄화수소 함유 제1 유출물 스트림은 제1 반응 영역으로부터 회수한다. 공급 원료 스트림의 제2 부분과 제1 유출물 스트림의 제1 부분은 제2 반응 영역에 공급한다. 탄화수소는 제2 반응 영역에서 반응시키고, 탄화수소 함유 제2 유출물 스트림은 제2 반응 영역으로부터 회수한다. 제1 유출물 스트림의 제2 부분과 제2 유출물 스트림의 적어도 제1 부분은 제3 반응 영역에 공급한다. 탄화수소는 제3 반응 영역에서 반응시키고, 탄화수소 함유 제3 유출물 스트림은 제3 반응 영역으로부터 회수한다.In another broad embodiment, the present invention is a hydrocarbon conversion process for feeding a first portion of a hydrocarbon-containing feedstock stream to a first reaction zone. The hydrocarbons are reacted in the first reaction zone and the hydrocarbon containing first effluent stream is withdrawn from the first reaction zone. The second portion of the feedstock stream and the first portion of the first effluent stream feed the second reaction zone. The hydrocarbons are reacted in the second reaction zone and the hydrocarbon containing second effluent stream is withdrawn from the second reaction zone. A second portion of the first effluent stream and at least a first portion of the second effluent stream feed the third reaction zone. The hydrocarbons are reacted in the third reaction zone and the hydrocarbon containing third effluent stream is withdrawn from the third reaction zone.
본 발명의 또 다른 실시 양태에 있어서, 본 발명은 탄화수소 함유 공급 원료 스트림과 수소 함유 재순환 스트림을 합하여 제1 합성 스트림을 형성하는 개질 방법이다. 제1 합성 스트림의 제1 부분은 가열하여 탄화수소를 개질시키는 제1 개질 영역에 공급한다. 탄화수소 함유 제1 유출물 스트림은 제1 개질 영역으로부터 회수한다. 제1 합성 스트림의 제2 부분과 제1 유출물 스트림의 제1 부분은 합하여 제2 합성 스트림을 형성한다. 제2 합성 스트림은 가열하여 제2 개질 영역에 공급한다. 탄화수소는 제2 개질 영역에서 개질시키고, 탄화수소 함유 제2 유출물 스트림은 제2 개질 영역으로부터 회수한다. 제1 유출물 스트림의 제2 부분과 제2 유출물 스트림의 제1 부분은 합하여 제3 합성 스트림을 형성한다. 제3 합성 스트림은 가열하여 제3 개질 영역에 공급한다. 탄화수소는 제3 개질 영역에서 개질시키고, 탄화수소 함유 제3 유출물 스트림은 제3 개질 영역으로부터 회수한다. 제2 유출물 스트림의 제2 부분과 제3 유출물 스트림은 합하여 제4 합성 스트림을 형성한다. 제4 합성 스트림은 가열하여 제4 개질 영역에 공급한다. 탄화수소는 제4의 개질 영역에서 개질시키고, 탄화수소 함유 스트림은 제4의 개질 영역으로부터 회수한다.In another embodiment of the invention, the invention is a reforming process in which a hydrocarbon-containing feedstock stream and a hydrogen-containing recycle stream are combined to form a first synthesis stream. The first portion of the first synthesis stream is heated to feed a first reforming zone to reform the hydrocarbon. The hydrocarbon containing first effluent stream is withdrawn from the first reforming zone. The second portion of the first synthesis stream and the first portion of the first effluent stream combine to form a second synthesis stream. The second synthesis stream is heated to feed the second reforming zone. The hydrocarbon is reformed in the second reforming zone and the hydrocarbon containing second effluent stream is withdrawn from the second reforming zone. The second portion of the first effluent stream and the first portion of the second effluent stream combine to form a third synthesis stream. The third synthesis stream is heated to feed the third reforming zone. The hydrocarbon is reformed in the third reforming zone and the hydrocarbon-containing third effluent stream is recovered from the third reforming zone. The second portion of the second effluent stream and the third effluent stream combine to form a fourth synthesis stream. The fourth synthesis stream is heated to feed the fourth reforming zone. The hydrocarbon is reformed in the fourth reforming zone and the hydrocarbon containing stream is recovered from the fourth reforming zone.
본 발명은 반응물 스트림이 반응 영역을 통해 연속적으로 유동하는 2개 이상의 반응 영역을 가지고 있는 반응 시스템에서 수행하는 탄화수소 함유 반응물 스트림의 접촉 전환 방법에 적용할 수 있다. 복수개의 영역을 가지고 있는 반응 시스템은 일반적으로 2가지 형태, 즉 병렬 배열 형태(side-by-side form) 또는 적층 배열 형태(stacked form) 중 하나일 수 있다. 병렬 배열 형태에 있어서, 각각 반응 영역을 포함하는 복수개의 분리된 반응 용기는 서로 측면을 따라 배치한다. 적층 배열 형태에 있어서, 하나의 공통된 반응 용기는 각각 정상부 상에 배치되어 있는 복수개의 분리된 반응 용기를 포함한다. 양 반응 시스템에 있어서, 반응 영역 사이에는 반응이 발열 반응 또는 흡열 반응인지에 따라 중간부 가열 영역 또는 중간부 냉각 영역이 존재할 수 있다.The present invention is applicable to a process for catalytic conversion of hydrocarbon containing reactant streams carried out in a reaction system having two or more reaction zones in which the reactant stream flows continuously through the reaction zone. Reaction systems having a plurality of zones can generally be in one of two forms: side-by-side form or stacked form. In a parallel arrangement, a plurality of separate reaction vessels, each comprising a reaction zone, are arranged along the sides of each other. In a stacked arrangement, one common reaction vessel comprises a plurality of separate reaction vessels each disposed on top. In both reaction systems, there may be intermediate heating zones or intermediate cooling zones between the reaction zones depending on whether the reaction is exothermic or endothermic.
반응 영역은 하강 흐름, 상승 흐름 및 횡단 흐름과 같은 탄화수소 흐름에 대한 임의의 배열의 수를 포함할 수 있지만, 본 발명이 적용되는 대부분의 공통적인 반응 영역은 반경 방향 흐름(radial flow)이다. 일반적으로, 반경 방향 흐름 반응 영역은 다양한 명목상 횡단면적을 가지고 있는 실린더형 구역으로 이루어지는데, 이들 구역은 수직으로 그리고 동축으로 배치되어 반응 영역을 형성한다, 요약하건대, 전형적으로 반경 방향 흐름 반응 영역은 둘 다 반응 용기와 동축으로 배치되어 있는 실린더형 외부 촉매 함유 스크린과 실린더형 내부 촉매 함유 스크린을 보유하는 실린더형 반응 용기를 포함한다. 내부 스크린은 외부 스크린보다 명목상 내부 횡단면적이 더 작고, 반응 용기보다 명목상 내부 횡단면적이 더 작다. 반응물 스트림은 반응 용기의 내벽과 외부 스크린의 외측 표면 사이에 존재하는 환형 공간 내로 도입된다. 반응물 스트림은 외부 스크린을 통과하여 외부 스크린과 내부 스크린 사이에 존재하는 환형 공간을 통해 반경 방향으로 흐른 후에, 내부 스크린을 통과한다. 내부 스크린을 통과한 내부 스크린 내측의 실린더형 공간 내로 수집된 스트림은 반응 용기로부터 회수한다. 반응 용기, 외부 스크린 및 내부 스크린은 실린더형일 수 있지만, 또한 이들은 수 많은 디자인, 제조 및 기술적 고려 사항에 따라 임의의 적합한 형태, 예를 들면 삼각형, 정사각형, 타원형 및 다이아몬드형 중에 어느 하나를 취할 수도 있다. 예를 들면, 외부 스크린은 연속적인 실린더형 스크린이 아니고 그 대신 일명 부채꼴로 불리우는 분리된 타원형의 관상 스크린 장치인 것이 보통인데, 상기 스크린은 반응 용기의 내벽 원주 둘레를 따라 배치된다. 내부 스크린은 외부 원주 둘레를 따라 스크린으로 덮여 있는 천공된 중심 파이프인 것이 보통이다.The reaction zone may comprise any number of arrangements for hydrocarbon flows, such as falling flow, rising flow and transverse flow, but most common reaction zones to which the present invention is applied are radial flows. In general, the radial flow reaction zone consists of cylindrical zones having various nominal cross-sectional areas, which zones are arranged vertically and coaxially to form the reaction zone. Both include a cylindrical reaction vessel having a cylindrical outer catalyst containing screen and a cylindrical inner catalyst containing screen disposed coaxially with the reaction vessel. The inner screen has a nominal internal cross section smaller than the outer screen and nominally an internal cross section smaller than the reaction vessel. The reactant stream is introduced into an annular space existing between the inner wall of the reaction vessel and the outer surface of the outer screen. The reactant stream passes radially through the annular space existing between the outer and inner screens through the outer screen and then through the inner screen. The stream collected into the cylindrical space inside the inner screen passing through the inner screen is recovered from the reaction vessel. The reaction vessel, outer screen and inner screen may be cylindrical, but they may also take any suitable form, such as triangle, square, oval and diamond, depending on a number of design, manufacturing and technical considerations. . For example, the outer screen is typically not a continuous cylindrical screen but instead a separate elliptical tubular screen device called a so-called fan, which is arranged around the inner wall circumference of the reaction vessel. The inner screen is usually a perforated center pipe covered with the screen along the outer circumference.
본 발명은 촉매가 반응 영역을 통해 이동할 수 있는 입자를 포함하는 것인 접촉 전환 방법에 적용하는 것이 바람직하다. 촉매 입자는 컨베이어 또는 수송 유체를 비롯한 다수의 구동 장치 중 어느 하나에 의해 반응 영역을 통과하여 이동할 수 있지만, 촉매 입자는 중력에 의해 반응 영역을 통과하여 이동 가능한 것이 가장 일반적이다. 전형적으로, 반경 방향 흐름 반응 영역에서, 촉매 입자는 내부 스크린과 외부 스크린 사이에 존재하여 촉매 층이라고 불리우는 환형 공간에 채워 넣는다. 촉매 입자는 반응 영역의 바닥부로부터 회수하여 반응 영역의 정상부 내로 도입한다. 반응 영역으로부터 회수한 촉매 입자는 공정으로부터 연속하여 회수하고, 공정의 재생 영역에서 재생시키거나 아니면 또 다른 반응 영역으로 전이시킬 수 있다. 마찬가지로, 반응 영역에 첨가된 촉매 입자는 공정에 새롭게 첨가된 촉매, 공정 내의 재생 영역에서 재생된 촉매 또는 또 다른 반응 영역으로부터 전이된 촉매일 수 있다.It is preferred that the present invention be applied to a catalytic conversion process wherein the catalyst comprises particles capable of moving through the reaction zone. The catalyst particles can be moved through the reaction zone by any of a number of drive devices, including conveyors or transport fluids, but most commonly the catalyst particles are movable through the reaction zone by gravity. Typically, in the radial flow reaction zone, catalyst particles are present between the inner and outer screens to fill in an annular space called the catalyst bed. The catalyst particles are withdrawn from the bottom of the reaction zone and introduced into the top of the reaction zone. The catalyst particles recovered from the reaction zone can be continuously recovered from the process and regenerated in the regeneration zone of the process or transferred to another reaction zone. Likewise, the catalyst particles added to the reaction zone may be a catalyst newly added to the process, a catalyst regenerated in the regeneration zone in the process or a catalyst transferred from another reaction zone.
적층 배열 형태의 반응 영역을 가지며, 본 발명을 실시하는 데 사용할 수 있는 반응 용기의 일례가 US-A-3,706,536호와 US-A-5,130,106호에 개시되어 있다. 중력에 의해 유동하는 촉매 입자의 한 반응 영역에서 또 다른 반응 영역으로의 전이, 새로운 촉매 입자의 도입 및 소모된 촉매 입자의 회수는 촉매 전이 도관을 통해 이루어진다.Examples of reaction vessels having reaction zones in a stacked arrangement and which can be used to practice the present invention are disclosed in US-A-3,706,536 and US-A-5,130,106. Gravity-flowing catalyst particles from one reaction zone to another, introduction of new catalyst particles, and recovery of spent catalyst particles are made through a catalyst transfer conduit.
이러한 적층 배열 형태 시스템 뿐만 아니라 병렬 배열 형태 시스템을 사용한 바에 의하면, 반응물이 촉매 입자의 이동 층을 통해 유동하는 반응 영역의 유압 용량에 대한 한계가 있는 것으로 밝혀 졌다. 이러한 한계는 촉매 지체(catalyst hang-up) 또는 촉매 고착(catalytst pinning)으로 자주 언급되는 일반적인 현상이다. 요약하건대, 촉매 고착은 촉매 입자 상에 존재하는 공정상 증기의 수평력이 중심 파이프 또는 다른 촉매 입자에 대하여 중력보다 더 큰 마찰력을 생성시킬 때 반경 방향 흐름의 반응 영역에서 발생한다. 결과적으로, 촉매 입자는 중심 파이프에 "고착"되어 반응 영역을 통과하여 자유롭게 아래 방향으로 유동하지 못한다. 고착은 US-A-5,130,106호(제 2란, 제 4행∼40행)에 보다 상세하게 설명되어 있다.The use of such a stacked arrangement system as well as a parallel arrangement system has been found to limit the hydraulic capacity of the reaction zone in which the reactants flow through the moving bed of catalyst particles. This limitation is a common phenomenon often referred to as catalyst hang-up or catalyst pinning. In summary, catalyst sticking occurs in the reaction zone of radial flow when the horizontal force of the process vapors present on the catalyst particles produces a greater frictional force than gravity on the center pipe or other catalyst particles. As a result, the catalyst particles "stick" to the center pipe and do not flow freely downward through the reaction zone. Fixation is described in more detail in US-A-5,130,106 (column 2, lines 4-40).
본 발명을 적용할 수 있는 복수개의 반응 영역을 갖는 방법으로는 광범위하게 다양한 탄화수소 전환 방법, 예를 들면 수소첨가, 수소처리(hydrotreating), 탈수소화, 이성질화, 탈수소이성질화, 탈수소고리화, 분해 및 수소첨가 분해 방법을 들 수 있지만, 본 발명을 적용할 수 있는 것으로 가장 광범위하게 실시되는 탄화수소 전환 방법은 접촉 개질 방법이다. 그러므로, 본 명세서에 포함되어 있는 본 발명의 내용은 설명을 용이하게 위해 접촉 개질 반응 시스템에 적용한 경우에 관한 것으로 하였다.Methods having a plurality of reaction zones to which the present invention can be applied include a wide variety of hydrocarbon conversion methods such as hydrogenation, hydrotreating, dehydrogenation, isomerization, dehydrogenation, dehydrogenation, and decomposition. And hydrocracking methods, the most widely practiced hydrocarbon conversion method to which the present invention is applicable is a catalytic reforming method. Therefore, the content of the present invention included in this specification is related to the case applied to the contact reforming reaction system for ease of explanation.
요약하건대, 접촉 개질 방법에서, 공급 원료는 수소를 함유하는 재순환 스트림과 혼합하여 반응 영역에서 촉매와 접촉시킨다. 접촉 개질 방법의 경우 보통의 공급 원료는 나프타로서 알려진 석유 분류물로 최저 비등점이 82℃(180℉)이고, 최고 비등점이 약 203℃(400℉)이다. 접촉 개질 방법은 특히 비교적 고농도의 나프텐계 및 거의 직쇄형인 파라핀계 탄화수소로 이루어진 직접 증류 나프타를 처리하고, 이어서 탈수소화 반응 및/또는 고리화 반응을 통해 방향족화 처리하는데 적용할 수 있다.In summary, in the catalytic reforming process, the feedstock is mixed with a recycle stream containing hydrogen to contact the catalyst in the reaction zone. For the catalytic reforming process, the common feedstock is a petroleum fraction known as naphtha, with a minimum boiling point of 82 ° C. (180 ° F.) and a maximum boiling point of about 203 ° C. (400 ° F.). The catalytic reforming method is particularly applicable to the treatment of direct distillation naphtha consisting of relatively high concentrations of naphthenic and nearly straight-chain paraffinic hydrocarbons, followed by aromatization via dehydrogenation and / or cyclization.
개질 방법은 시클로헥산을 탈수소화시키고 알킬시클로펜탄을 탈수소이성질화시켜 방향족을 생성시키는 반응, 파라핀을 탈수소화시켜 올레핀을 생성시키는 반응, 파라핀과 올레핀을 탈수소고리화시켜 방향족을 생성시키는 반응, n-파라핀을 이성질화시키는 반응, 알킬시클로파라핀을 이성질화시켜 시클로헥산을 생성시키는 반응, 치환된 방향족을 이성질화시키는 반응 및 파라핀을 수소 첨가 분해시키는 반응에 의해 일어나는 전체적인 효과로서 정의할 수 있다. 개질 방법에 대한 더 상세한 내용은, 예를 들면 US-A-4,119,526호, US-A-4,409,095호 및 US-A-4,440,626호에서 발견할 수 있다.Modifications include dehydrogenation of cyclohexane and dehydroisomerization of alkylcyclopentane to produce aromatics, dehydrogenation of paraffins to produce olefins, dehydrocyclization of paraffins and olefins to produce aromatics, n- It can be defined as the overall effect caused by the isomerization of paraffins, the isomerization of alkylcycloparaffins to produce cyclohexane, the isomerization of substituted aromatics, and the hydrocracking of paraffins. Further details of the modification process can be found, for example, in US-A-4,119,526, US-A-4,409,095 and US-A-4,440,626.
접촉 개질 반응은 보통 1종 이상의 Ⅷ족(IUPAC 8-10) 귀금속(예를 들면, 백금, 이리듐, 로듐, 팔라듐) 및 다공성 담체, 예를 들면 내화성 무기 산화물과 결합되어 있는 할로겐으로 이루어진 촉매 입자의 존재하에서 수행한다. 촉매는 Ⅷ족 금속 0.05 중량% 내지 2.0 중량%를 함유할 수 있다. 바람직한 귀금속은 백금이다. 할로겐은 보통 염소이다. 알루미나는 일반적으로 사용되는 담체이다. 바람직한 알루미나로는 감마 알루미나, 에타 알루미나 및 세타 알루미나가 알려져 있는데, 이들 중 감마 알루미나와 에이타 알루미나가 가장 바람직한 결과를 제공한다. 촉매의 성능과 관련된 중요한 성질은 담체의 표면적이다. 담체의 표면적은 100 m/g2내지 500 m/g2인 것이 바람직하다. 입자는 보통 구형으로서 직경이 1.5 mm 내지 3.1 mm(1/16 인치 내지 1/8 인치)이지만, 그 크기가 6.35 mm(1/4 인치)정도로 클 수 있다. 그러나, 특정한 재생기에서는 크기가 비교적 작은 범위내에 존재하는 촉매 입자를 사용하는 것이 바람직하다. 촉매 입자 직경은 3.1 mm(1/16 인치)인 것이 바람직하다.Catalytic reforming reactions usually involve catalyst particles consisting of one or more Group VIII (IUPAC 8-10) noble metals (e.g. platinum, iridium, rhodium, palladium) and a halogen bonded to a porous carrier such as a refractory inorganic oxide. Perform in presence. The catalyst may contain 0.05% to 2.0% by weight of Group VIII metal. Preferred precious metals are platinum. Halogen is usually chlorine. Alumina is a commonly used carrier. Preferred aluminas are gamma alumina, eta alumina and theta alumina, of which gamma alumina and eita alumina provide the most desirable results. An important property related to the performance of the catalyst is the surface area of the carrier. The surface area of the carrier is preferably 100 m / g 2 to 500 m / g 2 . The particles are usually spherical in diameter from 1.5 mm to 3.1 mm (1/16 inch to 1/8 inch), but can be as large as 6.35 mm (1/4 inch). However, in certain regenerators it is desirable to use catalyst particles that are within a relatively small size range. The catalyst particle diameter is preferably 3.1 mm (1/16 inch).
개질 반응이 진행하는 동안, 촉매 입자는 메카니즘, 예를 들면 입자 상에 코크스의 부착의 결과로서 불활성화되어 간다. 즉, 일정 시간 동안 사용한 후, 개질 반응을 촉진시키는 촉매 입자의 성능은 촉매를 더 이상 사용할 수 없을 정도로 감소한다. 촉매는 개질 방법에 재사용하기 전에 상태 재조절하거나 재생시켜야 한다.As the reforming reaction proceeds, the catalyst particles become inactivated as a result of the mechanism, for example, adhesion of coke on the particles. That is, after use for a period of time, the ability of the catalyst particles to promote the reforming reaction is reduced to the point that the catalyst is no longer available. The catalyst must be reconditioned or regenerated before reuse in the reforming process.
바람직한 형태에 있어서, 개질 방법은 이동 층 반응 용기와 이동 층 재생 용기를 사용하고, 본 발명은 이러한 개질 방법에 적용할 수 있다. 재생된 촉매 입자는 전형적으로 다수의 반응 영역으로 이루어진 반응 용기에 공급하며, 촉매 입자는 중력에 의해 반응 용기를 통과하여 유동한다. 촉매는 반응 용기의 바닥부로부터 회수하여 재생 용기로 수송한다. 전형적으로, 재생 용기에서는 다단계 재생 공정을 사용하여 촉매를 재생시켜 개질 반응을 증진시킬 수 있을 정도로 충분한 촉매 성능을 비축한다. US-A-3,652,231호, US-A-3,647,680호 및 US-A-3,692,496호에서는 개질 방법에 사용하기 적합한 촉매 재생 용기를 개시하고 있다. 촉매는 중력에 의해 다양한 재생 단계를 통해 유동하고, 이어서 재생 용기로부터 회수하여 반응 용기로 수송한다. 새로운 촉매를 구성 요소로서 공정에 첨가하기 위해 그리고 소모된 촉매를 공정으로부터 회수하기 위한 장치가 제공된다. 반응 용기 및 재생 용기를 통한 촉매의 이동은 실제 반연속적이지만, 연속적인 것으로서 자주 언급된다. 반연속적 이동은 간격이 밀접한 지점들에서 비교적 소량의 촉매가 시간별로 반복적으로 전이하는 것을 의미한다. 예를 들면, 25분 마다 1회 배치(batch)를 반응 용기의 바닥부로부터 회수할 수 있으며, 이 회수는 5분 동안에 걸쳐 이루어질 수 있다. 즉, 촉매가 5분 동안 유용하다. 용기 내에 존재하는 본 발명의 촉매가 배치의 크기에 비해 비교적 크다면, 용기내 촉매 층은 연속적으로 이동하는 것으로 간주할 수 있다. 이동 층 시스템은 촉매를 제거하거나 치환시키면서 생산을 계속 유지하는 이점을 가진다.In a preferred form, the reforming method uses a moving bed reaction vessel and a moving bed regeneration vessel, and the present invention is applicable to this reforming method. The regenerated catalyst particles are typically supplied to a reaction vessel consisting of a plurality of reaction zones, the catalyst particles flowing through the reaction vessel by gravity. The catalyst is recovered from the bottom of the reaction vessel and transported to the regeneration vessel. Typically, regeneration vessels stock catalyst performance sufficient to regenerate the catalyst using multistage regeneration processes to enhance the reforming reaction. US-A-3,652,231, US-A-3,647,680 and US-A-3,692,496 disclose catalyst regeneration vessels suitable for use in the reforming process. The catalyst flows through the various regeneration stages by gravity and then withdrawn from the regeneration vessel and transported to the reaction vessel. An apparatus is provided for adding new catalyst as a component to a process and for recovering spent catalyst from the process. The movement of the catalyst through the reaction vessel and the regeneration vessel is actually semicontinuous, but is often referred to as continuous. Semi-continuous movement means that a relatively small amount of catalyst repeatedly transitions in time at closely spaced points. For example, a batch can be recovered from the bottom of the reaction vessel once every 25 minutes, which recovery can take place over 5 minutes. That is, the catalyst is useful for 5 minutes. If the catalyst of the present invention present in the vessel is relatively large relative to the size of the batch, the catalyst layer in the vessel may be considered to move continuously. Moving bed systems have the advantage of maintaining production while removing or replacing catalysts.
도면은 접촉 개질 방법에 적용하였을 경우, 본 발명의 한 실시 양태를 예시한 것이다. 도면은 본 발명을 이해하는 데 필요한 장치와 라인만을 도시한 것이다. 도면은 4개의 적층된 반응 영역, 즉 상부 제1 반응 영역(10), 중간부 제2 반응 영역(20), 중간부 제3 반응 영역(30) 및 바닥부 제4 반응 영역(40)을 포함하는 공통의 반응 용기(100)를 도시한 것이다. 이러한 4개의 반응 영역은 전체 촉매 부피의 분포가 반응 영역(10)에서 10%이고, 반응 영역(20)에서 15%이며, 반응 영역(30)에서 25%이고, 반응 영역(40)에서 50%가 되도록, 길이와 촉매 층의 환형 횡단면적에 따라 크기가 정해진다. 통상적인 작업에서, 새로운 촉매 입자 또는 재생된 촉매 입자는 라인(46)과 유입구 노즐(44)을 통해 제1 반응 영역(10) 내로 도입한다. 촉매 입자는 중력에 의하여 제1 반응 영역(10)으로부터 제2 반응 영역(20)으로, 제2 반응 영역(20)으로부터 제3 반응 영역(30)으로, 그리고 제3 반응 영역(30)으로부터 제4 반응 영역(40)으로 유동한다. 촉매 입자는 최종적으로 공통의 반응 용기(100)으로부터 배출구(104)와 라인(106)을 통해 회수한다. 라인(106)을 통해 회수한 촉매 입자는 도면에 도시되어 있지 않은 통상의 연속적인 재생 영역으로 수송할 수 있다. 공통의 반응 용기(100)를 통과하는 유속은 반응 영역(10, 20, 30 및 40)에서 접촉 성능(즉, 촉매의 활성, 원하는 생성물의 수율, 및 원하지 않은 부생성물에 대한 원하는 생성물의 선택도)를 소정의 정도로 달성하기 위해서, 라인(106)을 통과하는 촉매 입자의 회수 속도를 조절함으로써, 제어할 수 있다.The drawings illustrate one embodiment of the present invention when applied to a method of contact modification. The drawings only show the devices and lines necessary to understand the invention. The figure comprises four stacked reaction zones: an upper first reaction zone 10, an intermediate second reaction zone 20, an intermediate third reaction zone 30 and a bottom fourth reaction zone 40. A common reaction vessel 100 is shown. These four reaction zones have a distribution of total catalyst volume of 10% in the reaction zone 10, 15% in the reaction zone 20, 25% in the reaction zone 30 and 50% in the reaction zone 40. It is sized according to the length and the annular cross-sectional area of the catalyst bed. In normal operation, fresh catalyst particles or regenerated catalyst particles are introduced into the first reaction zone 10 through line 46 and inlet nozzle 44. The catalyst particles are moved from the first reaction zone 10 to the second reaction zone 20, from the second reaction zone 20 to the third reaction zone 30, and from the third reaction zone 30 by gravity. 4 flows into the reaction zone 40. The catalyst particles are finally withdrawn from the common reaction vessel 100 via outlet 104 and line 106. The catalyst particles recovered via line 106 can be transported to a conventional continuous regeneration zone, not shown in the figure. The flow rates through the common reaction vessel 100 depend on the contact performance in the reaction zones 10, 20, 30, and 40 (ie, the activity of the catalyst, the yield of the desired product, and the selectivity of the desired product for the unwanted byproducts) ) Can be controlled by adjusting the recovery rate of catalyst particles passing through line 106 in order to achieve a predetermined degree.
다음 탄화수소의 흐름을 살펴 보면, 82℃ 내지 204℃(180℉ 내지 400℉) 범위에서 비등하는 직접 증류 나프타 가솔린 분류물은 라인(12)을 통해 공정에 공급하고, 라인(16)을 통해 유동하는 수소 농후 가스 스트림과 혼합하여 합성 공급 원료 스트림을 형성시킨다. 합성 공급 원료 스트림은 라인(14)을 통해 열 교환기(110)에 공급하고, 열 교환기에서는 합성 공급 원료 스트림을 라인(108)을 통해 유동하는 제4 반응 영역(40)의 유출물 스트림과의 열 교환에 의해 가열한다. 가열한 합성 공급 원료 스트림은 라인(22)을 통과한 후 2개의 부분으로 분류시킨다. 합성 공급 원료 스트림 중 약 90 질량%는 제1 반응 영역(10)에 대한 공급 원료 스트림이 된다. 이러한 부분의 합성 공급 원료 스트림은 라인(38)을 통해 공급 원료 가열기(50)에 공급하여 그 스트림을 제1 반응 영역(10) 유입구의 소정 온도로 가열한 후, 라인(42)을 통해 제1 반응 영역(10)에 공급한다. 전형적인 반응 영역 유입구의 온도는 반응 압력 3.5 kg/cm2(g) 내지 14 kg/cm2(g)(50 psig 내지 200 psig)에서 454℃ 내지 549℃(850℉ 내지 1020℉)이다. 합성 공급 원료 스트림 중 나머지 약 10 질량%는 공급 원료 가열기(50)와 제1 반응 영역(10) 주위에서 우회하여 제2 반응 영역(20)에 공급한다. 이러한 우회된 부분의 합성 공급 원료 스트림은 라인(24), 유량 측정 기구(28), 라인(26), 조절 밸브(34) 및 라인(36)을 통과한 후, 라인(72), 가열기(60) 및 라인(74)을 통해 제2 반응 영역(20)으로 유입시킨다. 이러한 부분의 합성 공급 원료 스트림은 흐름 제어 작용을 하는 조절 밸브(34)로 제어한다. 라인(24)을 통과하는 소정의 유속에 대응하는 설정값은 기구(28) 내에 존재한다. 기구(28)는 라인(24)을 통해 실제 유속과 소정의 유속 간의 차이에 해당하는 시그날(32)을 제공한다.Looking at the next hydrocarbon flow, the direct distillation naphtha gasoline fraction boiling in the range from 82 ° C. to 204 ° C. (180 ° F. to 400 ° F.) is fed to the process via line 12 and flows through line 16. It is mixed with a hydrogen rich gas stream to form a synthetic feedstock stream. The synthesis feedstock stream is supplied to the heat exchanger 110 via line 14, where the heat exchanger is in contact with the effluent stream of the fourth reaction zone 40, which flows the synthesis feedstock stream through line 108. Heat by exchange. The heated synthetic feedstock stream passes through line 22 and is partitioned into two parts. About 90 mass% of the synthesis feedstock stream becomes the feedstock stream to the first reaction zone 10. This portion of the synthetic feedstock stream is fed to feedstock heater 50 via line 38 to heat the stream to a predetermined temperature in the first reaction zone 10 inlet, and then through line 42 to the first It is supplied to the reaction zone 10. Typical reaction zone inlet temperatures are 454 ° C. to 549 ° C. (850 ° F. to 1020 ° F.) at reaction pressures of 3.5 kg / cm 2 (g) to 14 kg / cm 2 (g) (50 psig to 200 psig). The remaining about 10 mass% of the synthesis feedstock stream is bypassed around the feedstock heater 50 and the first reaction zone 10 and fed to the second reaction zone 20. This bypassed portion of the synthetic feedstock stream passes through line 24, flow measurement instrument 28, line 26, control valve 34 and line 36, and then line 72, heater 60. ) And line 74 to the second reaction zone 20. This portion of the synthetic feedstock stream is controlled by a regulating valve 34 which acts as a flow control. A set point corresponding to the predetermined flow rate through line 24 is present in instrument 28. The instrument 28 provides a signal 32 via line 24 that corresponds to the difference between the actual flow rate and the predetermined flow rate.
유출물 스트림은 제1 반응 영역(10)으로부터 라인(48)을 통해 회수한다. 제1 반응 영역(10)으로터 유출되는 유출물 스트림은 2개의 부분으로 분류시킨다. 유출물 스트림 중 약 90 질량%는 라인(68)을 통과하여 라인(36)을 통해 유동하는 합성 공급 원료 스트림의 우회된 부분과 합쳐서 제2 반응 영역(20)에 공급되는 공급 원료 스트림을 형성한다. 개질 반응은 일반적으로 흡열 반응이기 때문에, 제2 반응 영역의 공급 원료 스트림은 라인(72)을 통해 가열기(60)에 공급하여 그 스트림을 제2 반응 영역(20) 유입구의 소정 온도로 재가열한다. 가열한 후, 제2 반응 영역의 공급 원료 스트림은 라인(74)을 통해 제2 반응 영역(20) 내로 유입시킨다. 제1 반응 영역으로부터 유출되는 유출물 스트림 중 나머지 약 10%는 가열기(60)와 제2 반응 영역(20) 주위에서 우회하여 제3 반응 영역(30)에 공급한다. 이러한 우회된 부분의 제1 반응 영역의 유출물 스트림은 라인(52), 유량 측정 기구(54), 라인(62), 조절 밸브(58) 및 라인(64)을 통과한 후, 라인(88), 가열기(70) 및 라인(92)을 통해 제3 반응 영역(30) 내로 유입시킨다. 이러한 부분의 제1 반응 영역 유출물 스트림은 라인(52)을 통과하는 실제 유속과 소정의 유속 간의 차이에 해당하는 시그날(56)에 의해 흐름 제어 작용을 하는 조절 밸브(58)로 제어한다. 유출물 스트림은 제2 반응 영역(20)으로부터 라인(76)을 통해 회수한다.The effluent stream is withdrawn from the first reaction zone 10 via line 48. The effluent stream exiting the first reaction zone 10 is divided into two parts. About 90 mass% of the effluent streams merge with the bypassed portion of the synthetic feedstock stream flowing through line 68 and flowing through line 36 to form a feedstock stream that is fed to the second reaction zone 20. . Since the reforming reaction is generally an endothermic reaction, the feedstock stream in the second reaction zone is fed to the heater 60 via line 72 and reheats the stream to a predetermined temperature at the inlet of the second reaction zone 20. After heating, the feedstock stream of the second reaction zone is introduced into the second reaction zone 20 via line 74. The remaining about 10% of the effluent stream exiting the first reaction zone is bypassed around the heater 60 and the second reaction zone 20 and supplied to the third reaction zone 30. The effluent stream in the first reaction zone of this bypassed portion passes through line 52, flow measurement instrument 54, line 62, control valve 58 and line 64, and then line 88 And into the third reaction zone 30 through the heater 70 and line 92. This portion of the first reaction zone effluent stream is controlled by a regulating valve 58 which has a flow control action by a signal 56 corresponding to the difference between the actual flow rate and the desired flow rate through the line 52. The effluent stream is withdrawn from the second reaction zone 20 via line 76.
제2 반응 영역(20)으로부터 유출되는 유출물 스트림은 2개의 부분으로 분류시킨다. 유출물 스트림 중 약 90 질량%는 라인(66)을 통과하여 라인(64)을 통해 유동하는 제1 반응 영역으로부터 유출된 유출물 스트림의 우회된 부분과 합쳐서 제3 반응 영역(30)에 공급되는 공급 원료 스트름을 형성한다. 제3 반응 영역의 공급 원료 스트림은 라인(88)을 통해 가열기(70)에 공급하여 그 스트림을 제3 반응 영역(20) 유입구의 소정 온도로 가열한 후, 라인(92)을 통해 제3 반응 영역(30) 내로 유입시킨다. 제2 반응 영역으로부터 유출되는 유출물 스트림 중 나머지 약 10%는 가열기(70)와 제3 반응 영역(30) 주위에서 우회하여 제4 반응 영역(40)에 공급한다. 이러한 우회된 부분의 제2 반응 영역의 유출물 스트림은 라인(78), 유량 측정 기구(82), 라인(88), 조절 밸브(86) 및 라인(94)을 통과한 후, 라인(96), 가열기(80) 및 라인(102)을 통해 제4 반응 영역(40) 내로 유입시킨다. 이러한 부분의 제2 반응 유출물 스트림은 시그날(84)에 의해 흐름 제어 작용을 하는 조절 밸브(86)로 제어한다. 유출물 스트림은 제3 반응 영역(30)으로부터 라인(98)을 통해 회수한다.The effluent stream exiting the second reaction zone 20 is divided into two parts. About 90 mass% of the effluent stream is supplied to the third reaction zone 30 in combination with the bypassed portion of the effluent stream flowing out of the first reaction zone flowing through line 64 through line 66. Form a feedstock strut. The feedstock stream of the third reaction zone is fed to the heater 70 via line 88 to heat the stream to a predetermined temperature at the inlet of the third reaction zone 20 and then through line 92 a third reaction. Into the region 30. The remaining about 10% of the effluent stream exiting the second reaction zone is bypassed around the heater 70 and the third reaction zone 30 to feed into the fourth reaction zone 40. The effluent stream in the second reaction zone of this bypassed portion passes through line 78, flow measurement instrument 82, line 88, control valve 86 and line 94, and then line 96. And into the fourth reaction zone 40 through the heater 80 and line 102. This portion of the second reaction effluent stream is controlled by a regulating valve 86 which has a flow control action by signal 84. The effluent stream is withdrawn from the third reaction zone 30 via line 98.
제3 반응 영역(30)으로부터 유출되는 유출물 스트림은 라인(94)을 통해 유동하는 제2 반응 영역으로부터 유출되는 유출물 스트림의 우회된 부분과 합쳐서 제4 반응 영역(40)에 공급되는 공급 원료 스트림을 형성한다. 제4 반응 영역 공급 원료 스트림은 라인(96)을 통해 가열기(80)에 공급하여 그 스트림을 제4 반응 영역(40)유입구의 소정 온도로 가열한 후, 라인(102)을 통해 제4 반응 영역(40)에 유입시킨다. 유출물 스트림은 제4 반응 영역(40)으로부터 라인(108)을 통해 회수된다.The effluent stream exiting the third reaction zone 30 is combined with the bypassed portion of the effluent stream exiting the second reaction zone flowing through line 94 and fed to the fourth reaction zone 40. Form a stream. The fourth reaction zone feedstock stream is fed to the heater 80 via line 96 and heated to the predetermined temperature of the fourth reaction zone 40 inlet, followed by a fourth reaction zone through line 102. Inflow to (40). The effluent stream is withdrawn via line 108 from fourth reaction zone 40.
제4 반응 영역(40)으로부터 유출되는 유출물 스트림은 열 교환기(110)에 공급하여 라인(14)을 통해 유동하는 합성 공급 원료 스트림과의 열 교환에 의해 그 유출물 스트림을 냉각한다. 이어서, 제4 반응 영역의 유출물 스트림은 라인(112)을 통해 냉각기(120)에 공급하여 그 유출물 스트림을 분리기(90) 유입구의 소정 온도로 냉각한 후, 라인(114)을 통해 분리기(90)에 공급한다. 분리기(90)에서, 유출물 스트림은 라인(18)을 통해 회수되는 수소 함유 가스 스트림과 라인(116)을 통해 회수되는 생성 개질물을 함유한 액체 스트림으로 분리한다. 수소 농후 가스 스트림의 일부는, 전술한 바와 같이, 라인(16)을 통과하여 공정에 공급되는 직접 증류 나프타와 합쳐서 공통의 반응 용기(100)에 재순환시킨다. 가스 흐름의 또 다른 부분은 라인(118)을 통해 수소 농후 가스 스트림을 회수하기 위한 통상적인 생성물 분리기(도면에는 도시되어 있지 않음)에 공급한다. 수소 농후 가스 스트림은 수소 함량이 50 몰% 이상인 가스 스트림을 의미한다. 생성 개질물 스트림은 라인(116)을 통해 고농도 옥탄 생성물, 예를 들면 연구에 밝혀진 옥탄가 등급이 약 95인 개질물을 회수하기 위한 통상적인 생성물 분리기(도면에 도시되어 있지 않음)에 공급한다.The effluent stream exiting the fourth reaction zone 40 is fed to a heat exchanger 110 to cool the effluent stream by heat exchange with a synthetic feedstock stream flowing through line 14. The effluent stream in the fourth reaction zone is then fed to the cooler 120 via line 112 to cool the effluent stream to a predetermined temperature at the separator 90 inlet, and then through line 114 a separator ( 90). In separator 90, the effluent stream separates into a hydrogen containing gas stream recovered via line 18 and a liquid stream containing the product reformate recovered via line 116. A portion of the hydrogen rich gas stream is recycled to the common reaction vessel 100, as described above, in combination with the direct distillation naphtha supplied to the process through line 16. Another portion of the gas stream feeds through line 118 to a conventional product separator (not shown in the figure) for recovering the hydrogen rich gas stream. By hydrogen rich gas stream is meant a gas stream having a hydrogen content of at least 50 mol%. The product reformate stream is fed via line 116 to a conventional product separator (not shown in the figure) for recovering high octane products, for example, a reformate having a octane rating of about 95 as found in the study.
도면에서는 각 반응 영역이 촉매 층, 외부 스크린 및 내부 스크린으로 이루져 있지만, 본 발명의 영역 내에 존재하는 반응 영역은 각각 촉매 층, 외부 스크린 및 내부 스크린을 구비한 2개 이상의 반응 용기를 포함한 반응 영역을 포함한다. 따라서, 반응 영역은 1개 이상의 반응 용기를 포함할 수 있다. 결과적으로, 반응 영역을 우회하는 스트림은 1개 이상의 반응 용기를 우회할 수 있다. 예를 들면, 2개의 반응 영역, 즉 직렬식 흐름인 2개의 반응 용기를 포함하는 제1 반응 영역과, 1개의 반용 용기를 포함하는 제2 반응 영역을 갖는 공정은 본 발명의 영역 내에 존재한다. 이러한 예에 있어서, 제1 반응 영역에 공급되는 공급 원료 스트림 일부는 제1 반응 영역의 2개 반응 용기를 통해 일련의 직렬식 흐름으로 통과한다. 그러므로, 제1 반응 영역의 제2 반응 용기의 유출물은 제1 반응 영역의 유출물이다. 따라서, 본 발명에 의하면, 제1 반응 영역의 유출물 중 일부는 제2 반응 영역을 우회하고, 제1 반응 영역 유출물 중 나머지 부분은 제1 반응 영역을 우회한 공급 원료 스트림의 일부와 합한다. 이러한 예는 단일 반응 영역을 포함하는 복수개의 반응 용기에 대하여 본 발명의 영역을 제한하는 것이 아니다.In the figure, each reaction zone consists of a catalyst bed, an outer screen and an inner screen, but the reaction zones present within the zone of the invention each comprise a reaction zone comprising two or more reaction vessels having a catalyst layer, an outer screen and an inner screen. It includes. Thus, the reaction zone may comprise one or more reaction vessels. As a result, the stream bypassing the reaction zone may bypass one or more reaction vessels. For example, a process having two reaction zones, ie a first reaction zone comprising two reaction vessels in a tandem flow, and a second reaction zone comprising one half vessel, is within the scope of the present invention. In this example, a portion of the feedstock stream fed to the first reaction zone is passed in a series of in-line flows through the two reaction vessels of the first reaction zone. Therefore, the effluent of the second reaction vessel of the first reaction zone is the effluent of the first reaction zone. Thus, according to the present invention, some of the effluent in the first reaction zone bypasses the second reaction zone and the remaining part of the first reaction zone effluent combines with a portion of the feedstock stream bypassing the first reaction zone. This example does not limit the scope of the invention for a plurality of reaction vessels comprising a single reaction zone.
도면에서는 각 반응 영역 주위에서 전체 탄화수소 흐름 중 우회(diversion or bypass)량이 10 질량%이지만, 본 발명의 이점은 우회량이 일반적으로 전체 탄화수소 흐름의 0.1 질량% 내지 99.9 질량%일 경우에도 달성할 수 있을 것으로 간주된다. 그러나, 공정의 경제적인 측면과 불가피한 전환 손실량 때문에, 우회량은 바람직하게는 1 질량% 내지 50 질량%, 보다 바람직하게는 5 질량% 내지 30 질량%이다.In the figure, although the amount of diversion or bypass in the total hydrocarbon flow around each reaction zone is 10 mass%, the advantage of the present invention can be achieved even when the bypass amount is generally 0.1 mass% to 99.9 mass% of the total hydrocarbon flow. Is considered. However, due to economical aspects of the process and the amount of unavoidable conversion loss, the bypass amount is preferably 1% by mass to 50% by mass, more preferably 5% by mass to 30% by mass.
본 발명은 반응물 스트림이 반응 영역을 통해 연속적으로 유동하는 2개 이상의 반응 영역, 즉 복수개의 반응 영역을 가지고 있는 반응 시스템에서 수행하는 탄화수소 함유 반응물 스트림의 접촉 전환 방법에 이용할 수 있다.The present invention can be used for the process of catalytic conversion of a hydrocarbon containing reactant stream carried out in a reaction system having two or more reaction zones, ie a plurality of reaction zones, in which the reactant stream flows continuously through the reaction zone.
Claims (7)
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| KR1019990007420A KR100591565B1 (en) | 1999-03-06 | 1999-03-06 | Process using staggered bypassing of reaction zones for increased capacity |
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| KR1019990007420A KR100591565B1 (en) | 1999-03-06 | 1999-03-06 | Process using staggered bypassing of reaction zones for increased capacity |
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