KR20210006415A - 다단계 촉매 반응 및 재생성을 이용한 최대 올레핀 생산 - Google Patents
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Abstract
직렬 및/또는 병렬의 다단계 반응 구역을 구비한 완전히 통합된 다단계 촉매 재생 구역을 포함하고 탄화수소 공급물로부터 올레핀 생산 및 품질을 높이기 위한 방법 및 시스템이 개시된다. 하나 이상의 부분 연소 구역과 하나의 완전 연소 구역이 있는 다단계 재생은 가능한 가장 낮은 재생 촉매 온도를 달성하기 위한 독립적인 제어를 제공하여 다단계 FCC 라이저/라이저들에서 증가된 촉매 분해를 통해 올레핀 수율을 최대화 하는데 필요한 가장 높은 촉매 대 오일 비율을 제공한다.
Description
본 명세서에 개시된 실시 예는, 유체 촉매 분해(FCC) 공정과 같은 촉매 분해 반응기 시스템 및 방법에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본원에 개시된 실시 예는, 올레핀 생산을 극대화하기 위한 탄화수소 공급 원료를 분해하기 위해 원하는대로 촉매 대 오일(C/O) 비율을 조정하도록 촉매 순환이 독립적으로 제어되는 다단계, 바람직하게는 2단계 촉매 재생성 공정을 이용하는 개선된 유동화 촉매 분해 공정을 제공한다.
이 출원은 2018년 5월 2일에 출원된 미국 정규 특허출원 일련번호 15/969,128(발명의 명칭: 다단계 촉매 반응 및 재생성을 이용한 최대 올레핀 생산)의 우선권을 주장하며, 해당 출원은 전체로 여기에 참고로 포함된다.
중질유 유분(heavier petroleum fractions)을 분해하여 휘발유, 난방유 및 디젤 연료를 생산하는 것이 일반적인 상업 관행이다. 이러한 전환을 수행하기 위한 주요 상업 기술 중 하나는 유동화 촉매 분해(FCC)이다. FCC에서, 진공 가스 오일(vacuum gas oil) 및 중질 상압 가스 오일(heavy atmospheric gas oil) 등과 같은 원료 석유 유분은 첨가된 수소가 없을 경우에 높은 온도 및 약 1 내지 5 대기압의 낮은 압력에서 고온, 활성 촉매 입자들과 접촉한다. 촉매는 오일 원료를 기화시키고, 약 900℉ 내지 1100℉의 분해 온도까지 올리고 반응의 흡열 열을 공급하기에 충분한 양과 충분한 온도에 있어야 한다. 상기 오일과 촉매는 의도된 전환을 수행하기에 충분한 시간동안 함께(동시에) 흐른다. 중질유 유분을 경질 유분으로 전환하는 동안, 코크스(coke)가 촉매 입자상에 놓임으로써 촉매 입자를 비활성화시킨다. 이러한 비활성화된 촉매 입자들은 분해된 석유 생성물로부터 분리되고, 휘발성 탄화수소가 스트립되고(stripped), 분리 재생기로 운반된다. 분리 재생기에서, 코크스화된 촉매는 가스, 예를 들어, 공기를 포함하는 산소와 결합하며, 코크스는 연소되어 촉매로부터 제거되고 촉매는 활성화되고 가열된다. 가열되고 재활성화된 촉매는 더 무거운 오일 원료를 가진 혼합물로 되돌아감으로써 사이클을 완성한다. 전형적인 FCC 공정은 여기에서 전체가 참고로 포함된 미국 특허 제4,064,039호; 제4,344,926호; 제4,194,965호; 제3,963,603호; 제4,428,822호, 및 제3,879,281호에 더 상세하게 설명되어 있다.
예시적인 종래 기술의 유동화 촉매 분해 공정은, 하나의 라이저 반응기, 촉매 스트리퍼 및 다단계 재생기로 구성된 유닛을 개시하는 Dean 등의 미국 특허 4,332,674를 포함한다. 상기의 재생기는, 사용된 촉매 입자가 연속적으로 첫 번째 및 두 번째(상대적으로 더 낮고 더 높은 온도) 촉매 재생 구역으로 통과되는 직렬 2단계 재생기이다. 촉매가, 전술한 바와 같이, 재생기를 통해 순환을 완료하면, 완전히 재생된 촉매는 2단계 재생기에서 회수되고 원하는 상승된 온도와 탄화수소 공급물의 실질적으로 완전한 증발을 초래하기에 충분한 양으로 라이저 반응기에 충전된다. 뜨거운 완전 재생 촉매와 접촉시 기화된 탄화수소 공급물은 라이저 반응기에서 위로 진행하는 동안 촉매 분해를 겪는다. 기화된 촉매 분해 탄화수소 생성물과 폐촉매가 모두 스트리퍼 용기에 도달하면, 폐촉매는 분해된 생성물에서 제거되고 휘발성 물질 제거를 위한 스트리퍼 구역으로 이동한 다음 재생기의 바닥 부분으로 이동하여 FCC 단위 사이클을 완료한다.
미국 특허 4,332,674의 공정은, 저온의 1단 재생기에서 회수되는 CO 풍부 연도가스를 제공하고, 과잉 산소를 갖는 CO2 풍부 연도가스는 더 높은 온도의 2단계 재생기에서 회수된다. 두 연도가스 스트림은 모두 재생기에서 병렬로 배출되며 각 재생기에서 혼합되지 않는다. 1단 재생기에서 CO 풍부 연도가스를 거부하면, 1단 및 2단계 재생기 모두에서 낮은 재생기 온도를 제공한다. 특히, 가장 낮은 재생기 온도는 더 무거운 공급 원료를 분해하는데 필요한 가능한 가장 높은 촉매 대 오일 비율을 가져온다. 반면, 재생기 온도가 높으면 촉매 순환이 낮아지고 촉매 비활성화가 높아지며 전체 수율에 부정적인 영향을 미친다.
Miller 등의 미국 특허 6,503,460는 배플을 사용하는 단일 재생기 용기의 스테이징 촉매 연소 구역을 개시한다. 특허에 기재된 바와 같이, 배플은 동일한 촉매층 내에서 배플 위의 부분 연소 구역과 아래의 완전 연소 구역을 얻기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 미국 특허 6,503,460은 재생기 내의 두 개의 서로 다른 연소 구역의 촉매가 올레핀을 최대화하기 위해 다중 라이저 반응기를 공급하는데 사용될 수 있는 구성을 제공하지 않는다.
다른 종래 기술의 FCC 공정은 단일 촉매 재생 구역과 직렬의 2개 반응 구역, 예를 들어 라이저 분해 반응 구역 다음에 층 분해 반응 구역을 사용한다. 단일 단계 재생기에서 완전히 재생된 촉매는 라이저 반응기의 하부로 들어가 오일 공급물을 분해하여, 예를 들어 가솔린이 풍부한 생성물을 제조한다. 이러한 생성물은 라이저 반응기 상단을 떠나 반응기 콘과 아래의 스트리퍼 구역에 의해 지지되는 촉매층 반응 구역으로 들어간다. 라이저 반응기의 생성물은 라이저 반응기 상단을 빠져 나가면서 층 분해 반응 구역에서 추가로 분해되어 가솔린이 풍부한 생성물이 더 가벼운 올레핀으로 분해된다. 이 공정은 40% 이상의 LPG를 생산하며 그 중 약 20%는 프로필렌이다. 이 공정은 높은 촉매 대 오일 비율, 가령 최대 12까지의 엄격한 작동, 즉 1025℉ ~ 1150℉ 범위의 반응기 출구 온도 및 탄화수소 공급물의 분압을 줄이기 위한 높은 증기 소비를 필요로 한다. 미국 특허 4,980,053은 유사한 프로세스를 개시한다.
그러나 예를 들어, 미국 특허 4,980,053에 개시된 기술은 진공 가스 오일과 같은 경질 공급원료를 처리하는 것으로 제한된다. 경질 공급원료는 코크스 생산량이 적어 코크스가 단일 단계 완전 연소 모드 재생기에서 연소될 때 1250℉에서 1350℉ 사이의 적절한 재생기 온도를 제공한다. 또한, 공정은 올레핀 수율을 최대화하기 위해 원하는 반응 온도에서 높은 촉매 순환 속도를 필요로 하는데, 시스템을 통한 촉매 순환에 대한 독립적인 제어가 없기 때문에 달성할 수 없다. 촉매 순환은 재생기 온도와 관련되고, 이는 라이저의 코크스 생산량과 재생기의 코크스 연소와 더욱 관련된다. 잔류 오일 등과 같은 무거운 공급원료는 코크스 수율이 높아서 코크스가 단일 단계 재생기에서 연소될 때 재생기 온도가 높아진다. 높은 재생기 온도는 제품 수율에 영향을 미치는 촉매 순환을 제한하고 촉매 비활성화를 초래한다.
Gauthier 등의 미국 특허 8,491,781은 병렬로 작동하는 2개의 개별 라이저 반응기 내에 공급되는 동일한 재생기 유닛으로부터 완전히 재생된 촉매를 갖는 공정을 개시한다. 중질 탄화수소 유분(cut), 일반적으로 잔류 오일을 분해하기 위한 주 라이저 반응기와 다른 추가 보조 라이저 반응기로 구성된 2개의 라이저 반응기는 또는 추가 라이저 반응기들이 프로필렌 수율을 최대화하기 위해서 경유(C5 - 150℃)로 구성된 하나 이상의 경질 공급물을 분해하는데 사용된다. 보조 라이저 반응기는 가솔린을 프로필렌으로 촉매 분해하는 주 라이저 반응기보다 높은 엄격함으로 작동한다. 보조 라이저 반응기로의 공급물은, 일반적으로 FCC에 의한 중질 공급물을 분해하여 생성된 가솔린으로부터 파생되거나, 또는 C4+ 올레핀 올리고머화 단위 또는 장쇄(long chian) 올레핀을 생성하는 다른 공정에서 파생된, 일반적으로 탄소 원자가 5개 이상인 상당량의 장쇄 올레핀을 포함한다.
그러나 미국 특허 8,491,781 공정에서, 두 라이저 반응기 모두 동일한 재생 구역으로부터의 촉매 스트림, 즉 완전히 재생된 촉매를 공급받는다. 촉매 순환은 개별 라이저 반응기의 출구 온도와 공통 재생기 온도를 기준으로 설정된다. 일정한 라이저 출구 온도에서 보조 라이저 반응기에서만 추가 순환이 필요한 경우, 두 라이저 모두에 촉매를 제공하는 공통 재생기 때문에 주 라이저 반응기에 영향을 주지 않고는 추가 순환이 증가할 수 없다. 보조 라이저 반응기로의 촉매 순환을 증가시키는 유일한 방법은 라이저 가혹도(severity)를 높이는 것, 즉, 높은 건조 가스 생산을 유도하는 더 높은 출구 온도에서 작동하는 것이다.
상기를 고려하면, 본 발명의 목적은 다단계 촉매 재생 시스템이 다단계 반응 시스템과 결합되어 가스 오일 또는 잔류 오일 또는 혼합물의 촉매 분해를 향상시켜 올레핀을 최대화하는 통합 시스템을 제공하는 것이다. 더 구체적으로, 본 발명의 목적은 더 많은 올레핀, 특히 프로필렌을 생산하기 위한 유연성을 갖는 공정을 제공하는 것이다. 개시된 공정은 2단계의 촉매 재생 공정을 이용하여 촉매 순환을 독립적으로 제어하고 조정한다. 적어도 하나의 재생 단계는 부분 연소를 제공하고 하나의 단계는 완전 연소를 제공하여, 부분 연소 재생 공정으로부터의 CO 풍부 연도 가스의 거부를 통해 부분 및 완전 연소 재생 모두에서 제어된 가장 낮은 재생기 온도를 가져온다.
본 발명의 다른 목적은 다음의 요약과 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 상세한 논의로부터 명백해질 것이다.
일 실시 예에 따르면, 다단계 촉매 재생기를 이용하여 탄화수소 공급물로부터 올레핀 생산을 증가시키는 개선된 방법이 개시된다. 상기 방법은, a) 다단계 촉매 재생기에서 적어도 하나의 촉매 부분 재생 구역으로부터의 부분 재생 촉매를 제2라이저 반응기로 전달하고 적어도 하나의 촉매 완전 재생 구역부터의 완전 재생 촉매를 제1라이저 반응기로 전달하는 단계; b) 상기 제1라이저 반응기의 제1반응 구역에서 상기 탄화수소 공급물을 분해하여 올레핀 및 폐촉매를 포함하는 제1분해 생성물을 생성하고, 상기 제1분해 생성물과 상기 폐촉매를 반응기 용기의 층 분해 반응 구역으로 통과시켜 제2분해 생성물을 생성하는 단계; c) 상기 반응기 용기에서 상기 제1 및 제2분해 생성물을 상기 폐촉매로부터 분리하는 단계; d) 올레핀을 포함하는 상기 제1 및 제2분해 생성물을 회수하고 상기 분해 생성물로부터 분해되지 않은 보텀(bottom)과 부분 분해 생성물(들)을 분리하는 단계; e) 상기 제2라이저 반응기에서 단계 (d)의 상기 분해되지 않은 보텀, 부분 분해 및 분해 생성물 중 적어도 하나를 포함하는 재순환 공급물을 분해하여 제3분해 생성물과 추가 폐촉매를 생성하는 단계; f) 올레핀을 포함하는 상기 제3분해 생성물을 상기 추가 폐촉매로부터 분리 및 회수하고 상기 추가 폐촉매를 싱기 반응기 용기에 전달하는 단계; 및 g) 상기 폐촉매를 상기 반응기 용기로부터 상기 촉매 부분 재생 구역 및 상기 촉매 완전 재생 구역을 포함하는 상기 다단계 촉매 재생기로 전달하는 단계를 포함하고, 여기서 상기 폐촉매는 부분적으로 재생되어 상기 부분 재생 촉매를 제공하고 상기 부분 재생 촉매의 일부는 상기 촉매 완전 재생 구역으로 전달되어 완전 재생 촉매를 제공한다.
다른 실시 예에 따르면, 다단계 촉매 재생기를 이용하여 2단계 반응기 용기에서 탄화수소 공급물로부터 올레핀 생산을 증가시키는 방법이 개시된다. 상기 방법은, a) 다단계 촉매 재생기에서 적어도 하나의 촉매 완전 재생 구역으로부터의 완전 재생 촉매를 제1라이저 반응기로 전달하는 단계; b) 상기 제1라이저 반응기에서 상기 탄화수소 공급물을 분해하여 제1분해 생성물과 올레핀을 생성하는 단계; c) 상기 제1라이저 반응기 위의 층 분해 반응 구역에서 상기 제1분해 생성물을 더 분해하여 올레핀을 포함하는 제2분해 생성물을 생성하는 단계; d) 상기 층 분해 반응 구역을 포함하는 반응기 용기에서 상기 폐촉매로부터 올레핀을 포함하는 상기 제1 및 제2분해 생성물을 상기 폐촉매로부터 분리하는 단계; e) 올레핀을 포함하는 상기 제1 및 제2분해 생성물을 회수하는 단계; 및 f) 상기 폐촉매를 상기 반응기 용기로부터 상기 적어도 하나의 촉매 완전 반응 구역과 적어도 하나의 촉매 부분 재생 구역을 포함하는 상기 다단계 촉매 반응기로 전달하는 단계를 포함하고, 여기서 상기 폐촉매는 부분적으로 재생되어 부분 재생 촉매를 제공하고 상기 부분 재생 촉매를 상기 촉매 완전 재생 구역으로 보내 완전 재생 촉매를 제공한다.
제1단계에서 부분 연소를 구비하여 직렬로 연결된 다단계, 즉 둘 이상의 단계에서 촉매를 재생하는 방법은 제1단계 재생기로부터의 일산화탄소(CO) 풍부 연도 가스를 제거하여 가장 낮은 재생 촉매 온도를 제공하고, 결과적으로 올레핀을 최대화하는데 필요한 가장 높은 촉매 대 오일 비율을 얻을 수 있다. 이 방법은 제1구역에서 제2구역으로 또는 직렬의 연속 구역으로 촉매 흐름을 제공하지만, 공기 유입 및 연도 가스 배출은 바람직하게 병렬로 이루어져 부분 연소 구역에서 CO 생산을 최대화하고 재생 촉매 온도를 최소화한다. 그러나 유연성을 추가하기 위해 필요한 경우 공기 유입구와 연도 가스 배출을 직렬로 연결할 수 있다. 부분 연소 1단계 재생은 더 적은 공기를 필요로 하는 산소 결핍 환경에서 작동하고, 1단계에서 2단계 재생 구역으로 더 적은 코크스가 전달되기 때문에 2단계 재생 구역에서 더욱 더 적은 공기가 필요하여 촉매에서 코크스를 태우는데 필요한 공기의 양이 전체적으로 감소한다.
이 방법은 제1재생 구역에서 부분 연소 모드에 이어 제2재생 구역에서 완전 연소 모드를 이용하는 2단계 재생으로 쉽게 처리될 수 있는 높은 코크스 수율을 갖는 더 무거운 공급 원료를 수용한다. 각 재생 구역의 코크스 연소 정도는 독립적으로 제어할 수 있으며, 이는 재생기의 온도를 추가로 제어하고 필요에 따라 촉매 순환을 조정하는데 사용할 수 있습니다. 이 실시 예는 가벼운 공급 원료에서 무거운 공급 원료까지 모든 유형의 공급 원료를 처리할 수 있는 유연성을 제공한다.
본 명세서에 개시된 실시 예는 2단계 재생기 및 그 내부 구조물의 감소된 크기를 제공한다. 따라서 장비 비용을 더욱 줄인다. 완전 및 부분 재생된 촉매 공급물을 2차 라이저에 결합하면 2차 라이저 작동이 최대로 최적화된다.
본 발명에 의하면, 가스 오일 또는 잔류 오일 또는 혼합물의 촉매 분해를 향상시켜 올레핀을 최대화하는 통합 시스템을 제공한다.
또한, 가벼운 공급 원료에서 무거운 공급 원료까지 모든 유형의 공급 원료를 처리할 수 있는 유연성을 제공한다.
또한, 2단계 재생기 및 그 내부 구조물의 감소된 크기를 제공함으로써 장비 비용을 더욱 줄인다.
전체 발명의 다양한 실시 예들이 첨부된 도면에 예시적으로 도시되어 있다.
도 1은 라이저 내 1단계 반응 구역과 2단계 층 분해 반응 구역을 제공하는 라이저 반응기와 직렬로 통합된 2단계 촉매 재생을 포함하는 유동화 촉매 분해 장치의 개략도이다.
도 2는 듀얼 라이저 기술, 즉 1차 및 2차 라이저 반응기와 직렬로 통합된 2단계 촉매 재생을 포함하는 유동화 촉매 분해 장치의 개략도로서, 1차 라이저 반응기는 라이저 내 1단계 반응 구역과 2단계 층 분해 반응 구역을 제공하고, 부분적으로 재생된 촉매가 2차 라이저 반응기에 추가된다.
도 3은 듀얼 라이저 기술, 즉 1차 및 2차 라이저 반응기와 직렬로 통합된 2단계 촉매 재생을 포함하는 유동화 촉매 분해 장치의 개략도로서, 1차 라이저 반응기는 1단계 반응 구역과 2단계 층 분해 반응 구역을 제공하고, 완전 재생된 촉매와 부분적으로 재생된 촉매가 2차 라이저 반응기에 추가된다.
도 4는 2개의 촉매 재생 구역을 포함하는 단일 재생기 용기를 갖는 2단계 촉매 재생을 포함하는 유동화 촉매 분해 장치의 개략도이다. 상기 장치는, 듀얼 라이저 기술, 즉 1차 및 2차 라이저 반응기를 포함하고, 1차 라이저 반응기는 1단계 반응 구역과 2단계 층 분해 반응 구역을 제공하고, 2차 라이저 반응기는 1차 라이저 반응기의 층 분해 반응 구역과 유체 연통된다.
도 5는 2개의 촉매 재생 구역을 포함하는 단일 재생기 용기를 갖는 2단계 촉매 재생을 포함하는 유동화 촉매 분해 장치의 개략도이다. 상기 장치는, 듀얼 라이저 기술, 즉 1차 및 2차 라이저 반응기를 포함하고, 1차 라이저 반응기는 1단계 반응 구역과 2단계 층 분해 반응 구역을 제공한다.
도 6a는, API가 24.9이고 CCR이 2.4인 공급물에 대한 촉매/오일 비율 및 프로필렌 수율에 대한 재생기 온도의 영향을 그래픽으로 나타낸 것이다.
도 6b는, API가 27.5이고 CCR이 0.05인 공급물에 대한 촉매/오일 비율 및 프로필렌 수율에 대한 재생기 온도의 영향을 그래픽으로 나타낸 것이다.
도 6c는, API가 21.3이고 CCR이 0.2인 공급물에 대한 촉매/오일 비율 및 프로필렌 수율에 대한 재생기 온도의 영향을 그래픽으로 나타낸 것이다.
도 1은 라이저 내 1단계 반응 구역과 2단계 층 분해 반응 구역을 제공하는 라이저 반응기와 직렬로 통합된 2단계 촉매 재생을 포함하는 유동화 촉매 분해 장치의 개략도이다.
도 2는 듀얼 라이저 기술, 즉 1차 및 2차 라이저 반응기와 직렬로 통합된 2단계 촉매 재생을 포함하는 유동화 촉매 분해 장치의 개략도로서, 1차 라이저 반응기는 라이저 내 1단계 반응 구역과 2단계 층 분해 반응 구역을 제공하고, 부분적으로 재생된 촉매가 2차 라이저 반응기에 추가된다.
도 3은 듀얼 라이저 기술, 즉 1차 및 2차 라이저 반응기와 직렬로 통합된 2단계 촉매 재생을 포함하는 유동화 촉매 분해 장치의 개략도로서, 1차 라이저 반응기는 1단계 반응 구역과 2단계 층 분해 반응 구역을 제공하고, 완전 재생된 촉매와 부분적으로 재생된 촉매가 2차 라이저 반응기에 추가된다.
도 4는 2개의 촉매 재생 구역을 포함하는 단일 재생기 용기를 갖는 2단계 촉매 재생을 포함하는 유동화 촉매 분해 장치의 개략도이다. 상기 장치는, 듀얼 라이저 기술, 즉 1차 및 2차 라이저 반응기를 포함하고, 1차 라이저 반응기는 1단계 반응 구역과 2단계 층 분해 반응 구역을 제공하고, 2차 라이저 반응기는 1차 라이저 반응기의 층 분해 반응 구역과 유체 연통된다.
도 5는 2개의 촉매 재생 구역을 포함하는 단일 재생기 용기를 갖는 2단계 촉매 재생을 포함하는 유동화 촉매 분해 장치의 개략도이다. 상기 장치는, 듀얼 라이저 기술, 즉 1차 및 2차 라이저 반응기를 포함하고, 1차 라이저 반응기는 1단계 반응 구역과 2단계 층 분해 반응 구역을 제공한다.
도 6a는, API가 24.9이고 CCR이 2.4인 공급물에 대한 촉매/오일 비율 및 프로필렌 수율에 대한 재생기 온도의 영향을 그래픽으로 나타낸 것이다.
도 6b는, API가 27.5이고 CCR이 0.05인 공급물에 대한 촉매/오일 비율 및 프로필렌 수율에 대한 재생기 온도의 영향을 그래픽으로 나타낸 것이다.
도 6c는, API가 21.3이고 CCR이 0.2인 공급물에 대한 촉매/오일 비율 및 프로필렌 수율에 대한 재생기 온도의 영향을 그래픽으로 나타낸 것이다.
개시된 다단계 촉매 재생 공정의 사용은 가스 오일과 잔류 오일에 함유된 고비점 및 저비점 성분의 동시 선택적 처리를 가능하게 한다. 본 발명에 개시된 재생 공정의 1단계에서, 코크스와 같은 탄화수소 물질이 침착된 촉매 입자는 탄화수소 물질과 관련된 수소를 특히 연소시키기 위해 선택된 1150℉ 내지 1300℉ 범위의 특정 산소 농도 및 온도 조건 하에서 재생된다. 이러한 조건은 잔류 수준의 탄소가 촉매에 남아있게 하고 일산화탄소(CO)가 풍부한 연도 가스를 생성한다. 이 비교적 온화한 재생은, 수소 연소 동안 형성된 증기의 존재하에 국부적인 촉매 핫 스팟을 제한하여 형성된 증기가 촉매 활성을 실질적으로 감소시키지 않도록 하는 역할을 한다. 따라서, 잔여 코크스에 실질적으로 수소가 없고 잔류 탄소를 포함하는 부분 재생 촉매는 이 촉매 재생 단계에서 회수되고 2단계 고온 재생기로 전달되어 잔류 탄소가 1400℉까지 상승된 온도에서 실질적으로 CO2로 완전히 연소된다. 이 2단계 재생은 실질적으로 모든 잔류 탄소 퇴적물을 태우고 CO2가 풍부한 유체 가스를 생성하기에 충분한 산소가 있는 조건에서 수행된다.
재생된 촉매는 2단계로부터 회수되고 원하는 상승된 온도 및 탄화수소 공급 물의 실질적으로 완전한 증발을 야기하기에 충분한 양으로 라이저 반응기에 충전된다. 촉매 입자는 전형적으로 약 1300℉ 내지 약 1400℉ 범위의 온도에 있으므로, 뜨거운 촉매가 탄화수소 공급물과 접촉할 때 빠르게 기화되고 이어서 공급물의 촉매 분해가 일어난다.
도 1의 실시 예에 따르면, 다단계 촉매 재생기(200), 예를 들어 연속된 2개의 재생기 용기에서 촉매의 2단계 재생을 이용하여 잔유(resid) 또는 무거운 공급 원료와 같은 탄화수소 공급물을 분해하는 방법이 개시된다. 이 방법은 부분 연소 모드로 1단계 재생기(8)를 작동시켜 촉매 부분 재생 구역(4)을 제공하고, 2단계 재생기(9)에서 촉매 완전 재생 구역(5)에 완전 연소 모드가 이어진다. 도 1에 제시된 1단계 및 2단계 재생기(8, 9)는 직렬로 통합된다. 그러나, 재생기는 도 1에 도시되지 않은 병렬 방식으로 사용될 수 있다. 1단계 재생기(8)의 부분 연소 재생은, 1150℉ 내지 1300℉ 범위의 낮은 재생기 온도에서 촉매상의 코크스의 일부, 일반적으로 50% ~ 80%만 연소하고 스트리퍼로부터 혼입된 모든 탄화수소를 연소하는 산소 결핍 환경에서 작동하여 촉매의 열수(hydrothermal) 비활성화를 최소화한다. 부분 연소 구역 촉매에 대한 재생 촉매상 탄소 "CRC"는 일반적으로 약 0.3 내지 0.9중량%이다. 1단계 재생기(8)의 촉매 부분 재생 구역(4)에서 부분 재생된 촉매는, 일반적으로 도 1에 도시된 것처럼 2개의 재생기(8, 9) 사이의 내부 리프트 라인 라이저를 통해 또는 외부 전송 라인을 통해 2단계 재생기(9)의 촉매 완전 재생 구역(5)으로 이동한다. 촉매는 약 1300℉에서 약 1400℉로 작동하는 2단계 재생기(9)에서 과잉 산소를 갖는 완전 연소 모드에서 거의 완전히 재생된다. 완전 연소 구역 촉매에 대한 재생 촉매상 탄소 "CRC"는 일반적으로 약 0.01 내지 0.1중량%이다. 2단계 반응 구역은 회수 우물(well)(3)과 유체 연통하는 파이프 또는 도관으로부터 완전히 재생된 촉매(6)를 받는 1차 또는 제1라이저 반응기(1)를 포함한다. 1차 라이저 반응기(1)는 1단계 반응 구역과 2단계 반응 구역을 제공한다. 2단계 반응 구역은 반응기 용기(100)의 라이저 반응기(1) 위의 층(bed) 분해 반응 구역(2)을 포함한다. 반응기 용기(100)는, 도 1에 나타낸 것처럼, 예를 들어 1차 라이저 반응기(1)의 1단계 반응 구역이 반응기 용기(100) 내의 층 분해 반응 구역(2)과 유체 연통하는 단일 반응기 용기일 수 있다. 층 분해 반응 구역(2)은 약 840℉ 내지 약 1100℉의 층 온도를 사용한다.
도 1의 실시 예에 따르면, 1단계 재생기(8)의 촉매 부분 재생 구역(4)에서 일산화탄소(CO) 풍부 연도 가스 포트(7)를 배제하여 가능한 가장 낮은 온도의 완전 재생 촉매가 제공된다. 이는 주어진 상승기 출구 온도에 대해 재생기로부터 가능한 가장 높은 촉매 순환을 보장하여 분해 요구사항 중 동일한 라이저 열을 유지함으로써 촉매 대 오일 비율을 증가시킴으로써 촉매 분해를 더욱 증가시켜 올레핀 수율을 극대화한다. 이 방법은 기존에 알려진 깊은 촉매 크래킹(DCC) 기술에서 프로필렌과 LPG 수율의 증가를 제공하고, 이는 기본적으로 라이저와 층 분해를 제공한다. 증가된 촉매 순환은, 증가된 촉매 반응으로 인해 전환, 프로필렌 수율 및 나프타에서 LPG로의 전환이 증가된다.
청구된 방법은 재순환 스트림을 포함하는 경질 공급 원료에서 중질 공급 원료에 이르는 다양한 유형의 공급 원료를 처리할 수 있는 반면, 종래의 DCC 기술은 경질 공급 원료만 처리하는 것으로 제한된다.
도 2는 다단계 촉매 재생기(200)에서 2단계 재생을 이용하는 실시 예를 제공하며, 예를 들어, 직렬과 병렬로 라이저 반응기 및 다중 반응 구역과 통합된 직렬의 2개의 재생기 용기를 제공하며, 여기서 2단계 재생기(9)의 촉매 완전 재생 구역(5)으로부터의 완전히 재생된 촉매(6)는 2단계 반응 구역을 직렬로 포함하는 1차 라이저 반응기(1)에 공급된다. 이 실시 예에서, 1단계 재생기(8)의 촉매 부분 재생 구역(4)으로부터 부분 재생된 촉매(11)는 2차 또는 제2라이저 반응기(10)로 공급된다. 병렬로 작동하는 2개의 라이저로의 촉매 공급은 2개의 개별 촉매 재생기(8, 9)에서 나오므로 1차 및 2차 라이저 반응기(1, 10)로의 촉매 순환을 독립적으로 제어할 수 있다. 1차 라이저 반응기(1)는 단일 반응기 용기(100)의 라이저 반응기(1) 위에 층 분해 반응 구역(2)을 포함하는 1단계 반응 구역 및 2 단계 반응 구역을 제공한다. 반응기 용기(100)는, 도 2에 나타낸 것처럼, 예를 들어 1차 라이저 반응기(1)의 1단계 반응 구역이 반응기 용기(100) 내의 층 분해 반응 구역(2)과 유체 연통하는 단일 반응기 용기일 수 있다. 층 분해 반응 구역(2)은 약 840℉에서 약 1100℉의 층 온도를 이용한다. 도 2에 제시된 실시 예에 따르면, 1차 라이저 반응기(1)는 바람직하게는 더 무거운 공급 원료를 처리한다. 1단계 재생기(8)의 촉매 부분 재생 구역(4)으로부터의 부분 재생된 촉매(11)는 바람직하게는 더 가벼운 공급 원료 및/또는 재생 스트림, 예를 들어 분해되지 않은 버텀과 부분적으로 분해된 생성물 스트림을 처리하는 2차 상승 반응기(10)로 공급된다. 부분적으로 분해된 생성물 스트림은, 추가로 가령 가솔린에서 프로필렌으로 반응 또는 분해될 가능성이 있는 생성물을 포함한다.
1차 및 2차 라이저(1, 10)로의 공급 스트림은 특정 제품 사양을 얻도록 더 많은 유연성을 추가하기 위해 필요한 경우 전환될 수 있다. 공급 원료에 따라 1차 및 2차 라이저 반응기(1, 10)로의 촉매 흐름은 뒤바뀔 수 있다. 즉, 부분 재생된 촉매는 1차 라이저 반응기(1)로, 완전 재생된 촉매에서 2차 라이저 반응기(10)로 뒤바뀔 수 있다. 이 실시 예에서, 1차 라이저 반응기(1)의 반응 구역으로부터의 생성물 증기는 추가 반응을 거치며, 단일 반응기 용기(100)에서 라이저 반응기(1) 위에 층 분해 반응 구역(2)을 포함하는 제2 반응 구역에서, 예를 들어 1차 라이저 반응기(1)의 반응 구역으로부터의 나프타 증기를 프로필렌 풍부 LPG로 전환한다.
1차 라이저 반응기(1)에서의 증기 체류 시간은 일반적으로 약 1 내지 5초, 보다 바람직하게는 약 2초이다. 층 분해 반응 구역(2)에서 촉매 층 수준은 약 1 내지 10 hr-1의 증기 중량 시간당 공간 속도(vapor weight hourly space velocity )를 수용하도록 유지되어 나프타 풍부 라이저 증기를 프로필렌 풍부 생성물 스트림으로 전환시킨다.
라이저 반응기(1) 위에 층 분해 반응 구역(2)을 포함하는 1단계 반응 구역 및 2단계 반응 구역을 제공하는 1차 라이저 반응기(1)를 사용하는 청구된 공정은 약 10psig에서 20psig, 바람직하게는 12.5psig - 15psig 범위의 반응기 압력을 요구하고 라이저에서 공급물의 약 20-30wt%인 증기를 사용한다. 대조적으로 기존의 유동화 촉매 분해 장치는 일반적으로 약 25psig - 40psig의 반응기 압력에서 작동하며 라이저에서 공급물의 약 7 - 8wt%인 증기를 사용한다.
일 실시 예에 따르면, 촉매 부분 재생 구역(4)은 촉매 완전 재생 구역(5)보다 낮은 온도에서 작동된다. 따라서, 촉매 부분 재생 구역(4)에서 제2라이저 반응기(10)로의 냉각기 촉매는 주어진 반응기 출구 온도(ROT)에 대해 훨씬 더 높은 촉매 대 오일 비율을 제공한다. 또한, 촉매 부분 재생 구역(4)에서 촉매의 부분 재생 정도를 독립적으로 제어할 수 있으며, 이는 촉매 부분 재생 구역(4)의 온도를 추가로 제어하고 2차 라이저 반응기(10)로의 촉매 순환을 증가 또는 감소시키는데 사용할 수 있다.
2차 라이저 반응기(10)는 FCC 촉매를 사용하여 반응에 열을 공급한다. 2차 라이저 반응기를 사용하는데 적절한 촉매는, 예를 들어 나프타를 프로필렌으로 전환시키는 ZSM-5를 포함하며, ZSM-5를 유체 촉매 분해 첨가제로 사용하면 델타 코크스를 거의 운반하지 않으며 재생이 거의 필요하지 않다. 1단계 재생기에서 부분 재생된 촉매로 2차 라이저 반응기를 작동하는 것이 더 효율적이다.
본 발명의 청구된 방법 및 장치는 2개의 촉매 재생기로부터 라이저 반응기로의 촉매 순환의 독립적인 제어를 제공하는 병렬 라이저 반응기로의 개별 촉매 공급을 최적화한다. 또한, 본 발명의 공정은 리프트 라인, 즉 1단계 재생기(8)를 2단계 재생기(9)에 연결하는 이송 라인 상의 부하를 감소시킨다. 이와 같이, 1단계 재생기(8)의 촉매 부분 재생 구역(4)에서 부분 재생된 촉매의 일부(11)는 2차 라이저 반응기(10)로 공급되고 1단계 재생기(8)의 촉매 부분 재생 구역(4)에서 부분 재생된 촉매의 나머지는 촉매의 완전 연소 및 완전 재생을 위해 2단계 재생기(9)의 촉매 완전 재생 구역(5)으로 이동된다.
도 3에 나타낸 다른 실시 예에 따르면. 2단계 재생기(9)의 촉매 완전 재생 구역(5)에서 완전 재생된 촉매(6)는 회수 우물(3)을 통해 1차 라이저 반응기(1)로 공급된다. 1차 라이저 반응기(1)는, 1단계 반응 구역과 단일 반응기 용기(100)의 라이저 반응기(1) 위의 2단계 층 분해 반응 구역(2)을 제공하는 1차 라이저 반응기(1)를 포함하는 2단계 반응 구역을 포함한다. 이 실시 예에 따르면, 주 라이저는 더 무거운 공급 원료를 처리하고, 1단계 재생기(8)의 촉매 부분 재생 구역(4)에서 부분 재생된 촉매(11)와 완전 재생된 촉매(6a)는 2차 라이저 반응기(10), 즉 제2라이저(10)로 공급된다. 2차 라이저 반응기(10)는 바람직하게는 더 가벼운 공급 원료 및/또는 재순환 스트림을 처리한다. 공급 원료에 따라, 주 라이저 및 2차 라이저로의 촉매 흐름은 뒤바뀔 수 있다. 즉, 부분 및 완전 재생된 촉매는 주 라이저로, 완전 재생된 촉매는 2차 라이저로 뒤바뀔 수 있다. 도 3의 실시 예는 완전 재생된 촉매(6)를 1차 라이저 반응기(1)에 제공하고 완전 및 부분 재생된 촉매(6a 및 11)를 2차 라이저 반응기(10)에 제공한다. 2차 라이저 반응기(10)에 일정 비율의 완전 및 부분 재생된 촉매(6a 및 11)를 추가하면 촉매의 델타 코크스를 변화시킬 수 있는 유연성을 제공한다. 즉, 폐촉매(스트리퍼 출구) 상의 코크스와 재생 촉매 상의 코크스 간의 차이는 촉매의 중량 퍼센트로 표시되는데, 2차 라이저 반응기(10) 작동을 위한 열 균형 및 분해 가능성을 최적화하는데 필요하다.
도 2와 3에서, 2차 라이저 반응기(10)로부터의 증기는 1단계 반응 위의 2단계 층 분해 반응 구역(2)으로 들어가(도시되지 않음, 가령 도 4를 참조) 추가 반응을 수행하고 종료하거나 층 분해 반응 구역(2) 위에서 종료할 수 있음에 유의해야 한다.
종래의 FCC 2단계 재생 공정에서, 1단계 재생으로부터의 모든 촉매는 2단계 재생으로 전달된다. 본 발명의 개시된 방법에서, 더 적은 코크스가 1단계 재생기(8)에서 2단계 재생기(9)로 전달되기 때문에 2단계 재생기(9)에서 더 적은 공기가 필요하고, 코크스를 연속하는데 필요한 공기를 전체적으로 줄인다. 본 발명의 방법은 2단계 재생기(9)의 크기 및 그 내부 구조물의 감소를 제공하여 장비 비용을 감소시킨다. 완전 및 부분 재생된 촉매 스트림(6a 및 11)을 2차 라이저 반응기(10)에 결합하면 2차 라이저 반응기(10) 작동이 최대로 최적화된다.
도 4 및 5에서, 다단계 촉매 재생기는 단일 재생기 용기(200a)에 통합되고 제1 또는 1차 라이저 반응기(1)와 제2 또는 2차 라이저 반응기(10)로의 촉매 공급은 단일 재생기 용기(200a) 내에 있는 촉매 부분 재생 구역(들)과 촉매 완전 재생 구역(들)에서 나온다. 예를 들어, 도 4와 5에 도시된 구조화된 패킹과 같은 내부 구조물/패킹(12)은 패킹(12) 위의 촉매 부분 재생 구역(4a)과 패킹(12) 아래의 촉매 완전 재생 구역(5a)을 얻는데 사용될 수 있다. 단일 재생기 용기(200a)에서 패킹(12)은 촉매층을 상부 촉매 부분 재생 구역 또는 부분 재생 촉매 구역(4a)과 하부 촉매 완전 재생 구역 또는 완전 재생 촉매 구역(5a)으로 분리하고, 하부 완전 재생 촉매 구역(5a) 섹션에서 O2 풍부 환경을 달성하고 부분 재생 상부 촉매 구역(4a)에서 O2 결핍 환경을 얻기 위해 다시 혼합되는 것을 줄인다. 상부 구역 온도는, 상부 구역에 추가된 폐 촉매의 더 차가운 흐름과 부분 연소, 즉 불완전한 CO 연소로 인해 낮아진다. 패킹(12) 위에 저온 공기, 산소 또는 공기와 산소의 혼합물을 주입하면 하부 섹션에서 나오는 뜨거운 연도 가스의 영향을 줄일 수 있다. 상부 촉매 부분 재생 구역(4a)의 저온 부분 재생 촉매는 제2 라이저 반응기(10)에서 높은 촉매 순환을 제공한다. 이와 같이 부분 연소 모드에서 작동하는 촉매 부분 재생 구역(4a)은 항상 촉매 완전 재생 구역(5a)보다 낮은 온도에 있다. 부분 재생된 촉매(11)를 2차 라이저 반응기(10)에 공급하면 더 가벼운 공급 원료를 분해하고 프로필렌 및 LPG 수율을 최대화하는데 필요한 더 높은 촉매 순환이 제공된다. 필요한 경우, 단일 재생기 용기(200a)의 조건을 변경하여 촉매 완전 재생 구역 또는 완전 재생 촉매 구역(5a)을 패킹 위에 제공하고 촉매 부분 재생 구역(4a)을 패킹 아래에 배치할 수 있다.
도 4와 5는, 2차 라이저 반응기(10)로부터의 증기가 층 분해 반응 구역(2) 내 또는 위에서 종료될 수 있는 방법의 예로서 두 가지 다른 실시 예를 제시한다. 2차 라이저 반응기(10)의 생성물 증기는 1단계 반응 구역 위의 2단계 층 분해 반응 구역(2)에서 더 이상 반응하지 않는다.
도 4에 제시된 실시 예에 따르면. 패킹/내부 구조물(12) 아래의 단일 재생기 용기(200a)의 하부 촉매 완전 재생 구역(5a) 섹션으로부터의 완전 재생 촉매(6)는 더 무거운 원료에 대한 매질 처리를 위해 1차 라이저 반응기(1)로 공급된다. 패킹/내부 구조물(12) 위의 단일 재생기 용기(200a) 상부 섹션에 있는 상부 촉매 부분 재생 구역(4a)에서 부분 재생 촉매(11)는 더 가벼운 공급 원료 및/또는 재활용 스트림의 처리를 위해 2차 라이저 반응기(10)로 공급된다.
도 4에 제시된 실시 예에 따르면, 단일 재생기 용기(200a) 내의 분리된 재생 구역을 이용하는 단일 재생기 용기(200a)로부터의 촉매 스트림은 병렬 라이저 반응기, 즉 제1 또는 1차 라이저 반응기(1)와 제2 또는 2차 라이저 반응기(10)에 공급된다. 공급 원료에 따라서, 라이저 반응기(1) 및 (10)에 대한 촉매 스트림은, 예를 들어 부분 재생 촉매(11)에서 1차 라이저 반응기(1)로, 완전 재생 촉매(6)에서 2차 라이저 반응기로 뒤바뀔 수 있다. 이 실시 예에 따르면, 1차 라이저 반응기(1)로부터의 생성물 증기는 라이저 반응기(1)의 1단계 반응 구역 위의 단일 반응기 용기(100)에 있는 2단계 층 분해 반응 구역(2)에서 추가로 반응하고, 2차 라이저(10)로부터의 생성물은 층 분해 반응 구역(2)에서 종료되어 올레핀 수율을 최대화한다.
도 3의 실시 예와 유사하게, 도 4와 5에 개시된 단일 재생 용기(200a)의 이용은, 부분 및 완전 재생 촉매를 2차 라이저(10)에 공급하고 완전 재생 촉매를 주 라이저 반응기(1)에 공급할 수 있을 뿐만 아니라 완전 및 부분 재생 촉매를 1차 라이저 반응기(1)에 공급하고 완전 재생 촉매를 2차 라이저(10)에 공급하도록 적용될 수 있다.
도 4와 5의 실시 예는, 경질 공급 원료에서 중질 공급 원료, 바람직하게 중간 공급 원료를 처리하여 로레핀을 더 최대화하고 재생기 공기 이용을 감소시키며, 크기를 줄이고 비용을 낮추는데 유용하다.
도 6a, 6b 및 6c는 경질에서 중질에 이르는 3개의 상이한 공급 원료에 기초하여 본 발명의 청구된 방법의 3가지 예를 그래픽으로 도시한다. 논의된 바와 같이, 개시된 방법은 재생된 촉매 온도를 제어할 수 있는 유연성을 제공할 뿐만 아니라 가능한 가장 낮은 전체 온도를 달성하여, 종래 기술에 비해 올레핀, 특히 프로필렌을 최대화하는데 필요한 가장 높은 가능한 촉매 대 오일 비율을 제공한다. 실시 예는 전체 촉매 순환, 즉 촉매 대 오일 비율 및 프로필렌 수율에 대한 전체 재생기 온도 감소 효과를 설명한다. 도 6a-6c의 그래프는 현재 공정과 비교하여 기존 FCC 기술이 작동하는 기준에서 전체 온도가 감소함에 따라 촉매 순환 및 프로필렌 수율의 증가를 보여준다.
상기의 설명과 실시 예는 본 발명의 예시일 뿐이며 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 전술한 개시 내용을 고려하여 다양한 수정이 당업자에게 명백할 것이다. 첨부된 청구범위의 범위 및 사상 내에서 오는 이러한 모든 수정은 이에 의해 수용되어야 한다.
Claims (44)
- 탄화수소 공급물로부터 올레핀 생산을 증가시키는 방법으로서,
상기 방법은,
a) 다단계 촉매 재생기에서 적어도 하나의 촉매 부분 재생 구역으로부터의 부분 재생 촉매를 제2라이저 반응기로 전달하고 적어도 하나의 촉매 완전 재생 구역부터의 완전 재생 촉매를 제1라이저 반응기로 전달하는 단계;
b) 상기 제1라이저 반응기의 제1반응 구역에서 상기 탄화수소 공급물을 분해하여 올레핀 및 폐촉매를 포함하는 제1분해 생성물을 생성하고, 상기 제1분해 생성물과 상기 폐촉매를 반응기 용기의 층 분해 반응 구역으로 통과시켜 제2분해 생성물을 생성하는 단계;
c) 상기 반응기 용기에서 상기 제1 및 제2분해 생성물을 상기 폐촉매로부터 분리하는 단계;
d) 올레핀을 포함하는 상기 제1 및 제2분해 생성물을 회수하고 상기 분해 생성물로부터 분해되지 않은 보텀(bottom)과 부분 분해 생성물(들)을 분리하는 단계;
e) 상기 제2라이저 반응기에서 단계 (d)의 상기 분해되지 않은 보텀, 부분 분해 및 분해 생성물 중 적어도 하나를 포함하는 재순환 공급물을 분해하여 제3분해 생성물과 추가 폐촉매를 생성하는 단계;
f) 올레핀을 포함하는 상기 제3분해 생성물을 상기 추가 폐촉매로부터 분리 및 회수하고 상기 추가 폐촉매를 싱기 반응기 용기에 전달하는 단계; 및
g) 상기 폐촉매를 상기 반응기 용기로부터 상기 촉매 부분 재생 구역 및 상기 촉매 완전 재생 구역을 포함하는 상기 다단계 촉매 재생기로 전달하는 단계를 포함하고, 여기서 상기 폐촉매는 부분적으로 재생되어 상기 부분 재생 촉매를 제공하고 상기 부분 재생 촉매의 일부는 상기 촉매 완전 재생 구역으로 전달되어 완전 재생 촉매를 제공하는 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 1에서,
상기 촉매 완전 재생 구역과 상기 촉매 부분 재생 구역은 단일 또는 별개의 재생기 용기에 있는 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 1에서,
상기 촉매 부분 재생 구역과 상기 촉매 완전 재생 구역은 상기 촉매의 다단계 재생을 제공하는 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 1에서,
상기 다단계 촉매 재생기는 서로 직렬로 동작하는 2개의 촉매 재생기 용기를 포함하는 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 1에서,
상기 다단계 촉매 재생기는 서로 병렬로 동작하는 2개의 촉매 재생기 용기를 포함하는 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 1에서,
상기 제3분해 생성물은 상기 층 분해 반응 구역에서 반응을 더 진행하는 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 1에서,
상기 완전 재생 촉매의 일부는 상기 제2라이저 반응기로 공급되는 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 1에서,
상기 촉매 완전 재생 구역으로 전달된 상기 부분 재생 촉매 부분은 상기 촉매 완전 재생 구역을 빠져 나오는 상기 완전 재생 촉매의 전달시 온도보다 더 낮은 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 1에서,
상기 촉매 완전 재생 구역으로 전달되는 상기 부분 재생 촉매의 온도는 1150℉ 내지 1300℉ 정도의 범위인 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 1에서,
상기 촉매 완전 재생 구역으로 전달되는 상기 부분 재생 촉매의 온도는 1250℉ 내지 1500℉ 정도의 범위인 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 1에서,
상기 탄화수소 공급물은, 진공 가스 오일, 중질 대기 가스 오일, 대기 잔류물, 진공 잔류물, 코커 가스 오일, 비스 브레이커 가스 오일, 탈염유, 하이드로크래커 보텀(hydrocracker bottoms), 바이오매스로부터 추출된 식물성 오일과 중질 정제 생성물, 및 이들의 조합 또는 수소 처리된 대응물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 1에서,
상기 제1 및 제2라이저 반응기의 분해 생성물은, C2 및 더 경질, C3 내지 C6 경질 올레핀 및 파라핀, C6 내지 C8 경질 FCC 가솔린, 경질 분해 나프타(LCN), 벤젠 및 C8-C9 탄화수소를 포함하는 중간 FCC 가솔린, C9-C11 탄화수소와 C5 내지 430℉ 범위에서 비등하는 물질을 포함하는 다른 가솔린 비등 범위 생성물을 포함하는 중질 FCC 가솔린, 330℉ 내지 630℉ 범위에서 비등하는 중간 증류액, 및 650℉ 내지 900℉ 범위에서 비등하는 분해되지 않은 보텀을 포함하는 하나 이상의 기체 생성물 스트림을 포함하는 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 1에서,
상기 재순환 공급물은 C4, 경질 FCC 가솔린(LCN), 경질 순환 오일(LCO), 중질 순환 오일 생성물(HCO), 및 슬러리 오일로 구성된 그룹에서 적어도 하나 이상의 생성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 1에서,
상기 재순환 공급물 스트림은 다른 정유 및 석유 화학 유닛으로부터의 탄화수소가 포함되는 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 1에서,
상기 재순환 공급물 스트림은 코커 나프타인 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 1에서,
상기 제1라이저 반응기는 840℉ 내지 1100℉의 출구 온도로 작동하는 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 1에서,
상기 제2라이저 반응기는 950℉ 내지 1200℉의 출구 온도로 작동하는 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 1에서,
상기 제1라이저 반응기의 촉매 대 오일(C/O) 비율은 상기 제2라이저 반응기의 촉매 대 오일(C/O) 비율보다 작은 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 1에서,
상기 제1라이저 반응기의 촉매 대 오일(C/O) 비율은 상기 제2라이저 반응기의 촉매 대 오일(C/O) 비율보다 0.2wt/wt 내지 1wt/wt 정도 작은 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 1에서,
상기 폐촉매는 상기 촉매가 재생되기 전에 스트립되는 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 1에서,
상기 제2라이저 반응기로부터의 분해 생성물은 급냉되는 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 1에서,
상기 다단계 촉매 재생기는 서로의 위에 직렬로 적층되거나 나란히 배치된 2개의 개별 재생기 용기를 포함하는 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 22에서,
상기 재생기로의 촉매 흐름이 직렬인 때, 공기 유입구 및 연도 가스 배출은 직렬 또는 병렬인 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 1에서,
상기 층 분해 반응 구역은 상기 제1라이저 반응기 위에 있는 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 1에서,
상기 다단계 촉매 재생기는 내부 구조물, 패킹 또는 이들 양자를 포함하는 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 1의 방법을 이용하여 올레핀 생산을 최대화하기 위한 탄화수소 분해 시스템으로서, 부분 재생 촉매 및/또는 완전 재생 촉매를 각각 직렬로 연결된 2개의 반응 구역을 갖는 제1라이저 반응기와 제2라이저 반응기에 제공하는 다단계 촉매 재생기를 포함하고, 각 라이저 반응기는 탄화수소 공급물과 재순환 공급물 사이에서 선택된 상이한 공급물을 수용하고, 반응기 용기는 상기 제1라이저 반응기의 반응 구역과 코크 촉매를 수용하여 상기 다단계 촉매 재생기로 보내기 위한 구역 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화수소 분해 시스템.
- 탄화수소 공급물로부터 올레핀 생산을 증가시키는 방법으로서,
상기 방법은,
a) 다단계 촉매 재생기에서 적어도 하나의 촉매 완전 재생 구역으로부터의 완전 재생 촉매를 제1라이저 반응기로 전달하는 단계;
b) 상기 제1라이저 반응기에서 상기 탄화수소 공급물을 분해하여 제1분해 생성물과 올레핀을 생성하는 단계;
c) 상기 제1라이저 반응기 위의 층 분해 반응 구역에서 상기 제1분해 생성물을 더 분해하여 올레핀을 포함하는 제2분해 생성물을 생성하는 단계;
d) 상기 층 분해 반응 구역을 포함하는 반응기 용기에서 상기 폐촉매로부터 올레핀을 포함하는 상기 제1 및 제2분해 생성물을 상기 폐촉매로부터 분리하는 단계;
e) 올레핀을 포함하는 상기 제1 및 제2분해 생성물을 회수하는 단계; 및
f) 상기 폐촉매를 상기 반응기 용기로부터 상기 적어도 하나의 촉매 완전 반응 구역과 적어도 하나의 촉매 부분 재생 구역을 포함하는 상기 다단계 촉매 반응기로 전달하는 단계를 포함하고, 여기서 상기 폐촉매는 부분적으로 재생되어 부분 재생 촉매를 제공하고 상기 부분 재생 촉매를 상기 촉매 완전 재생 구역으로 보내 완전 재생 촉매를 제공하는 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 27에서,
상기 다단계 촉매 재생기는 서로 직렬로 작동하는 2개의 촉매 재생기 용기를 포함하는 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 27에서,
상기 다단계 촉매 재생기는 서로 병렬로 동작하는 2개의 촉매 재생기 용기를 포함하는 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 27에서,
상기 다단계 촉매 재생기는 개별 촉매 재생 구역을 제공하는 내부 구조물, 패킹 또는 이들 양자를 포함하는 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 27에서,
상기 촉매 완전 재생 구역으로 전달된 상기 부분 재생 촉매의 부분은 상기 촉매 완전 재생 구역을 빠져 나오는 상기 완전 재생 촉매의 전달시 온도보다 더 낮은 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 27에서,
상기 촉매 완전 재생 구역으로 전달되는 상기 부분 재생 촉매의 온도는 1150℉ 내지 1300℉ 정도의 범위인 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 27에서,
상기 촉매 완전 재생 구역으로 전달되는 상기 부분 재생 촉매의 온도는 1250℉ 내지 1500℉ 정도의 범위인 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 27에서,
상기 탄화수소 공급물은, 진공 가스 오일, 중질 대기 가스 오일, 대기 잔류물, 진공 잔류물, 코커 가스 오일, 비스 브레이커 가스 오일, 탈염유, 하이드로크래커 보텀(hydrocracker bottoms), 바이오매스로부터 추출된 식물성 오일과 중질 정제 생성물, 및 이들의 조합 또는 수소 처리된 대응물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 27에서,
상기 라이저 반응기의 분해 생성물은, C2 및 더 경질, C3 내지 C6 경질 올레핀 및 파라핀, C6 내지 C8 경질 FCC 가솔린, 경질 분해 나프타(LCN), 벤젠 및 C8-C9 탄화수소를 포함하는 중간 FCC 가솔린, C9-C11 탄화수소와 C5 내지 430℉ 범위에서 비등하는 물질을 포함하는 다른 가솔린 비등 범위 생성물을 포함하는 중질 FCC 가솔린, 330℉ 내지 630℉ 범위에서 비등하는 중간 증류액, 및 650℉ 내지 900℉ 범위에서 비등하는 분해되지 않은 보텀을 포함하는 하나 이상의 기체 생성물 스트림을 포함하는 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 27에서,
상기 재순환 공급물은 C4, 경질 FCC 가솔린(LCN), 경질 순환 오일(LCO), 중질 순환 오일 생성물(HCO), 및 슬러리 오일로 구성된 그룹에서 적어도 하나 이상의 생성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 27에서,
상기 재순환 공급물 스트림은 다른 정유 및 석유 화학 유닛으로부터의 탄화수소가 포함되는 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 27에서,
상기 재순환 공급물 스트림은 코커 나프타인 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 27에서,
상기 제1라이저 반응기는 840℉ 내지 1100℉의 출구 온도로 작동하는 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 27에서,
상기 폐촉매는 재생 전에 스트립되는 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 27에서,
상기 다단계 촉매 재생기는 내부 구조물, 패킹 또는 이들 양자를 포함하는 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 27에서,
상기 촉매 부분 재생 구역과 상기 촉매 완전 재생 구역은 상기 촉매의 다단계 재생을 제공하는 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법. - 청구항 27의 방법을 이용하여 올레핀 생산을 최대화하기 위한 탄화수소 분해 시스템으로서, 코크 촉매를 재생 유닛으로 보내기 위한 반응기 용기에서 제1반응 구역과 제1라이저 반응기 위의 층 분해 반응 구역을 포함하는 제1라이저 반응기에 부분 재생 촉매 및/또는 완전 재생 촉매를 제공하는 다단계 촉매 재생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화수소 분해 시스템.
- 청구항 27에서,
상기 촉매 완전 재생 구역과 상기 촉매 부분 재생 구역은 단일 또는 별개의 재생기 용기에 있는 것을 특징으로 하는 올레핀 생산 증가 방법.
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