KR950008999B1 - Fcc process and apparatus having a low volume dilute phase disengagement zone in the reaction vessel - Google Patents

Fcc process and apparatus having a low volume dilute phase disengagement zone in the reaction vessel Download PDF

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에이. 로마스 데이비드
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유오피
토마스 케이. 맥브라이드
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    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G11/00Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
    • C10G11/14Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils with preheated moving solid catalysts
    • C10G11/18Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils with preheated moving solid catalysts according to the "fluidised-bed" technique

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Abstract

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Description

반응 용기에서 저용적 희석상 유리 대역을 갖는 유동식 접촉 부해(FCC) 방법 및 장치Flow contact loading (FCC) method and apparatus with low volume dilution phase glass zone in reaction vessel

제1도는 본 발명에 따라 배열된 FCC공정을 위한 반응기/재생기 시스템의 개략도.1 is a schematic diagram of a reactor / regenerator system for an FCC process arranged in accordance with the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 재생 용기 22, 26, 28 : 상승관10: regeneration vessel 22, 26, 28: riser

24 : 원료 분사 노즐 34 : 반응 용기24: raw material injection nozzle 34: reaction vessel

38, 88 : 수집실 42 : 사이클론 분리기38, 88: collection chamber 42: cyclone separator

48, 86 : 딥렉 50 : 촉매층48, 86: deep rack 50: catalyst layer

52 : 스트리핑 용기 56, 58, 60, 62 : 배플52: stripping container 56, 58, 60, 62: baffle

70, 78 : 분배기 84 : 사이클론70, 78: distributor 84: cyclone

92 : 수집기92: collector

본 발명은 일반적으로 진공 가스 오일, 환원된 원유등의 중질 탄화수소 스트림의 유동식 접촉 분해(fluidized catalysic cracking(FCC))방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 FCC반응기에서 탄화수소를 반응시키고, 그 반응에 사용된 촉매로부터 반응 생성물을 분리시키는 방법에 관한 것이다.The present invention generally relates to a fluidized catalysic cracking (FCC) process of heavy hydrocarbon streams such as vacuum gas oil, reduced crude oil and the like. More specifically, the present invention relates to a method of reacting a hydrocarbon in an FCC reactor and separating the reaction product from the catalyst used in the reaction.

탄화수소의 유동식 접촉 분해법은 진공 가스오일 또는 잔여 원료유와 같은 중질 탄화수소 장입 원료로부터 가솔린 및 경질 탄화수소 제품의 제조를 위한 주된 스테이(stay) 방법이다. 중질 탄화수소 원료등의 고분자량 탄화수소는 분해하여 큰 탄화수소 사슬이 끊어짐으로써 보다 경질의 탄화수소를 생성한다. 이러한 경질 탄화수소는 제품으로서 회수되며, 곧바로 사용할 수 있거나 또는 또다시 가공하여 줄질 탄화수소 원료에 비해 옥탄 배럴 생산량(octane barrel yield)을 높일 수 있다.Fluid catalytic cracking of hydrocarbons is the main stay method for the production of gasoline and light hydrocarbon products from heavy hydrocarbon loadings such as vacuum gas oil or residual crude oil. High molecular weight hydrocarbons, such as heavy hydrocarbon raw materials, decompose and break off large hydrocarbon chains, producing lighter hydrocarbons. These light hydrocarbons are recovered as products and can be used immediately or further processed to increase the octane barrel yield compared to the filing hydrocarbon raw materials.

탄화수소의 유동식 접촉 분해를 위해 기본 설치 또는 장치는 1940년대 초 이후 줄곧 존재하였다. FCC공정의 기본 구성요소에는 반응기, 재생기 및 촉매 스트리퍼가 있다. 반응기는 탄화수소 원료가 입상 촉매와 접촉하는 접촉 대역 및 분해 반응에서의 생성물 증기가 촉매로부터 분리되는 분리 대역을 포함한다. 또 추가의 생성물 분리가 촉매 스트리퍼에서 일어나는데, 이 촉매 스트리퍼에서는 분리 대역으로부터 촉매를 수용하고, 이들 촉매로부터 비말동된 탄화수소를 증기 또는 다른 스트리핑 매체와의 역류식 접촉에 의해 제거한다. FCC공정은 진공가스 오일, 환원 원류 또는 다른 비교적 고비점 탄화수소의 원료인 출발 물질을 미분화된 또는 미립자상 고체 물질로된 촉매와 접촉시켜 수행한다. 촉매는, 가스나 증기를 목적한 유체 수송체제를 일으키기에 충분한 속도로 촉매에 통과시킴으로써, 유체처럼 이송된다. 오일과 유동 물질의 접촉은 분해 반응을 촉진시킨다. 분해 반응이 일어나는 동안에, 코크스가 촉매상에 석출된다. 코크스는 수소와 탄소로 이루어지며, 출발 물질과 함께 공정에 미량이 유입되는 황, 금속등의 다른 물질을 함유할 수 있다. 코크스는, 분리 반응이 일어나는 촉매상의 활성 부위를 봉쇄함으로써, 촉매의 촉매 활동을 방해한다. 촉매는, 통상, 산소 함유 가스를 사용한 산화 반응에 의해 코크스를 제거할 목적으로 스트리퍼에서 재생기로 이송된다. 스트리퍼에 있어서의 촉매에 비해 줄어든 코크스 함량을 갖는 촉매(이하 "재싱 목매"라 한다)는 수집되어 반응 대역으로 반송된다. 촉매 표면으로부터의 코크스의 산화 처리는 다량의 열을 방출하며, 그 열중 일부는 흔히 연도가스라고 부르는 코크스 산화의 가스상 생성물과 함께 재생기에서 배출된다.Basic installations or devices for the fluid catalytic cracking of hydrocarbons have been around since the early 1940s. The basic components of the FCC process include a reactor, a regenerator and a catalyst stripper. The reactor includes a contact zone in which the hydrocarbon raw material contacts the granular catalyst and a separation zone in which the product vapor in the decomposition reaction is separated from the catalyst. Further product separation takes place in the catalyst stripper, which receives the catalysts from the separation zone and removes non-activated hydrocarbons from these catalysts by countercurrent contact with steam or other stripping medium. The FCC process is carried out by contacting a starting material which is a source of vacuum gas oil, reducing stream or other relatively high boiling hydrocarbons with a catalyst of finely divided or particulate solid material. The catalyst is transported like a fluid by passing gas or vapor through the catalyst at a rate sufficient to produce the desired fluid transport system. Contact of the oil with the flowing material promotes the decomposition reaction. During the decomposition reaction, coke precipitates on the catalyst. Coke is made up of hydrogen and carbon and may contain other materials such as sulfur, metals, etc., with traces entering the process with the starting materials. The coke blocks the catalytic activity of the catalyst by blocking the active site on the catalyst where the separation reaction takes place. The catalyst is usually transferred from the stripper to the regenerator for the purpose of removing coke by an oxidation reaction using an oxygen containing gas. Catalysts having a reduced coke content relative to the catalyst in the stripper (hereinafter referred to as "ashing wood") are collected and returned to the reaction zone. Oxidation of coke from the catalyst surface releases a large amount of heat, some of which is discharged from the regenerator together with the gaseous product of coke oxidation, commonly referred to as flue gas.

나머지 열은 재생 촉매와 함께 재생기를 떠난다. 유동화 촉매는 반응 대역으로부터 재생대역으로 이어서 다시 반응 대역으로 연속 순환한다. 유동화 촉매는 촉매적 기능을 제공할 뿐만 아니라 열을 대역으로 전달하기 위한 매개체로서도 작용한다. 반응 대역에 존재하는 촉매는 소비된다고 말할 수 있으며, 이는 다시 말해서 촉매상의 코크스의 석출로 인해 촉매가 부분적으로 불활성화된다. 각각의 접촉 대역, 재생대역 및 스트리핑 대역과 이들 각기 다른 대역들 사이로 촉매를 수송하는 장치에 관한 구체적인 사항은 당업자에게 잘 알려져 있다.The remaining heat leaves the regenerator with the regeneration catalyst. The fluidization catalyst circulates continuously from the reaction zone to the regeneration zone and then back to the reaction zone. Fluidization catalysts not only provide a catalytic function but also act as a medium for transferring heat to the zone. It can be said that the catalyst present in the reaction zone is consumed, that is to say that the catalyst is partially inactivated due to precipitation of coke on the catalyst. The details of the apparatus for transporting the catalyst between each of the contact zones, the regeneration zones and the stripping zones and between these different zones are well known to those skilled in the art.

반응기와 재생기 간의 촉매 유동을 얻기 위해서는 특정한 압력 밸런스가 두 용기 사이에서 필요하다. 반응기에서 재생기로의 촉매 이송은 반응 용기의 상부 구역에서의 압력과 반응 용기에서부터 재생기로 들어가는 촉매량을 조절하는 제어밸브까지의 유동 통로에 있어서의 촉매두(頭)에 의해서 조종된다. 마찬가지로, 재생기에서부터 상승관으로의 촉매 이송은 재생 용기에서의 입력 및 재생 용기에서부터 상승관의 저부까지의 유통 통로에 있어서의 촉매두에 의해 조종된다. 상승관의 바닥과 반응 용기의 최상부 사이의 압력차는 보통 27.5-68.9kPa(4-10psi)이다. 재생기에서의 압력이 중가하면 그에 대응하는 압력 증가가 반응기에서도 일어난다. 반응기에 대한 재생기의 압력 증가는 반응기에서부터 재생기로의 촉매 유동 경로에 있어서의 촉매두에 의해 제한된다. 압력의 상호의존은 반응기 및 재생기 모두에 가장 유리한 압력 조건을 제공하지 않을 때도 있다. 저압 조건은 일반적으로 상승관에서 유리하다. 상승관의 낮은 압력은 탄화수소의 증발 및 생성물 수득량을 개선시킨다. 한편, 고압 조건은 재생기에서 유리하며, 코크스 연소능을 증가시키고, 코크스 연소를 위한 동력학을 개선시킨다. 그러나, 재생기/반응기 압력차를 반응 용기 및 스트리퍼에서 얻을 수 있는 정촉매두(靜觸媒頭)의 고도로 인해 일정 한도를 넘어서까지 크게할 수는 없다.A specific pressure balance is required between the two vessels to achieve catalyst flow between the reactor and the regenerator. The catalyst transfer from the reactor to the regenerator is controlled by the pressure in the upper zone of the reaction vessel and the catalyst head in the flow passage from the reaction vessel to the control valve which regulates the amount of catalyst entering the regenerator. Similarly, catalyst transfer from the regenerator to the riser is controlled by the catalyst head in the input in the regeneration vessel and in the flow passage from the regeneration vessel to the bottom of the riser. The pressure difference between the bottom of the riser and the top of the reaction vessel is usually 27.5-68.9 kPa (4-10 psi). As the pressure in the regenerator increases, a corresponding pressure increase also occurs in the reactor. The increase in pressure of the regenerator to the reactor is limited by the catalyst head in the catalyst flow path from the reactor to the regenerator. Pressure interdependence sometimes does not provide the most favorable pressure conditions for both the reactor and the regenerator. Low pressure conditions are generally advantageous in the riser. Low pressure in the riser improves the evaporation of hydrocarbons and the product yield. High pressure conditions, on the other hand, are advantageous in regenerators, increasing coke burning capacity and improving kinetics for coke burning. However, it is not possible to increase the regenerator / reactor pressure differential beyond a certain limit due to the altitude of the solute tip that can be obtained in the reaction vessel and the stripper.

반응 대역내에서 공급원료의 전환 속도는 촉매의 온도, 촉매의 활성도, 촉매의 분량(즉, 촉매 대 오일비) 및 촉매와 원료 간의 접속 시간을 조정함으로써 제어된다. 반응 온도를 조정하는 가장 일반적인 방법은 재생 대역으로부터 반응 대역으로의 촉매 순환 속도를 조정하는 방법이며, 이 방법은 또한 반응 온도의 변화에 따라서 촉매 대 오일비의 변화도 동시에 일으킨다. 그러므로, 전환 속도를 증가시키고자 하는 경우에는 재생기로부터 반응기로 순환하는 유체 촉매의 유동 속도를 증가시키는 것이 효과적이다.The rate of conversion of the feedstock within the reaction zone is controlled by adjusting the temperature of the catalyst, the activity of the catalyst, the amount of catalyst (ie catalyst to oil ratio) and the connection time between the catalyst and the raw material. The most common method of adjusting the reaction temperature is to adjust the rate of catalyst circulation from the regeneration zone to the reaction zone, which also causes a change in the catalyst to oil ratio at the same time as the reaction temperature changes. Therefore, when it is desired to increase the conversion rate, it is effective to increase the flow rate of the fluid catalyst circulating from the regenerator to the reactor.

FCC반응의 탄화수소 생성물은 증기 형태로 회수되어, 생성물 회수 설비로 이송된다. 이러한 설비는, 전형적으로, 반응기로부터 탄화수소 증기를 냉각시키고, 통상적으로 저부 물질, 순환 오일 및 중질 가솔린을 함유하는 일련의 중질 분해 생성물을 회수하는 주 컬럼을 포함한다. 주 컬럼으로부터 보다 가벼운 물질은 응집 구획에 유입되어 추가 생성물 스트림으로 또다시 분리한다.The hydrocarbon product of the FCC reaction is recovered in vapor form and sent to a product recovery facility. Such equipment typically includes a main column that cools hydrocarbon vapors from the reactor and recovers a series of heavy cracked products, typically containing bottoms, circulating oil and heavy gasoline. Lighter material from the main column enters the flocculation compartment and is again separated into additional product streams.

생성물 손실량의 감소 및 재생 온도의 제어에 있어서의 개선은 다단계 촉매 스트리핑을 제공함으로써 그리고 온도르 촉매 입자가 생성물 및 다른 가연성 화합물로부터 스트리핑되도록 상승시킴으로써 성취되었다. 이들 방법은 모두 촉매로부터 스트리핑되는 저분자량 생성물의 양을 증가시키고, 도 재생기에 있어서의 가연성 물질의 양을 감소시킨다. 소비된 촉매의 스트리핑하고 가열하여 스트리핑 대역의 온도를 상승시키는 다단식 공정 배열 방법은 여러 가지가 알려져 있다 소비된 촉매를 재생 대역으로부터 재생된 고온의 재생 촉매와 혼합함으로써 스트리핑 대역의 온도를 상승시키는 방법이 점점 빈번하게 제안되고 있다.Reduction of product loss and improvement in control of regeneration temperature have been achieved by providing multistage catalyst stripping and by raising the temperature of the catalyst particles to strip from the product and other combustible compounds. Both of these methods increase the amount of low molecular weight product stripped from the catalyst and reduce the amount of combustibles in the furnace regenerator. There are several known multistage process arrangements for stripping and heating the spent catalyst to raise the temperature of the stripping zone. A method of raising the temperature of the stripping zone by mixing the spent catalyst with the hot regenerated catalyst from the regeneration zone is known. It is being proposed more and more frequently.

FCC유니트가 발달함에 따라서, 반응 대역의 내부 온도는 점차 상승하였다. 지름은 보통 525℃(975℉)의 온도를 사용한다. 이보다 고온에서는 가솔린 성분이 접촉 메카니즘 및 정확한 열 메카니즘 모두에 의해 보다 가벼운 성분으로 분해함에 따라서 가솔린 성분이 일반적으로 손실된다. 525℃(975℉)에서는, 가솔린 성분의 열분해하여 보다 경질의 탄화수소 가스로 전환됨으로 인해 가능한 가솔린 수득량이 대체적으로 1% 감소한다. 온도가 증가함에 따라서, 예를 들어 550℃(1025℉)에서는 대부분의 공급 원료가 가솔린 성분의 열분해로 인해 가솔린 수득량을 최고 6%이상 상실한다.As the FCC unit developed, the internal temperature of the reaction zone gradually increased. The diameter is usually used at a temperature of 525 ° C (975 ° F). At higher temperatures, the gasoline component is generally lost as the gasoline component decomposes into a lighter component by both the contact mechanism and the correct thermal mechanism. At 525 ° C. (975 ° F.), possible gasoline yields are generally reduced by 1% due to the pyrolysis of gasoline components and conversion to lighter hydrocarbon gases. As temperature increases, for example, at 550 ° C. (1025 ° F.), most feedstocks lose up to 6% more gasoline yield due to pyrolysis of gasoline components.

열분해에 의해 생성물의 손실을 줄이기 위해, FCC유니트에 대한 개선책의 일안은 상승관에서의 분해를 이용하는 것이다. 상승관 분해에 있어서, 재생 촉매 및 촉매 물질은 파이프형 반응기에 유입되고, 고온의 촉매와 접촉하는 동안 탄화수소 및 기타 유동 매체(존재시)의 증발로 인한 가스의 팽창에 의해 위로 이송된다. 상승관 분해는 촉매와 오일의 초기 접촉을 양호하게 제공하며, 또한 촉매와 오일간의 접촉 시간이 촉매 체류 시간을 변화시킬 수 있는 난류 및 역혼합을 제거함으로써 더욱 엄밀하게 제오되도록 한다. 오늘날의 평균 상승관 분해 대역은 1 내지 5초의 촉매- 오일 접촉시간을 갖는다. 대다수의 상승관 장치는 균일한 촉매 유동을 제공하기 위한 보조 수단으로서 리프트 가스를 사용한다. 리프트 가스는 원료의 도입 전에 상승관의 최초 구역에서 촉매를 가속시키는데 사용되며, 그로 인해 촉매와 탄화수소 사이의 접촉 시간을 가변시킬 수 있는 난류가 감소된다.To reduce the loss of product by pyrolysis, one improvement to the FCC unit is to use cracking in the riser. In riser cracking, the regenerated catalyst and catalytic material enter the piped reactor and are conveyed upward by the expansion of the gas due to the evaporation of hydrocarbons and other flow media (if present) during contact with the hot catalyst. The riser cracks provide good initial contact of the catalyst with the oil, and also allow the contact time between the catalyst and the oil to be more strictly zero by eliminating turbulence and backmixing that can change the catalyst residence time. Today's average riser crack zone has a catalyst-oil contact time of 1 to 5 seconds. Many riser devices use lift gas as an aid to provide a uniform catalyst flow. Lift gas is used to accelerate the catalyst in the initial zone of the riser prior to the introduction of the feed, thereby reducing the turbulence that can vary the contact time between the catalyst and the hydrocarbon.

상승관 타입의 전환 대역에 있어서 재생 촉매를 미리 가속시키고 조절하기 위한 리프트 가스의 사용에 따른 이점은 공지되어있다. 리프트 가스는 전형적으로 중질 탄화수소를 저농도로 가진다. 다시 말해서 리프트 가스로는 C3이상의 분자량을 갖는 탄화수소는 피하는 것이 좋다. 특히, C3+C올레핀 등의 고도로 반응성인 유형의 몰질을 리프트 가스로서 부적합하다. 따라서, 스팀 및 경질 탄화수소로 이루어진 리프트 가스 스트림이 일반적으로 사용된다.The advantage of using lift gas to pre-accelerate and regulate the regeneration catalyst in the riser type transition zone is known. Lift gases typically have low concentrations of heavy hydrocarbons. In other words, it is preferable to avoid hydrocarbons having a molecular weight of C 3 or higher as the lift gas. In particular, highly reactive types of moles such as C 3 + C olefins are unsuitable as lift gases. Therefore, lift gas streams consisting of steam and light hydrocarbons are generally used.

리프트 가스의 사용 여하를 불문하고, 상승관 분해는 FCC유니트의 조작에 실질적으로 이점을 제공하였다. 이를 요약하면, 반응 상승관에서의 짧은 접촉 시간으로, 상승관 내에서 일어나는 분해 정도를 조절하고, 혼합을 개선시켜 촉매와 원료의 보다 균일한 혼합물을 제공한다. 더욱 완전한 분배는, 상승관의 횡단면상에서, 원료의 일부가 원료의 다른 부분에 비해 장시간 동안 촉매와 접촉하는 촉매와 원료 간의 접촉시간차를 방지한다. 원료와 촉매간의 짧은 접촉시간 및 모든 원료에 대한 보다 균일한 평균 접촉 시간 모두는 반응 상승관 내에서 과분해가 제어되거나 제거되게 하였다.Regardless of the use of lift gas, ascending tube decomposition has provided substantial benefits to the operation of the FCC unit. In summary, the short contact time in the reaction riser controls the degree of decomposition occurring in the riser and improves the mixing to provide a more homogeneous mixture of catalyst and raw material. A more complete distribution prevents the contact time difference between the catalyst and the raw material in which part of the raw material contacts the catalyst for a longer time than other parts of the raw material, on the cross section of the riser. Both the short contact time between the feedstock and the catalyst and the more uniform average contact time for all feedstocks allowed the overdegradation to be controlled or eliminated in the reaction riser.

공교롭게도, 원료 접촉의 균일성 및 제어된 접촉 시간과 관련하여 반응 상승관에서 달성될 수 있는 것중 많은 것들이 촉매가 탄화수소 증기로부터 분리될 때 상실될 수 있다. 촉매 및 탄화수소는 상승관으로부터 배출될 때에 분리되어야 한다. 종전의 상승관 분해 조작에 있어서도, 상승관에서의 생성물은 큰 용기에 배출되었다. 이 용기는 유리실(乳離實)로서 작용하며, 반응의 대부분이 반응 상승관에서 일어남에도 불구하고 여전히 반응 용기라고 불리우고 있다. 이 반응 용기는 큰 용적을 갖는다. 반응 용기에 유입되는 증기는 큰 용적에서 잘 혼합되므로 폭 넓은 체류 시간 분배를 가지며, 이로 인해 생성 분획물의 상당 분량은 비교적 긴 체류 시간을 가질 수 있다. 연장된 체류 시간을 갖게 되는 생성물 분획은 또다시 접촉 및 열 분해가 일어나서 원하지 않는 저분자량 물질을 생성할 수 있다.Unfortunately, much of what can be achieved in the reaction riser with respect to the uniformity of the raw material contact and the controlled contact time can be lost when the catalyst is separated from the hydrocarbon vapor. Catalysts and hydrocarbons must be separated as they exit the riser. Also in the conventional riser decomposition operation, the product in the riser was discharged into a large container. This vessel acts as a glass chamber and is still called a reaction vessel despite most of the reaction taking place in the reaction riser. This reaction vessel has a large volume. The steam entering the reaction vessel mixes well in large volumes and therefore has a wide residence time distribution, whereby a significant portion of the product fraction can have a relatively long residence time. Product fractions with an extended residence time can again undergo contact and thermal decomposition to produce unwanted low molecular weight materials.

촉매와 원료 증기 간의 접촉 시간을 더욱 제어하기 위한 방안으로, 사이클론을 반응 상승관의 단부에 직접 연결하여 사용하는 연구가 진행되어 왔다(미합중국 특허 제4,737,346호 참조). 이와 같이 상승관에 사이클론을 직접 연결하면 촉매로부터 생성물 증기의 대부분이 신속하게 분리된다. 그러므로, 원료 증기 대부분에 대한 접촉 시간을 정확하게 제어할 수 있다. 사이클론을 반응 상승관의 출구에 직접 연결하여 사용할 때의 한 가지 문제점을 상승관으로부터 압력 급승을 처리할 수 있는 시스템이 필요하다는 것이다(미합중국 특허 제4,624,772호 참조). 이러한 압력 급승 및 그 결과 사이클론 내부에 촉매 부하의 과도한 증가는 사이클론을 과부하시켜서, 허용할 수 없는 양의 미립자상 촉매가 반응기 증기와 함께 하류의 분리 시설로 운반된다. 그러므로, 직결형(直結型) 사이클론에 대한 배열과 장치를 상당히 뒤얽히게 하는 방법과 상당량의 반응기 증기가 반응 용기의 개방 공간에 유입될 수 있는 공정 배열을 제공하는 방법 또는 사이클론 시스템에 일시적인 촉매 과부하를 가능하게 함으로써 사이클론 시스템이 만족스럽게 조작되게 하는 다수의 장치 배열 방법이 제안되었다.In order to further control the contact time between the catalyst and the raw material vapor, research has been conducted using a cyclone directly connected to the end of the reaction riser (see US Patent No. 4,737,346). The direct connection of the cyclone to the riser thus quickly separates most of the product vapor from the catalyst. Therefore, it is possible to precisely control the contact time for most of the raw material vapors. One problem with using cyclones directly at the outlet of the reaction riser is the need for a system that can handle pressure surges from the riser (see US Pat. No. 4,624,772). This pressure rise and consequently an excessive increase in the catalyst load inside the cyclone overloads the cyclone such that an unacceptable amount of particulate catalyst is carried along with the reactor vapor to the downstream separation facility. Therefore, there is a way to considerably entangle the arrangement and arrangement for a direct-type cyclone and provide a process arrangement where a significant amount of reactor vapor can enter the open space of the reaction vessel or a temporary catalyst overload in the cyclone system. A number of device arrangement methods have been proposed that make it possible to operate the cyclone system satisfactorily.

직결형 사이클론 시스템은 촉매와 공급 증기의 접촉 시간을 제어하는데 일조할 수는 있지만, 반응 용기의 개방 공간에 존재하는 탄화수소 증기를 완전히 제거하지는 못한다. 생성물 증기는 이 개방 공간에서, 촉매로부터 제거되고 스트리핑 대역위의 개방 공간내에 상향 통과하는 스트리핑된 탄화수소 증기 형태로서 여전히 존재한다. 또한, 탄화수소 증기의 양은 직결형 사이클론 장치에 의해 증가되어 공급 증기가 사이클론을 수용하는 개방 공간에 유입되게 한다. 반응 용기의 희석상 용적은 직렬형 사이클론이 사용될 때에 변하지 않고 남아 있으며, 보다 적은 양의 탄화수소 증기가 상승관으로부터 희석상 용적에 유입되기 때문에, 희석상 용적에 유입하는 탄화수소 증기는 직렬형 사이클론 시스템이 사용될 때 훨씬 더 오랫동안 희석상 용적에 있게 된다[본 발명에서 사용된 용어 "조밀상" 및 "희석상" 촉매는 특정 대역에 있어서의 촉매 밀도를 의미한다. 용어 "희석상"은 320㎏/㎥(20lbs/ft3)미만의 촉매 밀도를 의미하며, 용어 "조밀상"은 480㎏/㎥(30lbs/ft3)이상의 촉매 밀도를 의미한다. 촉매 밀도가 320 내지 480㎏/㎥(20-30lbs/ft3)일 경우에는 인접한 대역 또는 영역에 있는 촉매의 밀도에 따라 조밀상 또는 희석상인지를 판단해야 한다]. 다시 말해서, 직렬형 사이클론 시스템이 사용될 때, 생성물 증기는 반응 용기의 개방 공간에 더 적게 유입되지만, 유입된 증기는 반응 용기에서 훨씬 더 오랫동안 체류한다. 결국, 반응 용기 중에 잔류하는 임의의 원료 성분은 과분해되어 사실상 잃게된다.Direct cyclone systems can help control the contact time of the catalyst and feed steam, but do not completely remove hydrocarbon vapors present in the open space of the reaction vessel. The product vapor is still present in this open space as stripped hydrocarbon vapor form which is removed from the catalyst and passes upward in the open space above the stripping zone. In addition, the amount of hydrocarbon vapor is increased by the direct-attached cyclone apparatus to allow the feed vapor to enter the open space containing the cyclone. The dilution volume of the reaction vessel remains unchanged when the tandem cyclone is used, and because less hydrocarbon vapor enters the dilution phase volume from the riser, the hydrocarbon vapor entering the dilution phase volume is When used they will be in dilution phase volume for much longer [the terms "dense phase" and "dilution" catalyst as used herein mean catalyst density in a particular zone. The term "dilute phase" means a catalyst density of less than 320㎏ / ㎥ (20lbs / ft 3 ), the term "dense phase" means a catalyst density of 480㎏ / ㎥ (30lbs / ft 3 ). If the catalyst density is 320 to 480 kg / m 3 (20-30 lbs / ft 3 ), it should be determined whether it is a dense or dilute phase according to the density of the catalyst in the adjacent zone or zone. In other words, when a tandem cyclone system is used, less product vapor enters the open space of the reaction vessel, but the introduced vapor stays in the reaction vessel for much longer. As a result, any raw material remaining in the reaction vessel is overdegraded and virtually lost.

또한, 반응 용기를 통과하는 매우 느린 가스 유속은 용기의 내부상에 코크스의 석출을 촉진시킨다. 반응용기의 상부 구획에서 비교적 고온의 중질 탄화수소의 긴 체류 시간은 코크스의 형성을 촉진한다. 이러한 코크스 석출은 용기 내부에 석출물을 두껍게 형성하여 금속외피의 일부를 절연시키고 국소 냉각시킴으로써 반응 용기의 기능을 방해한다. 이와같은 국소 냉각 부위는 부식성 물질의 응집을 촉진하여 반응 용기에 손상을 입힐 수 있다. 그 밖에도 큰 코크스 석출물을 종종 큰 덩어리로 쪼개질 수 있고, 이들 조각들이 용기 또는 도관을 통과하는 촉매의 유동을 차단할 수 있다는 또 다른 문제를 발생시킨다.In addition, a very slow gas flow rate through the reaction vessel promotes precipitation of coke on the interior of the vessel. The long residence time of the relatively hot heavy hydrocarbons in the upper compartment of the reaction vessel promotes the formation of coke. Such coke precipitation interferes with the function of the reaction vessel by thickening the precipitate inside the vessel to insulate a portion of the metal shell and locally cool it. Such local cooling sites can promote coagulation of corrosive materials and damage the reaction vessel. In addition, large coke precipitates can often be broken into large chunks, creating another problem that these pieces can block the flow of catalyst through the vessel or conduit.

반응 용기에서 촉매와 증기 간의 신속한 분리를 촉진하는 것으로 알려진 장치는 벤트형 상승관(vented riser)이라고 부르는 탄도식 분리 장치이다(미합중국 특허 제4,792,437호 참조). 벤트형 상승관 구조의 기본형태는 상승관의 단부에 있는 수직 도관부, 및 개구 단부 가까이에서 상승관의 외부 주위를 에워싸는 다수의 사이클론 입구가 설치된 반응기를 향해 상향하고 있는 개구부로 이루어진다. 이 장치는 높은 운동량의 촉매 입자를 가스 수집이 일어나는 상승관의 개구 단부 이상으로 분출시킴으로써 작동한다. 가스와 증기 간의 신속한 분리는 가스의 비교적 낮은 밀도로 인해 일어나며, 가스는 방향을 신속하게 변경하여 상승관 주위근처에 있는 입구로 유입될 수 있는 반면(미합중국 특허 제4,295,961호 참조), 보다 무거운 촉매 입자는 상승 도관의 수직부에 의해 형성되는 직선 궤도를 따라 계속 진행한다. 벤트형 상승관은, 촉매와 증기 간의 신속한 분리를 제공하는 한편, 코크스가 형성될 수 있는 반응 용기내 무용한 영역을 모두 제거하는 이점을 가진다. 그러나, 벤트형 상승관은 반응 용기의 큰 개방 공간 내에서 조작된다는 결점을 여전히 가진다.A device known to promote rapid separation between catalyst and vapor in a reaction vessel is a ballistic separation device called a vented riser (see US Pat. No. 4,792,437). The basic form of the vented riser structure consists of a vertical conduit portion at the end of the riser and an opening pointing up towards the reactor provided with a plurality of cyclone inlets surrounding the outside of the riser near the opening end. The apparatus works by blowing high momentum catalyst particles above the open end of the riser where gas collection takes place. Rapid separation between gas and vapor occurs due to the relatively low density of the gas, which can change direction quickly and enter the inlet near the riser (see US Pat. No. 4,295,961), while heavier catalyst particles Continues along the straight trajectory formed by the vertical portion of the rising conduit. The vented riser provides the advantage of providing quick separation between the catalyst and the vapor, while eliminating all of the useless areas in the reaction vessel where coke can form. However, the vented riser still has the drawback of operating within a large open space of the reaction vessel.

본 발명에 의해 논의되는 문제는 증기상 생성물의 과분해를 최소화하고 증기상 생성물과 미립자 촉매의 비말동반을 최소화하는 시스템에서 FCC상승관을 떠나는 촉매와 생성물 증기 사이의 분리를 신속하게 해야한다는 것이다.The problem discussed by the present invention is the need to expedite the separation between the product vapor and the catalyst leaving the FCC riser in a system that minimizes overdegradation of the vapor phase product and minimizes the entrainment of the vapor phase product and particulate catalyst.

본 발명의 목적은 반응 용기 내에서의 탄화수소 체류 시간을 줄이는 것이다.It is an object of the present invention to reduce the hydrocarbon residence time in the reaction vessel.

본 발명의 다른 목적은 촉매와 탄화수소 증기의 분리에 있어서 벤트형 상승관의 기능을 향상시키는 것이다.Another object of the present invention is to improve the function of the vent type riser in the separation of the catalyst and hydrocarbon vapor.

본 발명의 또다른 목적은 FCC반응 대역의 반응 용기 구역에서의 체류 시간을 조절하는 것이다.Another object of the invention is to control the residence time in the reaction vessel zone of the FCC reaction zone.

본 발명은, 반응 상승관의 출구 단부가 개방 유리화 대역으로서 가능하는 반응 용기의 상부 부분 내로 배출하도록 하고, 반응 상승관의 배출 단부가 반응 용기에 있는 조밀 촉매중의 최상부에 가까이 위치하도록 배열한 FCC방법에 관한 것이다. 이같은 배열은 사이클론 또는 가스 고체 분리를 반응 용기의 외부에 설치하므로써 용이해진다. 벨트형 상승관을 외부에 위치한 사이클론 또는 분리 장치와 함께 사용할 때 조밀 촉매층의 상부 수위를 반응 용기의 최상부 가까이로 유지할 수 있음을 발견하였다. 상승관 출구에 대해 상대적으로 높은 조밀 촉매층의 수위는 유리화 용기에 있어서의 희석상 용적을 감소시키며, 이로 인해 탄화수소체류 시간이 감소되고, 조밀층 수위 위쪽으로 필요한 반응 용기 높이가 줄어든다.The present invention provides an FCC arrangement in which the outlet end of the reaction riser is discharged into the upper portion of the reaction vessel, which is possible as an open vitrification zone, and the discharge end of the reaction riser is positioned close to the top of the dense catalyst in the reaction vessel. It is about a method. This arrangement is facilitated by installing cyclone or gas solid separation outside the reaction vessel. It has been found that when the belt riser is used with an externally located cyclone or separation device, the top level of the dense catalyst bed can be kept close to the top of the reaction vessel. The high level of the dense catalyst bed relative to the riser outlet reduces the dilution phase volume in the vitrification vessel, thereby reducing the hydrocarbon residence time and reducing the required reaction vessel height above the dense bed level.

반응 용기내 희석상의 높이가 감소되면 많은 이점을 얻을 수 있다. 감소된 희석상 높이는 반응 용기 및 그의 전체적인 높이를 단축시킬 수 있다. 또한, 반응 용기의 전체적인 높이를 유지하면서, 조밀 촉매상을 위한 보다 긴 수직 길이를 유지하는데 추가의 높이를 사용할 수 있다. 조밀 촉매층의 추가 길이에서는 추가로 촉매 스트리핑을 수행할 수 있다. 그 밖에도, 조밀한 촉매 높이가 높아지면 반응 용기와 재생기 제어 밸브 사이에서 압력 강하가 증가되면, 이로 인해 보다 높은 재생기 압력을 반응기 대역을 상승시키지 않으면서 유지시킬 수 있다. 또한, 조밀 촉매층 수위에 상당한 정도의 변화를 줄 수 있으므로, 반응 용기내 탄화수소 증기의 전체 체류 시간을 조절할 수 있다. 이는 특정 원료에 대해서는 매우 짧은 체류 시간을 사용하고, 보다 내화성의 원료에 대해서는 반응 상승관에 대한 공급 속도의 변화없이 체류 시간을 증가시킬 수 있게 한다. 이러한 이점은 본 발명이, 개구 배출형 반응 상승관의 신뢰성 증가와 함께 대단히 큰 유연성은 제공하는 한편, 과분해를 감소시키는 데 있어서는 직렬형 사이클론에 의해 제공되는 것과 거의 동일한 개선을 제공할 수 있음을 보여준다.Many advantages can be obtained by reducing the height of the dilution phase in the reaction vessel. Reduced dilution phase height can shorten the reaction vessel and its overall height. In addition, additional heights can be used to maintain longer vertical lengths for the dense catalyst bed while maintaining the overall height of the reaction vessel. Further stripping of the dense catalyst bed can further carry out catalyst stripping. In addition, the higher the dense catalyst height, the higher the pressure drop between the reaction vessel and the regenerator control valve, thereby maintaining a higher regenerator pressure without raising the reactor zone. In addition, it is possible to control the total residence time of the hydrocarbon vapor in the reaction vessel because it can make a significant change in the level of the dense catalyst bed. This makes it possible to use very short residence times for certain raw materials and to increase residence times for more refractory raw materials without changing the feed rate to the reaction riser. This advantage shows that the present invention can provide almost the same improvement as that provided by the tandem cyclone in reducing overdegradation while providing tremendous flexibility with increasing reliability of the open-ended reaction riser. .

그러므로, 하나의 실시태양에 있어서, 본 발명의 FCC원료의 유동식 접촉 분해 방법에 관한 것이다. 이 방법은 FCC원료 및 촉매 입자를 효과적인 상승관 출구 직경을 갖는 반응 상승관에 급송하는 단계, 촉매 및 원료를 상승관에 상향 통과시켜서 원료를 가스상 생성물 스트림으로 전환시키는 단계, 및 코크스의 부착에 의해 소비된 촉매 입자를 생성시키는 단계를 포함한다. 소비된 촉매 입자와 가스상 생성물의 혼합물은 반응 용기의 상단부에서 상승관 출구 직경의 1 내지 12배 아래에 위치한 상승관의 배출 단부로 상방향으로 반응 용기 내로 배출되어 가스상 생성물로부터 소비된 촉매의 초기 부리를 제공한다. 분리된 촉매는 반응 용기를 하향 통과하고, 반응 용기에서 조밀 촉매층으로서 유지되어 스트리핑 대역을 형성하며, 스트리핑 가스가 반응 용기를 상향 통과한다. 촉매층의 상부 표면은, 상승관 출구 반부에서 0.6m(2ft) 또는 상승관 직경의 1배 아래인 최소 간격에서부터 상승관 출구 단부에서 2.4m(8ft) 내지 상승관 직경의 4배 아래인 최대 간격 사이에서 유지된다. 가스상 생성물, 스트리핑 유체 및 소비된 촉매 입자의 혼합물은 반응 용기로부터 회수되어 반응 용기의 외부에 위치한 입자 분리기로 이송되며, 여기서 가스상 성분은 성분은 결국에는 재생 대역으로 반송되는 소비된 촉매로부터 분리된다. 소비된 촉매 입자는 스트리핑 대역으로부터 재생 대역으로 급송되고, 재생 대역에 있는 재생 가스와 접촉하여 촉매 입자로부터 코크스를 연소시키고, 반응 상승관으로 이송시킬 재생된 촉매 입자를 생성한다.Therefore, in one embodiment, the present invention relates to a process for fluid catalytic cracking of FCC materials of the present invention. The method includes feeding FCC feedstock and catalyst particles to a reaction riser having an effective riser outlet diameter, passing the catalyst and feedstock upwards through the riser to convert the feedstock into a gaseous product stream, and by adhering coke. Producing spent catalyst particles. The mixture of spent catalyst particles and gaseous product is discharged upward into the reaction vessel upwards from the top of the reaction vessel to the discharge end of the riser located below 1-12 times the diameter of the riser outlet and consumed the initial beak of the spent catalyst from the gaseous product. To provide. The separated catalyst passes downward through the reaction vessel, is maintained as a dense catalyst layer in the reaction vessel to form a stripping zone, and the stripping gas passes upward through the reaction vessel. The upper surface of the catalyst bed is between a minimum spacing of 0.6 m (2 ft) at the riser outlet half or one time below the riser diameter and a maximum spacing of 2.4 m (8 ft) at the riser outlet end to four times below the riser diameter. Is maintained at. The mixture of gaseous product, stripping fluid and spent catalyst particles is recovered from the reaction vessel and sent to a particle separator located outside of the reaction vessel, where the gaseous components are separated from the spent catalyst which is eventually returned to the regeneration zone. The spent catalyst particles are fed from the stripping zone to the regeneration zone and contacted with the regeneration gas in the regeneration zone to combust the coke from the catalyst particles and produce regenerated catalyst particles to be sent to the reaction riser.

또한, 본 발명은 장치와 관련하여 기술될 수 있다. 이 장치는 본 명세서에 "상승관 출구 직경"으로 게재된 것과 동치의 직경에 해당하는 출구 개구부를 갖는 상방향 출구 단부가 있는 상방향 상승 도관, 이 출구 단부를 둘러싸고 있으며 상승관의 출구 단에서 상승관 출구 직경의 5 내지 12배 위쪽에 위치한 상단부를 갖는 반응 용기를 포함한다. 가스 고체 분리 장치는 반응 용기의 외부에 위치하고, 이들 장치는 입구, 가스 출구 및 고체 출구를 가진다. 반응 용기의 상반부에서 가스와 촉매의 혼합물을 수집하고 이 촉매와 가스의 혼합물을 분리 장치의 입구로 보내기 위한 수단이 제공된다. 촉매 입자를 수집기로부터 반응 용기로 반송하기 위한 수단이 제공되며, 반응 용기의 바닥으로부터 촉매를 회수하고, 이 촉매를 재생용기로 이송시키는 수단이 제공된다.In addition, the present invention may be described in connection with an apparatus. The device is an upwardly rising conduit with an upwardly open end having an outlet opening corresponding to a diameter equivalent to that disclosed herein as "elevating pipe exit diameter", which surrounds the exit end and rises at the outlet end of the rising pipe. A reaction vessel having an upper end located 5-12 times above the diameter of the tube outlet. Gas solid separation devices are located outside the reaction vessel, and these devices have an inlet, a gas outlet and a solid outlet. Means are provided for collecting the mixture of gas and catalyst in the upper half of the reaction vessel and directing the mixture of catalyst and gas to the inlet of the separation apparatus. Means are provided for conveying catalyst particles from the collector to the reaction vessel, and means are provided for recovering the catalyst from the bottom of the reaction vessel and transferring the catalyst to the regeneration vessel.

본 발명은 일반적으로 FCC공정의 반응기 측면에 관한 것이다. 본 발명은 경질 또는 중질 FCC원료의 분래에 사용되는 대부분의 FCC방법에 응용하다. 본 발명의 방법 및 장치는 기존의 FCC유니트의 조작 및 배치를 변경하는데 사용되거나 또는 새로이 조립되는 FCC유니트의 설계에 사용될 수 있다.The present invention generally relates to the reactor side of an FCC process. The present invention is applicable to most FCC methods used for the separation of hard or heavy FCC raw materials. The method and apparatus of the present invention may be used to modify the operation and placement of existing FCC units or may be used in the design of newly assembled FCC units.

본 발명은 더 많은 FCC유니트와 동일한 일반 요소들을 사용한다. 반응 상승관은 1차 반응 대역을 제공한다. 반응 용기 및 사이클론 분리기는 가스상 생성물 증기로부터 촉매 입자를 제거한다. 스트리핑 대역은 촉매의 표면으로부터 흡착된 촉매 입자를 대부분 제거한다. 스트리핑 대역으로부터 온 소비된 촉매는 1단계 이상의 재생 단계를 갖는 재생 대역에서 재생된다. 재생 대역에서 재생된 촉매는 반응 상승관에서 사용된다. 반응기 및 재생기 구역의 요소에 다수의 상이한 배열을 사용할 수 있다. 본 명세서에 게재된 특정 반응기 및 재생기의 설명은 특허 청구 범위에서 구체적으로 게재한 것을 제하고는 본 발명을 한정하지는 않는다.The present invention uses the same general elements as more FCC units. The reaction riser provides the first reaction zone. The reaction vessel and cyclone separator remove catalyst particles from the gaseous product vapors. The stripping zone removes most of the adsorbed catalyst particles from the surface of the catalyst. The spent catalyst from the stripping zone is regenerated in a regeneration zone having at least one regeneration step. Regenerated catalyst in the regeneration zone is used in the reaction riser. Many different arrangements may be used for the elements of the reactor and regenerator zones. The description of specific reactors and regenerators disclosed herein is not intended to limit the invention, except as specifically disclosed in the claims.

기본적인 공정 조작의 개요는 도면을 참조하면 잘 이해할 수 있을 것이다. 재생 촉매는 재생 용기(10)의 하부 부위(12)로부터 도관(14)를 통해 제어 밸브(16)에 의해 조절된 속도로 Y형 구역(18)로 이송된다. 도관(20)을 통과 Y형 구역(18)의 저부로 주입된 리프트 가스는 하부 상승기 구역(22)를 통해 촉매를 위로 운반한다. 원료는 원료 분사 노즐(24)에 의해 하부 상승기 구역(22)위의 상승관에 주입된다.An overview of the basic process operations will be understood with reference to the drawings. The regeneration catalyst is conveyed from the lower portion 12 of the regeneration vessel 10 through the conduit 14 to the Y-shaped zone 18 at a controlled rate by the control valve 16. Lift gas injected through conduit 20 to the bottom of Y-shaped zone 18 carries catalyst up through lower riser zone 22. The raw material is injected into the riser above the lower riser zone 22 by the raw material injection nozzle 24.

원료, 촉매 및 리프트 가스의 혼합물은 상승관의 중간 구역(26)을 거쳐서, 반응 용기(34)의 희석상 영역(32)에 위치하는 상방향 출구 단부(30)에서 끝나는 상부 내부 상승관 구역(28)로 유입된다. 가스와 촉매는 희석상 구역(32)에서 분리된다. 도관(36)은 희석상 구역으로부터 가스를 수집하고, 이를 수집실(38)로 이송한다. 수집실(38)로부터 T형 파이프 장치(40)이 여전히 소량의 촉매 입자를 함유하는 가스를 한쌍의 사이클론 분리기(42)에 분배한다. 비교적 순수한 생성물 증기가 사이클론(42)의 출구로부터 다기관(44)에 의해 회수되어 출구(46)을 거쳐 공정으로부터 회수된다. 사이클론 분리기(42)에 의해 분리된 촉매는 딥파이프(dip pipe) 도관(48)에 의해 반응 용기(34)로 다시 운반된다. 희석상 구역(32) 및 딥파이프 도관으로부터 온 소비된 촉매는 반응 용기(34)의 하부에서 조밀 촉매층(50)을 형성한다. 분리된 촉매는 용기를 평균 98㎏/㎡/초(20lb/ft2/초)의 속도로 하향 통과한다. 조밀 촉매층은 스트리핑 대역으로서 작동하는 스트리핑 용기(52)내로 하향 연장된다. 스트리핑 유체는 분배기(54)를 통해 스트리핑 용기(52)의 하부로 유입되고, 하향 이동 촉매에 대한 역류 유동으로 스트리핑 용기 및 반응 용기를 상향 이동한다. 촉매가 아래로 이동하면서 반응기 스트리핑 배플(56)과 (58) 및 스트리퍼 배플(60)과 (62)위를 통과하고, 도관(64)를 통해 제어 밸브(66)에 의해 조절된 속도로 재생 용기(10)의 상부 구역(68) 내로 이송된다. 촉매 입자는 재생 대역의 상부 구역(68)에서 산소 함유 가스와 접촉한다. 분리기(70)은 도관(71)로부터 산소 함유 가스를 받아서 이 가스를 재생 용기의 횡단면 전체에 분배한다. 재생 촉매는 상부 구역(68)로부터 회수되어, 도관(72)를 통해 제어 밸브(74)에 의해 조절된 속도로 재생 용기의 하부 부위(12)로 이송된다.The mixture of raw material, catalyst and lift gas passes through the middle section 26 of the riser and ends at the upper inner riser section 30 ending in the upward outlet end 30 located in the dilution phase region 32 of the reaction vessel 34 ( 28). The gas and catalyst are separated in the dilution phase zone 32. Conduit 36 collects gas from the dilution phase zone and transfers it to collection chamber 38. From the collection chamber 38, the T-pipe apparatus 40 distributes the gas still containing a small amount of catalyst particles to the pair of cyclone separators 42. Relatively pure product vapor is recovered by the manifold 44 from the outlet of the cyclone 42 and recovered from the process via the outlet 46. The catalyst separated by the cyclone separator 42 is conveyed back to the reaction vessel 34 by a dip pipe conduit 48. The spent catalyst from the dilution phase zone 32 and the dippipe conduit forms a dense catalyst layer 50 at the bottom of the reaction vessel 34. The separated catalyst passes down the vessel at an average rate of 98 kg / m 2 / sec (20 lb / ft 2 / sec). The dense catalyst bed extends downward into stripping vessel 52 which acts as a stripping zone. The stripping fluid enters the bottom of the stripping vessel 52 through the distributor 54 and moves up the stripping vessel and the reaction vessel with countercurrent flow to the downwardly moving catalyst. As the catalyst moves down, it passes over reactor stripping baffles 56 and 58 and stripper baffles 60 and 62 and at a rate regulated by control valve 66 via conduit 64. Conveyed into the upper region 68 of 10. The catalyst particles are in contact with the oxygen containing gas in the upper zone 68 of the regeneration zone. The separator 70 receives the oxygen-containing gas from the conduit 71 and distributes the gas to the entire cross section of the regeneration vessel. The regenerated catalyst is recovered from the upper zone 68 and conveyed through the conduit 72 to the lower portion 12 of the regeneration vessel at a controlled rate by the control valve 74.

하부 부위(12)에서 촉매는 도관(76)을 통해 용기에 유입되고, 돔형 분배기(78)에 의해 용기의 횡단면 전체에 분산되는 추가의 재생 가스와 접촉한다. 하부 구획(12)에서 촉매는 완전히 재생되고 도관(14)에 의해 전술한 방법에 따라 회수된다. 하부 재생 구역(12)에서 코크스 연소 생성물은 위로 상승하고, 일련의 내부 연도(80)을 경유하여 상부 재생기 구역(68)에 유입된다. 하부 구역(12)로부터의 연도가스는 상부 구역(68)에서 발생된 연도가스와 혼합되고, 사이클론(84)의 입구(82)를 통해 회수된다. 사이클론(84)에 유입되는 연도 가스는 소량의 촉매 미립자를 함유하며, 이 촉매는 사이클론으로 제거되어 딥렉(dip leg)(86)에 의해 재생기에 되돌려진다. 사이클론을 나온 연도 가스는 수집실(88)에서 수집되어 도관(90)을 통해 재생기를 떠난다.At the lower portion 12, the catalyst enters the vessel via conduit 76 and is contacted with additional regeneration gas dispersed throughout the cross section of the vessel by the domed distributor 78. In the lower compartment 12 the catalyst is completely regenerated and recovered by the conduit 14 according to the method described above. In the bottom regeneration zone 12 the coke combustion product rises and enters the top regenerator zone 68 via a series of internal flues 80. Flue gas from the lower zone 12 is mixed with flue gas generated in the upper zone 68 and recovered through the inlet 82 of the cyclone 84. The flue gas entering cyclone 84 contains a small amount of catalyst particulate, which is removed by the cyclone and returned to the regenerator by dip leg 86. Flue gas exiting the cyclone is collected in collection chamber 88 and leaves the regenerator through conduit 90.

본 발명의 반응 상승관은 상승관에 있는 촉매와 가스상 성분들 간의 초기 분리를 수행하도록 설치된다. 용어 "가스상 성분"에는 리프트 가스, 생성물 가스 및 증기 뿐만 아니라 전환되지 않은 원료 성분도 포함한다. 제1도는 리프트 가스대역(22)를 갖는 상스관 장치를 사용한 본 발명을 보여준다. 리프트 가스 대역이 본 발명의 이점을 향유하기 위하여 상승관에 제공될 필요는 없다. 그러나, 상승관의 단부는, 촉매 및 가스상 혼합물을 상방향으로 반응 용기의 희석상 구역으로 배출하는 하나 이상의 상방향 개구부로 끝나야 한다. 상승관 개구 단부는 본 출원의 선행 기술 특허에 게재된 바와 같이 보통의 벤트형 상승관의 개구 단부이거나 또는 반응 용기의 희석상 구역에서 가스상 물질로부터 실질적인 촉매 분리를 제공하는 임의의 다른 배치형태의 개구 단부일 수 있다. 상승관의 출구 단부와 반응 용기내 조밀상 촉매층의 최상부 사이의 간격을 최소화하기 위해서는 촉매를 상방향으로 배출시키는 것이 중요하다. 상승관 내부의 유동 체제는 상승관의 단부에서의 분리에 영향을 미친다. 전형적으로, 상승관을 통한 촉매 순환 속도, 원료 및 상승관에 유입하는 임의의 리프트 가스의 투입량은 촉매 및 가스상 혼합물에 대해 48-320㎏/㎥(3-20lbs/ft3)의 유동 밀도 및 약 3-30m/초(10-100ft/초)의 평균 속력을 제공한다. 상승관의 길이는 통상적인 이러한 평균 유속 조건에서 0.5 내지 5초의 체류시간을 제공하도록 설정한다.The reaction riser of the present invention is installed to effect initial separation between the catalyst and gas phase components in the riser. The term "gas phase component" includes lift gas, product gas and steam as well as unconverted raw material components. 1 shows the invention using a phase tube apparatus with a lift gas zone 22. Lift gas zones need not be provided in the riser to enjoy the advantages of the present invention. However, the end of the riser should end with one or more upward openings which discharge the catalyst and gaseous mixture upwards into the dilution phase zone of the reaction vessel. The riser opening end is the opening end of a normal vented riser as disclosed in the prior art patent of this application or in any other arrangement of openings that provides substantial catalytic separation from the gaseous material in the dilution phase zone of the reaction vessel. It may be an end. It is important to drain the catalyst upwards to minimize the gap between the outlet end of the riser and the top of the dense catalyst bed in the reaction vessel. The flow regime inside the riser affects the separation at the ends of the riser. Typically, the rate of catalyst circulation through the riser, the input of feedstock and any lift gas entering the riser, is about 48-320 kg / m 3 (3-20 lbs / ft 3 ) for the catalyst and gas phase mixture and about It provides an average speed of 3-30 m / sec (10-100 ft / sec). The length of the riser is set to provide a residence time of 0.5 to 5 seconds under these average flow rate conditions.

촉매 및 가스상 혼합물이 상승관의 단부(30)으로부터 배출되는 속도는 반응용기의 최상부에 대한 상승부의 단부 배치에 영향을 미친다. 제1도에서 문자 "A"로 나타낸 이 거리는 상승관에 대한 유량에 기초하여 설치된다. 반응 용기에서 촉매의 희석상 용적을 최소화하기 위해 간격 "A"는 가능한 한 짧아야 한다. 그럼에도 불구하고, 반응용기 최상부의 직접적인 충격과 부식을 피하며, 상승관의 단부로부터 촉매의 배출이 상승관으로부터의 초기 배출에 의해 분리되는 촉매 입자와 반응 용기의 상부 구역으로부터 수집되는 가스 스트림의 재비말동반을 방지하는 한편 분리를 제공하도록 하기 위해서는 상승관의 단부와의 사이에 다소의 공간이 필요하다. 반응 상승관이 통상 6.1 내지 30.5m/초(20-100ft/초)의 협소한 배출 속력 범위에 대해 설계되기 때문에 간격 "A"는 상승관 출구 직경에 기초하여 정할 수 있다. 반응 용기의 상부 표면의 부식을 피하고 가스상 성분들로부터 촉매의 초기 분리를 촉진시키기 위해서는 간격 "A"가 상승관 출구 직경의 1배 이상이어야 한다. 상승관 배출후 촉매의 재비말동반의 회피는 상승관 속력 및 촉매가 반응 용기를 하향 통과할 때의 촉매의 유동 밀도 모두에 의해 좌우된다. 대부분의 실용적인 상승관 내 촉매 밀도 범위에 대하여, 상승관 출구 직경이 1.5 내지 12배, 바람직하게는 상승관 직경의 1.5 내지 6배 간격이 약 244 내지 976㎏/㎡/초(50-200lb/ft2/초)의 유동 촉매 밀도(경우에 따라서는 "촉매 플럭스"라 한다)를 위한 "A"치수로 적당하다.The rate at which the catalyst and gaseous mixture exits the end 30 of the riser affects the placement of the end of the riser relative to the top of the reaction vessel. This distance, indicated by the letter "A" in FIG. 1, is provided based on the flow rate to the riser. The interval "A" should be as short as possible in order to minimize the dilution volume of the catalyst in the reaction vessel. Nevertheless, avoid the direct impact and corrosion of the top of the reaction vessel, and the reconstruction of the gas stream collected from the upper zone of the reaction vessel with catalyst particles where the discharge of catalyst from the end of the riser is separated by the initial discharge from the riser. Some space is required between the ends of the riser to prevent entrainment and to provide separation. Since the reaction riser is typically designed for a narrow discharge speed range of 6.1 to 30.5 m / s (20-100 ft / s), the spacing “A” can be determined based on the riser outlet diameter. In order to avoid corrosion of the upper surface of the reaction vessel and to facilitate the initial separation of the catalyst from the gaseous components, the spacing "A" should be at least one time the riser outlet diameter. Avoidance of re-entry of the catalyst after discharge of the riser depends both on the riser speed and the flow density of the catalyst as it passes down the reaction vessel. For most practical catalyst density ranges in the riser, riser outlet diameters range from 1.5 to 12 times, preferably 1.5 to 6 times the riser diameter, from about 244 to 976 kg / m 2 / sec (50-200 lb / ft). Suitable for the "A" dimension for the flow catalyst density (in some cases referred to as "catalyst flux") of 2 / sec).

반응 용기 내의 총 희석당 용적은 반응 용기의 직경, 상승관의 단부에서부터 반응 용기의 최상부까지의 거리, 즉 "A"치수 및 상승관의 배출 단부에서부터 반응 용기내 조밀층 수위의 최상부까지의 거리(도면에서 치수 "B"로 표시)에 의해 결정된다. 촉매 입자가 반응 용기로부터 회수되는 가스에 재비말동되는 것을 방지하기 위해서는 반응 상승관의 최상부로부터 촉매층 수위의 최상부 사이에 최소한의 간격이 필요하다. 이 치수는 주로 조밀층(50)을 통하여상향 유동하는 가스의 겉보기 속력에 의해 좌우된다. 조밀층(50)을 통과하는 가스상 화합물의 재비말동반에 대한 가능성을 최소화하기 위하여 겉보기 속력은 대체적으로 0.15m/초(0.5ft/초)이하이다. 조밀층(50)을 상향 통과하는 가스상 성분들은 스트리핑 유체와 촉매 표면으로부터 탈착된 탄화수소로 이루어진다. 스트리핑 용기에 유입되는 스트리핑 가스의 양은 통상적으로 촉매 내의 공극용적에 비례한다. 대부분의 합리적인 상승관 내 촉매 대 오일 비에 대하여, 촉매의 공극 용적을 환치시키기 위해 첨가되어야 하는 스트리핑 가스의 양은 원료량의 6중량%를 초과하지 않는다. 그러므로, 반응 용기를 하향 통과하는 촉매와 스트리핑 유체 뿐만 아니라 반응 용기를 상향 통과하는 이탈된 다른 탄화수소의 상대비는 비교적 일정하게 유지된다. 따라서, 조밀 촉매층을 상향 통과하는 겉보기 가스 속력을 조절함에 있어서는 주된 변수는 반응 용기의 직경이다. 조밀층(50)을 통과하여 상승하는 가스의 겉보기 속력이 0.15m/초(0.5ft/초)미만, 바람직하기로는 약 0.03m/초(0.1ft/초)미만의 범위에서 유지되는 한, 0.6-2.4m(2-8ft)의 간격 "B"는 반응 용기를 떠나는 가스와 촉매의 재비말동반을 방지한다. 대부분의 반응 상승관에 대하여, 이 0.6-2.4m(2-8ft)는 상승관 출구 직경의 약 1 내지 4배에 상당한다.The total volume per dilution in the reaction vessel is the diameter of the reaction vessel, the distance from the end of the riser to the top of the reaction vessel, i.e. the "A" dimension and the distance from the discharge end of the riser to the top of the dense bed level in the reaction vessel ( As indicated by the dimension "B" in the figure). In order to prevent the catalyst particles from re-blowing back to the gas recovered from the reaction vessel, a minimum gap is required between the top of the reaction riser and the top of the catalyst bed level. This dimension mainly depends on the apparent speed of the gas flowing upward through the dense layer 50. In order to minimize the possibility of entraining the gaseous compound through the dense bed 50, the apparent speed is generally less than 0.15 m / sec (0.5 ft / sec). The gaseous components passing upward through the dense bed 50 consist of stripping fluid and hydrocarbons desorbed from the catalyst surface. The amount of stripping gas entering the stripping vessel is typically proportional to the void volume in the catalyst. For most rational catalyst to oil ratios in the riser, the amount of stripping gas that must be added to replace the pore volume of the catalyst does not exceed 6% by weight of the raw material amount. Therefore, the relative ratio of the catalyst and stripping fluid as well as the stripped fluid as it passes through the reaction vessel upside down remains relatively constant. Thus, the main variable in controlling the apparent gas velocity passing upward through the dense catalyst bed is the diameter of the reaction vessel. 0.6, as long as the apparent velocity of the gas rising through the dense bed 50 is maintained in the range of less than 0.15 m / sec (0.5 ft / sec), preferably less than about 0.03 m / sec (0.1 ft / sec) A spacing "B" of -2.4 m (2-8 ft) prevents entrainment of gas and catalyst back out of the reaction vessel. For most reaction risers, this 0.6-2.4 m (2-8 ft) corresponds to about one to four times the diameter of the riser outlet.

또한, 가스상 증기가 반응 용기의 희석상 용적으로부터 회수되는 방법도 초기 분리, 및 반응 용기에서 얻어지는 재비말동반의 정도에 영향을 미친다. 이러한 유리화를 개선하고 재비말동반을 방지하기 위하여, 제1도는 상승관의 단부(30)을 둘러싸고 있는 고리형 수집기(92)의 사용을 제시하고 있다. 수집기(92)는 반응 용기 최상부(34)로부터 회수 도관(36)에 의해 지지된다. 회수 도관(36)은 고리형 수집기 둘레로 대칭형으로 일정 간격 이격되어 있고, 대칭적으로 이격된 다수의 개구부를 통해 고리형 수집기와 연통하여 반응 상승관의 둘레 전체에서 가스상 성분을 균등하게 회수한다. 스트리핑 가스 및 반응 상승관으로부터의 가스상 성분 모두는 제1도에 도시한 공정 배열에 따라 고리형 수집기(92)에 의해 회수된다. 도관(36)으로부터의 생성물가스는 모두 사이클론(42)로 이송된다.In addition, the manner in which the gaseous vapor is recovered from the dilution volume of the reaction vessel also affects the initial separation and the degree of entrainment of the re-compound obtained in the reaction vessel. In order to improve this vitrification and to prevent entrainment, Figure 1 suggests the use of an annular collector 92 surrounding the end 30 of the riser. Collector 92 is supported by recovery conduit 36 from reaction vessel top 34. The recovery conduit 36 is symmetrically spaced about the annular collector and communicates with the annular collector through a plurality of symmetrically spaced openings to recover gaseous components evenly throughout the perimeter of the reaction riser. Both the gaseous components from the stripping gas and the reaction riser are recovered by the annular collector 92 according to the process arrangement shown in FIG. Product gas from conduit 36 is all sent to cyclone 42.

제1도는 서로 다른 사이클론에 대한 촉매 및 가스 혼합물의 불균형 분배를 방지하는, 가스를 도관(36)으로부터 사이클론으로 이송하기 위한 공정 배열을 보여준다. 가스 도관을 사이클론과 연결하기 위한 가장 간단한 방법은 하나의 도관을 대응 사이클론에 직접 연결하는 것이다. 또한, 이 배열은 상승관의 고리형 수집기와, 촉매 및 가스의 최종 분리가 행해지는 사이클론 사이의 유동 경로를 최소화하는 이점을 가진다. 그러나, 이유를 밝혀내지는 못했지만, 일련의 도관을 통하여 반응기로부터 취한 촉매와 가스의 혼합물은 선택적으로 하나의 도관으로 흐를 수 있음을 발견하였다. 그 결과, 촉매와 가스의 보다 무거운 하중은 긋이 흘러 들어가는 사이클론을 과부하시킬 수 있다. 이러한 이유는 제1도는 모든 사이클론 도관(36)으로부터 가스를 공동으로 수집하고 이 가스를 개개의 사이클론에 재분배하는 일을 하는 수집실(38)의 사용을 나타내고 있다. 수집실(38) 및 T형 구역(40)의 사용이 촉매와 가스 혼합물이 반응 용기로부터 사이클론 입구로 유동할 때의 체류 시간을 증가시키기는 하지만, 이러한 약간의 체류 시간 증가가 사이클론으로부터 회수되는 생성물의 질에 실질적인 영향을 끼치지는 않는다. 또한, 불균형 분배의 방지는 사이클론외에 촉매 및 가스 분리 장치의 사용에 의해서도 달성될 수 있다.FIG. 1 shows a process arrangement for transferring gas from conduit 36 to a cyclone that prevents unbalanced distribution of catalyst and gas mixtures for different cyclones. The simplest way to connect a gas conduit with a cyclone is to connect one conduit directly to the corresponding cyclone. This arrangement also has the advantage of minimizing the flow path between the annular collector of the riser and the cyclone in which the final separation of catalyst and gas takes place. However, although no reason was found, it was found that a mixture of catalyst and gas taken from the reactor through a series of conduits could optionally flow into one conduit. As a result, heavier loads of catalyst and gas can overload the cyclone through which the flow runs. For this reason, FIG. 1 illustrates the use of a collection chamber 38 that collectively collects gas from all cyclone conduits 36 and redistributes this gas to individual cyclones. Although the use of the collection chamber 38 and the T-type zone 40 increases the residence time when the catalyst and gas mixture flows from the reaction vessel to the cyclone inlet, this slight increase in residence time recovers from the cyclone. It has no real impact on quality. In addition, the prevention of unbalanced distribution can also be achieved by the use of catalysts and gas separation devices in addition to cyclones.

사이클론에 의해 회수된 촉매는 임의의 편리한 위치에서 공정에 되돌려질 수 있다. 가스 및 촉매 분리 장치의 유형을 어느 것으로 사용하는 가에는 관계없이 그로부터 분리되는 촉매는 공정에 되돌려진다. 촉매는 이를 촉매 순환 경로 내로 집어넣는 공정의 임의 지점으로 반송될 수 있다. 도면에서는 조밀층 영역(50)의 상부 층 수위(51)근처로 반송하는 딥렉(48)을 갖는 통상의 사이클론의 사용을 보여준다. 촉매는 반응 용기 또는 스트리핑 내의 조밀층으로 되돌려진다.The catalyst recovered by the cyclone can be returned to the process at any convenient location. Regardless of which type of gas and catalyst separation device is used, the catalyst separated therefrom is returned to the process. The catalyst can be returned to any point in the process that puts it into the catalyst circulation path. The figure shows the use of a conventional cyclone with a dip rack 48 conveying near the upper layer water level 51 of the dense layer region 50. The catalyst is returned to the dense layer in the reaction vessel or stripping.

사이클론이 반응 용기로부터 제거되면, 반응 용기의 직경은 그 내부의 분리 장치를 위한 적당한 공간을 제공해야 하는 필요성에 의해 더 이상 영향을 받지 않는다. 따라서, 반응 용기의 직경은 조밀층을 상향 통과하는 가스의 겉보기 속력 및 반응 용기에 유입되는 촉매 플럭스에 기초하여 정해질 수 있다. 전술한 바와 같이 이를 파라미터 모두에 대한 기준은 선행 기술에서 사용되었던 것보다도 작은 반응기 직경을 허용한다. 보다 작은 반응 용기 직경은 반응 용기내 희석상의 용적을 더욱 감소시킨다. 본 발명이 새로운 반응 용기와 함께 사용될 때, 그 직경을 반응 용기의 희석상에서의 평균 체류 시간이 3초 미만이 될 만큼 낮게 유지할 수 있다. 또한, 겉보기 속력 및 촉매 플럭스가 상승관에서의 널리 공지된 촉매 밀도 범위 및 속력 조건에 의해 영향을 받기 때문에, 처음에 본 발명에 따라 설계되는 반응 용기의 직경은 상승관의 출구 직경의 3 내지 5배 사이인 것이 바람직하다. 별법으로 촉매층의 최상부 위쪽으로의 반응 용기의 희석상 용적은 원료가 통과하는 반응 상승관 용적의 5배 미만으로 유지될 수 있다.Once the cyclone is removed from the reaction vessel, the diameter of the reaction vessel is no longer affected by the need to provide adequate space for the separation device therein. Thus, the diameter of the reaction vessel may be determined based on the apparent velocity of the gas passing upward through the dense bed and the catalyst flux entering the reaction vessel. As mentioned above, the criteria for both of these parameters allow for a smaller reactor diameter than was used in the prior art. Smaller reaction vessel diameters further reduce the volume of the dilution phase in the reaction vessel. When the present invention is used with a new reaction vessel, its diameter can be kept low such that the average residence time in the dilution phase of the reaction vessel is less than 3 seconds. In addition, since the apparent speed and catalyst flux are affected by well-known catalyst density ranges and speed conditions in the riser, the diameter of the reaction vessel initially designed according to the present invention is 3 to 5 of the outlet diameter of the riser. It is preferable to be between ships. Alternatively, the dilution phase volume of the reaction vessel above the top of the catalyst bed can be maintained at less than five times the reaction riser volume through which the raw material passes.

가스상 성분으로부터 초기에 분리된 촉매는 전술한 바와 같이 반응 용기에 유입되면 용기들을 하향 통과한다. 이 촉매는 용기를 통과하면서 바람직하게는 이 용기를 상향 통과하는 스트리핑 가스와 촉매의 접촉을 향상시키는 일련의 배플과 접촉한다. 제1도에 도시한 본 발명의 실시태양에 있어서, 촉매는 용기의 상부부위에 있는 스트리핑 구역과 그 밑에 위치한 별도의 스트리핑 용기를 통과한다. 제1도는 용기 벽의 바깥쪽에 위치한 배플(56) 및 (62)와 반응 용기 및 스트리핑 용기의 하부 부위를 따라 상승관의 길이 방향 아래쪽으로 위치한 배플(58) 및 (60)을 보여준다. 이들 스트리핑 배플은 통상적으로 촉매가 용기를 통과할 때에 촉매를 좌우로 떨어뜨리는 작용을 하며, 스트리핑 증기가 촉매와의 역류식 접촉으로 상향 통과할 때 촉매 입자가 스트리핑 증기의 접촉을 증가시킨다. 조밀층(50)은 반응 용기(34)에서 비교적 긴 길이를 가진다. 반응 용기에서의 긴 조밀층 길이에 대한 필요 조건은 없으며, 제1도에 도시한 조밀층 길이는 제1도에 도시한 장치 유형으로부터 유래한다. 제1도는 기존의 재생기 및 반응기 구역을 본 발명에 따라 개조한 것을 묘사하고 있으며, 여기서 반응 용기의 탄젠트 길이는 사이클론 분리기를 반응 용기의 안쪽에 배치하는 종전의 공정 배열에 의해 정해진 것이다. 본 발명의 방법이 반응 용기의 최초 설계에 사용될 때 탄젠트 길이는 상부 조밀층 수위(51)이 스트리퍼 용기의 최상부의 근접하도록 실질적으로 줄어들 수 있다.The catalyst, initially separated from the gaseous constituent, passes into the vessel downwards as it enters the reaction vessel as described above. The catalyst is in contact with a series of baffles that enhance the contact of the catalyst with the stripping gas passing through the vessel and preferably upwardly through the vessel. In the embodiment of the invention shown in FIG. 1, the catalyst passes through a stripping zone at the top of the vessel and a separate stripping vessel located below it. 1 shows baffles 56 and 62 located outside of the vessel wall and baffles 58 and 60 located longitudinally downward of the riser along the lower portion of the reaction vessel and stripping vessel. These stripping baffles typically act to drop the catalyst from side to side as the catalyst passes through the vessel and increase the contact of the catalyst particles as the stripping vapor passes upwards in countercurrent contact with the catalyst. The dense layer 50 has a relatively long length in the reaction vessel 34. There is no requirement for a long dense bed length in the reaction vessel, and the dense bed length shown in FIG. 1 derives from the type of device shown in FIG. 1 depicts a retrofit of an existing regenerator and reactor zone in accordance with the present invention, wherein the tangent length of the reaction vessel is defined by a conventional process arrangement in which the cyclone separator is placed inside the reaction vessel. When the method of the present invention is used in the initial design of the reaction vessel, the tangent length can be substantially reduced such that the upper dense bed level 51 is close to the top of the stripper vessel.

하지만, 반응기(34)에 있어서의 조밀 촉매층의 두께는 제어 밸브(66)위의 조밀상 촉매의 전체 높이를 증가시킨다. 이러한 조밀층 촉매의 추가 두께는 FCC공정에 유리하게 사용될 수 있다. 첫째, 추가적 길이의 조밀층 촉매는 스트리핑 유체와 촉매 간의 접촉을 증가시키는 연장된 대역을 제공한다. 그러므로, 조밀 촉매층의 연장된 길이에 의해 보다 많은 스트리핑이 얻어질 수 있다. 그 밖에도, 최상부 표면(51)로부터 제어밸브(66)까지의 정역학적 촉매두는 제어 밸브(66)과 조밀층 수위(51) 사이에서 비교적 큰 압력 강하를 유발시킨다. 이 압력강하는 총 48kPa(7psi)이상일 수 있다 이러한 추가 압력은 재생기가 반응기 구역보다 고압에서 조작되는 것을 가능하게 한다. 전술한 바와 같이, 재생 대역을 보다 고압에서 조작하고 반응 대역을 보다 저압에서 조작하는 것이 상당한 잇점을 가져온다.However, the thickness of the dense catalyst layer in the reactor 34 increases the overall height of the dense catalyst on the control valve 66. The additional thickness of this dense bed catalyst can be advantageously used in FCC processes. First, the additional length of dense bed catalyst provides an extended zone that increases the contact between the stripping fluid and the catalyst. Therefore, more stripping can be obtained by the extended length of the dense catalyst layer. In addition, the hydrostatic catalyst head from the top surface 51 to the control valve 66 causes a relatively large pressure drop between the control valve 66 and the dense bed level 51. This pressure drop may be more than 48 kPa (7 psi) total. This additional pressure allows the regenerator to be operated at higher pressure than the reactor zone. As mentioned above, operating the regeneration zone at higher pressures and operating the reaction zone at lower pressures has significant advantages.

또한, 조밀층의 추가 두께는 고온 스트리핑 구역을 도입하는데 사용될 수 있다. 이 고온 스트리핑 구역은 재생 대역으로부터의 촉매를 이용하여 스트리핑 구역에 열을 공급하고 또 촉매의 표면으로부터 탄화수소 및 휘발성 성분의 탈착을 증가시킬 수 있다. 적합한 리프트 시스템이 촉매를 재생 대역으로부터 스트리핑 대역에 목적한 고도로 상향 수송하는데 사용될 수 있다.In addition, an additional thickness of dense layer can be used to introduce the hot stripping zone. This hot stripping zone can utilize the catalyst from the regeneration zone to supply heat to the stripping zone and increase the desorption of hydrocarbons and volatile components from the surface of the catalyst. Suitable lift systems can be used to transport the catalyst from the regeneration zone to the desired highly upstream stripping zone.

촉매는 스트리핑 대역에서 회수되어 재생 대역으로 이송된다. 코크스의 산화 연소에 의해 촉매 입자로부터 코크스를 제거하고 촉매 입자를 반응 상승관으로 반송시키기 위한 임의의 고지된 재생기 장치를 사용할 수 있다.The catalyst is recovered in the stripping zone and sent to the regeneration zone. Any known regenerator apparatus for removing coke from the catalyst particles by oxidative combustion of the coke and returning the catalyst particles to the reaction riser can be used.

Claims (11)

(a) 유동식 접촉 분해(FCC)용 원료 및 촉매 입자를 상승관 출구 직경을 갖는 반응 상승관에 급송하고, 상기 촉매 및 원료를 상기 상승관을 통해 상향 수송시켜서 상기 원료를 가스상 생성물로 전환시키고 상기 촉매 입자 상의 코크스 부착에 의해 소비된 촉매 입자를 생성시키는 단계, (b) 반응 용기의 상단부에서 상승관 출구 직경의 5 내지 12배 아래에 위치한 상기 상승관의 배출 단부로부터 상승 반응 용기 내로 소비된 촉매 입자와 가스상 생성물의 1차 혼합물을 상방향으로 배출하여 가스상 생성물로부터 소비된 촉매의 초기 분리를 제공하는 단계, (c) 분리된 촉매를 상기 반응 용기에 하향 통과시키는 단계, (d) 상기 분리된 촉매를 상기 반응 용기에서 조밀 촉매층으로서 유지하여 스트리핑 대역을 형성하고, 스트리핑 가스를 스트리핑 대역에 상향 통과시키는 단계, (e) 상기 조밀 촉매층의 상부 표면을 상기 상승관 배출부에서 상승관 출구 직경의 1 내지 4배 아래의 거리로 유지시키는 단계, (f) 상기 스트리핑 대역으로부터 스트리핑된 촉매를 재생 대역으로 급송하고, 상기 재생 대역에서 상기 소비된 촉매를 재생 가스와 접촉시켜 상기 촉매입자로부터 코크스를 연소시키고, 상기 반응 상승관으로 이송시킬 재생 촉매 입자를 생성시키는 단계, 및 (g) 가스상 생성물, 스트리핑 유체 및 소비된 촉매 입자로 이루어진 2차 혼합물을 상기 반응 용기로부터 회수하고, 상기 혼합물을 반응 용기의 외부에 위치한 입자 분리기로 이송시키고, 상기 분리기 대역에서 상기 소비된 촉매 입자로부터 가스상 성분을 분리시키는 단계로 이루어지는 FCC원료의 유동식 접촉 부해 방법.(a) feeding the feedstock for catalytic catalytic cracking (FCC) and catalyst particles into a reaction riser having a riser outlet diameter, and transporting the catalyst and feedstock through the riser to convert the feedstock into a gaseous product and Producing spent catalyst particles by coke deposition on the catalyst particles; (b) spent catalyst into the rise reaction vessel from the discharge end of the riser located 5-12 times below the riser outlet diameter at the top of the reaction vessel; Evacuating the primary mixture of particles and gaseous product upwards to provide initial separation of spent catalyst from the gaseous product, (c) passing the separated catalyst downward through the reaction vessel, and (d) The catalyst is held in the reaction vessel as a dense catalyst layer to form a stripping zone, and the stripping gas passes upward through the stripping zone. (E) maintaining the top surface of the dense catalyst bed at a distance of 1 to 4 times the diameter of the riser outlet at the riser outlet, and (f) regenerating the catalyst stripped from the stripping zone. Feeding the spent catalyst with the regeneration gas in the regeneration zone to combust coke from the catalyst particles to produce regenerated catalyst particles to be sent to the reaction riser, and (g) gaseous product, stripping Recovering a secondary mixture of fluid and spent catalyst particles from the reaction vessel, transferring the mixture to a particle separator located outside of the reaction vessel, and separating gaseous components from the spent catalyst particles in the separator zone. Method of fluid contact hazard of FCC raw material consisting of. 제1항에 있어서, 상기 1차 혼합물이 상기 상승관으로부터 6.1 내지 30.5m/초(20-100ft/초) 범위의 속력으로 배출되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the primary mixture is discharged from the riser at a speed ranging from 6.1 to 30.5 m / s (20-100 ft / s). 제1항에 있어서, 상기 2차 가스 혼합물이 상기 상승관 상기 출구 단부를 에워싸는 고리형 수집기로부터 회수되고, 상기 입자 분리기가 1개 이상의 사이클론으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the secondary gas mixture is withdrawn from an annular collector surrounding the riser end and the particle separator comprises one or more cyclones. 제1항에 있어서, (b) 단계에서 배출된 상기 생성물이 상기 반응 용기에서 3초 미만의 평균 체류 시간을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the product withdrawn in step (b) has an average residence time of less than 3 seconds in the reaction vessel. 제1항에 있어서, 상기 반응 용기가 상기 상승관의 출구 직경의 3 내지 5배의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the reaction vessel has a diameter three to five times the diameter of the outlet of the riser. 제1항에 있어서, 상기 반응 용기의 바닥에서부터 상기 조밀층의 최상부까지의 압력 강하가 48.3kPa(7psi)이상인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the pressure drop from the bottom of the reaction vessel to the top of the dense layer is at least 48.3 kPa (7 psi). 제1항에 있어서, 분리된 촉매가 상기 반응 용기를 98㎏/㎡/초(20lb/ft2/초)미만의 평균 속도로 하향 통과하고, 스트리핑 가스가 반응 용기를 0.15m/초(0.5ft/초)미만의 평균 겉보기 속력으로 상향 통과하는 것을 특징으로 하는 방법.The process of claim 1 wherein the separated catalyst passes downward through the reaction vessel at an average speed of less than 98 kg / m 2 / sec (20 lb / ft 2 / sec), and the stripping gas passes through the reaction vessel at 0.15 m / sec (0.5 ft). Per second) passing upward at an average apparent speed of less than. (a) 출구 직경이 균일한 상방향 출구 단부를 갖는 상방향 상승 도관, (b) 상기 출구 단부를 에워싸고 있고, 그 상단부가 상기 출구 단부에서 상승관 출구 직경의 1 내지 12배 위쪽에 위치한 반응 용기, (c) 상기 반응 용기의 외부에 위치하며 입구, 가스 출구 및 고체 출구를 갖는 가스 고체 분리 장치, (d) 상기 반응 용기의 상기 부위로부터 가스와 촉매의 혼합물을 수집하고, 상기 촉매와 가스 혼합물을 상기 분리 장치의 입구로 전달하는 수단, (e) 가스상 스트리핑 매체를 출구 단부 아래의 반응 용기 내로 도입하는 수단, 및 (f) 상기 수집기로부터, 그리고 유리 용기의 바닥으로부터 상기 반응 용기로 촉매 입자를 반송시키는 수단으로 이루어지는 유동식 접촉 분해(FCC)용 원료의 FCC장치.(a) an upward ascending conduit having an upward outlet end with a uniform outlet diameter, (b) a reaction enclosing the outlet end, the upper end of which is located 1 to 12 times above the riser outlet diameter at the outlet end; A vessel, (c) a gas solids separation device external to the reaction vessel and having an inlet, a gas outlet and a solid outlet, (d) collecting a mixture of gas and catalyst from the site of the reaction vessel, the catalyst and gas Means for delivering the mixture to the inlet of the separation device, (e) means for introducing a gaseous stripping medium into the reaction vessel below the outlet end, and (f) catalyst particles from the collector and from the bottom of the glass vessel to the reaction vessel. FCC apparatus of the raw material for fluid catalytic cracking (FCC) which consists of a means for conveying. 제8항에 있어서, 상기 가스 고체 분리 장치가 상기 반응 용기의 외부에 위치한 1개이상의 사이클론 분리기로 이루어지고, 가스와 촉매의 혼합물을 수집하는 수단이 상기 상승관의 출구 단부를 에워싸는 고리형 수집기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.9. The annular collector of claim 8, wherein the gas solids separator comprises one or more cyclone separators located outside of the reaction vessel, and wherein the means for collecting the mixture of gas and catalyst surrounds the outlet end of the riser. Apparatus comprising a. 제8항에 있어서, 딥렉(dip leg)이 각각의 촉매 출구로부터 상기 반응 용기로 촉매를 전달하고, 각각의 딥렉의 출구가 상기 상승관 출구의 아래쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 장치.9. The apparatus of claim 8, wherein a dip leg transfers catalyst from each catalyst outlet to the reaction vessel, the outlet of each dipleg being located below the riser outlet. 제1항에 있어서, 상기 촉매중의 최상부 위쪽의 상기 유리 대역의 희석상 용적이 원료가 상승관에 유입되는 지점과 상기 배출 단부 사이의 상기 반응 상승관 용적의 5배 미만인 것을 특징으로 하는 방법.2. The process of claim 1 wherein the dilution phase volume of the glass zone above the top of the catalyst is less than five times the volume of the reaction riser between the point at which raw material enters the riser and the discharge end.
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