RU2812317C1 - Способ преобразования углеводородного сырья в более лёгкие олефины - Google Patents
Способ преобразования углеводородного сырья в более лёгкие олефины Download PDFInfo
- Publication number
- RU2812317C1 RU2812317C1 RU2023103327A RU2023103327A RU2812317C1 RU 2812317 C1 RU2812317 C1 RU 2812317C1 RU 2023103327 A RU2023103327 A RU 2023103327A RU 2023103327 A RU2023103327 A RU 2023103327A RU 2812317 C1 RU2812317 C1 RU 2812317C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- concentric
- light olefins
- reactor
- hydrocarbons
- Prior art date
Links
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims abstract description 52
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims abstract description 52
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 title claims abstract description 33
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 86
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 19
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims abstract description 6
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims abstract 3
- 238000004517 catalytic hydrocracking Methods 0.000 claims abstract 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims abstract 2
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims description 26
- 238000005336 cracking Methods 0.000 claims description 15
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 14
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 33
- 230000008569 process Effects 0.000 description 20
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 14
- 239000003915 liquefied petroleum gas Substances 0.000 description 10
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 9
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 8
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 6
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004523 catalytic cracking Methods 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004231 fluid catalytic cracking Methods 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 3
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 2
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 2
- -1 phosphate compound Chemical class 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 125000000383 tetramethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 101710116822 Atrochrysone carboxylic acid synthase Proteins 0.000 description 1
- 101710169849 Catalase isozyme A Proteins 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce] ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IHKWXDCSAKJQKM-SRQGCSHVSA-N n-[(1s,6s,7r,8r,8ar)-1,7,8-trihydroxy-1,2,3,5,6,7,8,8a-octahydroindolizin-6-yl]acetamide Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](NC(=O)C)CN2CC[C@H](O)[C@@H]21 IHKWXDCSAKJQKM-SRQGCSHVSA-N 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 239000003981 vehicle Substances 0.000 description 1
Abstract
Изобретение касается способа преобразования углеводородного сырья в лёгкие олефины с атомами углерода C2-C4 в присутствии каталитической системы, при котором выполняется крекинг углеводородного сырья в диапазоне температур от 550 до 650°C при среднечасовой скорости подачи сырья (ССПС) в диапазоне от 100 до 300 ч-1 и давлении в диапазоне от 1 до 4 кг/см2·г в концентрическом реакторе с нисходящим потоком, при этом углеводородное сырье включает сырье, выбранное из группы, состоящей из C4 остаточных углеводородов и вакуумного остатка, гидроочищенного вакуумного газойля (ГВГ), нижнего продукта установки гидрокрекинга, при этом каталитическая система состоит из 7-10 масс. % сверхстабильного цеолита типа Y; 4-8 масс. % селективного по форме цеолита типа пентасила; 2,5-5 масс. % нижнего селективного материала, где нижним селективным материалом является мезопористый кислый глинозём; 0,5-2 масс. % редкоземельных металлов; и 75-88 масс. % материала-основы; при этом отношение катализатора к углеводородам составляет 25-40 масс./масс., и в котором рециклирование от 0 до 50% продуктов из концентрического реактора с нисходящим потоком образует до 65 масс. % свежего углеводородного сырья в виде лёгких олефинов углеродов C2-C4. Технический результат - высокий выход легких олефинов, высокая селективность по легким олефинам. 6 з.п. ф-лы, 6 табл., 4 пр.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к способу конверсии углеводородного сырья в легкие олефины. В частности, в настоящем изобретении описывается использование катализатора с короткой длительностью контакта для конверсии углеводородов в большие объемы легких олефинов с углеродным числом, достигающим 4, с 60 масс. % на основе свежего сырья в концентрическом реакторе с нисходящим потоком.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Крекинг с псевдоожиженным катализатором (КПК) является одним из наиболее широко используемых способов для конверсии тяжелых углеводородов в газолин, легкие олефины и прочие ценные продукты. Процесс КПК предусматривает использование двух основных секций, а именно реактора и регенератора. Горячие частицы катализатора из регенератора вступают в контакт с углеводородным сырьем, образуя продукты крекинга и отработанный закоксованный катализатор.
Закоксованный катализатор отделяется от углеводородных продуктов крекинга и очищается паром от остаточных углеводородов. Затем закоксованный катализатор подвергается восстановлению посредством сжигания кокса в присутствии воздуха для восстановления катализатора. После этого горячий катализатор рециркулируется в реактор для обеспечения непрерывности процесса крекинга.
С момента его изобретения в 1938 г. для процесса КПК было разработано множество различных конфигураций и катализаторов. Процесс КПК имеет большое преимущество в виде технологической гибкости, причем сам процесс может использоваться в режиме максимального содержания топлива или максимального содержания химических веществ. Режим максимального содержания топлива обеспечивает максимальный выход дизельных и бензиновых продуктов с минимальным количеством сжиженного нефтяного газа (СНГ) и сухого газа (углеводородные газы с углеродным числом, достигающим 2, включая водород). В режиме максимального содержания химических веществ содержание таких продуктов как СНГ и сухой газ доводится до максимума.
Режимы максимального содержания топлива и максимального содержания химических веществ достигаются за счет изменения условий и катализатора в системе КПК.
Кроме того, согласно отчету об исследовании рынка компании «Fortune Business Insights», опубликованному в сентябре 2021 г., прогнозируется, что мировой рынок электромобилей вырастет с 287,36 млрд. долларов США в 2021 г. до 1318,22 млрд. долларов США в 2028 г. при совокупном среднегодовом темпе роста 24,3% в прогнозируемый период. В связи с указанным быстрым развитием рынка электромобилей это приведет к снижению потребления топлива ввиду постепенного перехода от транспортных средств, работающих на топливе, к электрическим транспортным средствам. В связи с этим нефтеперерабатывающим предприятиям необходимо внести изменения в линейки своей продукции и перейти с режима топлива на режим химических веществ.
Установки каталитического крекинга на нефтеперерабатывающих предприятиях будут играть решающую роль в переходе от топлива к химическим веществам. В эксплуатацию было введено множество установок каталитического крекинга высокой жесткости для увеличения выхода химических веществ. Конфигурация реактора также играет важную роль в работе установки каталитического крекинга в режиме высокой жесткости. Конфигурация реактора и каталитическая система процесса КПК также претерпели коренные изменения с момента изобретения модели 1 в 1942 г. Крекинг в восходящем потоке был изобретен компанией «Shell» в 1972 г. с целью сокращения времени контакта между катализатором и углеводородами. Однако позже было обнаружено, что селективность продукта в конфигурации с восходящим потоком ограничена из-за присущего катализатору обратного смешения. Исследователи предложили конфигурацию реактора с нисходящим потоком, чтобы предотвратить обратное смешение катализатора, наблюдаемое в конфигурации с восходящим потоком. С тех пор появились различные конструкции с нисходящим потоком, но лишь немногие из них стали использоваться в промышленном масштабе. Основной проблемой, с которой приходится сталкиваться, является эффективный контакт катализатора и углеводородов для достижения преимущества отсутствия обратного смешения катализатора. По мере увеличения масштаба реактора с нисходящим потоком становится трудно равномерно распределить катализатор. Конструкция концентрического реактора с нисходящим потоком обеспечивает равномерное распределение катализатора, а его завеса кольцевого потока обеспечивает необходимый контакт между катализатором и углеводородами благодаря относительно меньшему требуемому радиальному расстоянию. Роль катализатора в такой конфигурации реактора становится столь же важной, поскольку сокращение времени контакта влияет на степень конверсии и выход легких олефинов. Настоящее изобретение описывает способ и катализатор, при использовании которых выход легких олефинов и его селективность доведены до максимума без снижения степени конверсии.
В патенте US 5846402 приведено описание способа селективного каталитического крекинга сырья на нефтяной основе для получения продукта с высоким содержанием сжиженного нефтяного газа (СНГ) и легких олефинов, содержащих от 3 до 4 углеродных атомов, предусматривающего использование в реакторе с псевдоожиженным слоем определенных компонентов катализатора. Данный способ обеспечивает выход СНГ в диапазоне от 40 до 65 масс. % от свежего сырья на нефтяной основе, селективность по легким олефинам не менее 40 масс. % и селективность по сжиженному нефтяному газу не менее 45 масс. %.
В патенте US 6656346 приведено описание способа, в котором тяжелая нефтяная фракция преобразуется посредством каталитического крекинга за счет контакта нефти со смесью катализаторов, состоящей из 60-95 масс. % основного крекингового катализатора, содержащей сверхстабильный цеолит типа Y и менее 0,5 масс. % редкоземельного оксида металла, а также от 5 до 40 масс. % добавки, содержащей селективный по форме цеолит, в аппарате каталитического крекинга с псевдоожиженным слоем в условиях температуры на выходе из активной зоны реактора в диапазоне от 580 до 630°С, соотношения катализатора к нефти в диапазоне от 15 до 40 масс./масс., причем время контакта углеводородов в активной зоне составляет от 0,1 до 1,0 секунды для увеличения выхода легких олефинов.
В патенте US 6538169 приведено описание способа КПК для получения легких олефинов, включающего в себя контактирование потока углеводородного сырья со смешанным катализатором, который включает в себя восстановленный катализатор и закоксованный катализатор. Состав катализатора включает в себя первый компонент и второй компонент. Второй компонент представляет собой цеолит с размером пор не более среднего, причем содержание цеолита составляет не менее 1 масс. % от состава катализатора. Контакт происходит в реакторе с восходящим потоком для крекинга углеводородов в потоке сырья и получения потока продуктов крекинга, содержащего углеводородные продукты, включая легкие олефины и закоксованный катализатор. Поток продуктов крекинга выходит из конца реактора таким образом, что поток углеводородного сырья находится в контакте со смешанным катализатором в восходящем потоке в среднем в течение 2 или менее секунд.
С учетом будущего сценария постепенного преобразования продуктов нефтепереработки в химические вещества, нефтеперерабатывающим предприятиям важно решить вопрос переработки тяжелого углеводородного сырья для достижения более высокого выхода легких олефинов в сравнении с существующими способами. В традиционном процессе КПК используется конфигурация восходящего потока, в которой катализатор и углеводород движутся вверх, а для преодоления ограничений эксплуатации оборудования системы необходимо минимальное время контакта 2-2,5 секунды. В связи с относительно продолжительным временем контакта количество нежелательных продуктов, таких как кокс и сухой газ, увеличивается, в то время как в системе с нисходящим потоком, где углеводородное сырье и катализатор вступают в контакт и движутся вниз одновременно, селективность продукта повышается благодаря малому времени пребывания в контакте при использовании указанной конфигурации. Однако конверсия продукта также снижается в связи с сокращением времени контакта. Таким образом, конверсия продукта увеличивается за счет повышения температуры реакции. Также наблюдается, что при повышении температуры селективность по пропилену в СНГ увеличивается, тогда как селективность по этилену в сухом газе и селективность по бутиленам в СНГ снижается. Тем не менее, общий выход олефинов увеличивается параболически с температурой. В настоящем изобретении приведено описание использования конкретной каталитической системы с указанным эксплуатационном диапазоном в концентрическом реакторе с нисходящим потоком для достижения желаемой цели.
ЦЕЛИ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Основной целью настоящего изобретения является способ доведения до максимума выхода легких олефинов С2-С4.
Еще одной целью изобретения является сведение к минимуму выхода нежелательных продуктов, таких как кокс, легкий рецикловый газойль (ЛРГ) и осветленное масло (ОМ). Кроме того, целью настоящего изобретения также является переработка нежелательных продуктов, таких как ЛРГ и ОМ, для выработки необходимых объемов кокса для удовлетворения потребностей реактора в тепловой энергии.
Еще одной целью изобретения является сжигание нежелательных продуктов, таких как ЛРГ и ОМ, в регенераторе для удовлетворения потребностей реактора в тепловой энергии. Получаемые продукты, такие как ЛРГ и ОМ, могут регенерироваться в дополнительной зоне для поддержания равномерной температуре в регенераторе при сжигании в регенераторе жидких продуктов.
Еще одной целью настоящего изобретения является использование катализатора с короткой продолжительностью контакта для преобразования углеводородов в большое количество легких олефинов.
Дополнительной целью использования концентрического реактора с нисходящим потоком является доведение до максимума выхода легких олефинов С2-С4.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к способу преобразования углеводородного сырья в более легкие олефины с атомами углерода С2-С4 в присутствии каталитической системы, состоящей из 7-10 масс. % сверхстабильного цеолита типа Y; 4-8 масс. % селективного по форме цеолита типа пентасила; 2,5-5 масс. % нижнего селективного материала; 0,5-2 масс. % редкоземельных металлов; и 75-88 масс. % материала-основы, в котором крекинг сырья выполняется в диапазоне температур от 550 до 650°С при среднечасовой скорости подачи сырья (ССПС) в диапазоне от 100 до 300 ч-1 и давлении в диапазоне от 1 до 4 кг/см2⋅г в реакторе, который по существу представляет собой концентрический реактор с нисходящим потоком, в котором отношение катализатора к углеводородам составляет 25-40 масс./масс., и в котором от 0 до 50% продуктов из концентрического реактора с нисходящим потоком рециклируются, в результате чего образуется до 65 масс. % свежего сырья в виде легких олефинов С2-С4.
В другом варианте изобретения закоксованный катализатор отделяется от крекинговых углеводородов на выходе из концентрического реактора с нисходящим потоком через колонну отгонки и переносится в регенератор в присутствии кислородсодержащего газа при температуре от 650°С до 750°С. для сжигания кокса и получения восстановленного катализатора с содержанием в катализаторе кокса менее ОД масс. %, причем закоксованный катализатор непрерывно циркулирует между регенератором и концентрическим реактором с нисходящим потоком.
В предпочтительном варианте изобретения время нахождения катализатора в концентрическом реакторе с нисходящим потоком составляет от 0,1 до 1 секунды.
В предпочтительном варианте изобретения продукты с температурой кипения выше 200°С частично рециркулируются обратно в секцию отгонки в одном или нескольких местах; а продукты с температурой кипения выше 200°С частично рециркулируются обратно в секцию регенератора в одном или нескольких местах.
В другом варианте изобретения крекинг сырья проводится при температуре 620-640°С и ССПС 120-150 ч-1 и при соотношении катализатора к углеводородам 35-40.
В еще одном варианте изобретения катализатор представляет собой каталитическую систему, включающую в себя 8-9 масс. % сверхстабильного цеолита типа Y; 6-7 масс. % селективного по форме цеолита типа пентасила; 4-5 масс. % нижнего селективного материала; 0,5-1 масс. % редкоземельных металлов; и 80-82 масс. % материала-основы.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящим изобретением предусматривается использование катализатора с короткой длительностью контакта для преобразования тяжелого углеводородного сырья в легкие олефины, особенно с числом атомов углерода от 2 до 4, в реакторе с псевдоожиженным слоем в присутствии микросферического катализатора.
В одном из вариантов настоящего изобретения тяжелое углеводородное сырье преобразуется в большие объемы легких олефинов в концентрическом реакторе с нисходящим потоком в присутствии микросферического катализатора, состоящего из крупнопористого компонента, имеющего отношение кремнезема к оксиду алюминия не менее 10, среднепористого компонента, имеющего отношение диоксида кремния к оксиду алюминия не менее 30, компонента некристаллического алюмосиликата, фосфатного соединения, редкоземельного соединения и неактивного материала-основы. Крупнопористый компонент представляет собой, по существу, цеолит типа Y с размером пор от 7 до 10 Ǻ. Среднепористый цеолит по существу является селективным по форме цеолитом типа пентасила. Крекинг тяжелого углеводородного сырья происходит в концентрическом реакторе с нисходящим потоком в присутствии многофункционального микросферического катализатора, состоящего из сверхстабильного цеолита типа Y с диапазоном 5-10 масс. %, 4-8 масс. % селективного по форме цеолита типа пентасила, 2,5-5 масс. % активного материала, который является нижним селективным материалом, 0,5-2 масс. % редкоземельных элементов, причем редкоземельные элементы в основном представляют собой лантан и церий, и 75-88 масс. % материала-основы. Нижний селективный материал представляет собой, по существу, мезопористый кислый глинозем, используемый для предварительного крекинга тяжелых углеводородов до их попаданием в среду цеолита типа Y. Крекинг углеводородов проводится в интервале температур 550-650°С, среднечасовой скорости подачи сырья (ССПС) в диапазоне 100-300 ч-1, а продолжительность контакта в концентрическом реакторе с нисходящим потоком поддерживается в диапазоне от 0,1 до 1 секунды, причем катализатор присутствует в пределах 15-45 масс. % от углеводородного сырья в реакторе, давление поддерживается в пределах от 1 до 4 кг/см2⋅г, а соотношение пара к углеводороду составляет от 0,1 до 1,0 масс./масс. Данный способ обеспечивает общий выход легких олефинов (углеродные атомы С2, С3 и С4) в диапазоне от 40 до 65 масс. % от свежего нефтяного сырья. Другими газообразными продуктами, образующимися в процессе, являются метан, этан, пропан, бутан и водород. Жидкий продукт, полученный в процессе, может быть фракционирован в соответствии с желаемым диапазоном фракции. Катализатор дезактивируется на стадии крекинга из-за отложения кокса.
Отделение закоксованного катализатора проводится в конце этапа крекинга в реакторе. Катализатор отделяется от продуктов крекинга. Сепаратор концентрического реактора с нисходящим потоком способен за очень короткое время отделить катализатор и крекинговые углеводороды. Нижняя часть реактора используется в качестве колонны отгонки для удаления захваченных углеводородов из катализатора при помощи водяного пара. После этого закоксованный катализатор переносится в регенератор, расположенный сверху, по подъемной линии с использованием воздуха в качестве среды переноса.
Отложения углерода, водорода, серы и азота на катализаторе сжигается в регенераторе для восстановления катализатора в присутствии кислорода при температуре 650-750°С.
Затем регенерированный катализатор переносится в концентрический реактор с нисходящим потоком для крекинга тяжелых углеводородов в легкие олефины. Поскольку катализатор, используемый в данном процессе, обладает высокой селективностью по коксу, выход кокса, необходимый для удовлетворения теплового баланса, может оказаться недостижимым. В таких случаях рециркулят продуктов диапазона ЛРГ и ОМ может переносится в колонну отгонки в качестве прекурсоров кокса для получения дополнительного кокса. В одном из вариантов изобретения часть продуктов диапазона ЛРГ и ОМ может быть рециркулирована в регенератор для сжигания и получения дополнительной тепловой энергии, чтобы обеспечить тепло, необходимое для работы реактора. Условия процесса и катализатор, показанные в примерах, приведены исключительно в описательных целях. Настоящее изобретение может быть использовано для любого подобного сырья и может включать любое сырье, такое как С4, остаточные углеводороды, такие как предварительно отбензиненная нефть и вакуумный остаток, гидроочищенный вакуумный газойль (ГВГ), нижний продукт установки гидрокрекинга.
Селективный по коксу катализатор означает катализатор, который, при использовании в тех же эксплуатационных условиях и с исходным сырьем, приводит к более низкому выходу кокса. Это видно из данных, полученных в Примере 3, где представлены продукты, полученные с использованием другой каталитической системы с другой конфигурацией реактора. Можно заметить, что катализатор КПК обеспечивает выход кокса в размере 6,2 масс. %, тогда как катализатор, используемый в настоящем изобретении, обеспечивает выход кокса на уровне 4,6 масс. %. На реальном заводе использование селективного по коксу катализатора приведет к снижению количества удельного кокса в системе. Удельный кокс определяется как кокс, присутствующий в циркулирующем катализаторе. Использование катализатора с высокой селективностью по коксу приведет к уменьшению содержания удельного кокса, что потребует более высокой циркуляции катализатора для данной температуры реакции, что в свою очередь приведет к более высокой каталитической конверсии и, таким образом, к увеличению выхода продукта. В одном из вариантов изобретения ЛРГ и ОМ, образующиеся в процессе, рециркулируются в колонне отгонки в нескольких местах для доведения до максимума их конверсии и выхода кокса.
В Примере 1 представлены данные для традиционного процесса КПК, в котором используется конфигурация восходящего потока, а продолжительность контакта катализатора с углеводородом при восходящем движении находится в диапазоне 2-2,5 секунд. В связи с относительно долгой продолжительностью контакта увеличивается количество нежелательных продуктов, таких как кокс и сухой газ, а также наблюдается, что при повышении температуры селективность по пропилену в ЛРГ увеличивается, тогда как селективность по этилену в сухом газе и селективность по бутиленам в ЛРГ снижается. Но общий выход олефинов увеличивается параболически с температурой. В Примере 2 данные, полученные для системы с нисходящим потоком, в которой углеводородное сырье и катализатор вступают в контакт и одновременно перемещаются вниз, при продолжительности контакта катализатора и углеводорода в диапазоне от 0,5 до 1 секунды, наблюдается повышение селективности продукта в связи с сокращенным временем контакта, которое применяется в указанной установке. Однако конверсия продукта также снижается из-за сокращения продолжительности контакта. Недостаток настоящего этапа был преодолен за счет использования катализатора, описанного в настоящем изобретении. В настоящем изобретении, как показано в Примере 3, конверсия продукта повышается в связи с повышением температуры реакции с новой каталитической системой для повышения выхода легких олефинов с использованием концентрического реактора с нисходящим потоком с продолжительностью контакта катализатора с углеводородом в диапазоне от 0,5 до 1 секунды. Полученные данные указывают на более высокое содержание легких олефинов (С2-С4) по сравнению с другой системой, более низкий выход кокса и более высокую селективность по пропилену в СНГ.
Характеристики сырья, используемого в настоящем изобретении, приведены в Таблице 1 ниже:
Каталитические компоненты, используемые в настоящем изобретении
| Каталитические компоненты | Ед. изм. | CAT-A |
| Крупнопористый компонент | масс. % | 10,1 |
| Среднепористый компонент | масс. % | 6,2 |
| Некристаллический компоненты | масс. % | 1,7 |
| Фосфаты | масс. % | 5,9 |
| Редкоземельные материалы | масс. % | 0,2 |
| Неактивный материал-основа | масс. % | 75,9 |
Пример 1
Влияние температуры реактора с восходящим потоком на выход продукта / селективность по легким олефинам
Используемое сырье: Гидроочищенный вакуумный газойль
Катализатор: Катализатор КПК с 10 масс. % цеолита типа пентасила
Подача катализатора в реакторе: 8 г
Моделируемая продолжительность контакта: 2.5 секунды
Пример 2
Сравнение концентрического реактора с нисходящим потоком и реактора с восходящим потоком
Используемое сырье: ГВГ
Катализатор: Катализатор КПК с 10 масс. % цеолита типа пентасила
Пример 3
Влияние катализатора и конфискации реактора
Используемое сырье: Гидроочищенный вакуумный газойль
Пример 4
Влияние высокоактивного катализатора на различное сырье в концентрическом реакторе с нисходящим потоком
Катализатор: САТ-А
ПРЕИМУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ:
Ниже указаны технические преимущества настоящего изобретения в сравнении с известным уровнем техники
1. Высокий выход легких олефинов.
2. Высокая селективность по легким олефинам.
Claims (7)
1. Способ преобразования углеводородного сырья в лёгкие олефины с атомами углерода C2-C4 в присутствии каталитической системы, при котором выполняется крекинг углеводородного сырья в диапазоне температур от 550 до 650°C при среднечасовой скорости подачи сырья (ССПС) в диапазоне от 100 до 300 ч-1 и давлении в диапазоне от 1 до 4 кг/см2·г в концентрическом реакторе с нисходящим потоком, при этом углеводородное сырье включает сырье, выбранное из группы, состоящей из C4 остаточных углеводородов и вакуумного остатка, гидроочищенного вакуумного газойля (ГВГ), нижнего продукта установки гидрокрекинга, при этом каталитическая система состоит из 7-10 масс. % сверхстабильного цеолита типа Y; 4-8 масс. % селективного по форме цеолита типа пентасила; 2,5-5 масс. % нижнего селективного материала, где нижним селективным материалом является мезопористый кислый глинозём; 0,5-2 масс. % редкоземельных металлов; и 75-88 масс. % материала-основы; при этом отношение катализатора к углеводородам составляет 25-40 масс./масс., и в котором рециклирование от 0 до 50% продуктов из концентрического реактора с нисходящим потоком образует до 65 масс. % свежего углеводородного сырья в виде лёгких олефинов углеродов C2-C4.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что закоксованный катализатор отделяется от крекинговых углеводородов на выходе из концентрического реактора с нисходящим потоком через колонну отгонки и переносится в регенератор в присутствии кислородсодержащего газа при температуре от 650 до 750°C для сжигания кокса и получения восстановленного катализатора с содержанием в катализаторе кокса менее 0,1 масс. %, причём закоксованный катализатор непрерывно циркулирует между регенератором и концентрическим реактором с нисходящим потоком.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что катализатор имеет время нахождения от 0,1 до 1 секунды в концентрическом реакторе с нисходящим потоком.
4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что продукты с температурой кипения выше 200°C частично рециркулируются обратно в отгонку в одном или нескольких местах.
5. Способ по п. 2, отличающийся тем, что продукты с температурой кипения выше 200°C частично рециркулируются обратно в регенератор в одном или нескольких местах.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что крекинг углеводородного сырья проводится при температуре в пределах 620-640°C и ССПС 120-150 ч-1 и при соотношении катализатора к углеводородам 35-40 масс./масс.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что каталитическая система включает в себя 8-9 масс. % сверхстабильного цеолита типа Y; 6-7 масс. % селективного по форме цеолита типа пентасила; 4-5 масс. % нижнего селективного материала, где нижним селективным материалом является мезопористый кислый глинозём; 0,5-1 масс. % редкоземельных металлов; и 80-82 масс. % материала-основы.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IN202221009125 | 2022-02-21 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2812317C1 true RU2812317C1 (ru) | 2024-01-29 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5846402A (en) * | 1997-05-14 | 1998-12-08 | Indian Oil Corporation, Ltd. | Process for catalytic cracking of petroleum based feed stocks |
| RU2144525C1 (ru) * | 1993-11-05 | 2000-01-20 | Чайна Петро-Кемикал Корпорейшн | Способ каталитической конверсии углеводородного сырья |
| US20150053588A1 (en) * | 2012-03-27 | 2015-02-26 | Indian Oil Corporation Ltd. | Apparatus and process for fluid catalytic cracking |
| US20210139794A1 (en) * | 2019-11-11 | 2021-05-13 | Indian Oil Corporation Limited | Process for Producing Hydrogen and Light Olefins From Resid Fluid Catalytic Cracking |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2144525C1 (ru) * | 1993-11-05 | 2000-01-20 | Чайна Петро-Кемикал Корпорейшн | Способ каталитической конверсии углеводородного сырья |
| US5846402A (en) * | 1997-05-14 | 1998-12-08 | Indian Oil Corporation, Ltd. | Process for catalytic cracking of petroleum based feed stocks |
| US20150053588A1 (en) * | 2012-03-27 | 2015-02-26 | Indian Oil Corporation Ltd. | Apparatus and process for fluid catalytic cracking |
| US20210139794A1 (en) * | 2019-11-11 | 2021-05-13 | Indian Oil Corporation Limited | Process for Producing Hydrogen and Light Olefins From Resid Fluid Catalytic Cracking |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5692962B2 (ja) | 低級オレフィンの収率を増大させるための接触変換方法 | |
| US9458394B2 (en) | Fluidized catalytic cracking of paraffinic naphtha in a downflow reactor | |
| CA2795120C (en) | A process for simulataneous cracking of lighter and heavier hydrocarbon feed and system for the same | |
| TWI383039B (zh) | A catalytic conversion method | |
| US20020195373A1 (en) | Heavy oil fluid catalytic cracking process | |
| JP2020517793A (ja) | 炭化水素供給原料の蒸気接触ダウナー熱分解による軽質オレフィン収率の向上 | |
| US11332680B2 (en) | Processes for producing petrochemical products that utilize fluid catalytic cracking of lesser and greater boiling point fractions with steam | |
| JP2021531378A (ja) | 炭化水素油の接触分解方法、反応器及システム | |
| US11230673B1 (en) | Processes for producing petrochemical products that utilize fluid catalytic cracking of a lesser boiling point fraction with steam | |
| JP5988875B2 (ja) | ディーゼル燃料のセタン価バレルを増加するための触媒転換方法 | |
| JPH04220491A (ja) | 流出物中に存在するオレフィンのオリゴマー化またはトリマー化を伴う接触クラッキング方法 | |
| CN110540866B (zh) | 一种原油全馏分的加工方法 | |
| RU2812317C1 (ru) | Способ преобразования углеводородного сырья в более лёгкие олефины | |
| KR101672789B1 (ko) | 생성물 분포 프로파일을 향상시키기 위한 촉매적 전환 방법 | |
| JP3724932B2 (ja) | 油の流動接触分解方法 | |
| JP3724934B2 (ja) | 油の流動接触分解方法 | |
| US11891356B2 (en) | Production of high yields of light olefins from heavy hydrocarbons | |
| US11434432B2 (en) | Processes for producing petrochemical products that utilize fluid catalytic cracking of a greater boiling point fraction with steam | |
| CN112708453B (zh) | 一种生产丙烯的方法 | |
| US11866659B1 (en) | Multi-zone catalytic cracking of crude oils | |
| CN115895710A (zh) | 一种生产低碳烯烃的催化转化方法及装置 | |
| CN112745899A (zh) | 一种生产低碳烯烃的催化转化方法和催化转化装置 |