PL89663B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób fluidalnego krakingu katalitycznego, w którym katalizator i olej styka¬ ja sie ze soba w strefie reakcyjnej typu rury wznosnej a nastepnie zostaja rozdzielone w strefie odbiorczej.

Znany jest sposób konwersji fluidalnej a szczególnie sposób fluidalnego krakingu katalitycznego.

Wiadomo, ze w pewnych wypadkach pozadane jest skrócenie czasu kontaktu katalizator-olej, który nie zmienial sie w przemysle od 20 lub wiecej lat. Proces krakingu w rurze wznosnej stosowany byl w rafineriach w celu uniemozliwienia przebiegu szkodliwych reakcji drugorzednych, powodujacych obnizenie jakosci pro¬ duktu. Rozwiazania przedstawione w znanych opisach patentowych podaja zastosowanie cyklonów polaczonych z rurami wznosnymi, oraz zastosowania tzw. systemów „zagietej rury wznosnej", w których pionowa rura wzno- sna tworzy wraz z wylotem uklad w ksztalcie litery U i konczy sie w gestym zlozu zfluidyzowanego i czesciowo zdezaktywowanego katalizatora. Obecnie wielu uzytkownikówjest zwolennikami systemów „zagietej rury wzno¬ snej".

Nieoczekiwanie stwierdzono, ze w systemach w których zastosowano wznoszaca sie strefe reakcji rozlado¬ wywana w gestym zlozu czesciowo zdezaktywowanego katalizatora, powstaje ruch burzliwy, bedacy przyczyna przechodzenia pewnej ilosci katalizatora z rury wznosnej i/lub gestego zloza do fazy rozcienczonej w strefie odbiorczej. Ta burzliwosc jest przyczyna przebiegu wtórnych reakcji dzieki istnieniu dostatecznej ilosci kataliza¬ tora, stykajacego sie z weglowodorami w fazie rozcienczonej i przez co nastepuje obnizenie jakosci produktu.

Rozladowywanie katalizatora i oleju bezposrednio w gestym zlozu czesciowo zdezaktywowanego katalizatora powoduje to, ze weglowodory, które przechodza do gestego zloza o wysokiej gestosci katalizatora daja ekstre¬ malnie wysoki i okreslony w danym miejscu stosunek katalizatora do oleju oraz wysoki czas kontaktu katalizato¬ ra z olejem.

Podczas gdy w tych warunkach istnieje mozliwosc przebiegu dalszych reakcji weglowodorów i zwiekszenia i konwersji, to prawie we wszystkich przypadkach wydajnosc produktu jest nizsza. Jesli celem procesu jest produk¬ cja wysokooktanowej benzyny i zdolnych do alkilacji olefin, to bardziej korzystne jest zwiekszenie konwersji przez zastosowanie podwyzszonych temperatur i/lub wysokiego stosunku katalizatora do oleju, niz dlugiego czasu kontaktu katalizatora z olejami..2 89663 Sposób wedlug wynalazku polega na zastosowaniu rury wznosnej, rozladowywanej w strefie odbiorczej z faza rozcienczona, zamykajaca w odpowiedni sposób bezposrednio wlot do strefy rozdzielania cyklonowego, co zapobiega niepozadanemu ruchowi burzliwemu gestego zloza i obniza w potencjalna mozliwosc przebiegu reakcji wtórnej.

Fluidalny kraking katalityczny, w którym strumien katalizatora i oleju znajdujacy sie w pionowej rurze wznosnej odprowadza sie przez wylot tej rury i wprowadza do strefy odbiorczej, w której w górnej czesci utrzy¬ muje sie faze rozcienczona, a w dolnej zfluidyzowane geste zloze czesciowo zdezaktywowanego katalizatora, weglowodory usuwa sie z górnej czesci tej strefy, a czesciowo zdezaktywowany katalizator, wychodzacy z rury wznosnej kieruje sie do gestego zloza tej strefy i usuwa z dolnej jej czesci, sposobem wedlug wynalazku prowa¬ dzi sie tak, ze strumien katalizatora i oleju kieruje sie do dolu przez wylot rury' wznosnej do fazy rozcienczonej w miejscu przylegajacym do i znajdujacym sie z przodu wlotu cyklonu sluzacego do rozdzielania lecz w takiej odleglosci od gestego zloza aby utrzymac srednia gestosc fazy rozcienczonej ponizej 0,16 g/cm3 w warunkach procesu. Czesciowo zdezaktywowany katalizator, wychodzacy poza rure wznosna przechodzi do gestego zloza czesciowo zdezaktywowanego katalizatora i jest usuwany ze strefy odbiorczej do ewentualnego powtórnego uzycia w pionowym przewodzie rurowym. Wynalazek polega na zastosowaniu „rozladowywania" strumienia katalizatora i oleju z rury wznosnej w czesci z faza rozcienczona naczynia odbiorczego w kierunku gestego zloza znajdujacego sie wewnatrz strefyodbiorczej. i ¦ .

Schemat urzadzenia do prowadzenia procesu sposobem wedlug wynalazku przedstawiono na zalaczonym rysunku. Na rysunku oznaczono strefe odbiorcza 1, pionowa rure wznosna 2, urzadzenie do rozdzielania cyklo¬ nowego 8, czesc strefy odbiorczej z faza rozcienczona 3, geste zloze 4. Katalizator i olej wchodza do rury wznosnej 2 wjej dolnej czesci, przy czym ilosc wchodzacego katalizatora i oleju regulowana jest dobrze znanymi metodami. Katalizator i olej przechodza pionowo w góre przez rure wznosna, w której przebiegaja reakcje z wytworzeniem lekkich i bardziej wartosciowych zwiazków w porównaniu z ciezkim olejem prózniowym, stoso¬ wanym jako surowiec. Mieszanka weglowodoru i katalizatora przechodzi rura wznosna 2 i pod katem prostym skierowana do sekcji 15 rury wznosnej 2. Kryza 10 umieszczona na koncu rury 2 jest tak usytuowana, aby pewna objetosc rury wznosnej znajdowala sie powyzej górnego poziomu sekcji 15. Przestrzen w tej sekcji moze byc wypelniona katalizatorem i parami weglowodorów, tworzac poduszke parowa, zapobiegajaca tarciu czasteczek katalizatora o górna czesc rury wznosnej, na skutek zmiany kierunku ruchu czasteczek pod katem 90° — z ruchu pionowego na poziomy. Katalizator i olej plyna teraz poziomo w kierunku kryzy 11, która jest skonstruowana podobnie jak kryza 10 i zapewnia powstanie przestrzeni gdzie gromadzi sie katalizator, który zapobiega scieraniu sie kryzy i przewodu 15 pod wplywem katalizatora i oleju, które zmieniaja kierunek ruchu z poziomego na pionowy do dolu u wylotu 12. Górna czesc rury wznosnej 2 jest tak zaprojektowana, aby katalizator i olej przechodzac przez rure 2 zmienialy kierunek dwukrotnie - mówiac dokladniej — z pionowego na poziomy i z poziomego na pionowy do dolu. Katalizator i olej po wyjsciu przez wylot 12 rury wznosnej przechodza do fazy rozcienczonej czesci 3 strefy odbiorczej.

Urzadzenie cyklonowe jest umieszczone w sasiedztwie wylotu 12 tak, aby weglowodory i czesc wychodza¬ cego katalizatora mogly przejsc w mozliwie najkrótszym czasie z otworu wyladowawczego 12 do wlotu cyklonu 13. W cyklonie nastepuje rozdzielenie weglowodorów i katalizatora z tym, ze strumien weglowodorów pozbawio¬ nych katalizatora wychodzi z cyklonu przewodem wylotowym 7. Katalizator, pozbawiony prawie calkowicie weglowodorów przechodzi przez rure zanurzeniowa 9 wyplywajac do gestej warstwy 4. W pewnych przypadkach rura zanurzeniowa konczy sie wewnatrz gestego zloza 4 ponizej przestrzeni 14, która okresla granice pomiedzy czesciami dla fazy rozcienczonej i fazy gestej wewnatrz strefy odbiorczej. Winnych przypadkach rura zanurze¬ niowa konczy sie powyzej gestego zloza 4 i posiada zawór klapowy 16, który uwalnia katalizator gdy jego poziom w rurze zanurzeniowej podniesie sie. Katalizator wyladowany z rury zanurzeniowej cyklonu 9 i ewentu¬ alnie wylotu rury wznosnej 12 przechodzi bezposrednio do gestego zloza 4. W dolnej czesci strefy odbiorczej znajduje sie urzadzenie desorpcyjne (odpedowe) 6 zawierajace skrzydelka 5. Skrzydelka powoduja mieszanie zdezaktywowanego katalizatora i strumienia odpedowego przechodzacego w góre. Katalizator porusza sie do dolu przez kolumne odpedowa 6 i po odpedzeniu moze wejsc do urzadzenia regeneracyjnego skad moze byc uzyty powtórnie do procesu. Strumien odpedowy powoduje, ze weglowodór zaadsorbowany przez czesciowo zdezaktywowany katalizator zostaje usuniety z katalizatora i wychodzi z naczynia odbiorczego przewodem 7.

Odpedzanie zapobiega utlenianiu wartosciowej benzyny i lekkich weglowodorów, które nie odpedzone bylyby spalone w strefie regeneracji, obnizajac przez to wydajnosc.

Sposób wedlug wynalazku moze byc zastosowany w procesie fluidalnego krakingu katalitycznego dla polepszenia wydajnosci benzyny otrzymywanej w tym procesie. Jako katalizatory w sposobie wedlug wynalazku stosowane sa dobrze znane katalizatory fluidalnego krakingu katalitycznego. W szczególnosci moga byc stosowa-89663 3 ne i sa preferowane wysoko aktywne katalizatory zeolitowe. Katalizatory takie, stosowane obecnie bardzo szero¬ ko do fluidalnego krakingu katalitycznego, powinny zawierac rózne ilosci metali ziem rzadkich, wymieniacze -zeolitowe dla otrzymania wysoko aktywnego katalizatora. Szczególnie korzystne sa w tym procesie odkationowa- ne sita molekularne o strukturze typu X lub Y.Wysoko aktywne katalizatory zalecane sa z tego wzgledu, ze strumien procesowy nie pozwala weglowodorom wychodzacym z pionowej strefy reakcyjnej 2 na dalsze stykanie sie z duzymi ilosciami czesciowo zdezaktywowanego lub swiezego katalizatora. Celem skompensowania stosun¬ kowo niskich czasów kontaktu katalizator-olej, temperatury reakcji powinny byc wyzsze od temperatur normal¬ nie stosowanych. Powinny byc takze stosowane wysoko aktywne katalizatory aby w krótkim czasie kontaktu katalizator-olej otrzymac umiarkowany stopien konwersji. Oprócz katalizatorów zeolitowych moga byc takze stosowane dobrze znane katalizatory bezpostaciowe. Jako surowce mozna uzywac typowe surowce znajdujace sie na calym swiecie. Dobrymi materialami wyjsciowymi sa prózniowe oleje gazowe o temperaturze wrzenia w za¬ kresie 149—538°C lub wyzej. Pod terminem materialy wyjsciowe czy ladunek wsadowy nalezy rozumiec takie materialy obiegowe, jak lekki lub ciezki olej obiegowy, albo olej pólplynny, oddzielone na glównej kolumnie frakcyjonujacej z odcisku weglowodorowego opuszczajacego rurowa strefe reakcyjna.

Lekkie oleje obiegowe maja temperature wrzenia przewaznie w zakresie 204—316°C z tym, ze 90% produ¬ ktu wrze ponizej 288°C, ciezkie oleje obiegowe wra od okolo 316—427°C a oleje pólplynne i oczyszczony olej wra zwykle w temperaturze powyzej 427°C.

• Niektóre lub wszystkie z materialów obiegowych wchodzace do rurowej strefy reakcyjnej moga byc czesciowo uwodornione co wplywa na zmniejszenie ogniotrwalosci oraz podwyzszenia produkcji wysoko rozga¬ lezionych weglowodorów aromatycznych polepszajacych liczbe oktanowa.

W typowym przebiegu procesu doskonale rozdrobniony zregenerowany katalizator opuszczajacy rurowa strefe reakcyjna styka sie z ladunkiem wsadowym w nizszej czesci rury wznosnej. Otrzymana mieszanina prze¬ chodzi w góre przez pionowa rure i w tym czasie zachodzi konwersja surowca do benzyny oraz lzejszych lub ciezszych produktów. Odciek katalizatora z weglowodorem, po wyjsciu z rury wznosnej, przechodzi do strefy odbiorczej, gdzie jest wyladowywany w czesci z faza rozcienczona. Weglowodory usuniete z rury wznosnej sa natychmiast usuwane ze strefy odbiorczej po przejsciu przez jeden lub kilka cyklonów, celem oddzielenia katali¬ zatora niesionego przez weglowodory. Weglowodory usuniete ze strefy odbiorczej przechodza w strefe frakcjo¬ nowania, która stanowi kolumna glówna. Kolumna glówna rozdziela odciek weglowodorowy na lekkie gazy, gazy paliwowe, benzyne, lekki olej obiegowy, ciezki olej obiegowy i oleje pólplynne. Niektóre lub wszystkie skladniki z kolumny glównej moga byc odzyskiwane jako gotowe produkty, albo zawracane wraz z ladunkiem wsadowym do rury wznosnej.

Katalizator opuszczajacy pionowa rure wchodzi do dolnej czesci strefy odbiorczej i ewentualnie opuszcza te strefe przechodzac przez urzadzenie odpedzajace, w którym gaz odpedowy styka sie we wspólpradzie z czesciowo zdezaktywowanym katalizatorem, oczyszczajac go w ten sposób z zaadsorbowanych weglowodorów.

Katalizator opuszcza strefe odpedzania i przechodzi zwykle w strefe regeneracji. W strefie regeneracji nastepuje spalanie koksu znajdujacego sie na czesciowo zdezaktywowanym katalizatorze i wytworzenie swiezo zregenero¬ wanego katalizatora z minimalna iloscia koksu. Typowy, czesciowo zdezaktywowany katalizator zawiera 0,5—1 lub wiecej procent wagowych koksu podczas gdy swiezo zregenerowany katalizator zawiera mniej niz 0,5, a przewaznie 0,1—0,3% wagowych koksu.

Gaz odpedowy zmniejsza straty wydajnosci przez zapobieganie zaadsorbowaniu weglowodorów na czescio¬ wo zdezaktywowanym katalizatorze i spaleniu ich nastepnie w regeneratorze. Typowe gazy odpedowe moga zawierac azot, wodór, pare wodna lub lekkie weglowodory i inne substancje, które nie powinny reagowac z czesciowo zdezaktywowanym katalizatorem i zanieczyszczac produktów. W strefie regeneracji czesciowo zdezaktywowany katalizator styka sie z tlenem zawierajacym pare, powodujac utlenianie koksu do C02, CO i wody. Gazy spalinowe, opuszczajace regenerator, wypuszczane sa zwykle swobodnie po przejsciu przez generator parowy wytwarzajacy CO. Przewaznie do regeneratora wprowadzane jest powietrze, a tylko w pewnych wypad¬ kach strumien powietrza moze byc wzbogacany lub uzupelniany brakujacym tlenem. Typowa strefa reakcyjna w postaci rury wznosnej utworzona jest z dlugich i w zasadzie pionowych przewodów, których srednica moze wahac sie w granicach od mniej niz 2,5 cm do 3,1 lub wiecej metrów, a dlugosc rury waha sie od kilkudziesieciu cm do 45,8 m lub wiecej. Strefa odbiorcza ma zwykle wieksza srednice niz rura wznosna ale jest za to krótsza.

Typowa strefa odbiorcza o ksztalcie cylindra posiada separatory cyklonowe do oddzielania wprowadzanego z rury wznosnej katalizatora od weglowodorów, które opuszczaja nastepnie strefe odbiorcza. Strefa odbiorcza sluzy do utrzymania gestego fluidalnego zloza czesciowo zdezaktywowanego katalizatora w jej nizszej czesci, zapewniajac w ten sposób uszczelnienie rury zanurzeniowej cyklonu i pozwala na wydajne desorbowanie kataliza¬ tora w nizszej czesci naczynia odbiorczego.4 89 663 Typowe warunki krakingu katalitycznego obejmuja temperature reaktora — w granicach od okolo 399°C do okolo 649°C lub wiecej, cisnienie w zakresie od okolo pokojowego do 7,8 atm, temperatura wstepnego ogrzewania ladunku wsadowego od temperatury pokojowej do okolo 427°C, stosunek surowców od okolo 1 do okolo 2 lub wiekszy, wagowa szybkosc dozowania na godzine w dowolnym miejscu od okolo 4 do okolo 100 lub wiecej a stosunek katalizatora do oleju w dowolnym miejscu od okolo 3 do okolo 15 lub wiecej; Temperatura regeneracji lezy w zakresie od okolo 538 do okolo 704°C lub wyzej.

Termin „konwersja" uzywany w opisie oznacza % objetosciowy swiezego surowca przeksztalconego w lzej¬ sze materialy niz obiegowy olej lekki wydzielony na glównej kolumnie, o zwiekszonej zawartosci benzyny w stosunku do swiezego surowca. Konwersje oblicza sie przewaznie przez odjecie od 100% sumy wydajnosci objetosciowych obiegowego oleju lekkiego, obiegowego oleju ciezkiego i oczyszczonego oleju; na przyklad gdy wydajnosc objetosciowa obiegowego oleju lekkiego wynosi 12% a wydajnosc oleju oczyszczonego 3%, to obliczo¬ na konwersja wynosi 85%, zakladajac, ze w swiezym surowcu nie bylo benzyny.

Termin „wydajnosc benzyny" definiowany jest jako stosunek wydajnosci objetosciowej benzyny do kon¬ wersji. W tym przypadku pod pojeciem benzyny rozumie sie produkt zawierajacy do 90% produktów Cs wrzacych do 193°C, okreslonych na podstawie destylacji wg ASTM D-86.

Strefa odbiorcza zawiera przewaznie 2 fazy: faza rozcienczona znajdujaca sie w górnej objetosci strefy odbiorczej i faza gesta — w nizszej czesci strefy. Czesc gestofazowa zawiera zfluidyzowane zloze czesciowo zdezaktywowanego katalizatora. Poniewaz w wiekszosci wypadków nie ma innego weglowodoru poza gazem odpedowym, który przechodzi przez to sfluidyzowane zloze dlatego katalizator nie jest wprowadzany lecz pozostaje, w granicach zloza. W czesci z faza rozcienczona znajduje sie troche wprowadzonego katalizatora poniewaz weglowodory i czesciowo zdezaktywowane katalizatory sa wprowadzone z rury wznosnej do tej czesci strefy odbiorczej gdzie znajduje sie faza rozcienczona.

Sposób wedlug wynalazku wymaga, aby opróznianie rury wznosnej z weglowodoru i strumienia zdezakty¬ wowanego katalizatora w strefie odbiorczej nastepowalo w tej czesci, gdzie znajduje sie faza rozcienczona. Jedna z przyczyn takiego postepowania jest zapewnienie warunków szybkiego oddzielania weglowodorów, opuszczaja¬ cych rure wznosna od zdezaktywowanego katalizatora. Gdyby strefa oddzielania cyklonowego nie byla bezpo¬ srednio polaczona z rura wznosna, to oddzielanie nie przebiegaloby tak szybko, co ma miejsce wówczas gdy rura wznosna jest oprózniana do zloza z faza gesta. Inne przyczyny, to unikniecie mozliwosci przebiegu niepozada¬ nych reakcji wtórnych. Dotychczas w procesach, fluidalnego krakingu katalitycznego typowe opróznianie rury wznosnej odbywalo sie w dolnej czesci strefy odbiorczej, zawierajacej geste zloze katalizatora. Odcisk odprowa¬ dzany z rury wznosnej styka sie w dalszym ciagu z gestym zlozem fluidalnym powodujac dalsza konwersje i obnizenie jakosci produktu.

W innych dotychczas stosowanych sposobach typowa rura wznosna bedaca „zagieta rura wznosna" prze¬ chodzi do strefy odbiorczej przez górna czesc strefy odbiorczej i dochodzi w dól w geste zloze katalizatora znajdujacego sie w strefie odbiorczej.

Taki uklad przeplywowy jest niekorzystny jesli chodzi o zapobieganie przebiegowi wtórnych reakcji. Roz¬ ladowanie katalizatora i oleju z pionowej rury wznosnej w gestym zlozu powoduje silny ruch burzliwy, który jest przyczyna przechodzenia katalizatora i weglowodorów do fazy rozcienczonej w strefie odbiorczej. Topozwa¬ la na przebieg reakcji wtórnych na skutek stykania sie weglowodorów z katalizatorem w czesci z faza rozcienczo¬ na. Weglowodory przechodzace do fazy gestej moga ulegac dalszym reakcjom.

Sposób wedlug wynalazku w instalacjach przemyslowych prowadzi sie tak, aby pomiedzy wylotem z rury wznosnej a wewnetrzna powierzchnia czolowa pomiedzy fazami rozcienczona i gesta w strefie odbiorczej odleg¬ losc wynosila przynajmniej metr. Korzystnie jest jesli rura pionowa posiada zagiecie w ksztalcie litery Ulub T umieszczone blisko jej wylotu, tak ze katalizator wyladowywany z rury wznosnej przechodzi prostopadle do wewnetrznej powierzchni czolowej pomiedzy fazami gesta i rozcienczona i nawet jeszcze lepiej pionowo do dolu.

Przez okreslenie „pierwsza odleglosc" rozumie sie odleglosc od szczytu gestego zloza katalizatora znajdu¬ jacego sie w strefie odbiorczej. Normalnie odleglosc te mierzy sie od wylotu (oznaczonego na rysunku — 12) do powierzchni miedzyfazowej pomiedzy gestym zlozem a faza rozcienczona. Przez „druga odleglosc" rozumie sie odleglosc od wylotu rury wznosnej do wlotu do cyklonu. Tam gdzie stosuje sie kilka cyklonów równoleglych, odleglosc ta jest srednia pomiedzy wylotem a wlotem do poszczególnego cyklonu. Jesli cyklony umieszczone sa w ukladzie seryjnym „druga odleglosc" mierzy sie od wlotu pierwszego cyklonu do którego przechodza weglo¬ wodory. Stosunek powyzej zdefiniowanej „pierwszej odleglosci" do „drugiej odleglosci" w sposobie wedlug wynalazku powinien byc wiekszy od 2. To z kolei wymaga, aby wylot rury wznosnej znajdowal sie w strefie odbiorczej blizej cyklonu niz powierzchni granicznej pomiedzy faza rozcienczona a gestym zlozem. Korzystnie stosunek wynosi okolo 2—6 lub wiecej, a moze byc nawet wiekszy od okolo |p.89tf3 5 Jak wspomniano poprzednio wylot rury wznosnej powinien znajdowac sie w dostatecznej odleglosci powy¬ zej gestego zloza dla zapobiegania mieszaniu sie gestego zloza i przejsciu nadmiernych ilosci katalizatora do fazy rozcienczonej. Nadmierna ilosc katalizatora w fazie rozcienczonej powoduje dalsza reakcje i zmniejszenie wydaj¬ nosci benzyny.

Inne zalety wynikajace ze sposobu wedlug wynalazku, to zapobieganie stratom katalizatora spowodowa¬ nym duzymi szybkosciami katalizatora w reaktorze. W znanych sposobach wysokie szybkosci katalizatora i oleju w rurze wznosnej powodowaly nadmierne zuzycie katalizatora w cyklonach, oraz porywanie duzych ilosci katali¬ zatora do górnej czesci strefy odbiorczej. Nastepnie katalizator przechodzil do glównej kolumny. Sposób we¬ dlug wynalazku pozwala uniknac tego problemu na skutek skierowania wyplywajacego strumienia olej-kataliza- tor z rury wznosnej w strone gestej strefy na dostateczna wysokosc od zloza, co zapobiega porywaniu nadmiaru katalizatora do strefy rozcienczonej, obnizajac przez to zuzywanie sie cyklonów i powstawanie strat na glównej kolumnie.

Przyklad. W przykladzie dokonano porównania znanego urzadzenia produkcyjnego do fluidalnego krakingu katalitycznego a urzadzeniem przerobionym stosownie do prowadzenia sposobu wedlug wynalazku.

Dotychczasowe urzadzenie do fluidalnego krakingu katalitycznego PCC bylo „urzadzeniem kominowym'*, skonstruowanym we wczesnych latach piecdziesiatych na ladunek wsadowy 23,17 m3/godz. Przed modernizacja urzadzenie zdolne bylo przerobic 66,2m3/godz. surowca wsadowego. W dotychczasowej aparaturze strumien opuszczajacy rure wznosna o srednicy 71 cm wchodzi bezposrednio w geste zloze czesciowo zdezaktywowanego katalizatora znajdujacego sie w nizszej czesci reaktora (oznaczony jako strefa odbiorcza). Pionowa rura wznosna wchodzila w dolna czesc naczynia odbiorczego i konczyla sie blisko dna reaktora.

Surowiec i katalizator opuszczajac rure wznosna wchodzily bezposrednio do strefy odbiorczej stykajac sie ze zlozem katalizatora utrzymywanym w dolnej czesci tej strefy. W takim wypadku surowiec wsadowy po zetknieciu sie w rurze wznosnej z katalizatorem mógl stykac sie w dalszym ciagu z wieksza iloscia katalizatora, znajdujacego sie w gestym zlozu i dawac dodatkowa konwersje surowca wsadowego do lzejszych produktów. To dodatkowe stykanie sie surowca wsadowego z katalizatorem nie jest jedynym sposobem zwiekszenia konwersji.

Metoda ta daje zwiekszenie konwersji kosztem produkcji benzyny i wartosciowych weglowodorów C3 i C4, Zgodnie ze sposobem wedlug wynalazku wprowadzono zmiany i skonstruowano nowa aparature. Zasadni¬ cze zmiany polegaly na przedluzeniu rury w góre strefy odbiorczej tak, aby konczyla sie ona powyzej tej czesci strefy odbiorczej, w której znajduje sie geste zloze czesciowo zdezaktywowanego katalizatora. Na szczycie rury wznosnej umieszczono proste urzadzenie „trójnikowe" tak, zeby katalizator wraz z olejem po przejsciu przez te rure byl wyladowany w kierunku dolu naczynia odbiorczego. Prosty „trójnik" umieszczono w sasiedztwie cyklonowego oddzielajacego katalizator dostarczany wraz z parami do górnej czesci fazy rozcienczonej w naczy¬ niu odbiorczym. Cyklon i wylot rury wznosnej umieszczono blisko górnej czesci strefy odbiorczej, aby weglowo¬ dory wychodzace z rury wznosnej mialy minimalna odleglosc do przebycia przed wejsciem do cyklonu, gdzie nastepuje oddzielenie ich od wprowadzonej wraz z nimi niewielkiej ilosci katalizatora, znajdujacego sie w fazie rozcienczonej. Wylot rury wznosnej znajduje sie w dostatecznej odleglosci powyzej powierzchni granicznej od¬ dzielajacej faze gesta od fazy rozcienczonej lub powyzej dna strefy odbiorczej, jesli nie znajduje sie w niej gesta warstwa katalizatora, zapobiegajac przez to mieszaniu gestego zloza przez wyladowywany katalizator lub zawra¬ caniu go z powrotem do fazy rozcienczonej.

Korzystny jest taki sposób wyladowywania katalizatora, oraz naczynia strefy odbiorczej, aby ograniczyc do minimum ilosc katalizatora, które moze znajdowac sie w fazie rozcienczonej. W ten sposób wyeliminuje sie mozliwosc przebiegu reakcji drugorzednych. Na podstawie aparatury pilotowej oraz badan na skale przemyslowa stwierdzono, ze pozadane jest utrzymanie fazy rozcienczonej o sredniej gestosci ponizej okolo 0,16 g/cm3.

Srednia gestosc gestej warstwy zalezy od typu stosowanego katalizatora, ilosci koksu znajdujacego sie na katali¬ zatorze oraz stopnia zdesorbowania strumienia i/lub ladunku wsadowego, stykajacego sie z nim wprzeciwpra- dzie. Ogólnie gestosc zloza waha sie do okolo 0,48 g/cm3 a bardzo czesta przekrada te wartosc az do 0,64 g/cm3 lub wyzej. Srednia gestosc katalizatora i oleju przechodzacego przez rury wznosne waha sie od okolo 0,08—0,112 g/cm3 na calej dlugosci rury. Stad korzystne jest aby srednia gestosc fazy rozcienczonej byla mniejsza od sredniej gestosci katalizatora i strumienia oleju w rurze. Szczególnie korzystne jest, aby srednia gestosc fazy rozcienczonej w kazdym miejscu wynosila od mniej niz 0,048—0,096 g/cm3.

W sposobie wedlug wynalazku urzadzenie fluidalnego krakingu katalitycznego stowowane do testowania mialo strefe odbiorcza o ksztalcie cylindra dlugosci 10,7 m i srednicy wewnetrznej okolo 2,31 m. Wylot rury wznosnej konczyl sie w odleglosci w przyblizeniu 6,1 m od dna strefy odbiorczej i okolo 1 8m od wlotu cyklonu. Podczas prowadzenia procesu sposobem wedlug wynalazku zloze katalizatora utrzymywane w dennej czesci strefy odbiorczej znajdowalo sie ponizej najnizszego rozszerzenia ramienia zanurzeniowego cyklonu a po-6 89 663 wyzej wylotu katalizatora do urzadzenia desorpcyjnego. Innymi slowy, rura zanurzeniowa cyklonu znajdujacego sie w górnej czesci strefy odbiorczej nie byla uszczelniana przez geste zloze katalizatora. Rura ta zawierala zawór klapowy przez który nastepowalo wyladowywanie katalizatora po osiagnieciu odpowiedniego poziomu w tej rurze. Dzieki temu zaworowi ramie zanurzeniowe cyklonu bylo zawsze uszczelnione nawet wówczas, gdy poziom gestego zloza katalizatora byl za niski i nie dochodzil do koncaramienia. . ' W dnie strefy odbiorczej znajdowal sie wylot katalizatora polaczony ze strefa odpedzania katalizatora, przez która strumien odpedzajacy przechodzil przeciwpradowo do zdezaktywowanego katalizatora dla usuniecia z niego porwanych weglowodorów. Strefa odpedzania polaczona byla ze strefa regeneracji, w której nastepowa¬ lo wypalanie koksu z katalizatora. W dolnej czesci strefy odbiorczej ilosc znajdujacego sie tam katalizatora byla tak dobrana, aby zapobiec mieszaniu jego przez wychodzacy z rucy wznosnej strumien katalizatora z olejem.

Przed zmodernizowaniem dotychczasowej instalacji przeprowadzono próbe testowa dla okreslenia wydaj¬ nosci i warunków dzialania, przyjmujac je jako podstawe wedlug której mozna bylo ocenic zalety wprowadzo¬ nych ulepszen. Ilosc surowca i katalizatora przechodzace przez rure przed modernizacja mozna obliczyc znajac stosunek katalizatora do oleju i objetosc wprowadzanego surowca.

Katalizator stosowany przed modernizacja i po niej byl krystalicznym glinokrzemianem o wysokiej gestosci i wysokiej aktywnosci. Jako surowiec przed i po modernizacji stosowano surowiec pochodzacy z Luizjany. Sredni czas kontaktu katalizator-olej przed modernizacja wynosil okolo 20 sek i obejmowal zarówno stykanie sie w rurze wznosnej jak i w gestym zlozu znajdujacym sie na dnie reaktora (strefa odbiorcza). Po modernizacji sredni czas kontaktu katalizator-olej wynosil okolo 4 sekund. Calkowita konwersja surowca przebiegala w rurze wznosnej.

Wyniki testów opisanych powyzej przedstawiono w tablicy.

Porównanie wydajnosci przed i po modernizacji urzadzenia Warunki prowadzenia procesu Surowy olej m3/godz Surowy olej temp. °C Temperaturapolaczonych surowców °C Stosunek polaczonych surowców Stosunek kat./olej Temperaturareaktora °C Temperaturaregeneracji °C Konwersja, % obj. cieczy Produkty, %obj. cieczy C5-193°C 90% benzyny C3 = % obj. cieczy C4 = % obj. cieczy C2 - % wag.

Koks, % wag.

Wydajnosc benzyny, Konwersja oleju gazowego C3 £ obieg potencjalnej cieczy, % obj. cieczy Potencjalny alkilat, % obj. cieczy Olej gazowy z FCC + potencjalny alkilat, % obj. cieczy Liczba oktanowa FCC benzyna R-O | M-C ¦ Przed 1 66,46 343 327 . 1,02 6,3 499 663 80,2 63,0 6,5 ,7 1,9 4,9 0,786 109,0 21,4 84,4 88>-89 2 63,41 366 346 1,03 6,6 501 653 77,5 67,1 -5,9 6,8 1,1 4,5 0,866 112,6 22,2 89,3 88 79 Po 3 65,34 374 360 1,04 7,0 512 653 80,7 68,6 6,5 7,8 1,5 4,7 0,850 112,51 ,0 93,6 89 79 PJ -.;-, 52,43 399 375 1,05 7,2 538 676 89,6 70,2 9,5 9,5 3,0 ,7 0,783 113,8 33,2 103,4 92 81 | Porównujac otrzymane wydajnosci mozna wyciagnac nastepujace wnioski: porównujac proces stary i nowy widac, ze konwersja w identycznych warunkach prowadzenia procesu byla nieco mniejsza a wydajnosc benzyny wzrosla. Oczekiwano zmniejszenia konwersji poniewaz stopien konwersji surowca wsadowego do produktów lzejszych od lekkiego oleju obiegowego zalezy od czasu zetkniecia katalizatora z olejem. Stwierdzono, ze zwie¬ kszony czas kontaktu katalizatora z olejem powoduje takze wzrost niepozadanych lekkich skladników takich, jak metan, etan, parafiny, C3 i normalne parafiny C4, co uzasadnia zwiekszone wydajnosci benzyny przy porówna¬ niach konwersji w testach 2, 3 i 4.

Porównujac testy 1 i 3 prowadzono przy identycznych stopniach konwersji, wydajnosc benzyny wzrastala wyraznie tak samo, jak ilosc potencjalnych alkilatów, które moga pochodzic z reakcji izobutanu, olefin C3 i C4 powstajacych przy zastosowaniu zmodyfikowanego urzadzenia.89663 7 W testach 2, 3 i 4, które w pewnych wypadkach róznia sie od testu 1 warunkami prowadzenia reakcji, wydajnosc potencjalnego alkilatu byla wyzsza we wszyskich przypadkach, w porównaniu z testem 1. Wydajnosc potencjalnego alkilatu zostala wyrazona w % objetosciowych cieczy i przedstawionajako % objetosciowa alkilatu powstajacego z olefin C3 — C4 oraz izobutanu produkowanego w procesie z dodatkowo dodawanego izobutanu, wlaczajac w to alkilaty wszystkich olefin, w stosunku do swiezego surowca i ten % wyrazony jest w stosunku do ilosci swiezego surowca. Calkowita ilosc benzyny plus wydajnosc potencjalnego alkilatu liczonego w stosunku do swiezego surowca byla wyzsza dla testów 2, 3 i 4 w porównaniu z testem 1. Liczby oktanowe dla testów 2, 3 14 byly przynajmniej tak wysokie, jesli nie wyzsze niz liczba oktanowa benzyny w tescie 1.

Powyzszy przyklad przedstawiono dla pokazania aktualnych wyników testów przeprowadzonych na istnie¬ jacych urzadzeniach dzialajacych zgodnie z wynalazkiem.

Claims (9)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób fluidalnego krakingu katalitycznego, w którym strumien katalizatora i oleju znajdujacy sie w pio¬ nowej rurze wznosnej odprowadza sie przez wylot tej rury i wprowadza do strefy odbiorczej, w której w górnej czesci utrzymuje sie faze rozcienczona, a w dolnej zfluidyzowane geste zloze czesciowo zdezaktywowanego katalizatora, weglowodory usuwa sie z górnej czesci tej strefy, a czesciowo zdezaktywowany katalizator, wycho¬ dzacy* z rury wznosnej kieruje sie do gestego zloza tej strefy i usuwa z dolnej jej czesci, znamienny tym, ze strumien katalizatora i oleju kieruje sie do dolu przez wylot rury wznosnej do fazy rozcienczonej w miejscu przylegajacym do i znajdujacym sie z przodu wlotu cyklonu sluzacego do rozdzielania, lecz w takiej odleglosci od gestego zloza aby utrzymac srednia gestosc fazy rozcienczonej ponizej 0,16 g/cm3 w warunkach procesu.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze srednia gestosc fazy rozcienczonej w warunkach procesu utrzymuje sie ponizej 0,112 g/cm3.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze srednia gestosc fazy rozcienczonej w warunkach procesu utrzymuje sie ponizej 0,08 g/cm3.

4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie pionowa rure wznosna o srednicy wewnetrznej w granicach 30,5 cm — 1,5 m i ogólnej dlugosci w granicach 3,1 — 45,8 m.

5. Sposób wedlug zastrz. 1,znamienny tym, ze stosuje sie rure wznosna, której wylot znajduje sie w odleglosci wiekszej niz 3,1 m powyzej gestego zloza czesciowo zdezaktywowanego katalizatora.

6. Sposób wedlug zastrz. 1,znamienny tym, ze czesciowo zdezaktywowany katalizator usuwany ze strefy odbiorczej regeneruje sie w strefie regeneracji do ewentualnego ponownego uzycia w rurze wznosnej.

7. Sposób wedlug zastrz. 1,znamienny tym, ze strumien oleju i katalizatora wyladowuje sie w pier¬ wszej odleglosci powyzej gestego zloza katalizatora i w drugiej odleglosci od wlotu cyklonu tak, aby stosunek pierwszej odleglosci od drugiej odleglosci byl wiekszy od 2 i aby utrzymac srednia gestosc fazy rozcienczonej w warunkach procesu ponizej 0,096 g/cm3.

8. Sposób wedlug zastrz. 7, znamienny tym, ze strumien oleju i katalizatora wyladowuje sie tak aby stosunek pierwszej odleglosci do drugiej odleglosci byl wiekszy od 4.

9. Sposób wedlug zastrz. 7 albo 8, znamienny tym, ze strumien oleju i katalizatora wyladowuje sie w pierwszej odleglosci wiekszej niz 6,1 m i drugiej odleglosci mniejszej niz 2,4 m. /89 663 Prac. Poligraf. UP PRL naklad 120+18 Cena 10 zl