DE112008002718T5 - Systeme und Verfahren zum Herstellen eines Mitteldestillatproduktes und niedere Olefine aus einem Kohlenwasserstoffeinsatzgut - Google Patents

Systeme und Verfahren zum Herstellen eines Mitteldestillatproduktes und niedere Olefine aus einem Kohlenwasserstoffeinsatzgut Download PDF

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    • C10G57/02—Treatment of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by at least one cracking process or refining process and at least one other conversion process with polymerisation

Abstract

System, umfassend:
einen Riser-Reaktor, der einen Gasöl-Ansatz und einen ersten Katalysator unter katalytischen Crackbedingungen umfasst, um ein Riser-Reaktorprodukt zu liefern, das ein gecracktes Gasölprodukt und einen ersten benutzten Katalysator umfasst;
einen Zwischenreaktor, der mindestens einen Teil des gecrackten Gasölproduktes und einen zweiten Katalysator unter Bedingungen hoher Severity umfasst, um ein gecracktes Benzinprodukt und einen zweiten benutzten Katalysator zu liefern; und
eine Recyclingleitung, um mindestens einen Teil des gecrackten Gasölproduktes zu dem Riser-Reaktor zu leiten.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Systeme und Verfahren zum Herstellen eines Mitteldestillatproduktes und niederer Olefine aus einem Kohlenwasserstoffeinsatzgut.
  • STAND DER TECHNIK
  • Das katalytische Fließbettcracken (FCC) schwerer Kohlenwasserstoffe zur Herstellung niedersiedender Kohlenwasserstoffprodukte, wie zum Beispiel Benzin, ist im Fachgebiet bekannt. Es gibt FCC-Prozesse seit den 1940er Jahren. Normalerweise umfasst eine FCC-Einheit oder -Prozess einen Riser-Reaktor, einen katalytischen Abscheider und einen Regenerator. Ein FCC-Einsatzmaterial wird in den Riser-Reaktor eingeführt, wo es mit dem heißen FCC-Katalysator aus dem Regenerator in Kontakt kommt. Die Mischung des Einsatzmaterials und des FCC-Katalysators läuft durch den Riser-Reaktor und in den Katalysator-Separator, in dem das gecrackte Produkt vom FCC-Katalysator getrennt wird. Das abgetrennte gecrackte Produkt läuft aus dem Katalysator-Separator in ein stromabwärts gelegenes Trennsystem und der abgetrennte Katalysator läuft zum Regenerator, wo der Koks, der sich während der Crackreaktion auf dem FCC-Katalysator abgesetzt hat, vom Katalysator abgebrannt wird, um so einen regenerierten Katalysator zu erhalten. Der sich ergebende regenerierte Katalysator wird als der vorher genannte FCC-Katalysator verwendet und wird mit dem FCC-Einsatzmaterial vermischt, welches in den Riser-Reaktor eingeleitet wird.
  • Viele FCC-Prozesse und -Systeme sind so ausgelegt, dass sie für eine hohe Konversion des FCC-Einsatzmaterials in Produkte sorgen, die Siedetemperaturen im Benzinsiedebereich haben. Es gibt jedoch Situationen, wenn es wünschenswert ist, für eine hohe Konversion des FCC-Einsatzmaterials in Produkte mit dem Siedebereich von Mitteldestillat im Gegensatz zu Produkten mit einem Siedebereich von Benzin und in niedere Olefine zu sorgen. Die Herstellung von niederen Olefinen erfordert jedoch eine hohe Severity und Hochtemperatur-Reaktionsbedingungen. Diese Bedingungen führen normalerweise zu einer geringen Ausbeute an Mitteldestillat und zu geringer Qualität des Mitteldestillatproduktes. Es ist daher sehr schwierig, beim herkömmlichen Cracken von Kohlenwasserstoffen gleichzeitig für eine hohe Ausbeute an niederen Olefinen und einer hohen Ausbeute an Mitteldestillatprodukten zu sorgen.
  • Die US-Patentanmeldung 2006/0178546 offenbart einen Prozess zur Herstellung von Mitteldestillat und niederen Olefinen. Der Prozess umfasst das katalytische Cracken eines Gasöl-Ansatzes innerhalb einer Riser-Reaktor-Zone, indem unter geeigneten katalytischen Crackbedingungen innerhalb der Riser-Reaktor-Zone der Gasöl-Ansatz mit einem Crackkatalysator, der selektiv für Mitteldestillat ist, in Kontakt gebracht wird, der amorphe Kieselerde-Tonerde und einen Zeolithen umfasst, was ein gecracktes Gasöl-Produkt und einen verbrauchten Katalysator ergibt. Der verbrauchte Crackkatalysator wird regeneriert, was einen regenerierten Crackkatalysator ergibt. Innerhalb eines Crack-Zwischenreaktors, wie zum Beispiel einer Schwerflüssigkeitsreaktorzone, und unter geeigneten Crackbedingungen hoher Severity wird ein Benzineinsatzmaterial in Kontakt mit dem regenerierten Crackkatalysator gebracht, was ein gecracktes Benzinprodukt und einen benutzten regenerierten Crackkatalysator ergibt. Der benutzte regenerierte Crackkatalysator wird als mitteldestillatselektiver Katalysator genutzt. Die US-Patentanmeldung 2006/0178546 wird hierin durch Verweis zur Gänze aufgenommen.
  • Die US-Patentanmeldung 2006/0178546 ermöglicht die Verwendung eines benutzten regenerierten Crackkatalysators aus einem Crack-Zwischenreaktor als mitteldestillatselektiver Katalysator in einer USA Riser-Reaktor-Zone.
  • Im Fachgebiet besteht ein Bedarf an der Erhöhung der Ausgabe von Olefinen.
  • Es besteht ferner im Fachgebiet ein Bedürfnis, die Ausgabe von schwereren Kohlenwasserstoffen durch leichte Olefine zu ersetzen.
  • Es besteht ferner im Fachgebiet ein Bedürfnis, die Ausgabe von weniger erwünschten Produkten durch stärker gewünschte Produkte zu ersetzen.
  • Es besteht ferner im Fachgebiet ein Bedürfnis, gleichzeitig Mitteldestillat- und Produkte von niederen Olefinen aus einem Einsatzmaterial zu erzeugen.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • In einer Erscheinungsform liefert die Erfindung ein System, welches einen Riser-Reaktor umfasst, welcher einen Gasöl-Ansatz und einen ersten Katalysator unter Crackbedingungen umfasst, um ein Riser-Reaktorprodukt zu erhalten, das ein gecracktes Gasöl-Produkt und einen ersten verwendeten Katalysator umfasst, wobei ein Zwischenreaktor mindestens einen Anteil des gecrackten Gasöl-Produktes und einen zweiten Katalysator unter Bedingungen hoher Severity umfasst, um ein gecracktes Benzinprodukt und einen zweiten verwendeten Katalysator zu erhalten, und eine Recycle-Leitung, um mindestens einen Teil des gecrackten Gasöl-Produktes zum Riser-Reaktor zu schicken. In einer Ausführungsform wird eine C4-Recycle-Leitung bereitgestellt, um zumindest einen Teil des C4-Inhalts aus dem gecrackten Gasöl-Produkt und/oder dem gecrackten Benzinprodukt für den Zwischenreaktor zu recyclen.
  • In einer weiteren Erscheinungsform stellt die Erfindung ein Verfahren bereit, das das katalytische Cracken eines Gasöl-Ansatzes innerhalb einer FCC-Riser-Reaktorzone durch Kontaktieren des Gasöl-Ansatzes mit einem ersten Katalysator unter geeigneten katalytischen Crackbedingungen innerhalb der FCC-Riser-Reaktor-Zone umfasst, was ein FCC-Riser-Reaktor-Produkt ergibt, welches ein gecracktes Gasöl-Produkt und einen ersten benutzten Katalysator ergibt, Kontaktieren eines Benzineinsatzmaterials mit einem zweiten Katalysator in einem Crack-Zwischenreaktors unter geeigneten Crackbedingungen hoher Severity, um so ein gecracktes Benzinprodukt zu erhalten, welches mindestens eine niedere Olefinverbindung umfasst, und einen zweiten benutzten Katalysator, der das gecrackte Gasöl-Produkt in mehrere gecrackte Gasöl-Produktströme trennt, und Recycling von mindestens einem Teil von einem oder mehreren der gecrackten Gasöl-Produktströme zurück zur Riser-Reaktor-Zone umfasst. In einer Ausführungsform wird ein zumindest ein Teil des C4-Inhalts aus dem gecrackten Gasöl-Produkt und/oder dem gecrackten Benzinprodukt für den Zwischenreaktor recyclet.
  • Zu den Vorteilen der Erfindung gehören ein oder mehrere der folgenden Punkte:
    Verbesserte Systeme und Verfahren zur erhöhten Ausgabe von Olefinen.
  • Verbesserte Systeme und Verfahren zur erhöhten Ausgabe von Propylen und/oder Ethylen.
  • Verbesserte Systeme und Verfahren zum Ersetzen der Ausgabe von schwereren Kohlenwasserstoffen durch leichte Olefine.
  • Verbesserte Systeme und Verfahren zum Ersetzen der Ausgabe von weniger erwünschten Produkten durch stärker gewünschte Produkte.
  • Verbesserte Systeme und Verfahren zur gleichzeitigen Erzeugung von Mitteldestillat- und niederen Olefinprodukten aus einem Einsatzmaterial.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 illustriert ein Konversionssystem für Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial.
  • 2 illustriert einen Crack-Zwischenreaktor.
  • 3 illustriert ein Konversionssystem für Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • 1
  • Mit Bezug nun auf 1 wird ein Prozessflussdiagramm von System 10 illustriert. Gasöl-Ansatz läuft durch Rohr 12 und wird in den Boden des FCC-Riser-Reaktors 14 eingeleitet. Der FCC-Riser-Reaktor 14 definiert eine FCC-Riser-Reaktor-Zone oder eine Crackreaktionszone, in der der Gasöl-Ansatz mit einem katalytischen Crackkatalysator vermischt wird. In den Boden des FCC-Riser-Reaktors 14 kann über Rohr 15 auch Dampf eingeleitet werden. Dieser Dampf kann zum Zerkleinern des Gasöl-Ansatzes oder als Hubflüssigkeit dienen. Wenn der Dampf zum Zerkleinern des Gasöl-Ansatzes verwendet wird, kann die Menge des verwendeten Dampfes normalerweise im Bereich von 1 bis 5 oder 10 Gewichts-% des Gasöl-Ansatzes liegen. Der katalytische Crackkatalysator kann als benutzter regenerierter Crackkatalysator oder als regenerierter Crackkatalysator oder als Kombination beider Katalysatoren verwendet werden.
  • Der benutzte regenerierte Crackkatalysator ist ein regenerierter Crackkatalysator, der im Zwischenreaktor 16 beim Cracken hoher Severity eines Benzineinsatzmaterials verwendet wurde. Der benutzte regenerierte Crackkatalysator läuft aus Zwischenreaktor 16 heraus und wird über Rohr 18a in den FCC-Riser-Reaktor 14 geleitet. Alternativ kann der benutzte regenerierte Crackkatalysator über Rohr 18b in den Regenerator 20 geleitet werden. Das Schaltventil 19 kann dazu verwendet werden festzustellen, wie viel regenerierter Crackkatalysator zum Rohr 18a und wie viel zum Rohr 18b geleitet wird.
  • Regenerierter Crackkatalysator kann auch mit dem Gasöl-Ansatz vermischt werden. Der regenerierte Crackkatalysator läuft vom Regenerator 20 durch Rohr 22 und wird über Rohr 24 in den FCC-Riser-Reaktor 14 eingeleitet, in dem er mit dem Gasöl-Ansatz vermischt wird.
  • Durch den FCC-Riser-Reaktor 14, der unter katalytischen Crackbedingungen betrieben wird, läuft eine Mischung von Gasöl-Ansatz und heißem katalytischem Crackkatalysator, die ein FCC-Riser-Reaktor-Produkt bildet, welches eine Mischung eines gecrackten Gasöl-Produktes und eines verbrauchten Crackkatalysators umfasst. Das FCC-Riser-Reaktor-Produkt läuft aus dem FCC-Riser-Reaktor 14 und wird in das Abstreifersystem oder Abscheider/Abstreifer 26 eingeleitet.
  • Der Abscheider/Abstreifer 26 kann jedes herkömmliche System sein, das eine Trennzone oder eine Abstreifzone oder beide definiert, und stellt Mittel zum Trennen des gecrackten Gasöl-Produktes und des verbrauchten Crackkatalysators bereit. Das abgetrennte gecrackte Gasöl-Produkt läuft über Rohr 28 vom Abscheider/Abstreifer 26 zum Trennsystem 30. Das Trennsystem 30 kann jedes System sein, das den Fachleuten auf diesem Gebiet bekannt ist und zum Gewinnen und Trennen des gecrackten Gasöl-Produktes in die verschiedenen FCC-Produkte verwendet wird, wie zum Beispiel gecracktes Gas, gecracktes Benzin, gecrackte Gasöle und Kreislauföl. Das Trennsystem 30 kann solche Systeme umfassen, wie Absorber und Abstreifer, Fraktionierkolonnen, Kompressoren und Separatoren oder eine Kombina tion bekannter Systeme zur Gewinnung und Trennung der Produkte, die das gecrackte Gasöl-Produkt ausmachen.
  • Das Trennsystem 30 definiert also eine Trennzone und stellt Mittel zum Trennen des gecrackten Gasölproduktes in gecrackte Produkte. Das gecrackte C2-C3-Gas, gecrackte C4-Gas, gecrackte Benzin bzw. gecrackte Gasöle laufen aus dem Trennsystem 30 durch die Rohre 32, 33, 34 und 36. Das Kreislauföl läuft vom Trennsystem 30 durch Rohr 38 und wird in den FCC-Riser-Reaktor 14 eingeleitet.
  • Das gecrackte Gas in Rohr 32 können hauptsächlich C2-C3-Kohlenwasserstoffe sein, zum Beispiel mindestens etwa 70, 80 oder 90% C2-C3-Kohlenwasserstoffe.
  • Das gecrackte Gas in Rohr 32 kann hauptsächlich ein C4-Kohlenwasserstoff sein, zum Beispiel mindestens etwa 70, 80 oder 90 C4-Kohlenwasserstoff.
  • Das gecrackte Benzin in Rohr 34 können hauptsächlich C5-C9-Kohlenwasserstoffe sein, zum Beispiel mindestens etwa 70, 80 oder 90% C5-C9-Kohlenwasserstoffe.
  • Das gecrackte Gasöl in Rohr 36 können hauptsächlich C10- und schwerere Kohlenwasserstoffe sein, zum Beispiel mindestens etwa 70, 80 oder 90% C10- und schwerere Kohlenwasserstoffe.
  • Der abgetrennte verbrauchte Crackkatalysator läuft vom Abscheider/Abstreifer 26 durch Rohr 40 und wird in Regenerator 20 eingeleitet. Der Regenerator 20 definiert eine Regenerationszone und stellt Mittel zum Kontaktieren von verbrauchtem Crackkatalysator mit einem sauerstoffhaltigen Gas, wie zum Beispiel Luft, unter Kohlenstoffverbrennungsbedingungen bereit, um Kohlenstoff vom verbrauchten Crackkatalysator zu entfernen. Das sauerstoffhaltige Gas wird in den Regenerator 20 durch Rohr 42 eingeleitet und die Verbrennungsgase strömen über Rohr 44 aus dem Regenerator 20 heraus.
  • Der regenerierte Crackkatalysator verlässt durch Rohr 22 den Regenerator 20. Der Strom von regeneriertem Crackkatalysator, der durch Rohr 22 strömt, kann in zwei Ströme aufgeteilt werden, wobei zumindest ein Teil des regenerierten Katalysators, der von Regenerator 20 durch Rohr 22 läuft, durch Rohr 46 zum Zwischenreaktor 16 läuft, und wobei der restliche Teil des regenerierten Katalysators vom Regenerator 20 durch Rohr 24 zum FCC-Riser-Reaktor 14 läuft. Zur Unterstützung bei der Regelung der Crackbedingungen im FCC-Riser-Reaktor 14 kann die Aufteilung zwischen dem zumindest einen Teil des regenerierten Crackkatalysators, der durch Rohr 46 läuft, und dem restlichen Teil des regenerierten Crackkatalysators, der durch Rohr 24 läuft, nach Bedarf mit dem Schaltventil 23 eingestellt werden.
  • Der Zwischenreaktor 16 kann eine Schwerflüssigkeits-Fließbettzone definieren und stellt Mittel zum Kontaktieren eines Benzineinsatzmaterials mit dem regenerierten Crackkatalysator bereit, der sich innerhalb des Zwischenreaktors 16 befindet. Die Fließbettzone kann unter Crackbedingungen hoher Severity betrieben werden, um so das Benzineinsatzmaterial vorzugsweise zu niederen Olefinverbindungen zu cracken, wie zum Beispiel Ethylen, Propylen und Butylene, und umein gecracktes Benzinprodukt zu erhalten. Das gecrackte Benzinprodukt tritt aus dem Zwischenreaktor 16 durch Rohr 48 aus.
  • Alternativ kann der Zwischenreaktor 16 ein schnelles Fließbett oder Riser-Reaktor sein, wie im Fachgebiet bekannt.
  • Der benutzte regenerierte Crackkatalysator kann vom Zwischenreaktor 16 durch das Schaltventil 19 und Rohr 18a laufen und wird in den FCC-Riser-Reaktor 14 eingeleitet, und/oder benutzter regenerierter Crackkatalysator kann vom Zwischenreaktor 16 durch das Schaltventil 19 und Rohr 18b laufen und wird in den Regenerator 20 eingeleitet. Das Benzineinsatzmaterial wird durch Rohr 50, 56 und/oder 70 in den Zwischenreaktor 16 eingeleitet und Dampf kann durch Rohr 52 in den Zwischenre aktor 16 eingeleitet werden. Das Benzineinsatzmaterial und der Dampf werden in den Zwischenreaktor 16 eingeleitet, um so ein Fließbett des regenerierten Katalysators bereitzustellen. Ein Additiv ZSM-5 kann dem regenerierten Katalysator des Schwerflüssigkeitsreaktors 16 zugesetzt werden oder über Rohr 54 in den Zwischenreaktor 16 eingeleitet werden.
  • Das gecrackte Benzinprodukt von Rohr 48 läuft zum Olefintrennsystem 58. Das Olefintrennsystem 58 kann jedes System sein, das den Fachleuten auf diesem Gebiet für die Gewinnung und Trennung des gecrackten Benzinprodukts in Ströme von niederen Olefinprodukten bekannt ist. Das Olefintrennsystem 58 kann solche Systeme umfassen, wie Absorber und Abstreifer, Fraktionierkolonnen, Kompressoren und Separatoren oder eine Kombination bekannter Systeme oder Ausrüstung, die für die Gewinnung und Trennung der niederen Olefinprodukte aus einem gecrackten Benzinprodukt sorgen. Aus dem Trennsystem 58 kann man einen Ethylenproduktstrom, Propylenproduktstrom und Butylenproduktstrom erhalten, von denen jeder vom Olefintrennsystem 58 durch Rohr 60, 62 bzw. 64 läuft. Das Trennsystem 58 kann auch einen gecrackten Benzinstrom 65 liefern, der zum Recyclingrohr 56 geschickt wird.
  • Das gecrackte Gas in Rohr 60 kann hauptsächlich ein C2-Kohlenwasserstoff sein, zum Beispiel mindestens etwa 70, 80 oder 90% eines C2-Kohlenwasserstoffs.
  • Das gecrackte Gas in Rohr 62 kann hauptsächlich ein C3-Kohlenwasserstoff sein, zum Beispiel mindestens etwa 70, 80 oder 90% eines C3-Kohlenwasserstoffs.
  • Das gecrackte Gas in Rohr 64 kann hauptsächlich ein C4-Kohlenwasserstoff sein, zum Beispiel mindestens etwa 70, 80 oder 90% eines C4-Kohlenwasserstoffs.
  • Das gecrackte Benzin in Rohr 65 können hauptsächlich C5-C9-Kohlenwasserstoffe sein, zum Beispiel mindestens etwa 70, 80 oder 90% von C5-C9-Kohlenwasserstoffen.
  • Nicht in 1 wird das eine oder mehrere Olefinherstellungssysteme gezeigt, dem eines der niederen Olefinprodukte als Polymerisationsmaterial zugeführt werden, die bei der Herstellung eines Polyolefins verwendet werden sollen.
  • Bei System 100 können der ganze benutzte regenerierte Crackkatalysator vom Zwischenreaktor 16 durch Rohr 18b zum Regenerator 20 geschickt werden, daher kann der FCC-Riser-Reaktor 14 mit 100% regeneriertem Crackkatalysator aus dem Regenerator 20 durch Rohr 24 betrieben werden. Alternativ kann der ganze benutzte regenerierte Crackkatalysator vom Zwischenreaktor 16 durch Rohr 18a zum FCC-Riser-Reaktor 14 geschickt werden, daher kann der FCC-Riser-Reaktor 14 mit bis zu 100% regeneriertem Crackkatalysator aus dem Regenerator 16 durch Rohr 18a betrieben werden. Alternativ kann ein Teil des benutzten regenerierten Crackkatalysators aus dem Zwischenreaktor 16 durch Rohr 18b zum Regenerator 20 geleitet werden, und ein Teil des benutzten regenerierten Crackkatalysators kann durch Rohr 18a zum FCC-Riser-Reaktor 14 geschickt werden, so dass der FCC-Riser-Reaktor 14 mit einer angepassten Mischung des regenerierten Crackkatalysators und des benutzten regenerierten Crackkatalysators betrieben werden kann, um die gewünschten Prozessbedingungen zu erreichen.
  • Recycling-Ströme
  • Ein Teil, oder die gesamte Menge, des C4-Gasproduktstroms 33 kann über Rohr 70 zum Zwischenreaktor geschickt werden, um die Ausbeute an C2- und C3-Produkten zu erhöhen. Ein Teil, oder die gesamte Menge, des Butylen-Produktstroms 64 kann über Rohr 72 und 70 zum Zwischenreaktor geschickt werden, um die Ausbeute an C2- und C3-Produkten zu erhöhen.
  • Ein Teil, oder die gesamte Menge, des gecrackten Benzins, das vom Trennsystem 30 durch Rohr 34 läuft, kann recyclet und über Rohr 56 in den Zwischenreaktor 16 eingeleitet werden. Dieses Recycling des gecrackten Benzinprodukts kann über das Gesamtprozesssystem hinweg für eine zusätzliche Konversion des Gasöl-Ansatzes in niedere Olefine sorgen.
  • Ein Teil, oder die gesamte Menge, des gecrackten Gasöls, das vom Trennsystem 30 durch Rohr 36 läuft, kann recyclet und über Rohr 74 in den Zwischenreaktor 14 eingeleitet werden. Dieses Recycling des gecrackten Gasölprodukts kann über das Gesamtprozesssystem hinweg für eine zusätzliche Konversion des Gasöl-Ansatzes in niedere Olefine sorgen.
  • Es kann nur einer oder eine Kombination von mehreren der vorgeschlagenen Recycling-Ströme verwendet werden, um für eine zusätzliche Konversion des Gasöl-Ansatzes in niedere Olefine zu sorgen.
  • 2
  • 2 illustriert etwas detaillierter den Zwischenreaktor 16. Der Zwischenreaktor 16 ist ein Behälter, der eine Reaktionszwischenzone 66 und eine Abstreifzone 68 definiert. Der regenerierte Katalysator wird über Rohr 46 in die Reaktionszwischenzone 66 eingeleitet, Benzineinsatzmaterial wird über Rohr 50, 56 und/oder 70 in die Reaktionszwischenzone 66 eingeleitet, und das Additiv ZSM-5 wird über Rohr 54 in die Reaktionszwischenzone 66 eingeleitet. Dampf kann in die Abstreifzone 68 über Rohr 52 eingeleitet werden und benutzter regenerierter Crackkatalysator wird aus der Abstreifzone 68 durch Rohr 18a und/oder 18b abgezogen.
  • Die Systeme und Verfahren der Erfindung sorgen für die Verarbeitung eines Einsatzmaterials aus schwerem Kohlenwasserstoff, um Produkte im Siedebereich von Mitteldestillat und niedere Olefine selektiv herzustellen. Es ist festgestellt worden, dass die Verwendung eines Crack-Zwischenreaktors, der Reaktoren der Art, wie zum Beispiel eines Schwerflüssigkeitsreaktors oder eines festen Fließbettreaktors oder eines Riser-Reaktors umfassen kann, zwischen dem Katalysatorenregenerator und einem FCC-Riser-Reaktor eines herkömmlichen FCC-Prozesses oder einer -Einheit für eine verbesserte Mitteldestillatausbeute und für eine erhöhte Selektivität in Richtung auf die Herstellung von niederen Olefinen sorgen kann.
  • Die Erfindung kann den Crack-Zwischenreaktor nutzen, um für das Cracken eines Benzineinsatzmaterials zu sorgen, das vorzugsweise im Benzintemperaturbereich siedet, um niedere Olefine zu liefern, und um für die Konditionierung des Katalysators zu sorgen, so dass bei seiner Verwendung beim Cracken des FCC-Einsatzmaterials im FCC-Riser-Reaktor die Reaktorbedingungen sich besser zur Herstellung eines Mitteldestillatproduktes eignen.
  • Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, dass sie ferner ein System umfassen kann, das in den Prozess integriert ist, um für die Verarbeitung der niederen Olefine zu sorgen, die aus dem Crack-Zwischenreaktor gewonnen wurden. Dieses Olefinverarbeitungssystem kann solche Funktionen erfüllen wie die Trennung der niederen Olefine in spezifische Olefinproduktströme, wie zum Beispiel einen Ethylenproduktstrom, einen Propylenproduktstrom und/oder einen Butylenproduktstrom oder eine Kombination derselben, und die Verwendung der niederen Olefine als Polymerisationzufuhr bei der Herstellung von Polyolefinen.
  • 3
  • Mit Bezug nun auf 3 wird ein Prozessflussdiagramm von System 10 illustriert, das in ähnlicher Weise wie System 110 betrieben wird, das in 1 gezeigt wird. Gasöl-Ansatz läuft durch Rohr 112 und wird in den Boden des FCC-Riser-Reaktors 114 eingeleitet. In den Boden des FCC-Riser-Reaktors 14 kann über Rohr 115 auch Dampf eingeleitet werden.
  • Der benutzte regenerierte Crackkatalysator tritt aus Zwischenreaktor 116 heraus und wird über Rohr 118a in den FCC-Riser-Reaktor 114 geleitet. Alternativ kann der benutzte regenerierte Crackkatalysator über Rohr 118b in den Regenerator 120 geleitet werden. Das Schaltventil 119 kann dazu verwendet werden festzustellen, wie viel regenerierter Crackkatalysator zum Rohr 118a und wie viel zum Rohr 118b geleitet wird.
  • Der regenerierte Crackkatalysator läuft vom Regenerator 120 durch Rohr 122 und wird über Rohr 124 in den FCC-Riser-Reaktor 114 eingeleitet, in dem er mit dem Gasöl-Ansatz vermischt wird.
  • Das FCC-Riser-Reaktor-Produkt läuft aus dem FCC-Riser-Reaktor 114 und wird in das Abstreifersystem oder Abscheider/Abstreifer 126 eingeleitet.
  • Das abgetrennte gecrackte Gasöl-Produkt läuft über Rohr 128 vom Abscheider/Abstreifer 126 zum Trennsystem 130. Das gecrackte C2-C3-Gas, gecrackte C4-Gas, gecrackte Benzin bzw. gecrackte Gasöle treten aus dem Trennsystem 130 durch die Rohre 132, 133, 134 und 136 aus. Das Kreislauföl läuft vom Trennsystem 130 durch Rohr 138 und wird in den FCC-Riser-Reaktor 114 eingeleitet. Der abgetrennte verbrauchte Crackkatalysator läuft vom Abscheider/Abstreifer 26 durch Rohr 140 und wird in Regenerator 120 eingeleitet. Das sauerstoffhaltige Gas wird in den Regenerator 120 durch Rohr 142 eingeleitet und die Verbrennungsgase strömen über Rohr 144 aus dem Regenerator 120 heraus.
  • Der regenerierte Crackkatalysator tritt durch Rohr 122 aus dem Regenerator 120 aus. Der Strom von regeneriertem Crackkatalysator, der durch Rohr 122 strömt, kann in zwei Ströme aufgeteilt werden, wobei zumindest ein Teil des regenerierten Katalysators, der von Regenerator 120 durch Rohr 122 läuft, durch Rohr 146 zum Zwischenreaktor läuft 116, und wobei der restliche Teil des regenerierten Katalysators vom Regenerator 120 durch Rohr 124 zum FCC-Riser-Reaktor 114 läuft. Zur Unterstützung bei der Regelung der Crackbedingungen im FCC-Riser-Reaktor 114 kann die Aufteilung zwischen dem zumindest einen Teil des regenerierten Crackkatalysators, der durch Rohr 146 läuft, und dem restlichen Teil des regenerierten Crackkatalysators, der durch Rohr 124 läuft, nach Bedarf mit dem Schaltventil 123 eingestellt werden.
  • Der Zwischenreaktor 116 kann eine Schwerflüssigkeits-Fließbettzone definieren und stellt Mittel zum Kontaktieren eines Benzineinsatzmaterials mit dem regenerierten Crackkatalysator bereit, der sich innerhalb des Zwischenreaktors 116 befindet. Das gecrackte Benzinprodukt tritt aus dem Zwischenreaktor 116 durch Rohr 148 aus.
  • Alternativ kann der Zwischenreaktor 116 ein schnelles Fließbett oder Riser-Reaktor sein, wie im Fachgebiet bekannt.
  • Der benutzte regenerierte Crackkatalysator kann vom Zwischenreaktor 116 durch das Schaltventil 119 und Rohr 118a laufen und wird in den FCC-Riser-Reaktor 114 eingeleitet, und/oder benutzter regenerierter Crackkatalysator kann vom Zwischenreaktor 116 durch das Schaltventil 119 und Rohr 118b laufen und wird in den Regenerator 120 eingeleitet. Das Benzineinsatzmaterial wird durch Rohr 150 und/oder 156 in den Zwischenreaktor 116 eingeleitet und Dampf kann durch Rohr 152 in den Zwischenreaktor 116 eingeleitet werden. Ein Additiv ZSM-5 kann dem regenerierten Katalysator des Schwerflüssigkeitsreaktors 116 zugesetzt werden oder über Rohr 154 in den Zwischenreaktor 116 eingeleitet werden.
  • Das gecrackte Benzinprodukt von Rohr 148 läuft zum Olefintrennsystem 158. Aus dem Trennsystem 158 kann man einen Ethylenproduktstrom, Propylenproduktstrom und Butylenproduktstrom erhalten, von denen jeder vom Olefintrennsystem 158 durch Rohr 160, 162 bzw. 164 läuft. Das Trennsystem 158 kann auch einen gecrackten Benzinstrom 165 liefern, der zum Recyclingrohr 156 geschickt wird.
  • Weitere Verarbeitungsschritte
  • Ein Teil, oder die gesamte Menge, des C4-Gasproduktstroms 133 kann über Rohr 170 zum Reaktor 180 geschickt werden, um die Ausbeute an C2- und C3-Produkten zu erhöhen. Ein Teil, oder die gesamte Menge, des Butylenproduktstroms 164 kann über Rohr 172 zum Reaktor 180 geschickt werden, um die Ausbeute an C2- und C3-Produkten zu erhöhen.
  • Ein Teil, oder die gesamte Menge, des gecrackten Benzins, das vom Trennsystem 130 durch Rohr 134 läuft, kann über Rohr 178 in den Reaktor 180 eingeleitet werden.
  • Ein Teil, oder die gesamte Menge, des gecrackten Benzins, das vom Trennsystem 130 durch Rohr 134 läuft, kann recyclet und über Rohr 156 in den Zwischenreaktor 116 eingeleitet werden. Dieses Recycling des gecrackten Benzinprodukts kann über das Gesamtprozesssystem hinweg für eine zusätzliche Konversion des Gasöl-Ansatzes in niedere Olefine sorgen.
  • Ein Teil, oder die gesamte Menge, des gecrackten Gasöls, das vom Trennsystem 130 durch Rohr 136 läuft, kann recyclet und über Rohr 174 in den Zwischenreaktor 114 eingeleitet werden. Dieses Recycling des gecrackten Gasölprodukts kann über das Gesamtprozesssystem hinweg für eine zusätzliche Konversion des Gasöl-Ansatzes in niedere Olefine sorgen.
  • Es kann nur einer oder eine Kombination von mehreren der vorgeschlagenen Recycling-Ströme verwendet werden, um für eine zusätzliche Konversion des Gasöl-Ansatzes in niedere Olefine zu sorgen.
  • Reaktor 180 kann zum Umwandeln der Kohlenwasserstoffströme in C2- und C3-Produktströme, wie zum Beispiel niedere Olefine, verwendet werden. Reaktor 180 verarbeitet einen oder mehr Ströme 170, 172, 178 und/oder 186 und kann das Reaktorprodukt in den C2-Strom 182, C3-Strom 184 und C4- und schwereren Strom 186 trennen. Der C4- und schwerere Strom 186 kann durch Reaktor 180 recycelt werden, um die Ausbeute an C2-Strom 182 und/oder C3-Strom 184 zu erhöhen.
  • Reaktor 180 kann jeder geeignete Reaktortyp sein, der zum Umwandeln der Kohlenwasserstoffströme in C2- und C3-Produktströme, wie zum Beispiel niedere Olefine, verwendet wird. Ein geeigneter Typ von Reaktor, der verwendet werden kann, ist ein Propylurreaktor. Propylurreaktoren werden in US-Patent 5,981,819 und in der US-Patentanmeldung 2003/0149322 offenbart. US-Patent 5,981,819 und US-Patentanmeldung 2003/0149322 werden hierin durch Verweis zur Gänze aufgenommen.
  • Katalysatoren
  • In den Boden eines FCC-Riser-Reaktors kann ein Gasöl-Ansatz eingeleitet werden, wo er mit heißem Crackkatalysator, wie zum Beispiel einem regenerierten Crackkatalysator oder einem benutzten regenerierten Crackkatalysator oder einer Kombination beider Katalysatoren, gemischt wird. Der anfängliche katalytische Crackkatalysator, der verwendet und regeneriert wird, um schließlich zum regenerierten Crackkatalysator zu werden, kann jeder geeignete Crackkatalysator sein, von dem im Fachgebiet bekannt ist, dass er eine Crackaktivität bei den erhöhten Temperaturen besitzt, die von der Erfindung vorgesehen sind.
  • Bevorzugte katalytische Crackkatalysatoren umfassen verwirbelungsgeeignete Crackkatalysatoren, die ein Molekularsieb umfassen, welches Crackaktivität besitzt und in einer porösen, anorganischen feuerfesten Oxidmatrix oder Bindemittel verteilt ist. Der Begriff ”Molekularsieb”, wie er hierin verwendet wird, betrifft jedes Material, das Atome oder Moleküle auf der Grundlage ihrer jeweiligen Abmessungen trennen kann. Molekularsiebe, die sich als Komponente des Crackkatalysators eignen, umfassen säulenförmige Tone, schichtenförmige Tone und kristalline Alumosilikate. Normalerweise wird der Verwendung eines Crackkatalysators der Vorzug gegeben, der ein kristallines Alumosilikat enthält. Beispiele für solche Alumosilikate umfassen Y-Zeolithe, ultrastabile Y-Zeolithe, X-Zeolithe, Zeolith Beta, Zeolith L, Offretit, Mordenit, Faujasit und Zeolith Omega. Geeignete kristalline Alumosilikate zur Verwendung im Crackkatalysator sind X- und Y-Zeolithe, zum Beispiel Y-Zeolithe.
  • Das US-Patent Nr. 3,130,007 , dessen Offenbarung hierin durch Verweis zur Gänze aufgenommen wird, beschreibt Zeolithe vom Y-Typ, die ein Silika-Tonerde-Gesamtmolverhältnis zwischen etwa 3,0 und etwa 6,0 aufweisen, wobei ein typischer Y-Zeolith ein Silika-Tonerde-Gesamtmolverhältnis von etwa 5,0 hat. Es ist auch bekannt, das Zeolithe vom Y-Typ erzeugt werden können, normalerweise durch Dealuminierung, die ein Silika-Tonerde-Gesamtmolverhältnis von mehr als etwa 6,0 haben.
  • Die Stabilität und/oder die Azidität eines Zeolithen, der als Komponente des Crackkatalysators verwendet wird, kann durch Austauschen des Zeolithen gegen Wasserstoffionen, Ammoniumionen, mehrwertige Metallkationen, wie zum Beispiel seltenerdhaltige Kationen, Magnesiumkationen oder Calciumkationen, oder eine Kombination von Wasserstoffionen, Ammoniumionen und mehrwertigen Metallkationen, erhöht werden, wodurch der Natriumgehalt verringert wird, bis er kleiner als etwa 0,8 Gewichts-% beträgt, vorzugsweise kleiner als etwa 0,5 Gewichts-% oder kleiner als etwa 0,3 Gewichts-%, als Na2O berechnet. Verfahren zum Ausführen des Innenaustauschs sind im Fachgebiet bekannt.
  • Der Zeolith oder eine andere Molekularsiebkomponente des Crackkatalysators wird mit einer porösen, anorganischen feuerfesten Oxidmatrix oder einem Bindemittel kombiniert, um einen fertigen Katalysator vor der Verwendung zu bilden. Die feuerfeste Oxidkomponente im fertigen Katalysator können Silika-Tonerde, Tonerde, natürliche oder synthetische Tone, säulen- oder schichtenförmige Tone, Mischungen von einer oder mehreren dieser Komponenten und dergleichen. Die anorganische feuerfes te Oxidmatrix kann eine Mischung von Silika-Tonerde und einem Ton sein, wie zum Beispiel Kaolin, Hektorit, Sepiolit und Attapulgit. Ein fertiger Katalysator kann zwischen etwa 5 Gewichts-% und etwa 40 Gewichts-% Zeolith oder einem anderen Molekularsieb und mehr als etwa 20 Gewichts-% anorganisches feuerfestes Oxid enthalten. Im Allgemeinen kann der fertige Katalysator zwischen etwa 10 bis etwa 35 Gewichts-% Zeolith oder ein anderes Molekularsieb, zwischen etwa 10 und etwa 30 Gewichts-% anorganisches feuerfestes Oxid und zwischen etwa 30 und etwa 70 Gewichts-% Ton enthalten.
  • Das kristalline Alumosilikat oder eine andere Molekularsiebkomponente des Crackkatalysators kann mit der porösen anorganischen feuerfesten Oxidkomponente oder einer Vorläufersubstanz derselben mit einem geeigneten Verfahren kombiniert werden, das im Fachgebiet bekannt ist, einschließlich Mischen, Kollern, Vermengen oder Homogenisieren. Beispiele für Vorläufersubstanzen, die verwendet werden können, umfassen Tonerde, Tonerdesolen, Silikasolen, Zirkon, Tonerdehydrogele, Polyoxykationen von Aluminium und Zirkon und peptisierte Tonerde. Bei einem geeigneten Verfahren zur Herstellung des Crackkatalysators wird der Zeolith mit einem Alumosilikatgel oder -sol oder einer anderen anorganischen feuerfesten Oxidkomponente kombiniert, und die sich ergebende Mischung wird sprühgetrocknet, um die fertigen Katalysatorteilchen zu erzeugen, die normalerweise mit ihrem Durchmesser zwischen etwa 40 und etwa 80 Mikrometern liegen. Falls gewünscht, kann der Zeolith oder ein anderes Molekularsieb jedoch gekollert oder anderweitig mit der feuerfesten Oxidkomponente oder der Vorläufersubstanz derselben gemischt, extrudiert und dann bis zum gewünschten Teilchengrößenbereich gemahlen werden. Der fertige Katalysator hat normalerweise eine durchschnittliche Schüttdichte zwischen etwa 0,30 und etwa 0,90 Gramm pro Kubikzentimeter und ein Porenvolumen zwischen etwa 0,10 und etwa 0,90 Kubikzentimeter pro Gramm.
  • Wenn der Prozess im mitteldestillatselektiven Betriebsmodus (oder Dieselmodus) betrieben wird, kann ein mitteldestil latselektiver Katalysator verwendet werden. Ein mitteldestillatselektiver Katalysator ist dem oben beschriebenen bevorzugten Crackkatalysator insofern ähnlich, als er ein Molekularsieb umfasst, das in einem porösen anorganischen feuerfesten Oxidbindemittel verteilt ist, er weist aber einige wesentliche Unterschiede gegenüber dem typischen Crackkatalysator auf, wobei solche Unterschiede hierin nachstehend detaillierter beschrieben werden. Der Mitteldestillat-Crackkatalysator kann katalytische Eigenschaften aufweisen, die für das selektive Cracken eines Gasöl-Ansatzes sorgen, wobei sich ein gecracktes Gasölprodukt ergibt, das vorzugsweise Produkte im Mitteldestillat-Siedebereich umfasst, wie zum Beispiel die im Dieselsiedebereich, wie zum Beispiel von 230°C bis 350°C.
  • Der mitteldestillatselektive Crackkatalysator kann Zeolith oder eine andere Molekularsiebkomponente, eine Tonerdekomponente und eine weitere poröse anorganische feuerfeste Matrix- oder Bindemittelkomponente umfassen. Der mitteldestillatselektive Crackkatalysator kann mit jedem Verfahren hergestellt werden, das dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt ist und einen katalytischen Crackkatalysator bereitstellt, der die gewünschte Zusammensetzung aufweist. Spezieller ausgedrückt, kann der mitteldestillatselektiver Crackkatalysator Tonerde in einer Menge im Bereich von 40 Gewichts-% bis 65 Gewichts-% umfassen, zum Beispiel von 45 Gewichts-% bis 62 Gewichts-%, oder von 50 Gewichts-% bis 58 Gewichts-%, wobei die Gewichts-% auf das Gesamtgewicht des mitteldestillatselektiven Crackkatalysators bezogen sind, eine poröse anorganische feuerfeste Oxidmatrixkomponente eine Matrixoberfläche bereitstellt und ein Zeolith oder eine andere Molekuarsiebkomponente eine zeolithische Oberfläche bereitstellt. Die Tonerdekomponente des mitteldestillatselektiven Crackkatalysators kann jede Art von Tonerde und aus jeder geeigneten Quelle sein. Beispiele für geeignete Arten von Tonerden sind diejenigen, die in US-Patent Nr. 5,547,564 und US-Patent Nr. 5,168,086 offenbart werden, die hierin durch Verweis zur Gänze aufgenommen werden, und umfassen zum Beispiel Alpha-Tonerde, Gamma- Tonerde, Theta-Tonerde, Eta-Tonerde, Bayerit, Pseudoböhmit und Gibbsit.
  • Die Matrixoberfläche im mitteldestillatselektiven Crackkatalysator, die von der porösen anorganischen feuerfesten Oxidmatrixkomponente bereitgestellt wird, kann im Bereich von 20 bis 90 Quadratmetern pro Gramm mitteldestillatselektiver Crackkatalysator liegen. Die zeolithische Oberfläche im mitteldestillatselektiven Crackkatalysator, die vom Zeolithen oder einer anderen Molekularsiebkomponente bereitgestellt wird, kann kleiner als 140 Quadratmeter pro Gramm betragen.
  • Damit der mitteldestillatselektive Crackkatalysator die gewünschte katalytische Eigenschaft hat, vorzugsweise für die Ausbeute an Mitteldestillat, wie zum Beispiel Diesel, zu sorgen, kann der Anteil der Oberfläche des mitteldestillatselektiven Crackkatalysators, der vom Zeolithen oder einer anderen Molekularsiebkomponente beigetragen wird, d. h. die zeolithische Oberfläche, kleiner als 130 Quadratmeter pro Gramm, zum Beispiel weniger als 110 Quadratmeter pro Gramm oder weniger als 100 Quadratmeter pro Gramm betragen. Der Zeolith oder die andere Molekularsiebkomponente des mitteldestillatselektiven Crackkatalysators sind diejenigen Alumosilikate, die aus der Gruppe bestehend aus Y-Zeolithen, ultrastabilen Y-Zeolithen, X-Zeolithen, Zeolith Beta, Zeolith L, Offretit, Mordenit, Faujasit und Zeolith Omega ausgewählt wird.
  • Die zeolithische Oberfläche im mitteldestillatselektiven Crackkatalysator kann nur 20 Quadratmeter pro Gramm betragen, im allgemeinen beträgt aber die untere Grenze mehr als 40 Quadratmetern pro Gramm. Der untere Grenzwert für die zeolithische Oberfläche im mitteldestillatselektiven Crackkatalysator kann 60 Quadratmeter pro Gramm übersteigen oder die zeolithische Oberfläche kann 80 Quadratmeter pro Gramm übersteigen. Der Anteil der Oberfläche des mitteldestillatselektiven Crackkatalysators, der vom Zeolithen oder einer anderen Molekularsiebkomponente beigetragen wird, d. h. die zeolithische Oberfläche, kann also zum Beispiel im Bereich von 20 Quadratmetern pro Gramm bis zu 140 Quadratmetern pro Gramm oder im Bereich von 40 Quadratmetern pro Gramm bis zu 130 Quadratmetern pro Gramm liegen.
  • Das Verhältnis der zeolithischen Oberfläche zur Matrixoberfläche im Mitteldestillat-Crackkatalysator ist eine Eigenschaft desselben, die wichtig dafür ist, dass ein Katalysator die gewünschten Crackeigenschaften hat. Das Verhältnis der zeolithischen Oberfläche zur Matrixoberfläche kann also im Bereich von 1:1 bis 2:1 liegen, zum Beispiel von 1,1:1 bis 1,9:1 oder von 1,2:1 bis 1,7:1. Unter Berücksichtigung dieser Verhältnisse liegt der Anteil der Oberfläche des mitteldestillatselektiven Crackkatalysators, die von der porösen anorganischen feuerfesten Oxidmatrixkomponente beigetragen wird, d. h. die Matrixoberfläche, im allgemeinen im Bereich von 20 Quadratmetern pro Gramm bis 80 Quadratmetern pro Gramm. Ein geeigneter Bereich für die Matrixoberfläche reicht von 40 Quadratmetern pro Gramm bis zu 75 Quadratmetern pro Gramm, oder der Bereich reicht von 60 Quadratmetern pro Gramm bis zu 70 Quadratmetern pro Gramm.
  • Ein Verfahren, mit dem die Prozessbedingungen im FCC-Riser-Reaktor gesteuert werden können und ein gewünschter Produktmix bereitgestellt wird, beruht auf dem Zusetzen eines ZSM-5-Additivs zum Crack-Zwischenreaktor und nicht zum FCC-Riser-Reaktor. Der Zusatzstoff ZSM-5 kann in den Crack-Zwischenreaktor, insbesondere wenn ein Schwerflüssigkeitsreaktor verwendet wird, in die Schwerflüssigkeitsreaktionszone desselben eingeleitet werden, zusammen oder gleichzeitig mit dem regenerierten Katalysator, der ein mitteldestillatselektiver Crackkatalysator ist. Wenn ein ZSM-5-Additiv zusammen mit dem mitteldestillatselektiven Crackkatalysator im Crack-Zwischenreaktor verwendet wird, kann eine Verbesserung in der Ausbeute an niederen Olefinen, wie zum Beispiel Propylen und Butylenen, erreicht werden. Es ist daher wünschens wert, in den Crack-Zwischenreaktor, insbesondere wenn der regenerierte Katalysator, der darin eingeleitet wird, ein mitteldestillatselektiver Crackkatalysator ist, ZSM-5-Additiv in einer Menge nach oben bis 30 Gewichts-%, zum Beispiel nach oben bis 20 Gewichts-% oder nach oben bis 18 Gewichts-%, des regenerierten Katalysators einzuleiten, der in den Crack-Zwischenreaktor eingebracht wird. Wenn also das ZSM-5-Additiv in den Crack-Zwischenreaktor eingeleitet wird, kann die Menge im Bereich von 1 bis 30 Gewichts-% des regenerierten Crackkatalysators betragen, der in den Crack-Zwischenreaktor eingebracht wird, zum Beispiel von 3 bis 20 Gewichts-% oder von 5 bis 18 Gewichts-%.
  • Das ZSM-5-Additiv ist ein Molekularsieb-Additiv, das aus der Gruppe der kristallinen Alumosilikate oder Zeolithe mittlerer Porengröße ausgewählt wird. Molekularsiebe, die als ZSM-5-Additiv verwendet werden können, umfassen mittelporige Zeolithe, wie sie im "Atlas of Zeolite Structure Types", Hrsg. W. H. Meier und D. H. Olson, Butterworth-Heineman, Dritte Ausgabe, 1992, beschrieben werden, der hiermit durch Verweis zur Gänze aufgenommen wird. Die Zeolithe mit mittlerer Porengröße haben im allgemeinen eine Porengröße von etwa 0,5 nm, bis etwa 0,7 nm und umfassen zum Beispiel MFI, MFS, MEL, MTW, EUO, MTT, HEU, FER und TON-Strukturart-Zeolithe (IUPAC-Kommission für die Zeolith-Nomenklatur). Nicht einschränkende Beispiele für solche Zeolithe mit mittlerer Porengröße umfassen ZSM-5, ZSM-12, ZSM-12, ZSM-23, ZSM-34, ZSM-35, ZSM-38, ZSM-48, ZSM-50, Silikalit und Silikalit 2. Ein geeigneter Zeolith ist ZSM-5, der in den US-Patenten Nr. 3,702,886 und 3,770,614 beschrieben wird, die hierin durch Verweis zur Gänze aufgenommen werden.
  • ZSM-11 wird im US-Patent Nr. 3,709,979 beschrieben, ZSM-12 in US-Patent Nr. 3,832,449 , ZSM-21 und ZSM-38 in US-Patent Nr. 3,948,758 , ZSM-23 in US-Patent Nr. 4,076,842 und ZSM-35 in US-Patent Nr. 4,016,245 . Andere geeignete Molekularsiebe umfassen die Siliziumaluminophosphate (SAPO), wie zum Beispiel SAPO-4 und SAPO-11, das in US-Patent Nr. 4,440,871 beschrieben wird; Chromsilikate; Galliumsilikate, Eisensilikate; Aluminiumphosphate (ALPO), wie zum Beispiel ALPO-11, das in US-Patent Nr. 4,310,440 beschrieben wird; Titanalumosilikate (TASO), wie zum Beispiel TASO-45, das in EP-A Nr. 229,295 beschrieben wird; Borsilikate, die in US-Patent Nr. 4,254,297 beschrieben werden; Titanaluminophosphate (TAPO), wie zum Beispiel TAPO-11, das in US-Patent Nr. 4,500,651 beschrieben wird, und Eisenalumosilikate. Alle obigen Patente werden hierin durch Verweis zur Gänze aufgenommen.
  • Das ZSM-5-Additiv kann entsprechend herkömmlichen Verfahren zusammen mit einer katalytisch inaktiven anorganischen Oxidmatrixkomponente aufbewahrt werden.
  • Das US-Patent Nr. 4,368,114 beschreibt detailliert die Klasse von Zeolithen, die geeignete ZSM-5-Additive sein können, und ein solches Patent wird hierin durch Verweis aufgenommen.
  • Systembetrieb und -bedingungen
  • Bei Verwendung eines FCC-Riser-Reaktors, der senkrecht angeordnet ist, kann auch Hubgas oder Hubdampf in den Boden des FCC-Riser-Reaktors zusammen mit dem Gasöl-Ansatz und dem heißen Crackkatalysator eingeleitet werden. Der regenerierte Crackkatalysator, der sich aus dem Katalysatorregenerator ergibt, hat eine höhere Temperatur als der benutzte regenerierte Crackkatalysator, der sich aus dem Crack-Zwischenreaktor ergibt. Der benutzte regenerierte Crackkatalysator hat auch im Ergebnis seiner Verwendung im Crack-Zwischenreaktor eine bestimmte Menge an Koks darauf abgelagert. Es kann ein spezieller Katalysator oder eine Kombination von Katalysatoren als Hilfe dazu verwendet werden, die Bedingungen im FCC-Riser-Reaktor zu steuern, um für bestimmte erwünschte Crackbedingungen zu sorgen, die zum Bereitstellen eines gewünschten Produktes oder einer Mischung von Produkten erforderlich sind.
  • Die Mischung aus Gasöl-Ansatz und heißem Crackkatalysator und optional Hubgas oder -dampf läuft durch den FCC-Riser-Reaktor, in dem das Cracken stattfindet. Der FCC-Riser-Reaktor definiert eine katalytische Crackzone und stellt Mittel zum Bereitstellen einer Kontaktzeit bereit, damit die Crackreaktionen ablaufen können. Die durchschnittliche Verweildauer der Kohlenwasserstoffe im FCC-Riser-Reaktor kann im Allgemeinen im Bereich nach oben bis etwa 5 bis 10 Sekunden liegen, liegt aber normalerweise im Bereich von 0,1 bis 5 Sekunden. Das Gewichtsverhältnis von Katalysator zur Kohlenwasserstoffzufuhr (Katalysator-Öl-Verhältnis) kann im Bereich von etwa 2 bis etwa 100 und sogar bis 150 liegen. Häufiger kann das Katalysator-Öl-Verhältnis im Bereich von 5 bis 100 liegen. Wenn Dampf in den FCC-Riser-Reaktor mit dem Gasöl-Ansatz eingeleitet wird, kann das Dampf-Öl-Gewichtsverhältnis im Bereich von 0,01 bis 5 liegen und liegt häufiger im Bereich von 0,05 bis 1,5.
  • Die Temperatur im FCC-Riser-Reaktor kann im Bereich von etwa 400°C bis etwa 600°C liegen. Häufiger kann die FCC-Riser-Reaktortemperatur im Bereich von 450°C bis 550°C liegen. Die FCC-Riser-Reaktortemperaturen können tendenziell niedriger als die der typischen herkömmlichen katalytischen Wirbelbettcrackprozesse sein, weil der erfindungsgemäße Prozess für eine hohe Ausbeute an Mitteldestillaten sorgen soll und nicht für die Erzeugung von Benzin, wie dies oft bei herkömmlichen katalytischen Wirbelbettcrackprozessen angestrebt wird. Die Steuerung bestimmter Prozessbedingungen im FCC-Riser-Reaktor kann durch Einstellen des Verhältnisses von regeneriertem Crackkatalysator zu benutztem regeneriertem Crackkatalysator aus dem Crack-Zwischenreaktor erfolgen, der in den Boden des FCC-Riser-Reaktors eingeleitet wird.
  • Die Mischung aus Kohlenwasserstoffen und Katalysator aus dem FCC-Riser-Reaktor läuft als FCC-Riser-Reaktorprodukt, das gecracktes Gasölprodukt und verbrauchten Crackkatalysator umfasst, zu einem Abstreifersystem, der Mittel zum Trennen der Kohlenwasserstoffe vom Katalysator bereitstellt, und definiert eine Abstreifertrennzone, in der das gecrackte Gasölprodukt vom verbrauchten Crackkatalysator abgetrennt wird. Das Abstreifersystem kann jedes System oder Mittel sein, das dem Fachmann auf diesem Gebiet zum Abtrennen des FCC-Katalysators von einem Kohlenwasserstoffprodukt bekannt ist. Bei einem typischen Abstreifbetrieb läuft das FCC-Riser-Reaktorprodukt, das eine Mischung aus gecracktem Gasölprodukt und verbrauchtem Crackkatalysator ist, zum Abstreifsystem, welches Zyklonabscheider zum Trennen des verbrauchten Crackkatalysators vom dampfförmigen gecrackten Gasölprodukt umfasst. Der verbrauchte Crackkatalysator tritt von den Zyklonabscheidern in das Abstreifgefäß ein, wo es in Kontakt mit Dampf gebracht wird, um ferner gecracktes Gasölprodukt vom verbrauchten Crackkatalysator zu entfernen. Der Koksgehalt auf dem abgetrennten verbrauchten Crackkatalysator liegt im Allgemeinen auf der Basis des Gesamtgewichts von Katalysator und Kohlenstoff im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 5 Gewichts-%. Der Koksgehalt auf dem abgetrennten verbrauchten Crackkatalysator liegt normalerweise im Bereich von oder bis etwa 0,5 Gewichts-% bis oder bis etwa 1,5 Gewichts-%.
  • Der abgetrennte verbrauchte Crackkatalysator wird dann zu einem Katalysatorregenerator geleitet, der Mittel zum Regenieren des abgetrennten verbrauchten Crackkatalysators bereitstellt und eine Regenerationszone definiert, in die der abgetrennte verbrauchte Crackkatalysator eingeleitet wird und wobei der Kohlenstoff, der auf dem abgetrennten verbrauchten Crackkatalysator abgelagert ist, verbrannt wird, um für einen regenerierten Crackkatalysator zu sorgen, der einen reduzierten Kohlenstoffgehalt aufweist. Der Katalysatorregenerator ist normalerweise ein senkrechtes zylindrisches Gefäß, das eine Regenerationszone definiert und in dem der verbrauchte Crackkatalysator durch den Durchlauf eines sauerstoffhaltigen Regenerationsgases, wie zum Beispiel Luft, nach oben als Fließbett gehalten wird.
  • Die Temperatur in der Regenerationszone wird im Allgemeinen im Bereich von etwa 621°C bis 760°C und häufiger im Bereich von 677°C bis 715°C gehalten. Der Druck in der Regenerationszone liegt normalerweise im Bereich von etwa Luftdruck bis etwa 345 kPa, zum Beispiel von etwa 34 bis 345 kPa. Die Verweildauer des abgetrennten verbrauchten Crackkatalysators in der Regenerationszone liegt im Bereich von etwa 1 bis etwa 6 Minuten und normalerweise von etwa 2 bis etwa 4 Minuten. Der Koksgehalt auf dem regenerierten Crackkatalysator ist niedriger als der Koksgehalt auf dem abgetrennten verbrauchten Crackkatalysator und beträgt im allgemeinen weniger als 0,5 Gewichts-%, wobei die Gewichts-% sich auf das Gewicht des regenerierten Crackkatalysators ohne das Gewicht des Koksgehalts beziehen. Der Koksgehalt des regenerierten Crackkatalysators liegt also im Bereich von etwa 0,01 Gewichts-% bis oder bis etwa 0,5 Gewichts-%, zum Beispiel kann die Kokskonzentration auf dem regenerierten Crackkatalysator kleiner als 0,3 Gewichts-% oder kleiner als 0,1 Gewichts-% sein.
  • Der regenerierte Crackkatalysator aus dem Katalysatorregenerator wird zum Crack-Zwischenreaktor geleitet, der, wie oben bemerkt, ein Schwerflüssigkeitsreaktor oder ein fester Fließbettreaktor oder ein Riser-Reaktor sein, der Mittel zum Zusammenführen eines Benzineinsatzmaterials mit dem regenerierten Crackkatalysator bereitstellt und der eine Reaktions- oder Crackzone definiert, in der das Benzineinsatzmaterial unter geeigneten Crackbedingungen hoher Severity in Kontakt mit dem regenerierten Crackkatalysator gebracht wird, entweder unter Vorhandensein von Dampf oder ohne denselben.
  • Die Art des Crack-Zwischenreaktors kann ein Schwerflüssigkeitsreaktor oder ein schneller Fließbettreaktor oder ein Riser-Reaktor sein. Der Schwerflüssigkeitsreaktor kann ein Gefäß sein, das zwei Zonen definiert, einschließlich einer Reaktionszwischen- oder Crack- oder Schwerflüssigkeitsreaktionszone und einer Abstreifzone. In der Reaktionszwischenzone des Gefäßes befindet sich der regenerierte Crackkatalysator, der durch Einleiten des Benzineinsatzmaterials verwirbelt wird, und optional Dampf, der in die Abstreifzone eingeleitet wird.
  • Eine geeignete Konstruktion eines Schwerflüssigkeitsreaktors umfasst ein Schwerflüssigkeitsreaktorgefäß, das die Reaktionszwischenzone und die Abstreifzone definiert, die sich in Flüssigkeitsverbindung miteinander befinden, wobei die Abstreifzone unterhalb der Reaktionszwischenzone gelegen ist. Um für eine hohe Dampfgeschwindigkeit in der Abstreifzone im Vergleich zu seiner Geschwindigkeit in der Reaktionszwischenzone zu sorgen, kann die Querschnittsfläche der Abstreifzone kleiner als die Querschnittsfläche der Reaktionszwischenzone sein. Das Verhältnis der Querschnittsfläche der Abstreifzone zur Querschnittsfläche der Reaktionszwischenzone kann im Bereich von 0,1:1 bis 0,9:1 liegen, zum Beispiel von 0,2:1 bis 0,8:1 oder von 0,3:1 bis 0,7:1.
  • Die Geometrie des Gefäßes des Schwerflüssigkeitsreaktors kann derart beschaffen sein, dass sie im Allgemeinen von zylindrischer Form ist. Das Verhältnis Länge zu Durchmesser der Abstreifzone ist derart, dass es für die gewünschte hohe Dampfgeschwindigkeit in der Abstreifzone sorgt und für ausreichend Kontaktzeit in der Abstreifzone für das gewünschte Abstreifen des benutzten regenerierten Katalysators sorgt, der aus dem Gefäß des Schwerflüssigkeitsreaktors entfernt werden soll. Daher kann das Verhältnis Länge zu Durchmesser der Abstreifzone im Bereich von 1:1 bis 25:1 liegen, zum Beispiel von 2:1 bis 15:1 oder von 3:1 bis 10:1.
  • Das Gefäß des Schwerflüssigkeitsreaktors kann mit einem Katalysatoreinleitungsrohr ausgestattet sein, das Mittel zum Einleiten des regenerierten Crackkatalysators aus dem Katalysatorregenerator in die Reaktionszwischenzone des Gefäßes des Schwerflüssigkeitsreaktors bereitstellt. Das Gefäß des Schwerflüssigkeitsreaktors ist ferner mit einem Abzugsrohr für regenerierten Katalysator ausgestattet, das Mittel zum Abziehen von benutztem regeneriertem Katalysator aus der Abstreifzone des Schwerflüssigkeitsreaktorgefäßes bereitstellt. Das Benzineinsatzmaterial wird mittels eines Zufuhr-Einleitungsrohres, das Mittel zum Einleiten eines Benzineinsatzmaterials in die Zwischenzone des Schwerflüssigkeitsreaktors bereitstellt, in die Reaktionszwischenzone eingeleitet, und der Dampf wird mittels eines Dampfeinleitungsrohres, das Mittel zum Einleiten von Dampf in die Abstreifzone des Schwerflüssigkeitsreaktors bereitstellt, in die Abstreifzone eingeleitet. Das gecrackte Benzinprodukt wird aus der Reaktionszwischenzone mittels eines Produktabzugsrohres, das Mittel zum Abziehen eines gecrackten Benzinproduktes bereitstellt, aus der Zwischenzone des Schwerflüssigkeitsreaktors abgezogen.
  • Der Crack-Zwischenreaktor kann unabhängig vom betrieb oder der Steuerung des FCC-Riser-Reaktors betrieben oder gesteuert werden. Dieser unabhängige Betrieb oder die unabhängige Steuerung des Crack-Zwischenreaktors stellt den Nutzen einer verbesserten totalen, d. h. quer über das gesamte Prozesssystem einschließlich FCC-Riser-Reaktor sowie Crack-Zwischenreaktor reichenden, Umwandlung des Gasöl-Ansatzes in die gewünschten Endprodukte von Mitteldestillat und den niederen Olefinen Ethylen, Propylen und Butylene bereit. Beim unabhängigen Betrieb des Crack-Zwischenreaktors kann die Severity der Crackbedingungen des FCC-Riser-Reaktors reduziert werden, um so für eine höhere Ausbeute von Mitteldestillat oder anderen erwünschten Produkten im Gasölreaktorprodukt zu sorgen, und die Severity des Crack-Zwischenreaktors kann so gesteuert werden, dass die Ausbeute an niederen Olefinen oder anderen erwünschten Produkten optimiert wird.
  • Eine Art der Steuerung des Betriebs des Crack-Zwischenreaktors beruht auf der Einleitung von Dampf zusammen mit Benzineinsatzmaterial in den Crack-Zwischenreaktor. Die Schwerflüssigkeitsreaktionszone wird also unter solchen Reaktionsbedingungen betrieben, dass ein gecracktes Benzinprodukt bereitgestellt wird und zum Beispiel für eine hohe Crackausbeute an niederen Olefinen gesorgt wird. Die Crackbedingungen hoher Severity können eine Temperatur in der Schwerflüssigkeits- oder Reaktionszwischenzone umfassen, die im Bereich von etwa 482°C bis etwa 871°C liegt, die Temperatur liegt zum Beispiel im Bereich von 510°C bis 871°C oder von 538°C bis 732°C. Der Druck in der Reaktionszwischenzone kann im Bereich etwa vom Luftdruck bis etwa 345 kPa liegen, zum Beispiel von etwa 34 bis 345 kPa.
  • Dampf kann in die Abstreifzone des Crack-Zwischenreaktors eingeleitet werden und dort in Kontakt mit dem regenerierten Crackkatalysator gebracht werden, der darin und in der Reaktionszwischenzone enthalten ist. Die Verwendung von Dampf aus diese Weise sorgt für eine gegebene Gasölumwandlung über das ganze System hinweg für einen Anstieg in der Propylenausbeute und Butylenausbeute. Es versteht sich allgemein beim Fachmann auf diesem Gebiet, dass bei herkömmlichen Gasölcrackprozessen niedriger Severity die Crackbedingungen im Gasölreaktor zu einer geringeren Ausbeute an niederen Olefinen gegenüber den Crackbedingungen von Gasölreaktoren hoher Severity führen. Die Verwendung von Dampf im Crack-Zwischenreaktor kann ferner für Verbesserungen in der Ausbeute an niederen Olefinen daraus sorgen.
  • Die Verwendung des Dampfes ist besonders wünschenswert, weil für eine gegebene Gasölumwandlung über das Prozesssystem hinweg und beim Cracken des Benzineinsatzmaterials im Crack-Zwischenreaktor dieser für eine verbesserte Selektivität in Richtung auf die Ausbeute an niederen Olefinen bei einem Anstieg der Ausbeute an Propylen und Butylenen sorgen kann. Wenn also Dampf verwendet wird, kann das Gewichtsverhältnis von Dampf zu Benzineinsatzmaterial, das in den Crack-Zwischenreaktor eingeleitet wird, wobei Benzin in die Reaktionszone eingeleitet wird und Dampf in die Abstreifzone eingeleitet wird, im Bereich nach oben bis oder bis ungefähr 15:1 liegen, zum Beispiel kann der Bereich von 0,1:1 bis 10:1 sein, oder das Gewichtsverhältnis von Dampf zu Benzineinsatzmaterial kann im Bereich von 0,2:1 bis 9:1 oder von 0,5:1 bis 8:1 liegen.
  • Benutzter regenerierter Crackkatalysator wird aus dem Crack-Zwischenreaktor entfernt und als heißer Crackkatalysator genutzt, der mit dem Gasöl-Ansatz vermischt ist, welcher in den FCC-Riser-Reaktor eingeleitet wird und/oder zum Regenerieren zum Regenerator geleitet wird. Eine Erscheinungsform der Verwendung des benutzten regenerierten Crackkatalysators im FCC-Riser-Reaktor besteht darin, dass er für die teilweise Deaktivierung des regenerierten Katalysators vor seiner Verwendung als heißer Crackkatalysator im FCC-Riser-Reaktor sorgt. Teilweise Deaktivierung bedeutet, dass der benutzte regenerierte Crackkatalysator eine etwas höhere Konzentration an Kohlenstoff als die Konzentration von Kohlenstoff enthält, die sich auf dem regenerierten Crackkatalysator befindet. Diese teilweise Deaktivierung für den regenerierten Crackkatalysator kann für eine Ausbeute an bevorzugtem Produkt sorgen, wenn der Gasöl-Ansatz in der Riser-Reaktor-Zone gecrackt wird. Die Kokskonzentration auf dem benutzten regenerierten Crackkatalysator ist höher als die Kokskonzentration auf dem regenerierten Crackkatalysator, ist aber kleiner als die des abgetrennten verbrauchten Crackkatalysators. Der Koksgehalt des benutzten regenerierten Katalysators kann höher als 0,1 Gewichts-% und sogar größer als 0,5 Gewichts-% sein. Der Koksgehalt des benutzten regenerierten Katalysators kann zum Beispiel im Bereich von etwa 0,1 Gewichts-% bis etwa 1 Gewichts-% oder von 0,1 Gewichts-% bis 0,6 Gewichts-% liegen.
  • Ein weiterer Nutzen durch die Verwendung des Crack-Zwischenreaktors ist damit verbunden, dass der benutzte regenerierte Crackkatalysator eine Temperatur hat, die niedriger als die Temperatur des regenerierten Crackkatalysators ist. Diese niedere Temperatur des benutzten regenerierten Crackkatalysators in Kombination mit der teilweisen Deaktivierung, wie oben diskutiert, kann weitere Vorteile in der Ausbeute an einem bevorzugten Produkt aus dem Cracken des Gasöl-Ansatzes bereitstellen.
  • Als Hilfe bei der Bereitstellung der Steuerung der Prozessbedingungen im FCC-Riser-Reaktor und bei der Bereitstellung eines gewünschten Produktmixes kann der regenerierte Crackkatalysator in mindestens einen Anteil geteilt werden, der in den Crack-Zwischenreaktor geleitet wird, und einen restlichen Anteil, der mit dem Gasöl-Ansatz gemischt und in den FCC-Riser-Reaktor eingeleitet wird. Der mindestens eine Anteil des regenerierten Crackkatalysators, der in den Crack-Zwischenreaktor eingeleitet wird, kann im Bereich nach oben bis 100 Prozent (%) des regenerierten Crackkatalysators liegen, welcher sich aus dem Katalysatorregenerator ergibt, je nach den Anforderungen des Prozesses und der gewünschten Produktausbeuten. Speziell jedoch repräsentiert der mindestens eine Anteil des regenerierten Crackkatalysators von etwa 10% bis 100% des abgetrennten regenerierten Katalysators, der aus dem Katalysatorregenerator abgezogen wird. Der mindestens eine Anteil des regenerierten Crackkatalysators kann auch von etwa 30% bis etwa 90% oder von 50% bis 95% des abgetrennten regenerierten Katalysators ausmachen, der aus dem Katalysatorregenerator abgezogen wird.
  • Bei der Steuerung der Reaktionsbedingungen im FCC-Riser-Reaktor wird, wie bereits bemerkt, eine Kombination oder Mischung aus benutztem regeneriertem Crackkatalysator und regeneriertem Crackkatalysator aus dem Katalysatorregenerator in den FCC-Riser-Reaktor mit dem Gasöl-Ansatz eingeleitet. Die relative Menge des benutzten regenerierten Crackkatalysators im Verhältnis zum regenerierten Crackkatalysator wird so eingestellt, dass sie für die gewünschten Gasöl-Crackbedingungen in der FCC-Riser-Reaktorzone sorgt; im allgemeinen liegt aber das Gewichtsverhältnis des benutzten regenerierten Crackkatalysators im Verhältnis zum regenerierten Crackkatalysator im Bereich von 0,1:1 bis 100:1, zum Beispiel von 0,5:1 bis 20:1 oder von 1:1 bis 10:1. Für ein System, das im stationären Zustand betrieben wird, nähert sich das Gewichtsverhältnis von benutztem regeneriertem Crackkatalysator zu regeneriertem Crackkatalysator dem Gewichtsverhältnis des mindestens einen Anteils des regenerierten Crackkatalysators, der zum Crack-Zwischenreaktor läuft, zum restlichen Anteil des regenerierten Crackkatalysators, der mit dem Gasöl-Ansatz gemischt wird, welcher in den FCC-Riser-Reaktor eingeleitet wird, und daher sind die vorher genannten Bereiche auf ein solches Gewichtsverhältnis anwendbar.
  • Es ist bemerkenswert, dass es aus einer Reihe von Gründen kein erwünschter Aspekt des erfindungsgemäßen Prozesses ist, verbrauchten Crackkatalysator in den Crack-Zwischenreaktor einzuleiten. Der verbrauchte Crackkatalysator hat zum Beispiel einen viel höheren Kohlenstoffgehalt als der regenerierte Crackkatalysator und daher begünstigt seine Aktivität nicht die Lieferung von stärker gewünschten niederen Olefinen. Der regenerierte Crackkatalysator, der in den Crack-Zwischenreaktor eingeleitet wird, soll mehr als 50 Gewichts-% des Gesamtgewichts von regeneriertem Crackkatalysator und verbrauchtem Crackkatalysator ausmachen, der in den Crack-Zwischenreaktor eingeleitet wird. Die Menge an verbrauchtem Crackkatalysator, die in den Crack-Zwischenreaktor eingeleitet wird, kann minimiert werden und kann weniger als 20 Gewichts-% des Gesamtgewichts von regeneriertem Crackkatalysator und verbrauchtem Crackkatalysator betragen, der in den Crack-Zwischenreaktor eingeleitet wird, zum Beispiel weniger als 10 Gewichts-% oder weniger als 5 Gewichts-%.
  • Die Kombination von einem oder mehreren der oben beschriebenen Prozessvariablen und Betriebsbedingungen ermöglicht die Steuerung der Umwandlung des Gasöl-Ansatzes. Es wird allgemein gewünscht, dass die Umwandlung des Gasöl-Ansatzes im Bereich von 30 bis 90 Gewichts-% liegt, zum Beispiel von 40 bis 90 Gewichts-%. Mit der Umwandlung des Gasöl-Ansatzes wird die Menge des Gewichts von Kohlenwasserstoffen bezeichnet, die im Gasöl-Ansatz enthalten sind, die eine Siedetemperatur von mehr als 221°C haben und die im FCC-Riser-Reaktor in Kohlenwasserstoffe umgewandelt werden, die eine Siedetemperatur von weniger als 221°C haben, geteilt durch die Menge des Gewichts der Kohlenwasserstoffe, die im Gasöl-Ansatz enthalten sind, die eine Siedetemperatur von mehr als 221°C haben. Wie früher bemerkt, kann der Prozess so betrieben werden, dass er für die bevorzugte oder selektive Lieferung von Produkten im Siedebereich von Mitteldestillat und von niederen Olefinen sorgt.
  • Gasöl-Ansatzmischungen
  • Der Gasöl-Ansatz kann zwei oder mehr Anteile haben. Der erste Anteil des Gasöl-Ansatzes, der dem Prozess zugeführt wird, kann jedes Einsatzmaterial aus schweren Kohlenwasserstoffen sein, das einer katalytischen Fließbett-Crackeinheit zugeführt werden kann oder normalerweise wird, die im Bereich von 200°C bis 800°C sieden, einschließlich zum Beispiel Gasöle, Rückstand oder andere Kohlenwasserstoffe. Allgemein gesagt, können Kohlenwasserstoffmischungen, die im Bereich von 345°C bis 760°C sieden, besonders geeignete erste Anteile der Einsatzmaterialien darstellen. Beispiele für die Arten von Raffineriezufuhrströmen, die geeignete erste Anteile von Gasöl-Ansatz sein können, umfassen Vakuumgasöle, Cokergasöl, Straight-run-Rückstände, thermisch gecrackte Öle und andere Kohlenwasserstoffströme.
  • Der Prozentsatz des ersten Anteils kann 100 Prozent betragen, oder etwa 60 bis etwa 99 Prozent, zum Beispiel von etwa 70 bis etwa 95 Prozent oder von etwa 80 bis etwa 90 Prozent, wobei der Rest andere Einsatzmaterialanteile sind, wie zum Beispiel Öle, die aus Pflanzen und/oder Tieren gewonnen wurden.
  • Benzineinsatzmaterialmischungen
  • Das Benzineinsatzmaterial kann zwei oder mehr Anteile haben. Der erste Anteil des Benzineinsatzmaterials, der der Schwerflüssigkeitsreaktionszone zugeführt wird, kann jedes geeignete Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial sein, das eine Siedetemperatur hat, die im Siedetemperaturbereich von Benzin liegt. Im Allgemeinen umfasst der erste Anteil des Benzineinsatzmaterials Kohlenwasserstoffe, die im Temperaturbereich von etwa 32°C bis etwa 204°C sieden. Beispiele für Raffinerieströme, die als erster Anteil des Benzineinsatzmaterials verwendet werden können, umfassen Straight-run-Benzine, Schwerbenzine und Rohbenzine der Coking-Anlage.
  • Der Prozentsatz des ersten Anteils kann 100 Prozent betragen, oder etwa 60 bis etwa 99 Prozent, zum Beispiel von etwa 70 bis etwa 95 Prozent oder von etwa 80 bis etwa 90 Prozent, wobei der Rest andere Einsatzmaterialanteile sind, wie zum Beispiel Öle, die aus Pflanzen und/oder Tieren gewonnen wurden.
  • ILLUSTRIERENDE AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • In einer Erscheinungsform der Erfindung wird ein System offenbart, welches einen Riser-Reaktor umfasst, welcher einen Gasöl-Ansatz und einen ersten Katalysator unter Crackbedingungen umfasst, um ein Riser-Reaktorprodukt zu erhalten, das ein gecracktes Gasöl-Produkt und einen ersten verwendeten Katalysator umfasst, wobei ein Zwischenreaktor mindestens einen Anteil des gecrackten Gasöl-Produktes und einen zweiten Katalysator unter Bedingungen hoher Severity umfasst, um ein gecracktes Benzinprodukt und einen zweiten verwendeten Katalysator zu erhalten, und ein Recycle-Rohr, um mindestens einen Teil des gecrackten Gasöl-Produktes zum Riser-Reaktor zu schicken. In einigen Ausführungsformen umfasst das System auch ein zweites Recyclingrohr, mit dem mindestens ein Teil des gecrackten Benzinproduktes dem Zwischenreaktor zugeführt wird. In einigen Ausführungsformen umfasst das System auch einen Abscheider zum Trennen des gecrackten Gasölproduktes aus dem Riser-Reaktor in mehrere Ströme. In einigen Ausführungsformen umfasst das System auch einen zweiten Abscheider zum Trennen des gecrackten Benzinproduktes aus dem Riser-Reaktor in mehrere Ströme. In einigen Ausführungsformen kann das System auch einen dritten Abscheider zum Trennen des Riser-Reaktorproduktes in das gecrackte Gasölprodukt und den ersten benutzten Katalysator umfassen. In einigen Ausführungsformen kann das System auch einen Regenerator zum Regenerieren des ersten benutzten Katalysators umfassen, der einen ersten regenerierten Katalysator liefert. In einigen Ausführungsformen umfasst der zweite Katalysator den ersten regenerierten Katalysator. In einigen Ausführungsformen umfasst der erste Katalysator den zweiten benutzten Katalysator. In einigen Ausführungsformen umfasst der Abscheider ein Trennsystem zum Auftrennen des gecrackten Gasölproduktes in mindestens zwei Ströme aus einem gecrackten Gasstrom, einem gecrackten Benzinstrom, einem gecrackten Gasölstrom und einem Kreislaufölstrom. In einigen Ausführungsformen muss das Recyclingrohr mindestens einen Teil des Kreislaufölstroms und/oder des gecrackten Gasölstroms zum Riser-Reaktor leiten. In einigen Ausführungsformen umfasst das System auch ein drittes Recyclingrohr, mit dem mindestens ein Teil des gecrackten Gasstroms und/oder gecrackten Benzinstroms dem Zwischenreaktor zugeführt wird. In einigen Ausführungsformen umfasst der zweite Abscheider ein zweites Trennsystem zum Trennen des gecrackten Benzinproduktes in mindestens zwei Ströme aus einem Ethylenstrom, einem Propylenstrom, einem Butylenstrom und einem gecrackten Benzinstrom. In einigen Ausführungsformen muss das zweite Recyclingrohr mindestens einen Teil des gecrackten Benzinstroms und/oder des Butylenstroms dem Zwischenreaktor zuführen. In einigen Ausführungsformen umfasst das System auch einen Propylurreaktor, der zum Umwandeln mindestens eines Teils des gecrackten Gasölproduktes und/oder mindestens eines Teils des gecrackten Benzinproduktes in ein gecracktes Gasprodukt ausgelegt ist. In einigen Ausführungsformen umfasst das gecrackte Gasprodukt mindestens 70 Volumen der C2- und C3-Gase. In einigen Ausführungsformen umfasst der Zwischenreaktor einen Fließbettreaktor, einen Riser-Reaktor oder einen Schwerflüssigkeitsreaktor.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren offenbart, das das katalytische Cracken eines Gasöl-Ansatzes innerhalb einer FCC-Riser-Reaktor-Zone durch Kontaktieren des Gasöl-Ansatzes mit einem ersten Katalysator unter geeigneten katalytischen Crackbedingungen innerhalb der FCC-Riser-Reaktor-Zone umfasst, was ein FCC-Riser-Reaktor-Produkt ergibt, welches ein gecracktes Gasöl-Produkt und einen ersten benutzten Katalysator ergibt, Kontaktieren eines Benzineinsatzmaterials mit einem zweiten Katalysator in einem Crack-Zwischenreaktors unter geeigneten Crackbedingungen hoher Severity, um so ein gecracktes Benzinprodukt zu erhalten, welches mindestens eine niedere Olefinverbindung umfasst, und einen zweiten benutzten Katalysator, der das gecrackte Gasöl-Produkt in mehrere gecrackte Gasöl-Produktströme trennt, und Recycling von mindestens einem Teil von einem oder mehreren der gecrackten Gasöl-Produktströme zurück zur Riser-Reaktor-Zone umfasst. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren auch das Rückführen von mindestens einem Teil von einem oder mehreren gecrackten Gasölproduktströmen zum Crack-Zwischenreaktor. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren auch das Trennen des gecrackten Benzinproduktes in mehrere gecrackte Benzinproduktströme und das Rückführen von mindestens einem Teil von einem oder mehreren gecrackten Benzinproduktströmen zum Crack-Zwischenreaktor. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren auch das Regenerieren des ersten benutzten Katalysators, was einen ersten regenerierten Katalysator liefert. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren auch die Verwendung eines Teils des zweiten benutzten Katalysators als erster Katalysator. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren auch die Verwendung eines Teils des regenerierten ersten Katalysators als zweiter Katalysator. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren auch das Abtrennen von mindestens einer niederen Olefinverbindung aus den gecrackten Benzinproduktströmen und die Verwendung der niederen Olefinverbindung als Olefinzufuhr zu einem Polyolefinproduktionssystem. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren auch das Einleiten eines ZSM-5-Additivs in den Crack-Zwischenreaktor. In einigen Ausführungsformen sind die geeigneten katalytischen Crackbedingungen derart, dass sie für eine Umwandlung des Gasöl-Ansatzes im Bereich von 40 bis 90 Gewichts-% des gesamten Gasöl-Ansatzes sorgen. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren auch das Trennen des gecrackten Benzinproduktes in mehrere gecrackte Benzinproduktströme und das Leiten von mindestens einem Teil von einem oder mehreren gecrackten Benzinproduktströmen zu einem Propylurreaktor. In einigen Ausführungsformen wandelt der Propylurreaktor mindestens etwa 70 Volumen-% des einen oder der mehreren gecrackten Benzinproduktströme in einen C2-C3-Produktstrom um.
  • Der Prozess kann die Integration des Crack-Zwischenreaktors in ein System zum Trennen des gecrackten Benzinprodukts in mindestens ein niederes Olefinprodukt oder ein System zur Herstellung eines Polyolefins oder eine Kombination von beiden derartigen Systemen umfassen. Die erhöhte Produktion von niederen Olefinen, die vom Prozess bereitgestellt werden, erweist sich als vorteilhaft für die Integration des FCC-Riser-Reaktors und des Crack-Zwischenreaktors des Systems bei der weiteren Verarbeitung des gecrackten Benzinprodukts. Speziell liefert die erhöhte Ausbeute an niederen Olefinen durch die Verwendung von Dampf und/oder ZSM-5-Additiv im Crack-Zwischenreaktor den Anreiz für die Integration der vorher genannten Prozessschritte. Das gecrackte Benzinprodukt, das mindestens ein niederes Olefinprodukt umfasst, wie zum Beispiel Ethylen, Propylen oder Butylen, kann ferner einem Trennsystem zum Trennen des gecrackten Benzinproduktes in ein niederes Olefinprodukt, das mindestens eine niedere Olefinverbindung umfasst, zugeleitet werden. Das niedere Olefinprodukt kann ferner als Zufuhrmaterial zu einem Polyolefinerzeugungssystem verwendet werden, wodurch das niedere Olefin unter geeigneten Polymerisationsbedingungen in Gegenwart eines geeigneten Polymerisationskatalysator , der dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt ist, polymerisiert wird.
  • Fachleute auf diesem Gebiet werden erkennen, dass viele Modifizierungen und Variationen hinsichtlich der offenbarten Aus führungsformen der Erfindung, Konfigurationen, Materialien und Verfahren möglich sind, ohne von ihrem Geist und Anwendungsbereich abzuweichen. Dementsprechend darf der Anwendungsbereich der Ansprüche und ihrer funktionellen Äquivalente nicht durch die speziellen Ausführungsformen eingeschränkt werden, die hierin beschrieben und illustriert werden, da diese lediglich von beispielhafter Natur sind.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ein System, welches einen Riser-Reaktor umfasst, welcher einen Gasöl-Ansatz und einen ersten Katalysator unter Krackbedingungen umfasst, um ein Riser-Reaktorprodukt zu erhalten, das ein gecracktes Gasöl-Produkt und einen ersten verwendeten Katalysator umfasst, wobei ein Zwischenreaktor mindestens einen Anteil des gecrackten Gasöl-Produktes und einen zweiten Katalysator unter Bedingungen hoher Severity umfasst, um ein gecracktes Benzinprodukt und einen zweiten verwendeten Katalysator zu erhalten, und eine Recyclingleitung, um mindestens einen Teil des gecrackten Gasöl-Produktes zum Riser-Reaktor zu schicken.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (27)

  1. System, umfassend: einen Riser-Reaktor, der einen Gasöl-Ansatz und einen ersten Katalysator unter katalytischen Crackbedingungen umfasst, um ein Riser-Reaktorprodukt zu liefern, das ein gecracktes Gasölprodukt und einen ersten benutzten Katalysator umfasst; einen Zwischenreaktor, der mindestens einen Teil des gecrackten Gasölproduktes und einen zweiten Katalysator unter Bedingungen hoher Severity umfasst, um ein gecracktes Benzinprodukt und einen zweiten benutzten Katalysator zu liefern; und eine Recyclingleitung, um mindestens einen Teil des gecrackten Gasölproduktes zu dem Riser-Reaktor zu leiten.
  2. System nach Anspruch 1, das ferner eine zweite Recyclingleitung umfasst, um mindestens einen Teil des gecrackten Benzinproduktes dem Zwischenreaktor zu leiten, zum Beispiel das gecrackte Benzinprodukt, das C4-Kohlenwasserstoffe umfasst.
  3. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 2, das ferner einen Abscheider zum Auftrennen des gecrackten Gasölproduktes aus dem Riser-Reaktor in mehrere Ströme umfasst.
  4. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, das ferner einen zweiten Abscheider zum Auftrennen des gecrackten Benzinproduktes aus dem Zwischenreaktor in mehrere Ströme umfasst.
  5. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, das ferner einen dritten Abscheider zum Auftrennen des Riser- Reaktorproduktes in das gecrackte Gasölprodukt und den ersten benutzten Katalysator umfasst.
  6. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, das ferner einen Regenerator zum Regenerieren des ersten benutzten Katalysators umfasst, um einen ersten regenerierten Katalysator zu liefern.
  7. System nach Anspruch 6, wobei der zweite Katalysator den ersten regenerierten Katalysator umfasst.
  8. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, wobei der erste Katalysator den zweiten benutzten Katalysator umfasst.
  9. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 8, wobei der Abscheider ein Trennsystem zum Auftrennen des gecrackten Gasölproduktes in mindestens zwei Ströme aus einem gecrackten Gasstrom, einem gecrackten Benzinstrom, einem gecrackten Gasölstrom und einem Kreislaufölstrom umfasst.
  10. System nach Anspruch 9, wobei die Recyclingleitung dazu dient, mindestens einen Teil des Kreislaufölstroms und/oder des gecrackten Gasölstroms zum Riser-Reaktor zu leiten.
  11. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 10, das ferner eine dritte Recyclingleitung umfasst, um mindestens ein Teil des gecrackten Gasstroms und/oder des gecrackten Benzinstroms zu dem Zwischenreaktor zu leiten.
  12. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 11, wobei der zweite Abscheider ein zweites Trennsystem zum Auftrennen des gecrackten Benzinprodukts in mindestens zwei Ströme aus einem Ethylenstrom, einem Propylenstrom, einem Butylenstrom und einem gecrackten Benzinstrom umfasst.
  13. System nach Anspruch 12, wobei das zweite Recyclingrohr dazu dient, mindestens einen Teil des gecrackten Benzinstroms und/oder des Butylenstroms zum Zwischenreaktor zu leiten.
  14. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, das ferner einen Propylurreaktor umfasst, welcher zum Umwandeln mindestens eines Teils des gecrackten Gasölproduktes und/oder mindestens eines Teils des gecrackten Benzinproduktes in ein gecracktes Gasprodukt ausgelegt ist.
  15. System nach Anspruch 14, wobei das gecrackte Gasprodukt mindestens 70 Volumen-% C2- und C3-Gase umfasst.
  16. System einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, wobei der Zwischenreaktor einen schnellen Fließbettreaktor, einen Riser-Reaktor oder einen Schwerflüssigkeitsreaktor umfasst.
  17. Verfahren, umfassend: katalytisches Cracken eines Gasöl-Ansatzes in einer FCC-Riser-Reaktorzone durch Herstellen des Kontaktes unter geeigneten katalytischen Crackbedingungen im FCC-Riser-Reaktorzone, wobei der Gasöl-Ansatz mit einem ersten Katalysator zur Lieferung eines FCC-Riser-Reaktorproduktes, das ein gecracktes Gasölprodukt und einen ersten benutzten Katalysator umfasst; Herstellen des Kontakts eines Benzineinsatzmaterials mit einem zweiten Katalysator in einem Crack-Zwischenreaktor, der unter Crackbedingungen hoher Severity betrieben wird, um so ein gecracktes Benzinprodukt zu liefern, das mindes tens eine niedere Olefinverbindung und einen zweiten benutzten Katalysator umfasst; Auftrennen des gecrackten Gasölproduktes in mehrere gecrackte Gasölproduktströme; und Rückführen von mindestens einem Teil von einem oder mehreren der gecrackten Gasölproduktströme zur Riser-Reaktor-Zone.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, das ferner das Rückführen von mindestens einem Teil von einem oder mehreren gecrackten Gasölproduktströmen zum Crack-Zwischenreaktor umfasst.
  19. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 18, das ferner das Auftrennen des gecrackten Benzinproduktes in mehrere gecrackte Benzinproduktströme und das Rückführen von mindestens einem Teil von einem oder mehreren gecrackten Benzinproduktströmen zum Crack-Zwischenreaktor umfasst.
  20. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 19, das ferner das Regenerieren des ersten benutzten Katalysators umfasst, um einen regenerierten ersten Katalysator zu liefern.
  21. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 20, das ferner die Verwendung mindestens eines Teils des zweiten benutzten Katalysators als ersten Katalysator umfasst.
  22. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 20 bis 21, das ferner die Verwendung mindestens eines Teils des regenerierten ersten Katalysators als zweiten Katalysator umfasst.
  23. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 19 bis 22, das ferner das Abtrennen von mindestens einer niederen Olefinverbindung von den gecrackten Benzinproduktströmen und die Verwendung der niederen Olefinverbindung als Olefinzufuhr zu einem Polyolefinerzeugungssystem umfasst.
  24. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 23, das ferner das Einleiten eines ZSM-5-Additivs in den Crack-Zwischenreaktor umfasst.
  25. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 24, wobei die geeigneten katalytischen Crackbedingungen derart sind, dass sie für eine Umwandlung des Gasöl-Ansatzes im Bereich von 40 bis 90 Gewichts-% des gesamten Gasöl-Ansatzes sorgen.
  26. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 25, das ferner das Auftrennen des gecrackten Benzinproduktes in mehrere gecrackte Benzinproduktströme und das Leiten von mindestens einem Teil von einem oder mehreren gecrackten Benzinproduktströmen zu einem Propylurreaktor umfasst.
  27. Verfahren nach Anspruch 26, wobei der Propylurreaktor mindestens etwa 70 Volumen-% von einem oder mehreren gecrackten Benzinproduktströmen in C2-C3-Produktströme umwandelt.
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