Способ и устройство для получения легких олефинов

 

Использование: для получения пропилена, бутиленов и пентенов, а также высокооктановой фракции бензина с низким содержанием бензола путем каталитической конверсии легкого, тяжелого газойля, геройля вакуумной перегонки или нафты при использовании обычных или усовершенствованных катализаторов ФКК. Сущность изобретения: способ включает стадии подачи углеводородного исходного материала в реакционную зону, содержащую твердый катализатор, контактирование углеводородного исходного материала в реакционной зоне с катализатором, в условиях, которые благоприятствуют каталитической конверсии углеводородов в легкие олефины, отделение полученных продуктов реакции из реакционной зоны после каталитической конверсии, выделение катализатора и регенерацию дезактивированного катализатора в регенераторе. В соответствии с изобретением углеводородный исходный материал контактирует с катализатором в реакторе с циркулирующим флюидизированным слоем при времени пребывания в диапазоне от 0,1 до 3 с. Изобретение позволяет получать продукты с высоким содержанием пропилена, изобутилена или изоамилена путем каталитического дегидрирования соответственно из пропана, изобутана или нафты, с применением обычного или усовершенствованного катализатора дегидрирования для работы в условиях флюидизированного слоя. 2 с. и 16 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Настоящее изобретение относится к получению легких олефинов. В частности, изобретение относится к способу в соответствии с преамбулой п. 1 получения легких олефинов, таких как пропилен, бутилены и амилены, из углеводородных исходных материалов, содержащих, например, легкий и тяжелый газойль, газойль вакуумной перегонки, нафту, пропан, бутаны или легкие конденсаты. Изобретение также относится к устройству в соответствии с преамбулой п. 17 для получения легких олефинов из указанных углеводородных исходных материалов.

В настоящее время известно несколько используемых в промышленности способов получения пропилена, бутиленов или амиленов из различных углеводородных исходных материалов на основе нефти. Эти способы включают паровой крекинг, каталитический крекинг в флюидизированном слое и дегидрирование. Известные способы имеют следующие недостатки.

Паровой крекинг: Основным продуктом процесса парового крекинга является этилен. Наиболее важными побочными продуктами являются пропилен и более тяжелые олефины, и их выходы нельзя существенно увеличить путем изменения рабочих условий. Другие побочные продукты образованы остаточным газом нефтехимического процесса, высокотемпературным дегтем и нагаром, которые вредят процессу и будут иметь малую или нулевую ценность.

Обычный каталитический крекинг в флюидизированном слое (ФКК): Выход легких олефинов мал, и качество основного продукта-компонента, бензина ФКК, является низким для последующих требований, вследствие его низкого октанового числа и высокого содержания бензола и тяжелых олефинов. Для того чтобы увеличить образование легких олефинов, требуются более высокие температуры и более короткое время пребывания, что не практикуют в современных реакторах, как будет описано ниже. Когда поднимают температуру, реакция становится более эндотермичной, и уменьшается разность температур между реактором и регенератором, так как температуру регенератора нельзя поднять без повреждения катализатора. Для подачи всей требуемой энергии необходимо либо увеличить отношение катализатор/нефтепродукт, либо перенести часть энергии каким-либо другим образом.

Каталитическое дегидрирование: Гидрирование углеводородов происходит при относительно высоких температурах. Реакция дегидрирования является очень эндотермичной и требует большого, тщательно контролируемого подвода тепла в реакционную зону. Это привело к сложным, дорогим конструкциям реактора/регенератора.

Типы реакторов, которые используют в процессах конверсии углеводородов, можно классифицировать следующим образом: 1. Реакторы с неподвижным слоем; 2. Реакторы с флюидизированным слоем.

При очень высоких скоростях флюидизации поверхность слоя больше не определена четко, а заменена зоной, где содержание твердых веществ медленно снижается с высотой. Если частицы мелкие, то это приводит к быстрой флюидизации, где унос твердых веществ происходит при таких высоких скоростях, что обычно быстро флюидизированные слои можно сохранить только путем рециркуляции унесенных твердых веществ через циклоны. Такой вид системы называют циркулирующим флюидизированным слоем, ЦФС.

Одной из наиболее широко используемой системой реактора является система ФКК, основными элементами которой являются вертикальная труба, работающая в области быстрого флюидизированного потока, реактор большого объема, работающий в фазе разбавленной суспензии, и регенератор, работающий в области флюидизированного слоя. Такой вид реакторной системы обычно имеет вертикальную трубу (30 - 40 м), высокую по сравнению с регенератором, что позволяет связать регенератор с комбинацией вертикальная труба-реактор в точке, расположенной между верхней частью реактора и нижней частью вертикальной трубы. Очевидно то, что вертикальная труба должна быть выше, чем регенератор, для того, чтобы обеспечить гидродинамическую состоятельность системы. Это накладывает ограничивающие условия на процессы, которые обусловлены временем пребывания и конструкцией оборудования. Данные, ограничивающие условия, особенно неблагоприятны тогда, когда в реакторе требуются короткие времена пребывания и высокие концентрации твердых веществ. Это накладывает пределы в отношении времени пребывания и концентрации твердых веществ - очень короткие времена пребывания или высокие концентрации твердых веществ не могут быть достигнуты в системе ФКК.

В описании патента США N 4980053 описаны испытания, проведенные при применении в качестве сырья тяжелых углеводородных фракций, таких как газойль вакуумной перегонки, при более жестких рабочих условиях, чем ФКК, но при более мягких условиях, чем условия при паровом крекинге, что приводит к более высокому выходу пропилена и бутиленов, чем выход этилена. Данный процесс, известный как процесс глубокого каталитического крекинга (ПГКК), исследовали на опытных установках и на промышленной модернизированной установке для ФКК. Эта установка практически являлась установкой для ФКК с отличающимися рабочими параметрами и с модифицированным катализатором.

В патентной заявке ЕР N 395345 описан способ превращения насыщенных углеводородов в легкие олефины, в частности в пропилен, путем применения цеолитного катализатора и температур реакции в диапазоне от 500 до 700oC, при низких парциальных давлениях углеводородов. В примерах из данной ссылки способ воплощали с использованием реакторов с неподвижным слоем, что дает возможность поддерживать короткие времена пребывания. Однако этот процесс можно также проводить в системах с флюидизированным слоем. Заявляется, что прототипный процесс имеет более низкие капитальные затраты и более селективен по пропилену и бутиленам, чем обычный паровой крекинг.

Однако вышеупомянутые реакторные системы обладают серьезными ограничениями, которые сужают их применение, в особенности в процессах, где требуется короткое время пребывания и высокие концентрации твердых веществ в реакторе. В таком процессе вертикальная труба должна быть низкой по сравнению с регенератором. Проблема даже более ухудшается, если одновременно имеется большая разность давлений между регенератором и вертикальной трубой. В этой ситуации регенератор нельзя соединить циклоном с вертикальной трубы. Вместо этого требуются усложненные системы для циркуляции катализатора. На практике вертикальную трубу реактора следовало бы сконструировать непрактично высокой, и в этом случае скорость газа стала бы слишком большой, а объемная доля катализатора в вертикальной трубе была бы слишком низкой для оптимальных условий процесса. Система ФКК имеет ограничение в том, что объемную долю катализатора нельзя свободно регулировать без влияния на другие переменные процесса.

Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы преодолеть вышеуказанные недостатки прототипов и предложить новый способ и реакторную систему для приготовления легких олефинов из углеводородного исходного материала.

Изобретение основано на идее проведения каталитической конверсии углеводородного исходного материала в реакторе с цируклирующим флюидизированным слоем (ЦФС) с использованием коротких времен пребывания. Предпочтительно, использованный катализатор также регенерируют в регенераторе с циркулирующим флюидизированным слоем и всю тепловую энергию, необходимую для эндотермической реакции конверсии, подают посредством частиц рециклированного регенерированного катализатора.

Более конкретно, способ по изобретению отличается тем, о чем говорится в отличительной части п. 1.

Реакторная система по изобретению содержит по меньшей мере одну установку (реактор) с циркулирующим флюидизированным слоем для каталитической конверсии углеводородов, снабженную подающими соплами для углеводородного исходного материала и для частиц рециклированного катализатора. ЦФС-реактор также снабжен циклоном или подобным сепаратором для отделения использованного катализатора от потока продуктов, причем указанный циклон имеет выход для продуктов - легких олефинов и выход для твердых веществ - отделенных частиц катализатора. Кроме того, реакторная система содержит по меньшей мере одну установку с циркулирующим флюидизированным слоем для регенерации катализатора путем сжигания, снабженную подающими соплами для использованного катализатора, который нужно регенерировать, и циклоном или подобным сепаратором для отделения регенерированного катализатора от выхлопных газов процесса сгорания. Подающее сопло регенератора соединено с выходом для твердых веществ циклона реактора.

Более конкретно, реакторная система в основном отличается тем, о чем говорится в отличительной части п. 17.

На прилагаемом чертеже схематично изображена упрощенная схема процесса для предпочтительного варианта воплощения изобретения.

В пределах объема настоящего изобретения термины "использованный катализатор" ("spent catalyst") и "дезактивированный катализатор" ("deactivated catalyst") попеременно используются, чтобы обозначить частицы катализатора с осажденным нагаром или другими примесями, которые снижают каталитическую активность катализатора.

Аббревиатура "ЦФС" используется для обозначения "циркулирующего флюидизированного слоя" ("circulating fluidized bed"), в котором твердые вещества вертикально переносятся высокоскоростным потоком газа в вертикальной трубе. ЦФС предпочтительно оборудован циклоном, в котором твердые вещества отделяют от газового потока. Здесь также часто имеется обратная труба для рециклирования твердых веществ, которая связана с циклоном. Такая обратная труба представляет предпочтительный вариант ЦФС по изобретению, однако описанные ниже установки с ЦФС также могут работать без обратных труб. В ЦФС-реакторе поверхностные скорости газа обычно находятся в диапазоне от 2 до примерно 10 м/с. При таких скоростях газа пропускная способность по твердому веществу (частицам катализатора) очень велика, что сводит к минимуму требуемый диаметр реактора. Поверхностная скорость газа в ЦФС-регенераторе не критична, поскольку катализатор можно рециклировать для того, чтобы достичь желаемого времени пребывания для регенерации катализатора.

Термин "легкие олефины" ("light olefins") обозначает олефины, содержащие от 1 до 6 углеродных атомов, предпочтительно этилен, пропилен, бутилены и пентены.

При применении в отношении контакта исходный материал-катализатор термин "короткий контакт" указывает на времена пребывания в диапазоне от 0,1 до 3 с. Возможно время пребывания менее 2 с или менее 1 с, в частности, даже менее 0,5 с.

Способ каталитического превращения углеводородов в легкие олефины включает обычные стадии подачи углеводородного исходного материала в реакционную зону, содержащую твердый катализатор. В реакционной зоне углеводороды контактируют с катализатором в условиях, которые благоприятствуют каталитической конверсии углеводородов в легкие олефины. После реакции полученные легкие олефины и непрореагировавший исходный материал отделяют от частиц катализатора. Использованный дезактивированный катализатор извлекают и регенерируют в регенераторе путем отжига нагара, отложившегося на частицах катализатора.

В соответствии с изобретением углеводородный исходный материал контактирует с катализатором в циркулирующем флюидизированном слое (ЦФС-реакторе), причем время пребывания находится в диапазоне от 0,1 до 3 с. Система с ЦФС по изобретению отличается от обычной системы ФКК в том отношении, что 1) широкий объемный реактор заменен на вертикальную трубу с небольшим внешним циклоном, и реакции проходят только в вертикальной трубе; 2) регенератор с кипящим слоем ("bubbling bed") заменен ЦФС-регенератором.

Оба эти усовершенствования предусматривают повышенный контроль времени пребывания и улучшенную конструкцию реактора.

В настоящее время реакторы с циркулирующим флюидизированным слоем (РЦФС) в основном используют для некаталитических процессов. Однако на уровне техники также известен реактор с циркулирующим флюидизированным слоем (ЦФС), предназначенный для получения малеинового ангидрида, основанного на каталитическом окислении бутана [Pugsley, Т. et al., Ind. Eng. Chem. Res. 31 (1992), 2652-2660]. В качестве недостатка известной конструкции ЦФС следует отметить то, что объемную фракцию катализатора в реакторе нельзя свободно регулировать без влияния на другие переменные процесса. Кроме того, на уровне техники не предлагается использование одного и того же оборудования для реакций крекинга или для получения легких олефинов.

В соответствии с изобретением использованный катализатор отделяют от продуктов и углеводородного исходного материала во внешнем циклоне, присоединенном к ЦФС-реактору. Регенератор предпочтительно содержит то же оборудование, что и реактор, так что регенерацию использованного катализатора можно осуществить во втором циркулирующем флюидизированном слое. Однако также можно использовать и другие типы регенераторов.

В соответствии с изобретением можно расположить два (или более) реактора последовательно, путем использования потока продуктов из предыдущего реактора в качестве исходного материала для следующего реактора. По такому варианту реакторы могут работать при разных температурах и давлениях, что дает возможность адаптировать процесс к углеводородным исходным материалам наиболее разнообразного вида. По одному особо предпочтительному варианту воплощения изобретения, в котором реакторная система содержит ЦФС-реактор и ЦФС-регенератор, по меньшей мере часть отделенного дезактивированного катализатора проводят к регенератору через первую трубу ("трубу для использованного катализатора"), которая соединена с нижним концом регенератора. Подачу дезактивированного катализатора в регенератор предпочтительно регулируют вентилем, соединенным с подающим соплом трубы таким образом, что в трубе присутствует по меньшей мере минимальное количество катализатора для того, чтобы сохранять трубу , по существу, газонепроницаемой. Образованная катализатором "пробка" в трубе предотвратит подвод в регенератор каких-либо газов, выделяющихся из реакционной зоны. Это устранит риск взрывов.

В рамках изобретения можно подводить весь отделенный дезактивированный катализатор в регенератор без какого-либо внутреннего повторного цикла в реакторе.

Целесообразно, чтобы дезактивированный катализатор регенирировался путем сжигания нагара, набравшегося на его поверхности, во втором циркулирующем флюидизированном слое при температуре в диапазоне от 650 до 800oC, предпочтительно путем подачи в регенератор горячего воздуха и необязательно горячего отходящего газа от дополнительного топлива. Как уже отмечалось выше, также возможно использование других типов регенераторов, таких как обычные регенераторы с кипящим слоем.

Важное преимущество настоящей реакторной системы, которая будет описана более подробно ниже, заключается в том факте, что концентрацию катализатора в реакторе можно поддерживать на высоком уровне, гарантируя таким образом большой контакт каталитической поверхности с углеводородными реагентами. Поэтому реакторная система по изобретению предпочтительно оборудована второй трубой ("трубой для возвращения катализатора в повторный цикл") для введения в повторный цикл в реактор катализатора, отделенного с помощью циклона.

Расход использованного катализатора, который нужно регенерировать и ввести в повторный цикл, зависит от углеводородного исходного материала, скорости подачи, используемого катализатора и условий процесса.

Так же, как и в случае ЦФС-реактора, часть катализатора предпочтительно возвращают в повторный цикл в ЦФС-регенератор через трубу для возвращения в цикл, в то время как остальная часть катализатора, то есть регенерат, проходит в ЦФС-реактор через трубу для возвращения катализатора в повторный цикл, которая соединена с низом ЦФС-реактора.

Изобретение можно использовать для превращения углеводородов в легкие олефины в условиях крекинга и в условиях дегидрирования. Углеводородное исходное сырье, которое используют в настоящем изобретении для каталитического крекинга, может состоять из легкого газойля (ЛГ), тяжелого газойля (ТГ), газойля вакуумной перегонки (ВГ) или нафты. В качестве разбавителя можно использовать пар или другой газ. Полученные легкие олефины содержат этилен, пропилен, бутилены, амилены и высокооктановые фракции бензина с низким содержанием бензола. В качестве твердых катализаторов используют обычные катализаторы крекинга (ФКК) и усовершенствованные катализаторы крекинга. Типы катализаторов можно описать примерами природных и синтетических алюмосиликатов, цеолитов, глины и т.д. Возможны обычные цеолиты, включая X- и Y-цеолиты, которые могут быть стабилизированы щелочноземельными металлами. Условия процесса каталитического крекинга в реакторной системе по настоящему изобретению следующие: температура реакции от 520 до 700oC; давление от 105 до 500 кПа; время пребывания от 0,1 до 3 с, в особенности от 0,2 до 1 с.

Возможны времена пребывания менее 0.5 с (например, 0.2 - 0.49 с).

Изобретение также можно использовать для дегидрирования углеводородного исходного материала, такого как пропан, изобутан и легкий конденсат, чтобы превратить исходный материал в пропилен, изобутилен и смешанные бутилены соответственно. Температура реакции обычно лежит в диапазоне от 580 до 750oC. Можно использовать такое же время пребывания, как указано выше. Можно использовать известные из уровня техники катализаторы дегидрирования, такие как хром/глинозем.

В соответствии с изобретением для того, чтобы ускорить реакцию, в реактор можно подавать воздух, причем количество подаваемого воздуха составляет от 0 до 50%. Если в реактор вводят дополнительный воздух, его количество предпочтительно составляет от около 0,1 до примерно 50%, в особенности 10 - 40% в расчете на вес углеводородов.

Наиболее важными преимуществами изобретения в сравнении с известными способами являются следующие.

Можно поддерживать короткое время пребывания и высокую объемную долю катализатора без использования сложных механических или пневматических транспортных систем для переноса катализатора от одного узла к другому.

Все тепло, необходимое для каталитической конверсии углеводородного исходного материала, обеспечивается рециклированным катализатором, регенерированным в регенераторе с циркулирующим флюидизированным слоем, за исключением того случая, когда в реактор также нагнетают воздух, и результирующее окисление исходного материала и продуктов реакции, вызванное нагнетанием воздуха, обеспечивает подачу некоторого тепла в реактор.

Объемную долю катализатора в реакторе можно установить на требуемом уровне путем внутренней рециркуляции катализатора, независимо от других потоков в процессе.

Уровни давления в реакторе и регенераторе можно регулировать независимо друг от друга. Это также дает возможность объединить несколько реакторов, работающих со своими собственными оптимальными параметрами процесса и исходным материалом, с одним общим регенератором.

По сравнению с обычными процессами крекинга, способ по настоящему изобретению обеспечивает высокий выход легких олефинов, бензиновую фракцию хорошего качества, высокую конверсию и простую, недорогую конструкцию реактора.

По сравнению с современными способами дегидрирования настоящее изобретение обеспечивает очень простую, недорогую конструкцию реактора/регенератора.

По сравнению с устройствами типа ФКК регенератор является небольшим, и загрузка катализатора меньше. Это дает возможность, при надлежащей конструкции, избежать современных тяжелых огнеупорных узлов и использовать легковесные, простые, недорогие, изолированные снаружи конструкции, которые легко обслуживать.

Среднюю температуру крекинга по ЦФС-реактору можно поднять без увеличения температуры на входе реактора, и в результате этого увеличивается выход легких олефинов при применении воздуха как газа предварительной флюидизации, вследствие экзотермического сгорания, которое происходит одновременно с эндотермическим крекингом в реакционной зоне.

Прилагаемый чертеж показывает предпочтительный вариант воплощения настоящего изобретения. Для того чтобы достигнуть требуемых условий процесса, используют систему реактор/регенератор с коротким контактом. Основной принцип, определяющий взаимодействие двух узлов ЦФС, описан более подробно в финской патентной заявке 924438 [Эйнко Ой, (Einco Оу), Финляндия].

В соответствии с изобретением углеводородный исходный материал, смешанный с нагретым катализатором, подвергают крекингу в ЦФС-реакторе с коротким контактом 1 при температурах в диапазоне от 520 до 700oC. Углеводороды подают через подающее сопло (24). Рабочее давление реактора составляет от 105 до 500 кПа(а), а время пребывания от 0,1 до 3 с, предпочтительно от 0,2 до 2 с. Отношение катализатор/нефтепродукт может изменяться от 1 до 120, предпочтительно от 10 до 50. Парциальное давление углеводородного сырья может быть понижено путем добавления пара или другого газа-разбавителя, подобного рецикловому газу из устройства, однако для работы процесса применение газа-разбавителя не является необходимым условием. Исходный материал поступает из трубы 17, а газ для предварительной флюидизации нагнетают через трубу 18.

После реакции крекинга использованный катализатор отделяют от продуктов в циклоне 2, расположенном снаружи реактора с флюидизированным слоем. Адсорбированные в использованном катализаторе углеводороды либо могут остаться в использованном катализаторе и сгореть в регенераторе 3, либо их можно удалить в зоне десорбции под циклоном паром 21, если десорбция экономически оправдана. Продукты выходят через трубу 19. Часть использованного катализатора переносится из циклона 2 в регенератор 3 через трубу для использованного катализатора 16, причем поток частиц катализатора регулируют вентилем 8 на трубе рядом с подающим соплом 8', связанным с низом регенератора 3. Часть использованного катализатора можно вернуть в реактор в виде внутреннего повторного цикла через регулирующий вентиль 6 на трубе возвращения катализатора в повторный цикл 12. Путем регулирования скорости рециклирования катализатора с помощью вентиля 6 можно регулировать объемную долю катализатора и температурный профиль в реакторе. Для того чтобы предотвратить смешение газов из реактора и регенератора, вентиль 8 регулирует поток частиц катализатора таким образом, что труба 16 всегда заполнена катализатором. Контроль уровня поверхности обозначен буквой L.

Регенератор 3 представляет собой, по существу, реактор с циркулирующим флюидизированным слоем. Регенератор служит двум целям: с помощью катализатора, нагретого в регенераторе, в реактор подают тепло для эндотермической реакции крекинга и нагар, отложившийся на частицах использованного катализатора, отжигают. Регенерация катализатора происходит при температурах в диапазоне от 650 до 800oC путем продувания предварительно нагретого воздуха через трубу входа воздуха 22 и впрыскивания дополнительного топлива через трубу 23 в нижнюю часть регенератора. В альтернативном случае дополнительно топливо можно сжигать в отдельной камере сгорания, из которой горячие отходные газы подают в нижний конец регенератора через трубу 22. Регенерированный горячий катализатор отделяют от газообразных продуктов сгорания, которые выходят через выходную трубу 20 в циклоне регенератора 4, и регенерированный катализатор возвращают в реактор 1 через трубу для регенерированного катализатора 15, причем поток регулируют регулировочным вентилем 10. Остальную часть регенерированного катализатора возвращают как внутренний рецикл в регенератор через трубу для возвращения катализатора в повторный цикл 14.

В стационарных условиях скорости потока катализатора через трубы 15 и 16 равны. Катализатор добавляют в систему через вентиль 5, который регулируется разностью давлений между верхом и низом регенератора.

Можно установить несколько реакторов последовательно по потоку углеводородов, или же несколько реакторов можно расположить параллельно, причем каждый из них будет иметь свою собственную подачу исходных материалов.

Продукты, отделенные от катализатора в циклоне реактора, можно дополнительно переработать в фракции промежуточных продуктов, используя систему извлечения продуктов для стандартного или модифицированного процесса ФКК.

Далее представлены результаты испытаний на опытной установке по конверсии газойлей в олефины, как пояснение примерами вариантов воплощения настоящего изобретения.

Пример 1.

Система состояла из одного ЦФС-реактора и одного ЦФС-регенератора. Регенерированный катализатор, поступающий в реактор, был предварительно флюидизирован азотом. Легкий газойль (ЛГ) подавали через сопло с малым потоком распределяющего воздуха в реактор. В данном испытании не использовали внутренний повторный цикл катализатора. Основные параметры были следующими: Реактор:
Высота - 1,85 м
Диаметр - 0,030 м
Массовый расход нефрепродукта - 1,13 г/с
Отношение внешний катализатор/нефтепродукт - 27 г/г
Отношение внутренний катализатор/нефтепродукт - 0%
Объемная доля катализатора - 2 - 7%
Высота трубы предварительной флюидизации - 0,25 м
Диаметр трубы предварительной флюидизации - 0,018 м
Регенератор:
Высота - 3,1 м
Диаметр - 0,08 м
Концентрация O2 в отходящем газе - 4 - 5%
Объемная доля катализатора - 4%
Пример 2.

Конфигурация реактора и исходный материал были такими же, как в примере 1, за исключением того, что оба отношения внутренний катализатор/нефтепродукт и внешний катализатор/нефтепродукт были около 15. Вход от внутреннего повторного цикла катализатора был расположен на реакторе сразу над местом впрыскивания нефтепродукта.

Пример 3.

Конфигурация реактора и исходный материал были такими же, как в примере 2, за исключением того, что для распределения исходного материала не использовали воздух, а доля внутреннего повторного цикла катализатора была около 8.

Пример 4.

Конфигурация реактора и исходный материал были такими же, как в примере 1, за исключением того, что для предварительной флюидизации использовали воздух, но не использовали газ для распределения сырья. В этом эксперименте диаметр вертикальной трубы был 0,042 м.


Формула изобретения

1. Способ каталитического превращения углеводородов в легкие олефины, содержащий стадии: подачи углеводородного исходного материала в реакционную зону, содержащую твердый катализатор; контактирования углеводородного исходного материала в реакционной зоне с катализатором при условиях, которые благоприятствуют каталитической конверсии углеводородов в легкие олефины; отделения продуктов реакции, полученных из реакционной зоны после каталитической конверсии; выделения катализатора и регенерации дезактивированного катализатора в регенераторе, отличающийся тем, что углеводородный исходный материал контактирует с катализатором в реакторе с циркулирующим флюидизированным слоем (1) при времени пребывания 0,1 - 3 с.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что регенератор содержит циркулирующий флюидизированный слой (3), причем способ дополнительно содержит стадии: выведения по меньшей мере части использованного катализатора из реактора с циркулирующим флюидизированным слоем (1) и подачи его в регенератор с циркулирующим флюидизированным слоем (3) для регенерации путем сжигания и рециклирования регенерированного катализатора в реактор с циркулирующим флюидизированным слоем (1), посредством чего практически все тепло, необходимое для каталитической конверсии углеводородного исходного материала, обеспечивается рециклированным катализатором, регенерированным в регенераторе с циркулирующим флюидизированным слоем (3).

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что весь использованный катализатор из реактора с циркулирующим флюидизированным слоем (1) выводят и подают в регенератор для регенерации путем сжигания.

4. Способ по одному из пп.1 - 3, отличающийся тем, что использованный катализатор отделяют от реактора с циркулирующим флюидизированным слоем (1) во внешнем циклоне (2), соединенном с реактором, причем по меньшей мере часть этого катализатора подводят к регенератору через трубу для использованного катализатора (16), которая соединена с нижним концом регенератора с циркулирующим флюидизированным слоем (3).

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что весь отделенный катализатор подводят в регенератор.

6. Способ по п.4 или 5, отличающийся тем, что поток использованного катализатора в регенератор через трубу для использованного катализатора (16) регулируют вентилем (8) на трубе для использованного катализатора (16) таким образом, что труба для использованного катализатора (16) всегда заполнена катализатором для того, чтобы предотвратить смешение газов из реактора и регенератора друг с другом.

7. Способ по пп.3 - 6, отличающийся тем, что концентрацию в реакторе и температурный профиль вдоль реактора контролируют путем регулирования скорости рециклирования катализатора через трубу для возвращения катализатора в повторный цикл (12) в реактор.

8. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что регенерированный катализатор отделяют от регенератора с циркулирующим флюидизированным слоем (3) в циклоне (4), внешнем по отношению к регенератору, причем часть катализатора рециклируют в регенератор с циркулирующим флюидизированным слоем (3) через трубу для возвращения катализатора в повторный цикл (14) в то время, как остальную часть катализатора подают к нижнему концу реактора через трубу (15) для регенерированного катализатора.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что углеводородное исходное сырье, такое, как легкий газойль, тяжелый газойль, газойль вакуумной перегонки, или нафту обрабатывают в условиях каталитического крекинга (без газа-разбавителя) или с использованием в качестве разбавителя пара или другого газа, с целью превращения углеводородного исходного материала в легкие олефины, такие, как пропилен, бутилены, амилены, и в бензин с высоким октановым числом и с низким содержанием бензола.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что используют твердый катализатор, который может быть либо обычным катализатором крекинга, либо усовершенствованным катализатором крекинга.

11. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что исходный материал контактирует с катализатором в реакторе с циркулирующим флюидизированным слоем (1) при температуре 520 - 700oC, при давлении 105 - 500 кПа.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что углеводородный исходный материал, такой, как пропан, изобутаны или легкие конденсаты, обрабатывают в условиях дегидрирования в присутствии катализатора дегидрирования для того, чтобы превратить углеводородный исходный материал в пропилен, бутилены и амилены.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что исходное сырье контактирует с катализатором в реакторе с циркулирующим флюидизированным слоем (1) при 580 - 750oC.

14. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что в реактор подают 0,1 - 5,00% воздуха в расчете на вес исходного материала углеводородов.

15. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что дезактивированный катализатор регенерируют путем сжигания отложившегося на его поверхности нагара, в регенераторе с циркулирующим флюидизированным слоем (3) при 650 - 800oC с помощью горячего воздуха.

16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что катализатор регенерируют в присутствии дополнительного топлива.

17. Способ по п.1, отличающийся тем, что время пребывания составляет 0,2 - 2 с, предпочтительно 0,2 - 1 с.

18. Устройство для каталитического превращения углеводородов в легкие олефины, отличающееся тем, что включает комбинацию по меньшей мере одного реактора с циркулирующим флюидизированным слоем (1); сопл (24) для подачи углеводородного исходного материала и рециклированного катализатора (6') в нижнюю часть реактора с циркулирующим флюидизированным слоем (1); циклона (2) для отделения катализатора на выходе реактора с флюидизированным слоем (1) для отделения использованного катализатора от потока продуктов из реактора, причем указанный циклон имеет выход для продуктов (19) и выходы для твердых веществ (12, 16) для катализатора; одного регенератора с циркулирующим флюидизированным слоем (3) для регенерации катализатора; сопла (8') для регенерации использованного катализатора на нижней части регенератора с циркулирующим флюидизированным слоем (3) и циклона для отделения катализатора (4) для отделения регенерированного катализатора от газов, отходящих из регенератора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к разработке и усовершенствованию процессов каталитического крекинга углеводородов в кипящем слое катализатора

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей и автомобильной промышленности, конкретно, к составу топливной композиции, предназначенной для использования в автомобильных двигателях внутреннего сгорания

Изобретение относится к нефтегазоперерабатывающей и нефтехимической промышленности и может быть использовано для получения из углеводородного сырья высокооктановых бензинов, олефинов, ароматических углеводов и др

Изобретение относится к области нефтегазоперерабатывающей и нефтехимической промышленности и может быть использовано для получения из углеводородного сырья высокооктановых бензинов, ароматических углеводородов, олефинов

Изобретение относится к способу переработки тяжелого нефтяного сырья каталитическим крекингом и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтехимической отраслях промышленности

Изобретение относится к области отделения твердых частиц от газов и, в частности, к циркуляционному реактору с псевдоожиженным слоем, в котором центробежный сепаратор для отделения твердых частиц от газов содержит вихревую камеру, которая снабжена по меньшей мере одним входом для газов, которые необходимо очистить, расположенным в его верхней секции по меньшей мере одним выходом для очищенных газов, расположенным в его верхней или нижней секциях, и по меньшей мере одним выходом для отделенных частиц, расположенным в его нижней секции

Изобретение относится к области химического машиностроения и может быть использовано для разделения катализатора и продуктов реакции

Изобретение относится к способам осуществления химических процессов и может быть использовано при проведении газофазных химических реакций в присутствии гетерогенных катализаторов

Изобретение относится к способу и устройству для обработки горячих газов, получаемых в высокотемпературных процессах в циркуляционном реакторе с псевдоожиженным слоем, причем реактор содержит: смесительную камеру, в которой горячие технологические газы смешивают с твердыми частицами, образующими циркулирующую массу для формирования газовой взвеси; сепаратор частиц для отделения твердых частиц от обработанных технологических газов; средство для подачи горячих технологических газов в смесительную камеру; вертикальную трубу или канал, расположенный в верхней части смесительной камеры для подачи газовой взвеси из смесительной камеры в сепаратор частиц; выходной канал газа для удаления обработанных технологических газов из сепаратора частиц и обратный канал частиц возвращения твердых частиц, отделенных в сепараторе частиц, в смесительную камеру

Изобретение относится к области химического машиностроения и может быть использовано в прямоточных реакторах с восходящим потоком катализатора, преимущественно для каталитического крекинга

Изобретение относится к химическому машиностроению и может быть использовано преимущественно в установках каталитического крекинга, имеющих прямоточный реактор с восходящим потоком катализатора, снабженный инерционным сепаратором

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано для проведения процессов переработки углеводородов в псевдоожиженном слое катализатора

Способ и устройство для получения легких олефинов

Наверх