RU2021103063A - Способ, реактор и система для каталитического крекинга жидких нефтепродуктов - Google Patents

Claims (31)

1. Способ каталитического крекинга жидких нефтепродуктов, включающий стадию введения исходных жидких нефтепродуктов, в частности, тяжелых исходных нефтепродуктов, в контакт с катализатором каталитического крекинга для реакции в реакторе, содержащем одну или несколько быстрых псевдоожиженных реакционных зон, причем по меньшей мере одна из быстрых псевдоожиженных реакционных зон реактора представляет собой полностью плотнофазную реакционную зону, и аксиальную твердую фракцию s катализатора регулируют в пределах диапазона от приблизительно 0,1 до приблизительно 0,2 во всей полностью плотнофазной реакционной зоне.

2. Способ по п. 1, который используют для получения легких олефинов из тяжелых исходных нефтепродуктов, и который дополнительно включает следующие стадии:

i) введение тяжелого исходного нефтепродукта, такого как низкосортный тяжелый нефтепродукт, в контакт с катализатором каталитического крекинга в полностью плотнофазной реакционной зоне реактора в целях реакции в эффективных условиях для получения легких олефинов, причем аксиальную твердую фракцию ε катализатора регулируют в пределах диапазона от приблизительно 0,1 до приблизительно 0,2 во всей полностью плотнофазной реакционной зоне реактора;

ii) разделение выходящего потока из реактора с получением продукта реакции, обогащенного легкими олефинами, и отработанного катализатора;

iii) регенерация отработанного катализатора и рециркуляция по меньшей мере часть получаемого в результате регенерированного катализатора на стадию (i) в качестве катализатора каталитического крекинга; и

iv) необязательное разделение продукта реакции с получением сухого газа, сжиженного нефтяного газа, лигроина, дизельного топлива и катализаторной суспензии.

3. Способ по п. 2, причем способ дополнительно включает, перед указанной стадией (i) и/или после указанной стадии (ii), одну или несколько дополнительных стадий реакции, выбранных из каталитического крекинга и каталитической изомеризации, осуществляемых в реакционных зонах других типов, выбранных из псевдоожиженного слоя с транспортом в разреженной фазе, плотнофазного псевдоожиженного слоя и традиционного быстрого псевдоожиженного слоя.

4. Способ по любому из предшествующих пунктов, дополнительно включающий: введение одного или нескольких потоков дополнительного катализатора в полностью плотнофазную реакционную зону в положении ниже по потоку относительно положения, где катализатор каталитического крекинга вводят в полностью плотнофазную реакционную зону, и введение дополнительного катализатора в контакт с материалом в полностью плотнофазной реакционной зоне для реакции каталитического крекинга,

причем единственный или каждый из нескольких потоков дополнительного катализатора независимо имеет содержание углерода, составляющее приблизительно от 0 до 1,0 мас.%, каждый независимо выбран из регенерированного, отработанного или полурегенерированного катализаторов каталитического крекинга, и полное количество одного или нескольких потоков дополнительного катализатора составляет приблизительно от 0 до 50 мас.%, предпочтительно приблизительно от 5 до 45 мас.%, предпочтительнее приблизительно от 10 до 40 мас.% по отношению к скорости циркуляции катализатора в реакторе,

и при этом единственный или каждый из нескольких потоков дополнительного катализатора независимо вводят на высоте в пределах диапазона от более чем 0% до приблизительно 90%, предпочтительно приблизительно от 20 до 80%, предпочтительнее приблизительно от 30 до 75% по отношению к полной высоте полностью плотнофазной реакционной зоны.

5. Способ по любому из предшествующих пунктов, дополнительно включающий: введение углеводородной фракции С4 и/или легкой бензиновой фракции С5-С6 в реактор в одном или нескольких положениях для реакции каталитического крекинга; предпочтительно по меньшей мере часть углеводородной фракции С4 и/или легкой бензиновой фракции С5-С6 вводят в положении выше по потоку относительно положения, где исходные жидкие нефтепродукты вводят в реактор.

6. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором катализатор каталитического крекинга содержит, по отношению к сухой массе катализатора каталитического крекинга, приблизительно от 1 до 50 мас.%, предпочтительно приблизительно от 5 до 45 мас.%, предпочтительнее приблизительно от 10 до 40 мас.% цеолита; приблизительно от 5 до 99 мас.%, предпочтительно приблизительно от 10 до 80 мас.%, предпочтительнее приблизительно от 20 до 70 мас.% неорганического оксида и приблизительно от 0 до 70 мас.%, предпочтительно приблизительно от 5 до 60 мас.%, предпочтительнее приблизительно от 10 до 50 мас.% глины;

причем цеолит содержит мезопористый цеолит, выбранный из группы, которую составляют цеолиты ZSM, цеолиты ZRP и их сочетания, и необязательно макропористый цеолит, выбранный из группы, которую составляют замещенный редкоземельными элементами цеолит типа Y, замещенный редкоземельными элементами цеолит типа HY, сверхустойчивый цеолит типа Y, имеющий высокое содержание диоксида кремния цеолит типа Y и их сочетания;

мезопористый цеолит предпочтительно составляет приблизительно от 0 до 50 мас.%, предпочтительнее приблизительно от 0 до 20 мас.% по отношению к полной массе цеолита в пересчете на сухую массу.

7. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором в полностью плотнофазной реакционной зоне существуют следующие условия реакции: температура реакции составляет приблизительно от 510 до 700°С, продолжительность реакции составляет приблизительно от 1 до 20 секунд, массовое соотношение катализатора и нефтепродукта составляет от приблизительно 3:1 до приблизительно 50:1, массовое соотношение воды и нефтепродукта составляет от приблизительно 0,03:1 до приблизительно 0,8:1, плотность катализатора составляет приблизительно от 120 до 290 кг/м³, скорость пара составляет приблизительно от 0,8 до 2,5 м/с, давление реакции составляет приблизительно от 130 до 450 кПа, и массовая скорость G_s потока катализатора составляет приблизительно от 15 до 150 кг/(м²⋅с); предпочтительно в полностью плотнофазной реакционной зоне существуют следующие условия реакции: температура реакции составляет приблизительно от 550 до 650°С, продолжительность реакции составляет приблизительно от 3 до 15 секунд, массовое соотношение катализатора и нефтепродукта составляет от приблизительно 10:1 до приблизительно 30:1, массовое соотношение воды и нефтепродукта составляет от приблизительно 0,05:1 до приблизительно 0,5:1, плотность катализатора составляет приблизительно от 150 до 250 кг/м³, скорость пара составляет приблизительно от 1 до 1,8 м/с, давление реакции составляет приблизительно от 130 до 450 кПа, и массовая скорость G_s потока катализатора составляет приблизительно от 20 до 130 кг/(м²⋅с).

8. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором исходный жидкий нефтепродукт представляет собой тяжелый исходный нефтепродукт, свойства которого удовлетворяют по меньшей мере одному из следующих критериев: плотность при 20°С составляет приблизительно от 850 до 1000 кг/м³, углеродный остаток составляет приблизительно от 2 до 10 мас.%, полное содержание никеля и ванадия составляет приблизительно от 2 до 30 ч./млн., и характеристический фактор К составляет менее чем приблизительно 12,1; предпочтительно свойства тяжелого исходного нефтепродукта удовлетворяют по меньшей мере одному из следующих критериев: плотность при 20°С составляет приблизительно от 890 до 940 кг/м³, углеродный остаток составляет приблизительно от 2 до 8 мас.%, полное содержание никеля и ванадия составляет приблизительно от 5 до 20 ч./млн., и характеристический фактор K составляет менее чем приблизительно 12,0.

9. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором исходный жидкий нефтепродукт представляет собой тяжелый исходный нефтепродукт, выбранный из тяжелых нефтяных углеводородов, других минеральных масел и их сочетаний;

причем тяжелый нефтяной углеводород выбран из группы, которую составляют остаток вакуумной дистилляции, низкосортный остаток дистилляции при атмосферном давлении, низкосортный гидрированный остаток, газойль коксования, деасфальтизированное масло, вакуумный газойль, имеющая высокое кислотное число неочищенная нефть, имеющая высокое содержание металлов неочищенная нефть и их сочетания; и

при этом указанное другое минеральное масло выбрано из группы, которую составляют масло от ожижения угля, битум из нефтеносного песка, сланцевое масло и их сочетания.

10. Реактор, пригодный для применения в целях каталитического крекинга жидких нефтепродуктов, в частности, тяжелых исходных нефтепродуктов, который составляют расположенные снизу вверх необязательная предварительная подъемная секция, полностью плотнофазная реакционная зона, переходная секция и выпускная зона, причем полностью плотнофазная реакционная зона присутствует в форме полой колонны, имеющей приблизительно круглое поперечное сечение с постоянным диаметром или переменным диаметром, открытый нижний конец и открытый верхний конец, причем необязательная предварительная подъемная секция находится в сообщении с нижним концом полностью плотнофазной реакционной зоны, верхний конец полностью плотнофазной реакционной зоны находится в сообщении с выпускной зоной через переходную секцию, необязательная предварительная подъемная секция и/или нижняя секция полностью плотнофазной реакционной зоны содержит по меньшей мере один впуск катализатора каталитического крекинга, и необязательная предварительная подъемная секция и/или нижняя секция полностью плотнофазной реакционной зоны содержит по меньшей мере один впуск исходного материала, при этом диаметр поперечного сечения нижнего конца полностью плотнофазной реакционной зоны составляет более чем или является таким же, как диаметр необязательной предварительной подъемной секции, и диаметр поперечного сечения верхнего конца полностью плотнофазной реакционной зоны составляет более чем диаметр выпускной зоны, и боковая стенка полностью плотнофазной реакционной зоны содержит один или несколько впусков для дополнительного катализатора, причем каждый впуск независимо расположен на высоте в пределах диапазона от более чем 0% до приблизительно 90%, предпочтительно приблизительно от 20 до 80%, предпочтительнее приблизительно от 30 до 75% по отношению к полной высоте полностью плотнофазной реакционной зоны.

11. Реактор по п. 10, причем реактор дополнительно содержит одну или несколько реакционных зон других форм, выбранных из псевдоожиженного слоя с транспортом в разреженной фазе, плотнофазного псевдоожиженного слоя и традиционного быстрого псевдоожиженного слоя, выше по потоку относительно полностью плотнофазной реакционной зоны, предпочтительно между необязательной предварительной подъемной секцией и полностью плотнофазной реакционной зоной, и/или ниже по потоку относительно полностью плотнофазной реакционной зоны, предпочтительно между переходной секцией и выпускной зоной.

12. Реактор по п. 10 или 11, в котором полностью плотнофазная реакционная зона присутствует в форме полого цилиндра постоянного диаметра или полой колонны, у которой диаметр непрерывным или прерывистым образом увеличивается снизу вверх, например, в форме перевернутого полого усеченного конуса, причем полая колонна состоит из двух или более цилиндрических секций с последовательно увеличивающимися диаметрами, полая колонна состоит из двух или более секций перевернутых усеченных конусов с последовательно увеличивающимися диаметрами, или полая колонна состоит из одной или нескольких цилиндрических секций и одной или нескольких секций перевернутых усеченных конусов; при этом нижняя секция полностью плотнофазной реакционной зоны предпочтительно содержит распределительную плиту для катализатора.

13. Реактор по любому из пп. 10-12, в котором предварительная подъемная секция имеет диаметр, составляющий приблизительно от 0,2 до 5 метров, предпочтительно приблизительно от 0,4 до 4 метров, предпочтительнее приблизительно от 0,6 до 3 метров; и соотношение своей высоты и полной высоты реактора, составляющее от приблизительно 0,01:1 до приблизительно 0,2:1, предпочтительно от приблизительно 0,03:1 до приблизительно 0,18:1, предпочтительнее от приблизительно 0,05:1 до приблизительно 0,15:1.

14. Реактор по любому из пп. 10-13, в котором соотношение диаметра максимального поперечного сечения полностью плотнофазной реакционной зоны и полной высоты реактора составляет от приблизительно 0,005:1 до приблизительно 1:1, предпочтительно от приблизительно 0,01:1 до приблизительно 0,8:1, предпочтительнее от приблизительно 0,05:1 до приблизительно 0,5:1; и соотношение высоты полностью плотнофазной реакционной зоны и полной высоты реактора составляет от приблизительно 0,1:1 до приблизительно 0,9:1, предпочтительно от приблизительно 0,15:1 до приблизительно 0,8:1, предпочтительнее от приблизительно 0,2:1 до приблизительно 0,75:1.

15. Реактор по любому из пп. 10-14, в котором полностью плотнофазная реакционная зона присутствует в форме перевернутого полого усеченного конуса с продольным сечением в форме равнобедренной трапеции, который имеет диаметр нижнего поперечного сечения, составляющий приблизительно от 0,2 до 10 метров, предпочтительно приблизительно от 0,5 до 8 метров, предпочтительнее приблизительно от 1 до 5 метров; соотношение диаметра верхнего поперечного сечения и диаметра нижнего поперечного сечения, составляющее от более чем 1 до приблизительно 50, предпочтительно от приблизительно 1,2 до приблизительно 10, предпочтительнее от приблизительно 1,5 до приблизительно 5; и соотношение диаметра максимального поперечного сечения и полной высоты реактора, составляющее от приблизительно 0,005:1 до приблизительно 1:1, предпочтительно от приблизительно 0,01:1 до приблизительно 0,8:1, предпочтительнее от приблизительно 0,05:1 до приблизительно 0,5:1; и соотношение высоты полностью плотнофазной реакционной зоны и полной высоты реактора, составляющее от приблизительно 0,1:1 до приблизительно 0,9:1, предпочтительно от приблизительно 0,15:1 до приблизительно 0,8:1, предпочтительнее от приблизительно 0,2:1 до приблизительно 0,75:1.

16. Реактор по любому из пп. 10-14, в котором полностью плотнофазная реакционная зона присутствует в форме полой колонны, состоящей из расположенных снизу вверх секции в форме перевернутого усеченного конуса и цилиндрической секции, причем усеченный конус имеет продольное сечение в форме равнобедренной трапеции, диаметр нижнего поперечного сечения составляет приблизительно от 0,2 до 10 метров, предпочтительно приблизительно от 0,5 до 8 метров, предпочтительнее приблизительно от 1 до 5 метров; соотношение диаметра верхнего поперечного сечения и диаметра нижнего поперечного сечения составляет от более чем 1 до приблизительно 50, предпочтительно от приблизительно 1,2 до приблизительно 10, предпочтительнее от приблизительно 1,5 до приблизительно 5; диаметр цилиндра является приблизительно таким же, как диаметр верхнего поперечного сечения усеченного конуса, соотношение высоты цилиндра и высоты усеченного конуса составляет от приблизительно 0,4:1 до приблизительно 2,5:1, предпочтительно от приблизительно 0,8:1 до приблизительно 1,5:1; соотношение диаметра максимального поперечного сечения полностью плотнофазной реакционной зоны и полной высоты реактора составляет от приблизительно 0,005:1 до приблизительно 1:1, предпочтительно от приблизительно 0,01:1 до приблизительно 0,8:1, предпочтительнее от приблизительно 0,05:1 до приблизительно 0,5:1; и соотношение высоты полностью плотнофазной реакционной зоны и полной высоты реактора составляет от приблизительно 0,1:1 до приблизительно 0,9:1, предпочтительно от приблизительно 0,15:1 до приблизительно 0,8:1, предпочтительнее от приблизительно 0,2:1 до приблизительно 0,75:1.

17. Реактор по любому из пп. 10-14, в котором полностью плотнофазная реакционная зона присутствует в форме полого цилиндра, у которого диаметр составляет приблизительно от 0,2 до 10 метров, предпочтительно приблизительно от 1 до 5 метров, и соотношение диаметра полностью плотнофазной реакционной зоны и полной высоты реактора составляет от приблизительно 0,005:1 до приблизительно 1:1, предпочтительно от приблизительно 0,01:1 до приблизительно 0,8:1, предпочтительнее от приблизительно 0,05:1 до приблизительно 0,5:1, и соотношение высоты полностью плотнофазной реакционной зоны и полной высоты реактора составляет от приблизительно 0,1:1 до приблизительно 0,9:1, предпочтительно от приблизительно 0,15:1 до приблизительно 0,8:1, предпочтительнее от приблизительно 0,2:1 до приблизительно 0,75:1, при этом предпочтительно нижняя секция полностью плотнофазной реакционной зоны содержит распределительную плиту для катализатора.

18. Реактор по любому из пп. 10-17, причем соотношение высоты переходной секции и полной высоты реактора составляет от приблизительно 0,01:1 до приблизительно 0,1:1, предпочтительно от приблизительно 0,02:1 до приблизительно 0,05:1; при этом переходная секция предпочтительно присутствует в форме полого усеченного конуса с продольным сечением в форме равнобедренной трапеции со сторонами, имеющими внутренний угол наклона а, составляющий приблизительно от 25 до 85°, предпочтительно приблизительно от 30 до 75°.

19. Реактор по любому из пп. 10-18, в котором выпускная зона имеет диаметр, составляющий приблизительно от 0,2 до 5 метров, предпочтительно приблизительно от 0,4 до 4 метров, предпочтительнее приблизительно от 0,6 до 3 метров, и соотношение своей высоты и полной высоты реактора, составляющее от приблизительно 0,05:1 до приблизительно 0,2:1, предпочтительно от приблизительно 0,08:1 до приблизительно 0,18:1, предпочтительнее от приблизительно 0,1:1 до приблизительно 0,15:1, предпочтительнее от приблизительно 0,1:1 до приблизительно 0,15:1, и при этом выпускной конец выпускной зоны может быть открытым или может быть непосредственно соединенным с впуском циклона.

20. Реактор по любому из пп. 10-19, в котором по меньшей мере один впуск исходного материала в каждом случае независимо располагается в предварительной подъемной секции в положении на расстоянии от ее выпускного конца, составляющем менее чем или равном приблизительно 1/3 высоты предварительной подъемной секции, на выпускном конце предварительной подъемной секции или в нижней секции полностью плотнофазной реакционной зоны, при этом, когда впуск исходного материала присутствует в нижней секции полностью плотнофазной реакционной зоны, газовый распределитель может необязательно присутствовать на указанном впуске исходного материала.

21. Система, пригодная для применения в целях каталитического крекинга жидких нефтепродуктов, в частности тяжелых исходных нефтепродуктов, содержит реактор каталитического крекинга, отделяющее катализатор устройство, необязательный сепаратор продуктов реакции, и регенератор, причем реактор каталитического крекинга содержит впуск катализатора в нижней части, впуск исходного материала в нижней части и выпуск в верхней части, отделяющее катализатор устройство содержит впуск и выпуск катализатора и выпуск продуктов реакции, необязательный сепаратор продуктов реакции содержит впуск продуктов реакции, выпуск сухого газа, выпуск сжиженного нефтяного газа, выпуск лигроина, выпуск дизельного топлива и выпуск катализатор ной суспензии, и регенератор содержит впуск катализатора и выпуск катализатора, впуск катализатора реактора каталитического крекинга находится в сообщении с возможностью переноса текучей среды с выпуском катализатора регенератора, выпуск реактора каталитического крекинга находится в сообщении с возможностью переноса текучей среды с впуском отделяющего катализатор устройства, выпуск продуктов реакции отделяющего катализатор устройства находится в сообщении с возможностью переноса текучей среды с впуском продуктов реакции необязательного сепаратора продуктов реакции, выпуск катализатора отделяющего катализатор устройства находится в сообщении с возможностью переноса текучей среды впуск катализатора регенератора, при этом реактор каталитического крекинга содержит реактор по любому из пп. 10-20.