KR20100040738A - 프로필렌의 제조를 위한 공통의 기체-고체 분리 구역 및 2개의 병렬 상승관을 포함하는 반응 구역 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 2개 이상의 유동 반응기, 즉 중질 탄화수소 유분을 분해하기 위한 하나의 주 반응기 및 하나 이상의 경질 유분을 분해하기 위한 다른 하나의 추가의 반응기를 포함하는 반응 구역에 관한 것으로, 상기 두 반응기로부터의 유출물은 공통의 기체-고체 분리 및 켄칭 구역에서 처리된다. 상기 반응 구역에서의 열분해 반응이 최적의 방식으로 제어되므로 성능이 개선된다.

Description

프로필렌의 제조를 위한 공통의 기체-고체 분리 구역 및 2개의 병렬 상승관을 포함하는 반응 구역{REACTION ZONE COMPRISING TWO RISERS IN PARALLEL AND A COMMON GAS-SOLID SEPARATION ZONE, FOR THE PRODUCTION OF PROPYLENE}
접촉 분해 공정(FCC)은 일반적으로 비점이 340℃를 초과하는 중질 탄화수소 공급물을 산 촉매의 존재 하에 중질 공급물 분자의 분해에 의하여 더 경질의 탄화수소 유분으로 전환시킬 수 있다.
FCC 공정은 실질적으로 가솔린 및 LPG(액화 석유 가스) 그리고 LCO 및 HCO라 불리는 더 중질의 유분을 생성한다.
FCC의 동시 생성물 중 하나는 LPG에서 풍부한 양으로 발견되는 프로필렌이다. 프로필렌은 석유화학 착물을 공급하기 위하여 제조되는 다른 기체로부터 분리될 수 있다. 다년간, 프로필렌에 대한 수요가 폭증하여 제련업자가 접촉 분해에 의하여 점점 더 많은 프로필렌을 제조하도록 촉진하였다. 한 공지된 방법은 주 공급물보다 경질이고 바람직하게는 일반적으로 5 이상의 탄소 원자를 갖는(C5=+라 표시) 장쇄 올레핀을 유의적인 양으로 함유하는 탄화수소 유분을 분해하는 것으로 이루어지며, 상기 유분은 FCC에 의한 중질 공급물의 분해에 의하여 제조되는 가솔린으로부터 또는 C4=+ 올레핀 올리고머화 단위로부터 또는 장쇄 올레핀을 생성하는 임의의 다른 공정에서 유래된다.
상기 분해는 중질 탄화수소 공급물을 처리하는 것과 동일한 반응기에서 또는 유의적인 양의 프로필렌의 제조를 위하여 더 선호되는 작동 조건 하에서 사용되는 반응기에서 실시할 수 있다.
본 발명의 목적은 중질 유분을 전환시키는 반응기로부터의 유출물의 분리와 경질 유분의 전환을 위한 하나 이상의 반응기에서 유래하는 유출물의 분리를 통합할 수 있는 반응 구역에 관한 것이다.
그 결과, 반응기의 희석 상에서 스팀으로 저 순환 구역을 플러쉬하여 기체의 순환을 제어 하에 유지하여 비활성(dead) 구역을 제거할 필요가 없으므로 중질 유분 전환 반응기의 기능이 개선된다.
본 발명은 또한 경질 유분 전환 반응기(들)의 켄칭을 중질 유분 전환 반응기로부터의 유출물을 켄칭하는 데 유리하게 이용할 수 있다.
이하에서는, 가늘고 긴 관의 형태이고 운반상을 사용하여 작동하는 유동상 접촉 분해 반응기를 당업자의 용어를 사용하여 상승관이라 부르기로 한다. 이 용어는 일반적으로 기체 및 촉매의 흐름이 상승 동시 흐름인 반응기를 의미한다. 운반상 방식으로 작동하나 기체 및 촉매 흐름이 하향 흐름인 동일한 가늘고 긴 관형 반응기에서 반응을 실시하는 것도 가능하다. 이하에서는 간략하게 용어 "상승관"을 강하관(dropper)으로서 작동하는 가능성을 포함하는 용어로서 사용할 것이다.
중질 유분 FCC 단위에서 유래하는 주 공급물은 일반적으로 비점이 340℃를 초과하는 분자를 실질적으로 (즉, 80% 이상) 함유하는 탄화수소 또는 탄화수소 혼합물이다. 이 공급물은 일반적으로 50 ppm 미만, 바람직하게는 20 ppm 미만의 제한된 양의 금속(Ni+V) 및 일반적으로 11 중량% 초과의 수소 함량을 포함한다. 질소 함량을 0.5 중량% 미만으로 제한하는 것도 바람직할 수 있다.
(미국 표준 ASTM D 482에 의하여 정의되는) 공급물 중의 콘라드손(Conradson) 탄소의 양은 대체로 열균형을 만족시키는 FCC 유닛의 치수를 결정한다.
공급물 중의 콘라드손 탄소에 따라, 코크스 수율은 유닛 치수가 열균형을 만족시키기 위하여 특정이어야 함을 의미한다. 따라서, 공급물 중의 콘라드손 탄소가 3 중량% 미만인 경우, 전체 연소 유동상에서 코크스를 연소시킴으로써 열균형을 만족시키면서 FCC 유닛을 작동시킬 수 있다.
3 중량% 초과의 콘라드손 탄소를 갖는 중질 공급물의 경우, 부분 연소 재생, 공기 부재 하의 부분 재생과 과량의 공기를 사용한 재생의 조합 또는 R2R 공정의 이중 재생과 같이 열균형을 만족시킬 수 있는 다른 방법을 적용할 수 있다.
기화시 과량의 열을 흡수하는 상승관 내부로 재순환된 분해 유분을 주입하는 것도 열균형을 만족시키기 위해 가능한 방법이다. 끝으로, 재생 구역에 (업계에서 일반적으로 캣 쿨러라 불리는) 교환기를 설치하여 예컨대 증기를 발생시키고 촉매를 냉각시킴으로써 과량의 열의 일부를 흡수할 수 있다.
상기 기술 중 하나 이상을 사용하여, 15 중량% 미만, 바람직하게는 10 중량% 미만의 콘라드손 탄소를 함유하는 중질 유분을 접촉 분해에 의하여 전환시킬 수 있다.
중질 유분의 접촉 분해는 건조 기체로부터 전환 잔류물에 이르는 유출물을 생성한다. 이하의 유분은 유출물로서 분류되며 종래 조성 또는 비점에 따라 정의된다:
ㆍ 건조 기체 및 산 기체(실질적으로: H2, H2S, C1, C2);
ㆍ C3-C4 분자를 함유하는 액화 석유 기체;
ㆍ 비점이 220℃(표준 유분점) 미만인 중질 탄화수소를 함유하는 가솔린;
ㆍ 표준 220∼360℃ 비점 범위를 갖고 고도로 방향족이므로 LCO(경질 순환유)라 불리는 가스유;
ㆍ 비점이 360℃를 초과하는 전환 잔류물.
이들 유분 중 어떤 것을 재순환시켜 이것을 다시 접촉 분해할 수 있다.
또한, FCC에 의하여 직접 생성되는 유분 또는 FCC에 의하여 생성되지만 후속 전환을 거치지 않은 유분을 재순환시킬 수도 있다. 예컨대, 프로필렌의 제조를 돕기 위하여 비점 범위가 C5∼150℃이고 올레핀이 풍부한 FCC로부터의 경질 가솔린을 분해할 수 있다.
또한, C4-C5 분자가 풍부한 유분을 유출물로부터 분리하여 유분 중의 올레핀을 올리고머화한 다음 올리고머를 분해할 수 있다.
또한, LCO를 회수하고 이것을 수소화한 다음 접촉 분해에 더 유리한 변경된 특징을 갖는 유분을 분해하는 것도 가능하다.
다수의 조합이 가능하다. 다른 공정에서 유래하는 경질 유분을 FCC로 투입하여 이것을 접촉 전환시키는 것도 생각할 수 있다. 따라서, 예컨대, 석유화학 나프타를 접촉 분해하는 것도 생각할 수 있다.
식물 또는 동물 공급원에서 유래하는 경질 탄화수소 유분을 접촉 분해하는 것도 생각할 수 있다. 이러한 공급물은 6∼25개의 탄소 원자를 함유하는 탄화수소 지방쇄를 갖는 실질적으로 트리글리세리드 및 지방산 또는 에스테르를 함유하는 동물성 지방 및 식물성 오일로 구성된다. 이들 오일은 아프리간 오일, 팜 넛 오일, 코프라 오일, 피마자유 또는 면씨유, 땅콩유, 아마유 및 크람베 오일, 코리안더 오일 및 예컨대 해바라기 또는 평지씨에서 유래하거나 유전자 변형에 의하거나 또는 혼성화에 의한 임의의 오일일 수 있다.
튀김 오일, 어유, 우지 또는 돼지 기름과 각종 동물유도 사용될 수 있다.
이들 공급물은 방향족 탄화수소를 함유하지 않는 황-함유 및 질소-함유 화합물을 거의 또는 완전히 포함하지 않는다.
유리하게는, 이러한 유형의 공급물, 식물성 오일 또는 동물성 지방을 본 발명 공정에서 사용하기 전에 먼저 전처리 또는 예비 정련하여 적당한 처리에 의하여 각종 오염물을 제거할 수 있다.
비점이 340℃ 미만인 80 중량% 이상의 분자를 함유하고 상기 문단의 식물성 오일 및 동물성 지방을 포함하는 것으로 정의되는 경질 유분의 접촉 분해는 중질 유분 FCC의 수율 구조를 유의적으로 변경할 수 있다:
ㆍ 첫째, 선택성이 변화된다. 예컨대, C4-C5 유분을 올리고머화한 다음 분해함으로써 C4-C5 유분이 간접적으로 전환되어 올레핀이 풍부한 C3 유분이 생성된다.
ㆍ 둘째, 주입되는 경질 유분의 반응열이 흡열에 의하여 유닛의 열균형을 변경하며, 이로써 형성되는 코크스의 양이 중질 유분보다 적으므로 촉매 순환이 촉진된다. C/O 비가 개선되고 중질 유분의 접촉 전환이 촉진된다.
종래 기술의 조사
경질 유분의 접촉 분해가 중질 유분에 대한 것보다 일반적으로 더 엄격한 조건에 의하여 촉진된다는 것은 당업자라면 안다.
"더 엄격한 조건"이라는 용어는 더 높은 분해 온도, 더 높은 촉매 순환 및 더 긴 체류 시간을 의미한다.
예컨대, 경질 유분인 것으로 고려되는 가솔린을 효과적으로 분해하기 위하여, 온도(일반적으로 530∼700℃), C/O(일반적으로 10∼30) 및 체류 시간(1∼30초)에 대한 조건은 중질 유분의 분해에 사용되는 것보다 상당히 더 염격하다.
상이한 엄격성 조건 하에서 상이한 오일 유분을 분해시킬 수 있는 두 독립적 반응 구역의 통합은 당업자에게 공지이다. 따라서, 주 반응기에서 중질 탄화수소 유분을 분해하여 다량의 가솔린 및 LPG를 생성하고 사용되는 부 반응기에서 재분해하여 플로필렌의 제조에서 특히 반응성인 장쇄 C5+ 올레핀을 함유하는 가솔린 부분을 생성할 수 있다.
또한, 먼저 올리고머화되어 장쇄 올레핀을 형성하는 C4-C5 올레핀의 일부를 부 반응기에서 재분해할 수 있다.
부 반응기로 재순환된 유분이 C4-C5 유분으로부터의 특히 반응성인 올리고머로 구성되는 경우 상기 재분해는 전체 가솔린 수율을 악화시키지 않으면서 프로필렌의 생성을 상당히 증가시킬 수 있다.
(실질적으로 가솔린의 생성을 향해 접촉 분해를 촉진하는 USY 제올라이트로 구성되는) FCC 촉매에 ZSM-5와 같은 형태의 선택성을 갖는 특정 제올라이트를 공급하는 것은 프로필렌의 생성을 촉진할 수 있음을 당업자라면 또한 안다.
상승관 출구에서, 기체상 유출물이 촉매 입자로부터 분리되어 접촉 반응이 중지되고 반응기로부터의 기체상 유출물이 빠르게 배출된다.
또한, 상승기 출구에서 만나게 되는 것과 근접한 온도 수준에 장시간 노출시 일어나는 유출물의 열분해를 최대한 제한하는 것도 가능하다. 이를 위하여, 상승관 출구에서 기체상 유출물 및 촉매의 빠른 분리를 돕기 위한 기체-고체 분리 기술이 개발되어 왔다.
따라서, 유럽 특허 EP-A-1 017 762호는 상승관 주위에 교대로 배열된 분리 챔버 및 스트립핑 챔버 세트를 포함하는 기체-고체 분리 시스템을 개시한다. 이 시스템은 이하의 조작을 동시에 실시할 수 있다:
ㆍ 분리 챔버에서 기체 및 입자의 분리;
ㆍ 라인을 통하여 분리 챔버에서 분리된 촉매의 대부분을 스트립퍼에 도입하여 탄화수소의 비말동반을 최소화하는 것;
ㆍ 분리 챔버로부터의 기체를, 기체 및 촉매 입자를 완전히 분리시키고 상기 기체를 스트립퍼에서 유래하는 유출물과 혼합할 수 있는 스트립핑 챔버로 통과시키는 것;
ㆍ 스트립퍼 및 스트립핑 챔버에서 유래하는 기체상 유출물을 전부 반응기 사이클론으로 빠르게 배출시켜 반응기에서 나가기 전에 최종 분리하는 것.
FCC 반응 구역으로부터의 유출물의 열분해를 제한하기 위하여 반응 유출물을 켄칭하는 것도 가능하다. 따라서, 특허 US-A-5 089 235호, US-A-5 087 427호, US-A-5 043 058호 및 WO-91/14752호는 반응 구역의 하류에서 온도를 감소시킬 수 있어 열분해 반응을 제한할 수 있는 장치를 개시한다. 따라서, 기체-입자 분리의 하류에서, 반응 구역으로부터의 유출물과 접촉시 기화되어 매체를 냉각시키는 탄화수소를 주입할 수 있다. 이것은 분리기로부터의 기체를 위한 출구로 또는 반응기의 희석 상으로 주입될 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은, 본 발명에 따른 것으로, 2개의 상승관, 즉 중질 유분의 분해를 위한 주 상승관 및 경질 유분의 분해를 위한 추가 상승관을 포함하는 반응 구역을 도시한다. 추가 상승관으로부터의 기체-고체 유출물은 2개의 분획으로 주 반응기 내로 배출되는데, 상기 분획 중 실질적으로 기체인 한 분획은 상기 주 반응기의 희석 상으로 배출되어 거기서 주 상승관으로부터의 유출물과 혼합되고, 실질적으로 고체인 다른 분획은 주 반응기의 고농도 상으로 배출된다.
도 2는, 본 발명에 따른 것으로, 2개의 상승관, 즉 중질 유분의 분해를 위한 주 상승관 및 경질 유분의 분해를 위한 추가 상승관을 포함하는 반응 구역을 도시한다. 추가 상승관으로부터의 기체-고체 유출물은 분리되지 않고 함께 주 반응기의 희석 상으로 배출된다.
본 발명의 간단한 설명
본 발명은
ㆍa) 2차 분리 시스템(70)이 후속되는 신속 분리 시스템(rapid separation system)(20, 30)으로 종결되는 주 상승관(10)의 상부; b) 상기 신속 분리 시스템 및 2차 분리 시스템 사이에 위치된 켄칭 유체(105)를 주입하기 위한 장치; c) 희석 상(110)의 상부에 위치된 플러쉬 유체(104)를 주입하기 위한 장치를 포함하는 희석 상 구역(110)을 포함하는 중질 공급물의 접촉 분해를 실시하는 주 반응기(100)로서, 촉매를 스트립핑할 수 있는 고농도 상 구역(121)을 하부에 더 포함하는 주 반응기(100);
ㆍ경질 유분의 접촉 분해를 실시하며 주 상승관(10)보다 더 엄격하게 작동하고 주 상승관(10)과 병렬적으로 작동하는 하나 이상의 추가 상승관(210)[여기서 유래하는 기체 및 고체 유출물은 주 반응기(100)의 희석 구역(110)으로 이송됨]
을 포함하는 반응 구역으로서 개시될 수 있다.
추가 상승관(들)에서 유래하는 "기체 및 고체 유출물"이라는 용어는 추가 상승관(들)으로부터의 기체상 반응 유출물 및 추가 상승관(들)에서 순환하는 촉매로 구성된 세트를 의미한다.
본 발명의 바람직한 변형예에서, 추가 상승관(들)(210)로부터의 유출물은 먼저 반응 유출물(221)을 함유하는 주로 기체인 상 및 분해 촉매(222)를 함유하는 주로 고체인 상으로 분리되며, 상기 기체 상은 주 반응기(100)의 희석 상 구역(110)으로 이송되고 상기 고체 상은 주 반응기(100)의 고농도 상 구역(121)으로 이송된다.
본 발명의 바람직한 변형예에서, 반응 구역으로부터의 유출물의 온도를 조절하기 위한 켄칭 유체의 대부분, 즉 70% 초과, 바람직하게는 80% 초과는 추가 상승관(들)로부터의 유출물(221)과 함께 주입되는 상기 켄칭 유체(230)로 구성된다.
본 발명의 추가의 바람직한 변형예에서, 주 반응기(100)의 희석 상 구역(110)에서 일정 흐름을 유지하는 플러쉬 유체의 대부분, 즉 70% 초과, 바람직하게는 80% 초과는 추가 상승관(들)로부터의 유출물(221)로 구성된다.
이것은 본 발명의 반응 구역에서 주 반응기(100)의 희석 상 구역(110)의 온도(T5)가 일반적으로 490∼520℃ 범위이고 주 반응기(100)의 저부로 중질 공급물의 도입으로부터 주 반응기(100)로부터의 반응 유출물을 위한 출구까지 측정된 반응물의 체류 시간이 일반적으로 10초 미만인 것이 특징임을 의미한다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 반응 구역을 사용하여 프로필렌을 제조하기 위한 방법으로서 개시될 수도 있는데, 여기서 주 상승관의 공급물은 중질 유분이고 1 이상의 추가 상승관의 공급물은 30 중량% 이상의 올레핀을 함유하는 경질 유분이며 상기 분자의 80% 이상의 비점은 340℃ 미만이다.
본 발명의 변형예에서, 1 이상의 추가 상승관을 위한 공급물은 30% 이상의 올레핀을 함유하고 주 상승관에서 생성되는 경질 가솔린(C5-150℃)이다.
본 발명의 추가의 변형예에서, 1 이상의 추가 상승관을 위한 공급물은 주 상승관에서 유래하는 C4 또는 C5 경질 올레핀으로부터 생성되는 올리고머화된 가솔린이다.
끝으로, 본 발명의 또다른 변형예에서, 1 이상의 추가 상승관을 위한 공급물은 또한 식물성 오일 또는 동물성 지방 또는 식물성 오일 및 동물성 지방의 임의의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 반응 구역은 주 반응기 및 추가 상승관(들)에서의 수직 하향 흐름과도 양립될 수 있다. 이 경우, 통상적으로 용어 "상승관"은 "강하관"으로 대체된다. 그러나, 용어를 간단하게 유지하기 위하여 특정 하향 흐름의 경우에 대해서 용어 "상승관"을 사용할 것이다.
마찬가지로, 표현 "희석 상 구역(110)" 및 "고농도 상 구역(121)"은 각각 "고농도 구역(110)" 및 "희석 구역(121)"으로 대체된다.
본 발명의 반응 구역의 수동력학적 결과 중 하나는 주 반응기로부터의 유출물을 위한 켄칭 유체로서 추가 상승관(들)로부터의 유출물을 사용할 수 있다는 것이다. 따라서, 주 반응기로부터의 켄칭 유체의 대부분, 즉 70% 초과, 바람직하게는 80% 초과가 추가 상승관(들)로부터의 유출물(221)과 함께 주입된다. 특별한 경우 켄칭 유체(230)의 전부를 추가 상승관(들)로부터의 유출물과 함께 주입할 수도 있다.
본 발명의 반응 구역의 또다른 수동력학적 결과는 주 반응기의 희석 상에서 플러쉬 유체(104)가 필요없을 수 있다는 것이다.
본 발명의 한 목적은 공통의 신속한 분리 시스템을 사용하여 모든 유출물의 체류 시간을 짧게 함으로써 주 상승관(10)으로부터의 유출물 및 추가 상승관(들)(210)로부터의 유출물의 체류 시간을 동시에 조절할 수 있는 것이다.
본 발명은 또한 제어된 온도 조건 하에 주 반응기(100)의 희석 상(110)을 집중적으로 플러쉬함으로써 주 반응기(100)의 기능을 개선시키는 것을 목적으로 한다.
끝으로, 본 발명의 또다른 이점은, 주 상승관(10)으로부터의 기체상 유출물이 더 효과적으로 상기 신속 분리기에 구속되어 상기 신속 분리기 주위에 배치된 희석 구역(110)으로부터 누출될 수 없으므로 상기 신속 분리 시스템에서 이들 유출물의 체류 시간의 더 양호한 제어가 보장된다는 사실에 있다.
발명의 상세한 설명
이하에서는 명확을 기하기 위하여, 용어 "반응 구역"은 중질 탄화수소 유분의 접촉 분해를 위한 주 반응기, 중질 유분의 분해 조건보다 더 염격한 조건 하에서 경질 탄화수소 유분을 분해하는 추가 상승관(들) 및 상기 주 상승관의 끝에 위치되고 상승관 어셈블리에 공통인 신속 분리 시스템으로 구성된 어셈블리에 사용될 것이다.
애매함을 회피하기 위하여 용어 "반응기" 또는 때때로 "주 반응기"는 주 상승관의 상부, 상기 주 상승관으로부터의 출구에 설치된 신속 분리 시스템, 상기 신속 분리 시스템에 연결된 사이클론 및 상기 반응기의 하부에 위치된 고농도 스트립핑 상(스트립퍼라고도 함)에 의하여 형성되는 어셈블리를 의미한다.
이러한 방식으로 정의된 반응기는 (110)으로 표시된 희석 구역 및 (121)로 표시된 고농도 구역 또는 스트립퍼를 포함하는 챔버(100)에 포함된다. 간략함을 위하여, 반응기는 그것을 규정하는 챔버(100)로 확인될 것이다.
따라서, 본 발명의 반응 구역은 주 반응기(100) 및 추가 상승관(들)(210)의 통합으로서 정의될 수 있다.
따라서, 본 발명은 중질 탄화수소 유분(이하 중질 공급물이라 함)의 접촉 분해를 실시할 수 있는 주 상승관(100) 및 경질 유분(임의 기원의 나프타, 미리 올리고머화된 C4 또는 C5 올레핀과 같은 부분 불포화 탄화수소 또는 끝으로 식물성 오일 또는 동물성 지방일 수 있음)을 분해할 수 있는 하나 이상의 추가 상승관(210)으로 구성되는 반응 구역을 개시한다.
본 발명의 반응 구역은 주 상승관 및 추가 상승관(들)에서 유래하는 기체-고체 유출물의 분리를 공통의 신속 분리 시스템을 사용하여 실시하는 것을 특징으로 한다.
이러한 공통의 신속 분리 시스템은 중질 공급물을 분해하기 위한 주 상승관(10)으로부터의 출구에 설치된다.
도 1은 본 발명의 반응 구역의 일 실시양태를 도시한다. 상기 주 상승관(10)은 플러쉬 장치(104) 및 유출물을 켄칭하기 위한 장치(105)를 포함하는 신속 분리 시스템에서 끝난다.
이 신속 분리기의 기능을 최적화하기 위하여, 스트립퍼(120)로부터 스트립핑 챔버(30)를 연결하는 개구부(26)를 통해 주 반응기(100)의 희석 구역(110)까지 기체의 충분한 유속을 갖는 것이 필요하다.
이들 개구부(26)를 통해 상승하는 기체 스트림은 상승관(10)에서 유래하는 탄화수소를 스트립핑 챔버(30)에 함유시킬 수 있다. 더 정확하게는, 상승관(10)으로부터의 유출물이 희석 구역(110), 유출물이 장기간 머무를 수 있고 상기 희석 구역(110)에서 지배적인 비교적 고온으로 인하여 열분해될 수 있는 낮은 순환 속도를 갖는 구역으로 침투하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 반응기의 희석 구역(110)의 벽을 통한 열 손실로 인하여, 고유속 구역(20, 30, 40, 50, 60, 73, 70)에 비하여 상기 구역(110)의 벽이 유의적으로 냉각될 수 있다.
이러한 냉각은 수백도일 수 있고, 해당 냉각벽에, 더 정확하게는 기체 순환 속도가 낮은 구역에서 코크스의 형성을 초래할 수 있다. 현상을 회피하기 위하여, 반응기(104)의 상부로 기체상 유체를 주입할 수 있으며, 이것은 부단히 구역(110) 내의 기체 부피를 재생하므로 열분해될 수 있는 탄화수소의 축적이 회피된다.
반응기(104)의 상부로 주입되는 플러쉬 기체라 불리는 기체는 일반적으로 스팀이지만 희석 구역(110)에서 경험되는 조건 하에서, 즉 일반적으로 400∼550℃에서 열분해되지 않는 또다른 경질 기체일 수 있다.
본 발명은 경질 유분의 고도 분해가 일어나는 추가 상승관(들)(210)에서 유래하는 기체상 유출물에 의하여 플러쉬 기체(104)의 대부분 또는 심지어 전부를 교체할 수 있는 방법을 제공한다.
이하의 명세서는 주 상승관(10) 및 주 반응기(100)의 희석 구역(110)에 함유된 신속 분리 시스템에 대한 설명이다.
재생 구역(도 1에는 도시되지 않음)으로부터 재생된 촉매(1)는 상승관(10)의 하단에서 도입된다. 상기 촉매는 상승관(10)의 저부에서의 온도 및 압력 조건 하에서 응축될 수 없는 환기 기체에 의하여 유동 상태로 유지된다. 실질적으로 기체 유체(증기, 경질 탄화수소)의 주입(11)에 의하여 중질 공급물과의 접촉 최적화가 촉진될 수 있다.
중질 공급물은 액체 상태의 상기 공급물을 미세한 액적으로 분쇄할 수 있는 수단(12)을 사용하여 촉매와 접촉하는 반응 구역으로 도입된다.
중질 공급물(12)의 주입점의 하류(반응액의 흐름 방향으로)에 배치된 수단(13, 14)을 이용하여 실질적으로 액체 유체를 도입할 수 있다. 기화시, 이 액체(13, 14)는 반응 매체의 온도를 감소시켜 상승관(10)을 따른 온도 프로필을 최적화시킬 수 있을 것이다.
분해 반응의 효과 하에, 상승관(10)의 전체 길이에 걸쳐 촉매를 운반할 수 있는 축방향 속도 프로필이 설정된다.
상승관(10)의 출구에서, 기체 탄화수소 및 촉매는 상승관(10)의 상단 주위에 배치된 하나 이상의 스트립핑 챔버(30)와 교대하는 하나 이상의 분리 챔버(20)의 배열로 구성된 신속 분리 장치(20, 30)에서 분리된다.
상승관(10)에서 유래하는 기체-고체 혼합물은 입구 구간(21)을 통하여 분리 챔버(20) 내로 침투하고, 원심력 효과 하에서 고체 입자는 분리 챔버(20)의 외벽을 향해 이동하므로 기체가 분리될 수 있다. 고체 입자는 촉매를 위한 하향 출구를 통하여 분리 챔버(20)를 떠나 고농도 스트립핑 상(121)에 합류한다.
기체는 편향기(23)를 회전시키고 개구부(25)를 통하여 측방향으로 분리 챔버(20)를 떠나 인접하는 스트립핑 챔버(30)와 연통할 수 있다.
분리 챔버(20)의 입구 구간(21)에서 기체-고체 혼합물의 속도는 일반적으로 10∼40 m/s 범위, 바람직하게는 15∼25 m/s 범위이다.
분리 챔버(20)의 출구 구간(22)에서 촉매의 표면 유속은 탄화수소 증기와 촉매의 원치 않는 비말 동반을 제한하기 위하여 일반적으로 10∼300 kg/sㆍm2 범위, 바람직하게는 50∼200 kg/sㆍm2 범위이다.
개구부(25)를 통한 기체의 속도는 일반적으로 10∼40 m/s 범위, 바람직하게는 15∼30 m/s 범위이다.
스트립핑 챔버(30)를 통과하는 기체는 스트립핑 챔버(30)의 하부에 위치된 개구부(26)를 통하여 스트립핑 챔버(30) 내로 침투하는 스트립퍼(121)로부터의 기체와 혼합된다. 스트립퍼(121)로부터의 기체는 오직 개구부(26)를 통하여 배출될 수 있다. 스트립퍼에서 유래하는 임의의 소량의 기체는 출구(22)를 통하여 촉매에 대하여 향류로서 통과한 다음 스트립핑 챔버(30) 내에 존재한다.
스트립핑 챔버(30)로부터의 기체는, 수직 라인(40, 60) 및 이어서 수평 라인(73)을 통하여 일반적으로 사이클론(70)으로 구성된 2차 분리 시스템과 연통하는 스트립핑 챔버(30)의 상부에 위치된 공통 출구(29)를 통하여 배출된다.
상승관(10)의 상부 및 상승관(10)의 하부 간 상이한 팽창을 흡수할 수 있는 수직 라인(40, 60) 상에 기계적 수단(50)을 위치시킬 수 있다.
사이클론(70)으로 유입되는 기체 중 고체의 농도는 일반적으로 상승관(10)의 상부에서보다 4배 정도 작다.
사이클론(70)을 통과한 후 스트립핑된 유출물은 이후 라인(71, 80)을 통하여 반응기로부터 배출되어 일반적으로 주 반응기(100)의 상부에 배치된 라인(101)을 통하여 주 반응기(100)를 떠난다.
이러한 장치에서는, 일반적으로 5초 미만에 탄화수소 유출물을 배출할 수 있는데, 이 시간은 상승관(10)으로부터의 출구(21) 및 반응기(100)의 출구 사이에서 소비되는 기간에 상응한다. 전체적으로, 반응 유체가 주 상승관(10)의 저부로 도입되어 반응기(100)를 떠날 때까지의 체류 시간은 일반적으로 10초 미만이다.
상승관(10) 출구에서의 온도가 높을 경우 유출물의 열분해를 제한하기 위하여, 상기 출구(29)의 하류에서 예컨대 수직 라인(40)에서 실질적으로 액체인 유체(105)를 도입하기 위한 수단을 사용하여 상기 유체(105)를 주입할 수 있는데, 상기 수단은 상기 유체를 신속히 기화시킴으로써 흐름 온도의 유의적인 강하를 야기할 수 있다.
명백히, 이러한 냉각 유체(105)는 또한 라인(60) 또는 라인(73)으로 주입될 수 있다.
켄칭 유체로도 불리는 이러한 냉각 유체는 일반적으로 이것이 주입되는 구역에서 지배적인 조건 하에서 기화될 수 있는 탄화수소이다. 이 유체는 예컨대 주 분해에서 유래하는 LCO(경질 순환유)일 수 있다.
출구(22)를 통하여 분리 챔버(20)로부터 배출되는 촉매는 반응기(100)의 하부를 구성하는 고농도 유동상(121)으로서 작용하는 스트립핑 구역으로 흘러 들어가며, 여기서 여러 수준에서 도입된 스팀(120, 130)은 촉매를 유동화하고 상기 촉매에 흡착된 탄화수소의 탈착을 촉진할 수 있다.
하강하는 촉매 및 상승하는 증기 사이에서 향류 접촉을 촉진하는 구조화된 요소 또는 내부 충전 요소(140)가 스트립핑 구역(121)의 여러 지점에서 통합될 수 있다. 스트립핑 증기 및 탈착된 탄화수소는 스트립핑 구역(121)을 떠나 반응기(100)의 희석 구역(110)으로 향한다.
스트립핑된 촉매는 스트립핑 구역(121)으로부터 라인(103)을 통해 배출되어 재생 구역(도 1에는 도시되지 않음)에 합류한다.
모든 기체[스트립핑 증기(102) 및 (120) 및 탈착된 탄화수소]는 이후 개구부(26)를 통하여 스트립핑 챔버(30)로 들어가며, 상기 챔버에서는 일반적으로 1∼5 m/s 범위, 바람직하게는 1.5∼4 m/s 범위인 최적의 상승 속도가 유지된다. 상기 스트립핑 챔버(30)의 내장은 개구부(25)를 통하여 스트립핑 챔버(30)에서 유래하는 기체를 함유할 수 있으므로 상기 속도는 스트립핑 챔버(30)의 효율에 영향을 주는 것에 주목해야 한다.
가늘고 긴 관 형태를 갖는 추가 상승관(210)은 경질 유분의 접촉 전환을 실시하기 위하여 주 상승관(10)에 대하여 실질적으로 평행하게 배치된다. 도 1은 하나의 추가 상승관을 도시하지만 본 발명은 복수의 추가 상승관이 주 상승관(10)에 대하여 실질적으로 평행하게 배치되고 이들 각각의 추가 상승관이 상이한 경질 공급물을 분해할 수 있는 경우를 포함한다.
추가 상승관(210)은 주 상승관(10)을 순환하는 촉매를 재생하는 데 사용되는 것과 동일한 재생 구역(도 2에는 도시되지 않음)에서 유래하는 촉매(201) 스트림을 공급받는다.
실질적으로 기체인 유체(211)는 상승관(210) 입구에서 촉매의 유동 흐름을 상태조절하기 위하여 도입될 수 있다. 분해될 경질 유분(212)은 경질 공급물(212) 및 촉매 간 균질한 접촉을 촉진하는 수단을 통하여 상승관(210)으로 도입된다. 분해될 경질 유분(212)을 도입하기 위한 이들 수단은 주 상승관(10)으로 중질 공급물(12)을 도입하는 데 사용되는 것과 동일한 유형일 수 있다.
임의로, 다른 경질 유분(도 1에는 도시되지 않음)은 추가 상승관(210)의 길이를 따라 경질 유분 도입부(212)의 하류에 도입되어 촉매와 반응할 수 있다.
촉매의 탈활성화는 코크스 침착이 실질적으로 적어서 경질 유분에서는 더 낮으므로 예컨대 반응성이 더 높은 공급물을 경질 공급물(212)의 제1 주입부의 하류에서 주입할 수 있다.
도 1에 도시된 본 발명의 바람직한 변형예에서, 상승관(210)의 출구에서, 1차 기체-고체 분리기(220)가 추가 상승관(210)의 출구에 설치된다.
도 1에는, 이러한 기체-고체 분리 시스템이 사이클론(220)으로 도시되지만, 임의의 다른 기체-고체 분리 시스템, 예컨대 상승기(210)의 상단에 위치된 티(tee)와 같은 분리 장치가 사용 및 고려될 수 있고 이것은 본 발명의 반응 구역의 범위에 속한다.
이 분리기(220)는 일반적으로 주 반응기(100)의 스트립핑 구역(121)의 유동상 위치 근처에서 분리기의 출구(222)를 통하여 주 반응기로 재도입되는 고체 입자의 70% 이상을 회수할 수 있다.
용어 "근접"은 스트립핑 구역(121)의 고농도 상의 위로 또는 아래로 약 5 미터, 바람직하게는 약 3 미터의 거리를 의미한다.
세정된 유출물(221)은 희석 상(110)의 임의의 수준에서 상기 희석 상(110)으로, 바람직하게는 상기 구역의 상부로 재도입된다.
추가 상승관(210)에서의 온도는 일반적으로 주 상승관(10)에서의 온도보다 실질적으로 더 높으므로 켄칭 유체(230)를 주입하여 유출물(221)의 온도를 제한할 수 있다. 이 켄칭 유체는 일반적으로 분리 장치(220)의 출구 라인으로 도입된다.
따라서, 추가 상승관(210)의 하류에서 유출물이 열분해되는 것을 방지하기에 충분히 유출물을 냉각시킬 수 있다. 추가 상승관(210)에서 유래하는 냉각된 유출물은 주 반응기(10)의 희석 구역(110)을 플러쉬하고 스트립핑 챔버(30)의 개구부(26)를 통과하여 상기 챔버에서 주 반응기(100)에서 유래하는 기체상 유출물과 합류한다.
켄칭 유체(230)를 주입하는 것은 추가 상승관(210)으로부터의 유출물의 온도를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 주 상승관(10)으로부터의 유출물의 온도를 만족스러운 수준으로 감소시켜 주 반응기(100)의 희석 구역(110)으로 주입되는 켄칭 유체(105)의 양을 감소시킬 수 있다. 임의로, 일부 경우 켄칭 유체(105)가 필요없을 수 있다.
추가 상승관(210)으로부터의 유출물과 혼합된 켄칭 유체(230)는 주 상승관에서 유출물의 온도를 스트립핑 챔버(30)의 온도로 감소시킬 수 있으며, 유체(105)의 경우와 같이 상기 챔버의 하류에 위치된 라인에서는 아니다. 이것은 두 기체상 유출물(하나는 주 상승관에서 유래하는 "고온"의 유출물이고 다른 하나는 추가 상승관으로부터 도달하는 이미 냉각된 유출물임) 간의 혼합 효율을 증가시킨다. 이 이점은, 이미 냉각된 추가 상승관으로부터의 유출물[즉, 켄칭 스트림(230)이 공급된 스트림(221)]이 모두 증기 상태이므로, 종래 기술에서보다 더 효과적으로, 즉 켄칭액(105)을 증발시킬 필요 없이 스트립핑 챔버(30)의 상류에서 반응 유출물의 온도를 감소시킬 수 있으므로 매우 중요하다.
본 발명의 추가의 이점은 이 장치를 이용하여 주 반응기(100)의 희석 구역(110)을 적절히 플러쉬하고 켄칭 유체(230)를 주입함으로써 온도를 제어 하에 유지하는 것이다. 사실상, 주 반응기의 희석 구역(110)에서의 온도가 400℃ 미만인 것은 권장되지 않는데, 그 이유는 이 온도에서 탄화수소 기체상 유출물의 응축 위험이 상당히 증가하기 때문이다. 추가 상승관(들)(210)로부터의 유출물을 사용하여 주 반응기의 희석 상(110)을 플러쉬하는 이점은 이 유출물의 온도가 추가 상승관(들)(210)의 출구로부터의 켄칭 유체(230)의 열분해를 제한하기에 충분히 낮고 탄화수소의 응축 위험을 제한하기에 충분히 높다는 것이다. 실제로, 켄칭 유체(230)의 주입 후, 추가 상승관(들)로부터의 유출물의 온도는 500∼550℃ 범위이다.
종래 기술의 구성에서는 스팀(104)과 같은 플러쉬 유체를 주입하여 희석 구역(110)을 플러쉬하여야 하므로 본 발명의 반응 구역은 종래 기술에 비하여 개선된 것이다. 그러나, 낮은 플러쉬 스팀(104) 유속은 일반적으로 반응기(100)의 희석 구역(110)을 불량하게 플러쉬하며 높은 유속의 스팀(104)은 양호한 플러쉬를 유도하지만 희석 구역(110)을 지나치게 냉각시킬 위험이 있다. 따라서, 종래 기술에서는 플러쉬(104) 유속을 조절하는 것이 용이하지 않다.
본 발명의 장치는 추가 상승관(210)으로부터의 반응 유출물(221)이 플러쉬 유체(104)의 대부분, 즉 70% 이상, 바람직하게는 80% 이상을 대체할 수 있으므로 이러한 단점을 극복할 수 있다. 일부 경우, 플러쉬 유체(104)는 심지어 전체가 대체될 수 있다.
또한, 플러쉬 기체의 온도는 켄칭 유체(230)의 양으로 조절된다.
첫째, 본 발명의 장치는 주 반응기(100)의 희석 구역(110)의 충분한 플러쉬를 보장하기 위하여 필요한 플러쉬 유체의 양을 추적할 수 있다.
둘째, 희석 구역(110)에서 순환하는 유출물의 온도는 켄칭 유체(230)에 의하여 실질적으로 조절된다.
이의 일반적인 결과는 추가 상승관(들)로부터의 유출물(221)과 함께 주입되는 켄칭 유체(230)에 의하여 대부분, 즉 70% 초과 범위까지, 바람직하게는 80% 초과 범위까지 대체될 수 있는 주 반응기(100) 중의 켄칭 유체(105)의 유속이 감소된다는 것이다.
도 2에는 본 발명의 또다른 실시양태가 도시되는데, 이것과 도 1에 도시된 실시양태 사이의 차이는 추가 상승관(210)으로부터의 반응 유출물(250)이 1차 분리를 거치지 않고 주 반응기(100)의 희석 구역(110)으로 직접 이송된다는 것이다.
추가 상승관(210)의 출구에서의 켄칭(230)은 이제 추가 상승관(210)으로부터의 전체 유출물(250)에 대하여 실시된다.
이후 기체-고체 분리는 주 반응기(100)의 희석 구역(110)에서의 침강에 의하여 자연적으로 일어난다. 따라서, 희석 구역(110)에서 동일한 온도에 도달하기 위하여 더 다량의 켄칭 유체(230)를 주입하여야 하며, 이후 냉각은 증기 뿐만 아니라 추가 반응기(210)의 반응 구역에서 순환하는 전체 촉매를 포함한다.
본 발명의 실시예
본 발명의 실시의 이점을 예시하기 위하여, 파일럿 유닛 실험으로부터 스케일을 높인 공정 모델을 사용하여, 표 1에 개시된 것을 특징으로 하는 중질 유분의 접촉 분해를 실시함으로써 얻어지는 성능을 시뮬레이팅하였다.
공급물은 90% 이상이 360℃ 초과에서 증류하는 수소처리되지 않은 대기 잔류물이었다.
잔류물의 밀도는 935 kg/m3이고 수소 함량은 12.1 중량%였다. 중질 공급물의 콘라드손 탄소는 5.7 중량%였다.
재생 구역에서 열교환기(캣 쿨러)는 유닛의 열균형을 보완하는 데 필요하였다.
Figure pct00001
표 1: 공급물 특성
모든 실시예에서 사용된 촉매는 75%의 제올라이트 및 25%의 매트릭스를 포함하고 활성 표면적이 150 m2/g인 것을 특징으로 하는 초안정성 USY 제올라이트를 함유하는 평형 촉매였다. 평형 촉매 중의 중금속 함량은 4000 ppm의 V 및 2000 ppm의 Ni였다.
본 출원에 개시된 본 발명의 이점을 최상으로 예시하기 위하여 다수의 구성을 시뮬레이팅하였다.
실시예 1B는 종래 기술에 따른 것으로, 표 1의 중질 공급물을 처리하는 주 상승관을 하나만 포함하였다.
실시예 2B, 3B 및 4B도 또한 종래 기술에 따른 것으로, 주 상승관에 연결되지 않은 추가 상승관에서 주 상승관으로부터 재순환된 유분을 처리하는 것에 해당하였다.
실시예 2C, 3C 및 4C는 본 발명에 따른 것으로, 이번에는 본 발명에 따라 주 상승관에 연결된 추가 상승관에서 주 상승관에서 유래한 재순환 유분을 처리하는 것에 해당하였다.
실시예 1B(종래 기술)
실시예 1B에서, 도 1에 개시된 것과 같은 신속 분리 시스템이 상단에 제공된 단일 반응기를 사용하여 표 1에 개시된 중질 공급물의 접촉 분해를 시뮬레이팅하였다.
이 실시예의 값은 본 발명의 효과를 확인하는 기준이 되었다:
주 상승관 공급 유속 294 t/h
주 상승관 출구에서의 온도 545℃
켄칭 후 주 상승관 출구에서의 온도 525℃
희석 상의 평균 온도 485℃
C/O비 5.0
가솔린 생성(C5-220℃) 43.9 중량%
코크스 생성 8.6 중량%
프로필렌 생성 4.3 중량%
전체 전환 70.4 중량%
켄칭 유체 유속, LCO(105) 16.4 t/h
플러쉬 유체, 스팀, 유속(104) 2.5 t/h
재생기(캣 쿨러)로부터 추출된 열 42500 x 106 cal/h
실시예 2(비교)
실시예 2에서는, 주 상승관에서 중질 공급물의 접촉 분해 및 주 상승관에 대하여 독립적이거나(종래 기술 2B 경우) 또는 본 발명에서와 같이 주 상승관에 연결된(2C 경우, 본 발명에 따름) 추가 상승관에서 경질 유분의 접촉 분해를 시뮬레이팅하였다.
추가 상승관으로 재순환된 유분은 이하의 유출물로 구성되었다:
ㆍ 2개의 반응기로 구성되는 반응 구역에서 생성되는 가솔린의 50%가 재순환되는 중질 공급물 주 전환 상승관에서 유래하는 C6+ 220 가솔린 유분;
ㆍ중질 공급물 주 전환 반응기에서 생성되는 C4 및 C5 유분을 전부 올리고머화해서 얻어지는, 8개 이상의 탄소 원자를 함유하는 장쇄 올레핀으로 실질적으로 구성된 올리고머화된 가솔린 유분.
Figure pct00002

실시예 2에서, 2개의 상승관을 커플링하는 것은 가솔린의 생성 및 프로필렌의 생성 모두를 증가시킨다. 톤수를 고려하면, 프로필렌에서 0.5 포인트 증가는 매우 중요한 것이다.
또한, 주 상승관 및 추가 상승관 사이의 켄칭 유체의 흐름 분포가 변경되고, 켄칭 유체의 82%가 추가 상승관으로 주입됨을 알 수 있는데, 이것은 2C의 경우 플러쉬 유체가 필요없을 수 있고 추가 상승관 출구에서 반응의 종료가 더 효과적으로 제어될 수 있음을 의미한다.
켄칭 후 온도(T4)는 525℃ 대신 510℃인 반면, 일반 출구 온도(T3)은 525℃로 남아 있었다.
주 반응기의 희석 상의 온도(T5)는 485℃ 대신 510℃인데, 이것은 2.5 t/h의 증기에서만 희석상이 플러쉬되는 2B의 경우보다 훨씬 더 높은 플러쉬 유속을 유지하면서 희석 상에서 적절한 온도가 유지될 수 있었음을 의미하였다.
플러쉬 유속은 부 상승관의 공급물 유속 및 추가 상승관의 켄칭 유속에 상응하였다. 즉 약 180 t/h였다.
추가 상승관 주위에서 희석 상의 플러쉬는 더 이상 필요하지 않았다.
2B 및 2C 경우의 비교는 또한 본 발명의 통합 신속 분리 및 켄칭 시스템이 촉매의 순환(C/O)을 증가시킬 수 있으며, 상기 C/O는 주 상승관에서 5.1에서 5.2로 변화되고 부 상승관에서 7.5에서 8.0으로 변화됨을 보여준다.
또한, 부 상승관에서의 경질 공급물 분해로 인하여 충분한 열이 전체 반응 구역으로부터 추출될 수 있으므로, 1B의 경우에서와 같이 재생기로부터 열을 추출하기 위한 캣 쿨러를 더 이상 사용할 필요가 없음을 알 수 있다.
실시예 3(비교)
실시예 3에서는, 주 상승관에서 중질 공급물의 접촉 분해 및 주 상승관에 대하여 독립적이거나(종래 기술, 3B) 또는 주 상승관에 연결된(3C의 경우, 본 발명에 따름) 추가 상승관에서 몇몇 경질 유분의 접촉 분해를 시뮬레이팅하였다.
부 상승관으로 재순환되는 유분은 이하의 유출물로 구성되었다:
ㆍ a) 2개의 상승관으로 구성되는 반응 구역에서 생성되는 가솔린의 75%가 재순환되는 중질 공급물 주 전환 상승관에서 유래하는 C6+220 가솔린 유분;
ㆍ b) 중질 공급물 전환 주 반응기에서 생성되는 C4 및 C5 유분을 전부 올리고머화해서 얻어지는, 8개 이상의 탄소 원자를 함유하는 장쇄 올레핀으로 실질적으로 구성된 올리고머화된 가솔린 유분;
ㆍ c) 2개의 상승관으로 구성되는 반응 구역에서 생성된, 증류 범위가 220℃∼360℃인 50%의 LCO 유분.
Figure pct00003

실시예 3에서, 2개의 상승관을 커플링하는 것은 가솔린의 생성 및 프로필렌의 생성 모두를 증가시킨다. 톤수를 고려하면, 프로필렌에서 1.1 포인트 증가는 매우 중요한 것이다.
또한, 주 상승관 및 추가 상승관 사이에서 켄칭 유체의 흐름 분포가 변경됨을 알 수 있다.
주 반응기의 희석 상의 온도(T5)는 485℃ 대신 510℃였는데, 이것은 2.5 t/h의 증기에서만 희석상이 플러쉬되는 2B의 경우보다 훨씬 더 높은 플러쉬 유속을 유지하면서 희석 상에서 온도가 적절한 수준으로 온도가 유지될 수 있었음을 의미하는 것이었다.
플러쉬 유속은 부 상승관의 공급물 유속 및 추가 상승관의 켄칭 유속에 상응하였다. 즉 약 295 t/h였다.
추가 상승관 주위에서 희석 상의 플러쉬는 더 이상 필요하지 않았다.
3B 및 3C 경우의 비교는 본 발명의 통합 신속 분리 및 켄칭 시스템이 LCO 재순환으로 인하여 주 상승관에서 촉매의 순환을 증가시킬 수 있고(C/O는 8.8에서 9.3으로 변화됨) 주 상승관 및 부 상승관에서 접촉 분해의 양을 증가시킬 수 있음을 보인다(C/O는 13.7에서 14.6으로 변화됨).
또한, 부 상승관에서의 경질 공급물 분해로 인하여 충분한 열이 전체 반응 구역으로부터 추출될 수 있으므로, 1B의 경우에서와 같이 재생기로부터 열을 추출하기 위한 캣 쿨러를 더 이상 사용할 필요가 없음을 알 수 있다.
실시예 4(비교)
실시예 4에서는, 주 상승관에서 중질 공급물의 접촉 분해 및 주 상승관에 대하여 독립적이거나(종래 기술의 경우, 4B) 또는 본 발명에서와 같이 주 상승관에 연결된(4C의 경우, 본 발명에 따름) 추가 상승관에서 몇몇 경질 유분의 접촉 분해를 시뮬레이팅하였다. 추가 상승관으로 재순환되는 유분은 이하의 유출물로 구성되었다:
ㆍ 2개의 상승관으로 구성되는 반응 구역에서 생성되는 가솔린의 25%가 재순환되는(실시예 2에서의 50%와 대조적) 중질 공급물 주 전환 상승관에서 유래하는 C6+ 220℃ 가솔린 유분;
ㆍ 중질 공급물 전환 주 반응기에서 생성되는 C4 및 C5 유분을 전부 올리고머화해서 얻어지는, 8개 이상의 탄소 원자를 함유하는 장쇄 올레핀으로 실질적으로 구성된 올리고머화된 가솔린 유분;
ㆍ 62 t/h의 유속으로 부 상승관으로 공급되는 올레핀도 53%의 C18 트리글리세리드 구조의 대두유로 구성된 탄화수소 유분.
이러한 조건 하에서, 부 상승관에서 경질 탄화수소의 유속은 일정하였고 C4-C5 올레핀의 폴리나프타로의 올리고머화 및 FCC에서 유래하는 73 t/h의 가솔린 및 62 t/h의 대두유로 구성되었다.
Figure pct00004

실시예 4에서, 2개의 상승관을 커플링하는 것은 가솔린의 생성 및 프로필렌의 생성 모두를 증가시킨다. 톤수를 고려하면, 프로필렌에서 0.5 포인트 증가는 매우 중요한 것이다.
또한, 주 상승관 및 추가 상승관 간의 켄칭 유체의 흐름 분포가 변경되고, 켄칭 유체의 82%가 추가 상승관으로 주입됨을 알 수 있는데, 이것은 4C에서 플러쉬 유체가 필요없을 수 있고 추가 상승관 출구에서 반응의 종료가 더 효과적으로 제어될 수 있음을 의미한다.
켄칭 후 온도(T4)는 525℃ 대신 510℃인 반면, 일반 출구 온도(T3)은 525℃로 남아 있었다.
주 반응기의 희석 상의 온도(T5)는 485℃ 대신 510℃인데, 이것은 2.5 t/h의 증기에서만 희석상이 플러쉬되는 4B의 경우보다 훨씬 더 높은 플러쉬 유속을 유지하면서 희석 상에서 적절한 온도가 유지될 수 있었음을 의미하였다.
플러쉬 유속은 부 상승관의 공급물 유속 및 추가 상승관의 켄칭 유속에 상응하였다. 즉 약 180 t/h였다.
추가 상승관 주위에서 희석 상의 플러쉬는 더 이상 필요하지 않았다.
4B 및 4C 경우의 비교는 또한 본 발명의 통합 신속 분리 및 켄칭 시스템이 촉매의 순환을 증가시킬 수 있고, C/O가 주 상승관에서 4.9에서 5.1로 변화되고 부 상승관에서 7.2에서 7.7로 변화됨을 보여준다.
또한, 부 상승관에서의 경질 공급물 분해로 인하여 충분한 열이 전체 반응 구역으로부터 추출될 수 있으므로, 1B의 경우에서와 같이 재생기로부터 열을 추출하기 위한 캣 쿨러를 더 이상 사용할 필요가 없음을 알 수 있다.

Claims (10)

  1. ㆍ 중질 공급물의 접촉 분해를 실시하는 주 반응기(100);
    ㆍ 경질 공급물의 접촉 분해를 실시하며 주 상승관(10)보다 더 엄격하게 작동하고 주 상승관(10)과 병렬적으로 작동하는 하나 이상의 추가 상승관(210)[여기서 유래하는 기체 및 고체 유출물은 주 반응기(100)의 희석(dilute) 구역(110)으로 이송됨]
    을 포함하는 반응 구역을 사용하여, 중질 접촉 분해 공급물 및 경질 가솔린(C5-150℃)으로 구성된 하나 이상의 경질 공급물로부터 프로필렌을 제조하는 방법으로서,
    a) 켄칭 유체(105)의 70% 이상, 바람직하게는 80% 이상이 상기 추가 상승관(들)(210)로부터의 유출물(221)과 함께 주입되는 켄칭 유체(230)로 구성되고,
    b) 상기 희석 구역(110)의 상부에 존재하는 플러쉬 유체(104)의 70% 이상, 바람직하게는 80% 이상이 상기 추가 상승관(들)(210)에서 유래하는 반응 유출물(221)로 구성되는 것인 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 추가 상승관(들)(210)로부터의 유출물을 먼저 반응 유출물(221)을 함유하는 주로 기체인 상 및 분해 촉매(222)를 함유하는 주로 고체인 상으로 분리하고, 상기 기체 상은 주 반응기(100)의 희석 구역(110)으로 이송하고, 상기 고체 상은 주 반응기(100)의 고농도(dense) 구역(121)으로 이송하는 것인, 중질 접촉 분해 공급물 및 경질 가솔린(C5-150℃)으로 구성된 경질 공급물로부터 프로필렌을 제조하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 주 상승관 및 상기 추가 상승관(들)에서의 흐름은 수직 하향 흐름인 것인, 중질 접촉 분해 공급물 및 경질 가솔린(C5-150℃)으로 구성된 경질 공급물로부터 프로필렌을 제조하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 스트립핑 증기(102 및 120) 및 탈착된 탄화수소로 구성된 기체는 전부 스트립핑 챔버(30)의 개구부(26)를 통과하고 상기 개구부(26)를 통과하는 상향 흐름 속도가 1∼5 m/s 범위, 바람직하게는 1.5∼4 m/s 범위인 것인, 중질 접촉 분해 공급물 및 경질 가솔린(C5-150℃)으로 구성된 경질 공급물로부터 프로필렌을 제조하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 주 반응기(100)의 희석 상(110)의 온도(T5)가 490∼520℃ 범위인 것인, 중질 접촉 분해 공급물 및 경질 가솔린(C5-150℃)으로 구성된 경질 공급물로부터 프로필렌을 제조하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 주 상승관(10)의 기저로 중질 공급물의 도입으로부터 주 반응기(100)로부터의 반응 유출물을 위한 출구까지 측정된 반응물의 체류 시간이 10초 미만인 것인, 중질 접촉 분해 공급물 및 경질 가솔린(C5-150℃)으로 구성된 경질 공급물로부터 프로필렌을 제조하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 1 이상의 추가 상승관의 공급물은 30 중량% 이상의 올레핀을 함유하는 경질 유분이고 상기 분자의 80% 이상의 비점이 340℃ 미만인 것인, 중질 접촉 분해 공급물 및 경질 가솔린(C5-150℃)으로 구성된 경질 공급물로부터 프로필렌을 제조하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 1 이상의 추가 상승관의 공급물은 30% 이상의 올레핀을 함유하고 주 상승관에서 생성되는 경질 가솔린(C5-150℃)인 것인, 중질 접촉 분해 공급물 및 경질 가솔린(C5-150℃)으로 구성된 경질 공급물로부터 프로필렌을 제조하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 1 이상의 추가 상승관의 공급물은 주 상승관에서 유래하는 경질 C4 또는 C5 올레핀으로부터 생성되는 올리고머화된 가솔린인 것인, 중질 접촉 분해 공급물 및 경질 가솔린(C5-150℃)으로 구성된 경질 공급물로부터 프로필렌을 제조하는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 1 이상의 추가 상승관의 공급물은 식물성 오일 또는 동물성 지방 또는 식물성 오일과 동물성 지방의 임의의 혼합물인 것인, 중질 접촉 분해 공급물 및 경질 가솔린(C5-150℃)으로 구성된 경질 공급물로부터 프로필렌을 제조하는 방법.
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