NO309329B1 - Fremgangsmåte for å fremstille og gjenvinne krakkede hydrokarboner fra et hydrokarbonråmateriale - Google Patents

Description

Oppfinnelse angår en fremgangsmåte for å fremstille og gjenvinne krakkede hydrokarboner fra et hydrokarbonråmateriale.

Raffineringskrakkingsprosesser tjener til å oppgradere tyngre deler av petroleum til større volumer av lettere, mer verdifulle hydrokarbonprodukter. Krakkingprosessen blir gjennomført katalytisk eller termisk, den spesielle metoden avhenger av petroleumtype råmateriale som blir prosessert. De eldre termiske krakkingprosessene som innbefatter forsinkede koksanlegg og fleksible koksanlegg, ble anvendt til å prosessere tunge petroleumfraksjoner, mens nye katalytiske krakkingprosesser, som har utviklet seg til de mest viktige petroleumraffineringsprosesser, ble anvendt til å krakke lettere petroleumfraksjoner, slik som vakuumgassolje. Den dominerende katalytiske krakkingsprosessen som blir anvendt i dag er fluid katalytisk krakkingprosess (FCC).

I FCC-prosesser blir en blanding av hydrokarbonråstoff og damp injisert inn i en seksjon av en hydrokarbonreaktorenhet som blir referert til stigeledningen, der den kommer i kontakt med varm regenerert katalysator. Operasjonstempera-turer i stigeledning-reaktoren er typisk i området fra 450 til 575"C. Krakkingreaksjonene begynner umiddelbart å produsere en rekke av laverekokende hydrokarboner. Katalysator og krakket hydrokarbondamp blir båret opp stigeledningen inn i katalysator-dampseparasjonsseksjonen. Hydrokarbonkondensasjonsreaksjoner forekommer også i stigeledningen, med det resultat at koks blir produsert og avsatt på de aktive setene av katalysatoren. Dette reduserer vesentlig katalysatoraktivitet og selektivitet.

Krakket hydrokarbondamp og kokskatalysator blir separert i reaktorseparasjonsseksjonen. Separert katalysator faller med tyngdekraften inn i avdrivningsreaksjonen av enheten, der hydrokarboner som er inneholdt i katalysatoren blir separert derfra ved hjelp av strippedamp. Katalysatorfri hydrokarbondamp forlater reaktorenheten gjennom den krakkede produktoverføringslinjen, og blir transportert til hovedkolonnen for fraksjonering.

Krakkede hydrokarboner kommer inn i hovedkolonnen, der de blir separert til en eller flere flytende strømmer og en øvre dampstrøm. Den øvre dampstrømmen, som består av lett gassolje og C4 og lettere hydrokarboner, hydrogen og kanskje noe lett inerte gasser, slik som nitrogen, blir avkjølt og tømt i den øvre akkumulatorbeholderen, der den undergår flash-separasjon for å gi to hydrokarbonstrømmer: en dampstrøm bestående hovedsakelig av C4 og lettere hydrokarboner og hydrogen, og en flytende strøm som omfatter C5 og tyngre hydrokarboner, som typisk kalles ustabil gassolje.

Den øvre akkumulatordampstrømmen, som typisk refereres til som våtgass, blir deretter komprimert for nedstrøms frak-sjoneringstrinn. Komprimeringen blir vanligvis ledet i en rekke av kompressorer som omfatter to-trinns kompresjon, med mellomtrinns kondensasjon og fjerning av ytterligere ustabil gassolje. Den komprimerte strømmen blir sendt til en høytrykks mottagerbeholder, og fra denne blir en gassholdig strøm og en flytende strøm separert. Den gassholdige strømmen som refereres til som høytrykks gass omfatter for det meste Cg-hydrokarboner og hydrogen, blir sendt til en serie av absorbere- og destillasjonskolonner for gjenvinning av de forskjellige komponentene i denne strøm. Den flytende strømmen fra høytrykksmottageren blir på samme måte utsatt for nedstrøms prosesseringstrinn for gjenvinning av dens komponenter.

Den strippede katalysatoren fra separasjonsseksjonen i krakkingreaktoren strømmer inn i katalysatorregeneratoren. En kontrollert luftmengde blir blåst inn i denne beholderen for å fornye katalysatoren ved forbrenning av koks på katalysatoren, som blir opprettholdt i en fluidisert tilstand i regeneratoren. Koksforbrenningsreaksjonene er meget ekso-terme; katalysatoren blir således meget varm, for eksempel er dens temperatur etter regenerering generelt i området fra 560 til 800°C. Regenerert katalysator blir båret ut av regeneratoren gjennom det regenerert katalysatorstandrøret og blir ført inn i reaktorstigeledningen, for dermed å fullføre katalysatorsyklusen.

Hastigheten på katalysatorstrømmen til stigeledningen blir typisk kontrollert ved hjelp av en glideventil i regenerert katalysatorledning. Stabil strøm av katalysator gjennom denne ventil blir opprettholdt ved at man opprettholder et stabilt resterende trykkfall over ventilen. For dette formål er det vesentlig at regeneratortrykket blir holdt ved et trykk som er høyere enn reaktorbeholdertrykket. Minimumstrykket i katalysatorregeneratoren kan bestemmes ved trykket i krakkingreaktoren.

Etterspørselen for raffinerte hydrokarbonprodukter har øket incitamentet for å maksimalisere mengden av gjennomstrømming eller omdanning i raffinerende FCC-systemer. Operasjon ved høyere FCC-gjennomstrømming eller omdanning øker våtgassproduksjon, som sin tur øker produksjonen av verdifulle lette hydrokarboner. Evnen til å øke FCC-hydrokarbongjennom-strømming eller omdanning er ofte begrenset av en eller flere av: (i) våt-gasskompresjonsstabilitet, (ii) regeneratorkoks-brenningkapasitet, og (ili) evnen til å sirkulere katalysator ved opprettholdelse av det nødvendige trykkfallet over kritiske elementer i systemet.

Våtgasskompressorgjennomstrømming kan økes ved å operere ved et høyere kompresjonsinnløpssugetrykk, som kan bli oppnådd ved å øke det øvre akkumulatortrykket. For eksempel kan øking av det øvre akkumulatortrykket med 6,89 kPa, øke våtgasskom-pressorkapasiteten med ca. 456. Trykket i den øvre akkumulatoren kontrollerer imidlertid oppstrømstrykket, dvs. trykket i hovedkolonnen og hydrokarbonstigeledningsreaktoren. Økning av det øvre akkumulatortrykket vil sørge for en økning i stigeledningsreaktortrykk, og dette er uønsket ut fra et krakkingperspektiv, fordi høyere krakkingreaksjonstrykk øker selektivitet av koksdannende kondensasjonsreaksjon på bekostning av de ønskede krakkingreaksjonene. Stigeled-ningreaktoren kan møte en katalysatorsirkulasjonsgrense og strømreversering, dersom katalysatorregeneratortrykket ikke også blir tilsvarende øket. Økning av regeneratortrykket er uønsket fordi dette øker luftblåseuttømmingstrykket, og dette reduserer dets effekt.

Våtgasskompressorgjennomstrømming kan også bli øket ved å senke kompresjonsuttømmingstrykket. Dette er på samme måte uønsket fordi tilsvarende lavere deetaniserings-absorberings-trykk forårsaker at propylen blir tapt til drivstoffgassen. Kvantitativt kan senking av absorberertrykket med 137,9 kPa øke gasskompresjonsgjennomstrømming med 5%, men det resulterer også i en 1,5$ reduksjon i propylengjenvinning.

I tillegg til økning av våtgassproduksjon vil operasjon ved høyere gjennomstrømming eller omdanning øke koksproduksjons-hastigheten, og dette har tendens til å begrense evnen til å regenerere forbrukt katalysator. Den virkelige grensen kan skyldes den begrensende mengden av luft som luftblåseren kan tømme ut. Noe lettelse fra en luft-blåseenhet kan oppnåes ved å senke regeneratortrykket, og dette muliggjør at blåseren tømmer ut flere mol oksygen (i form av luft eller oksygen pluss inert fortynningsmiddel). Den økede mengden av oksygentilgjengelighet tillater forbrenning av en stor mengde koks, som også frigjør mer varmeenergi i regeneratoren. Øket varmefrigjøring og koksforbrenningskapasitet kan utnytte fordel ved økning av tilførselhastighet til stigelednings-reaktoren, og muliggjør at enheten etablerer en forskjellig varme- og koksbalanse. Senkning av regeneratortrykket ved konstant stigeledningstrykk, kan imidlertid også føre til en katalysatorsirkuleringsgrense og strømreversering. En katalysatorsirkuleringsgrense kan også direkte bli møtt på grunn av en høyere katalysatorsirkulasjonshastighet som er nødvendig til å prosessere høyere gjennomstrømming med konstant omdanning. Av diskusjonen over er det klart at hovedkomponentene i en FCC-enhet er meget stert beslektet, og operasjonelle endringer som blir utført for å lette et eller annet trykk kan skyve enheten mot en annen tilstand.

Belastningen på våtgasskompressorsystemet vil være betrak-telig minsket dersom de lette komponentene kunne bli fjernet fra våtgassen. Dette ville tillate en reduksjon i det øvre akkumulatortrykket, som i sin tur vil øke hydrokarbongjen-nomstrømmende omdanning i krakkingreaktoren. Det vil være meget fordelaktig å redusere volumet av våtgassen som må behandles med våtgasskompressorer ved å avdele all eller en del av kompressortilførselsgassen til et adsorpsjonssystem som omfattes av et eller flere adsorpsjonssjikt inneholdende adsorbent(er) som adsorberer Cg og høyere hydrokarboner sterkere enn de adsorberer metan og hydrogen. Metan og hydrogen og andre lette inerte gasser som er tilstede i våtgassen, slik som nitrogen og argon, kan deretter passere gjennom adsorpsjonssjiktene som ikke-adsorbert komponent og sendes til raffineringsdrivstoffet, eller ordnet på annen måte, mens den adsorberte gasskomponenten, som omfatter hydrokarboner som er høyere enn metan blir desorbert fra adsorbenten og sendt til våtgasskompressorer, der den blir presset sammen og sendt til nedstrøm hydrokarbonseparasjons-enheter.

Det er kjent å brenne koks av FCC-forbrukt katalysator i katalysatorregeneratoren ved å bringe katalysatoren i kontakt med en blanding av oksygen og karbondioksyd. Det vil være meget fordelaktig å gradvis erstatte luft i luftopererte katalysatorregeneratorer med oksygen-karbondioksydblanding ved å føre regeneratoreksosgass, som er rik på nitrogen og karbondioksyd, gjennom et trykksvingadsorpsjonssystem for å fjerne nitrogen, og deretter innføre et karbondioksyd til regeneratoren med oksygen. Denne prosedyren vil bare kreve anvendelse av adsorpsjonssystemet i en kort periode, og dersom man ikke finner annen anvendelse for adsorpsjonssystemet, vil det hvile inntil neste gang det er behov for dette formål, dvs. etter neste FCC-anleggsrunde. Det vil være meget fordelaktig å anvende adsorpsjonssystemet på en måte som vil øke den samlede effekten av FCC-operasjon. Foreliggende oppfinnelse skaffer tilveie en måte å oppnå dette, og muliggjør også at operatøren gjennomfører operasjonelle bevegelser som fjerner flaskehalser som ellers hemmer enheten.

Den oppfunnede fremgangsmåten er kjennetegnet ved at den omfatter: (a) krakking av nevnte hydrokarbonråmateriale i hydrokar-bonkrakkingsonen i et f luidkatalytisk krakkingsystem som omfatter en hydrokarbonkrakkingsone og en katalysatorregenereringssone i nærvær av varm regenerert hydrokarbonkrakkingkatalysator, og fjerning av en krakket hydrokarbonpro-duktstrøm og koksbelagt katalysator fra nevnte krakkingsone; (b) transportering av koksbelagt katalysator fra nevnte krakkingsone til nevnte katalysatorregenereringssone, regenerering av katalysator deri ved å brenne koks fra katalysatoren i nærvær av en oksygen-inert blanding og returnere regenerert katalysator til nevnte hydrokarbonkrakkingsone ; (c) destillering av nevnte krakkede hydrokarbonprodukt i en krakket hydrokarbonprodukseparasjonssone, for dermed å produsere en øvre gasstrøm og en eller flere flytende strømmer; (d) avkjøling av den øvre gasstrømmen for dermed å separere gasstrømmen i en flytende strøm som inneholder C5 og tyngre hydrokarboner og en våtgasstrøm som omfatter C4 og lettere hydrokarboner og hydrogen; (e) utsetting av minst en del av nevnte våtgasstrøm for en trykksvingadsorpsjonsprosess i en adsorpsjonssone som inneholder en adsorbent som fortrinnsvis adsorberer Cg og høyere hydrokarboner fra våtgassen for dermed å produsere en ikke-adsorbert gassfraksjon som omfatter metan og hydrogen og

en adsorbert gassfraksjon som omfatter hydrokarboner som er høyere enn metan og en adsorbert fraksjon som omfatter Cg og høyere hydrokarboner; (f) desorbering av den adsorberte gassfraksjonen fra adsorpsjonssonen; (g) komprimering av desorbert gassfraksjon i en våtgasskompressor; og (h) transportering av komprimert desorbert gassfraksjon til nedstrøms hydrokarbonprosesseringsenheter.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir gjennomført i to trinn. Under det første trinnet blir drivstoff brent i en krakkingkatalysatorregenerator som inneholder en hydrokarbonkrakkingkatalysator, og dermed produserer avgass som omfatter karbondioksyd og nitrogen. Ved begynnelsen av det første trinnet blir luft innført i regeneratoren som oksydant, og under dette trinnet blir noe eller all luften som blir tilført krakkingkatalysatorregeneratoren erstattet med oksygen og karbondioksyd. Lufterstatningen blir gjennomført ved å føre nitrogen- og karbondioksydinneholdende avgass fra regeneratoren gjennom et trykksvingadsorpsjonsanlegg (PSA) som inneholder en adsorbent som adsorberer karbondioksyd sterkere enn det adsorberer nitrogen, og dermed separerer nitrogenrik gass som ikke-adsorbert fraksjon og karbondioksydrik gass som sorbat. Adsorbentene kan også adsorbere Cg og høyere hydrokarboner sterkere enn den adsorberer metan og hydrogen. Under sjiktregenerering blir karbondioksyd desorbert og returnerert til regeneratoren som en erstatning for nitrogen. I mellomtiden blir hovedsakelig ren oksygen innført i regeneratoren og luftstrømmen til regeneratoren blir redusert, og i den foretrukne utførelsesformen, eventuelt avsluttet. Når det meste av nitrogen har blitt erstattet med karbondioksyd, er det ikke lenger nødvendig å føre avgass gjennom adsorpsjonsanlegget. Nitrogenkonsentra-sjonen i regeneratorsystemet kan bli kontrollert ved å ventilere noe av avgassen fra systemet med overskudd av karbondioksyd.

Når krakkingkatalysatorregenereringen går fremover, blir varm regenerert katalysator transportert til hydrokarbonkrakk-ingreaktoren. Når katalysatoren kommer inn i stigeledning-seksjonen av reaktoren, kommer den i kontakt med hydrokarbon-tilførselen som også blir innført i reaktoren gjennom reaktorstigerøret. Hydrokarbonene gjennomgår krakking ved kontakt med den varme katalysatoren, og produserer dermed en gassformet hydrokarbonstrøm som omfatter en eller flere hydrokarboner som har lavere molekylvekt enn nevnte hydrokar-bontilførsel og avsetter koks på nevnte katalysator. Den koksholdige katalysatoren blir resirkulert til regeneratoren for regenerering, og den krakkede hydrokarbonstrømmen blir sendt til hovedkolonnen, der den blir destillert til øvre gasstrøm og en eller flere flytende strømmer. Den øvre gasstrøm blir avkjølt og separert i en C5 og høyere hydrokar-boninneholdende flytende strøm og en våtgasstrøm som omfatter C4 og lettere hydrokarboner og hydrogen.

Det andre trinnet i prosessen kan begynne ved et hvilket som helst tidspunkt etter terminering av passering av katalysa-torregeneringsavgass gjennom PSA-anlegget. Under det andre trinnet blir minst en del av den våte gasstrømmen sendt til PSA-anlegget for separasjon av ikke-adsorbert gassfraksjon som omfatter metan og hydrogen og en adsorbert gassfraksjon som omfatter Cg og høyere hydrokarboner. Cg og høyerefraksjon blir desorbert fra adsorbenten, presset sammen og transportert til nedstrøms hydrokarbonprosesseringsenheter for ytterligere raffinering av komponentene.

Drivstoff som blir anvendt under første fase kan være koksavsetninger på katalysatoren, eller den kan være en hydrokarbonholdig fluid, dvs. et flytende eller gassholdig hydrokarbon, slik som drivolje eller naturgass. I en foretrukket utførelsesform er drivstoffet drivstoffolje. Katalysatoren kan være fersk eller regenerert katalysator eller den kan vræe en likevektskatalysator, dvs. katalysator fra strøm eller en tidligere kjøring.

Adsorbenten er typisk en naturlig zeolitt eller syntetisk zeolitt, slik som kabazitt, klinoptilolitt, erionitt, faujasitt, mordenitt, type X zeolitter, type A zeolitter og type Y zeolitter, silikagel, aktivert karbon, aktivert alumina, zeolitt og blandinger av disse. Foretrukne adsorbenter innbefatter silikagel, aktivert karbon, aktivert alumina, syntetiske zeolitter og blandinger av disse. Adsorbenten kan bli anvendt i seg selv, den kan imidlertid også bli kombinert med et bindemiddel slik som et metallok-syd, en leire, silika, alumina etc. Adsorpsjonsseparasjonen kan bli gjennomført i et enkelt trinn eller i mange trinn, som anvender samme eller forskjellige adsorbenter i hvert trinn.

Adsorpsjonstrinnet blir generelt gjennomført ved temperaturer i området fra ca. 0 til ca. 200° C, og fortrinnsvis ved temperaturer 1 området fra ca. 15 til ca. 150°C. Adsorpsjonstrinnet i syklusen blir vanligvis gjennomført ved et absolutt trykk i området fra. 100 til 1000 kPa, og blir fortrinnsvis gjennomført ved absolutte trykk i området fra 200 til 500 kPa. Adsorbentregenereringstrinnet blir gjennomført ved et absolutt trykk i området fra 27 til 400 Pa, og fortrinnsvis ved et absolutt trykk i området ved 27 til 267 Pa.

Krakkingkatalysatorregeneringstrinnet kan bli gjennomført under betingelser som produserer en avgass som hovedsakelig omfatter karbondioksyd, dvs. det kan bli gjennomført i nærvær av overskudd oksygen; eller det kan bli gjennomført under betingelser som reduserer i produksjon av betydelige mengder karbonmonoksyd.

Gasseparasjonstrekket ved oppfinnelsen kan bli gjennomført med all eller deler av våtgasstrømmen som blir utsatt for trykksvingadsorpsjonstrinnet. I den foretrukne utførelsesfor-men blir all våtgass utsatt for trykksvingadsorpsjon. Deler eller hele våtgassen kan bli tatt fra et punkt som ligger mellom det første og andre kompresjonstrinnet i et to-trinns våtgasskompresjonstrinn.

Ifølge et annet trekk ved oppfinnelsen blir volumet av våtgass som må behandles i våtgasskompressorer redusert eller fordelt helt eller en del av kompressorfødegassen til et adsorpsjonssystem som omfatter en eller flere adsorpsjonssj ikt som inneholder adsorbent(er) som adsorberer Cg og høyere hydrokarboner sterkere enn de adsorberer metan og hydrogen. Metan og hydrogen og en hvilken som helst annen lett inert gass som er tilstede i den våte gassen, slik som nitrogen og argon, passerer gjennom adsorpsjonssjiktene som ikke-adsorbert komponent, og blir sendt til raffineringsdrivstoff, eller på annen måte deponert. Den adsorberte gasskomponenten, anriket med hydrokarboner som er tyngre enn metan, dvs. som har molekylvekter som er større enn metan, blir desorbert fra adsorbenten og sendt til våtgasskompressorer, der den blir presset sammen og sendt til nedstrøms hydrokar-bonseparasjonsenheter.

I hver av utførelsesformene i det andre trekket ved oppfinnelsen blir en hovedkolonne med øvre strøm produsert i følgende trinn. Et hydrokarbonråmateriale slik som vakuumgassolje, blir krakket i hydrokarbonkrakkende sone i et fluidkatalytisk krakkingsystem i nærvær av varm regenerert hydrokarbonkrakkingkatalysator, og en krakket hydrokar-bonproduktstrøm og koksbelagt katalysator blir fjernet fra krakkingsonen. Koksbelagt katalysator blir deretter transportert fra krakkingsonen til katalysatorregenererende sone, og regenerert der ved at man brenner koks fra katalysatoren i nærvær av en oksygen-inert blanding. Regenerert katalysator blir deretter returnert til nevnte hydrokarbonkrakkingsone. Det krakkede hydrokarbonproduktet blir deretter destillert i hovedkolonnen, og produserer dermed en øvre gasstrøm og en eller flere flytende strømmer. Den øvre gasstrømmen blir tømt ut i den øvre akkumulatoren der den separeres i en flytende fase og en dampfase. Den flytende fasen som omfatter ustabil gassolje blir fjernet. Dampfasen er våtgasstrømmen.

Ifølge en første utførelsesform av gasseparasjonstrekket ved oppfinnelsen blir hele våtgasstrømmen sendt til et adsorpsjonssystem for fjerning av metan og hydrogen. Adsorpsjonssystemet kan innbefatte et første, dvs. preliminært adsorpsjonssj ikt som adsorberer C5 og tyngre hydrokarboner fra våt-gasstrømmen, og et andre, dvs. hovedadsorpsjonssjikt som adsorberer Cg og høyere hydrokarboner fra våtgassen. Når våt-gasstrømmen passerer gjennom det preliminære sjiktet blir C5 og høyere hydrokarboner fjernet fra strømmen. Ikke-adsorbert gass fra det preliminære adsorpsjonssjiktet føres deretter gjennom hovedadsorpsjonssjiktet hvori Cg og tyngre hydrokarboner blir adsorbert. Metan og hydrogen føres gjennom adsorpsjonssystemt som ikke-adsorbert gass og sendes til raffineringsgassen, eller på annen måte deponeres. C5 og tyngre adsorbert komponent blir desorbert fra det preliminære sjiktet og kombinert med andre ustabile gassoljestrømmer fra anlegget. Metan- og hydrogenuttømt våtgass blir desorbert fra hovedsjiktet og sendt til våt-gasskompressorer, og den sammenpressede gassen blir transportert til nedstrøms hydrokarbonprosesseringsenheter for ytterligere separasjon av dens komponenter.

I henhold til en annen utførelsesform av gasseparasjonstrekket i oppfinnelsen blir en del av våtgasstrømmen fra den øvre akkumulatoren sendt til det ovenfor beskrevne adsorpsjonssystemet og det gjenværende, eller forbipasserende våt-gasstrøm kan bli sendt til kompressorene. Etter separasjon av lette komponenter blir desorbert komponentstrøm kombinert ved forbipasserende våtgasstrøm, og blandingen blir sendt til kompressorene.

I en tredje utførelsesform av gasseparasjonen blir all våt-gasstrømmen sendt til første trinns kompressor og deretter til en mottager, hvori ytterligere ustabil gassolje blir fjernet. Deler av den gjenværende våte gasstrømmen kan bli ytterligere presset sammen og sendt til videre nedstrøms prosesseringsenheter, og det gjenværende blir sendt til det ovenfor beskrevne adsorpsjonssystemet for fjerning av lette komponenter. Desorbert komponent blir resirkulert til føden til den første kompressoren.

I en fjerde utførelsesform av gasseparasjonen blir en del av våt-gasstrømmen presset sammen i en første-trinns våtgasskompressor og ytterligere flytende C5~hydrokarboninne-holdende komponent blir fjernet derfra. Deler av det sammenpressede og ytterligere Cs-hydrokarbonuttømt våt-gasstrøm kan bli ytterligere presset sammen og sendt til nedstrøms prosesseringsenheter, og det gjenværende blir kombinert med våtgasstrøm som ikke har vært utsatt for våt-gasskompresjon og ytterligere flytende Cs-hydrokarbonfjern-ing, og den kombinerte strømmen blir utsatt for den ovenfor beskrevne adsorpsjonsprosessen. Desorbert strøm som inneholder hydrokarboner som er høyere enn metan, blir resirkulert til den første våtgasskompressor.

I en foretrukket utførelsesform blir kompresjon av desorbert gassfraksjon gjennomført i to trinn. I en annen foretrukket utførelsesform blir den våte gassen som ble anvendt som føde for adsorpsjonstrinnet tatt fra et punkt som ligger mellom de første og andre kompresjonstrinnene.

I andre foretrukne utførelsesformer blir adsorpsjonstrinnet i trykksvingadsoprsjonssprosessen gjennomført ved et absolutt trykk i området fra 13,8 kPa til 34,5 kPa, og adsorbentregenereringstrinnet i trykksvingadsorpsjonsprosessen blir gjennomført ved et absolutt trykk i området fra 27 til 267 Pa.

I en annen foretrukket utførelsesform er adsorbenten som ble anvendt i det preliminære adsorpsjonstrinnet en middels-eller storporet zeolitt, slik som dealuminert type Y zeolitt, og det som ble anvendt i hovedadsorpsjonstrinnet blir valgt fra silikagel, aktivert karbon, aktivert alumina, zeolitt-molekylære sikter og blandinger av disse.

Tegningen er en skjematisk illustrasjon av et hydrokarbon FCC-anlegg som omfatter en hydrokarbonkrakkingreaktor, en krakkingkatalysatorregenerator og en del av et krakket katalysatorgj envinningssystem.

Foreliggende oppfinnelse kan bli anvendt med fordel i en hvilken som helst hydrokarbonkrakkingprosess hvori en hydrokarbon blir krakket i en reaktor ved hjelp av en fluidisert partikkelformet katalysator, for dermed å avsette et belegg av koks på katalysatoren, og katalysatoren blir deretter overført i fluidisert tilstand til en regenerator for fjerning av koksavsetninger ved forbrenning med luft. Innbefattet i slike prosesser er konvensjonell FCC-opera-sjoner, fluidkoking og fleksikokingsprosesser som anvender kokspartikler som katalysator. For enkelhets skyld vil oppfinnelsen imidlertid bli beskrevet i detalj slik den benyttes i en FCC-prosess.

Den etterfølgende figuren illustrerer et typisk FCC-system utstyrt for å behandle hver av de ovenfor diskuterte utførelsesformene av oppfinnelsen. Systemet som er illustrert i figuren innbefatter som hovedenheter en FCC-stigeled-ningstype reaktor 2, et krakkingkatalysatorregenerator 4, en hovedhydrokarbonfraksjonator 6, et adsorpsjonssystem 8, en øvre hovedfraksjonakkumulator 10, en førstetrinns kompressor 12, en mellomtrinns gassmottager 14, en andretrinns kompressor 16 og en karbonmonoksidreaktor 18. Alle de ovenfornevnte utstyrsenhetene er konvensjonelle og detaljer når det gjelder design, konstruksjon og operasjon er velkjent og er ingen del av foreliggende oppfinnelse. Forskjellige rørledninger og ventiler har blitt innbefattet i figuren for å hjelpe til i forklaring om flere trekk ved oppfinnelsen. Hydrokarbonpro-sessering og separasjonsutstyr og tilknyttet prosesseringsut-styr, ventil, varmevekslere, mål etc. som ikke er direkte beslektet med oppfinnelsen eller som ikke er nødvendige for forståelsen av oppfinnelsen, har blitt utelatt fra figuren for forenkling.

I den konvensjonelle operasjon av systemet som illustrert i figuren, er ventiler 20 og 22 åpne og alle andre ventiler er lukkede. En hydrokarbontilførselsstrøm, slik som vakuumgassolje, og damp blir innført i reaktorfødelinje 24 via henholdsvis linjene 26 og 28. Når blandingen føres oppover i ledningen 24, blandes den med varm regenerert krakkingkataly-sator, som kommer i ledning 24 gjennom regenerert katalysatortransportledning 30. Katalysatoren blir fluidisert ved stiging av hydrokarbon og damp og den fluidiserte blandingen kommer inn i bunnen av stigeledningdel 32 i reaktor 2. Hydrokarbonen krakker raskt til lettere hydrokarboner når den beveger seg oppover gjennom stigeledning 32. Under forløpet av krakkingreaksjonen blir katalysatoren belagt med koks, som et resultat av hydrokarbonkondensasjonsreaksjoner som ledsager krakking av hydrokarbonen. Den krakkede hydrokar-bonkatalysatorblandingen kommer inn i separasjonsseksjon 34 i reaktor 2, og møter et batteri av syklonseparatorer (ikke vist) der katalysatoren blir separert fra gassblandingen. Deretter blir resterende hydrokarbon som er inneholdt i katalysatoren fjernet ved dampstriping. Forbrukt katalysator føres ut av reaktor 2 gjennom forbrukt katalysatortransport-linje 36 og strømmer til regenerator 4.

Ved inntreden i regenerator 4 blir den varme kokskatalysa-toren bragt i kontakt med en strøm av luft som er innført i regenerator 4 gjennom ledning 38 og fødeledning 40. Koksavsetninger tenner raskt og renner. Forbrenning av koks kan bli gjennomført i nærvær og overskudd av oksygen, og dette resulterer i omdanning av koks til karbondioksyd, eller den kan bli gjennomført i nærvær av en støkiometrisk oksygenman-gel, som resulterer i produksjon av karbonmonoksyd og karbondioksyd. Regenerert katalysator strømmer gjennom regenerert katalysatortransportledning 30 til reaktorfødeled-ning 24 for å fullføre katalysatorsyklusen. De varme avgassene stiger til toppen av regenerator 4 og føres ut av regeneratoren gjennom avgassledning 42. Dersom regeneratoren blir operert under betingelser som resulter i produksjon av karbonmonoksyd, kan karbonmonoksyd bli oksydert til karbondioksyd i reaktor 18. Avgass som er meget varm, blir også generelt ført gjennom avfallsvarmegjenvinningsenheter (ikke vist) før den blir deponert. I det illustrerte systemet forlater avgassen regeneratorsystemet gjennom ventil 20.

Den krakkede hydrokarbongassen føres ut av reaktor 2 gjennom produktledning 44 og blir transportert til hovedfraksjonator 6. Når hydrokarbonreaktorutstrømmen føres gjennom fraksjona-tor 6, separeres de mer flyktige komponentene fra de mindre flyktige komponentene, de lettere lavtkokende komponentene stiger mot toppen av kolonnen, og de tyngre komponentene faller mot bunnen av kolonnen. På toppen av kolonnen blir en dampstrøm som primært omfatter C5 og lettere komponenter fjernet fra kolonne 6 gjennom øvre damplinje 46, og ved bunnen av kolonnen blir en tung hydrokarbonstrøm fjernet fra kolonnen gjennom ledning 48. Bunnproduktene kan bli resirkulert som tilførsel til reaktor 2, eller de kan bli sendt til nedstrøms enheter for ytterligere prosessering. Flere mellomliggende sidestrømmer blir også typisk tatt vekk fra kolonne 6, men disse har ingen innvirkning på oppfinnelsen, og er således ikke vist i figuren.

Øvre strøm fra kolonne 6 blir avkjølt og ført inn i øvre akkumulator 10, der væske og dampkomponenter separeres. Ustabil gassolje blir fjernet fra bunnen av akkumulatoren som en væske gjennom ledning 50. Endel av strømmen blir resirkulert til kolonne 6 som refluks gjennom refluksledning 52, og det gjenværende blir sendt til nedstrøms prosesseringsenheter via ledning 54 for videre produktgjenvinning. En flytende sur

strøm blir fjernet fra akkumulatoren 10 gjennom drenerings-ledning 56.

En våt-gasstrøm som generelt omfatter C4 og lettere komponenter, men som fremdeles inneholder mindre mengder C5 og tyngre komponenter, forlater akkumulator 10 gjennom ledning 58, føres gjennom ventil 22 og kompressorfødelinje 60 og entrer første trinns våtgasskompressor 12. Våtgasskom-pressorene er illustrert å omfatte et par av seriesammenknyt-tede enheter, men de kan bli konfigurert på andre måter, slik som parallell-seriekombinasjoner. Når våtgassen gjennomgår kompresjon, blir ytterligere gassoljekomponenter og surt vann kondensert. Første trinns kompressorvæske-gassutslipp blir sendt til mellomtrinns mottager 14, og fra denne blir gassolje og surt vann fjernet gjennom henholdsvis ledninger 62 og 64. Mellomtrinns gassoljekondensat blir kombinert med gassoljen i ledning 54 og på samme måte sendt til nedstrøms prosesseringsenheter for ytterligere produktseparasjon. En mellomliggende trykkgasstrøm kommer ut i mottager 14 gjennom ledning 66 og er gjenstand for ytterligere kompresjon i andre trinns kompressor 16. Denne høytrykksgasstrømmen som kommer ut i kompressor 16, omfatter nå primært C4 og lettere komponenter, og blir sendt til nedstrøms enheter via ledning 68 for ytterligere separasjon av forskjellige alken- og alkankomponenter som er inneholdt i denne strømmen.

Den første utførelsesformen av oppfinnelsen vil nå bli diskutert ved at den anvendes på det illustrerte systemet med systemet i konvensjonell virkning som beskrevet over. I denne utførelsesformen blir regenerator 4 operert ved å anvende luft som oksyderingsmiddel, og avgassen blir til å begynne med tømt ut fra systemet gjennom ledning 42 og ventil 20. Under prosessforløpet av denne utførelsesformen vil luft som er tilført regeneratoren 4 bli erstattet med hovedsakelig ren oksygen og karbondioksyd. Karbondioksyd blir tilveiebragt ved å føre avgass fra regenerator 4 gjennom adsorpsjonsanlegg 8 for å fjerne nitrogen og andre svakt adsorberte gasskompo-nenter fra avgassen. Sorbatet som er anriket på karbondioksyd vil bli anvendt som karbondioksyderstatningsgassen.

Adsorpsjonanlegg 8 kan være omfattet av en enkel adsorber eller et batteri av adsorbere arrangert parallelt og/eller i serie. I foretrukne utførelsesformer omfatter systemet to eller flere adsorbere arrangert parallelt og syklisert ut av fase for å tilveiebringe en pseudokontinuerlig strøm av ikke-adsorbert og desorbert gasstrømmer. I figuren er adsorpsjonsanlegg 8 vist og er omfattet av to adsorpsjonsbe-holdere, 8A og 8B, som er arrangert parallelt og utformet slik at de opererer med vekslende adsorpsjons-desorpsjonsser-vice.

Adsorpsjonssystemet operert på en trykksvingadsorpsjonsmåte (PSA). Trykksvingadsorpsjon er velkjent for separering av komponentene av en blanding av gasser på bakgrunn av forskjellig grad av adsorpsjon blant dem på en partikkelformet adsorbent som er holdt i et stasjonært sjikt. To eller flere slike sjikt blir typisk operert i en syklisk prosess og omfatter adsorpsjon under relativt høyt trykk og desorpsjon eller sjiktregenerering under relativt lavt trykk eller vakuum. Syklusen kan inneholde trinn som er forskjellige fra de fundamentale trinnene ved adsorpsjon og regenerering. Syklusen kan for eksempel innbefatte en eller flere sjikt-trykkutjevningstrinn, hvori noe av gassen som er inneholdt i en første adsorpsjonsbeholder som akkurat har fullført sitt adsorpsjonstrinn, blir overført til en annen adsorpsjonsbeholder som akkurat har fullført sitt sjiktregenereringstrinn. På denne måten blir høytrykksgassen i den første beholder anvendt til delvis å trykkpålegge det andre sjiktet, og således forbedre effekten i prosessen. Syklusen kan også innbefatte et produkttilbakefyllingstrinn hvori det regene-rerte sjiktet er delvis trykkpålagt, før eller i lys av sjiktlikevektstrinnet, ved innføring av ikke-adsorbert produktgass inn i sjiktet i motstrømsretning, dvs. i retning som er motsatt i forhold til retningen som det den ferske tilførselen blir ført gjennom sjiktet. Design og operasjon av PSA-enheter er velkjent og detaljer som angår slike former og detaljer som angår dette danner ingen del av oppfinnelsen.

Adsorpsjonen kan bli gjennomført ved å anvende en hvilken som helst adsorbent eller blanding av adsorbenter som selektivt adsorberer karbondioksyd fra blandinger av karbondioksyd og nitrogen og som selektivt adsorberer Cg og høyere hydrokarboner fra en gassblanding som inneholder disse hydrokarboner, metan og hydrogen, og som mulig også inneholder lette permanente gasser, slik som nitrogen og argon. Egnede adsorbenter innbefatter molekylære sikter, aktivert karbon, aktivert leire, silikageler, aktiverte alumina etc. Molekylsikter innbefatter aluminafosfater , silikoaluminofosfater og zeolitter. Typiske zeolitter innbefatter naturlige zeolitter, slik som kabazitt, klinoptilolitt, erionitt, faujasitt, mordenitt etc. og syntetiske zeolitter slik som type X zeolitter, type A zeolitter og type Y zeolitter. Foretrukne adsorbenter innbefatter silikagel, aktivert karbon, aktivert alumina, zeolittmolekylsikter og blandinger av disse.

Når adsorbenten er en molekylær sikt, er det ofte ønskelig å kombinere den med et bindemiddel. Et hvilket som helst naturlig eller syntetisk bindemateriale eller blanding av materialer kan bli anvendt som bindemiddel for adsorbenten. Typiske bindemidler innbefatter metalloksyder, leire, silika, alumina etc. Egnede leirebindemidler innbefatter kaolin, bentonitt, montmorillonitt, attapulgitt etc. Valg av bindemiddel og metoder for å agglomerere adsorbent og bindemiddel er velkjent for personer med kunnskap innenfor fagområdet og danner ingen del av oppfinnelsen.

Adsorpsjonsprosessen blir generelt gjennomført ved temperaturer i området fra 0 til 200°C, og fortrinnsvis ved temperaturer i området fra 15 til 150°C. Adsorpsjonstrinnet i syklusen blir vanligvis gjennomført ved et absolutt trykk i området fra 100 til 1000 kPa, og blir fortrinnsvis gjen-nomført ved et absolutt trykk i området fra 200 til 500 kPa.

Adsorbentregenereringstrinnet i syklusen blir generelt gjennomført ved et absolutt trykk på 27 til 400 ±a, og blir fortrinnsvis gjennomført ved et absolutt trykk i området fra 27 til 267 Pa. Adsorbenten kan bli regenerert ved et antall teknikker. I en fremgangsmåte blir adsorbenten regenerert ved å ventilere sjiktet tilbake til kompressorfødelinjen inntil trykket i sjiktet når ca. atmosfærisk trykk. Om ønskelig kan adsorbenten bli videre regenerert ved evakuering ved å anvende en vakumminnretning, slik som en vakuumpumpe eller en ejektor. På denne måten kan trykket i sjiktet bli redusert til 200 mm absolutt eller lavere. Adsorbenten kan også bli renset med en gass slik som den ikke-adsorberte fraksjon. Kombinasjoner av ventilering, vakuumevakuering og rensing kan også bli anvendt for adsorbentregenerering. Dersom det er ønskelig å maksimalisere mengden av hydrokarbon som er gjenvunnet i hver syklus, kan alle disse tre gjenvinnings-prosedyrene bli anvendt.

Lufterstatning kan initieres med enten adsorberer 8A eller adsorberer 8B i adsorbererservice. I den følgende diskusjon vil den begynnende operasjon av adsorpsjonsanlegg 8 bli beskrevet med adsorpsjonsenhet 8A i adsorpsjonsservice. Under denne fase vil ventil 22 forbli åpen, ventiler 70, 77, 76 og 86 vil være åpne, og alle andre ventiler vil være i lukket posisjon.

Avgassen som forlater regenerator 4 gjennom ledning 42 blir ledet gjennom ledning 82, ventil 70, ledning 84, ventil 72 og inn i adsorberer 8A. Før den blir innført i adsorberer blir avgassen trykkpålagt til et trykk som generelt er i området fra 203 til 2026 kPa. Karbondioksyd blir adsorbert fra gassen når den beveger seg gjennom sjiktet av adsorbent i adsorberer 8A, mens nitrogen og eventuelt oksygen som er tilstede føres gjennom adsorbent og forlater adsorpsjonsanlegget gjennom ventiler 76 og 86 og ledning 112. Når adsorpsjonen går fremover, vil karbondioksydadsorpsjonsfron-ten gå videre gjennom beholder 8A mot ikke-adsorbert gassutløpsende. Når den adsorberte gassfronten når det ønskede punktet i adsorberer 8A, blir adsorpsjonstrinnet avsluttet og adsorpsjonssyklusen beveger seg inn i den andre fasen, hvori beholder 8B blir satt i adsorpsjonsvirkning og beholder 8A gjennomgår regenerering.

I denne fasen av operasjonen forblir ventiler 22 og 70 åpne, ventiler 74, 78, 80, 88 og 92 er åpne og alle andre ventiler er lukkede. Avgass kommer nå inn i beholder 8A der karbondioksyd blir adsorbert fra gassen og nitrogen føres til ventilasjon gjennom ventil 78 og ledning 86, som beskrevet over. I mellomtiden minsker trykket i beholder 8A ved strøm av gass ut av ventil 88. Desorbert gass, nå anriket på karbondioksyd, føres gjennom ventil 92 og ledning 94 og kommer inn i regenerator 4 gjennom fødelinje 40. Dersom ønskelig, kan den trykkavlastede beholder 8A bli assistert ved hjelp av en vakuumpumpe (ikke vist). Når beholder 8A er tømt for karbondioksyd i den ønskede grad, og når karbondiok-sydadsorpsjonsfronten i beholder 8B når det ønskede punktet, er den andre fase i adsorpsjonsprosessen fullført og syklusen blir gjentatt med beholder 8A i adsorpsjonsvirkning og beholder 8B gjennomgår regenerering.

Når lufterstatningsprosedyren går fremover, begynner konsentrasjonen av karbondioksyd i regenerator 4 å bygge seg opp. For å opprettholde oksygen til inert fortynningsmiddel-forhold og den totale mengden av oksygen som kommer inn i regenerator 4 ved de ønskede nivåer, er det nødvendig å begynne innføring av oksygen i regenerator 4 gjennom ledning 96 og redusere strøm av luft inn i denne enhet gjennom ledning 38. Lufterstatningsprosedyren blir fortsatt inntil den ønskede luft til tilsatt oksygen og karbondioksydforhold er oppnådd, eller inntil all lufttilførsel er erstattet med oksygen og resirkulert karbondioksyd, avhengig av hvilken fremgangsmåte som er foretrukket. Dersom fullstendig lufterstatning er foretrukket, blir all luftstrøm gjennom ledning 38 avsluttet.

Ved fullføring av lufterstatningstrinnet er anvendelse av adsorpsjonsanlegg 8 for fjerning av nitrogen fra avgassen ikke lenger nødvendig. Ved dette punkt er ventilene 70 og 92 lukket og ventil 98 i forbipasseringsledning 100 er åpen. Strøm av avgass blir nå direkte resirkulert til regenerator 4. I tillegg i denne utførelsesformen, for å hindre omfatt-ende oppbygging av karbondioksyd i regenerator 4, blir ventil 20 åpnet tilstrekkelig til å holde karbondioksydnivået i systemet ved det ønskede nivå. Overskudd karbondioksyd føres deretter ut av systemet gjennom ventil 20 i ledning 102. Åpningsventil 20 tjener det ytterligere formål å hindre oppbygging av nitrogen og gassholdige urenheter, slik som argon, svoveloksyder og nitrogenoksyder i systemet. Gass-strømmen som forlater systemet gjennom ventil 20 kan bli ventilert til atmosfæren, eller dersom den inneholder gassholdige komponenter som er skadelige på miljøet, kan den bli sendt til nedstrøms renseenheter for fjerning av de skadelige komponentene.

Det andre trinnet av oppfinnelsen kan bli startet ved et hvilket som helst tidspunkt etter fullføring av lufterstatningstrinnet. Under det andre trinnet i prosessen i oppfinnelsen blir regenerator 4 operert med resirkulering av avgass gjennom ledning 82. Ventiler 20 og 98 forblir således åpne og ventiler 70 og 92 forblir lukkede.

Det andre trinnet har et antall alternative utførelsesformer. Gjennomføring av første utførelsesform vil bli beskrevet med adsorberer 8A til å begynne med i adsorpsjonsfunksjon. Ved denne måten er ventiler 72, 76, 104 og 110 til å begynne med åpne og ventiler 22, 74, 78, 80, 88, 90, 106, 114 og 116 til å begynne med lukkede. Våtgassen blir nå avledet til adsorpsjonssystem 8 gjennom ventil 104 og ledning 108. Våtgassen som nærmer seg adsorpsjonssystemet 8 kan inneholde en betydelig fuktighetsmengde. Siden fuktighet blir raskt adsorbert av de fleste adsorbenter, er det fordelaktig å tørke gassen før den kommer inn i adsorpsjonssj iktene. Dette kan bli gjennomført ved å føre gassen gjennom et dehydrer-ingsmiddel, slik som silikagel eller alumina. Selv om dehydreringsmidlet også kan adsorbere noe av hydrokarbonene i våtgasstilførselen, vil vann sterkere adsorberes av adsorbenten; således vil det adsorberte hydrokarbonet bli erstattet av fuktighet som kommer inn i dehydreringsmidlet.

Når våtgassen føres gjennom adsorber 8A, blir Cg og høyere hydrokarboner adsorbert, og metan og hydrogen føres gjennom sjiktene som ikke-adsorbert gass og forlater system 8 gjennom ventiler 76 og 110 og ledning 112. Ikke-adsorbert gasstrøm blir deretter sendt til raffineringsdrivstoff, eller på annen måte deponert. Når den adsorberte komponenten når det ønskede sluttpunktet i adsorpsjonsbeholderen, blir adsorpsjonstrinnet avsluttet og adsorbenten regenerert for å gjenvinne den adsorberte gassfraksjonen. Under denne fase av adsorpsjons-syklus er ventilene 74, 78, 88 og 114 åpne, ventiler 72 og 76 er lukkede og ventil 90 forblir lukket. Adsorberer 8A gjennomgår nå regenerering som beskrevet over. Desorbert gass forlater adsorpsjonstrinn 8 gjennom ventiler 88 og 114, og returneres til første trinns kompressorfødelinje 60 via ledning 116. Ved fullføring av regenerering av adsorberer 8A blir den andre adsorpsjonssyklusen startet med sjikt 8A til å begynne med i adsorpsjonsfunksjon og sjiktet gjennomgår til å begynne med 8B regenerering. Adsorpsjonssyklusen er hovedsakelig den samme som syklusen som er beskrevet over for fjerning av nitrogen fra avgassen.

Fremgangsmåten i første utførelsesform muliggjør at kompressorer 12 og 16 behandler ytterligere mengder hydrokarbon, siden volum av våtgassen har blitt betydelig redusert ved fjerning av betydelige mengder metan og hydrogen fra denne strømmen. Den økte molekylvekten av strømmen muliggjør også forenkling ved kompresjon. Denne fremgangsmåten kan også bli anvendt for å redusere trykket i systemet oppstrøms for adsorpsjonssystem 8, dersom adsorpsjonssystemet blir utformet for å fjerne våtgass fra ledning 68 raskt nok til å forårsake en trykkreduksjon i denne ledningen.

I den andre utførelsesformen av oppfinnelsen er ventiler 22, 104, 110 og 114 åpne, ventiler 80 og 106 er lukkede og posisjonen på ventilene som er forbundet med adsorpsjonsanlegg 8 avhenger av hvilken adsorberer som er i adsorpsjonsfunksjon. Denne utførelsesformen tilsvarer den første utførelsesformen, med unntagelse av at systemet har den ytterligere fordel at det reduserte trykket i ledning 60 som resultat av passering av en del av våtgassen gjennom adsorpsjonssystem 8 blir reflektert hele veien tilbake til katalysatorregenerator 4. I denne utførelsesformen blir strømmen gjennom ledninger 60 og 108 justert til ønskede hastigheter ved regulering av åpninger i ventiler 22 og 104.

I den tredje utførelsesformen er ventiler 22 og 106 åpne, ventil 104 er lukket og posisjonen på ventilene som er forbundet med adsorpsjonsanlegg 8 avhenger av hvilken adsorberer som er i adsorpsjonsfunksjon. I dette tilfellet passerer all våtgass i ledning 58 gjennom første trinns kompressor 12, og mellomliggende trykkgass fra ledning 66 føres gjennom ventil 106 og ledning 108 og inn i adsorpsjonssystem 8, og desorbert gass blir returnert til første trinns kompressor 12 via tilførselsledning 60. Fordelen ved denne utførelsesformen er at gasstrømmen i ledning 66 hovedsakelig er fri for vann; det er således ikke nødvendig å innbefatte et dehydreringssjikt i adsorpsjonssystem 8. Denne gasstrømmen er også vesentlig fri for C5 og høyere hydrokarboner. Denne utførelsesformen øker også gjennomløp av kompressor 12 ved reduksjon av trykk på uttømssiden av denne kompressoren, og resulterer i en reduksjon av presset i oppstrømsenheten fordi ventil 22 er åpen. Avhengig av hvilken grad ventil 106 er åpen, er belastningen som skal bli behandlet av kompressor 16 redusert. Molekylvekten av gassen som blir behandlet av begge kompressorene blir øket ved denne mulighet fordi de letteste komponentene blir kastet ut fra systemet gjennom ledning 68.

I en fjerde utførelsesform av oppfinnelsen er ventiler 22, 104 og 106 åpne og posisjonen på ventilene som er forbundet med adsorpsjonsanlegg 8 avhenger av hvilken adsorberer som er i adsorpsjonsfunksjon. I dette tilfellet føres deler av våtgassen i ledning 58 gjennom adsorpsjonssystem 8 i kraft av den åpne ventilen 104. Deler av den mellomliggende gass-trykkstrømmen i ledning 66 føres således gjennom adsorpsjonssystem 8 gjennom den åpne ventilen 106. Denne utførelsesfor-men har den fordel at tilførselstrykket til både kompressorer 12 og 16 er redusert siden noe metan og hydrogen er fjernet fra våtgassen før den når kompressor 12, og det gjenværende blir fjernet fra den mellomliggende gasstrykkledning 66. Denne utførelsesformen innebærer også den fordel at siden trykket i ledning 60 er redusert og ventil 22 er åpen, vil trykket gjennom systemet oppstrøms for kompressor 12, inkludert trykket i regenerator 4, bli redusert.

Det skal bemerkes at variasjoner av de ovenfor beskrevne fremgangsmåter er innbefattet. Hele systemet kan for eksempel gjennomgå oppstarting etter en anleggsgjennomgang. I dette tilfellet kan regenerator 4 inneholde fersk katalysator eller likevektskatalysator, dvs. katalysator fra en tidligere kjøring, som kan være regenerert eller kokskatalysator. En blanding av drivstoff og luft blir forbrent i regenerator 4 for å starte forbrenning av koks (når katalysatoren inneholder koks) og/eller oppvarme katalysatoren til dens normale operasjonstemperatur; og å begynne produsering av karbondioksyd. Drivstoffet som kan være i fluid form, dvs. en væske eller en gass, men fortrinnsvis drivstoffolje, blir innført i regenerator 4, og luft blir tilveiebragt gjennom ledning 38. Luft-drivstoffblandingen blir forbrent i regenerator 4. Når drivstoffet brenner, stiger temperaturen i katalysatoren i regenerator 4, og avgassen som vanligvis omfatter det meste av karbondioksyd og nitrogen blir fremstilt. Avgassen blir resirkulert til adsorpsjonsanlegg 8 for fjerning av nitrogen, og et karbondioksydanriket desorbat blir gjenvunnet og sendt til regenerator for anvendelse som erstatning for luft med en oksygen-karbondioksydkombinasjon som beskrevet over.

Når krakkingkatalysatoren som blir oppvarmet i regenerator 4 oppnår temperaturen der den er klar for anvendelse i hydrogenkrakkingprosessen som skal bli gjennomført i reaktor 2, kan hydrokarbonkrakkingprosessen bli startet i reaktor 2. Oppstarting av det samlede systemet blir startet ved å åpne en glideventil (ikke vist) i ledning 30, og denne tillater at varm katalysator beveger seg nedover gjennom ledning 30 og inn i ledning 24. Når katalysatoren kommer frem til ledning 24, blir den fluidisert og båret oppover inn i reaktor 2 ved samme damp som kommer inn i ledning 24 fra ledning 28. Samtidig med innføring av katalysator i reaktor 2, eller etter at katalysatorstrømmen er stabilisert, blir hydrokar-bontilførselen innført i ledning 24 gjennom ledning 26. Etter at våt-gasstrømmen er etablert i ledning 58, kan det andre trinnet i prosessen i oppfinnelsen, dvs. fjerning av metan og hydrogen fra våtgassen bli gjennomført på den måten som er beskrevet over.

Det skal bemerkes at innenfor rekkevidden av foreliggende oppfinnelse kan man utnytte konvensjonelt utstyr for å overvåke og automatisk regulere strømmen av gasser i systemet slik at den kan være fullstendig automatisert for å kjøres kontinuerlig på en effektiv måte.

Oppfinnelsen er videre illustrert i følgende eksempel der, dersom annet ikke er angitt, deler, prosenter og forhold er på volumbasis. Eksempelet illustrerer fremgangmåten i oppfinnelsen slik den anvendes i katalytisk krakking av en gassolje.

EKSEMPEL

I dette hypotetiske eksempelet blir en FCC-enhet startet opp ved å anvende et adsorpsjonssystem for å fjerne nitrogen fra avgasstrømmen i katalysatorregeneratoren. Den gjenværende gasstrømmen, som består hovedsakelig av karbondioksyd, blir resirkulert til regeneratoren. Når konsentrasjonen av karbondioksyd i regeneratoren bygges opp, blir luftstrømmen til regeneratoren redusert og oksygenstrøm blir øket. Når luft er fullstendig erstattet, blir adsorpsjonssystemet anvendt for å fjerne lettgass fra våtgasstrømmen fra den øvre hovedfraksjonator-akkumulatoren.

Oppsummert i tabell I er resultater av simuleringen for første trinn i eksempelet, dvs. erstatning av luft med oksygen og karbodioksyd. I det første trinnet blir prosessen startet ved å anvende luft. Trykksvingadsorpsjonssystemet i oppfinnelsen blir operert inntil resirkulert gass hovedsakelig består av karbondioksyd. Adsorbentene er silikagel, adsorpsjonstemperaturen er 75°C, adsorpsjonstrykket er 82,7 kPa og desorpsjonstrykket er 40 kPa. Adsorpsjon og sjikt-regeneringstrinnene i syklusen er hver 2 minutter.

I den andre tabellen av dette hypotetiske eksempelet blir operasjon av adsorpsjonsanlegget for fjerning av lette komponenter fra våtgassen beregnet. Denne kjøringen simuleres ved operasjon under gjennomføring av første utførelsesform som er beskrevet over, dvs. der hele våtgasstrømmen blir prosessert i et PSA-system før det blir komprimert i våtgasskompressorer. Strømhastighetene for strømmene som er interessante er opplistet i tabell II, ved å anvende en basistilførselstrøm på 100 MMSCF/D, der sammensetningen av denne er fremsatt i tabell II. Alle strømhastigheter er uttrykt i MMSCF/D (million standard kubikktilførsel pr. dag).

Separasjon i denne del av det hypotetiske eksempelet består av to trinn. C5 og tyngre hydrokarboner blir fjernet i et første trinn adsorpsjonsanlegg ved trykksvingadsorpsjon ved å anvende et sjikt som inneholder dealuminert zeolitt Y katalysator. Ikke-adsorbert trykkprodukt fra første trinns anlegg blir deretter sendt til et andre trinns adsorpsjonsanlegg som inneholder silikagel. Trykket under adsorpsjonstrinnet i første og andre trinn blir beregnet til å være henholdsvis 120,7 kPa ogll0,3 kPa, og under vakumm blir regenereringstrinnet i hvert av første og andre trinn beregnet til å være 40 kPa. Sorbatet fra andre trinn blir sendt til første trinn i våtgasskompresjonsanlegget etter at dets trykk og temperatur har blitt tilstrekkelig justert. Slik man kan se fra tabellen, blir mengden av gass som skal bli komprimert betydelig redusert, fra 100 til ca. 51 MMSCF/D. En fordel med oppfinnelsen slik den er illustrert i tabell II, er høyere molekylvekt av produktgassen for kompresjon. Dersom et høyere gjenvinningsnivå av Cg og tyngre hydrokarboner er ønskelig, blir ikke-adsorbert gass gjenstand for ytterligere separasjonstrinn.

Selv om oppfinnelsen har blitt beskrevet med spesiell referanse til spesifikke utførelsesformer, er disse i større grad eksempler på oppfinnelsen, og variasjoner er innbefattet. Fremgangsmåten i oppfinnelsen kan for eksempel bli gjennomført i utstyrssystemer som er forskjellig fra de som er illustrert i tegningen. Videre fremgangsmåter som er forskjellige fra de som er beskrevet over kan benyttes i oppfinnelsen. Det kan for eksempel være ønskelig å alterna-tivt operere adsorpsjonssystem 8 i karbondioksydanriket og våtgassanriket funskjon. Det kan også være ønskelig å tilveiebringe våtgass og karbondioksydrik gasslagring avhengig av deres anvendelse eller prosessering i systemet under forskjellige faser av prosessen i oppfinnelsen. Rekkevidden av oppfinnelsen er bare begrenset av de etter-følgende kravene.

Claims (21)

1. Fremgangsmåte for å fremstille og gjenvinne krakkede hydrokarboner fra et hydrokarbonråmateriale, karakterisert ved at den omfatter: (a) krakking av nevnte hydrokarbonråmateriale i hydrokar-bonkrakkingsonen i et fluidkatalytisk krakkingsystem som omfatter en hydrokarbonkrakkingsone og en katalysatorregenereringssone i nærvær av varm regenerert hydrokarbonkrakkingkatalysator, og fjerning av en krakket hydrokarbonpro-duktstrøm og koksbelagt katalysator fra nevnte krakkingsone; (b) transportering av koksbelagt katalysator fra nevnte krakkingsone til nevnte katalysatorregenereringssone, regenerering av katalysator deri ved å brenne koks fra katalysatoren i nærvær av en oksygen-inert blanding og returnere regenerert katalysator til nevnte hydrokarbonkrakkingsone ; (c) destillering av nevnte krakkede hydrokarbonprodukt i en krakket hydrokarbonprodukseparasjonssone, for dermed å produsere en øvre gasstrøm og en eller flere flytende strømmer; (d) avkjøling av den øvre gasstrømmen for dermed å separere gasstrømmen i en flytende strøm som inneholder C5 og tyngre hydrokarboner og en våtgasstrøm som omfatter C4 og lettere hydrokarboner og hydrogen; (e) utsetting av minst en del av nevnte våtgasstrøm for en trykksvingadsorpsjonsprosess i en adsorpsjonssone som inneholder en adsorbent som fortrinnsvis adsorberer Cg og høyere hydrokarboner fra våtgassen for dermed å produsere en ikke-adsorbert gassfraksjon som omfatter metan og hydrogen og en adsorbert gassfraksjon som omfatter hydrokarboner som er høyere enn metan og en adsorbert fraksjon som omfatter Cg og høyere hydrokarboner; (f) desorbering av den adsorberte gassfraksjonen fra adsorpsj onssonen; (g) komprimering av desorbert gassfraksjon i en våtgasskompressor; og (h) transportering av komprimert desorbert gassfraksjon til nedstrøms hydrokarbonprosesseringsenheter.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at hovedsakelig all våtgasstrøm blir utsatt for trykksvingadsorpsjonsprosess før trinn (g).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at deler av våtgasstrøm blir utsatt for trykksvingadsorpsjonsprosess, og deler blir kombinert med nevnte desorberte gassfraksjon før trinn (g).

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at kompresjon i trinn (g) blir gjennomført i to trinn.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at minst deler av våtgassen som blir anvendt i trinn (e) blir tatt fra et punkt som ligger mellom første og andre kompresjonstrinn.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at minst deler av nevnte våtgasstrøm blir komprimert sammen i en våtgasskompressor og ytterligere flytende C5 hydrokarbon blir fjernet derfra og deler av den komprimerte og ytterligere C5 hydrokarbonuttømte strømmen blir utsatt for trinnene (e) til (h).

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at all våtgasstrøm blir komprimert i en våtgasskompressor og ytterligere flytende C5 hydrokarboninne-holdende komponent blir fjernet derfra, og deler av den komprimerte og ytterligere C5 hydrokarbonuttømte strømmen blir utsatt for trinnene (e) til (h).

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at deler av våtgasstrømmen blir komprimert i en våtgasskompressor og ytterligere flytende C5 hydrokarbon-inneholdende komponent blir fjernet derfra, og deler av den komprimerte og ytterligere C5 hydrokarbonuttømte strømmen blir kombinert med våtgasstrømmen som ikke var gjenstand for våtgasskomprimering og ytterligere flytende C5 hydrokarbon-fjerning, og den kombinerte strømmen er gjenstand for trinnene (e) til (h).

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte oksygeninneholdende gassblanding er luft, en oksygen-nitrogenblanding, en oksygen-karbondioksydblanding eller luft-oksygen-karbondioksydblanding.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at adsorpsjonstrinnet i den nevnte trykksvingadsorpsjonsprosess blir gjennomført ved et absolutt trykk i området fra 200-500 kPa.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at adsorbentregenereringstrinnet i nevnte trykksvingadsorpsjonsprosess blir gjennomført ved et absolutt trykk i området fra 27 til 267 Pa.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at adsorpbenten som blir anvendt i trinn (e) blir valgt fra silikagel, aktivert karbon, aktivert alumina, zeolitt molekylsikter og blandinger av disse.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte hydrokarbonråmateriale er gassolje, restdrivstoffolje eller blandinger av disse.

14. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at den omfatter et preliminært trinn før starten av fremgangsmåten der hydrokarbon-krakkingkatalysatorregenerering initieres ved:

(1) forbrenning av drivstoff med luft i en katalysatorregenereringssone som inneholder hydrokarbonkrakkingkatalysator, for dermed å oppvarme nevnte katalysator og fremstille avgass som omfatter karbondioksyd og nitrogen;

(2) utsette nevnte avgass for en trykksvingadsorpsjonsprosess i en adsorpsjonssone som inneholder et sjikt av adosorbent som adsorberer sterkere karbondioksyd enn nitrogen og som sterkere adsorberer Cg og høye hydrokarboner enn metan og hydrogen, for dermed å produsere karbondioksydanriket gass;

(3) minst delvis erstatte nevnte luft med oksygen og nevnte karbondioksydanriket gass;

(4) når lufterstatningen er oppnådd i ønsket grad, stopper man strømmen av avgass til nevnte adsorpsjonssone og resirkulerer eksosgass direkte til nevnte regeneratorsone.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 14, karakterisert ved at før trinn (e) blir C5 og tyngre komponenter fjernet fra våtgasstrømmen ved et preliminært trykksving-adsorpsj onstrinn.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at adsorbenten som ble anvendt i det preliminære trykksvingadsorpsjonstrinnet er en middels eller storporet zeolitt.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at adsorbenten som ble anvendt i nevnte preliminære trykksvingadsorpsjonstrinn er dealuminert i zeolitt.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 14, karakterisert ved at nevnte drivstoff er et hydrokarbonholdig fluid.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 18, karakterisert ved at nevnte drifstoff er e drivstoffolje.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 18, karakterisert ved at katalysatoren er fersk katalysator.

21. Fremgangsmåte ifølge krav 14, karakterisert ved at katalysatoren er 1ikevektskatalysator og drivstoffet er koksavsetninger på overflatene av nevnte katalysator .