Способ проведения каталитического крекинга сырья в псевдоожиженном слое и устройство для его осуществления

 

Использование: нефтехимия. Сущность: каталитический крекинг сырья проводят транспортировкой последнего и катализатора через промежуточную секцию первой части стояка. При этом под выпускным отверстием стояка образуется первая смесь отработанного катализатора и газообразных продуктов, имеющая первую плотность катализатора. Часть первой смеси подают из первой части стояка во взвесь частиц катализатора, находящуюся во второй части стояка, включающей в себя разделительную зону, большая часть которой выступает над выпускным отверстием стояка с образованием над последним второй смеси частиц катализатора и газообразных продуктов со второй плотностью катализатора и газообразных продуктов со второй плотностью катализатора, большей первой плотности катализатора. Вторую смесь направляют через выпускное отверстие стояка в сепаратор, отделенные частицы катализатора направляют в отпарную зону. Образовавшийся поток десорбирующего газа и пара направляют в разделительную зону, откуда отработанный катализатор подают на регенерацию. Используемое устройство содержит реакционный сосуд, реакционный стояк, включающий верхнюю секцию и выпускное отверстие, расположенное в верхней секции и ограниченное боковой стенкой стояка, сепаратор, отпарную зону, расположенную ниже разделительной зоны, а также разделительную камеру, ограниченную верхней секцией стояка и выступающую, как минимум на один диаметр стояка над выпускным отверстием, и выпускное отверстие для десорбирующего пара, ограниченное стояком в разделительной камере. 2 с. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Настоящее изобретение относится к способу осуществления каталитического крекинга в псевдоожиженном слое (ККПС) потоков тяжелых углеводородов таких, как вакуумный газойль и восстановленная нефть, от которой отогнаны легкие фракции, с использованием реакционного стояка (вертикального трубопровода). Более конкретно данное изобретение относится к способу проведения реакции углеводородов в реакционном стояке и разделению продуктов реакции и используемого в данном процессе катализатора.

Каталитический крекинг углеводородов в псевдоожиженном слое представляет собой основной процесс производства бензина и легких углеводородных продуктов из тяжелого углеводородного сырья такого, как вакуумные газойли или остановочное сырье. Большие молекулы углеводородов, связанные с тяжелыми углеводородами сырья, подвергаются крекингу с тем, чтобы разрушить цепи тяжелых углеводородов, образуя легкие углеводороды. Эти легкие углеводороды извлекают как продукт и их можно использовать непосредственно или подвергать дальнейшей обработке с тем, чтобы повысить объемный выход октана относительно сырых тяжелых углеводородов.

Основное оборудование для проведения каталитического крекинга углеводородов в псевдоожиженном слое появилось еще в начале 1940-х годов. Главные компоненты процесса ККПС включают реактор, регенератор и отпарную колонну. Реактор состоит из контактной зоны, в которой сырые углеводороды приводятся в контакт с измельченным катализатором, и зоны разделения, в которой парообразные продукты крекинговой реакции отделяются от катализатора. Дальнейшее разделение продукта происходит в отпарной колонне, куда катализатор поступает из зоны разделения и где из катализатора удаляются захваченные углеводороды, для чего осуществляется противоточный контакт с паром или другой отпаривающей средой. Процесс ККПС проводят при контакте исходного материала, будь то вакуумный газойль, нефть, от которой отогнаны легкие фракции, или любой другой источник углеродов с относительно высокой точкой кипения, с катализатором, представляющим собой измельченный или порошкообразный твердый материал. Катализатор транспортируют подобно жидкости, пропуская через него газ или пар со скоростью, достаточной, чтобы получить желаемый режим транспортировки. Контакт нефти с псевдоожиженным материалом катализирует реакцию крекинга. В течение этой реакции на катализаторе будет осаждаться кокс. Кокс состоит из водорода и углерода и может включать также другие материалы в незначительных количествах, в частности, серу и металлы, которые поступают в процесс вместе с исходным материалом. Кокс влияет на активность катализатора, блокируя активные участки на поверхности катализатора, где происходят реакции крекинга. Традиционно катализатор из отпарной колонны передается в регенератор, чтобы удалить кокс за счет окисления кислородсодержащим газом. Полученный катализатор с пониженным содержанием кокса по сравнению с катализатором в отпарной колонне, ниже именуемый как регенерированный катализатор, собирается для возвращения в реакционную зону. При окислении кокса с поверхности катализатора выделяется большое количество тепла, часть которого покидает регенератор с газообразными продуктами окисления кокса, обычно именуемыми как дымовые газы. Остальное тепло выходит из регенератора вместе с регенерированным катализатором. Псевдоожиженный катализатор постоянно циркулирует из реакционной зоны в зону регенерации и затем обратно в реакционную зону. Псевдоожиженный катализатор, выполняя каталитическую функцию, действует так же как инструмент переноса тепла из зоны в зону. Выходящий из реакционной зоны катализатор называют обработанным, т.е. частично дезактивированным в результате осаждения кокса на катализаторе. Конкретные детали разных зон контакта, зон регенерации и зон отпаривания наряду с устройством для передачи катализатора из зоны в зону хорошо известны специалистам данной области.

Скорость конверсии сырья в реакционной зоне контролируют путем регулирования температуры катализатора, его активности, количества (т.е. отношения количества катализатора к количеству нефти) и времени контакта между катализатором и сырьем. Наиболее распространенный метод регулирования температуры реакции состоит в регулировании скорости циркуляции катализатора из регенерационной в реакционную зоны, при котором одновременно изменяется и отношение катализатора к нефти по мере изменения температуры реакции. Т.е. если желательно повысить скорость конверсии, увеличивают скорость потока циркулирующего ожиженного катализатора из регенератора в реактор.

Углеводородный продукт реакции ККПС извлекают в парообразном виде и передают на оборудование для получения продукта. Это оборудование обычно состоит из основной колонны для охлаждения парообразного углеводорода, поступающего из реакционной зоны, и извлечения целого ряда тяжелых продуктов крекинга, которые обычно включают остаточные материалы, масло каталитического крекинга и тяжелый бензин. Более легкие материалы из основной колонны поступают в зону концентрации для дальнейшего разделения на дополнительные потоки продуктов.

Одним из усовершенствований оборудования для ККПС, которое позволило снизить потери продукта при термическом крекинге, стало использование стояка для проведения крекинга. При крекинге в стояке регенерированный катализатор и исходные материалы поступают в трубчатый реактор и транспортируются вверх за счет расширения в результате испарения углеводородов и за счет других сред псевдоожижения, если таковые присутствуют, при контакте с горячим катализатором. Крекинг в стояке обеспечивает хороший исходный контакт катализатора с нефтью, а также позволяет более тщательно контролировать время контакта катализатора с нефтью за счет исключения турбулентности и обратного перемешивания, которые могут изменять время нахождения катализатора. В настоящее время контакт катализатора с нефтью в зоне крекинга в стояке длится 1-5 секунд. Для обеспечения равномерного потока катализатора в некоторых конструкциях стояков используют транспортирующий газ. Транспортирующий газ служит для ускорения катализатора в первой секции стояка перед введением сырья, снижая турбулентность, которая может изменять время контакта между катализатором и углеводородами.

Независимо от того, используется транспортный газ или нет, крекинг в стояке существенно улучшил работу установок для ККПС. Среди его преимуществ можно отметить сокращение времени контакта в реакционном стояке для контроля степени крекинга в стояке и улучшение перемешивания, обеспечивающего более однородную смесь катализатора с сырьем. Более совершенное распределение исключает разницу времени контакта между катализатором и сырьем по сечению, в противном случае некоторое количество сырья может контактировать с катализатором более продолжительно, чем другие порции сырья. Как сокращение времени контакта, так и более одинаковое среднее время контакта всего сырья с катализатором позволяют держать под контролем избыточный крекинг в стоянке или исключать его.

К сожалению, большая часть достигнутого в отношении одинакового контакта и контролируемого времени контакта может быть потеряна при отделении катализатора от парообразных углеводородов. По мере того как катализатор и углеводороды выгружаются из стояка, они должны разделяться. На начальных стадиях развития этой технологии проведения крекинга в стояке выходящий материал из стояка разгружали в большой резервуар. Этот резервуар служит разделительной камерой и до сих пор называется реакционным сосудом, хотя большая часть реакции происходит в стояке. Этот реакционный сосуд имеет большой объем. Пары, поступающие в реакционный сосуд, хорошо перемешаны в большем объеме и поэтому имеют широкое распределение времени нахождения, что обусловливает относительно продолжительное время нахождения для значительной части фракции продукта. Те фракции продукта, которые находятся более продолжительное время, могут подвергаться дополнительному каталитическому и термическому крекингу, давая менее желательную продукцию с более низким молекулярным весом.

Одно из известных устройств для обеспечения быстрого разделения катализатора и паров в реакционных сосудах называется устройство для баллистического разделения, или стояк с воздушником (патент США N 4792437, кл. B 01 J 4/00). Конструкция стояка с воздушником в основном состоит из прямой трубы в конце стояка и отверстия, которое направлено вверх в реакционный сосуд, с множеством циклонных впускных отверстий, расположенных по окружности стояка вблизи открытого конца. Функция этого устройства состоит в том, чтобы выстреливать частицами катализатора с высоким импульсом у открытого конца стояка, где скапливается пар. Быстрое разделение катализатора и паров происходит за счет относительно низкой плотности паров, которые могут быстро менять направление и возвращаться во впускные отверстия вблизи окружности стояка, в то время как более тяжелые частицы катализатора продолжают двигаться по прямой траектории, которая задана им прямой секцией трубы стояка. Преимущество стояка с воздушником состоит в том, что исключено какое-либо мертвое пространство в реакционном сосуде, в котором мог бы образовываться кокс, и обеспечивается быстрее разделение катализатора и паров. Однако стояк с воздушником имеет недостаток, состоящий в том, что операции протекает в большом открытом объеме реакционного сосуда. Таким образом, стояк с воздушником обеспечивает эффективное отделение катализатора, способствуя быстрому разделению частиц катализатора и газов в стояке, но имеет низкую эффективность отделения углеводородов, поскольку большая часть углеводородов все же остается в реакционном сосуде в течение продолжительного времени.

Для обеспечения дополнительного контроля времени контакта между катализатором и парами сырья были использованы также тесно связанные циклоны (патент США N A-4737346, кл. B 01 F 8/18). В этой конструкции циклоны непосредственно примыкают к концу реакционного стояка. Такое прямое соединение циклонов со стояком обеспечивает быстрое отделение части парообразных продуктов от катализатора. Следовательно, время контакта для большей части паров сырья можно тщательно контролировать. При прямом соединении циклонов с выпускным отверстием реакционного стояка возникает проблема необходимости в системе, которая могла бы справиться с волнами давления из стояка. Эти волны повышения давления и обусловленный ими переходный рост нагрузки катализатора внутри циклонов может перегрузить циклоны так, что неприемлемое количество мелких частиц катализатора будет переноситься с реакционным паром в расположенные ниже средства разделения. Поэтому было предложено несколько устройств для связанных напрямую циклонов, которые существенно усложнили конструкцию и размещение связанных напрямую циклонов; и решение проблемы временной перегрузки катализатором состоит либо в использовании такой конструкции, при которой значительное количество реакционного пара может входить в открытое пространство реактора сосуда, либо в принесении в жертву удовлетворительной работы циклонной системы, подвергая ее возможным переходным перегрузкам катализатора. Еще одно решение этой проблемы предложено в патенте США N 4285961, кл. C 10 G 11/18, 81.

Тесно связанные циклоны также обуславливают очень низкую скорость газового потока через реакционный сосуд, что может способствовать осаждению кокса на внутренней поверхности сосуда. Продолжительное время нахождения тяжелых углеводородов при относительно низкой температуре в верхней части реакционного сосуда также способствует образованию кокса. Осаждение кокса влияет на функцию реакционного сосуда за счет образования толстых осаждений на внутренней поверхности сосуда, которые изолируют и вызывают местное охлаждение частей металлического кожуха. Эти охлажденные участки способствуют конденсации материалов коррозии, которые могут повредить реакционный сосуд. Кроме того, возникают другие проблемы, вызванные большими осаждениями кокса, которые могут время от времени отламываться большими кусками и блокировать поток катализатора через сосуд или трубы.

Цель данного изобретения состоит в сокращении времени нахождения углеводородов в реакционном сосуде.

Еще одна цель изобретения заключается в усовершенствовании работы стояка с воздушником при разделении катализатора и парообразных углеводородов.

Целью настоящего изобретения является также контроль времени нахождения в секции реакционного сосуда для каталитического крекинга в псевдоожиженном слое.

Данное изобретение касается способа осуществления каталитического крекинга в псевдоожиженном слое, при котором используется стояк с воздушником, содержащий, по меньшей мере, часть отделенного баллистическим путем катализатора в виде взвеси частиц катализатора, находящейся в конце стояка и проходящей над впускным отверстием циклона в стенке стояка. Взвесь катализатора создает разделительную зону, которая рассеивает энергию направленного вверх потока катализатора от стояка, чтобы удержать, как минимум часть отделенных частиц катализатора в стояке, до тех пор, пока частицы выводятся через впускные отверстия циклонов. Отделенный таким образом катализатор и большое количество захваченных паров, которые сопровождают его, не переносятся в реакционный сосуд, что позволяет исключить избыточный крекинг. В зону разделения взвеси также поступает десорбирующий газ из зоны отпаривания в реакционном сосуде. При пропускании десорбирующего газа через зону разделения взвеси происходит дополнительное отпаривание взвешенного катализатора за счет предотвращения разгрузки углеводорода в сосуд и улучшается регенерация парообразных продуктов в циклонных сепараторах. Вытяжка десорбирующих паров назад в верхнюю часть стояка имеет дополнительное преимущество, состоящее в сохранении относительно активного района вверху реакционного сосуда, который предотвращает конденсацию и образование кокса в верхних частях реактора.

Согласно одному из вариантов, данное изобретение представляет собой способ осуществления каталитического крекинга сырья в псевдоожиженном слое. Данный способ включает подачу сырья и частиц регенерированного катализатора в нижнюю секцию реакторного стояка и транспортировку катализатора и сырья вверх через первую часть стояка, при котором сырье превращается в поток газообразного продукта и образуются отработанные частицы катализатора за счет осаждения кокса на регенерированных частицах катализатора, образуя первую смесь отработанного катализатора и газообразных продуктов, имеющих первую плотность катализатора. Вторая смесь отработанного катализатора и газообразных компонентов отводится из стояка через выпускное отверстие. По меньшей мере, часть первой смеси проходит вверх из первой части стояка во взвесь частиц катализатора, находящуюся во второй части стояка. Вторая часть стояка содержит разделительную зону в нижнем конце стояка, которая не выпускает какого-либо существенного количества катализатора из стояка. Большая часть длины разделительной зоны расположена над выпускным отверстием и создает над выходом область, в которой плотность катализатора выше, чем плотность первой смеси. Поток десорбирующего пара пропускается в разделительную зону. Вторая смесь частиц катализатора, газообразных продуктов и десорбирующего пара пропускается через отделитель частиц. В этом отделителе газообразные компоненты отделяются от отработанного катализатора. Возвращенные из отделителя частиц газообразные продукты удаляются из процесса. Частицы катализатора из отделителя передаются в отпарную зону, из которой выходит десорбирующий газ, создающий поток десорбирующего газа и пара. Отработанный катализатор из отпарной зоны подается в зону регенерации и приводится в контакт с регенерирующим газом, чтобы выжечь кокс из частиц катализатора и создать регенерированные частицы для передачи их в реакционный стояк.

В другом варианте данное изобретение представляет устройство для осуществления каталитического крекинга сырья в псевдоожиженном слое. Это устройство состоит из вертикального стояка, содержащего направленную вверх верхнюю секцию, помещенную в реакционный сосуд. Выпускное отверстие стояка, ограниченное его боковой стенкой, находится в верхней секции реакционного стояка. Разделительная камера, ограниченная верхней секцией стояка, возвышается на, по крайней мере, два диаметра стояка над его выпускным отверстием. Верхний конец стояка ограничивает впускное отверстие для впуска десорбирующего пара в разделительную камеру. Отделитель частиц тесно связан с выпускным отверстием, чтобы обеспечить отделение катализатора от парообразных продуктов. Отпарной сосуд размещается под разделительной зоной и взаимосвязан с реакционным сосудом. По трубе катализатор выводится с дна отпарного сосуда и передается в регенерационный сосуд.

На фиг. 1 показана система реактора и регенератора для процесса каталитического крекинга в псевдоожиженном слое в соответствии с данным изобретением; на фиг. 2-5 варианты взвешенной разделительной зоны в соответствии с данным изобретением.

Данное изобретение в целом относится к реактору для осуществления каталитического крекинга в псевдоожиженном слое. Это изобретение будет пригодным для большинства процессов каталитических процессов крекинга в псевдоожиженном слое, которые применяются для крекирования легкого или тяжелого сырья. Идея данного способа и оборудования согласно настоящему изобретению может быть использована для изменения существующих технологий и оборудования или для разработки нового оборудования для каталитического крекинга в псевдоожиженном слое.

В данном изобретении использованы обычные элементы, составляющие большинство конструкций. Реакционный стояк обеспечивает первичную зону. Реакционный сосуд и циклонные отделители удаляют частицы катализатора из газообразных продуктов. В отпарной зоне удаляется большой процент сорбированных паров с поверхности катализатора. Отработанный катализатор из зоны регенерации используется в реакционном стояке. В секциях реактора и регенератора может использоваться целый ряд реакционных и регенерирующих компонентов, не ограничивая изобретения этими деталями за исключением тех, которые специально заявлены в формуле изобретения.

Технология основного процесса будет более понятна из описания со ссылками на фиг. 1. Регенерированный катализатор из трубы 12 зоны регенерации 10 передается по трубе 14 со скоростью регулируемой контрольным клапаном 16, в У-образную секцию 18. Транспортирующий газ, вдуваемый в дно У-образной секции 18, по трубе 20 несет катализатор вверх через нижнюю секцию стояка 22. Сырье вводится в стояк над нижней секцией 22 через сопла 24 для вдувания сырья. На чертеже данное изобретение показано с использованием зоны транспортирующего газа 22. Но для достижения преимуществ настоящего изобретения наличие этой зоны транспортирующего газа не является необходимым.

Смесь сырья катализатора и транспортирующего газа проходит по промежуточной секции стояка 26, которая входит в реакционный сосуд 28 и вместе с секциями стояка 26 и 22 образует первую часть стояка. Из этой первой части стояка смесь катализатора и газообразных компонентов поступает во вторую часть 29 стояка. Термин "газообразные компоненты" охватывает транспортирующий газ, газообразные продукты и пары, а также неконвертированные компоненты сырья.

Поверхность раздела 32 находится между первой и второй частями стояка. Пара выпускных отверстий 34 связывает стояк с первой ступенью двух групп циклонных сепаратов 38. У второй части стояка 29 имеется открытый конец 40, в который принимается поток десорбирующего пара. Отвод катализатора и газообразных компонентов из выпускных отверстий 34 рассеивает энергию катализатора и газовой смеси, перемещающихся вверх в стояке, в результате чего образуется поверхность раздела 32 между областью низкой плотности катализатора в первой части стояка и областью высокой плотности катализатора во второй части стояка, расположенной на поверхности раздела 32 и над ней. Десорбирующий газ, поступающий из открытого конца вверху стояка, также проходит через область высокой плотности катализатора в части стояка 29 и отводится через выпускные отверстия 34. Часть стояка 29 ограничивает разделительную камеру, которая действует как разделительная зона 30.

Газообразные компоненты отделяются от частиц катализатора с помощью циклонных сепараторов 38. Газообразные продукты и катализатор выходят из трубы 34 через циклоны первой ступени 36 и затем поступают в циклоны второй ступени 42. Газообразные продукты реакции возвращаются над второй ступенью циклонов по линиям 44, а отделенные частицы катализатора возвращаются в плотный слой 46 по погруженным трубам 48 из циклонов первой ступени и по погруженным трубам 50 из циклонов второй ступени. Обработанный катализатор и захваченные и адсорбированные углеводороды проходят вниз из слоя 46 в отпарную колонну 52. По мере того, как катализатор проходит вниз через отпарную колонну 52, он движется по каскаду и вперед за счет ряда лопаток 54. Пар вдувается в нижнюю часть отпарной колонны распределителем 56 и проходит вверх противотоком к каскадирующему вниз потоку катализатора. Сопло 56 отводит катализатор от дна зоны отпаривания 52 и передает его на регенератор катализатора 10 по линии 60. Проходящий по линии 62 кислород-содержащий поток контактирует с катализатором в регенераторе и выжигает кокс из катализатора, создавая, таким образом. поток дымовых газов, содержащих побочные продукты сжигания кокса, который выводится из регенератора по линии 64, образуя регенерированный катализатор с пониженной концентрацией кокса. Для удаления кокса из частиц катализатора за счет сжигания кокса и возвращения частиц катализатора в реакционный стояк можно использовать любую известную конструкцию регенератора, и конкретные детали зоны регенерации не составляют важного аспекта данного изобретения.

Согласно данному изобретению, стояк обеспечивает уникальную область отделения катализатора от газа. Обратившись теперь к работе верхней части стояка, показанной на фиг. 1, видим, что катализатор поднимается по первой части стояка и через секции 26 в виде обычного закупоривающего потока со скоростью 6,1-30,5 м/сек (20-100 футов/сек) при плотности катализатора 16-80 кг/м³ (1-5 фунтов/фут³). Относительно равномерный поток катализатора продолжается до тех пор, пока он не достигнет высоты выпускных отверстий стояка 34. Энергия потока газа и катализатора, проходящего вверх по стояку, начинает немедленно рассеиваться, когда он достигает высоты выпускных отверстий 34 за счет потери давления в результате отвода газа и катализатора. Однако, импульс смеси газа с катализатором продолжает нести большую часть катализатора и часть газа вверх мимо выпускных отверстий 34. Вторая часть стояка это часть, где скорость катализаторной смеси, проходящей вверх стояка, начинает падать за счет отведения катализатора и газа из стояка или увеличения площади потока в стояке. По мере того, как скорость частиц катализатора продолжает снижаться при потере ведущего давления, относительное снижение скорости частиц, проходящих над выпускными отверстиями 34, увеличивает время нахождения частиц катализатора в разделительной зоне 30, образованной во второй части 20 стояка. Разделительной зоной является та часть стояка, которая содержит катализатор и расположена над поверхностью раздела 32. Увеличение времени нахождения катализатора, поступающего в разделительную зону, повышает плотность в разделительной зоне по сравнению с плотностью в первой части стояка. Импульс движущегося вверх катализатора и частиц газа поддерживает область высокой плотности катализатора в виде взвеси над выпускными отверстиями 34. Импульс частиц катализатора, направленный вверх, по мере того, как они проходят мимо выпускного отверстия 34, придает силу катализатору высокой плотности в разделительной зоне, которая также поддерживает область высокой плотности катализатора над выпускным отверстием 34 стояка. Происходит постоянный обмен частиц катализатора на поверхности раздела 32, т.к. вновь поступившие частицы, проходящие вверх по стояку, обладают импульсом достаточным, чтобы пересечь поверхность раздела 32 и подняться вверх разделительной зоны 30, отталкивая другие частицы катализатора вниз под поверхность раздела и в выпускные отверстия 34. Любой газообразный компонент из стояка и из потока отпарной среды, которая поступает через верх 40 стояка, также непрерывно проходит в них в выпускные отверстия 34. Для целей дальнейшего описания под разделительной зоной стояка будет подразумеваться та часть стояка, в которой наблюдается значительное снижение скорости катализатора и газообразные компоненты для разделения их в разделительном устройстве.

Таким образом, по мере того, как смесь газообразных компонентов и катализатора проходит вверх стояка, происходит изменение и скорости, и плотности, когда она поступает во вторую часть стояка и через поверхность раздела 32. Катализатор в первой части стояка будет иметь скорость от 6,1 до 30,5 м/сек (20-100 футов/сек), и плотность от 16 до 80 кг/м³ (1-5 фунтов/фут³). Когда катализатор и газообразные компоненты проходят мимо поверхности раздела, плотность катализатора возрастает по меньшей мере в 1,1 - 20 и предпочтительно 5-20 раз по сравнению с плотностью катализатора в первой части стояка.

Поток десорбирующего газа вниз через открытый конец 40 и непрерывное выстреливание частицами через поверхность раздела в верхнюю секцию разделительной зоны сохраняет циркуляцию катализатора и газов вниз из разделительной зоны 30. Поверхность раздела 32 и более высокая плотность частиц катализатора в разделительной зоне 30 помогает в десорбции паров углеводородов из катализатора перед тем, как он входит в выпускные отверстия 34. Относительно более высокая плотность катализатора в разделительной зоне 30 обеспечивает зону контакта, которая позволяет десорбирующим парам осуществлять дополнительную десорбцию частиц катализатора прежде, чем он поступит в циклоны.

Катализатор, отводимый из выпускных отверстий стояка, может входить в любое отделительное средство, в котором завершается отделение газообразных продуктов из катализатора. Обычно, выпускные отверстия подают катализатор и газообразную смесь на одну или более ступеней циклонный сепараторов. Независимо от используемого сепаратора, он должен быть прямо связан с выпускными отверстиями стояка, и достаточно закрыт, чтобы избежать повторного входа газообразных компонентов в суспензированный в газовом потоке катализатор в реакционном сосуде. При использовании циклонных сепараторов можно применять одноступенчатый или двухступенчатый циклон, как это показано на фиг. 1. Сепараторы работают обычным образом, отделяя газообразные компоненты от катализатора и удаляя газообразные продукты из реакционного сосуда, в то время как отделенный катализатор возвращается в отпарную зону.

Для данного изобретения подходят отпарные зоны, в которых можно удалять адсорбированные углеводороды из катализатора. В большинстве случаев отпарная зона содержит обычную конструкцию с отбойными перегородками, показанную на фиг. 1, в которой частицы катализатора вступают в противоточный контакт с восходящим потоком десорбирующего пара. Количество десорбирующего пара в данном процессе находится в обычных пределах, используемых при каталитическом крекинге в псевдоожиженном слое, и колеблется от 1 до 3 кг пара на 1000 кг катализатора.

Разделительная зона в верхнем конце стояка содержит устройство, которое практически исключает выход катализатора из стояка. В простейшем виде, катализатор удерживается в разделительной зоне стояка за счет обеспечения выступающего отрезка стояка 66 над выпускными отверстиями 34. В некоторых случаях выступающий конец 66, имеющий такой же диаметр, как и промежуточная часть стояка, может быть достаточной длины, чтобы предотвратить выброс частиц катализатора через верх стояка. Но во многих случаях просто удлиненный конец может потребовать большей длины для выступающего конца 66, чем может обеспечить реакционный сосуд 28.

На фиг. 2-4 показано несколько вариантов конца стояка, позволяющих уменьшить требуемую высоту выступающего конца стояка, чтобы предотвратить значительный выброс катализатора через верх стояка. Эти средства могут также обеспечить увеличение плотности катализатора в разделительной секции стояка.

На фиг. 2 показан альтернативный вариант верхнего конца стояка, изображенного на фиг. 1. В этой конструкции выпускные отверстия 34 расположены над промежуточной частью стояка 26. Над выпускными отверстиями стояк имеет секцию большего диаметра 68. Эта расширенная часть стояка служит для более быстрого рассеивания любой быстроперемещающейся струи, которая может проходить мимо выпускных отверстий 34. Кроме того, увеличение диаметра позволяет захватывать любые частицы катализатора, которые мигрируют над открытым верхом 70. Для дополнительного удерживания частиц катализатора конец стояка может быть снабжен факультативной отбойной перегородкой 72. Перегородка 72 закрывает открытый конец стояка и прямо препятствует встреливанию частиц катализатора мимо открытого конца стояка. Перегородка 72 может также быть снабжена кольцевым отверстием 74. Отверстие 74 необходимо, чтобы позволить десорбирующим парам поступать в верхний конец разделительной зоны. Кольцевое отверстие 74 может быть выполнено как ограничение, позволяющее сохранить положительное падение давления для потока десорбирующего пара, когда он входит в верхнюю часть стояка. И в этом случае падение кинематической энергии, связанное с движением катализатора и газообразного потока вверх стояка, будет вызывать нарушение режима потока катализатора, входящего в верхнюю часть разделительной зоны, в результате чего поверхность раздела 76 образуется между потоком низкой плотности катализатора и газами в секции 26 стояка и над поверхность раздела 76 образуется секция с относительно более высокой плотностью катализатора.

В другом варианте этого изобретения верхняя секция стояка увеличена в большей части длины стояка, которая включает выпускные отверстия. На фиг. 3 показана такая конструкция, при которой за промежуточной секцией 26 стояка следует расширенная часть 78. Выпускные отверстия стояка 34' образованы в боковых стенках расширенной части 78. Когда катализатор проходит из секции 26 в расширенную секцию 78, скорость смеси уменьшается, рассеивая, таким образом, часть энергии потока перед тем, как он пройдет к выпускным отверстиям 34'. Первоначальное рассеяние энергии потока под выпускным отверстием 34 уменьшает импульс частиц катализатора в разделительной зоне, в результате чего катализатор легче удерживается под открытым верхом 80 стояка. Угасание кинетической энергии и нарушение слоя катализатора, когда он продолжает падать назад в расширенную секцию разделительной зоны, вновь создает поверхность раздела 32 между верхней областью более высокой плотности катализатора и нижней областью более низкой плотности катализатора.

На фиг. 4 показан еще один вариант изменения конца стояка. В этом варианте за промежуточной секцией 26 следуют выпускные отверстия 34, как это показано также на фиг. 1. Над выпускными отверстиями 34 стояк содержит конец 84, который закрыт крышкой 88 за исключением одного или нескольких отверстий 90. Крышка 88 отклоняет большую часть катализатора, который может выстреливать мимо конца стояка и в реакционный сосуд. Отверстия 90 обеспечивают ограниченный проход для потока десорбирующего пара и возвращение катализатора, который мигрирует наружу через отверстия. Эта конструкция особенно подходит для осуществления высокоскоростного процесса в стояке, где частицы катализатора сохраняют относительно большую скорость, когда они ударяют по крышке 88, которая может отклонить катализатор от отверстий 90. Расширенная часть 92 стояка захватывает любые отклоненные частицы катализатора, проходящие через отверстия 90. Катализатор в части 92 падает через отверстия 90 и возвращается в разделительную зону 30', которая содержит поверхность раздела 32'.

На фиг. 5 показан еще один вариант конструкции для предотвращения миграции катализатора через верх стояка. Промежуточная честь стояка и выпускные отверстия выполнены так же, как показано на фиг. 1 и 4. Верхний конец 94 стояка закрыт крышкой 96. Сопло малого диаметра 98 выходит вверх из крышки 96 и/или наружу из стенок стояка. Сопло 98 обеспечивает ограничительное отверстие для возвращения десорбирующего пара в разделительную зону 30''. Когда десорбирующий пар проходит в разделительную зону 30'' через сопло 98, он создает положительное падение давления по выступающему отрезку сопла, что предотвращает любой выход или отклонение частиц катализатора через конец сопла 98.

Формула изобретения

1. Способ проведения каталитического крекинга сырья в псевдоожиженном слое, включающий подачу сырья и регенерированных частиц катализатора в нижнюю секцию реакционного стояка, подачу смеси частиц катализатора и газообразных продуктов через выпускное отверстие стояка в сепаратор с отделением потока газообразных продуктов и направлением частиц катализатора в отпарную зону, образование потока десорбирующего газа и пара, подачу отработанного катализатора из разделительной зоны в зону регенерации, обеспечение контакта отработанного катализатора с регенерирующим газом в зоне регенерации для выжига кокса из частиц катализатора с получением регенерированных частиц катализатора и направления последних в реакционный сток, отличающийся тем, что частицы катализатора и сырье транспортируют вверх через промежуточную секцию первой части стояка с конверсией сырья в газообразные продукты и получением отработанных частиц катализатора за счет осаждения кокса на регенерированных частицах катализатора с образованием первой смеси отработанного катализатора и газообразных продуктов под выпускным отверстием стояка, имеющей первую плотность катализатора, по меньшей мере часть первой смеси подают из первой части стояка во взвесь частиц катализатора, находящуюся во второй части стояка и включающего в себя разделительную зону, большая часть которой выступает над выпускным отверстием стояка с образованием над последним второй смеси частиц катализатора и газообразных продуктов со второй плотностью катализатора, большей первой плотности катализатора, в разделительную зону подают поток десорбирующего пара и в сепаратор направляют вторую смесь частиц катализатора и газообразных продуктов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первую смесь направляют во вторую часть стояка со скоростью 6,1 30,5 м/сек.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что выпускные отверстия стояка расположены на дне разделительной зоны или ниже.

4. Способ по п.1, 2, отличающийся тем, что первая плотность катализатора составляет 16 80 кг/м³, вторая плотность катализатора в 1,1 20 раз выше первой плотности.

5. Способ по п. 1 3, отличающийся тем, что разделительная зона стояка имеет большее поперечное сечение, чем первая часть стояка.

6. Способ по п.1 4, отличающийся тем, что нижний конец стояка перекрыт для образования ограниченного отверстия.

7. Способ по пп.1 5, отличающийся тем, что катализатор ударяется о поперечную поверхность разделительной зоны.

8. Устройство для проведения каталитического крекинга сырья в псевдоожиженном слое, содержащее реакционный сосуд, реакционный стояк, выполненный в виде вертикальной трубы, снабженный выпускным отверстием, ограниченным боковой стенкой стояка, сепаратор, тесно связанный с выпускным отверстием для отделения частиц катализатора от газообразных продуктов, отпарную зону, связанную с реакционным сосудом, трубу для отвода катализатора из отпарного сосуда и подачи катализатора в регенерационный сосуд, отличающееся тем, что содержит реакционный стояк, включающий верхнюю секцию, расположенную в реакционном сосуде, и выпускное отверстие, расположенное в верхней секции, отпарную зону, расположенную ниже разделительной зоны, дополнительно содержит разделительную камеру, ограниченную верхней секцией стояка и выступающую как минимум на один диаметр стояка над выпускным отверстием, и выпускное отверстие для десорбирующего пара, ограниченное стояком в разделительной камере.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5