KR20120088785A - 촉매방식 분해 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 제1 라이저 반응기에서 0.7nm 미만의 평균 기공 크기를 가진 형상-선택적 제올라이트를 함유하는 촉매와 중질 공급원료를 접촉시키고; 제2 라이저 반응기에서 0.7nm 미만의 평균 기공 크기를 가진 형상-선택적 제올라이트를 함유하는 촉매와 경질 공급원료를 접촉시키고; 유출물을 유동층 반응기에 도입하고 0.7nm 미만의 평균 기공 크기를 가진 형상-선택적 제올라이트를 함유하는 촉매와 접촉시키고; 분해된 중질유를 제2 라이저 반응기 및/또는 유동층 반응기게 공급하는 단계를 포함하는 촉매방식 분해 방법을 제공한다. 본 발명은 또한, 제1 라이저 반응기, 제2 라이저 반응기, 상기 제2 라이저 반응기의 출구에 연결된 유동층 반응기, 상기 제1 라이저 반응기의 단부에 설치된 분리 장치, 및 선택적 생성물 분리 시스템을 포함하는 촉매방식 분해 장치를 제공한다.

Description

촉매방식 분해 장치 및 방법 {CATALYSTIC CRACKING APPARATUS AND PROCESS THEREOF}
본 발명은 촉매방식 분해 장치 및 방법에 관한 것이다.
중질유의 촉매방식 분해는 에틸렌, 프로필렌 및 부틸렌과 같은 저급 올레핀을 제조하기 위한 중요한 방법이다.
저급 올레핀을 제조하기 위한 중질유 촉매방식 분해의 상업적 방법으로는, 특허문헌 USP4980053, USP5670037 및 USP6210562에 개시되어 있는 방법을 포함한다. 이들 방법은 단일 라이저 반응기(riser reactor) 또는 단일 라이저 반응기와 고밀도 베드(dense bed)의 조합을 이용하는데, 건조 가스와 코크스의 수율이 높다는 문제점을 가진다.
최근에, 프로필렌을 제조하기 위해 2개의 라이저를 사용하는 기술이 많은 관심을 받고 있다.
특허문헌 CN101074392A는 2-섹션 촉매화 분해 스타일에 의한 프로필렌과 가솔린 디젤유를 제조하는 방법으로서, 2-섹션 리프트 파이프 촉매화 공정 및 분자체를 구비한 촉매를 채택하고, 중질 석유 탄화수소 또는 탄화수소를 함유하는 다양한 동물성 및 식물성 오일을 원재료로 사용하고, 다양한 반응물에 대한 투입 스타일에 의한 최적화를 도모하고, 적절한 반응 조건을 제어함으로써 수행되는 제조 방법을 개시한다. 이 방법은 프로필렌과 경질유 회수율 및 품질을 향상시킬 수 있고, 건조 가스와 코크스의 발생을 억제할 수 있다. 상기 방법은 낮은 프로필렌 수율 및 낮은 중질유 변환 능력을 가진다.
특허문헌 CN101293806A는 저탄소 올레핀의 수율을 향상시키는 방법으로서, 다음과 같은 단계를 포함하는 방법을 개시한다: 탄화수소 오일 원재료를 공급 노즐을 통해 라이저 및/또는 유동층 반응기 내에 주입하고, 평균 기공 크기가 0.7nm 미만인 형상 선택성 제올라이트를 함유하는 촉매와 접촉시켜 반응시키고; 수소가 농후한 가스를 반응기에 주입하고, 반응 후 반응 오일 가스와 폐촉매를 분리하고, 상기 반응 오일 가스는 분리되어 에틸렌과 프로필렌을 함유하는 목표 생성물이 얻어지고; 폐촉매는 스트리핑된 후 재활용을 위한 반응에 반송되어 재생된다. 수소가 농후한 가스를 주입함으로써, 상기 방법은 발생된 저탄소 올리펜의 재변환 반응(reconversion reaction)을 현저히 억제함으로써 저탄소 올레핀, 특히 프로필렌의 수율을 향상시킬 수 있다. 상기 방법은 건조 가스 수율이 감소되고 중질유 변환 능력이 증가되는 제한된 효과를 가진다.
특허문헌 CN101314724A는 다음과 같은 단계를 포함하는, 바이오-오일과 미네랄 오일 조합을 촉매방식으로 변형하는 방법을 개시한다: 바이오-오일과 미네랄 오일을 변형된 베타-제올라이트를 함유하는 촉매와 컴파운드(compound) 반응기에서 접촉시켜 촉매방식 분해 반응을 수행하는 단계, 상기 반응 생성물과 폐촉매를 분리하는 단계, 상기 폐촉매를 스트리핑 및 연소에 의해 처리하고 재순환용 반응기에 첨가하는 단계, 반응기로부터 분리된 생성물을 도입하는 단계, 및 증류하여 목표 생성물인 저탄소 알켄, 가솔린, 디젤 및 중질유를 얻는 단계. 상기 방법은 높은 건조 가스 수율과 낮은 중질유 변환율을 가진다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 촉매방식 분해 장치 및 저급 올레핀(특히 프로필렌)의 수율과 중질유의 변환율을 증가시키는 방법을 제공하는 것이다.
일 구현예에 있어서, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 촉매방식 분해 방법을 제공한다:
중질 공급원료 및 선택적으로 분무화된 스팀(atomized steam)을, 제1 라이저 반응기에서 0.7nm 미만의 평균 기공 크기를 가진 형상-선택적 제올라이트를 함유하는 촉매와 접촉시키고 반응시켜 제1 탄화수소 생성물 및 제1 코크스화 촉매를 함유하는 스트림을 생성하고, 상기 제1 탄화수소 생성물과 상기 제1 코크스화 촉매를 상기 제1 라이저의 단부(end)에서 분리 장치에 의해 분리하는 단계, 및
경질 공급원료 및 선택적으로 분무화된 스팀을 제2 라이저 반응기에 도입하여 0.7nm 미만의 평균 기공 크기를 가진 형상-선택적 제올라이트를 함유하는 촉매와 접촉시키고 반응시켜 제2 탄화수소 생성물 및 제2 코크스화 촉매를 생성하고, 이것들을 상기 제2 라이저 반응기와 직렬로 연결된 유동층 반응기에 도입하고, 0.7nm 미만의 평균 기공 크기를 가진 형상-선택적 제올라이트를 함유하는 촉매의 존재 하에 반응시키고, 분해된 중질유, 바람직하게는 자체 생성물 분리 시스템으로부터 얻어진 분해된 중질유를 상기 제2 라이저 반응기 및/또는 상기 유동층 반응기에 도입하고, 바람직하게는 상기 유동층 반응기에 도입하여 반응시키고; 제3 탄화수소 생성물과 제3 코크스화 촉매를 함유하는 스트림을 상기 유동층 반응기로부터 제조하는 단계.
또 다른 구현예에 있어서, 상기 중질 공급원료는 중질 탄화수소 및/또는 탄화수소-농후 동물성 또는 식물성 오일을 포함하고; 상기 경질 공급원료는 가솔린 분획 및/또는 C4 탄화수소를 포함하고; 상기 분해된 중질유는 330?550℃의 대기압 증류 범위를 가지는 분해된 중질유이다.
또 다른 구현예에 있어서, 상기 촉매방식 분해 방법은 추가로 다음을 포함한다: 상기 제1 탄화수소 생성물은 생성물 분리 시스템에 의해 분리되어 분해된 가스, 분해된 가솔린, 분해된 경질 사이클 오일 및 분해된 중질유를 생성하고; 및/또는 상기 제3 탄화수소 생성물은 생성물 분리 시스템에 의해 분리되어 분해된 가스, 분해된 가솔린, 분해된 경질 사이클 오일 및 분해된 중질유를 생성한다.
또 다른 구현예에 있어서, 상기 제1 라이저 반응기 내의 상기 분무화된 스팀은 상기 중질 공급원료에 대하여, 2?50중량%, 바람직하게는 5?10중량%이고, 상기 제1 라이저 반응기는 0.15?0.3MPa, 바람직하게는 0.2?0.25MPa의 반응 압력, 480?600℃, 바람직하게는 500?560℃의 반응 온도, 5?20, 바람직하게는 7?15의 촉매/오일 비, 및 0.5?10초, 바람직하게는 2?4초의 반응 시간을 가진다.
또 다른 구현예에 있어서, 상기 제2 라이저 반응기는 520?580℃, 바람직하게는 520?560℃의 반응 온도를 가지며, 상기 제2 라이저 반응기에 도입된 상기 경질 공급원료가 가솔린 분획을 포함하는 경우에, 가솔린 공급원료/분무화된 스팀 비는 5?30중량%, 바람직하게는 10?20중량%이고; 상기 경질 공급원료가 가솔린 분획을 포함하는 경우에, 상기 가솔린 분획에 있어서, 상기 제2 라이저는 10?30, 바람직하게는 15?25의 촉매/오일 비, 및 0.10?1.5초, 바람직하게는 0.30?0.8초의 반응 시간을 가지며; 상기 경질 공급원료가 C4 탄화수소를 포함하는 경우에, C4 탄화수소/분무화된 스팀 비는 10?40중량%, 바람직하게는 15?25중량%이고, 상기 경질 공급원료가 C4 탄화수소를 포함하는 경우에, 상기 C4 탄화수소에 있어서, 상기 제2 라이저는 12?40, 바람직하게는 17?30의 촉매/오일 비, 및 0.50?2.0초, 바람직하게는 0.8?1.5초의 반응 시간을 가진다. 또 다른 구현예에 있어서, 상기 유동층 반응기는 500?580℃, 바람직하게는 510?560℃의 반응 온도, 1?35h-1, 바람직하게는 3?30h-1의 중량 시공간 속도, 및 0.15?0.3MPa, 바람직하게는 0.2?0.25MPa의 반응 압력을 가진다.
또 다른 구현예에 있어서, 상기 유동층에서의 분해된 중질유의 반응 조건은 다음을 포함한다: 1?50, 바람직하게는 5?40의 촉매/오일 비; 1?20h-1, 바람직하게는 3?15h-1의 중량 시공간 속도; 5?20중량%, 바람직하게는 10?15중량%의 분무화된 스팀/분해된 중질유 비.
또 다른 구현예에 있어서, 상기 제2 라이저 반응기 및/또는 상기 유동층 반응기에 도입된 상기 분해된 중질유 대 상기 제1 라이저 반응기에 도입된 상기 중질 공급원료의 중량비는 0.05?0.30:1이다.
또 다른 구현예에 있어서, 상기 경질 공급원료가 가솔린 분획을 포함하는 경우에, 상기 제2 라이저 반응기에 도입된 상기 가솔린 분획 대 상기 라이저 반응기에 도입된 상기 중질 공급원료의 중량비는 0.05?0.20:1이고, 상기 경질 공급원료가 가솔린 분획과 C4 탄화수소를 포함하는 경우에, 상기 경질 공급원료 중 C4 탄화수소 대 상기 경질 공급원료 중 상기 가솔린 분획의 중량비는 0?2:1이다.
또 다른 구현예에 있어서, 가솔린 분획의 상기 경질 공급원료는 올레핀-농후 가솔린 분획으로서, 20?95중량%의 올레핀 함량 및 85℃ 이하의 최종 비등점을 가지며; C4 탄화수소의 상기 경질 공급원료는 50중량%보다 높은 C4-올레핀 함량을 가진 올레핀-농후 C4 탄화수소이다.
또 다른 구현예에 있어서, 상기 가솔린 공급원료는 상기 생성물 분리 시스템으로부터 분리 공정에 의해 제조된 상기 분해된 가솔린을 포함한다.
또 다른 구현예에 있어서, 상기 촉매방식 분해 방법은 상기 제1 탄화수소 생성물과 상기 제3 탄화수소 생성물을 혼합하고, 그것을 상기 생성물 분리 시스템에 도입하여 분리시키는 단계를 추가로 포함한다.
또 다른 구현예에 있어서, 상기 촉매방식 분해 방법은 상기 제1 코크스화 촉매를 상기 유동층 반응기에 도입하고, 상기 유동층 반응기의 촉매와 혼합한 다음, 스트리퍼에 도입하거나, 또는 상기 제1 코크스화 촉매를 스트리퍼에 직접 도입하는 단계를 추가로 포함한다.
또 다른 구현예에 있어서, 상기 촉매방식 분해 방법은 상기 제1 코크스화 촉매 및/또는 상기 제3 코크스화 촉매를 스팀에 의해 스트리핑하고, 탄화수소 생성물과 동반되는 스트리핑 스팀을 상기 유동층 반응기에 도입하는 단계를 추가로 포함한다.
일 구현예에 있어서, 본 발명은 다음을 포함하는 촉매방식 분해 장치를 제공한다:
라이저의 저부에 위치한 하나 이상의 중질 공급원료 입구를 가진, 중질 공급원료 분해용 제1 라이저 반응기(1),
라이저의 저부에 위치한 하나 이상의 경질 공급원료 입구 및 라이저의 상부에 위치한 출구를 가진, 경질 공급원료 분해용 제2 라이저 반응기(2),
하나 이상의 입구를 가지고, 커넥터, 바람직하게는 저압 유출 분배기(outlet distributor), 보다 바람직하게는 아치(arch) 분배기에 의해 상기 제2 라이저 반응기의 출구에 연결되어 있는 유동층 반응기(4),
제1 라이저의 단부에 설치되어 있고, 탄화수소 출구 및 촉매 출구를 포함하는 분리 장치, 바람직하게는 신속(quick) 분리 장치,
상기 제2 라이저 반응기 및/또는 상기 유동층 반응기는 상기 하나 이상의 경질 공급원료 입구 상부에 하나 이상의 분해된 중질유 입구를 추가로 가지고, 바람직하게는 상기 분해된 중질유 입구가 상기 제2 라이저 반응기 길이의 절반과 상기 제2 라이저 출구 사이에 위치하고, 보다 바람직하게는 상기 분해된 중질유 입구가 상기 유동층 반응기의 저부에 위치함, 및
선택적으로, 상기 제1 라이저 반응기 및/또는 상기 유동층 반응기로부터의 탄화수소 생성물로부터 분해된 중질유를 분리하는 생성물 분리 시스템(6), 여기서 상기 분해된 중질유는 분해된 중질유 루프(loop)에 의해 하나 이상의 분해된 중질유 입구에 도입됨.
또 다른 구현예에 있어서, 상기 촉매방식 분해 장치는 스트리퍼(3), 디스잉게이저(disengager)(5), 생성물 분리 시스템(6), 재생기(7) 및 사이클론 분리 시스템을 추가로 포함하고,
상기 스트리퍼는 스트리핑 스팀 입구, 스트리핑된 촉매 출구 및 탄화수소와 동반되는 스팀의 스트피링용 출구를 가지고;
상기 디스잉게이저는 상기 유동층 반응기용 출구와 연통되고, 반응 탄화수소를 수용하기 위한 하나 이상의 입구와, 생성물 분리 시스템과 연결된 하나 이상의 출구를 가지고;
상기 재생기는 재생 섹션, 하나 이상의 폐촉매 배관 및 하나 이상의 재생 촉매 배관을 포함하고, 바람직하게는 상기 폐촉매 배관(들)은 스트리퍼와 연결되고, 상기 재생 촉매 배관(들)은 상기 제1 및/또는 제2 라이저 반응기와 연결되고;
상기 생성물 분리 시스템은 상기 제1 라이저 반응기 및/또는 상기 유동층 반응기에서 나오는 탄화수소 생성물로부터 C4 탄화수소, 분해된 가솔린 및 분해된 중질유를 분리하고, 상기 분해된 중질유는 분해된 중질유 루프에 의해 하나 이상의 분해된 중질유 입구에 도입되고, 및/또는 상기 분해된 가솔린은 분해된 가솔린 루프에 의해 하나 이상의 경질 공급원료 입구에 도입되고, 및/또는 상기 C4 탄화수소는 C4 탄화수소 루프에 의해 상기 하나 이상의 경질 공급원료 입구에 도입되고;
상기 사이클론 분리 시스템은 상기 디스잉게이저의 상부에 설치되고, 상기 디스잉게이저 출구와 연결되고, 탄화수소 생성물과 촉매 고체 입자를 추가로 분리한다.
또 다른 구현예에 있어서, 상기 제1 라이저 반응기는 등직경(iso-diameter) 라이저, 등속(equal-velocity) 라이저 또는 가변-직경(variable-diameter) 라이저로부터 선택되고; 상기 제2 라이저 반응기는 등직경 라이저, 등속 라이저 또는 가변-직경 라이저로부터 선택되고; 상기 유동층 반응기는 고정된 유동화 베드, 입자 방식 유동화(particulately fluidized) 베드, 버블링(bubbling) 베드, 터뷸런트(turbulent) 베드, 파스트(fast) 베드, 수송(transport) 베드 및 고밀도 베드로부터 선택된다.
2개의 라이저와 유동층의 조합에 의거하여, 중질유 변환율이 효과적으로 증가되고, 프로필렌 수율이 실질적으로 증가되며, 분해된 가솔린과 분해된 경질 사이클 오일의 성질이 공정 흐름의 최적화, 적합한 촉매의 제공, 및 상이한 공급원료들의 선택적 변환에 의해 향상될 수 있다. 종래 기술과 비교할 때, 제1 탄화수소 생성물과 제1 코크스화 촉매는 제1 라이저 반응기의 단부에서 분리 장치(신속 분리 장치)에 의해 분리되고; 따라서 건조 가스 수율이 저하될 수 있으며, 저급 올레핀, 특히 프로필렌의 형성 후 추가적 변환이 억제될 수 있다. 본 발명에 있어서, 올레핀-농후 가솔린 분획 및/또는 올레핀-농후 C4 탄화수소는 유동층 반응기에 연결된 제2 라이저 반응기 내에 공급원료로서 주입되고, 장치/공정-셀프-제조된 분해된 중질유는 제2 라이저 반응기 및/또는 유동층 반응기에 도입되어 변환 반응에 참여한다. 한편, 중질유의 제2 변환은 전체 장치/공정에 대한 중질유 변환 깊이를 증가시키며, 분해된 중질유 분획은 프로필렌 수율을 증가시키도록 이용되고; 다른 한편으로, 올레핀-농후 가솔린 분획 및/또는 C4 탄화수소의 반응의 급랭에 의한 종결(termination)은 저급 올레핀, 특히 프로필렌의 형성 후의 추가적 변환을 억제하므로, 높은 프로필렌 수율을 효과적으로 유지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 탄화수소 생성물과 동반되는 스트리핑 스팀은 유동층 반응기에 도입되고, 유동층 반응기를 통해 인출되며, 따라서 탄화수소 생성물 분압은 효과적으로 감소될 수 있고, 디스잉게이저 내의 탄화수소 생성물의 체류 시간이 단축됨으로써 프로필렌 생산을 증가시키고 건조 가스와 코크스의 수율을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 촉매방식 분해 방법에 따른 개략적 흐름도이고, 도면에서
1과 2는 라이저 반응기, 3은 스트리퍼, 4는 유동층 반응기, 5는 디스잉게이저(disengager), 6은 생성물 분리 시스템, 7은 재생기, 8은 폐촉매 배관, 9와 10은 재생 촉매 배관이며,
라이저(2)는 유동층(4)과 동축으로 직렬 연결되고, 디스잉게이저(5)에 의해 라이저(1)와 병렬로 연통되고, 실질적으로 동일한 고저 레벨을 가지고 스트리퍼(3)와 동축으로 연결되어 있다.
정의
본 발명에서, 달리 표시되지 않는 한, 라이저 반응기의 반응 온도는 라이저 반응기의 출구 온도를 의미하며; 유동층 반응기의 반응 온도는 유동층 반응기의 베드(bed) 온도를 의미한다.
본 발명에서, 달리 표시되지 않는 한, 촉매/오일 비는 오일/탄화수소에 대한 촉매의 중량비를 의미한다.
본 발명에서, 달리 표시되지 않는 한, 라이저 반응기의 반응 압력은 반응기의 출구의 절대압을 의미한다.
본 발명에서, 달리 표시되지 않는 한, "가솔린 분획" 및 "가솔린 공급원료"라는 용어는 상호교환 가능하게 사용된다.
본 발명에서, 달리 표시되지 않는 한, 가솔린 공급원료/분무화된 스팀 비는 가솔린 공급원료에 대한 가솔린용 분무화된 스팀의 비를 의미한다.
본 발명에서, 달리 표시되지 않는 한, C4 탄화수소/분무화된 스팀 비는 C4 탄화수소 공급원료에 대한 C4 탄화수소용 분무화된 스팀의 비를 의미한다.
본 발명에서, 달리 표시되지 않는 한, 분무화된 스팀/분해된 중질유 비는 분해된 중질유 공급원료에 대한 분해된 중질유용 분무화된 스팀의 비를 의미한다.
본 발명에서, 달리 표시되지 않는 한, 유동층 반응기의 반응 압력은 반응기의 출구의 절대압을 의미하고; 유동층 반응기가 디스잉게이저에 연결되어 있는 경우에는 디스잉게이저의 출구의 절대압을 의미한다.
본 발명에서, 달리 표시되지 않는 한, 유동층의 중량 시공간 속도는 유동층 반응기의 총 공급원료에 대한 것이다.
본 발명에서, 달리 표시되지 않는 한, 신속 분리 장치는 촉매 고체와 탄화수소 생성물을 신속하게 분리할 수 있는 사이클론 세퍼레이터이며, 바람직하게는 상기 사이클론 세퍼레이터는 1차 사이클론 세퍼레이터이다.
본 발명에 따르면, 중질 공급원료 및 선택적으로 분무화된 스팀은 제1 라이저 반응기에서 촉매방식으로 분해되어 제1 탄화수소 생성물과 제1 코크스화 촉매를 함유하는 스트림을 생성하고, 상기 제1 탄화수소 생성물과 상기 제1 코크스화 촉매는 제1 라이저의 단부에서 분리 장치에 의해 분리된다. 일 구현예에 있어서, 상기 분리 장치는 코크스화 촉매 고체와 탄화수소 생성물을 신속히 분리하기 위한 신속 분리 장치이다. 일 구현예에 있어서, 기존 신속 분리 장치가 사용된다. 바람직하게는, 상기 신속 분리 장치는 1차 사이클론 세퍼레이터이다.
제1 라이저 반응기에서의 반응 및 가동 조건은 다음과 같다: 반응 온도는 480?600℃, 바람직하게는 500?560℃이고, 촉매/오일 비는 5?20, 바람직하게는 7?15이고, 반응 시간은 0.50?10초, 바람직하게는 2?4초이고, 분무화된 스팀은 2?50중량%, 바람직하게는 5?10중량%의 상기 중질 공급원료와 상기 분무화된 스팀의 총량을 포함하고, 반응 압력은 0.15?0.3MPa, 바람직하게는 0.2?0.25MPa이다.
본 발명에 따르면, 경질 공급원료 및 선택적으로 분무화된 스팀은 제2 라이저 반응기에 도입되어, 평균 기공 크기가 0.7nm 미만인 형상-선택성 제올라이트를 함유하는 촉매와 접촉하고, 반응하여 제2 탄화수소 생성물과 제2 코크스화 촉매를 생성하고, 이것들은 상기 제2 라이저 반응기와 직렬로 연결되어 있는 유동층 반응기 내에 도입되어 평균 기공 크기가 0.7nm 미만인 형상-선택성 제올라이트를 함유하는 촉매의 존재 하에서 반응하고, 분해된 중질유, 바람직하게는 프로세스-셀프-제조된 분해된 중질유는 상기 제2 라이저 반응기 및/또는 상기 유동층 반응기 내에, 바람직하게는 상기 유동층 반응기 내에 도입되고; 제3 탄화수소 생성물과 제3 코크스화 촉매를 함유하는 스트림이 상기 유동층 반응기로부터 제조된다. 상기 제3 탄화수소 생성물과 제3 코크스화 촉매를 함유하는 스트림은 디스잉게이저를 통해 이송되어 제3 탄화수소 생성물과 제3 코크스화 촉매의 분리가 이루어진다. 제3 탄화수소 생성물은 생성물 분리 시스템 내에 도입되어 분해된 가스, 분해된 가솔린, 분해된 경질 사이클 오일 및 분해된 중질유를 생성한다.
제2 라이저 반응기 내에 도입된 경질 공급원료는 가솔린 분획 및/또는 C4 탄화수소, 바람직하게는 올레핀-농후 C4 탄화수소 및/또는 올레핀-농후 가솔린 분획이다. 제2 라이저의 반응 온도는 약 520?580℃, 바람직하게는 520?560℃이다. 상기 제2 라이저 반응기 내에 도입된 상기 가솔린 분획의 반응 및 가동 조건은 다음과 같다: 제2 라이저 내 가솔린 공급원료의 촉매/오일 비는 10?30, 바람직하게는 15?25이고; 제2 라이저 내 가솔린 공급원료의 반응 시간은 0.10?1.5초, 바람직하게는 0.30?0.8초이고; 가솔린 공급원료/분무화된 스팀 비는 5?30중량%, 바람직하게는 10?20중량%이다. C4 탄화수소의 반응 및 가동 조건은 다음과 같다: 제2 라이저 내 상기 C4 탄화수소의 촉매/오일 비는 12?40, 바람직하게는 17?30이고; 제2 라이저 내 상기 C4 탄화수소의 반응 시간은 0.50?2.0초, 바람직하게는 0.8?1.5초이고; C4 탄화수소/분무화된 스팀 비는 10?40중량%, 바람직하게는 15?25중량%이다.
본 발명에 따르면, 유동층 반응기에서의 반응 및 가동 조건은 다음을 포함한다: 반응 압력은 0.15?0.3MPa, 바람직하게는 0.2?0.25MPa이고; 유동층의 반응 온도는 약 500?580℃, 바람직하게는 510?560℃이고; 유동층의 중량 시공간 속도는 1?35h-1, 바람직하게는 3?30h-1이다.
본 발명에 따르면, 제2 라이저 반응기 및/또는 유동층 반응기에서의 분해된 중질유 분획의 반응 및 가동 조건은 다음과 같다: 분해된 중질유의 촉매/오일 비는 1?50, 바람직하게는 5?40이고; 중량 시공간 속도는 1?20h-1, 바람직하게는 3?15h-1이고; 분무화된 스팀/분해된 중질유 비는 5?20중량%, 바람직하게는 10?15중량%이다.
본 발명에 따르면, 제2 라이저 반응기에 도입된 경질 공급원료는 바람직하게는 올레핀-농후 가솔린 분획 및/또는 올레핀-농후 C4 탄화수소이고, 상기 올레핀-농후 가솔린 분획의 공급원료는 본 발명의 장치에 의해 제조된 가솔린 분획과 다른 장치에 의해 제조된 가솔린 분획으로부터 선택되고, 바람직하게는 상기 생성물 분리 시스템으로부터의 분리에 의해 제조된 분해된 가솔린이다. 다른 장치에 의해 제조된 가솔린 분획은, 촉매방식으로 분해된 크루드(crude) 가솔린, 촉매방식으로 분해된 안정화된 가솔린, 코크스 가솔린, 열분해된(visbroken) 가솔린 및 다른 정유 공정 또는 화학공학 공정에 의해 제조된 가솔린 분획 중 하나 이상으로부터 선택된다. 올레핀-농후 가솔린 공급원료의 올레핀 함량은 20?95중량%, 바람직하게는 35?90중량%, 보다 바람직하게는 50중량% 이상이다. 상기 가솔린 공급원료는 최종 비점이 204℃ 이하인 전체 범위 가솔린 분획일 수 있고, 또한 예를 들면 증류 범위가 40?85℃인 가솔린 분획과 같이 좁게 절단될 수 있다. 상기 제2 라이저 반응기 내에 도입된 상기 가솔린 분획 대 상기 제1 라이저 반응기 내에 도입된 상기 중질 공급원료의 중량비는 0.05?0.20:1, 바람직하게는 0.08?0.15:1이다. C4 탄화수소는 저분자량 탄화수소를 의미하고, 주로 C4 분획으로 구성되고, 상압(예를 들면 1기압) 하에 상온(예를 들면 0?20℃)에서 기체 형태로 존재하며, 4개의 탄소 원자를 가진 알칸, 올레핀 및 알킨을 포함한다.
C4 탄화수소는 본 발명의 장치에 의해 제조된 C4-분획-농후 기체 상태의 탄화수소 생성물이며, 다른 장치에 의해 제조된 C4-분획-농후 기체 상태의 탄화수소 생성물일 수도 있고, 상기 올레핀-농후 가솔린 분획의 공급원료는 본 발명의 장치에 의해 제조된 가솔린 분획과, 다른 장치에 의해 제조된 가솔린 분획으로부터 선택되고, 바람직하게는 본 발명의 장치에 의해 제조된 가솔린 분획이다. 상기 C4 탄화수소는 바람직하게는 50중량%보다 많은 C4 올레핀 함량, 바람직하게는 60중량%보다 많은, 보다 바람직하게는 70중량%보다 많은 C4 올레핀 함량을 가진 올레핀-농후 C4 분획이다. 일 구현예에 있어서, C4 탄화수소 대 경질 공급원료 중 가솔린 분획의 중량비는 0?2:1, 바람직하게는 0?1.2:1, 보다 바람직하게는 0?0.8:1이다.
본 발명에 따르면, 경질 공급원료 및 선택적으로 분무화된 스팀은 제2 라이저 반응기 내에 도입되어 제2 라이저 반응기에서 반응하여 제2 탄화수소 생성물 및 제2 코크스화 촉매를 생성하고, 이것들은 반응을 계속하도록 유동층 반응기 내에 도입되고, 본 발명의 생성물 분리 시스템으로부터 제조된 분해된 중질유는 제2 라이저 반응기에 도입되어 반응하고, 및/또는 유동층 반응기에 도입되어 반응한다. 일 구현예에 있어서, 분해된 중질유는 제2 라이저 반응기에 도입되고, 분해된 중질유의 도입 위치는 경질 공급원료의 도입 위치보다 높고, 바람직하게는 분해된 중질유의 도입 위치는 라이저 길이의 절반(라이저의 가솔린 입구로부터 라이저 출구까지의 부분)과 라이저 출구 사이이다. 일 구현예에 있어서, 상기 분해된 중질유는 유동층 반응기 내에, 바람직하게는 유동층 반응기의 저부에 도입된다. 분해된 중질유는 본 발명의 생성물 분리 시스템으로부터 제조된 분해된 중질유, 즉 생성물 분리 시스템에 도입된 탄화수소 생성물로부터 가스, 가솔린 및 디젤이 분리된 후 잔류한 액체 생성물의 대부분이며, 330?550℃, 바람직하게는 350?530℃의 대기압 증류 범위를 가진다. 제2 라이저에 주입되거나, 유동층 반응기에 주입되거나, 제2 라이저와 유동층 반응기에 주입된 분해된 중질유 대 제1 라이저 반응기에 주입된 중질 공급원료의 중량비는 0.05?0.30:1, 바람직하게는 0.10?0.25:1이다. 분해된 중질유의 실제 재가공량은 제1 라이저 내 반응 깊이에 의존하고, 반응 깊이가 클수록 분해된 중질유의 재가공량은 적다. 바람직하게는, 분해된 중질유를 반응기 내에 주입할 때, 촉매 상의 탄소-피착량(carbon-deposition amount)은 0.5중량% 미만, 바람직하게는 0.1?0.3중량%이다. 라이저 길이의 절반과 라이저 출구 사이 또는 라이저 반응기 내로의 분해된 중질유의 도입은 건조 가스와 코크스의 수율을 감소시킬 수 있고, 프로필렌 선택성을 증가시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 제1 라이저 반응기의 단부에서 분리 장치는 제1 코크스화 촉매로부터 제1 탄화수소 생성물을 분리하고, 제1 탄화수소 생성물은 분리를 위해 생성물 분리 시스템에 도입된다. 유동층 반응기에서 나오는 제3 탄화수소 생성물은 먼저 디스잉게이저에 유입되고, 촉매를 분리하기 위해 침강된 후, 후속 생성물 분리 시스템에 유입된다. 생성물 분리 시스템에서, 탄화수소 생성물은 분리되어 분해된 가스, 분해된 가솔린, 분해된 경질 사이클 오일 및 분해된 중질유를 생성한다. 바람직하게는, 제1 탄화수소 생성물과 제3 탄화수소 생성물은 생성물 분리 시스템을 공유하며, 제1 탄화수소 생성물과 제3 탄화수소 생성물은 혼합된 다음, 생성물 분리 시스템에 도입된다. 상기 생성물 분리 시스템은 종래 기술에 잘 알려져 있고, 본 발명에 있어서 생성물 분리 시스템에 대새 특별한 제한은 없다.
본 발명에 따르면, 제1 라이저 반응기의 단부에서 분리 장치로부터 분리 공정에 의해 제조쇤 제1 코크스화 촉매는 스트리퍼에 직접 도입될 수 있고, 또는 먼저 유동층 반응기에 도입되고, 유동층 반응기 내의 촉매와 혼합된 후, 스트리퍼에 도입될 수 있다. 바람직하게는, 제1 코크스화 촉매는 먼저 유동층 반응기에 도입되고, 이어서 유동층 반응기를 통해 스트리퍼에 도입된다. 유동층 반응기에서 나오는 촉매(즉, 제3 코크스화 촉매)는 스트리퍼에 도입된다. 제1 코크스화 촉매와 제3 코크스화 촉매는 바람직하게는 동일한 스트리퍼에서 스트리핑된다. 스트리핑된 촉매는 재생장치에 도입된다. 재생된 촉매는 제1 라이저 반응기 및/또는 제2 라이저 반응기에 도입되어 재사용된다.
본 발명에 따르면, 스트리핑 스팀과 스트리핑된 탄화수소 생성물은 유동층 반응기의 저부에 도입되고, 유동층 반응기를 통해 인출되며, 따라서 탄화수소 생성물 분압은 저하될 수 있고, 탄화수소 생성물의 디스잉게이저 내 체류 시간이 단축될 수 있으므로 프로필렌 제조가 증가되고, 건조 가스와 코크스의 수율이 감소될 수 있다.
본 발명에 따른 중질 공급원료는 중질 탄화소수 또는 탄화수소-농후 동물성 또는 식물성 오일을 포함한다. 상기 중질 탄화수소는 석유 탄화수소, 미네랄 오일 및 합성 오일 중 하나 이상으로부터 선택된다. 상기 석유 탄화수소는 당업자에게 잘 알려져 있고, 진공 왁스 오일, 대기압 잔유(residual oil), 진공 왁스 오일과 진공 잔유의 블렌드, 또는 2차 가공에 의해 제조된 다른 탄화수소 오일을 포함한다. 2차 가공에 의해 제조된 상기 다른 탄화수소 오일은 코킹(coking) 왁스 오일, 탈아스팔트(deasphalted) 오일 및 푸르푸랄 라피네이트(furfural raffinate) 중 하나 이상을 포함한다. 상기 미네랄 오일은 석탄 액화 오일, 오일-샌드(oil-sand) 오일 및 혈암유(shale oil) 중 하나 이상을 포함한다. 합성 오일은 석탄, 천연 가스 또는 아스팔텐으로부터 F-T 합성에 의해 제조된 분별 오일(fractional oil)을 포함한다. 상기 탄화수소-농후 동물성 또는 식물성 오일은 동물성 또는 식물성 지방 및 오일 중 하나 이상이다.
본 발명에 따르면, 다음을 포함하는 촉매방식 분해 장치가 제공된다:
라이저의 저부에 위치한 하나 이상의 중질 공급원료 입구를 구비한, 중질 공급원료 분해용 제1 라이저 반응기(1),
라이저의 저부에 위치한 하나 이상의 경질 공급원료 입구와 라이저의 상부에 위치한 출구를 구비한, 경질 공급원료 분해용 제2 라이저 반응기(2),
하나 이상의 입구를 구비하고, 커넥터, 바람직하게는 저압 유출 분배기, 보다 바람직하게는 아치 분배기에 의해 상기 제2 라이저 반응기의 상기 출구에 연결되어 있는 유동층 반응기(4),
제1 라이저의 단부에 배치되고, 탄화수소 출구와 촉매 출구를 포함하는 분리 장치, 바람직하게는 신속 분리 장치, 상기 제2 라이저 반응기 및/또는 상기 유동층 반응기는 상기 하나 이상의 경질 공급원료 입구 상부에 하나 이상의 분해된 중질유 입구를 추가로 가지고, 바람직하게는 상기 분해된 중질유 입구(들)는 상기 제2 라이저 반응기의 길이의 절반과 상기 제2 라이저 출구 사이에 있고, 보다 바람직하게는 상기 분해된 중질유 입구(들)는 상기 유동층 반응기의 저부에 있고,
선택적으로, 상기 제1 라이저 반응기 및/또는 상기 유동층 반응기로부터의 탄화수소 생성물로부터 분해된 중질유를 분리하고, 상기 분해된 중질유는 분해된 중질유 루프에 의해 하나 이상의 분해된 중질유 입구에 도입되는 생성물 분리 시스템(6).
또 다른 구현예에 있어서, 본 발명은 스트리퍼(3), 디스잉게이저(5), 생성물 분리 시스템(6), 재생기(7) 및 사이클론 분리 시스템을 추가로 포함하는 촉매방식 분해 장치를 제공한다.
또 다른 구현예에 있어서, 상기 스트리퍼는 스트리핑 스팀 입구, 스트리핑된 촉매 출구 및 탄화수소와 동반되는 스트리핑 스팀용 출구를 가진다.
또 다른 구현예에 있어서, 상기 디스잉게이저는 상기 유동층 반응기용 출구와 연통되어 있고, 반응 탄화수소를 받아들이기 위한 하나 이상의 입구 및 생성물 분리 시스템과 연결되어 있는 하나 이상의 출구를 가진다.
또 다른 구현예에 있어서, 상기 재생기는 재생 섹션, 하나 이상의 폐촉매 배관 및 하나 이상의 재생 촉매 배관을 포함하고, 바람직하게는 상기 폐촉매 배관(들)은 스트리퍼에 연결되고, 상기 재생 촉매 배관(들)은 상기 제1 및/또는 제2 라이저 반응기에 연결되어 있다.
또 다른 구현예에 있어서, 상기 생성물 분리 시스템은 상기 제1 라이저 반응기 및/또는 상기 유동층 반응기로부터의 탄화수소 생성물로부터 C4 탄화수소, 분해된 가솔린, 분해된 중질유를 분리하고, 상기 분해된 중질유는 분해된 중질유 루프에 의해 하나 이상의 분해된 중질유 입구에 도입되고, 및/또는 상기 분해된 가솔린은 분해된 가솔린 루프에 의해 상기 하나 이상의 경질 공급원료 입구에 도입되고, 및/또는 상기 C4 탄화수소는 C4 탄화수소 루프에 의해 하나 이상의 경질 공급원료 입구에 도입된다.
또 다른 구현예에 있어서, 상기 사이클론 분리 시스템은 디스잉게이저의 상부에 설치되어 디스잉게이저와 연결되고, 탄화수소 생성물과 촉매 고체 입자를 추가로 분리한다.
본 발명에 따르면, 촉매 분해 장치는 바람직하게는 2개의 라이저와 유동층의 조합을 구비하고, 하나의 라이저는 유동층과 동축 상태로 직렬로 연결되고, 상기 하나의 라이저와 유동층의 동축형 직렬 조합은 다른 라이저와 평행하게 연통되고, 스트리퍼와 동축 상태로 추가로 결합되어 있다.
상기 하나의 라이저와 유동층의 동축 상태의 직렬 조합에 있어서, 라이저 출구는 바람직하게 10KPa 미만의 압력 강하를 가지는 저압 출구 분배기를 구비한다. 아치 분배기와 같은 기존의 저압 출구 분배기가 사용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 라이저 반응기는 등직경 라이저, 등속 라이저 및 가변-직경 라이저 중 하나 이상으로부터 선택되고, 제1 라이저 반응기와 제2 라이저 반응기는 동일하거나 상이한 반응기 형태를 취할 수 있다. 상기 유동층 반응기는 고정된 유동화 베드, 입자 방식 유동화 베드, 버블링 베드, 터뷸런트 베드, 파스트 베드, 수송 베드 및 고밀도 베드 중 하나 이상으로부터 선택된다.
본 발명에 따르면, 평균 기공 크기가 0.7nm 미만인 형상-선택성 제올라이트는 ZSM 제올라이트, ZRP 제올라이트, 페리어라이트(ferrierite), 캐버자이트(chabasite), 다키아르다이트(dachiardite), 에리오나이트(erionite), 제올라이트 A, 에피스틸바이트(epistilbite), 로몬타이트(laumontite), 및 물리적으로 및/또는 화학적으로 변형된 제올라이트 중 하나 이상으로부터 선택된다. 상기 ZSM 제올라이트는 ZSM-5, ZSM-8, ZSM-11, ZSM-12, ZSM-22, ZSM-23, ZSM-35, ZSM-38, ZSM-48 및 유사한 구조를 가진 다른 제올라이트 중 하나 이상으로부터 선택된다. ZSM-5의 보다 상세한 설명에 대해서는, 특허문헌 US 3,702,886을 참고할 수 있다. ZRP의 보다 상세한 설명에 대해서는, 특허문헌 US 5,232,675를 참고할 수 있다.
평균 기공 크기가 0.7nm 미만인 형상-선택성 제올라이트를 함유하는 상기 촉매는 종래 기술에 의해 제공되거나, 또는 상업적으로 입수가능하거나, 종래 기술에 잘 알려져 있는 방법에 의해 제조되는 하나 이상의 촉매일 수 있다. 상기 촉매는 제올라이트, 무기 산화물 및 선택적으로 클레이를 함유한다. 바람직하게는, 상기 촉매는 5?50중량%의 제올라이트, 5?95중량%의 무기 산화물, 및 0?70중량%의 클레이를 함유한다. 상기 제올라이트는 평균 기공 크기가 0.7nm 미만인 형상-선택성 제올라이트 및 선택적으로 대기공(large-pore) 제올라이트를 포함한다. 평균 기공 크기가 0.7nm 미만인 형상-선택성 제올라이트는 25?100중량%, 바람직하게는 50?100중량%의 활성 성분을 포함한다. 상기 대기공 제올라이트는 0?75중량%, 바람직하게는 0?50중량%의 활성 성분을 포함한다.
상기 대기공 제올라이트는 0.7nm 이상의 개환(ring opening)을 가진 다공질 구조의 제올라이트이며, Y-제올라이트, β-제올라이트, L-제올라이트, 희토류 Y-제올라이트(REY), 희토류 HY-제올라이트, 초안정화 Y-제올라이트(USY), 및 희토류 초안정화 Y-제올라이트(REUSY) 중 하나 이상으로부터 선택된다.
상기 무기 산화물은 바인더로서 사용되고, 실리카(SiO2) 및/또는 알루미나(Al2O3)로부터 선택된다. 상기 클레이는 매트릭스, 즉 캐리어로서 사용되고, 카올린 및/또는 할로이사이트(halloysite)로부터 선택된다.
본 발명에 따르면, 평균 기공 크기가 0.7nm 미만인 형상-선택성 제올라이트를 함유하는 촉매는 제2 라이저 반응기에서 사용되고, 제1 라이저 반응기에서 사용되는 것과 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 바람직하게는, 제1 라이저 반응기에서 사용되는 촉매와 제2 라이저 반응기에서 사용되는 촉매는 동일하다.
본 발명의 바람직한 구현예에 대한 이하의 상세한 설명은 첨부 도면을 참조하여 이루어진다. 제시되는 실시예는 예시적인 것일 뿐이고, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주해서는 안되며, 본 발명의 범위는 오로지 첨부된 특허청구범위와 그의 등가물에 의해서만 한정된다. 개시된 구현예에 대한 다양한 변화와 변형은 당업자에게 명백할 것이고, 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고도 달성될 수 있다.
도 1에 도시된 공정에 있어서, 고온의 재생된 촉매는 재생 촉매 배관(9, 10)을 통해 라이저 반응기(1, 2)의 저부로부터 유입되어, 각각 배관(22, 23)을 통해 주입된 프리-리프팅(pre-lifting) 매체의 작용을 받아 상승한다. 배관(20)으로부터의 예열된 중질 공급원료 및 배관(21)으로부터의 분무화된 스팀은 소정의 비율로 혼합되고, 라이저 반응기(1) 내에 주입되어 제1 탄화수소 생성물과 제1 코크스화 촉매를 생성하고, 상기 제1 탄화수소 생성물과 상기 제1 코크스화 촉매는 라이저(1)의 단부에 있는 신속 분리 장치(도시되지 않음)에서 분리된다. 선택적으로 배관(24)으로부터의 예열된 올레핀-농후 가솔린 분획 및/또는 C4 탄화수소와, 배관(25)으로부터의 분무화된 스팀은 소정의 비율로 혼합되어 라이저 반응기(2) 내에 주입되고, 촉매와 함께 라이저(2)를 따라 상승하고, 분해된 중질유(바람직하게는 셀프-제조된 분해된 중질유) 및 배관(36)을 통해 도입된 특정 비율의 무화된 생성물을 함유하는 스트림과 접촉하고, 반응하여 제2 탄화수소 생성물과 제2 코크스화 촉매를 생성한다. 상기 제2 탄화수소 생성물과 제2 코크스화 촉매는 라이저(2)의 유출 분배기(도시되지 않음)를 통해 유동층 반응기(4)에 유입되고 반응을 계속하여 제3 탄화수소 생성물과 제3 코크스화 촉매를 생성하고, 이 생성물들은 디스잉게이저(5)에 유입되어 탄화수소 생성물과 촉매로 분리된다. 제1 탄화수소 생성물과 제3 탄화수소 생성물을 모두 포함하는 탄화수소 생성물은 디스잉게이저의 상부에서 사이클론 분리 장치(도시되지 않음) 내에 도입되어 촉매와 같은 동반된 고체를 분리시키고, 이어서 배관(30)을 통해 생성물 분리 시스템(6) 내에 도입된다. 생성물 분리 시스템(6)에서, 촉매방식 분해 생성물은 분해된 가스(배관(31)을 통해 배출됨), 분해된 가솔린(배관(32)을 통해 배출됨), 분해된 경질 사이클 오일(배관(33)을 통해 배출됨), 분해된 중질유(배관(34)을 통해 배출됨), 및 분해된 오일 슬러리(배관(35)을 통해 배출됨)로 분리된다. 배관(31)을 통해 배출된 분해된 가스는 후속 세퍼레이터에서 분리되고, 정제되어 폴리머-등급 프로필렌과 올레핀-농후 C4 분획을 생성하고, 상기 올레핀-농후 C4 분획은 제2 라이저 반응기(2)로 재순환될 수 있다. 배관(32)을 통해 배출된 분해된 가솔린의 일부 또는 전부는 제2 라이저 반응기(2)로 재순환될 수 있고; 또는 상기 분해된 가솔린은 경질 가솔린 분획과 중질 가솔린 분획으로 분할될 수 있고, 경질 가솔린 분획의 일부 또는 전부는 제2 라이저 반응기(2)로 재순환된다. 바람직하게는 경질 가솔린 분획은 제2 라이저 반응기(2)로 재순환된다. 배관(34)을 통해 배출된 분해된 중질유는 본 발명의 촉매방식 분해 장치의 임의의 반응기로 재순환될 수 있다. 바람직하게는, 분해된 중질유의 일부 또는 전부는 배관(36)을 통해 라이저(2) 또는 유동층(4)으로 재순환되고, 바람직하게는 올레핀-농후 가솔린 분획의 도입 후 라이저(2)로 재순환된다. 라이저(1)의 단부에서 신속 분리 장치에 의해 분리되는 제1 코크스화 촉매는 유동층 반응기(4)에 도입되고, 라이저(2)의 출구에서 촉매와 혼합되고, 반응 후에 스트리퍼(3) 내에 도입된다. 스트리핑 스팀은 배관(37)을 통해 주입되고, 코크스화 촉매와 향류 접촉되어, 코크스화 촉매에 의해 동반된 탄화수소 생성물을 최대한 많이 스트리핑한 다음, 유동층 반응기(3)를 통해 디스잉게이저(5) 내에 도입된다. 스트리핑된 촉매는 폐촉매 배관(8)을 통해 재생기(7)로 이송되어 코스크를 연소시키고 재생된다. 재생 연도 가스는 배관(27)을 통해 배출된다. 재생된 촉매는 각각 재생 촉매 배관(9, 10)을 통해 라이저 반응기(1, 2)로 재순환되어 재사용된다.
상기 예시된 구현예에 있어서, 프리-리프팅 매체는 각각 배관(22, 23)을 통해 라이저(1, 2) 내에 도입된다. 상기 프리-리프팅 매체는 관련 기술 분야에 잘 알려져 있고, 스팀, C1-C4 탄화수소 또는 통상적 촉매방식 분해 건조 가스 중 하나 이상으로부터 선택될 수 있고; 바람직하게는 스팀 및/또는 올레핀-농후 C4 분획이다.
이하의 실시예는 본 발명을 추가로 예시한다.
실시예와 비교예에서 사용된 공급원료는 공급원료 A, B, C, E 및 F를 포함하고, 그 성질은 표 1에 수록되어 있다. 공급원료 A는 분해된 중질유이다. 공급원료 B는 대기압 중질유이다. 공급원료 C는 올레핀-농후 분해된 경질 가솔린이다. 공급원료 E와 F는 피셔-트롭슈(Fischer-Tropsch) 플랜트로부터의 2개의 kd이한 측면의 액체 생성물로서, 각각 경질 스트림과 중질 스트림에 해당한다.
사용된 촉매는 SINOPEC CATALYST QILU BRANCH COMPANY에 의해 제조된 MMC-2 촉매이고, 그 성질은 표 2에 수록되어 있다. 상기 촉매는 평균 기공 크기가 0.7nm 미만인 형상-선택성 제올라이트를 함유한다.
실시예 1
이 시예는 파일럿 장치에서 수행되었다. 공급원료는 올레핀-농후 분해된 경질 가솔린 C와 분해된 중질유 A의 혼합물(C:A=1:1.5의 비율)이다. 촉매는 MMC-2였다. 연속식 반응-재생 방식으로 가동되는 파일럿 장치에 있어서, 라이저 반응기의 내경은 16mm, 높이는 3200mm였으며, 라이저 반응기의 출구는 유동층 반응기에 연결되었고, 유동층 반응기의 내경은 64mm, 높이는 600mm였다. 모든 공급물은 라이저 반응기의 저부에 있는 노즐을 통해 장치에 유입되어 반응에 참여했다.
이 실시예는 분해된 중질유의 재가공 없이 1회 통과 작업 방식으로 수행되었다. 고온 재생 촉매는 재생기로부터 재생 촉매 배관을 통해 라이저 반응기의 반응 섹션의 저부에 유입되어, 스팀 프리-리프팅 매체의 작용을 받아 상향 유동했다. 분무화된 스팀에 의한 예열 및 혼합 후, 공급원료는 공급 노즐을 통해 라이저 반응기에 유입되고, 고온의 재생 촉매와 접촉하여 촉매방식 변환 반응을 수행했다. 반응 혼합물은 라이저 반응기를 따라 라이저 반응기의 출구를 통해 위로 흘러가서, 라이저 반응기와 연결된 유동층에 유입하여 반응했다. 반응 혼합물은 계속해서 상향 유동하여, 반응 후 디스잉게이저에 유입되고, 이어서 디스잉게이저의 상부에 설치된 신속 분리 장치에 의해 기체-고체 분리가 수행되었다. 탄화수소 생성물은 반응기로부터 배관을 통해 제거되고, 기체 생성물과 액체 생성물로 분리되었다. 코크스-함유 촉매(폐촉매)는 그것의 중력으로 인해 스트리퍼에 유입되었다. 스트리핑 스팀은 폐촉매 상에 흡수되어 있는 탄화수소 생성물을 스트리핑한 후, 유동층을 통해 디스잉게이저에 유입되어 기체-고체 분리가 수행되었다. 스트리핑된 폐촉매는 폐촉매 배관을 통해 재생기에 유입되고, 공기와 접촉하여 고온에서 코크스를 연소시키고 재생되었다. 재생된 촉매는 재활용을 위해 재생 촉매 배관을 통해 라이저 반응기로 재순환되었다.
이 실시예의 주된 가동 조건 및 결과를 표 3에 수록한다.
비교예 1
이 예에서 사용된 공급원료와 촉매, 그리고 이 예에서의 공급원료의 공급 방식은, 유동층 반응기를 사용하지 않고 라이저 반응기만을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일했다. 라이저 반응기의 내경은 16mm, 높이는 3800mm였다.
이 예도 역시 분해된 중질유의 재가공 없이 1회 통과 작업 방식으로 수행되었다. 고온 재생 촉매는 재생기로부터 재생 촉매 배관을 통해 라이저 반응기의 반응 섹션의 저부에 유입되어, 스팀 프리-리프팅 매체의 작용을 받아 상향 유동했다. 분무화된 스팀에 의한 예열 및 혼합 후, 공급원료는 공급 노즐을 통해 라이저 반응기에 유입되고, 고온의 재생 촉매와 접촉하여 촉매방식 변환 반응을 수행했다. 반응 혼합물은 라이저 반응기를 따라 위로 흘러가서, 라이저 반응기의 출구를 통해 디스잉게이저 유입되고, 이어서 디스잉게이저의 상부에 설치된 신속 분리 장치에 의해 기체-고체 분리가 수행되었다. 탄화수소 생성물은 반응기로부터 배관을 통해 제거되고, 기체 생성물과 액체 생성물로 분리되었다. 코크스-함유 촉매(폐촉매)는 그것의 중력으로 인해 스트리퍼에 유입되었다. 스트리핑 스팀은 폐촉매 상에 흡수되어 있는 탄화수소 생성물을 스트리핑한 후, 디스잉게이저에 유입되어 기체-고체 분리가 수행되었다. 스트리핑된 폐촉매는 폐촉매 배관을 통해 재생기에 유입되고, 공기와 접촉하여 고온에서 코크스를 연소시키고 재생되었다. 재생된 촉매는 재활용을 위해 재생 촉매 배관을 통해 라이저 반응기로 재순환되었다.
이 실시예의 주된 가동 조건 및 결과를 표 3에 수록한다.
실시예 2
이 실시예는 실시예 1에 언급된 파일럿 장치에서 수행되었다. 올레핀-농후 분해된 경질 가솔린 C와 분해된 중질유 A를 1:1의 비율로 주입했는데, 공급원료 C는 라이저 반응기의 저부에서 공급 노즐을 통해 라이저 반응기 내에 주입되었고, 공급원료 A는 라이저 반응기 길이의 절반 위치에서 공급 노즐을 통해 라이저 반응기 내에 주입되어 반응에 참여했다.
이 실시예의 주된 가동 조건 및 결과를 표 4에 수록한다.
실시예 3
이 실시예는 실시예 1에 언급된 파일럿 장치에서 수행되었다. 올레핀-농후 분해된 경질 가솔린 C와 분해된 중질유 A를 1:1.2의 비율로 주입했는데, 공급원료 C는 라이저 반응기의 저부에서 공급 노즐을 통해 라이저 반응기 내에 주입되었고, 공급원료 A는 유동층의 저부에서 공급 노즐을 통해 라이저 반응기 내에 주입되어 반응에 참여했다.
이 실시예의 주된 가동 조건 및 결과를 표 4에 수록한다.
비교예 2
이 예는 비교예 1에 언급된 파일럿 장치에서 수행되었다. 올레핀-농후 분해된 경질 가솔린 C와 분해된 중질유 A를 1:1의 비율로 주입했는데, 공급원료 C는 라이저 반응기의 저부에서 공급 노즐을 통해 라이저 반응기 내에 주입되었고, 공급원료 A는 라이저 반응기 길이의 절반 위치에서 공급 노즐을 통해 라이저 반응기 내에 주입되어 반응에 참여했다.
이 실시예의 주된 가동 조건 및 결과를 표 4에 수록한다.
표 4로부터, 실시예 3에 언급된 바와 같이 공급원료 C는 라이저 반응기의 저부에서 공급 노즐을 통해 라이저 반응기에 주입되고, 공급원료 A는 유동층의 저부에서 공급 노즐을 통해 라이저 반응기에 주입되는 공급 방식이, 중질유 변환 길치가 실질적으로 동일한 조건에서 비교예 2와 비교되었고, 건조 가스와 코크스의 수율이 뚜렷하게 감소되었고(각각 1.73%와 0.68%), 프로필렌과 부틸렌의 수율은 1.15%와 0.28% 만큼 증가되었고, 건조 가스 선택 지수(selective index)(건조 가스 수율 대 변환율의 비)는 비교예 2에 비해 23.1% 만큼 감소되었음을 알 수 있다.
실시예 4
이 실시예는 도 1에 도시된 파일럿 장치에서 수행되었는데, 제1 라이저 반응기의 내경은 16mm, 높이는 3800mm였고; 제2 라이저 반응기의 내경은 16mm, 높이는 3200mm였고; 제2 라이저 반응기의 출구는 유동층 반응기에 연결되었고; 유동층 반응기의 내경은 64mm, 높이는 600mm였다.
이 실시예는 재순환 방식으로 가동되었다. 고온 재생 촉매는 재생기로부터 재생 촉매 배관을 통해 각각 제1 라이저 반응기와 제2 라이저 반응기의 반응 섹션의 저부에 유입되었고, 프리-리프팅 매체의 작용을 받아 상향 유동하였다. 분무화된 스팀에 의한 예열 및 혼합 후, 공급원료 B는 공급 노즐을 통해 제1 라이저 반응기(1)에 유입되고 고온의 재생 촉매와 접촉하여 촉매방식 변환 반응을 수행했다. 반응 혼합물은 라이저 반응기(1)를 따라 라이저 반응기의 출구를 통해 위로 흘러가서, 라이저 반응기(1)의 출구에서 신속 분리 장치에 의해 기체-고체 분리되었다. 탄화수소 생성물은 디스잉게이저에 유입되고, 이어서 생성물 분리 시스템 내에 도입되어 기체 생성물과 액체 생성물로 분리되었고, 경질 가솔린 분획은 제2 라이저 반응기(2)의 공급원료로서 재순환되고, 분해된 중질유 분획은 유동층 반응기(3)의 공급원료로서 재처리되어 촉매방식 변환을 계속했다. 라이저(1)로부터의 코크스-함유 촉매(폐촉매)는 먼저 그것의 중력으로 인해 유동층 반응기(3)에 유입되어 라이저 반응기(2)의 출구에서 촉매 및 탄화수소 생성물과 혼합된 다음, 유동층과 연통되어 있는 스트리퍼에 유입되었다. 스트리핑 스팀은 폐촉매 상에 흡수되어 있는 탄화수소 생성물을 스트리핑한 후, 유동층을 통해 디스잉게이저에 유입되어 기체-고체 분리가 수행되었다. 스트리핑된 폐촉매는 폐촉매 배관을 통해 재생기에 유입되고, 공기와 접촉하여 고온에서 코크스를 연소시키고 재생되었다. 재생된 촉매는 재활용을 위해 재생 촉매 배관을 통해 라이저 반응기로 재순환되었다.
생성물 분리 시스템으로부터 재처리될 경질 가솔린과 분무화된 스팀은 라이저 반응기(2)의 저부에서 노즐을 통해 주입되었다. 분해된 중질유와 분무화된 스팀은 혼합되어 유동층 반응기(3)의 저부에서 노즐을 통해 도입된다. 고온의 촉매와 접촉하여 반응한 후, 탄화수소 생성물은 유동층을 통해 디스잉게이저에 유입되고, 라이저 반응기(1)로부터의 탄화수소 생성물과 함께 디스잉게이저의 상부에서 사이클론 분리 시스템에서 기체-고체 분리가 수행되었다. 탄화수소 생성물은 배관을 통해 생성물 분리 시스템에 도입되었다. 촉매는 유동층 반응기에 도입되었다. 유동층 반응기 내의 코크스-함유 촉매(폐촉매, 제1 및 제2 라이저 반응기로부터 나온 것들 포함)는 스트리퍼에 도입되었다. 스트리핑된 폐촉매는 폐촉매 배관을 통해 재생기에 유입되고, 공기와 접촉하여 고온에서 코크스를 연소시키고 재생되었다. 재생된 촉매는 재활용을 위해 재생 촉매 배관을 통해 라이저 반응기로 재순환되었다.
이 실시예의 주된 가동 조건 및 결과를 표 5에 수록하고, 액체 생성물의 일부의 성질을 표 6에 수록한다.
실시예 5
이 실시예는 실시예 4와 동일한 장치에서 수행되었다. 실시예 4와 비교하면, 가동 조건의 조절에 추가하여, C4 분획 재처리가 추가되었다. 즉, 생성물 분리 시스템으로부터 재처리할 C4 분획은 라이저 반응기(2)의 프리-리프팅 섹션에 유입되어 촉매와 접촉하고 반응했다. 이 실시예의 주된 가동 조건 및 결과를 표 7에 수록하고, 액체 생성물의 일부의 성질을 표 8에 수록한다.
표 5 내지 8의 결과로부터, 본 발명의 방법은 건조 가스의 수율이 낮고 프로필렌의 수율이 높은 것을 특징으로 하고, 동시에 높은 방향족 함량을 가지며 방향족 추출 공급원료로서 사용될 수 있는 분해된 가솔린을 생성하는 것을 특징으로 한다. 분해된 경질 사이클 오일이 어느 정도 향상되고, 세탄가 22를 가지며, 연료유 성분으로서 사용될 수 있다.
실시예 6
이 실시예는 실시예 4와 동일한 장치에서 수행되었다. 실시예 4와 비교하면, 가동 조건의 조절에 추가하여, 공급원료를 E/F 비가 1:1인 공급원료 E와 F로 대체했다. 이 실시예는 분해된 중질유만을 재처리하여 가동되었다. 고온 재생된 촉매는 재생기로부터 재생 촉매 배관을 통해 각각 제1 라이저 반응기와 제2 라이저 반응기의 반응 섹션의 저부에 유입되고, 프리-리프팅 매체의 작용을 받아 상향 유동했다. 분무화된 스팀에 의한 예열 및 혼합 후, 공급원료 F는 공급 노즐을 통해 제1 라이저 반응기(1)에 유입되고, 고온 재생된 촉매와 접촉하여 촉매방식 변환 반응을 수행했다. 반응 혼합물은 라이저 반응기(1)를 따라 위로 흘러가서, 라이저 반응기(1)의 출구에서 신속 분리 장치에 의해 기체-고체 분리되었다. 탄화수소 생성물은 디스잉게이저에 유입되고, 이어서 생성물 분리 시스템 내에 도입되어 기체 생성물과 액체 생성물로 분리되었고, 분해된 중질유 분획은 유동층 반응기(3)의 공급원료로서 재처리되어 촉매방식 변환을 계속했다. 라이저(1)로부터의 코크스-함유 촉매(폐촉매)는 먼저 그것의 중력으로 인해 유동층 반응기(3)에 유입되어, 라이저 반응기(2)의 출구에서 촉매 및 탄화수소 생성물과 혼합된 다음, 유동층과 연통되어 있는 스트리퍼에 유입되었다. 스트리핑 스팀은 폐촉매 상에 흡수되어 있는 탄화수소 생성물을 스트리핑한 후, 유동층을 통해 디스잉게이저에 유입되어 기체-고체 분리가 수행되었다. 스트리핑된 폐촉매는 폐촉매 배관을 통해 재생기에 유입되고, 공기와 접촉하여 고온에서 코크스를 연소시키고 재생되었다. 재생된 촉매는 재활용을 위해 재생 촉매 배관을 통해 라이저 반응기로 재순환되었다.
공급원료 E와 분무화된 스팀은 라이저 반응기(2)의 저부에서 노즐을 통해 주입되었다. 분해된 중질유와 분무화된 스팀은 혼합되어 유동층 반응기(3)의 저부에서 노즐을 통해 도입되었다. 고온의 촉매와 접촉하여 반응한 후, 탄화수소 생성물은 유동층을 통해 디스잉게이저에 유입되고, 라이저 반응기(1)로부터의 탄화수소 생성물과 함께 디스잉게이저의 상부에서 사이클론 분리 시스템에서 기체-고체 분리가 수행되었다. 탄화수소 생성물은 배관을 통해 생성물 분리 시스템에 도입되었다. 촉매는 유동층 반응기에 도입되었다. 유동층 반응기 내의 코크스-함유 촉매(폐촉매, 제1 및 제2 라이저 반응기로부터 나온 것들 포함)는 스트리퍼에 도입되었다. 스트리핑된 폐촉매는 폐촉매 배관을 통해 재생기에 유입되고, 공기와 접촉하여 고온에서 코크스를 연소시키고 재생되었다. 재생된 촉매는 재활용을 위해 재생 촉매 배관을 통해 라이저 반응기로 재순환되었다.
이 실시예의 주된 가동 조건 및 결과를 표 9에 수록한다.
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
Figure pct00005
Figure pct00006
표 5에서, 상기 새 공급원료는 제1 라이저 반응기에 도입된 중질 공급원료를 의미한다.
Figure pct00007
Figure pct00008
표 7에서, 상기 새 공급원료는 제1 라이저 반응기에 도입된 중질 공급원료를 의미한다.
Figure pct00009
Figure pct00010

Claims (17)

  1. 하기 단계를 포함하는 촉매방식 분해 방법(catalytic cracking process):
    중질 공급원료 및 선택적으로 분무화된 스팀(atomized steam)을, 제1 라이저 반응기에서 0.7nm 미만의 평균 기공 크기를 가진 형상-선택적 제올라이트를 함유하는 촉매와 접촉시키고, 반응시켜 제1 탄화수소 생성물 및 제1 코크스화 촉매를 함유하는 스트림을 생성하고, 상기 제1 탄화수소 생성물과 상기 제1 코크스화 촉매를 상기 제1 라이저의 단부(end)에서 분리 장치에 의해 분리하는 단계, 및
    경질 공급원료 및 선택적으로 분무화된 스팀을 제2 라이저 반응기에 도입하여 0.7nm 미만의 평균 기공 크기를 가진 형상-선택적 제올라이트를 함유하는 촉매와 접촉시키고, 반응시켜 제2 탄화수소 생성물 및 제2 코크스화 촉매를 생성하고, 이것들을 상기 제2 라이저 반응기와 직렬로 연결된 유동층 반응기에 도입하여, 0.7nm 미만의 평균 기공 크기를 가진 형상-선택적 제올라이트를 함유하는 촉매의 존재 하에 반응시키고, 분해된 중질유, 바람직하게는 자체 생성물 분리 시스템으로부터 얻어진 분해된 중질유는 상기 제2 라이저 반응기 및/또는 상기 유동층 반응기에 도입하고, 바람직하게는 상기 유동층 반응기에 도입하여 반응시키고; 제3 탄화수소 생성물과 제3 코크스화 촉매를 함유하는 스트림을 상기 유동층 반응기로부터 제조하는 단계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중질 공급원료는 중질 탄화수소 및/또는 탄화수소-농후 동물성 또는 식물성 오일을 포함하고; 상기 경질 공급원료는 가솔린 분획 및/또는 C4 탄화수소를 포함하고; 상기 분해된 중질유는 330?550℃의 대기압 증류 범위를 가지는 분해된 중질유인, 촉매방식 분해 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    다음 단계를 추가로 포함하는 촉매방식 분해 방법:
    상기 제1 탄화수소 생성물은 생성물 분리 시스템에 의해 분리되어, 분해된 가스, 분해된 가솔린, 분해된 경질 사이클 오일 및 분해된 중질유를 생성하는 단계; 및/또는 상기 제3 탄화수소 생성물은 생성물 분리 시스템에 의해 분리되어, 분해된 가스, 분해된 가솔린, 분해된 경질 사이클 오일 및 분해된 중질유를 생성하는 단계.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 라이저 반응기 내의 상기 분무화된 스팀은 상기 중질 공급원료에 대하여, 2?50중량%, 바람직하게는 5?10중량%이고, 상기 제1 라이저 반응기는 0.15?0.3MPa, 바람직하게는 0.2?0.25MPa의 반응 압력, 480?600℃, 바람직하게는 500?560℃의 반응 온도, 5?20, 바람직하게는 7?15의 촉매/오일 비, 및 0.5?10초, 바람직하게는 2?4초의 반응 시간을 가지는 것을 특징으로 하는, 촉매방식 분해 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 라이저 반응기는 520?580℃, 바람직하게는 520?560℃의 반응 온도를 가지며; 상기 제2 라이저 반응기에 도입된 상기 경질 공급원료가 가솔린 분획을 포함하는 경우에, 가솔린 공급원료/분무화된 스팀 비는 5?30중량%, 바람직하게는 10?20중량%이고; 상기 경질 공급원료가 가솔린 분획을 포함하는 경우에, 상기 가솔린 분획에 있어서, 상기 제2 라이저는 10?30, 바람직하게는 15?25의 촉매/오일 비, 및 0.10?1.5초, 바람직하게는 0.30?0.8초의 반응 시간을 가지며; 상기 경질 공급원료가 C4 탄화수소를 포함하는 경우에, C4 탄화수소/분무화된 스팀 비는 10?40중량%, 바람직하게는 15?25중량%이고, 상기 경질 공급원료가 C4 탄화수소를 포함하는 경우에, 상기 C4 탄화수소에 있어서, 상기 제2 라이저는 12?40, 바람직하게는 17?30의 촉매/오일 비, 및 0.50?2.0초, 바람직하게는 0.8?1.5초의 반응 시간을 가지는 것을 특징으로 하는, 촉매방식 분해 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유동층 반응기는 500?580℃, 바람직하게는 510?560℃의 반응 온도, 1?35h-1, 바람직하게는 3?30h-1의 중량 시공간 속도, 및 0.15?0.3MPa, 바람직하게는 0.2?0.25MPa의 반응 압력을 가지는 것을 특징으로 하는, 촉매방식 분해 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유동층에서의 분해된 중질유의 반응 조건은 다음을 포함하는 것을 특징으로 하는, 촉매방식 분해 방법: 1?50, 바람직하게는 5?40의 촉매/오일 비; 1?20h-1, 바람직하게는 3?15h-1의 중량 시공간 속도; 5?20중량%, 바람직하게는 10?15중량%의 분무화된 스팀/분해된 중질유 비.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 라이저 반응기 및/또는 상기 유동층 반응기에 도입된 상기 분해된 중질유 대 상기 제1 라이저 반응기에 도입된 상기 중질 공급원료의 중량비는 0.05?0.30:1인 것을 특징으로 하는, 촉매방식 분해 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 경질 공급원료가 가솔린 분획을 포함하는 경우에, 상기 제2 라이저 반응기에 도입된 상기 가솔린 분획 대 상기 라이저 반응기에 도입된 상기 중질 공급원료의 중량비는 0.05?0.20:1이고, 상기 경질 공급원료가 가솔린 분획과 C4 탄화수소를 포함하는 경우에, 상기 경질 공급원료 중 C4 탄화수소 대 상기 경질 공급원료 중 상기 가솔린 분획의 중량비는 0?2:1인 것을 특징으로 하는, 촉매방식 분해 방법.
  10. 제2항에 있어서,
    가솔린 분획의 상기 경질 공급원료는 올레핀-농후 가솔린 분획으로서, 20?95중량%의 올레핀 함량 및 85℃ 이하의 최종 비등점을 가지며; C4 탄화수소의 상기 경질 공급원료는 50중량%보다 높은 C4-올레핀 함량을 가진 올레핀-농후 C4 탄화수소인 것을 특징으로 하는, 촉매방식 분해 방법.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 가솔린 공급원료는 상기 생성물 분리 시스템으로부터 분리 공정에 의해 제조된 상기 분해된 가솔린을 포함하는, 촉매방식 분해 방법.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 제1 탄화수소 생성물과 상기 제3 탄화수소 생성물을 혼합하고, 그것을 상기 생성물 분리 시스템에 도입하여 분리시키는 단계를 추가로 포함하는, 촉매방식 분해 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 코크스화 촉매를 상기 유동층 반응기에 도입하고, 상기 유동층 반응기의 촉매와 혼합한 다음, 스트리퍼에 도입하거나, 또는 상기 제1 코크스화 촉매를 스트리퍼에 직접 도입하는 단계를 추가로 포함하는, 촉매방식 분해 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 코크스화 촉매 및/또는 상기 제3 코크스화 촉매를 스팀에 의해 스트리핑하고, 탄화수소 생성물과 동반되는 스트리핑 스팀을 상기 유동층 반응기에 도입하는 단계를 추가로 포함하는, 촉매방식 분해 방법.
  15. 하기 구성요소를 포함하는 촉매방식 분해 장치:
    라이저의 저부에 위치한 하나 이상의 중질 공급원료 입구를 가진, 중질 공급원료 분해용 제1 라이저 반응기(1),
    라이저의 저부에 위치한 하나 이상의 경질 공급원료 입구 및 라이저의 상부에 위치한 출구를 가진, 경질 공급원료 분해용 제2 라이저 반응기(2),
    하나 이상의 입구를 가지고, 커넥터, 바람직하게는 저압 유출 분배기(outlet distributor), 보다 바람직하게는 아치(arch) 분배기에 의해 상기 제2 라이저 반응기의 출구에 연결되어 있는 유동층 반응기(4),
    제1 라이저의 단부에 설치되어 있고, 탄화수소 출구 및 촉매 출구를 포함하는 분리 장치, 바람직하게는 신속(quick) 분리 장치,
    상기 제2 라이저 반응기 및/또는 상기 유동층 반응기는 상기 하나 이상의 경질 공급원료 입구 상부에 하나 이상의 분해된 중질유 입구를 추가로 가지고, 바람직하게는 상기 분해된 중질유 입구가 상기 제2 라이저 반응기 길이의 절반과 상기 제2 라이저 출구 사이에 위치하고, 보다 바람직하게는 상기 분해된 중질유 입구가 상기 유동층 반응기의 저부에 위치함, 및
    선택적으로, 상기 제1 라이저 반응기 및/또는 상기 유동층 반응기로부터의 탄화수소 생성물로부터 분해된 중질유를 분리하는 생성물 분리 시스템(6), 여기서 상기 분해된 중질유는 분해된 중질유 루프(loop)에 의해 하나 이상의 분해된 중질유 입구에 도입됨.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 촉매방식 분해 장치는 스트리퍼(3), 디스잉게이저(disengager)(5), 생성물 분리 시스템(6), 재생기(7) 및 사이클론 분리 시스템을 추가로 포함하고,
    상기 스트리퍼는 스트리핑 스팀 입구, 스트리핑된 촉매 출구 및 탄화수소와 동반되는 스팀의 스트피링용 출구를 가지고;
    상기 디스잉게이저는 상기 유동층 반응기용 출구와 연통되고, 반응 탄화수소를 수용하기 위한 하나 이상의 입구와, 생성물 분리 시스템과 연결된 하나 이상의 출구를 가지고;
    상기 재생기는 재생 섹션, 하나 이상의 폐촉매 배관 및 하나 이상의 재생 촉매 배관을 포함하고, 바람직하게는 상기 폐촉매 배관(들)은 스트리퍼와 연결되고, 상기 재생 촉매 배관(들)은 상기 제1 및/또는 제2 라이저 반응기와 연결되고;
    상기 생성물 분리 시스템은 상기 제1 라이저 반응기 및/또는 상기 유동층 반응기에서 나오는 탄화수소 생성물로부터 C4 탄화수소, 분해된 가솔린 및 분해된 중질유를 분리하고, 상기 분해된 중질유는 분해된 중질유 루프에 의해 하나 이상의 분해된 중질유 입구에 도입되고, 및/또는 상기 분해된 가솔린은 분해된 가솔린 루프에 의해 하나 이상의 경질 공급원료 입구에 도입되고, 및/또는 상기 C4 탄화수소는 C4 탄화수소 루프에 의해 상기 하나 이상의 경질 공급원료 입구에 도입되고;
    상기 사이클론 분리 시스템은 상기 디스잉게이저의 상부에 설치되고, 상기 디스잉게이저 출구와 연결되고, 탄화수소 생성물과 촉매 고체 입자를 추가로 분리하는,
    촉매방식 분해 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제1 라이저 반응기는 등직경(iso-diameter) 라이저, 등속(equal-velocity) 라이저 또는 가변-직경(variable-diameter) 라이저로부터 선택되고; 상기 제2 라이저 반응기는 등직경 라이저, 등속 라이저 또는 가변-직경 라이저로부터 선택되고; 상기 유동층 반응기는 고정된 유동화 베드, 입자 방식 유동화(particulately fluidized) 베드, 버블링(bubbling) 베드, 터뷸런트(turbulent) 베드, 파스트(fast) 베드, 수송(transport) 베드 및 고밀도(dense) 베드로부터 선택되는, 촉매방식 분해 장치.
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