KR20170134500A - 촉매 스트리핑을 위한 방법 - Google Patents

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KR20170134500A
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펠린 콕스
윌리엄 디 슐루터
윌리엄 야네즈
제프리 그로토
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유오피 엘엘씨
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Abstract

개선된 촉매 스트리핑 공정을 위한 공정이 개시되어 있다. 스트리핑 용기는 2개의 구간으로 나누어진다. 제1 구간은 스트리핑 구간으로서, 여기서 휘발성 탄화수소의 상당한 부분이 보다 가혹한 조건에서 제거된다. 촉매가 스트리핑된 이후, 스트리핑된 촉매는 더 낮은 가혹한 조건에서 냉각되도록 하부 냉각 구간으로 이동된다. 유량, 온도, 압력 및 스트리핑 및 냉각 구간은 스트리핑 용기에서 배출되는 시점에 촉매 상에 최소의 휘발성 탄화수소가 존재하는 것이 보장되도록 설계된다. 이러한 설계는 보다 가혹한 조건에서 휘발성 탄화수소의 효율적인 스트리핑을 가능하게 하고, 이러한 성분이 공정 및 장비 문제를 야기하는 유닛의 임의의 부분에서 스트리핑되는 것을 근절한다.

Description

촉매 스트리핑을 위한 방법
우선권의 설명
본 출원은 2015년 6월 25일에 출원된 미국가출원 번호 제62/184416호에 대한 우선권을 주장하며, 이의 내용은 그 전문이 참조로 본원에 포함되어 있다.
기술분야
본 주제는 일반적으로 촉매 스프리팅을 위한 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 주제는 탄화수소 전환 공정에서 재사용하기 위한 촉매의 스트리핑 및 냉각을 위한 방법에 관한 것이다.
탄화수소, 특히 석유는 혼합물로서 지반으로부터 산출된다. 이러한 혼합물은 반응기에서의 스트림의 분리 및 처리를 통해 유용한 생성물로 전환된다. 유용한 생성물에 대한 탄화수소 스트림의 전환은 대개 반응기에서의 촉매적 공정을 통한 것이다. 촉매는 고체 또는 액체일 수 있고, 촉매 물질을 포함할 수 있다. 이작용성 촉매에서, 산 예컨대 제올라이트 및 금속 예컨대 전이금속 및 주족에서의 것의 촉매 물질이 조합되어 예컨대 이러한 본 출원에 기재된 것과 같은 전환 공정을 촉진하기 위한 복합체를 형성한다.
탄화수소 처리 과정에서, 촉매는 시간에 걸쳐 불활성화된다. 불활성화의 하나의 주요 원인은 촉매 상의 비휘발성 코크스의 생성 및 축적이다. 비휘발성 코크스의 누적은 이의 촉매의 촉매 부위를 피복하거나 또는 이에 대한 접근을 차단하고, 따라서 소비된 촉매는 재생되어 추가의 사용을 위해 반응기로 복귀된다. 촉매의 재생은 보통 코크스의 제거를 통해 수행되며, 코크스는 산소를 갖는 가스와 함께 고온에서 연소된다. 탄화수소의 처리 과정에서, 촉매 상에 놓여 있는 비휘발성 코크스 이외에, 휘발성 탄화수소가 또한 촉매 상에 흡수된다. 재생 이전에, 촉매로부터 휘발성 탄화수소를 제거하거나 또는 스트리핑하는 것이 바람직하다. 휘발성 탄화수소는 적절하게 스트리핑되지 않는 경우에 고온 재생 과정에서 또는 반응기 조건에서 제거되어, 관련 장비 예컨대 반응기 및 재생기 내부장치, 컴프레서, 열교환 장비, 파이프 및 다른 도관을 오염시킬 것이고, 이는 상당한 세정 비용 및 관련 셧 다운으로 인한 플랜트 작업 시간의 감소를 야기한다. 바람직한 수준의 스트리핑은 상당한 양의 휘발성 탄소성 물질을 탈착시키기 위해 매우 높은 온도를 필요로 한다.
일반적으로, 스트리핑을 촉매를 재생기로 들어올리거나 수송하는 것이 가능하도록 매우 낮은 온도로 제한되는 소위 스트리퍼에서 실시된다. 저온 작업은 언제나 휘발성 탄화수소 종의 불충분한 스트리핑을 야기한다. 일반적으로, 소위 스트리퍼는 측면-대-측면 내부 배플(side-to-side interior baffle)이 제공되는 신장형 도관(elongated vessel)이다. 소모된 촉매는 스트리퍼 배플 상으로 떨어지고, 한편 가스 스트림은 하강하는 촉매와 반대 방향으로 유동한다.
요약
본 주제는 개선된 촉매 스트리핑 공정을 제공한다. 스트리핑 구간은 2개의 구간, 스트리핑 구간 및 냉각 구간으로 나누어진다. 스트리핑 구간에서, 잔류 휘발성 탄솨수소의 상당한 부분이 보다 가혹한 조건에서 제거된다. 촉매가 스트리핑된 이후, 스트리핑된 촉매는 보다 낮은 가혹한 조건에서 냉각되도록 냉각 구간으로 이동된다. 유량, 온도, 압력 및 스트리핑 구간은 촉매가 스트리핑 구간에서 배출되는 시점까지 촉매 상에 남겨진 최소의 휘발성 탄화수소가 존재하는 것을 보장하도록 설계된다. 이러한 설계는 재생 구간 및 반응기 모두에서 높은 수준의 잔류 휘발성 탄화수소를 제거한다.
스트리핑 구간에서, 제1 가스는 스트리핑 구간을 통과하고, 상당한 양의 잔류 휘발성 탄화수소를 제거하기 위해 촉매 상으로 유동한다. 제1 가스는 스트리핑 구간을 통과시키기 이전에 200℃ 내지 650℃의 온도로 가열된다. 제1 가스를 스트리핑 구간 주변에 분포시키고, 촉매를 통해 유동하여 제1 스트리핑 구간 상부를 반대방향으로 통과한다. 제2 가스는 냉각 구간 내부를 통과하기 이전에 38℃ 내지 300℃의 것이다. 제2 가스는 냉각 구간을 통해 상부로 유동하고, 냉각 구간에서 배출되기 이전에 촉매와 반대 반향으로 유동한다. 스트리핑되고 냉각된 촉매를 냉각 구간의 바닥에서의 촉매 유출구를 통해 유출된다.
실시예의 추가적인 목적, 장점 및 신규한 특징은 하기의 상세한 설명에 일부가 기재될 것이고, 일부는 하기 상세한 설명 및 수반되는 도면의 검토시 본 기술분야의 당업자에게 자명할 것이거나 또는 실시예의 제조 또는 작업에 의해 학습될 수 있다. 본 개념의 목적 및 장점은 첨부된 청구항에 특별히 언급된 방법론, 수단 및 조합에 의해 구현되고, 달성될 수 있다.
정의
본원에 사용되는 용어 "탈수소고리이량체화(dehydrocyclodimerization)"는 또한 경질 파라핀의 방향족화로 지칭된다. 본 개시물 내에서, 경질 탄화수소의 탈수소고리이량체화 및 방향족화는 상호교환적으로 사용된다.
본원에 사용되는 용어 "스트림", "공급물", "생성물", "일부" 또는 "부분"은 다양한 탄화수소 분자, 예컨대 직쇄, 분지형, 또는 환식 알칸, 알켄, 알카디엔, 및 알킨, 및 임의로 다른 물질, 예컨대 가스, 예를 들면, 수소, 또는 불순물, 예컨대 중금속, 및 황 및 질소 화합물을 포함할 수 있다. 스트림은 또한 방향족 또는 비방향족 탄화수소를 포함할 수 있다. 또한, 탄화수소 분자는 C1, C2, C3, Cn으로 약칭될 수 있고, 여기서 "n"은 하나 이상의 탄화수소 분자 중의 탄소 원자의 수를 나타내거나 또는 약어는 예를 들면, 비방향족 또는 화합물에 대한 형용사로서 사용될 수 있다. 유사하게는, 방향족 화합물을 A6, A7, A8, An으로 약칭될 수 있고, 여기서 "n"은 하나 이상의 방향족 분자에서의 탄소 원자의 수를 나타낸다. 또한, 첨자 "+" 또는 "-"는, 예를 들면 약칭된 하나 이상의 탄화수소를 포괄하는 C3+ 또는 C3-와 같이 약칭된 하나 이상의 탄화수소 표기와 함께 사용될 수 있다. 예로서, 약어 "C3+"는 3개 이상의 탄소 원자의 하나 이상의 탄화수소 분자를 의미한다.
본원에 사용되는 바와 같은, 용어 "구간"은 하나 이상의 장비 물품 및/또는 하나 이상의 하위-구간을 포함하는 부분을 지칭할 수 있다. 장비 물품은 비제한적으로 하나 이상의 반응기 또는 반응 용기, 분리 용기, 증류탑, 히터, 교환기, 파이프, 펌프, 컴프레셔, 및 컨트롤러를 포함할 수 있다. 추가적으로, 장비 물품, 예컨대 반응기, 건조기, 또는 용기는 추가로 하나 이상의 구간 또는 하위-구간을 포함할 수 있다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "활성 금속"은 6, 7, 8, 9, 10, 13족을 포함하는 IUPAC 족으로부터 선택된 금속 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. IUPAC 6 내지 10족은 비제한적으로 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 레늄, 백금, 팔라듐, 로듐, 이리듐, 루테늄, 오스뮴, 아연, 구리, 및 은을 포함한다. IUPAC 13족은 비제한적으로 갈륨 및 인듐을 포함한다.
본원에 사용되는 용어 "개질제 금속"은 IUPAC 11-17족으로부터 선택되는 금속을 포함할 수 있다. IUPAC 11 내지 17족은 비제한적으로 황, 금, 주석, 게르마늄, 및 납을 포함한다 .
본원에 사용되는 용어 "열 질량비(thermal mass ratio)"는 촉매 순환 속도에 대한 가스 유동 속도의 비로서 정의된다.
본원에 사용되는 용어 "휘발성 탄화수소"는 방향족 또는 비방향족, 직쇄, 분지형, 또는 환식 알칸, 알켄 및 알카디엔인 탄화수소를 포함할 수 있다.
도시된 도면은 제한이 아닌 단지 예시로서 본 개념에 따른 하나 이상의 실시를 도시하고 있다. 도면에서, 유사한 참조 번호는 동일하거나 유사한 구성요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명을 구현한 용기의 단면도이다.
도 2는 본 발명을 구현한 용기의 다른 단면도이다.
하기 상세한 설명은 단순히 특징을 예시하며, 본 출원 및 기재된 구현예의 용도를 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 또한, 선행 배경기술 또는 하기 상세한 설명에 존재하는 임의의 이론에 구속되는 것으로 의도되지 않는다.
도 1은 본원에 기재된 공정의 다양한 구현예의 도면이다. 본 기술분야의 당업자는 이러한 공정 흐름도가 예를 들면, 공정의 이해에 필수적이지 않은 열교환기, 공정 조절 시스템, 펌프, 분별 컬럼 오버헤드, 리보일러 시스템 및 반응기 내부장치 등을 포함하는 다수의 공정 장비의 제거에 의해 간소화된 것임을 이해할 것이다. 또한, 도면에 나타난 공정 흐름은 기본 전체 개념을 벗어남 없이 수많은 양태에서 수정될 수 있음을 용이하게 알 수 있을 것이다. 예를 들면, 도면에서의 요구되는 열교환기의 도시는 간소화의 목적을 위해 최소로 유지된 것이다. 본 기술분야의 당업자는 공정 내의 다양한 지점에서 필요한 가열 및 냉각을 얻기 위해 이용되는 열교환 방법의 선택은 공정이 실시되는 방법에 따라 수많은 변화가 이루어짐을 인식할 것이다. 이와 같이 복잡한 공정에서, 상이한 공정 스트림들 간의 간접적 열교환에 대한 수많은 가능성이 존재한다. 본 공정의 설치의 특정 위치 및 환경에 따라, 또한 증기, 고온 오일, 또는 도면에 도시되지 않은 다른 공정 유닛으로부터의 공정 스트림에 대한 열교환을 이용하는 것이 바람직할 수 있다.
도 1을 참조하면, 다양한 구현예에 따른 시스템 및 공정은 용기(10)를 포함한다. 소비된 촉매 입자(12)의 스트림은 용기(10)로 지속적으로 도입된다. 용어 연속식이 본원에서의 이러한 공정에 적용되지만, 본 공정은 연속식, 반연속식, 또는 회분식 공정을 포함할 수 있고, 소량의 촉매가 반응기로부터 유출되고, 상대적으로 연속적 기조로 스트리핑 구간을 통과한다. 촉매 입자(12)는 용기(10)를 통해 아래로 유동한다. 촉매 입자(12)는 반응기로부터 배출될 수 있다. 반응기는 탈수소화 반응기, 개질 반응기, 탈수소고리이량체화, 또는 탄화수소의 전환시 사용되는 임의의 다른 반응기일 수 있다. 용기(10)는 상부 스트리핑 구간(14) 및 하부 냉각 구간(16)으로 구분된다. 도 1에 나타난 실시예에서, 상부 스트리핑 구간(14)은 하부 냉각 구간(16)과 연통된다. 그러나, 또한, 중간 구간이 존재할 수 있는 것으로 고려된다. 중간 구간은 상부 스트리핑 구간(14)과 하부 냉각 구간(16) 사이에 중간 구간을 개재시킴으로써 상부 스트리핑 구간(14) 및 하부 냉각 구간(16)의 분리를 가능하게 할 수 있다. 촉매 입자(12)는 개구(30)를 통해 아래로 유동하고, 촉매 입자(12)는 배플(32)을 통해 상부 스트리핑 구간(14)으로 유도된다. 배플(32)은 형상에 있어서 원뿔형일 수 있다. 배플(32)의 개구는 촉매 입자(12)가 상부 스트리핑 구간(14)으로 유입되는 것을 가능하게 한다. 배플(32)의 상면 부분은 용기(10)의 내부벽에 연결되고, 반면 배플(32)의 하면 부분은 절단되어 촉매 입자(12)가 통과하는 개구를 제공한다. 배플(32)의 하면 부분은 상부 스트리핑 구간(14)으로 유입되는 촉매 입자(12)가 유출구(22)에서 배출되는 가스와 충돌되지 않도록 유출구(22)보다 더 낮게 있다.
상부 스트리핑 구간(14)에서 제1 가스(24)는 상부 스트리핑 구간 유입구(18)를 통해 유입되고, 촉매 입자(12)가 접촉되어 촉매 입자(12) 상의 잔류 휘발성 탄화수소가 감소된다. 제1 가스(24)가 상부 스트리핑 구간 유입구(18)를 통해 용기(10)로 유입된 이후, 제1 가스는 실린더형 배플(34)에 의한 상방향 유동의 방해에 의해 아래로 유도되고, 이후 제1 가스는 상부 스트리핑 구간(14)으로 유입되고, 상부 스트리핑 구간(14)이 상승된다. 도 1에 예시된 실시예에서, 배플(34)은 실린더형이다. 배플(34)의 상면 부분은 용기(10)의 내부와 연결된다. 유입구(18)로 유입된 가스가 상부 스트리핑 구간(14)으로 유입하기 위한 공간을 가지도록 배플(34)은 안쪽으로 만곡된다. 촉매 입자(12)는 촉매 입자(12)가 완전하게 스트리핑되기에 충분한 시간을 제공하는 속도로 상부 스트리핑 구간(14)를 통해 아래로 유동한다. 촉매 입자(12)는 반대 방향으로 제1 가스와 접촉된다. 그러나, 이는 또한 촉매 입자(12)가 제1 가스와 동일한 방향으로도 접촉될 수 있는 것으로 고려된다. 촉매는 0.1시간 내지 3시간, 바람직하게는 1시간 내지 2시간의 상부 스트리핑 구간에서의 평균 체류 시간을 가질 것이다. 일 양태에서, 촉매 상의 전체 잔류 휘발성 탄화수소의 25 wt% 이상이 제1 스트리핑 구간에서 제거된다.
제1 가스는 가스의 순환을 위한 제1 송풍기를 사용하여 상부 스트리핑 구간(14)을 통해 순환될 수 있다. 제1 가스는 또한 컴프레서를 사용하여 순환될 수 있다. 제1 가스는 수소를 포함할 수 있다. 그러나, 또한 가스는 H2, N2, Ar, He, C1, C2, C3, CO2, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 제1 가스는 유입구(24)를 통해 제1 가스 스트림으로서 상부 스트리핑 구간을 통과하기 이전에 스트리핑 온도로 가열된다. 제1 가스는 유입구(18)보다 더 위에 있을 수 있는 유입구(22)를 통해 스트리핑 구간(14)에서 배출된다. 상부 스트리핑 구간 온도는 200℃ 내지 650℃이고, 300℃ 내지 500℃의 온도가 바람직하다. 상부 스트리핑 구간에 대한 압력은 2 psig (13.7 kPa (g)) 내지 75 psig (517 kPa (g))이고, 제1 가스 스트림의 열 질량비는 0.8 내지 5이다.
도 1에 나타난 실시예에서, 제1 가스 스트림(24)은 촉매 입자(12)와 접촉되도록 촉매와 반대 방향으로 유동한다. 그러나, 또한, 제1 가스 스트림(24)은 촉매 입자(12)와 동일한 방향으로 유동할 수 있다. 촉매 입자(12)는 중력을 사용하여 상부 스트리핑 구간(14)으로부터 아래로 유동한다. 따라서, 촉매 입자(12) 및 제1 가스 스트림(24)이 반대 방향으로 유동하는 실시예에서, 제1 가스(24)는 제1 가스 스트림 유입구(18)로 유입되고, 제1 가스 스트림 유출구(22)에서 배출되어야 한다. 그러나, 촉매 입자(12) 및 제1 가스 스트림(24)이 동일한 방향으로 유동하는 실시예에서, 제1 가스 스트림(24)은 개구(22)로 유입되고, 개구(18)에서 배출될 수 있다.
도 1은 중간 구간이 없음을 예시한다. 따라서, 상부 스트리핑 구간(14)은 하부 냉각 구간(16)과 직접 접촉될 수 있다. 따라서, 촉매 입자(12)는 상부 스트리핑 구간(14)으로부터 하부 냉각 구간(16)으로 직접적으로 유동할 수 있다.
촉매는 추가로 처리되고, 상부 스트리핑 구간(14)으로부터 하부 냉각 구간(16)으로 유동하고, 촉매는 촉매 입자(12)의 냉각을 위한 제2 가스 스트림(26)과 접촉된다. 제2 가스(26)는 하부 냉각 구간 유입구(20)를 통해 유입되고, 가스의 순환을 위한 제2 송풍기를 사용하여 하부 냉각 구간(16)을 통해 순환된다. 제2 가스(26)는 또한 컴프레서를 사용하여 순환될 수 있다. 제2 가스는 수소로 구성된다. 그러나, 또한 제2 가스는 H2, N2, Ar, He, C1, C2, ,C3, C4, CO2, 공기 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있는 것으로 고려된다. 제2 가스(26)는 제2 가스 스트림(26)으로서 하부 냉각 구간(16)을 통과하기 이전에 가열되거나 또는 냉각될 수 있다. 제2 가스(26)는 유출구(22)를 통해 용기(10)에서 배출된다. 도 1에서 예시된 실시예에서, 제1 가스 스트림(24) 및 제2 가스 스트림(26) 모두는 유출구(22)로부터 배출된다.
도 1에 예시된 바와 같이, 촉매 입자(12)는 하부 냉각 구간(16)을 통해 아래로 유동하고, 촉매 입자(12)는 배플(36)을 통해 하부 냉각 구간(16)으로 유도된다. 촉매 입자(12)가 하부 냉각 구간(16)으로 아래로 유동함에 따라, 촉매 입자(12)는 배플(36)을 통해 하부 냉각 구간(16)으로 유도된다. 배플(36)은 형상에 있어서 원뿔형일 수 있다. 배플(36)의 개구는 촉매 입자(12)가 하부 냉각 구간(16)으로 유입되는 것을 가능하게 한다. 배플(36)의 상면 부분은 용기(10)의 내부벽에 연결되고, 반면 배플(36)의 하면 부분이 절단되어 촉매 입자(12)가 통과하는 개구를 제공한다. 하부 냉각 구간(16)에서, 제2 가스(26)는 하부 냉각 구간 유입구(20)를 통해 유입되어, 촉매 입자(12)를 냉각시키기 위해서 촉매 입자(12)와 접촉된다. 제2 가스(26)가 하부 냉각 구간 유입구(20)를 통해 용기(10)에 유입된 이후, 제2 가스(26)는 배플(36)을 통해 아래로 유도되고, 이후 제2 가스(26)는 하부 냉각 구간(16)으로 유입되고, 하부 냉각 구간(16)을 통해 상승된다. 촉매 입자(12)는 촉매 입자(12)가 냉각되기에 충분한 시간을 제공하도록 하부 냉각 구간(16)을 통해 아래로 유동한다. 촉매 입자(12)는 반대 방향으로 제2 가스(26)와 접촉된다. 그러나, 또한 촉매 입자(12)가 제2 가스(26)와 동일한 방향으로 접촉될 수 있는 것으로 고려된다. 제2 냉각 온도는 30℃ 내지 300℃, 바람직하게는 50℃ 내지 200℃의 온도이다. 하부 냉각 구간에 대한 압력은 2 psig(13.7 kPa (g)) 내지 50 psig(345 kPa (g))이고, 제2 가스 스트림의 열 질량비는 0.8 내지 5이다. 가스 및 가스가 발생되는 공급원의 온도에 따라, 가스는 바람직한 온도가 되도록 가열되거나 또는 냉각될 수 있다.
하부 냉각 구간(16)은 촉매가 0.1시간 내지 3시간 동안 하부 구간에 잔류하도록 작동되고, 크기 조절될 수 있고, 바람직한 평균 잔류 시간은 1시간 내지 2시간이다.
촉매 입자(12)가 상부 스트리핑 구간(14)에서 스트리핑되고, 하부 냉각 구간(16)에서 냉각되는 경우, 촉매 입자(12)는 개구(40)를 통해 용기(10)에서 배출된다. 촉매 입자(12)가 용기(10)에서 나오는 경우, 이는 리프팅(lifting)에 적합할 수 있도록 충분하게 스트리핑되고 냉각된 것이다. 상부 스트리핑 구간(14)은 휘발성 탄화수소가 재생기로 수송되는 것을 최소화하고, 하부 냉각 구간(16)은 촉매가 재생기 구조물로의 리프팅을 위해 적합한 것임을 보장한다.
촉매 스트리핑 공정의 장점은 2개 이상의 분리 구간에서의 촉매의 스트리핑 및 냉각이 효과적으로 잔류 탄화수소를 제거하고, 이에 따라 스트리핑 구간 크기를 최소로 유지하면서도 다운스트림 장비 문제를 방지한다. 본 주제는 추가로 하부 냉각 구간(16)을 포함하고, 여기서 별개의 가스가 촉매 입자(12)를 냉각시키기 위해 사용된다.
다른 구현예가 도 2에 예시되어 있다. 본 구현예에서, 상부 스트리핑 구간(14) 및 하부 냉각 구간(16) 각각은 별개의 유입구 및 유출구를 포함한다. 따라서, 본 구현예에서, 제1 가스(24)는 제2 가스(26)와 접촉되지 않는다. 본원에서, 유입구(18)를 통해 상부 스트리핑 구간으로 유입되는 제1 가스(24)는 배플(34)에 의해 유도되고, 상부 스트리핑 구간(14)에 유입되고, 이후 유출구(22)를 통해 배출된다. 도 2에 예시된 바와 같이, 제2 가스(26)은 유입구(20)를 통해 하부 냉각 구간(16)으로 유입되고, 배플(36)을 통해 하부 냉각 구간으로 유도된다. 제2 가스(26)는 이후 하부 냉각 구간(16)에서 촉매 입자(12)와 접촉되고, 이후 배플(38)을 통해 하부 냉각 구간 유출구(23)로 유도되고, 이후 유출구(23)를 통해 하부 냉각 구간(16)으로 배출된다.
도 2에 예시된 바와 같이, 하부 냉각 구간(16)은 추가적인 배플(38)을 가진다. 촉매 입자(12)는 하부 냉각 구간(16)으로 아래로 유동하고, 촉매 입자(12)는 배플(38)을 통해 하부 냉각 구간(16)으로 유도된다. 또한, 상기 설명한 바와 같이, 배플(38)은 제1 가스(24)를 유출구(23)로 유도한다. 배플(38)은 형상에 있어서 원뿔형일 수 있다. 배플(38)의 개구는 촉매 입자(12)가 하부 냉각 구간(16)으로 유입되는 것을 가능하게 한다. 배플(38)의 상면 부분은 용기(10)의 내부벽에 연결되고, 반면 배플(38)의 하면 부분이 절단되어 촉매 입자(12)가 통과하는 개구를 제공한다. 촉매 입자(12)가 배플(38)의 하면에서 배출되는 경우, 촉매 입자는 추가로 배플(36)을 거쳐 하부 냉각 구간(16)을 통해 아래로 유도된다. 촉매 입자(12)가 상부 스트리핑 구간(14)에서 스트리핑되고, 하부 냉각 구간(16)에서 냉각되는 경우, 촉매 입자(12)는 개구(40)를 통해 용기(10)에서 배출된다. 촉매 입자(12)가 용기(10)에서 나오는 경우, 이는 리프팅에 적합할 수 있도록 충분하게 스트리핑되고 냉각된 것이다. 상부 스트리핑 구간(14)은 탄화수소가 재생기로 수송되는 것을 최소화하고, 하부 냉각 구간(16)은 촉매가 재생기 구조물로의 리프팅에 적합한 것임을 보장한다.
추가의 구현예에서, 상부 스트리핑 구간 및 하부 냉각 구간은 별개의 용기에 수용될 수 있다. 이러한 구현예에서, 제1 가스는 단지 제1 용기 중의 상부 스트리핑 구간으로 유입될 것이고, 제2 가스는 단지 제2 용기에서 하부 냉각 구간으로 유입될 것이다. 따라서, 촉매 입자는 제1 용기에서 스트리핑되고, 제2 용기에서 냉각될 것이다.
촉매 스트리핑 및 냉각 공정의 본 방법의 다른 장점은 복수개의 구간이 개개의 구간으로 유입되는 각각의 유입구 가스의 온도 컨트롤을 가질 수 있다는 것이다. 제1 가스 스트림 및 제2 가스 스트림은 일반 가스 루프(gas loop)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 가스 스트림 및 제2 가스 스트림이 일반 가스 루프를 포함하는 경우, 제1 가스 및 제2 가스는 동일한 온도 컨트롤, 동일한 가스 조성 컨트롤, 동일한 건조기, 또는 이들의 혼합을 포함할 수 있다. 그러나, 또한 제1 가스 스트림 및 제2 가스 스트림은 독립적인 가스 루프를 가질 수 있는 것으로 고려된다. 예를 들면, 이러한 구조에서, 제1 가스 스트림 및 제2 가스 스트림의 조성, 온도, 및 건조기 시스템은 독립적일 수 있다.
임의의 적합한 촉매가 이용될 수 있다. 촉매는 비결정성 실리카-알루미나 또는 예컨대 임의의 적합한 물질, 예를 들면, 알루미노-실리케이트를 포함하는 적어도 하나의 분자체일 수 있다. 촉매는 유효량의 분자체를 포함할 수 있고, 이는 10원 이상의 고리 구조를 갖는 하나 이상의 기공을 갖는 제올라이트일 수 있고, 1 이상의 치수를 가질 수 있다. 전형적으로, 제올라이트는 10:1 초과, 바람직하게는 20:1 - 60:1의 Si/Al2 몰비를 가질 수 있다. 바람직한 분자체는 BEA, MTW, FAU (제올라이트 Y 및 제올라이트 X 포함), EMT, FAU/EMT 인터그로스, MOR, LTL, ITH, ITW, MFI, MSE, MEL, MFI/MEL 인터그로스, TUN, IMF, FER, TON, MFS, IWW, EUO, MTT, HEU, CHA, ERI, MWW, AEL, AFO, ATO, 및 LTA를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 제올라이트는 MFI, MEL, MFI/MEL 인터그로스, TUN, IMF, MSE 및/또는 MTW일 수 있다. 촉매 중의 적합한 제올라이트 양은 1 - 100 중량%, 바람직하게는 10 - 90 중량%의 범위일 수 있다.
일반적으로, 촉매는 활성 금속으로부터 선택된 하나 이상의 금속, 및 임의로 개질 금속으로부터 선택된 하나 이상의 금속을 포함한다. 촉매 상의 중량 기준의 총 활성 금속 함량은 5 중량% 미만이다. 일부 구현예에서, 바람직한 총 활성 금속 함량은 3.0 중량% 미만, 또 다른 구현예에서, 바람직한 총 활성 금속 함량은 1.5 중량% 미만, 또 다른 구현예에서, 촉매 상의 중량 기준의 총 활성 금속 함량은 0.5wt% 미만이다. 하나 이상의 금속은 6, 7, 8, 9, 10, 및 13족을 포함하는 IUPAC 족으로부터 선택된다. IUPAC 6 내지 10족은 비제한적으로 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 레늄, 백금, 팔라듐, 로듐, 이리듐, 루테늄 및 오스뮴, 아연, 구리, 및 은을 포함한다. IUPAC 13족은 비제한적으로 갈륨, 인듐을 포함한다. 하나 이상의 활성 금속 이외에, 촉매는 또한 IUPAC 11-17족으로부터 선택되는 하나 이상의 개질 금속을 함유할 수 있다. IUPAC 11 내지 17족은 비제한적으로 황, 금, 주석, 게르마늄, 및 납을 포함한다.
실시예
하기 실시예는 본 구현예를 추가로 예시하는 것으로 의도된다. 상이한 구현예의 이러한 예시는 이러한 실시예의 특정 상세에 대한 청구범위를 제한하는 것을 의미하지 않는다. 이러한 실시예는 중질 방향족 성분의 비점을 기준으로 한다.
[표 1]
Figure pct00001
표 1은 저온에서 운행되는 단일 스트리핑 구간 디자인과 비교하여 스트리핑 구간 디자인 및 냉각 구간을 갖는 장점을 나타낸다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 효율적인 스트리핑은 휘발성 탄화수소를 스트리핑 하기 위해 높은 수준의 온도를 필요로 하며, 이는 필연적으로 이러한 성분이 공정 및 장비 문제를 야기하는 유닛의 임의의 부분에서 스트리핑되는 것을 방지한다.
본원에 기재된 현재의 바람직한 구현예에 대한 다양한 변화 및 수정은 본 기술분야의 당업자에게 자명할 것임을 주지하여야 한다. 이러한 변화 및 수정은 본 주제의 사상 및 범위를 벗어남 없이, 그리고 이의 의도된 장점을 축소함 없이 이루어질 수 있다.
특정 구현예
하기에 특정 구현예와 결합하여 기재되어 있는 한편, 이러한 설명은 예시적인 것이고, 선행되는 기술 및 첨부된 청구항의 범위를 제한하는 것이 아님을 이해될 것이다.
본 발명의 제1 구현예는 상부 스트리핑 구간 조건에서 운행되는 상부 스트리핑 구간으로 촉매를 공급하는 단계; 가스를 포함하는 제1 가스 스트림을 상부 스트리핑 구간에 통과시켜 이에 의해 스트리핑된 촉매를 생성하는 단계; 스트리핑 구간보다 덜 가혹한 하부 냉각 구간 조건에서 운행되는 하부 냉각 구간에 스트리핑된 촉매를 통과시키는 단계; 및 가스를 포함하는 제2 가스 스트림을 하부 냉각 구간에 통과시켜 이에 의해 스트리핑되고 냉각된 촉매를 생성하는 단계를 포함하는 촉매의 스트리핑 및 냉각 방법이다. 본 발명의 구현예는 본 문단에서의 선행 구현예 내지 본 문단에서의 제1 구현예 중 하나의, 임의의, 또는 모든 것이고, 상부 스트리핑 구간 조건은 200℃(392℉) 내지 650℃(1202℉)의 온도를 포함한다. 본 발명의 구현예는 본 문단에서의 선행 구현예 내지 본 문단에서의 제1 구현예 중 하나의, 임의의, 또는 모든 것이고, 여기서 상부 스트리핑 구간에 대한 압력은 2 psig(13.7 kPa (g)) 내지 75 psig(517 kPa (g))이고, 제1 가스 스트림의 열 질량비는 0.8 내지 5이다. 본 발명의 구현예는 본 문단에서의 선행 구현예 내지 본 문단에서의 제1 구현예 중 하나의, 임의의, 또는 모든 것이고, 촉매 상의 잔류 휘발성 탄화수소의 25 wt% 이상은 상부 스트리핑 구간에서 제거된다. 본 발명의 구현예는 본 문단에서의 선행 구현예 내지 본 문단에서의 제1 구현예 중 하나의, 임의의, 또는 모든 것이고, 여기서 제1 가스 스트림은 촉매와 반대 방향으로 유동한다. 본 발명의 구현예는 본 문단에서의 선행 구현예 내지 본 문단에서의 제1 구현예 중 하나의, 임의의, 또는 모든 것이고, 여기서 제1 가스 스트림은 촉매와 같은 방향으로 유동한다. 본 발명의 구현예는 본 문단에서의 선행 구현예 내지 본 문단에서의 제1 구현예 중 하나의, 임의의, 또는 모든 것이고, 여기서 상부 스트리핑 구간 체류 시간은 0.1시간 내지 3시간이다. 본 발명의 구현예는 본 문단에서의 선행 구현예 내지 본 문단에서의 제1 구현예 중 하나의, 임의의, 또는 모든 것이고, 여기서 하부 냉각 구간 조건은 38℃(100℉) 내지 300℃(572℉)의 온도를 포함한다. 본 발명의 구현예는 본 문단에서의 선행 구현예 내지 본 문단에서의 제1 구현예 중 하나의, 임의의, 또는 모든 것이고, 여기서 하부 스트리핑 구간에 대한 압력은 2 psig(13.7 kPa (g)) 내지 50 psig(345 kPa (g))이고, 제1 가스 스트림의 열적 질량비는 0.8 내지 5이다. 본 발명의 구현예는 본 문단에서의 선행 구현예 내지 본 문단에서의 제1 구현예 중 하나의, 임의의, 또는 모든 것이고, 여기서 제2 가스 스트림은 촉매와 반대 방향으로 유동한다. 본 발명의 구현예는 본 문단에서의 선행 구현예 내지 본 문단에서의 제1 구현예 중 하나의, 임의의, 또는 모든 것이고, 여기서 제2 가스 스트림은 촉매와 동일한 방향으로 유동한다. 본 발명의 구현예는 본 문단에서의 선행 구현예 내지 본 문단에서의 제1 구현예 중 하나의, 임의의, 또는 모든 것이고, 여기서 하부 냉각 구간은 0.1시간 내지 3시간이다. 본 발명의 구현예는 본 문단에서의 선행 구현예 내지 본 문단에서의 제1 구현예 중 하나의, 임의의, 또는 모든 것이고, 여기서 제1 가스 스트림은 상부 스트리핑 구간에서 배출되기 이전에 상부 스트리핑 구간에서 제2 가스 스트림과 접촉된다. 본 발명의 구현예는 본 문단에서의 선행 구현예 내지 본 문단에서의 제1 구현예 중 하나의, 임의의, 또는 모든 것이고, 여기서 제1 가스 스트림은 제1 별개의 유출구로부터 상부 스트리핑 구간에서 배출되고, 제2 가스 스트림은 제2 별개의 유출구로부터 하부 냉각 구간에서 배출된다. 본 발명의 구현예는 본 문단에서의 선행 구현예 내지 본 문단에서의 제1 구현예 중 하나의, 임의의, 또는 모든 것이고, 여기서 상부 스트리핑 구간 및 하부 냉각 구간은 별개의 용기 내에 수용된다.
본 발명의 제2 구현예는 상부 부분을 갖는 용기를 포함하는 촉매를 스트리핑하고 냉각시키는 장치이고, 여기서 상부 부분은 개구, 제1 배플 및 유출구, 제1 유입구 및 제2 배플을 갖는 상부 스트리핑 구간 및 제2 유입구, 제3 배플, 및 하면 개구를 포함하는 하부 냉각 구간을 포함하며, 상부 스트리핑 구간은 하부 냉각 구간과 유체 연통된다. 본 발명의 구현예는 본 문단에서의 선행 구현예 내지 본 문단에서의 제1 구현예 중 하나의, 임의의, 또는 모든 것이고, 여기서 제1 배플은 용기의 내부와 연결되는 상면 부분 및 절단되어 개구를 제공하는 하면 부분을 갖는 원뿔형 배플이다. 본 발명의 구현예는 본 문단에서의 선행 구현예 내지 본 문단에서의 제1 구현예 중 하나의, 임의의, 또는 모든 것이고, 여기서 제2 배플은 용기로부터의 내부로 연장되고, 아래방향으로 만곡된 상면 부분을 갖는 실린더형 배플이다. 본 발명의 구현예는 본 문단에서의 선행 구현예 내지 본 문단에서의 제1 구현예 중 하나의, 임의의, 또는 모든 것이고, 여기서 제3 배플은 용기의 내부와 연결되는 상면 부분 및 절단되어 개구를 제공하는 하면 부분을 갖는 원뿔형 배플이다. 본 발명의 구현예는 본 문단에서의 선행 구현예 내지 본 문단에서의 제1 구현예 중 하나의, 임의의, 또는 모든 것이고, 하부 냉각 구간에서 제2 유출구를 더 포함한다.
본 발명의 제3 구현예는 제1 배플 및 제1 유출구를 갖는 상부 개구, 제1 유입구 및 제2 배플을 갖는 상부 스트리핑 구간 및 제2 유출구, 제2 유입구, 제3 배플, 및 하면 개구를 갖는 하부 냉각 구간을 갖는 용기를 포함하는 촉매를 스트리핑하고, 냉각시키기 위한 장치이고, 여기서 상부 스트리핑 구간은 하부 냉각 구간과 유체 연통된다. 본 발명의 구현예는 본 문단에서의 선행 구현예 내지 본 문단에서의 제2 구현예 중 하나의, 임의의, 또는 모든 것이고, 여기서 제1 배플은 용기의 내부와 연결되는 상면 부분 및 절단되어 개구를 제공하는 하면 부분을 갖는 원뿔형 배플이다. 본 발명의 구현예는 본 문단에서의 선행 구현예 내지 본 문단에서의 제2 구현예 중 하나의, 임의의, 또는 모든 것이고, 여기서 제2 배플은 용기로부터의 내부로 연장되고 아래방향으로 만곡된 상면 부분을 갖는 실린더형 배플이다. 본 발명의 구현예는 본 문단에서의 선행 구현예 내지 본 문단에서의 제2 구현예 중 하나의, 임의의, 또는 모든 것이고, 여기서 제3 배플은 용기의 내부와 연결되는 상면 부분 및 절단되어 개구를 제공하는 하면 부분을 갖는 원뿔형 배플이다.
본 발명의 제4 구현예는 제1 배플 및 제1 유출구를 갖는 상부 개구, 제1 유입구 및 제2 배플을 갖는 상부 스트리핑 구간 및 제2 유출구, 제3 배플, 제2 유입구, 제4 배플, 및 하면 개구를 갖는 하부 냉각 구간을 갖는 용기를 포함하는 촉매를 스트리핑하고, 냉각시키기 위한 장치이고, 여기서 상부 스트리핑 구간은 하부 냉각 구간과 유체 연통된다. 본 발명의 구현예는 본 문단에서의 선행 구현예 내지 본 문단에서의 제3 구현예 중 하나의, 임의의, 또는 모든 것이고, 여기서 제1 배플은 용기의 내부와 연결되는 상면 부분 및 절단되어 개구를 제공하는 하면 부분을 갖는 원뿔형 배플이다. 본 발명의 구현예는 본 문단에서의 선행 구현예 내지 본 문단에서의 제3 구현예 중 하나의, 임의의, 또는 모든 것이고, 여기서 제2 배플은 용기로부터의 내부로 연장되고 아래방향으로 만곡된 상면 부분을 갖는 실린더형 배플이다. 본 발명의 구현예는 본 문단에서의 선행 구현예 내지 본 문단에서의 제3 구현예 중 하나의, 임의의, 또는 모든 것이고, 여기서 제3 배플은 용기의 내면을 연결하는 상면 부분 및 절단되어 개구를 제공하는 하면 부분을 갖는 원뿔형 배플이다. 본 발명의 구현예는 본 문단에서의 선행 구현예 내지 본 문단에서의 제3 구현예 중 하나의, 임의의, 또는 모든 것이고, 여기서 제4 배플은 용기의 내부와 연결되는 상면 부분 및 절단되어 개구를 제공하는 하면 부분을 갖는 원뿔형 배플이다.
본 발명의 제5 구현예는 제1 배플 및 제1 유출구를 갖는 상부 개구, 제1 유입구 및 제2 배플을 갖는 스트리핑 구간; 및 제2 유출구, 제3 배플, 제2 유입구, 제4 배플, 및 하면 개구를 갖는 냉각 구간을 갖는 제2 용기를 포함하는 촉매를 스트리핑하고, 냉각시키기 위한 장치이다. 본 발명의 구현예는 본 문단에서의 선행 구현예 내지 본 문단에서의 제4 구현예 중 하나의, 임의의, 또는 모든 것이고, 여기서 제1 용기는 제2 용기에 결합된다. 본 발명의 구현예는 본 문단에서의 선행 구현예 내지 본 문단에서의 제4 구현예 중 하나의, 임의의, 또는 모든 것이고, 여기서 제1 배플은 용기의 내부와 연결되는 상면 부분 및 절단되어, 개구를 제공하는 하면 부분을 갖는 원뿔형 배플이다. 본 발명의 구현예는 본 문단에서의 선행 구현예 내지 본 문단에서의 제4 구현예 중 하나의, 임의의, 또는 모든 것이고, 여기서 제2 배플은 용기로부터의 내부로 연장되고 아래방향으로 만곡된 상면 부분을 갖는 실린더형 배플이다. 본 발명의 구현예는 본 문단에서의 선행 구현예 내지 본 문단에서의 제4 구현예 중 하나의, 임의의, 또는 모든 것이고, 여기서 제3 배플은 용기의 내부와 연결되는 상면 부분 및 절단되어, 개구를 제공하는 하면 부분을 갖는 원뿔형 배플이다. 본 발명의 구현예는 본 문단에서의 선행 구현예 내지 본 문단에서의 제4 구현예 중 하나의, 임의의, 또는 모든 것이고, 여기서 제4 배플은 용기의 내부와 연결되는 상면 부분 및 절단되어, 개구를 제공하는 하면 부분을 갖는 원뿔형 배플이다.
별다른 노력 없이도, 선행된 설명을 사용하여 본 기술분야의 당업자가 이의 전체 범위로 본 발명을 이용할 수 있고, 본 발명의 다양한 변화 및 수정을 이루고, 다양한 용법 및 조건에 이를 적용하기 위해 본 발명의 사상 및 범위를 벗어남 없이 본 발명의 본질적 특징을 용이하게 알 수 있는 것으로 고려된다. 따라서, 선행된 바람직한 특정 구현예는 단지 예시적인 것이고, 무엇이든 임의의 방식으로 나머지의 본 개시내용을 제한하지 않은 것으로 해석되어야 하고, 첨부된 청구항의 범위 내에 포함된 다양한 변형예 및 장비 배열을 포괄하는 것으로 의도된다.
선행부분에서, 달리 나타내지 않은 한, 모든 온도는 섭씨 온도로 기재되어 있으며, 모든 부 및 백분율은 중량 기준이다.

Claims (10)

  1. 촉매의 스트리핑 및 냉각 방법으로서,
    상부 스트리핑 구간 조건에서 운행되는 상부 스트리핑 구간으로 촉매를 공급하는 단계;
    가스를 포함하는 제1 가스 스트림을 상부 스트리핑 구간에 통과시켜, 이에 의해 스트리핑된 촉매를 생성하는 단계;
    상부 스트리핑 구간 조건보다 덜 가혹한 하부 냉각 구간 조건에서 운행되는 하부 냉각 구간으로 스트리핑된 촉매를 통과시키는 단계; 및
    가스를 포함하는 제2 가스 스트림을 하부 냉각 구간에 통과시켜, 이에 의해 스트리핑되고 냉각된 촉매를 생성하는 단계
    를 포함하는 촉매의 스트리핑 및 냉각 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상부 스트리핑 구간 조건은 200℃(392℉) 내지 650℃(1202℉)의 온도를 포함하는 촉매의 스트리핑 및 냉각 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상부 스트리핑 구간에 대한 압력은 2 psig(13.7 kPa (g)) 내지 75 psig(517 kPa (g))이고, 제1 가스 스트림의 열 질량비는 0.8 내지 5인 촉매의 스트리핑 및 냉각 방법.
  4. 제1항에 있어서, 촉매 상의 잔류 휘발성 탄화수소의 25 wt% 이상이 상부 스트리핑 구간에서 제거되는 촉매의 스트리핑 및 냉각 방법.
  5. 제1항에 있어서, 제1 가스 스트림은 촉매와 반대 방향으로 유동하는 촉매의 스트리핑 및 냉각 방법.
  6. 개구, 제1 배플 및 유출구를 포함하는 상부 부분,
    제1 유입구 및 제2 배플을 갖는 상부 스트리핑 구간, 및
    제2 유입구, 제3 배플, 및 하면 개구를 갖는 하부 냉각 구간
    을 갖는 용기로서 상부 스트리핑 구간이 하부 냉각 구간과 유체 연통되는 용기
    를 포함하는 촉매의 스트리핑 및 냉각용 장치.
  7. 제6항에 있어서, 제1 배플은 용기의 내부와 연결되는 상면 부분 및 절단되어 개구를 제공하는 하면 부분을 갖는 원뿔형 배플인 촉매의 스트리핑 및 냉각용 장치.
  8. 제6항에 있어서, 제2 배플은 용기로부터의 내부로 연장되고 아래방향으로 만곡된 상면 부분을 갖는 실린더형 배플인 촉매의 스트리핑 및 냉각용 장치.
  9. 제6항에 있어서, 제3 배플은 용기의 내부와 연결되는 상면 부분 및 절단되어 개구를 제공하는 하면 부분을 갖는 원뿔형 배플인 촉매의 스트리핑 및 냉각용 장치.
  10. 제6항에 있어서, 하부 냉각 구간에 제2 유출구를 더 포함하는 촉매의 스트리핑 및 냉각용 장치.
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