JPH0238626B2 - KOKINZOKUGANJUSHOKUBAINYORUSEKITAN * ABURAKONGOBUTSUNOZENSHINRYUBUNKAI - Google Patents
KOKINZOKUGANJUSHOKUBAINYORUSEKITAN * ABURAKONGOBUTSUNOZENSHINRYUBUNKAIInfo
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Landscapes
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Description
石炭を適当な液体燃料に転化する技術的に可能
なかつ経済的に可能な技術の探求は、100年以上
続けられている。最近の政治的および経済的発展
は、この分野における研究を推進してきた。
原油のはね上がる価格は、石炭の液化およびガ
ス化の研究を誘発しかつ増大した。米国特許第
3607718号、同第3652446号、同第3870621号およ
び同第4054504号に例示されるように、液化石炭
は流動接触分解法およびハイドロクラツキング法
により有用な燃料に品質を向上できることが示唆
された。石炭液化液体のライザークラツキング
は、米国特許第4081351号および同第4108758号中
に示唆された。
有効なライザークラツキング法は、一般に、石
炭を分解帯域中へ導入する前、たとえば、石炭を
完全に溶解し、そして望ましくない成分を分離す
ることにより、石炭を注意して前処理することを
含む。その上、ライザーの上流で、すなわち、可
溶化のの間に、炭素を水素化することが提案され
た。
本発明は、石炭の水素化の少なくとも一部分を
ライザー自体の中で達成できると同時に、過去に
おいて有害と一般に見なされた触媒含有金属蓄積
物を使用できる方法を提供することを目的とす
る。
本発明の1つの目的は、広範な種類の石炭を使
用できる石炭/油混合物の分解法を提供すること
である。
本発明の他の目的は、漸進流分解帯域への導入
前に、石炭を完全に溶解しないであるいは溶解し
て進行することができる石炭/油の分解法を提供
することである。
さらに他の目的は、石炭の1またはそれ以上の
前処理、たとえば、脱硫、脱窒素、脱気、脱灰な
どを必要としない方法を提供することである。
さらに他の目的は、石炭を接触分解のために石
油原料油と混合して導入することができ、原料油
がそれと混合する石炭の完全な溶解に適当である
かあるいは適当でないことができる、方法を提供
することである。
なお、他の目的は、石炭/油混合物を、漸進流
分解操作において、分解帯域内で発生した水素の
存在下に分解し、これによつて石炭からの液状生
成物の収率を増大することである。
なお、ほかの目的は、実質的な分解活性と実質
的な脱水素活性をもつ粒状触媒と接触させて、石
炭/油混合物を漸進流分解することである。
本発明は、スラリー化したおよび/または少な
くとも部分的に溶解した石炭および金属で汚染さ
れた炭化水素残油からなる供給原料油を、漸進流
接触分解帯域、たとえば、ライザー分解帯域へ導
入することからなる。その中で、少なくとも部分
的に蒸発しおよび/または煙霧化した状態の原料
油混合物は、少なくとも約25フイート
(7.6m)/秒の直線速度を与え、石炭、油および
同様に分解帯域へ導入される炭化水素分解触媒か
らなる、流れまたは懸濁液に形成される。
本発明は、少なくとも約1500のニツケル当量の
重金属沈積の十分な蓄積を有する分解触媒を使用
する。重金属沈積は、水素が油および/または供
給された水素供与物質の脱水素により流れ中に形
成する条件下に、油―石炭混合物と、必要に応じ
て、水素供与物質と反応帯域において触媒を接触
したとき生ずる。漸進流反応帯域の条件のもとで
発生した水素は、水素を混合物中に供給して、石
炭からの液状生成物の生成を促進する。
本発明の分解操作において、移動水素が蒸気条
件の組み合わせのもとに形成される。この蒸気条
件の組み合わせた、約900〜約1400〓(約482〜約
760℃)の範囲の温度および約10〜約50psigの合
計圧を用いるとき、接触分解接触帯域における約
10秒までの範囲の蒸気滞留時間からなる。選択し
た操作条件は分解帯域において一回の通過で少な
くとも約50容量%の程度に油を転化させるために
十分であることを意図する。特許請求の範囲第1
項又は第9項()『少なくとも50容量%/1回
の通過の前記残油の転化』とは前記残油(スラリ
ー化したおよび/あるいは少なくとも部分的に溶
解した石炭は含まない)に基づく転化残油(スラ
リー化したおよび/あるいは少なくとも部分的に
溶解した石炭は含まない)の割合を示す。この値
は当業者に知られた操業条件の1つである。石炭
の液化、水素化および分解の得られる生成物、な
らびに供給した油の分解の生成物は、分解帯域の
横断後、分解触媒から分離される。
本発明の実施において、無煙炭より低い等級の
石炭、たとえば、亜無煙炭(sub―anthracite)、
歴青炭、亜歴青炭、亜炭または褐炭および泥炭
(これはここで使用する用語“石炭”内に包含さ
れる)は、一般に無煙炭よりも多少高い収率で液
状生成物を与える傾向があるので、好ましい。し
かしながら、本発明の目的に対して石炭の選択
は、他の先行技術の方法よりも臨界的でなく、そ
して無煙炭の使用は同様に考えられる。
石炭の完全な溶解は本発明の重要な要件ではな
いので、石炭は漸進流分解帯域へ実質的に溶解し
ない、部分的に固体の形であるいは完全に溶解し
た形で導入することができる。好ましくは、石炭
―油混合物は、石炭と油供給物との初期の接触
後、反応帯域へ、少なくとも部分的に固体の形で
10分以下、好ましくは5分以下、なおより好まし
くは1分以下の期間内で導入される。一般に、石
炭を分解帯域へ実質的な灰を含む形で供給すると
き、そして灰を分解触媒から洗浄により回収する
とき、石炭も分解帯域において用いる流動化触媒
よりも小さい粒度に粉砕することが望ましい。た
とえば、約200メツシユ以下の石炭の粒度は好ま
しい。
本発明は水素化、脱窒素、脱イオウ、脱気およ
び脱灰のような石炭の処理を石炭のライザーへの
導入前に実施することができ、そして前述の先行
技術の特許(ならびにその中に引用される他の文
献)はこのような処理を詳述しているが、本発明
は前述の処理の1またはそれ以上あるいはすべて
さえを省略しても実施できるということが、本発
明の1つの利点と考えられる。
種々の炭化水素油、たとえば、原油、原油留
分、シエール油などは、もちろん、ある種の非炭
化水素物質、たとえば、イオウまたはその化合
物、窒素化合物、重金属化合物およびアルカリ金
属またはアルカリ土類金属化合物を含むが、この
ようなものはそれらの本質的な炭化水素の特性を
油から奪わない。その上、このような油は、その
中に存在する前述の非炭化水素物質の量を減少す
るために必要な種々の予備処理に付すことができ
ることを理解すべきである。本発明を実施するた
めに好ましい炭化水素油の例は、脱塩原油、脱塩
原油の400〓+(204℃+)留分、および熱分解時の
比較的低い残留炭素(たとえば、約1より小)お
よび比較的低い重金属含量によつて特徴づけられ
る普通のFCCガス油である。しかしながら、あ
る利益は、少なくとも約1の熱分解時の残留炭素
および少なくとも4の重金属含量によつて特徴づ
けられる金属及びコンラドソン炭素を含有する炭
化水素油(以下、炭素属油という)によつて実現
することができる。このような炭素金属油は、以
後詳述する。
原油中の非炭化水素物質のうちには、FCC法
の実施に影響を及ぼしうるある数の成分が存在す
る。これらのうちのあるもの、たとえば、軽金属
は脱塩操作によつて経済的に除去することがで
き、この脱塩操作は原油を流動接触分解のために
予備処理する通常の手順の一部分である。他の物
質、たとえば、コークス前駆物質、アスフアルテ
ンなどは分解操作の間に分解して炭素質析出物に
なる傾向があり、この析出物は触媒上に沈積し、
炭素供給原料と触媒との間の接触を妨害し、そし
て一般に触媒の効能または活性のレベルを低下さ
せる。
一般に、油のコークス形成傾向またはコークス
前駆物質の含量は、その油の試料を熱分解した
後、残留する炭素の重量%を決定することによつ
て確認することができる。この値は、所定の油
が、接触分解装置への供給原料として使用すると
き、非接触コークスを形成する傾向の程度の測定
して工業的に受け入れられている。2種類の確立
された試験が認められている。それらはコンラド
ソン炭素試験およびラムスボトム炭素試験であ
り、前者はASTM D189−76に記載され、そし
て後者はASTM試験No. D524−76に記載されて
いる。普通のFCC実施において、約0.05〜約1.0
程度のコンラドソン炭素値は許容される供給物の
指示としてみなされる。本発明の特定の実施態様
は、これより高いコンラドソン炭素値を有し、そ
れゆえ通常の供給物よりもコークス形成の潜在的
傾向が実質的に大きい、炭化水素供給原料の使用
に関する。
本発明の目的に対して、“重金属”という語は
ニツケル、バナジウム、銅および鉄を意味する
が、微量の他の重金属元素が時には存在しうる。
分解法の間、供給物に含まれる重金属はほとんど
定量的に供給原料から触媒粒子へ移動する。重金
属は初め多孔質触媒マトリツクスの表面付近に沈
積しかつ凝集する傾向があるが、これらの金属の
有意の比率は触媒マトリツクスの内部へ移動し、
そこでマトリツクス内に運ばれた結晶質分解成分
または他の触媒成分を析出しうる。
FCC単位装置の大ていのオペレーターの観点
から、バナジウムおよび他の金属、ことにニツケ
ルの蓄積は触媒の“毒”とみなされている。それ
らは変化する程度で脱水素と芳香族の縮合を促進
し、従来一般に炭素およびガスの過度の生成とみ
なされてきているものを生じ、その結果液体燃料
の収率を悪化する。全原油のトツプドクルードま
たは原油留分、たとえば、残油および残留物また
はニツケルおよび/または同様な挙動を示す他の
金属にとくに富むが、コークス前駆物質を比較的
大量に含有する他の油のような油は、ここでは炭
素金属油と呼び、そして石油精製業者への特定の
挑戦を表わす。
種々の重金属は等しい触媒阻害活性をもたない
ので、所定の阻害金属を含有する油の阻害活性
を、同等の阻害活性をもつと推定される単一の金
属の量で表わすことは便利である。こうして、あ
る油の重金属含量は次式(W.L.Nelson,Oil
and Gas Journal,Octoer,1961の143ページの
式を参考にしてパターン化したもの)で表わすこ
とができ、この式において存在する各金属の含量
は、供給物の重量に基づいて、重量基準で、金属
として、このような金属のppmで表わされる:
ニツケル当量=Ni+V/4.8+Fe/7.1+Cu/1.23
従来のFCCの実施に従うと、FCC法のための
供給原料の重金属含量は比較的低いレベル、たと
えば、約0.25ppmニツケル当量以下に制限され
る。本発明は、所定の操作条件下で触媒の活性選
択性の特性を阻害し、触媒上に蓄積する有意の潜
在力を有する、脱水素促進性重金属を、上の値を
超える量で含有する供給原料の処理に関する。
上の式は、また、分解触媒上の重金属の蓄積の
測度として用いることができるが、ただしこの式
において用いる金属の量は供給物の重量の代わり
に触媒の重量(湿分不含基準)に基づく。従来の
FCC実施において、触媒の循環量を新らしい供
給物の処理に何度も使用し、新らしい触媒の少量
を周期的にまたは連続的に添加しそして使用済触
媒を抜き出し、触媒の金属含量は、たとえば、約
200〜約600ppmニツケル当量の範囲内であるレベ
ルに維持する。しかしながら、本発明の方法は、
実質的に大きい失活性金属含量を有し、それゆえ
普通よりも、脱水素、芳香族の縮合、ガス生成ま
たはコークスの形成を促進する傾向が非常に大き
い、触媒組成物の使用に関する。このような高い
金属の蓄積は、通常、FCC処理においてきわめ
て望ましくないとみなされている。
本発明は、要求される重金属含量を有するいず
れの炭化水素分解触媒を用いて実施することもで
き、そしてここに記載する条件下で、約3〜約18
の触媒対油の重量比において、漸進流接触分解で
少なくとも50容量%/通過の原料油の転化率を生
成することができる。流動接触分解において従来
使用された分解触媒、たとえば、単独であるいは
他の触媒と混合して使用できるシリカアルミナ分
解触媒はとくに好ましい。しかしながら、原料油
が炭素金属油を含有するか否かにかかわらず、最
も好ましい触媒は天然もしくは合成のゼオライト
から製造された結晶質アルミノシリケートであ
り、ことに大きい最小直径を有するフイーダー孔
およびマトリツクスを通して、マトリツクス内の
分子ふるい分子の入口表面領への高分子量分子の
拡散を促進する大きい口を有するマトリツクスに
よつて特徴づけられるゼオライト触媒である。こ
のような触媒は、以後詳述する。
触媒の重金属含量は、原料油(供給物、生成物
または両者を含む)の成分および/または触媒と
同様に接触されるようになる水素供与物質(水素
それ自体を除く)を脱水素する傾向がある。水素
供与物質の例は、次のとおりである:液体の水ま
たは水蒸気の形の水(これは反応帯域および/ま
たは反応帯域の上流の供給物へ導入できる)、ナ
フサ、テトラリン、デカリンおよび/または非分
子の移動水素および/または炭素−水素断片に寄
与するガス状供与物質(たとえば、C1−C5物質
および原油の低分子量留分)。水素供与物質およ
びそれらを使用する技術についての追加の情報
は、次の米国特許に記載されている:米国特許第
3168459号(1965年2月2日発行)、同第3849291
号(1974年11月9日発行)、同第3856659号(1974
年12月24日発行)、同第3886060号(1975年5月27
日発行)、同第3951781号(1976年4月20日発行)、
同第3974062号(1976年8月10日発行)、同第
4002557号(1977年1月11日発行)、同第4035285
号(1977年7月12日発行)および同第4090949号
(1978年5月23日発行)。
この方法において使用する石炭および油の相対
量は広く変化することができ、石炭と油との生ず
る混合物をポンプ輸送容易としかつ十分に均一に
して、少なくとも予熱するとき、分解単位装置の
操作を妨害しないようにするために十分な油が存
在するということだけが、必要である。こうし
て、油対石炭の重量比は少なくとも約1:1、よ
り特定的には少なくとも約3:1、なおいつそう
特定的には少なくとも約5:1である。石炭が分
解帯域へ入るとき少なくとも部分的に固体の形で
あるとき、油対石炭の比は好ましくは少なくとも
7:1、最も好ましくはなくとも約9:1であ
る。前述の比は、油中の石炭の量が漸進的に少な
くなるほど分散するための努力が漸進的に少なく
なるので、とくに上限をもたない。しかしなが
ら、ほとんどの場合において、油対石炭の比は約
1000:1まで、より典型的には約100:1まで、
好ましくは約33:1までである。
前述のように、本発明は広範な種類の油を用い
て実施できる。これらの油のいくつかは重金属の
含量が十分に低いので、分解単位装置を通常の
FCC操業に典型的な触媒の置換速度で運転する
とき、触媒上に必要な重金属を蓄積しないであろ
う。このような場合において、必要な重金属は、
適当な手段により、たとえば、分解帯域中への導
入前の触媒の予備含浸により、あるいは重金属含
有添加剤の分解帯域中への注入により、触媒上に
供給することができる。本発明はこうして広範な
種類の油、触媒および操作条件を用いて実施でき
るが、RCC法において用いられるような選択さ
れた分解条件下の比較的高いニツケル当量含有油
と結晶質ゼオライト含有分解触媒との組み合わせ
は、本発明を実施するための有益な条件を構成す
る。たとえば、少なくとも約4ppmのニツケル当
量の重金属を含有し、1より小の熱分解時の残留
炭素によつて特徴づけられる、油を供給できる。
このような油は、分解触媒中に少なくとも約1500
ニツケル当量の前述の重金含量を供給しかつ維持
できる。しかしながら、前述の金属レベルを1よ
り大きい残留炭素と組み合わせて有する炭素金属
油を用いて、この方法を実施できるということ
は、本発明の1つの利点である。したがつて、炭
素金属油、ゼオライト分解触媒およびRCC分解
条件の好ましい他の実施態様について詳述する。
炭素金属転化装置供給物は、約650〓(343℃)
以上で沸とうする油からなるかあるいは構成され
る。このような油、またはその少なくとも650〓
+(343℃+)の部分は、少なくとも4、好ましく
は約5より大、最も好ましくは少なくとも5.5重
量ppmのニツケル当量の重金属含量および少なく
とも約1重量%、より好ましくは少なくとも約2
重量%の熱分解時の炭素残留物によつて特徴づけ
られる。本発明によれば、炭素金属供給物を、ポ
ンプ輸送可能な液体の形で、熱い転化触媒と、約
3〜約18、好ましくは約6より大きい範囲の触媒
対供給物の重量比で接触させる。
前記混合物中の供給物は、分解を含む転化工程
を行ない、その間供給物と触媒との混合物は漸進
流型反応器を通過する。反応器は細長い反応室を
含み、この反応室は少なくとも部分的に垂直であ
るかあるいは傾斜しており、そしてその中で供給
物質、生ずる生成物および触媒は互いに接触して
維持され、その間希釈相または流れとして約0.5
〜約10秒の範囲のライザーの前もつて決定した滞
留時間で流れる。供給物、触媒および他の材料は
反応室へその長さに沿つて1またはそれ以上の点
において導入できる。
反応は反応室出口で測定して約900〜約1400〓
(約482〜約760℃)の温度で約10〜約50psia(ポン
ド/平方インチ絶対)の合計圧のもとに、約50%
以上の範囲の転化率/通過を与えかつ触媒の約
0.3〜約3重量%、好ましくは少なくとも約0.5%
の範囲の量のコークスを触媒上へ析出するために
十分にきびしい条件下に実施する。コークスの生
成の全体の速度は、新らしい供給物に基づいて、
約4〜約14重量%の範囲である。
前もつて決定した滞留時間の終りにおいて、触
媒を生成物から分離し、その後ストリツピングし
て高沸点の連行された炭化水素成分と他の連行さ
れたあるいは吸着された炭化水素を除去し、次い
で再生された触媒上の炭素を約0.25重量%以下、
好ましくは約0.05重量%以下に減少するために十
分な時間、温度および雰囲気の条件下に、酸素含
有燃焼支持ガスで再生する。
本発明の方法をどのように実施するかに依存し
て、次の追加の利点の1またはそれ以上を実現す
ることができる。必要に応じて、好ましくは、こ
の方法は供給物を前もつてヒドロ処理しないでお
よび/またはアスフアルテン、ポルフイリンおよ
び金属を供給物から除去する方法を用いないで、
実施することができ、そしてこれは、炭素金属油
が全体として約4より大きく、または約5より大
きく、あるいはさらには約5.5重量ppmより大き
いニツケル当量の重金属を含有しかつ約1重量%
より大きく、約1.4重量%より大きく、または約
2重量%より大きい熱分解時の残留炭素を有する
場合でさえ、真実である。その上、前述の転化装
置供給物は、1つのかつ同一の転化室内で分解す
ることができる。分解反応は、前述の条件下で炭
素金属油含有供給物を分解するために前に使用し
た(再循環した、ただし通常の損失および失活を
補うために必要な置換を除く)触媒を用いて実施
できる。第1回の通過で分解してガソリンになら
なかつた重質炭化水素は、ヒドロ処理をしてある
いはしないで、それらが含有されかつ分解条件に
最初に暴露された同じ種類の供給物と、同じ種類
の条件下に、接触してさらに分解するために再循
環することができる。実質的に1回通過すなわち
単一通過の方式の操業(例、新らしい供給物の体
積に基づいて約15容量%より少ない再循環)は好
ましい。
本発明は、広範な種類の炭素金属油を低分子量
の生成物に連続的に接触転化する方法を提供する
と同時に、高度に価値ある液状生成物の製造を最
高にし、そして必要に応じて、真空蒸留および他
の経費を要する処理、たとえば、ヒドロ処理を排
除することができる。“油”という語は、室温
(すなわち、68〓、20℃)において液体である主
として炭化水素の組成物のみならず、また周囲温
度においてアスフアルトまたはタールであるが、
約800〓(427℃)までの範囲の温度に加熱したと
き液化する主として炭化水素の組成物を包含す
る。
本発明は、石油源であるか否かにかかわらず、
炭素金属油に適用できる。たとえば、それらが必
要な沸点範囲、熱分解時の残留炭素および重金属
含量をもつかぎり、本発明は次のような広い範囲
の材料の処理に適用できる:原油からの重質残
油、重質歴青原油、抜頭原油(reduced crude)
の性質に近い“重質原油(heavy crude)”とし
て知られる原油、シエール油、タールサンド抽出
物、大気および真空抜頭原油、溶媒脱アスフアル
トからの抽出物および/または残油(ラフイネー
ト)、潤滑油精製からの芳香族抽出物、タール残
油、重質サイクル油、スロツプ油、他の精製廃棄
流およびそれらの混合物。このような混合物は、
たとえば、入手可能な炭化水素留分、たとえば、
油、タール、ピツチなどを混合することによつて
調製できる。当業者は炭素金属油の脱金属法は知
つており、そして脱金属油は本発明により転化可
能であるが、本発明は前もつて脱金属処理しない
供給原料の炭素金属油を使用できるということ
は、本発明の1つの利点である。同様に、本発明
は水素化した供給原料に適用できるが、本発明は
実質的に前もつてヒドロ処理を受けていない炭素
金属油を有効に転化できるということは、本発明
の1つの利点である。しかしながら、この方法の
好ましい適用は、残留油および抜頭原油、すなわ
ち、650〓(343℃)以上で沸とうする原油の部分
または留分の単独または真空ガス油またはFCC
塔残油との混合物への適用である。真空蒸留を受
けた材料の使用が考えられるが、本発明は真空蒸
留されていない材料を満足に処理することがで
き、こうして真空蒸留を必要とする従来のFCC
法に比べて、資本投下および操業経費を節約する
ことができるといいうことが本発明の1つの利点
である。
本発明によれば、少なくとも約70%、より好ま
しくは少なくとも約85%、さらに好ましくは約
100%(容量)が約650〓(343℃)以上で沸とう
する炭素金属油を準備する。ここにおけるすべて
の沸とう温度は、標準の大気圧の条件に基づく。
約650〓以上で沸とうする物質から部分的にまた
は完全に構成された炭素金属油において、このよ
うな物質は好ましくはここで650〓物質といい、
そして650〓より上および下で沸とうする成分を
含有する油の一部分であるかあるいはそれから分
離された650〓+材料を650〓留分という。“より上
で沸とうする”および“650〓+”という語は、し
かしながら、前記用語で特性づけられる材料のす
べてが沸とうする能力をもつことを意味すること
を意図しない。本発明において考える炭素金属油
は、いかなる条件下でも沸とうしない物質を含有
することができ、たとえば、ある種のアスフアル
トおよびアスフアルテンは蒸留の間、明らかに沸
とうしないで、熱分解することができる。こうし
て、たとえば、供給物が約650〓以上で沸とうす
る物質の少なくとも70容量%からなるというと
き、問題の70%はいかなる温度においても沸とう
または揮発しないある物質を含むことができるこ
とを理解すべきである。これらの沸とうしない物
質は、存在するとき、約1000〓(538℃)以下、
または1025〓(552℃)以上で沸とうしない供給
物の部分中にしばしばあるいは大部分が濃縮され
うる。こうして、少なくとも約10%、より好まし
くは約15%、さらにより好ましくは少なくとも約
20%(容量)の650〓+留分は約1000〓または1025
〓より低い温度で沸とうしないというとき、1000
〓または1025〓より低い温度で沸とうしない物質
のすべてまたは一部分は示した温度またはそれよ
り高い温度で揮発することができあるいはできな
いことを理解すべきである。
好ましくは、考える供給物またはその中の少な
くとも650〓+物質は、少なくとも約2以上の熱分
解時の残留炭素を有する。たとえば、コンラドソ
ン炭素含量は約2〜約12、最もしばしば少なくと
も約4の範囲であることができる。とくに普通の
範囲は約4〜約8である。約6より大きいコンラ
ドソン炭素含量を有する供給物は、再生器内の過
剰の熱を調節するために特別の手段を要する。
好ましくは、供給物は約1.2〜約1.9、好ましく
は約1.3〜約1.8の範囲の原子の水素対炭素の比に
よつて特徴づけられる平均組成を有する。
本発明に従つて使用する炭素金属供給物、また
はその中の650〓+物質は、少なくとも約4ppmの
上に定義したニツケル当量を含有し、そのうちの
少なくとも約2ppmはニツケルである(金属とし
て、重量による)。上の範囲内の炭素金属油は、
2種以上の油の混合物から調製することができ、
それらのあるものは上に記載した量のニツケル当
量およびニツケルを含有し、そしてあるものは含
有しない。ニツケル当量およびニツケルについて
の上の値は転化装置を実質的な期間、たとえば、
1月間運転したときの時間―重量の平均を表わす
ことに注意すべきである。また、重金属は、ある
環境において、触媒の酸化および還元を反復した
後、阻害傾向を多少低下したことに注意すべきで
あり、そして“有効金属”値を確立するための規
準は文献に記載されている。たとえば、
Cimbalo.elal.,“Deposited Metals Poison
FCC Catalyst”.Oil and Gas Journol,
May15,1972,112−122ページ参照。必要また
は望ましいと考えた場合、本発明に従つて処理さ
れた炭素金属油中のニツケル当量およびニツケル
の含量を“有効金属”値で表わすことができる。
上の文献に記載される阻害活性の徐々の低下にか
かわらず、通常のFCC再生条件下の触媒の再生
は、分解触媒上に蓄積された重金属の脱水素、脱
メタンおよび芳香族縮合活性を著しく減ずるここ
とはなく、通常域じない。
約0.2〜約5重量%の元素状イオウおよび/ま
たはその化合物の形の“イオウ”(しかし供給物
の重量に基づく元素状イオウとして報告されてい
る)がFCC供給物中に現われること、そしてイ
オウおよびイオウの変更された形態は得られるガ
ソリン生成物中に入り、そして鉛を加えたとき、
オクタン価を増する鉛の能力を減少する傾向があ
ることが知られている。ガソリン生成物中のイオ
ウは、高いイオウ含量の原油を処理するとき、変
質を必要とする。コークス中にイオウが存在する
程度に、再生器はイオウを燃焼してSO2および
SO3にするので、イオウは潜在的に空気を汚染す
る。しかしながら、本発明の方法において、供給
物中のイオウは他方において、Ni,V,Cuおよ
びFeのような金属を硫化物の形で反応器内に維
持することによつて重金属の活性を抑制すること
を、われわれは発見した。これらの硫化物は、脱
水素およびコークス化反応の促進において金属自
体よりも活性に非常に劣る。したがつて、本発明
は、650〓+留分中に少なくとも約0.3%、満足に
は約0.8%より多く、より満足には少なくとも1.5
%(重量)のイオウを有する炭素金属油を用いて
実施することは許容されうる。
本発明において有用な炭素金属油は、通常、窒
素を含有する重質の高沸点化合物の有意な量を含
有することがあり、含有し、その実質な比率は塩
基性窒素である。たとえば、炭素金属油の合計の
窒素含量は少なくとも約0.05重量%であることが
できる。分解触媒はその活性を触媒表面上または
孔中の酸部位に負うているので、塩基性窒素含有
化合物はこれらの部位を一時的に中和し、触媒を
阻害しうる。しかしながら、窒素は再生の間に燃
焼して触媒から除去することができ、その結果活
性部位の酸性は回復されるので、触媒は永久的に
損傷されることはない。
炭素金属油はまた有意な量、たとえば、少なく
とも約0.5重量%、より典型的には2%以上、さ
らには約4%以上のペンタン不溶性物質を含有す
ることがある。これはたとえばアスフアルテンお
よび他の物質を含むことがある。
アルカリ金属およびアルカリ土類金属は、
FCC供給原料として通常使用する真空ガス油を
調製するための原油の蒸留において用いる蒸留条
件下で、大量に蒸発する傾向は一般にない。むし
ろ、これらの金属は大部分“残留”留分(蒸発し
ない高沸点部分)中に残り、これはたとえばアス
フアルトまたは他の副生物の製造において使用で
きる。しかしながら、還元油および他の炭素金属
油は多くの場合残油生成物であり、それゆえ有意
な量のアルカリ金属およびアルカリ土類金属、た
とえば、ナトリウムを含有できる。これらの金属
は分解の間触媒上に沈積する。触媒の組成および
触媒が暴露される再生温度の大きさに依存して、
これらの金属は触媒(触媒支持体を含む)との相
互作用および反応を行い、それらは従来のFCC
処理条件下でVGOを処理するとき通常経験しな
い。触媒の特性および再生条件が要求する場合、
供給物中のアルカリ金属およびアルカリ土類金属
の量を制限するための予備注意をもちろん必要と
する。前記金属は供給物に、自然状態の原油に関
連するブラインとしてばかりでなく、また分解単
位装置へ供給される水または水蒸気の成分とし
て、入ることがある。こうして、炭素金属供給物
の調製に使用する原油の注意深い脱塩は、触媒が
アルカリ金属およびアルカリ土類属に対してとく
に感受性であるとき、重要であることがある。こ
のような場合において、供給物中のこのような金
属(以後、集合的に“ナトリウム”と呼ぶ)の含
量は、供給原料に基づいて、約1ppm以下に維持
することができる。あるいは、供給物のナトリウ
ムレベルは、使用している触媒のナトリウムレベ
ルを分解装置へ供給される触媒の置換物のナトリ
ウムレベルと実質的に同等以下に維持するために
は、触媒のナトリウムレベルにとつて重要であろ
う。
本発明の特定の好ましい実施態様に従えば、炭
素金属油供給物は、少なくとも約70容量%の約
650〓(343℃)より高い温度で沸とうする物質
と、少なくとも約10%の約650〓より高い温度で
沸とうし、約1025〓(552℃)より低い温度で沸
とうしない物質を構成する。この650〓+物質の平
均組成は、次のものによつて特徴づけられる:(a)
約1.3〜約1.8の範囲の原子の水素対炭素比、(b)少
なくとも約2のコンラドソン炭素値、(c)少なくと
も約4ppmの上に定義した、ニツケル当量、その
少なくとも約2ppmはニツケルである(金属とし
て、重量による)、および(d)次のもののうち少な
くとも1つ:(i)少なくとも約0.3重量%のイオウ、
(ii)少なくとも約0.05重量%の窒素、および(iii)少な
くとも約0.5重量%のペンタン不溶性物質。最も
普通には、好ましい供給物は(i),(ii)および(iii)のす
べてを含み、そして石油および非石油源の油中に
見出される他の成分は、それらがこの方法を妨害
しないかぎり、変化量で存在することもできる。
何らかの分解に前もつて付した供給原料を用い
る可能性を排除する意図は存在しないが、いかな
る実質的な量の分解をも受けていない炭素金属油
から液状炭化水素燃料を大きい転化率でかつ非常
に実質的に収率で首尾よく製造できるという、明
確な利点を本発明を有する。こうして、たとえ
ば、好ましくは、本発明の方法に導入する炭素金
属供給物の好ましくは約85%、より好ましくは少
なくとも90%、最も好ましくは実質的にすべて
は、分解条件下で分解触媒と接触と前もつて接触
しなかつた油である。その上、本発明の方法は実
質的に1回通過すなわち単一通過の方式で実施す
るために適する。こうして、再循環する場合、そ
の体積は、新らしい供給物体積に基づいて、好ま
しくは約15%以下、より好ましくは約10%以下で
ある。
一般に、本発明において使用する触媒対新らし
い供給物(分解条件下に分解触媒へ前もつて暴露
されなかつた供給物)の重量比は、約3〜約18で
ある。この重量比は好ましくは約4〜約12、より
好ましくは約5〜約10、なおより好ましくは約6
〜約10であり、現在約10の比は最も最適な値に近
いと考えられる。生成物の品質の限外内で、触媒
対油の比を前述の範囲内の比較的低いレベルに調
節すると、新らしい供給物に基づく、この方法の
コークスの収率は減少する傾向がある。
従来のVGOのFCC処理において、プラントの
処理の1日当りのバレル数およびこの方法のすべ
ての段階を通じて循環する触媒の合計のトン数は
広く変化しうる。この開示の目的で、1日のプラ
ントの処理量は、プラントが平均1日の操業で処
理して沸点が約430〓(221℃)より低い液状生成
物にする、沸点が約650〓(343℃)より高い新ら
しい供給物のバレル数と定義する。
本発明は、1000バレルの1日のプラントの処理
量につき約2〜約30トンの触媒残留量を用いて実
施できる。
供給物と新らしい触媒との接触を最高にする目
的で、炭素金属油を用いて実施するとき、1000バ
レルの1日のプラントの処理量につき約2〜約5
トンまたは2トンより少ない触媒を残留させて操
業することが望ましいことが示唆された。しかし
ながら、“Deposited Metals Poison FCC
Catalyst”,Cimbalo,et al.,op ct.中の開示を
見て、所望の触媒の置換速度で、1000バレルの1
日の処理能力につき、より高い残留量、たとえ
ば、約12〜約20トンの範囲の残留量で実施するこ
とにより、触媒上の有効金属レベルを減少でき
る。
本発明の実施において、触媒は連続的または周
期的に加えて、たとえば、系からの触媒の通常の
損失を補充することができる。その上、触媒の添
加は触媒の抜き出しに関連させて実施して、たと
えば、単位装置内の触媒の平均の活性レベルを維
持または増加することができる。たとえば、新ら
しい触媒を単位装置へ加える速度は、供給物の1
バレル当り、約0.1〜約3ポンド、より好ましく
は約0.15〜約2ポンド、最も好ましくは約0.2〜
約1.5ポンドの範囲である。他方において、FCC
操業からの平衡触媒を利用する場合、約5ポン
ド/バレル程度に高い置換速度を実施できる。
単位装置内で使用する触媒の平均量が耐失活性
より少ない場合および/または単位装置内を支配
する条件がより速い失活を促進するような場合、
前述のものよりも大きいき添加速度を用いること
ができるが、反対の場合、より小さい添加速度を
用いることができる。例示のため、単位装置を平
衡触媒上の5000ppmNi+V(重量部)の金属含有
量で実施する場合、たとえば、供給物の処理量の
1バレル(42ガロン)につき約2.7ポンドの導入
された触媒の置換速度を用いることができる。し
かしながら、触媒上のより高いレベルたとえば
10000ppmNi+Vは置換速度を実質的に減少する
ことができ、たとえば、供給物の1バレル当り約
1.3ポンドの触媒に減少することができる。こう
して、触媒上の金属のレベルおよび触媒の置換速
度は、この方法を実施するために有効でありかつ
望ましい触媒の活性に合致する値に、それぞれ増
加しそして減少することができる。
いかなる理論にも拘束されたくないが、以後詳
述する方法のある数の特徴、たとえば、滞留時間
および水蒸気と供給原料との任意の混合は、炭素
金属および再生条件が触媒粒子上へ沈積した重金
属の硫化物、硫酸塩または酸化物から触媒上に金
属を還元された状態で分解条件が生成する程度を
制限する傾向があるように思われる。こうして、
この方法は、このような金属の蓄積がきわめて実
質的であるときでさえ、触媒を重金属が阻害する
作用を有意に抑制するように思われる。
したがつて、この方法は、重金属を元素状金
属、酸化物、硫化物あるいは従来のFCC−VGO
操業においてきわめて許容しえないものとこれま
で考えられてきた他の化合物の形で蓄積して有す
る触媒を用いて実施できる。こうして、平均約
3000ppm以上のニツケル当量の範囲の重金属の蓄
積を有する触媒を用いるこの方法の実施が考えら
れる。触媒上の触媒上の金属のニツケル当量濃度
は、約50000ppm以上までであることができる。
さらに詳しくは、蓄積は約3000〜約30000ppm、
好ましくは約3000〜20000ppm、より好ましくは
約3000〜約12000ppmの範囲であることができる。
ちようど述べたこれらの範囲内で、約4000ppm以
上、約5000ppm以上、または約7000ppm以上の金
属レベルにおける実施は、必要な触媒の置換速度
を減しうる傾向がある。前記範囲は、再生された
平衡触媒について測定しかつそれに基づいて、金
属類を金属として表わして、重量により、ニツケ
ル当量のppmに基づく。しかしながら、適切な活
性の触媒が非常に低いコストで入手可能であり、
これにより非常に高い速度の触媒の置換が可能で
ある場合、3000ppmより少ないニツケル当量の重
金属を有する触媒を用いて、炭素金属油を低沸点
の液状生成物に転化できるであろう。たとえば、
他の単位装置、たとえば、FCC単位装置から、
供給物、例、真空ガス油、の分解に使用され、熱
分解時の残留炭素が1より小さく、かつ約4ppm
より少ないニツケル当量の重金属を含有する平衡
リチウム触媒を使用できるであろう。
この明細書において説明した発明は、すべて
1979年11月14日に出願した同時係属米国特許出願
第94091号、同94092号同第94217号および同第
94277号、およびすべて3月23日に出願した同時
係属米国特許出願第246751号、同第246782号およ
び同第246791号に記載される、炭素金属油を転化
する方法および装置において使用できる。これら
の出願中に記載する方法は直接処理を前もつて受
けることができない、高い金属値およびコンラド
ソン炭素値を含有する抜頭原油または原油を取り
扱うことができるが、ある種の原油、たとえば、
メキシカン・マヤンまたはベネズエランおよびあ
る種の他の型の油供給物は異常に高い重金金属値
およびコンラドソン炭素値を含有する。これらの
非常に低級の油を炭素金属法で処理するとき、再
生器への熱負荷が高くおよび/または適切な触媒
の活性および/または選択性を維持するための触
媒速度が高いため、それらは操業を不経済としう
る。非常に劣つた低級の油、たとえば、50ppmよ
り多い重金属および/または8重量%より多いコ
ンラドソン炭素値、好ましくは100ppmより多い
重金属および/または10重量%より多いコンラド
ソン炭素値を含有する油の等級を改良するため
に、これらの油は収着剤で予備処理して、これら
の汚染物質のレベルの前述の低いレベルに減少す
ることができる。このような等級を上げる方法
は、1981年4月21日付けの米国特許第4263128号
に記載されている。
いずれにしても、循環する触媒中の重金属の平
均濃度は、前述の触媒の添加速度を調節すること
により調整する(必要に応じて、維持または変化
する)ことができる。こうして、たとえば、触媒
上の重金属の蓄積を前記範囲の1つに調整する速
度に、触媒の添加を維持することができる。
一般に、分解活性が比較的高いレベルであり、
短かい滞留時間で比較的高い転化レベルと生産性
を与える触媒を使用することが好ましい。触媒の
転化能力は、この方法の実際の実施の間生成する
転化率によりおよび/または標準の触媒の活性試
験において生成する転化率により、表わすことが
できる。たとえば、支配する処理条件のもとで延
長して実施するとき、少なくとも約50%、より好
ましくは少なくとも約60%の転化率のレベルを維
持するのに十分に活性である触媒を使用すること
が好ましい。これに関して、転化率は、新らしい
供給物に基づいて、液体の容量%で表わす。
また、たとえば、好ましい触媒は、その新らし
い状態または平衡状態において、MAT(マイク
ロ活性試験)転化率により百分率で表わした比活
性で示す。発明の目的に対して、前記百分率は標
準の供給原料の容量%であり、この供給原料を、
評価触媒は900〓(482℃)、16WHSV(重量時間
空間速度、1100〓(593℃)で計算し、秤量し、
次いで約25℃および50%の相対湿度で少なくとも
8時間、供給物との接触前約1時間以内まで、コ
ンデイシヨンニングした、清浄な触媒を用いて、
湿分不含基準で計算した)および3C/O(触媒対
油の重量比)において、ASTM D−32MAT試
験D―3907−80に従い、適当な標準の供給料、た
とえば、次の分析値および性質を有する、デイビ
ソン(Davison,Division of W.R.Grace)が使
用した、腐食性物質を含まない(Sweet)軽質一
次ガス油を用いて、430〓(221℃)の終点のガソ
リン、より軽質生成物およびコークスに転化する
であろう:
API比重、60〓(15.6℃)、度 31.0
比重、60〓(15.6℃)、g/c.c. 0.8708
ラムスボトム炭素、重量% 0.09
コンラドソン炭素、重量% 0.04
炭素、重量% 84.92
水素、重量% 12.94
イオウ、重量% 0.68
窒素、ppm 305
粘度、100〓(37.8℃)、センチストーク 10.36
ワトソンKフアクター 11.93
アニリン点 182
臭素価 2.2
パラフイン、容量% 31.7
オレフイン、容量% 1.6
ナフテン、容量% 44.0
芳香族、容量% 22.7
平均の分子量% 284
ニツケル 微 量
バナジウム 〃
鉄 〃
ナトリウム 〃
塩化物 〃
BS&W 〃
蒸留 ASTM D−1160
IBP 445
10% 601
30% 664
50% 701
70% 734
90% 787
FBP 834
上のMAT転化試験の説明およびASTM D−
32MAT試験D−3907−80において、転化率は、
430〓(221℃)の終点のガソリン、より軽質の生
成物およびコークスに転化された供給原料の容量
百分率である。標準の供給について、前述の軽質
一次ガス油または同等物を使用できる。
相対的活性を測定する目的で、“標準の触媒”
曲線、すなわち、標準の触媒および供給原料につ
いての転化率(上に定義した)対往復WHSVの
チヤートまたはグラフである。十分な数の実験
を、ASTM D−3907−80条件(上のように変更
した)のもとで標準の供給原料をWHSVの変化
するレベルでを用いて実施して、標準の供給原料
についての転化率対WHSVの精確な“曲線”を
作成する。この曲線は、使用する触媒を試験する
ことを期待する転化率の範囲を含む転化率の種々
のレベルのすべてまたは実質的すべてを包含すべ
きである。この曲線から、試験の比較のための標
準のWHSVおよび標準の触媒における100%の相
対的活性を表わすように選択した転化率のレベル
に相当する往復のWHSVの標準値を確立するこ
とができる。本発明の開示の目的で、前述の往復
のWHSVおよび転化率は、それぞれ、0.0625お
よび75%である。未知の相対的活性の使用触媒を
試験するとき、その触媒をD−3907−80条件(上
のように変更した)のもとで用いて十分な数の実
験を実施して、使用する触媒を用いて標準の往復
WHSVにおいて生成されるか生成されるであろ
う転化率のレベルを確立する。次いで、前述の標
準の触媒曲線を用いて、要求された往復WHSV
を構成する仮想の往復WHSVを、標準の触媒を
用いて確立して、標準のWHSVにおいて使用触
媒が示すかあるいは示すであろう転化率の同じレ
ベルを得る。次いで相対的活性は、1/16すなわち
0.0625である往復の標準WHSVで仮想の往復
WHSVを割ることによつて計算できる。結果は
小数により表わされた相対的活性であり、次いで
これを100倍して百分率の相対的活性に変換する
ことができる。この測定の結果を適用するとき、
0.5または50%の相対活性は、標準触媒と同じ転
化率を得るために2倍の量の使用することが必要
であること、すなわち、製造触媒は参照触媒の活
性の50%であること、を意味する。
触媒はその未使用の形で、あるいは前に示した
ように、未使用以外の形でこの方法に導入するこ
とができる。たとえば、他の単位装置から抜き出
した平衡触媒、たとえば、異なる供給物の分解に
使用した触媒を使用できる。MAT転化活性また
は相対的活性の基づいて特性づけるかにより、好
ましい触媒は本発明の方法に“導入したときの”
活性に基づいて、あるいは本発明の方法において
“抜き出したときの”すなわち平衡活性に基づい
て、あるいはこれらの基準の両者に基づいて、記
載することができる。未使用触媒および未使用で
ない触媒の本発明の方法に“導入したときの”好
ましい活性レベルは、MAT転化により少なくと
も約60%であり、そして相対活性で表わして好ま
しくは少なくとも約20%、より好ましくは少なく
とも約40%、なおより好ましくは少なくとも約60
%である。しかしながら、とくに高い添加速度で
供給される未使用でない触媒の場合において、よ
り低い活性レベルは許容されうる。本発明の方法
において使用した触媒の“抜き出したときの”す
なわち平衡の許容されうる活性のレベルは少なく
とも20%以上であるが、約40%以上、好ましくは
約60%以上は相対的活性基準で好ましい値であ
り、そしてMAT転化基準で60%以上の活性レベ
ルも考えられる。より好ましくは、単位装置にお
いて用いる条件下で、示したレベルまたはそれ以
上の平衡活性を確立する触媒を用いることが望ま
しい。触媒の活性は、0.01より少ないコークスを
有する触媒、たとえば、再生触媒を用いて実施す
る。
上に示した転化能力を有するいかなる炭化水素
触媒を用いることもできる。特定の触媒のクラス
は、供給物質の分子が吸着のためおよび/または
孔内または孔に隣接する活性触媒部位との接触の
ため、入ることができる孔構造をもつものであ
る。この分類内に入る種々の型の触媒、たとえ
ば、層状シリケート、例、スメサイトを入手でき
る。この分類内の最も広く入手可能な触媒はよく
知られたゼオライト含有触媒であるが、非ゼオラ
イト触媒も考えられる。
好ましいゼオライト含有触媒の例は、天然、半
合成または合成のゼオライト類であり、これらの
ゼオライトは単独で、あるいは他の物質と混合し
た形であり、前記物質は触媒の適当な性質を有意
に減じないものであり、ただし生ずる触媒は前述
の活性および孔構造をもたなくてはならない。た
とえば、未使用の触媒が混合物であるとき、それ
は多孔質耐火性無機酸化物担体と連合したあるい
はその中に分散したゼオライト成分を含むことが
でき、このような場合において触媒は、たとえ
ば、触媒の合計重量(水不含の基準)に基づい
て、約1〜約60重量%、より好ましくは約15〜約
50重量%、最も典型的には約20〜約45重量%のゼ
オライトを含有し、触媒の残部は多孔質耐火性無
機酸化物の単独あるいはそれと種々の望ましい反
応を促進するかあるいは望ましくない反応を抑制
する既知の補助物質との組み合わせである。本発
明において有用なゼオライト、モレキユラーシー
ブ触媒の属の一般的説明は、次の文献に記載され
ている:“Refinery Catalysts Are a Fluid
Business”および“Making Cat Crachers
Work On Varied Diet”、それぞれ、1978年7
月26日および1978年9月13日発行のChemical
Week誌に記載されている。
大部分、ゼオライト含有触媒のゼオライト成分
は、FCC分解法において有用であることが知ら
れているものであろう。一般に、これらは結晶質
アルミノシリケートであり、典型的には酸素原子
を介して結晶構造中の隣接ケイ素原子と連合して
いる四配位アルミニウム原子から構成されてい
る。しかしながら、この開示において使用する
“ゼオライト”という語は、アルミニウムシリケ
ートばかりでなく、またアルミニウムが、たとえ
ば、ガリウムおよび/または他の金属原子で部分
的にまたは完全に置換された物質を意味し、そし
てさらにケイ素のすべまたは一部分が、たとえ
ば、ゲルマニウムにより置換された物質を包含す
る。チタンおよびジルコニウムの置換も実施でき
る。
ほとんどのゼオライトはナトリウム型で製造さ
れあるいは天然に産出するので、ナトリウム陽イ
オンは結晶構造中で電気陰性部位と連合してい
る。ナトリウム陽イオンはゼオライトを、炭化水
素転化条件、とくに高い温度に暴路したとき、不
活性としかつ非常に安定性に劣るものとする傾向
がある。したがつて、ゼオライトをイオン交換す
ることができ、そしてゼオライトが触媒組成物の
一成分であるとき、このようなイオン交換は、触
媒組成物にゼオライトを加える前または後に実施
することができる。ゼオライト結晶構造物中のナ
トリウムの置換に適当な陽イオンの例は、アンモ
ニウム(水素へ分解可能)、水素、希土類金属、
アルカリ土類金属などである。種々のイオン交換
法およびゼオライト結晶構造中に交換可能な陽イ
オンは、この分野においてよく知られている。
本発明の触媒として使用できあるいはその中に
含めることができる天然に産出するゼオライトの
例は、ホージヤサイト、モルデナイト、クリノプ
チロウテ、チヤバザイト、アナルサイト、クリオ
ナイト、ならびにレビナイト、グチアルダイト、
パウリンジヤイト、ノセライト、フエリオライ
ト、ヘウランダイト、スコルサイト、スチバイ
ト、ハルモトーム、フイリプサイト、ブレウステ
ライト、フラライト、ダトライト、グメライト、
カウムナイト、レウサイト、ラズライト、スカプ
ライト、メソライト、プトライト、ネフリン、マ
トロライト、オフレタイトおよびソダライトであ
る。
本発明を実施するための触媒としてあるいはそ
の中に含有させるのに有用である、合成結晶質ア
ルミノシリケートゼオライトの例は、次のとおり
である:ゼオライトX、米国特許第2882244号;
ゼオライトY、米国特許第3130007号;およびゼ
オライトA、米国特許第2882243号;ならびにゼ
オライトB、米国特許第3008803号;ゼオライト
D、カナダ国特許第661981号;ゼオライトE、カ
ナダ国特許第614495号;ゼオライトF、米国特許
第2996358号;ゼオライトH、米国特許第3010789
号;ゼオライトJ、米国特許第3011869号;ゼオ
ライトL、ベルギー国特許第575177号;ゼオライ
トM、米国特許第2995423号;ゼオライトO、米
国特許第3140252号;ゼオライトQ、米国特許第
2991151号;ゼオライトS、米国特許第3054657
号;ゼオライトT、米国特許第2950952号;ゼオ
ライトW、米国特許第3012853号;ゼオライトZ、
カナダ国特許第614495号;およびゼオライトオメ
ガ、カナダ国特許第817915号。また、ZK−4HJ、
アルフアベータおよびZSM―型ゼオライトは有
用である。その上、米国特許第3140249号、同第
3140253号、同第3944482号および同第4137151号
に記載されているゼオライトも有用である。
フオージヤサイト型結晶構造を持つ結晶性アル
ミノシリケートゼオライトは本発明での使用に特
に適している。これは特に天然のフオージヤサイ
トおよびゼオライトXおよびゼオライトYを含
む。合成フオージヤサイトのような結晶性アルミ
ノシリケートゼオライトは普通の条件の下に規則
正しい型の約1−約10ミクロンのサイズの離散し
た粒子として結晶化するであろう。従つて、これ
は本発明で使用できる商品としての触媒にしばし
ば見い出すことのできる範囲のサイズである。好
ましくは、このゼオライトの粒子のサイズは約
0.1−約10ミクロンの範囲であり、より好ましく
は、約0.1−約2ミクロン以下である。例えば、
現場で、焼成カオリンから製造するゼオライトは
より以上に小さな微結晶に特徴がある。結晶性ゼ
オライトは内外の表面積の両方を表わし、外表面
は“入口の”表面積として定義される。全表面積
の大部分は内表面積である。入口の表面積によつ
て、我々はゼオライト結晶の外部表面について述
べ、反応体が低沸点生成物に転化するために、そ
の外部表面を通過すると考えられる。例えば、コ
ークス形成による内部溝の閉塞、入口の表面積中
のコークスの沈積による内部溝の入口の閉塞およ
び金属毒性による汚染が全ゼオライト表面積を大
きく減少せしめている。したがつて、汚染と気孔
閉塞の効果を最小にするため、上記に引用した普
通のサイズより大きな結晶は好ましくは本発明の
触媒には使用しない。
商品としてのゼオライト含有触媒は多種の金属
酸化物およびその組み合わせを含むキヤリヤーと
して利用でき、例えば、シリカ、アルミナ、マグ
ネシアおよびそれらの混合物および斯かる酸化物
と例えば米国特許第3034948号に記載されている
ようなクレーとの混合物を含む。例えば真空ガス
油からガソリンの生成物に適しているゼオライト
含有モレキユラシーブ流体分解触媒のいずれか選
択できる。しかしながら、金属にして注目すべき
抵抗を持つ触媒を慎重に選択すれば、確かに有利
となるであろう。金属抵抗性ゼオライト触媒は例
えば、米国特許第3944482号に記載されているよ
うに、触媒が1―40重量%の稀土類交換ゼオライ
トを含み、バランスは特別の気孔体積およびサイ
ズ分布を持つ耐火性金属酸化物である。“金属―
許容”として記載される他の触媒は上記のチムバ
ラ等(Cimbala,et al.)の論説に記載されてい
る。
一般に、約5―約160、より好ましくは約40―
約120、最も好ましくは約40―約80ミクロンの範
囲にある総合の粒子サイズを持つ触媒を使用する
ことがよい。例えば、有用な触媒は約150ポン
ド/立方フイートの骨格密度を持ち、約60−約70
ミクロンの平均粒子サイズを持つてよく、約40ミ
クロンより小さいサイズの粒子は10%以下で、約
50−60ミクロンより小さいサイズの粒子は80%以
下である。
ゼオライト含有およびゼオライトを含有しない
触媒を含む他の触媒の広い範囲のものを本発明の
実施に使用できる。次表は本発明で実施されてよ
い商業規模で有用な例である。
The search for technically possible and economically viable techniques to convert coal into suitable liquid fuels has been ongoing for over 100 years. Recent political and economic developments have driven research in this area. The soaring price of crude oil has triggered and increased research into coal liquefaction and gasification. US Patent No.
As exemplified in No. 3607718, No. 3652446, No. 3870621, and No. 4054504, it has been suggested that liquefied coal can be improved into a useful fuel by fluid catalytic cracking and hydrocracking methods. . Riser cracking of coal liquefaction liquids was suggested in US Pat. No. 4,081,351 and US Pat. No. 4,108,758. Effective riser cracking methods generally involve careful pretreatment of the coal before its introduction into the cracking zone, e.g., by completely dissolving the coal and separating out undesirable components. include. Furthermore, it has been proposed to hydrogenate the carbon upstream of the riser, ie during solubilization. The present invention aims to provide a process in which at least a portion of the hydrogenation of coal can be accomplished within the riser itself, while at the same time making use of catalyst-containing metal deposits that were generally considered harmful in the past. One object of the present invention is to provide a method for cracking coal/oil mixtures that can use a wide variety of coal types. Another object of the present invention is to provide a process for coal/oil cracking that can proceed without or with complete dissolution of the coal before introduction into the progressive flow cracking zone. Yet another object is to provide a method that does not require one or more pretreatments of coal, such as desulfurization, denitrification, deaeration, deashing, etc. Yet another object is a process in which coal can be introduced mixed with a petroleum feedstock for catalytic cracking, the feedstock being suitable or not suitable for complete dissolution of the coal with which it is mixed. The goal is to provide the following. Another objective is to crack the coal/oil mixture in a progressive flow cracking operation in the presence of hydrogen generated in the cracking zone, thereby increasing the yield of liquid products from the coal. It is. Another purpose is to progressively crack the coal/oil mixture by contacting it with a particulate catalyst having substantial cracking activity and substantial dehydrogenation activity. The present invention comprises introducing a feedstock consisting of slurried and/or at least partially dissolved coal and metal-contaminated hydrocarbon residue into a gradual flow catalytic cracking zone, e.g., a riser cracking zone. Become. Therein, the feedstock mixture, in an at least partially vaporized and/or atomized state, is introduced into the cracking zone, providing a linear velocity of at least about 25 feet (7.6 m)/sec. hydrocarbon cracking catalyst formed into a stream or suspension. The present invention uses a cracking catalyst that has a sufficient accumulation of heavy metal deposits of at least about 1500 nickel equivalents. Heavy metal deposition is carried out by contacting the catalyst in the reaction zone with the oil-coal mixture and optionally with the hydrogen donor material under conditions in which hydrogen forms in the stream due to dehydrogenation of the oil and/or the supplied hydrogen donor material. It occurs when The hydrogen generated under the conditions of the progressive flow reaction zone feeds hydrogen into the mixture to promote the production of liquid product from the coal. In the cracking operation of the present invention, mobile hydrogen is formed under a combination of steam conditions. The combination of this steam condition is about 900 to about 1400〓 (about 482 to about
760°C) and a total pressure of about 10 to about 50 psig in the catalytic cracking zone.
Consists of vapor residence times ranging up to 10 seconds. The operating conditions selected are intended to be sufficient to convert the oil in a single pass through the cracking zone to the extent of at least about 50% by volume. Claim 1
``Conversion of at least 50% by volume/pass of said residual oil'' means conversion based on said residual oil (not including slurried and/or at least partially dissolved coal); Percentage of residual oil (not including slurried and/or at least partially dissolved coal) is indicated. This value is one of the operating conditions known to those skilled in the art. The resulting products of coal liquefaction, hydrogenation and cracking, as well as the products of cracking of the fed oil, are separated from the cracking catalyst after traversing the cracking zone. In the practice of this invention, coals of a lower grade than anthracite, e.g. sub-anthracite,
Bituminous coal, subbituminous coal, lignite or lignite, and peat (which is subsumed within the term "coal" as used herein) generally tend to give liquid products in somewhat higher yields than anthracite. Therefore, it is preferable. However, for purposes of the present invention the choice of coal is less critical than in other prior art methods, and the use of anthracite is contemplated as well. Since complete dissolution of the coal is not a critical requirement of the present invention, the coal can be introduced into the progressive flow cracking zone in substantially undissolved, partially solid form or in completely dissolved form. Preferably, the coal-oil mixture is introduced into the reaction zone at least partially in solid form after the initial contact of the coal with the oil feed.
It is introduced within a period of 10 minutes or less, preferably 5 minutes or less, even more preferably 1 minute or less. Generally, when coal is fed to a cracking zone in a form containing substantial ash, and when the ash is recovered from the cracking catalyst by washing, it is desirable that the coal also be ground to a smaller particle size than the fluidized catalyst used in the cracking zone. . For example, a coal particle size of about 200 mesh or less is preferred. The present invention allows treatments of coal such as hydrogenation, denitrification, desulphurization, degassing and deashing to be carried out before the coal is introduced into the riser, and the prior art patents mentioned above (as well as in Although other cited documents detail such processes, it is an advantage of the present invention that the present invention may be practiced without one or more or even all of the foregoing processes. This is considered an advantage. Various hydrocarbon oils, such as crude oil, crude oil fractions, shale oil, etc., as well as certain non-hydrocarbon substances, such as sulfur or its compounds, nitrogen compounds, heavy metal compounds and alkali metal or alkaline earth metal compounds. , but these do not deprive the oils of their essential hydrocarbon properties. Moreover, it should be understood that such oils can be subjected to various pretreatments necessary to reduce the amount of the aforementioned non-hydrocarbon materials present therein. Examples of preferred hydrocarbon oils for practicing the present invention are desalinated crude oil, the 400° + (204°C + ) fraction of desalted crude oil, and relatively low residual carbon upon pyrolysis (e.g., less than about 1 It is a common FCC gas oil characterized by a relatively low heavy metal content (low) and relatively low heavy metal content. However, certain benefits are realized by hydrocarbon oils containing metal and Conradson carbon (hereinafter referred to as carbon metal oils) characterized by a pyrolysis residual carbon of at least about 1 and a heavy metal content of at least 4. can do. Such carbon metal oil will be described in detail below. There are a number of non-hydrocarbon components in crude oil that can affect implementation of the FCC Act. Some of these, for example light metals, can be removed economically by desalting operations, which are part of the normal procedure for pretreating crude oil for fluid catalytic cracking. Other materials, such as coke precursors, asphaltenes, etc., tend to decompose during the cracking operation into carbonaceous precipitates, which deposit on the catalyst and
It interferes with contact between the carbon feedstock and the catalyst and generally reduces the level of efficiency or activity of the catalyst. Generally, the coke forming tendency or coke precursor content of an oil can be determined by determining the weight percent of carbon remaining after pyrolyzing a sample of the oil. This value is an industry-accepted measurement of the degree to which a given oil tends to form non-catalyzed coke when used as a feed to a catalytic cracker. Two types of established tests are recognized. They are the Conradson Carbon Test and the Ramsbottom Carbon Test, the former described in ASTM D189-76 and the latter described in ASTM Test No. D524-76. In normal FCC implementation, about 0.05 to about 1.0
A Conradson carbon value of approximately 100% is considered an indication of acceptable feed. Certain embodiments of the present invention relate to the use of hydrocarbon feedstocks that have higher Conradson carbon values and therefore have a substantially greater potential for coke formation than conventional feeds. For the purposes of this invention, the term "heavy metals" means nickel, vanadium, copper and iron, although trace amounts of other heavy metal elements may sometimes be present.
During the cracking process, the heavy metals contained in the feed are transferred almost quantitatively from the feed to the catalyst particles. Although heavy metals initially tend to deposit and aggregate near the surface of the porous catalyst matrix, a significant proportion of these metals migrate to the interior of the catalyst matrix and
There, crystalline decomposition components or other catalyst components carried within the matrix can be precipitated. From the point of view of most operators of FCC units, the buildup of vanadium and other metals, especially nickel, is considered catalyst "poison". They promote dehydrogenation and aromatic condensation to varying degrees, resulting in what has traditionally been generally regarded as excessive production of carbon and gas, thereby degrading the yield of liquid fuel. Topped crudes or crude oil fractions of whole crude oils, such as bottom oils and residues or other oils that are particularly rich in nickel and/or other metals that behave similarly, but contain relatively large amounts of coke precursors. Such oils, referred to herein as carbon metal oils, represent a particular challenge to oil refiners. Since different heavy metals do not have equal catalyst inhibitory activity, it is convenient to express the inhibitory activity of an oil containing a given inhibitory metal in terms of the amount of a single metal that is estimated to have equivalent inhibitory activity. . Thus, the heavy metal content of a certain oil is determined by the following formula (WLNelson, Oil
(patterned from the formula on page 143 of Gas Journal, October, 1961), in which the content of each metal present is based on the weight of the feed, on a weight basis: As metals, expressed in ppm of such metals: Nickel equivalent = Ni + V / 4.8 + Fe / 7.1 + Cu / 1.23 According to conventional FCC practices, the heavy metal content of the feedstock for the FCC method is at a relatively low level, e.g. , limited to approximately 0.25 ppm nickel equivalent or less. The present invention provides a supply containing dehydrogenation-promoting heavy metals in amounts exceeding the above values, which under given operating conditions has a significant potential to inhibit the activity selectivity properties of the catalyst and to accumulate on the catalyst. Concerning processing of raw materials. The above equation can also be used as a measure of heavy metal accumulation on the cracking catalyst, except that the amount of metal used in this equation is based on the weight of the catalyst (moisture-free basis) instead of the weight of the feed. Based on. Traditional
In FCC practice, a recycled amount of catalyst is used many times to treat fresh feed, small amounts of fresh catalyst are added periodically or continuously and spent catalyst is withdrawn, and the metal content of the catalyst is For example, about
Maintain a level that is within the range of 200 to about 600 ppm nickel equivalent. However, the method of the present invention
It relates to the use of catalyst compositions which have a substantially higher content of deactivated metals and therefore have a greater tendency than normal to promote dehydrogenation, aromatic condensation, gas production or coke formation. Such high metal build-up is usually considered highly undesirable in FCC processing. The present invention can be practiced with any hydrocarbon cracking catalyst having the required heavy metal content, and under the conditions described herein, from about 3 to about 18
At a catalyst to oil weight ratio of , progressive flow catalytic cracking can produce a feedstock conversion of at least 50% by volume/pass. Particularly preferred are cracking catalysts conventionally used in fluid catalytic cracking, such as silica-alumina cracking catalysts, which can be used alone or in admixture with other catalysts. However, regardless of whether the feedstock contains carbon-metal oil or not, the most preferred catalysts are crystalline aluminosilicates made from natural or synthetic zeolites, especially through feeder pores and matrices with large minimum diameters. , a zeolite catalyst characterized by a matrix with large openings that promote the diffusion of high molecular weight molecules to the entrance surface area of the molecular sieve molecules within the matrix. Such catalysts will be described in detail below. The heavy metal content of the catalyst will tend to dehydrogenate the components of the feedstock (including feed, product, or both) and/or hydrogen donor substances (other than hydrogen itself) that come into contact with the catalyst as well. be. Examples of hydrogen donor substances are: water in liquid water or steam form (which can be introduced into the reaction zone and/or into the feed upstream of the reaction zone), naphtha, tetralin, decalin and/or Gaseous donors (eg, C1 - C5 materials and low molecular weight fractions of crude oil) that contribute non-molecular transferred hydrogen and/or carbon-hydrogen fragments. Additional information about hydrogen donor materials and techniques for using them can be found in the following U.S. patents: U.S. Pat.
No. 3168459 (issued February 2, 1965), No. 3849291
No. 3856659 (issued November 9, 1974)
Issued on December 24, 1975), No. 3886060 (May 27, 1975)
(issued on April 20, 1976), No. 3951781 (issued on April 20, 1976),
Same No. 3974062 (issued August 10, 1976), Same No.
No. 4002557 (issued January 11, 1977), No. 4035285
No. 4090949 (issued on July 12, 1977) and No. 4090949 (issued on May 23, 1978). The relative amounts of coal and oil used in this process can vary widely, making the resulting mixture of coal and oil easy to pump and sufficiently homogeneous to interfere with operation of the cracking unit, at least when preheated. All that is required is that there is enough oil to avoid this. Thus, the oil to coal weight ratio is at least about 1:1, more particularly at least about 3:1, even more particularly at least about 5:1. When the coal is at least partially in solid form as it enters the cracking zone, the oil to coal ratio is preferably at least 7:1, most preferably at least about 9:1. The aforementioned ratios have no particular upper limit, since progressively lower amounts of coal in the oil require progressively less dispersion effort. However, in most cases the oil to coal ratio is approximately
up to 1000:1, more typically up to about 100:1,
Preferably up to about 33:1. As previously mentioned, the present invention can be practiced with a wide variety of oils. Some of these oils have low enough heavy metal content that the cracking unit equipment can be
When operating at catalyst displacement rates typical of FCC operations, it will not accumulate the necessary heavy metals on the catalyst. In such cases, the necessary heavy metals are
It can be fed onto the catalyst by suitable means, for example by pre-impregnation of the catalyst before introduction into the cracking zone or by injection of heavy metal-containing additives into the cracking zone. Although the invention can thus be practiced with a wide variety of oils, catalysts and operating conditions, relatively high nickel equivalent content oils and crystalline zeolite-containing cracking catalysts under selected cracking conditions such as those used in the RCC process are preferred. A combination of these constitutes advantageous conditions for implementing the invention. For example, an oil can be provided that contains at least about 4 ppm of nickel equivalent heavy metals and is characterized by a pyrolysis carbon residue of less than 1.
Such oil should contain at least about 1500
The aforementioned heavy metal content of nickel equivalent can be supplied and maintained. However, it is an advantage of the present invention that this process can be carried out using carbon metal oils having the aforementioned metal levels in combination with a carbon residual greater than 1. Therefore, other preferred embodiments of the carbon metal oil, zeolite decomposition catalyst and RCC decomposition conditions will be detailed. Carbon metal conversion equipment feed is approximately 650〓 (343℃)
Consists of or consists of boiling oil. Such oil, or at least 650〓
+ (343°C +) portion has a heavy metal content of at least 4, preferably greater than about 5, most preferably at least 5.5 weight ppm nickel equivalent and at least about 1% by weight, more preferably at least about 2
Characterized by weight percent carbon residue upon pyrolysis. According to the present invention, a carbon metal feed is contacted in pumpable liquid form with a hot conversion catalyst at a catalyst to feed weight ratio ranging from about 3 to about 18, preferably greater than about 6. . The feed in the mixture undergoes a conversion step, including cracking, during which the mixture of feed and catalyst passes through a progressive flow reactor. The reactor includes an elongated reaction chamber that is at least partially vertical or inclined and in which the feed, the resulting product and the catalyst are maintained in contact with each other while the dilute phase or about 0.5 as current
Flow with a well-determined residence time before the riser in the range of ~10 seconds. Feeds, catalyst and other materials can be introduced into the reaction chamber at one or more points along its length. The reaction is about 900 to about 1400〓 measured at the reaction chamber outlet.
50% under a total pressure of about 10 to about 50 psia (pounds per square inch absolute) at a temperature of (about 482 to about 760 degrees Celsius)
giving a conversion/passage range of more than
0.3 to about 3% by weight, preferably at least about 0.5%
The process is carried out under sufficiently severe conditions to deposit an amount of coke on the catalyst. The overall rate of coke production is based on the new feed:
It ranges from about 4 to about 14% by weight. At the end of a predetermined residence time, the catalyst is separated from the product and then stripped to remove high-boiling entrained hydrocarbon components and other entrained or adsorbed hydrocarbons, and then regenerated. less than about 0.25% by weight of carbon on the catalyst,
Regeneration with an oxygen-containing combustion support gas under sufficient time, temperature, and atmospheric conditions to reduce the oxygen content, preferably to about 0.05% by weight or less. Depending on how the method of the invention is implemented, one or more of the following additional advantages may be realized. Optionally, preferably, the process is performed without prior hydrotreating the feed and/or without using methods to remove asphaltenes, porphyrins and metals from the feed.
and that the carbon metal oil contains a total of greater than about 4, or greater than about 5, or even greater than about 5.5 weight ppm of heavy metals and about 1% by weight.
This is true even when having a pyrolysis residual carbon of greater than about 1.4 weight percent or greater than about 2 weight percent. Moreover, the aforementioned converter feeds can be decomposed within one and the same conversion chamber. The cracking reaction was carried out using a catalyst previously used (recycled, but excluding necessary replacement to compensate for normal losses and deactivation) to crack the carbon-metal oil-containing feed under the conditions described above. Can be implemented. Heavy hydrocarbons that are not cracked into gasoline in the first pass, with or without hydrotreatment, are treated in the same manner as the same type of feed in which they were contained and initially exposed to cracking conditions. It can be recycled for further decomposition upon contact under various conditions. A substantially single-pass or single-pass mode of operation (eg, less than about 15 volume percent recirculation based on the volume of fresh feed) is preferred. The present invention provides a process for the continuous catalytic conversion of a wide variety of carbon metal oils to low molecular weight products, while maximizing the production of highly valuable liquid products, and optionally Distillation and other expensive treatments, such as hydro-processing, can be eliminated. The term "oil" refers not only to primarily hydrocarbon compositions that are liquid at room temperature (i.e., 68°C, 20°C), but also to asphalts or tars at ambient temperature.
It includes primarily hydrocarbon compositions that liquefy when heated to temperatures in the range of up to about 800°C (427°C). The present invention applies to
Applicable to carbon metal oil. For example, as long as they have the necessary boiling range, residual carbon and heavy metal content upon pyrolysis, the present invention is applicable to the treatment of a wide range of materials such as: heavy residues from crude oil, heavy residual oils, Blue crude oil, reduced crude oil
Crude oils known as “heavy crudes” similar in nature to shale oil, tar sands extracts, atmospheric and vacuum extracted crude oils, extracts and/or roughinates from solvent deasphalting, lubricating oils. Aromatic extracts from refining, tar residues, heavy cycle oils, slop oils, other refining waste streams and mixtures thereof. Such a mixture is
For example, the available hydrocarbon fractions, e.g.
It can be prepared by mixing oil, tar, pitch, etc. Although those skilled in the art know how to demetalize carbon metal oils, and demetalized oils can be converted by the present invention, the present invention allows the use of feedstock carbon metal oils that have not been previously demetalized. is one advantage of the present invention. Similarly, although the present invention is applicable to hydrogenated feedstocks, it is an advantage of the present invention that the present invention can effectively convert carbon metal oils that have not undergone substantial prior hydrotreatment. be. However, the preferred application of this method is to use residual oils and extracted crude oils, i.e. parts or fractions of crude oil boiling above 650㎓ (343°C) alone or in vacuum gas oils or FCC.
It is applied to a mixture with column residual oil. Although the use of materials that have undergone vacuum distillation is contemplated, the present invention can satisfactorily process materials that have not been vacuum distilled, thus eliminating the need for conventional FCCs that require vacuum distillation.
One advantage of the present invention is that capital investment and operating costs can be saved compared to conventional methods. According to the invention, at least about 70%, more preferably at least about 85%, even more preferably about
Prepare carbon metal oil whose 100% (volume) boils at about 650㎓ (343℃) or higher. All boiling temperatures herein are based on standard atmospheric pressure conditions.
In carbon-metallic oils that are partially or completely composed of materials that boil at about 650° or higher, such materials are preferably referred to herein as 650° materials;
And the 650〓 + material that is the part of the oil containing components boiling above and below 650〓 or separated therefrom is called the 650〓 fraction. The terms "boils above" and "650 + " are not intended, however, to mean that all of the materials characterized by said terms have the ability to boil. The carbon-metal oils contemplated in the present invention may contain substances that do not boil under any conditions, for example, certain asphalts and asphaltenes do not clearly boil during distillation, but can be thermally decomposed. . Thus, for example, when we say that the feed consists of at least 70% by volume of a material that boils above about 650°C, it is understood that the 70% in question may contain some material that does not boil or volatilize at any temperature. Should. These non-boiling substances, when present, have temperatures below about 1000㎓ (538℃)
or may be often or mostly concentrated in the portion of the feed that does not boil above 1025°C (552°C). Thus, at least about 10%, more preferably about 15%, even more preferably at least about
20% (volume) of 650〓 + distillate is about 1000〓 or 1025
〓When you say that it will not boil at a lower temperature than 1000
It is to be understood that all or a portion of a substance that does not boil at temperatures below 0 or 1025 may or may not volatilize at the indicated temperature or higher. Preferably, the contemplated feed or at least 650+ material therein has a pyrolysis carbon residue of at least about 2 or more. For example, the Conradson carbon content can range from about 2 to about 12, most often at least about 4. A particularly common range is from about 4 to about 8. Feeds with Conradson carbon content greater than about 6 require special measures to control excess heat within the regenerator. Preferably, the feed has an average composition characterized by an atomic hydrogen to carbon ratio ranging from about 1.2 to about 1.9, preferably from about 1.3 to about 1.8. The carbon metal feed, or 650+ material therein, used in accordance with the present invention contains at least about 4 ppm nickel equivalents defined above, of which at least about 2 ppm is nickel (as metal, by weight by). Carbon metal oil within the above range is
Can be prepared from a mixture of two or more oils,
Some of them contain nickel equivalents and nickel in the amounts described above, and some do not. The above values for the nickel equivalent and nickel will allow the conversion equipment to operate for a substantial period of time, e.g.
It should be noted that the time-weight average is expressed over one month of operation. It should also be noted that heavy metals, in some environments, have somewhat reduced inhibiting tendencies after repeated oxidation and reduction of catalysts, and the criteria for establishing "effective metal" values are not described in the literature. ing. for example,
Cimbalo.elal., “Deposited Metals Poison
FCC Catalyst”. Oil and Gas Journal ,
See May 15, 1972, pages 112-122. If deemed necessary or desirable, the nickel equivalent and nickel content in the carbon metal oil treated according to the invention can be expressed in terms of "effective metal" values.
Despite the gradual decrease in inhibitory activity described in the above literature, regeneration of the catalyst under normal FCC regeneration conditions significantly reduces the dehydrogenation, demethanization and aromatic condensation activities of heavy metals accumulated on the cracking catalyst. There is no way to reduce it, and it is not within the normal range. From about 0.2% to about 5% by weight of "sulfur" in the form of elemental sulfur and/or its compounds (but reported as elemental sulfur based on the weight of the feed); and modified forms of sulfur enter the resulting gasoline product, and when lead is added,
It is known to tend to reduce lead's ability to increase octane. Sulfur in gasoline products requires modification when processing high sulfur content crude oils. To the extent that sulfur is present in the coke, the regenerator burns the sulfur to produce SO 2 and
Sulfur potentially contaminates the air since SO3 . However, in the process of the invention, sulfur in the feed on the other hand suppresses the activity of heavy metals by keeping metals such as Ni, V, Cu and Fe in the reactor in the form of sulfides. That's what we discovered. These sulfides are much less active than the metals themselves in promoting dehydrogenation and coking reactions. Thus, the present invention provides at least about 0.3%, satisfactorily greater than about 0.8%, and more satisfactorily at least 1.5% in the 650〓 + fraction.
% (by weight) of sulfur is acceptable. The carbon metal oils useful in this invention typically can and do contain significant amounts of heavy, high-boiling nitrogen-containing compounds, a substantial proportion of which are basic nitrogen. For example, the total nitrogen content of the carbon metal oil can be at least about 0.05% by weight. Since cracking catalysts rely on acid sites on the catalyst surface or in the pores for their activity, basic nitrogen-containing compounds can temporarily neutralize these sites and inhibit the catalyst. However, the catalyst is not permanently damaged since the nitrogen can be burned off and removed from the catalyst during regeneration, so that the acidity of the active sites is restored. The carbon metal oil may also contain a significant amount of pentane insoluble materials, such as at least about 0.5% by weight, more typically 2% or more, and even about 4% or more. This may include, for example, asphaltenes and other substances. Alkali metals and alkaline earth metals are
There is generally no tendency for significant evaporation under the distillation conditions used in the distillation of crude oil to prepare vacuum gas oils commonly used as FCC feedstocks. Rather, these metals remain largely in the "residual" fraction (the high-boiling fraction that does not evaporate), which can be used, for example, in the production of asphalt or other by-products. However, reduced oils and other carbon metal oils are often residual oil products and therefore can contain significant amounts of alkali and alkaline earth metals, such as sodium. These metals are deposited on the catalyst during decomposition. Depending on the composition of the catalyst and the magnitude of the regeneration temperature to which it is exposed,
These metals interact and react with the catalyst (including the catalyst support), and they
Under processing conditions not normally experienced when processing VGO. If catalyst properties and regeneration conditions require,
Precautions are of course required to limit the amount of alkali metals and alkaline earth metals in the feed. The metals may enter the feed not only as brine associated with crude oil in its natural state, but also as a component of the water or steam fed to the cracking unit. Thus, careful desalination of the crude oil used in the preparation of the carbon metal feed can be important when the catalyst is particularly sensitive to alkali metals and alkaline earths. In such cases, the content of such metals (hereinafter collectively referred to as "sodium") in the feed may be maintained at about 1 ppm or less, based on the feedstock. Alternatively, the sodium level of the feed may be adjusted to match the sodium level of the catalyst in order to maintain the sodium level of the catalyst being used at substantially the same level or lower than the sodium level of the catalyst replacement fed to the cracker. It must be very important. In accordance with certain preferred embodiments of the invention, the carbon metal oil feed comprises at least about 70% by volume of about
Consists of substances that boil at a temperature higher than 650〓 (343℃) and at least about 10% of substances that boil at a temperature higher than about 650〓 and do not boil at a temperature lower than about 1025〓 (552℃). . The average composition of this 650〓 + substance is characterized by: (a)
a nickel equivalent, of which at least about 2 ppm is nickel ( (as a metal, by weight), and (d) at least one of the following: (i) at least about 0.3% sulfur;
(ii) at least about 0.05% by weight nitrogen, and (iii) at least about 0.5% by weight pentane-insoluble material. Most commonly, preferred feeds will include all of (i), (ii) and (iii), and other components found in petroleum and non-petroleum source oils will be included as long as they do not interfere with the process. , can also exist in varying amounts. Although there is no intention to preclude the possibility of using feedstocks that have undergone some prior cracking, it is possible to produce liquid hydrocarbon fuels at high conversion and very The present invention has the distinct advantage that it can be successfully prepared in substantial yields. Thus, for example, preferably about 85%, more preferably at least 90%, and most preferably substantially all of the carbon metal feed introduced into the process of the invention is contacted with the cracking catalyst under cracking conditions. This is oil that I had not come into contact with before. Moreover, the method of the invention is suitable for being carried out in a substantially one-pass or single-pass manner. Thus, if recycled, the volume is preferably about 15% or less, more preferably about 10% or less, based on the new feed volume. Generally, the weight ratio of catalyst to fresh feed (feed that has not been previously exposed to the cracking catalyst under cracking conditions) used in the present invention is from about 3 to about 18. This weight ratio is preferably about 4 to about 12, more preferably about 5 to about 10, even more preferably about 6
~10, and a ratio of about 10 is currently considered to be the closest to the optimal value. Within limits of product quality, adjusting the catalyst to oil ratio to relatively low levels within the aforementioned ranges tends to reduce the coke yield of this process based on fresh feed. In conventional VGO FCC processing, the number of barrels per day of plant processing and the total tonnage of catalyst circulated through all stages of the process can vary widely. For purposes of this disclosure, daily plant throughput is defined as a liquid product with a boiling point of about 650°C (343°C) that the plant processes in an average day of operation to have a boiling point below about 430°C (221°C). °C) is defined as the number of barrels of new feed. The present invention can be practiced with catalyst residuals of about 2 to about 30 tons per 1000 barrels of daily plant throughput. In order to maximize the contact between the feed and the fresh catalyst, from about 2 to about 5 per 1000 barrels of daily plant throughput when carried out with carbon metal oil.
It has been suggested that it is desirable to operate with less than a ton or 2 tons of catalyst remaining. However, “Deposited Metals Poison FCC
1 of 1000 barrels at the desired catalyst displacement rate.
Effective metal levels on the catalyst can be reduced by operating at higher residual amounts, for example in the range of about 12 to about 20 tons per day of throughput. In the practice of the invention, catalyst can be added continuously or periodically, for example, to replenish normal losses of catalyst from the system. Moreover, the addition of catalyst can be carried out in conjunction with the withdrawal of catalyst, for example, to maintain or increase the average activity level of the catalyst within the unit device. For example, the rate at which new catalyst is added to the unit is 1
from about 0.1 to about 3 pounds, more preferably from about 0.15 to about 2 pounds, and most preferably from about 0.2 to about 3 pounds per barrel.
Approximately 1.5 pounds range. On the other hand, the FCC
When utilizing off-line equilibrium catalyst, displacement rates as high as about 5 pounds per barrel can be achieved. If the average amount of catalyst used in the unit is less than the deactivation tolerance and/or the conditions prevailing in the unit are such that they promote faster deactivation,
Addition rates greater than those mentioned above can be used, but in the opposite case, smaller addition rates can be used. To illustrate, if the unit is run at a metal content of 5000 ppm Ni+V (parts by weight) on equilibrium catalyst, for example, about 2.7 pounds of introduced catalyst displacement per barrel (42 gallons) of feed throughput. Speed can be used. However, higher levels on the catalyst e.g.
10000 ppm Ni+V can substantially reduce the displacement rate, e.g.
Can be reduced to 1.3 pounds of catalyst. Thus, the level of metal on the catalyst and the rate of displacement of the catalyst can be increased and decreased, respectively, to values that are effective and consistent with the desired activity of the catalyst for carrying out the process. Without wishing to be bound by any theory, a number of features of the methods detailed hereinafter, such as residence time and optional mixing of the steam and feedstock, indicate that the carbon metals and regeneration conditions reduce the amount of heavy metals deposited onto the catalyst particles. It appears that decomposition conditions tend to limit the extent to which metals are produced in reduced form on catalysts from sulfides, sulfates or oxides. thus,
This method appears to significantly suppress the effects of heavy metal inhibition on the catalyst, even when the accumulation of such metals is very substantial. Therefore, this method can convert heavy metals into elemental metals, oxides, sulfides or conventional FCC-VGO.
It can be carried out with catalysts that have accumulated in the form of other compounds that have hitherto been considered highly unacceptable in operations. Thus, on average about
It is contemplated to implement this process using catalysts with heavy metal accumulations in the range of nickel equivalents of 3000 ppm or more. The nickel equivalent concentration of the metal on the catalyst can be up to about 50,000 ppm or more.
More specifically, the accumulation is about 3000 to about 30000 ppm,
Preferably, it can range from about 3,000 to 20,000 ppm, more preferably from about 3,000 to about 12,000 ppm.
Within these ranges just mentioned, practice at metal levels greater than about 4000 ppm, greater than about 5000 ppm, or greater than about 7000 ppm tends to reduce the rate of catalyst displacement required. The ranges are based on and based on regenerated equilibrium catalysts and are based on ppm of nickel equivalent by weight, with metals expressed as metals. However, catalysts of suitable activity are available at very low cost;
If this allowed very high rates of catalyst displacement, catalysts with less than 3000 ppm of nickel equivalents of heavy metals could be used to convert carbon metal oils to low boiling liquid products. for example,
From other units, e.g. FCC units,
Used for cracking feeds, e.g. vacuum gas oil, with residual carbon of less than 1 and about 4 ppm during pyrolysis
Equilibrium lithium catalysts containing fewer nickel equivalents of heavy metal could be used. All inventions described in this specification are
Co-pending U.S. Patent Applications No. 94091, No. 94092, No. 94217, and No. 94217 filed on November 14, 1979
No. 94277, and co-pending U.S. Patent Application No. 246751, No. 246782, and No. 246791, all filed March 23, in the methods and apparatus for converting carbon metal oils. Although the methods described in these applications can handle crude oils or crude oils containing high metal values and Conradson carbon values that cannot be subjected to prior direct processing, certain crude oils, e.g.
Mexican Mayan or Venezuelan and certain other types of oil feeds contain unusually high heavy metal values and Conradson carbon values. When these very low grade oils are processed by carbon-metal processes, they are It can make operation uneconomical. Very poor low grade oils, for example oils containing more than 50 ppm heavy metals and/or more than 8% by weight Conradson carbon value, preferably more than 100 ppm heavy metals and/or more than 10% by weight Conradson carbon value. For improvement, these oils can be pretreated with sorbents to reduce the levels of these contaminants to the aforementioned low levels. Such a method of upgrading is described in US Pat. No. 4,263,128, dated April 21, 1981. In any case, the average concentration of heavy metals in the circulating catalyst can be adjusted (maintained or varied as necessary) by adjusting the aforementioned catalyst addition rate. Thus, for example, the addition of catalyst can be maintained at a rate that adjusts the accumulation of heavy metals on the catalyst to one of the aforementioned ranges. generally has a relatively high level of degradative activity;
It is preferred to use catalysts that provide relatively high conversion levels and productivity with short residence times. The conversion capacity of a catalyst can be expressed by the conversion produced during the actual implementation of the process and/or by the conversion produced in standard catalyst activity tests. For example, it is possible to use a catalyst that is sufficiently active to maintain a level of conversion of at least about 50%, more preferably at least about 60%, when run over an extended period of time under the prevailing process conditions. preferable. In this context, conversion is expressed in % by volume of liquid, based on fresh feed. Also, for example, preferred catalysts have a specific activity expressed as a percentage in their fresh or equilibrium state by MAT (Micro Activity Test) conversion. For the purposes of the invention, said percentages are volume % of a standard feedstock, which is
The evaluation catalyst was calculated and weighed at 900〓 (482℃), 16WHSV (weight hourly space velocity, 1100〓 (593℃),
using the conditioned, clean catalyst for at least 8 hours at about 25° C. and 50% relative humidity until no more than about 1 hour before contact with the feed;
(calculated on a moisture-free basis) and 3C/O (catalyst to oil weight ratio) according to ASTM D-32MAT test D-3907-80, using a suitable standard feed, e.g. the following analytical values and properties: 430° (221°C) end point gasoline, lighter products and coke using a corrosive-free (Sweet) light primary gas oil used by Davison, Division of WRGrace. Will convert: API gravity, 60〓 (15.6℃), degrees 31.0 Specific gravity, 60〓 (15.6℃), g/cc 0.8708 Ramsbottom carbon, wt% 0.09 Conradson carbon, wt% 0.04 carbon, wt% 84.92 hydrogen, Weight % 12.94 Sulfur, weight % 0.68 Nitrogen, ppm 305 Viscosity, 100〓 (37.8°C), centistokes 10.36 Watson K factor 11.93 Aniline point 182 Bromine number 2.2 Paraffin, volume % 31.7 Olefin, volume % 1.6 Naphthene, volume % 44.0 Aroma Group, volume % 22.7 Average molecular weight % 284 Nickel Trace vanadium 〃 Iron 〃 Sodium 〃 Chloride 〃 BS&W 〃 Distillation ASTM D-1160 IBP 445 10% 601 30% 664 50% 701 70% 734 90% 787 FBP 83 4 above MAT Conversion Test Description and ASTM D-
In the 32MAT test D-3907-80, the conversion rate was
430〓 (221°C) end point gasoline, lighter products and volume percentage of feedstock converted to coke. For standard supplies, light primary gas oils or equivalents as described above may be used. For the purpose of determining relative activity, a “standard catalyst”
2 is a chart or graph of conversion (as defined above) versus round trip WHSV for a standard catalyst and feedstock. A sufficient number of experiments were conducted using a standard feedstock at varying levels of WHSV under ASTM D-3907-80 conditions (modified as above) to determine the Create an accurate “curve” of conversion versus WHSV. This curve should encompass all or substantially all of the various levels of conversion, including the range of conversions one would expect to test the catalyst used. From this curve, a standard value of round trip WHSV corresponding to a level of conversion selected to represent 100% relative activity in the standard WHSV and standard catalyst for test comparison can be established. For purposes of this disclosure, the aforementioned round trip WHSV and conversion are 0.0625 and 75%, respectively. When testing a used catalyst of unknown relative activity, conduct a sufficient number of experiments using the catalyst under D-3907-80 conditions (modified as above) to determine which catalyst is used. Standard round trip using
Establish the level of conversion that is or will be produced in the WHSV. Then, using the standard catalyst curve described above, calculate the required round trip WHSV
A hypothetical round trip WHSV consisting of a WHSV is established using a standard catalyst to obtain the same level of conversion that the catalyst used exhibits or would exhibit in a standard WHSV. The relative activity is then 1/16 or
A virtual round trip with a standard WHSV of a round trip that is 0.0625
It can be calculated by dividing WHSV. The result is a relative activity expressed as a decimal, which can then be converted to a percentage relative activity by multiplying by 100. When applying the results of this measurement,
A relative activity of 0.5 or 50% indicates that it is necessary to use twice the amount to obtain the same conversion as the standard catalyst, i.e. the manufactured catalyst is 50% of the activity of the reference catalyst. means. The catalyst can be introduced into the process in its virgin form or, as previously indicated, in a form other than virgin. For example, equilibrium catalysts drawn from other units, eg catalysts used for cracking different feeds, can be used. Preferred catalysts, whether characterized on the basis of MAT conversion activity or relative activity, are
It can be described on the basis of activity, or on the basis of "as drawn" or equilibrium activity in the method of the invention, or on the basis of both of these criteria. Preferred activity levels of fresh and non-fresh catalysts "as introduced" into the process of the invention are at least about 60% by MAT conversion, and preferably at least about 20%, more preferably at least about 20% relative activity. is at least about 40%, even more preferably at least about 60
%. However, lower activity levels may be tolerated, especially in the case of unused catalyst fed at high addition rates. The "as drawn" or equilibrium acceptable activity level of the catalyst used in the process of the present invention is at least 20% or more, but about 40% or more, preferably about 60% or more on a relative activity basis. A preferred value and activity levels of 60% or higher based on MAT conversion are also contemplated. More preferably, it is desirable to use a catalyst that establishes equilibrium activity at or above the indicated level under the conditions used in the unit device. The activity of the catalyst is carried out using a catalyst with less than 0.01 coke, for example a regenerated catalyst. Any hydrocarbon catalyst having the conversion capabilities indicated above can be used. A particular class of catalysts are those with a pore structure that allows molecules of the feed material to enter for adsorption and/or for contact with active catalyst sites within or adjacent to the pores. Various types of catalysts falling within this category are available, such as layered silicates, such as smethites. The most widely available catalysts within this class are the well-known zeolite-containing catalysts, although non-zeolite catalysts are also contemplated. Examples of preferred zeolite-containing catalysts are natural, semi-synthetic or synthetic zeolites, either alone or in admixture with other substances, which do not significantly reduce the appropriate properties of the catalyst. However, the resulting catalyst must have the aforementioned activity and pore structure. For example, when the virgin catalyst is a mixture, it can include a zeolite component associated with or dispersed within a porous refractory inorganic oxide support, in which case the catalyst is e.g. From about 1 to about 60% by weight, more preferably from about 15 to about 60% by weight, based on total weight (water-free basis)
It contains 50% by weight zeolite, most typically from about 20% to about 45% by weight, with the balance of the catalyst being a catalyst that promotes various desired reactions or inhibits undesirable reactions, alone or with the porous refractory inorganic oxide. in combination with known auxiliary substances that inhibit A general description of the genus of zeolite, molecular sieve catalysts useful in the present invention is found in the following document: “Refinery Catalysts Are a Fluid
Business” and “Making Cat Crachers”
Work On Varied Diet”, respectively, July 1978
Chemical published on September 26, 1978 and September 13, 1978
Featured in Week magazine. For the most part, the zeolite component of the zeolite-containing catalyst will be one known to be useful in FCC cracking processes. In general, these are crystalline aluminosilicates, typically composed of four-coordinated aluminum atoms associated with adjacent silicon atoms in the crystal structure via oxygen atoms. However, the term "zeolite" as used in this disclosure refers not only to aluminum silicates, but also to materials in which aluminum is partially or fully substituted with, for example, gallium and/or other metal atoms, and Furthermore, substances in which all or part of the silicon is replaced by, for example, germanium are included. Substitution of titanium and zirconium can also be carried out. Since most zeolites are manufactured or naturally occurring in the sodium form, sodium cations are associated with electronegative sites in the crystal structure. Sodium cations tend to render zeolites inert and very poorly stable under hydrocarbon conversion conditions, especially when exposed to high temperatures. Thus, when the zeolite can be ion-exchanged, and the zeolite is a component of the catalyst composition, such ion exchange can be performed before or after adding the zeolite to the catalyst composition. Examples of cations suitable for replacing sodium in the zeolite crystal structure are ammonium (which can be decomposed to hydrogen), hydrogen, rare earth metals,
These include alkaline earth metals. Various ion exchange methods and exchangeable cations into zeolite crystal structures are well known in the art. Examples of naturally occurring zeolites that can be used or included as catalysts in the present invention are hawkiasite, mordenite, clinoptilote, chiabazite, analcite, kryonite, as well as levinite, gucciardite,
paulingite, nocellite, ferriolite, heulandite, scorcite, stivite, halmotome, philipsite, breustellite, fullerite, datolite, gumerite,
They are caumnite, leucite, lazurite, scaprite, mesolite, putolite, nephrin, matolite, offretite and sodalite. Examples of synthetic crystalline aluminosilicate zeolites useful as or included as catalysts in the practice of this invention are: Zeolite X, U.S. Pat. No. 2,882,244;
Zeolite Y, U.S. Pat. No. 3,130,007; and Zeolite A, U.S. Pat. No. 2,882,243; and Zeolite B, U.S. Pat. No. 3,008,803; Zeolite D, Canadian Patent No. 661,981; Zeolite E, Canadian Patent No. 614,495; Zeolite F, US Patent No. 2996358; Zeolite H, US Patent No. 3010789
Zeolite J, US Patent No. 3011869; Zeolite L, Belgian Patent No. 575177; Zeolite M, US Patent No. 2995423; Zeolite O, US Patent No. 3140252; Zeolite Q, US Patent No.
No. 2991151; Zeolite S, US Patent No. 3054657
Zeolite T, US Patent No. 2950952; Zeolite W, US Patent No. 3012853; Zeolite Z,
Canadian Patent No. 614495; and Zeolite Omega, Canadian Patent No. 817915. Also, ZK−4HJ,
Alpha beta and ZSM-type zeolites are useful. Moreover, U.S. Patent No. 3,140,249;
Also useful are the zeolites described in No. 3140253, No. 3944482, and No. 4137151. Crystalline aluminosilicate zeolites with a faujasite-type crystal structure are particularly suitable for use in the present invention. This includes in particular natural faujasite and zeolite X and zeolite Y. Crystalline aluminosilicate zeolites, such as synthetic phasiasite, will crystallize under normal conditions as discrete particles of size from about 1 to about 10 microns in an ordered pattern. Therefore, this is the range of sizes often found in commercial catalysts that can be used in the present invention. Preferably, the size of the particles of this zeolite is about
It ranges from 0.1 to about 10 microns, more preferably from about 0.1 to about 2 microns or less. for example,
Zeolite produced in situ from calcined kaolin is characterized by smaller microcrystals. Crystalline zeolites exhibit both internal and external surface areas, with the external surface being defined as the "inlet" surface area. The majority of the total surface area is the internal surface area. By inlet surface area we refer to the external surface of the zeolite crystal, through which the reactants are considered to pass in order to be converted to low-boiling products. For example, blockage of internal channels by coke formation, blocking of internal channel inlets by deposition of coke in the inlet surface area, and contamination by metal toxicity greatly reduce the total zeolite surface area. Therefore, in order to minimize the effects of contamination and pore clogging, crystals larger than the normal sizes cited above are preferably not used in the catalyst of the present invention. Commercial zeolite-containing catalysts are available as carriers containing a wide variety of metal oxides and combinations thereof, such as silica, alumina, magnesia and mixtures thereof and such oxides as described in, for example, U.S. Pat. No. 3,034,948. including mixtures with clays such as For example, any zeolite-containing molecular sieve fluid cracking catalyst suitable for vacuum gas oil to gasoline products may be selected. However, careful selection of catalysts with notable resistance to metals may certainly be advantageous. Metal-resistant zeolite catalysts are, for example, as described in U.S. Pat. No. 3,944,482, where the catalyst contains 1-40% by weight of rare earth-exchanged zeolite, the balance being a refractory metal with a particular pore volume and size distribution. It is an oxide. "metal-
Other catalysts described as "acceptable" are described in the editorial by Cimbala, et al., supra. Generally, from about 5 to about 160, more preferably from about 40 to
A catalyst having an overall particle size in the range of about 120, most preferably about 40 to about 80 microns may be used. For example, useful catalysts have a skeletal density of about 150 pounds per cubic foot, and about 60 to about 70
May have an average particle size of microns, with no more than 10% of particles having a size smaller than about 40 microns, and about
Less than 80% of the particles are smaller than 50-60 microns in size. A wide range of other catalysts can be used in the practice of this invention, including zeolite-containing and zeolite-free catalysts. The following table is a useful example on a commercial scale that may be implemented with the present invention.
【表】
上述のAGZ―290、GRZ―1、CCZ―220およ
びSuper DX触媒はW.R.Grace and Co.の製品で
あり、F―87およびFOC―90はFiltrolの製品で
あり、一方、HFZ―20およびHEZ―55は
Engelhard/Houdryの製品である。上記のもの
はバージン触媒の性質であり、ゼオライト含有量
の場合を除いて、水のない基準、即ち、1750〓で
点火する物質に基づいている。ゼオライト含有量
は“Determination of the Faujasite Content
of a Catalyst”(触媒のフオージヤサイト含有
量の決定)と題する提案されたASTM標準法の
1978年1月9日付、ドラフト#6に従つて、触媒
サンプルと高純度ナトリウムYゼオライトからな
る標準サンプルのX線強度の比較から導き出され
る。
上述の商業規模で有用な触媒の中で、Super
D類および特にGRZ−1と呼ばれる触媒が特に
好ましい。例えば、Super DXはアラビアンライ
トクルード(Arabian light crude)で特によい
結果が出る。GRZ−1は現在ではSuper DXより
も実質的には高価であるが、幾分より金属―許容
性を示す。
また、商業規模で利用されていないが、本発明
の実施に最良の触媒はマトリツクス中にモレキユ
ラシーブ粒子の入口の表面積にマトリツクスを通
し、高分子量分子の拡散を促進するために、大き
な最小直径および大きな口を有するフイーダー気
孔を持つマトリツクスによつて特徴づけられる。
斯かるマトリツクスは炭素―金属油供給の非非蒸
発部分を浸漬するために比較的大きな気孔体積を
持つことも好ましい。このように液体炭化水素分
子の相当数がマトリツクスおよびマトリツクスの
表面上のシーブ粒子の両方の中に触媒部位を活性
化するために拡散できる。一般に、0.2c.c./gmよ
り大きな全気孔体積を持つ触媒を使用するのがよ
い。好ましくは、少なくとも0.4c.c./gm、より好
ましくは少なくとも0.6c.c./gmおよび最も好まし
くは0.7−1.0c.c./gmの範囲である。マトリツクス
は前記全気孔体積少なくとも0.1c.c./gm、好まし
くは少なくとも0.2c.c./gmで、約400−約6000オ
ングストロームユニツトの範囲、好ましくは約
1000−約6000オングストロームユニツト範囲の直
径を持つフイーダー気孔からなる。これらの触媒
およびこれの製造方法は“Large Pore
Catalysts for Heavy Hydrocarbon
Conversion”と題する1981年4月10日に出願さ
れた共願の国際出願第PCT/US81/00492
(Ashland oil O,Inc,et al)に十分に記載さ
れている。
本発明の実施のための触媒には
“Immobilization of Vanadia Deposited on
Catalytic Materials During Carbo―Metallio
oil Conversion”と題する1981年3月19日に出願
されたPCT 国際出願第PCT/US81/00356
(Ashland oil、Inc,et al)に記載されたバナジ
ウムの反対の効果を制御する他の金属添加物を使
用してもよい。これらの他の金属添加物がバナジ
ウムと相互作用をすると信じられているこの方法
は前記PCT国際出願に述べられており、その全
体の開示はここに参照として記載されている。こ
のPCT出願に開示された添加金属化合物のいく
つか、特にチタニウムおよびジルコニウムもニツ
ケル、鉄および銅を不動化する。チタニウムおよ
びジルコニウムがニツケル、鉄および銅を不動化
するメカニズムはアルミニウムおよびケイ素のそ
れ、即ち、酸化被膜および/あるいは尖晶石被膜
が形成されることに類似すると信じられている。
この添加物が直接、転化工程に導入される場合、
すなわち、ライザー、再生管あるいは中間の構成
要素に導入される場合、この添加物は炭化水素供
給油あるいはその供給油に混和できる炭化水素溶
媒中に溶解するチタニウムあるいはジルコニウム
の有機―金属化合物であることが好ましい。これ
らの金属の好ましい有機―金属化合物の例は、チ
タン酸テトライソプロピル、Ti(C3H7O)4、Du
Pont CompanyからTYZORとして利用されてい
るジルコニウム イソプロポキサイド、Zr
(C3H7O)4およびジルコニウム2,4―ペンタン
ジオネート―Zr(C5H7O2)4である。これらの有機
金属は利用できる多種の型のほんの一部の例であ
り、他にはアルコーレート、エステル、フエノレ
ート、ナフテネート、カルボキシレート、ジエニ
ルサンドイツチ化合物およびその他を含む。他の
好ましい添加物にはチタニウムテトラクロライ
ド、ジルコニウムテトラクロライドおよびジルコ
ニウムアセテートおよびこれらの金属の水溶性無
機塩、その硫酸塩、硝酸塩および塩化物でそれら
は比較的安価である。
ニツケルおよびバナジウムの原子量と、ジルコ
ニウムの原子量は異なる、一方、チタニウムのそ
れは同じで、1:1の原子比で、ニツケルにバナ
ジウムを加えたものに対するチタニウムの重量
比、約1.0に等しく、ニツケルにバナジウムを加
えたものに対するジルコニウムの重量比、約2.0
に等しい。1:1の原子比の部数がその重量比の
同じ倍数を必要とする。例えば、2:1の原子比
は約2.0のチタニウム重量比および約4.0のジルコ
ニウム重量比を必要とする。
転化触媒上に沈積した重金属の非選択的触媒活
性を不動化するために、添化物をライザー、再生
管あるいは他の転化システム構成要素に導入して
よい。本発明を実施するための好ましい添加物は
“Passivating Heavy Hetals In Carbo―
Metallic Oic Conversion”と題するWilliam P.
Hetlinger,Jrの名で、ここに同時に出願された
米国出願に開示された添加物を含む。前記米国出
願の全体の開示はここに参照として加える。
ウイリアム ピー ヘツチンガージユニヤー等
の名前で、1981年4月10日出願、表題「炭素―金
属油転化中に触媒物質上に沈積した金属の捕捉」
のアメリカ合衆国特許出願第252967号に開示され
るように、特に好ましい触媒はまたバナジウムト
ラツプ(trap)を含む。ウイリアム ピー ヘツ
チンガージユニヤー等の名前で、1981年4月20日
出願、表題「炭素―金属油転化中の触媒物質に沈
積したバナジウムの不動化」のアメリカ合衆国特
許出願、のみならずつづいて1981年4月28日出願
の同じ出願の一部継続にも開示されるように、再
生中触媒上のバナジウム蓄積物の原子価の状態を
制御することが好ましい。上記のアメリカ合衆国
特許出願の開示のすべてが参考資料としてここに
取り入れられている。
本発明の方法は錫及び/またはアンチモンが実
質的に存在しないで、あるいは少なくとも実質的
にこれら金属のいずれかまたは両方がない触媒の
存在下で実施できるのは利点であると考えられ
る。
追加の物質の装入は許されないけれども、反応
帯域に装入される実質的に唯一の物質として上に
述べた炭素―金属油および触媒でもつて本発明の
方法は操業できる。反応帯域えの再循環油の装入
はすでに言及した。以下一層詳細に述べられる如
く、なお種々の機能を果たす別の材料もまた装入
できる。このような場合、炭素―金属油及び触媒
は通常反応帯域に装入される全物質の重さの大部
分に相当する。
使用できる追加の物質のあるものは炭素―金属
油と触媒だけでもつて遂行されるような著しい利
益を工程に与える機能を果す。これらの機能の中
には;重金属及び他の触媒汚染物質の影響を制
御;触媒活性の強化;再生器から受けるような触
媒中の過剰の熱の吸収;汚染物質の廃棄あるいは
より容易に製品及び/または廃棄されるものから
分離できる一種または種々の形えの廃棄物の転
化;触媒温度の制御;炭素―金属油蒸気をうすめ
てこれらの分圧を下げ、望ましい製品の収量の増
加;原料/触媒の接触時間の調節;水素不足の炭
素―金属油原料油えの水素付与、例えばジヨージ
デーマイヤーの名前で1981年3月23日出願、標
題「炭素―金属油転化におけるナフサの使用」の
共同継続の特許出願第246791に開示される如く
で、この出願は参考資料としてここに取入れられ
ている;供給量の分散を助長し;そしておそらく
は製品の蒸留も、がある。触媒上の重金属の蓄積
において金属のある種のものはこれらの金属が元
素金属の形である場合はこれらが触媒再生器中で
酸素と接触して作られる酸化した形である場合よ
りも、望ましくない反応を促進するのに一層活性
である。しかしながら、過去の慣用の接触分解に
おいては触媒と原料と製品の蒸気との接触時間は
充分であつた、だから分解反応において放出され
た水素は害の少ない酸化物の相当な部分を再転化
してより有害な元素状の重金属にもどすことがで
きた。反応帯域で気体状(蒸気状を含めて)であ
る追加物質を触媒と原料と製品の蒸気の混合物に
導入することによつて、この状況を利用すること
ができる。反応帯域において、このような追加物
質の存在によつてもたらされる物質の増大した容
積は反応帯域を通して流れの速度を増大する傾向
があり、反応してそれによつて生じる酸化した重
金属の滞留時間を減少する。この低下した滞留時
間のため、酸化した重金属が元素の形に還元する
機会が少なくなり、したがつて有害な元素状金属
が少ないことは原料と製品の接触に役立つ。
添加される物質はどんな適切な方法でも本工程
に導入でき、いくつかの例は以下のようである。
例えば原料油が触媒と接触する以前にこれら物質
は炭素―金属油原料油と混合できる。かわりに、
もし欲するならば、添加される物質は触媒が原料
油と接触する前に触媒と混合できる。添加される
物質の分かれた部分は触媒と炭素―金属油の両方
と別々に混合してもよい。さらに、原料油、触媒
および添加される物質は、もし欲するならば、実
質的に同時に集められてもよい。追加の部分は結
果として混合物中に持込まれる限りでは、上に述
べたいずれかの方法において、添加される物質の
一部が触媒及び/または炭素―金属油と混合して
よい。例えば、添加される物質の一部を反応帯域
に到達する前に炭素―金属油に及び/または触媒
に添加してよい、一方添加される物質のその他の
部分は直接反応帯域に導入される。添加される物
質を反応帯域の多数の空いた場所にあるいは、も
し細長ければ反応帯域の長さに沿つて導入してよ
い。
供給油、触媒あるいは上記の機能およびその他
を実施する反応帯域中に存在してよい添加物の量
は望ましい量にすることが出来る。しかしその量
はその方法の実質的な熱収支に充分である量が好
ましい。これらの物質は例えば反応帯域に供給油
に対し約0.4までの比で導入される。好ましくは、
約0.02〜約0.4の範囲が良く、さらに好ましくは
約0.03〜約0.3が良く最も好ましい場合は約0.05〜
約0.25である。例えば、上記の望ましい機能の多
く、或は全ては供給油に対約0.04或はそれ以上、
或はより好ましくは約0.05〜約0.1或はそれ以上、
の比で蒸気あるいは液体水の形で或はそれらの組
み合わせでH2Oを反応帯域に導入する事によつ
て達成出来る。如何なる理論にも束縛される事を
望まずにH2Oを使用すると触媒負担の酸化物、
亜硫酸塩および硫化物を還元して、遊離の金属と
することを防止する傾向がある。そしてそれは結
果的にコークスと水素の収量および伴なう生成物
の損失の促進を伴なう濃縮―脱水素を促進すると
信じられている。さらにH2Oもまたある程度触
媒表面上に金属が沈積することを減少させる。窒
素含有および他の重い汚染物含有分子を触媒粒子
の表面から脱着する傾向があるか、あるいは少く
とも触媒による、それらの吸収を防止する傾向が
ある。添加したH2Oがブレンステツド酸の形成
により触媒の酸度を増加する傾向があり、順次、
触媒の活性度を高めていると信じられている。供
給したH2Oが再生触媒および/あるいは反応帯
域の温度より冷たいと仮定するとその反応帯域あ
るいは他の場所にある触媒との接触で水の温度の
上昇に伴う感じられる熱が触媒から過剰の熱を吸
収できる。このH2Oが例えばその中に溶解して
いる約500−約5000ppmのH2Sを含む再循環水で
あるかあるいはそれを含む場合、多くの追加の利
点が生じる。生態学的に魅力のないH2Sは大気中
にベントする必要はなく、再循環する水はH2Sを
取り除く処理を更に要求しなく、H2Sは重金属の
不動化によつて触媒のコーキングを減少する補助
をする、即ち重金属が硫化物に転化することでコ
ークスおよび水素生成物を増加する傾向が遊離の
金属より小さくなる。反応帯域では、H2Oの存
在が炭素金属油蒸気を希釈することができ、この
ようにそれらの分圧を減少し、望ましい生成物の
収量を増加する傾向がある。H2Oを他の物質と
組み合せると分解の間水素を発生する点で有益で
あることが判明している。このように水素不十分
な炭素金属油供給原料のために水素供与体として
働くことが可能である。このH2Oは次のような
純粋に機械的機能にもかなう。
(1) 供給油の噴霧化あるいは分散
(2) 触媒の表面上にある吸着用の高分子量分子に
匹敵、このようにコークスの形成を阻止する、
(3) 不蒸発供給物質から蒸発可能な生成物を水蒸
気蒸留する。
(4) 分解反応の結果、触媒から生成物を解放す
る、H2O、触媒および炭素金属油を更質的に
同時に導入することが特に好ましい。例えば噴
霧ノズル中にH2Oと供給油を混合し、反応帯
域の下流端で触媒とその結果物をスプレーで接
触できる。
反応帯域に流れを添加することについて、流体
接触分解の文献にしばしば述べられている。反応
帯域に直接、流れを導入することに比べ、供給油
に液体水を添加することは比較的、時たま議論さ
れる。しかしながら、本発明によれば液体水が反
応帯域に油を導入するとき、あるいはその前に約
0.04〜約0.25の重量比で炭素金属油と密に混合す
ることは特に好ましい。これによつて水(たとえ
ば液体水の形あるいは油と接触で液体水の蒸発に
よつて生成した蒸気の形)が反応帯域に入る供給
油の流れの一部として反応帯域に入る。いかなる
理論にも束縛されることは望まないが、前記のも
のが供給油を分散することを促進することに有利
であると信じられている。また、水の蒸発熱は触
媒、供給油あるいはそれらの両方から吸収され、
水に蒸気のみよりもより有効な冷却用放熱器たら
しめている。好ましくは、供給油に対する液体水
の重量比が約0.04−約0.2、より好ましくは、約
0.05−約0.15がよい。
もちろん、液体水は上記の方法あるいは他の方
法でその工程に導入でき、どちらの場合でも液体
水の導入は蒸気として追加の水を反応帯域の同一
あるいは異なる部分に導入すること、あるいは触
媒および/あるいは供給油に導入することによつ
て伴なわれる。例えば、追加の蒸気量は供給油に
対し、約0.01−約0.25の範囲の重量比の間にあれ
ばよく、供給油に対する全H2O(蒸気および液体
水として)の重量比が約0.3以下でよい。液体水
と蒸気をこのように組み合わせて使用する場合、
蒸気に対し液体水に課される重量比は例えば、現
在、好ましい約15から約0.2の範囲である。この
ような比はそのような範囲内で所定のレベルに維
持するか、あるいは熱収支を維持あるいは調節す
ることを望むか、あるいは必要に応じて変化させ
ることができる。
上記の1つ以上の機能を実行するために反応帯
域に他の物質を添加してよい。例えば、反応帯域
に硫化水素ガスを導入することで重金属の脱水素
―濃縮活性を阻止できる。反応帯域に重ナフサの
ような通常の水素供与稀釈剤あるいは例えば、ラ
イトパラフイン、低分子量アルコールおよび分子
間の水素移動を許しあるいは好む他の化合物およ
び一酸化炭素と水との、あるいはアルコールと
の、あるいは、オレフインとの、あるいは他の物
質との、あるいは前者の混合物との反応のような
反応帯域中で化学的に結合し、水素を発生する化
合物を含む、比較的低分子量炭素―炭化水素断片
寄与物を導入することにより、水素は水素不十分
炭素金属油供給油のために利用できる。
上記に述べた追加の物質(水を含む)のすべて
は単独で又はお互いの組合せで又は窒素あるいは
不活性ガス、軽炭化水素等の他の物質との組合せ
で上記に述べた機能のいくらかを達成し、その機
能のためそれらは限定なしに供給分圧を減少する
ために稀釈剤としておよび/または再生工程から
受入れたようなその触媒中に存在する過剰熱を吸
収するための放熱子として適する。前述のことは
その反応帯域に導入される触媒および炭素金属油
原料以外の物質によつて行なわれる機能の幾分か
の議論である。そして本発明の精神から離れるこ
となしに他の物質は添加でき他の機能が行なわれ
ることは理解すべきである。
本発明は応範囲な各種の装置内で実施できる。
しかしながら好ましい装置はできるだけ多くの原
料を急速に蒸気化し、そして供給物および触媒
(順序は不必要であるけれども)を効率的に混合
し、得られた混合物が前進流中において稀薄懸濁
液として流すためおよび予め決定された残留時間
の終期で分解された生成物および未分解又は部分
的に分解された供給物から触媒を分離するための
手段を含んでいる。その生成物のすべて又は少な
くとも実質量がその触媒の少なくとも1部分から
急に分離すべきであることが好ましい。
例えばその装置はそれの長く伸びた反応室に沿
つて1又はそれ以上の触媒の導入口、1またはそ
れ以上の追加物質の導入口、1またはそれ以上の
生成物の取出し口そして1またはそれ以上の触媒
の取出し口を有していても良い。
触媒、供給物および他の物質を導入するための
手段は、開放パイプから複雑なジエツト又はスプ
レーノズルの範囲であり、その液体供給物を細か
い分散物にすることのできる手段を使用すること
が好ましい。好ましくはその触媒、液体水(使用
した時)および新鮮な供給物は1978年12月14日提
出の米国特許出願第969601号に記載された装置と
類似の装置で一諸にもたらされる。ステフエン・
エム・コバツク氏からもたらされたと理解されて
いる示唆に基づいて特に好ましい具体例に従えば
そのライザーへの導入前にその液体水および炭素
金属油はプロペラ、開き盤又は適当な高剪断撹拌
手段を通過し、連続相として存在する油および/
または水を持つた細かい油および/または水の小
滴を含む均質混合物を形成する。
反応室又は少なくともそれの大部分は水平より
も垂直に近くそして少なくとも約10の長さ対直径
比を持つことが好ましい。その比は約20〜25であ
ることが好ましい。垂直なライザータイプ反応器
の使用が好ましい。もしチユーブ状であるなら、
その反応器は全体にわたつて均一な直径であり又
はその流れ通路に沿つて連続的に又は工程毎に直
径を増加できる。
一般に、触媒および供給物用の充填手段および
その反応器の形状は比較的高流速流れおよび触媒
の稀薄懸濁液をもたらすようになされる。例えば
そのライザー中の蒸気又は触媒速度は通常少なく
とも約25および典型的に約35フイート/秒以上で
ある。この速度は約55フイート/秒、又は約75フ
イート/秒まで又は約100フイート/秒またはそ
れ以上まで変化できる。その反応器の頂部での蒸
気速度はそれの底部での流速よりも高くても良
く、そして例えば頂部では約80フイート/秒そし
て底部では約40フイート/秒である。その反応器
の速度能は一般にそのライザーの底部又は他の部
分中において触媒の蓄積を防ぐのに十分である程
度であり、それによつてそのライザーの上流(底
部)および下流(頂部)でそのライザー中の触媒
荷重は4又は5ポンド/立方フイート以下、例え
ば0.5、2又は0.8ポンド/立方フイート以下に保
持される。
前進的な流れのタイプは例えば触媒、供給物、
および生成物の流れを含む。その流れは長く伸び
た反応器の調節されそして保持された方向であ
る。しかしながらこれは厳格に直線的な流れでな
ければならないことを示唆しない。知られている
ように、触媒の乱流および滑りは、蒸気速度およ
び或種の触媒荷重のある種の範囲で特にある程度
まで起り、しかしそれは滑りおよびバツク混合を
制限するために十分に低い触媒荷重を使用するこ
とが報告された。
その反応器がそのライザーに沿つて1またはそ
れ以上の点でその触媒から蒸気化された分解生成
物の実質的部分又はすべてを急速に分離しそして
そのライザーの下流端でその触媒から蒸気化され
た分解生成物の実質上すべてを分離することがも
つとも好ましい。好ましいタイプの反応器はその
触媒および生成物の弾道的な分離を含み、すなわ
ち触媒的なライザーチムーブによつて確立された
方向に発射されそして確立されたような一般的な
方向にその動きを継続するために起こる。一方よ
り少ない動きの生成物は方向の急激な変化を作る
ために起こり、触媒から生成物の急激かつ実質的
に即時の分離を生じさせる結果となる。通気ライ
ザーとして呼ばれた好ましい具体例において、そ
のライザーチユーブはそれの下流で実質上防がれ
ない開口を有し、触媒を除去する。その下流端に
隣接したチユーブ出口近くの出口はその生成物を
受入れる。その流出口はその触媒流通路に連結し
ており、その通路は通常のストリツパーおよび再
生器につながり、一方出口は実質上その触媒通路
から完全にまたは実質上分離されている生成物通
路と連結している。その生成物通路は比較的少量
の触媒からその生成物を分離する手段につながつ
ている。任意にはその生成物出口への入口を得る
ために管理する。本発明を実施するための最良の
触媒/生成物分離の態様は第2図に示される。
カツプの内部とは通じているがライザー管の内
部とは通じていない製品蒸気の導管(その入口を
カツプ内部でライザー管出口の上流の範囲に位置
せしめている)によつて、ライザー管から発出し
方向転換してカツプ内に入る製品蒸気は、カツプ
から、カツプの下流にある触媒と製品とを分離す
るための補助装置に運び去られる。そのような配
置にすると、ベントをつけたライザー管の出口に
おける製品蒸気からの触媒の分離を高度に完成す
ることができ、その結果、触媒分離のための補助
的装置たとえばサイクロンなどの必要容量を大い
に減じることができ、結果的に資本投下および操
業原価を大巾に節約することができる。
本方法の実施のために好ましい条件を下記に示
す。これら条件としては、供給原料、触媒および
反応の温度、反応および供給原料の圧力、滞留時
間および転換率水準、コークスの生成および触媒
上へのコークスの付着などがある。
VGOを用いる従来法のFCC操業においては、
原料油は慣例上予熱されており、原料のポンプ輸
送と反応器内への導入を可能ならしめるために十
分な程度に原料の流動性を良くするという目的上
必要とされる温度よりも遥かに高い温度に予熱さ
れいることも少なくない。たとえば約700〓(371
℃)あるいは800〓(427℃)という高い予熱温度
も報告されている。しかし現在実施している本発
明の方法においては、供給原料の予熱を制限する
ことが好ましい。それにより供給原料は触媒から
多量の熱を吸収できるからである。かくして触媒
は供給原料を転化温度に高め、同時に原料油を加
熱するために用いる外部燃料の使用量は最少値に
抑えられる。したがつて、原料油の性質上可能な
場合は、周囲温度で供給できる。比較的重い原料
は約600〓(316℃)までの温度、典型的には約
200〓(93℃)〜500〓(260℃)の予熱温度で供
給できる。ただし、それ以上に高い予熱温度を用
いてはならないというわけではない。
反応器に供給する触媒の温度は広い範囲で変動
できる。たとえば約1100〓(593℃)〜約1600〓
(871℃)、より好ましくは約1200〓(649℃)〜
1500〓(816℃)、最も好ましくは約1300〓(704
℃)〜約1400〓(760℃)といつた範囲の温度を
採用できるが、現在のところ、約1325〓(718℃)
〜約1375〓(746℃)が最適温度であると考えら
れる。
先に示したように、炭素金属油の低分子量製品
への転化は、反応室出口で測定した温度で約900
〓(482℃)〜1400〓(760℃)において行なうこ
とができる。前記出口で測定される反応温度は、
より好ましくは約965〓(518℃)〜約1300〓
(704℃)の範囲に、さらに好ましくは約975〓
(524℃)〜約1200〓(649℃)の範囲に、さらに
最も好ましくは約980〓((527℃)〜約1150〓
(621℃)の範囲に維持される。選択した温度およ
び供給原料の性質によつて、ライザー中ですべて
の供給原料を気化させてよい場合と全部気化させ
てはいけない場合とがある。
上に示したように、反応器の圧力は、約10〜約
50psiaの範囲での変動を許容できるが、好ましい
範囲およびさらに好ましい範囲はそれぞれ、約15
〜約35および約20〜約35psiaである。一般に供給
原料の分圧(または全圧)は、約3〜約30、より
好ましくは約7〜約25、そして最も好ましくは、
約10〜約17psiaの範囲の値をとることができる。
供給原料の分圧は、反応器内へガス状(蒸気状を
含む)物質、たとえば水蒸気、水その他の上述の
添加物質を導入することにより制御あるいは抑制
することができる。該方法は、たとえば、ライザ
ー中における全圧に対する相対的な供給原料の分
圧を、約0.2〜0.8、より典型的には約0.3〜約0.7、
そしてさらにもつと典型的には約0.4〜約0.6の範
囲として操業されている。ただし、ライザー内に
おける全圧に対する相対的な、添加したガス状物
質(これには、再循環ガスおよび/またはライザ
ー中に水蒸気の形でH2Oを導入した結果できた
水蒸気および/または液状の水などが含まれる。)
の比は、上記のそれぞれの場合に対応して、約
0.8〜約0.2、より典型的には約0.7〜約0.3、さら
にもつと典型的には約0.6〜約0.4となる。上に例
示した操業の場合は、添加されたガス状物質の分
圧対供給原料の分圧の比は約0.25〜約4.0、さら
に典型的には約0.4〜約2.3、さらにもつと典型的
には約0.7〜約1.7の範囲内にあつた。
ライザー内における供給原料および製品の蒸気
の滞留時間は、上に述べたように、約0.5〜約10
秒の範囲でよいが、好ましい時間およびさらに好
ましい時間は、それぞれ、約0.5〜約6秒および
約1〜約4秒であり、現在のところ約1.5〜約3.0
秒がほゞ最適であると考えられる。たとえば、該
方法は、おびただしい量のガス状物質をライザー
内に導入することにより、ライザー蒸気滞留時間
約2.5秒以下で操業されている。そういつた値は、
たとえば添加したガス状物質対炭化水素供給原料
の分圧比を約0.8以上とすることを許容する。さ
らによく例示するために、前記滞留時間を約2秒
以下とし、かつ前記の比を約1〜約2の範囲内と
して該方法が実施されている。低い供給原料分
圧、非常に短かい滞留時間および触媒からの製品
の弾道分離といつた条件の組合せは、炭素金属油
の転化に特に有利であると考えられる。添加した
ガス状物質、特に上述のH2Oの実質的な分圧が
あるときは、前述の組合せにおいて、追加の利益
が得られる可能性がある。
ライザー内において、触媒と炭化水素蒸気との
間に滑りがあるか否かによつて、触媒ライザー滞
留時間を蒸気の滞留時間と同じにできる場合とで
きない場合とがある。従つて、平均触媒反応器滞
留時間対蒸気反応器滞留時間の比、すなわち、滑
り、は約1〜約5、より好ましくは約1〜約4、
最も好ましくは約1〜約3の範囲内とすることが
できる。現在のところ、約1〜約2が最適と考え
られる。
実際操業においては、少量の滑り、たとえば少
なくとも約1.05〜1.2の滑りが通常存在するであ
ろう。稼働時のユニツトにおいては、たとえばラ
イザーの低部で約1.1、頂上部で約1.05の滑りが
生じ得る。
特定タイプの既知FCCユニツトにおいては、
触媒と生成物蒸気をいつしよに、通常反応器の一
部であると考えられる大きな室に送り込むライザ
ーがあり、該室の中で触媒は生成物から分離され
集められる。そのような大きな室中の触媒、未分
解供給材料(もしあれば)および分解生成物が上
記の如き大きな室中で連続的に接触させると全般
的な触媒と供給材料との接触時間がライザー管滞
留時間を明らかに越えてしまう。上述のマイヤー
等(Myer et al)の特許に教示されるように、
ライザーの下流(たとえば上方)側の先端で触媒
と蒸気を弾道分離することによつて本発明の方法
を実施する。ライザー滞留時間と触媒接触時間と
が上記供給材料と生成物の蒸気の大部分について
実質的に同じになる。蒸気ライザー滞留時間およ
び蒸気触媒接触時間がライザーを通過する総供給
材料および生成物蒸気の少くとも約80容量%、よ
り好ましくは少くとも約90容量%およびもつとも
好ましくは約95容量%について実質的に同じであ
る場合有利であると考えられる。そのように、触
媒除去回収室で蒸気触媒との連続的接触を避ける
ことにより再分解および選択性の低下への傾向を
くい止めることができる。
一般に、触媒対石油の比、温度、圧力および滞
留時間は、炭素金属油フイードストツクの実質的
な転化を遂行できるように組合せなければならな
い。一回の通過で非常に高レベルの転化が達成さ
れるのが本発明の方法の有利な点である。たとえ
ば、転化率は50%ないし約90%以上に及ぶ。転化
レベルを約60〜約90%、より好ましくは約70〜約
85%に維持するに充分なレベルに上記各条件を維
持するのが好ましい。上記転化レベルは100%か
ら新しい供給材料の液体容量を221℃(430〓)
(tbp.標準的気圧)以上の沸点を有する液体生成
物の容量の100倍で割つて得られるパーセンテー
ジを引くことによつて計算される。
これらの実質的レベルの転化によつて比較的大
きな収率、たとえば新しい供給材料の約4〜約14
重量%、より普通には約6〜約13%、もつとも普
通には約10〜約13%のコークスが生じる。このコ
ークスは多少とも定量的に触媒の上に沈積する。
予期される触媒対石油の比において得られるコー
クス沈積物は、水分を含まない再生触媒の重量に
もとづいて約0.3重量%を越し、より普通には約
0.5重量%を越し、非常にしばしば約1%を越し
ている。そのようなコークスの沈積は約2%、ま
たは約3%あるいはそれ以上の高率になることも
ある。
VGOに対する従来のFCC操作と同じように、
この発明は生成物蒸気からの触媒の除去後の使用
済触媒のストリツピングからなる。当業者は適当
なストリツピング剤および使用済触媒をストリツ
ピングする条件を周知であるが、いくつかの場
合、本発明の方法は通常使用されるよりもいく分
厳しい条件を必要とする。これは、たとえば反応
器において好都合な条件下に揮発しない成分を有
する炭素金属油の使用によりたらされる。該成分
は触媒上に少くとも一部分沈積する。そのような
吸着された未蒸発材料は少くとも2つの観点から
やつかいなものである。まず、触媒を除去するの
に使用されるガス(蒸気を含む)をライザーの下
流末端に連結する触媒除去回収室に入れることが
できれば、そして、そのような室中に触媒の蓄積
があれば、これらの未蒸発炭化水素のストリツパ
ー内での蒸発につづいて該室中の触媒床上に吸着
させることができる。より詳細には、ストリツパ
ー内の触媒が吸着された供給材料から除去される
につれて、得られた供給材料の蒸気は触媒回収お
よび/または除去室中に蓄積された触媒床を通り
抜けてコークスおよび/または濃縮された材料を
上記床中の触媒上に沈積させる。そのような沈積
物を担持する触媒は上記触媒床からストリツパー
内へ、そこから再生装置へと移動するので、濃縮
された生成物はより大きなストリツピング能力を
必要とするようになり、一方コークスは再生温度
を上昇させ、より大きな再生能力を必要とする傾
向がある。
上記理由のために、触媒除去または回収室にお
けるストリツピング蒸気と触媒蓄積物との接触を
防止又は制限することによつて行なえる。たとえ
ば本質的に循環から落ちこぼれて除去および/ま
たは回収室の底部に残留するかもしれない大量の
触媒の排除によつて防止する。循環している触媒
は室の底部に沈積するやいなやすみやかに該室よ
り除去される。又、再生温度および再生能力の必
要を最小限にするために、ストリツパー内では排
除された触媒によつて生じた揮発性炭化水素材料
を触媒に荷する総炭素の約10重量%以下に効果的
に低下させるに充分な時間、温度および雰囲気の
条件を使用するのが望ましい。そのようなストリ
ツピングは、たとえば触媒の再加熱、水蒸気によ
る長時間のストリツピング、FCC/VGO操作に
ついて正常と考えられるより高い温度のガス、た
とえば再生装置からの煙道ガスおよびハイドロト
リーターオフガス(H2S含有)、水素等の他の製
油所ガスの使用からなる。たとえば約150psigの
圧力の蒸気を使用し、水蒸気対触媒の重量比約
0.002〜0.003で約350〓の温度でストリツパーを
操作できる。一方、ストリツパーは約1025〓以上
の温度で操作できる。
本発明によつて炭素金属油から軽い生成物へ充
分転化すると、かなり大量のコークス収量と触媒
へのコークス沈積を生ぜしめる傾向があり、触媒
再生にいく分注意を要する。ゼオライトおよび非
ゼオライト触媒に適当な活性を維持させるために
は、触媒上に大量の重金属が蓄積していようがい
まいが、触媒上に残留する炭素の重量%を約0.25
%以下に低下させるに充分な時間、温度および雰
囲気の条件下に触媒を再生するのが望ましい。こ
の重量%は特にゼオライト触媒については約0.1
%以下であり、より好ましくは約0.05%以下であ
る。したがつて、炭素金属油を処理する場合、触
媒から焼去しなければならないコークスの量は通
常VGOを分解する場合よりりかなり大量である。
本発明において「コークス」とは残留する未蒸発
供給材料または分解生成物を包括すると理解され
るべきものであつて、存在するとすれば、ストリ
ツピング後の触媒上に存在する。
例えば、分解触媒に燃焼変性剤を添加して再生
器中でのコークスの2酸化炭素および/又は1酸
化炭素への燃焼温度を低下せしめることが出来
る。更に、熱交換手段、例えば、再生器自体に組
み込まれている熱交換器(例えば、スチームコイ
ル)によつて再生中触媒から熱を除去することが
出来る。熱交換器は、触媒を再生器から反応器へ
移送する触媒移送経路に組み込んで再生後触媒か
ら熱を除去することが出来る。再生器中で触媒に
与えられる熱量は、再生器の断熱量を周辺大気へ
の熱損失を幾分許容する程低減化することによつ
て制限され、特に、コークスに成る原料が過剰量
供給されると;一般に、大気中への熱損失は、前
述した他の方法にくらべて経済的観点から望まし
くないと考えられる。又、再生器の中で、稠密
床、例えば、水および/又は蒸気でめられでない
領域へ冷却流体を注入することによつて、再生器
の中で熱吸収および除去に利用される不活性ガス
の量を増加することが出来る。
再循環された再生触媒を介して供給された原料
に伝達される熱を制御又は制限するのに適した他
の好ましい技術は、再生器中で形成された2酸化
炭素および1酸化炭素の間の特定の比率を維持
し、一方、該気体は、再生中触媒と熱交換接触さ
れるか又は何らかの関係をもたらされる。一般
に、再生直前の触媒に存在するコークスの重量の
全部又は大部分は前述した比率が後述する様に制
御されている少くとも1つの燃焼領域中で除去さ
れる。より詳しく述べると、触媒上のコークスの
少くとも主要量、好ましくは少くとも約65%、よ
り好ましくは少くとも約80重量%がCO2/COの
モル比が実質的に5以下、例えば約4以下のレベ
ルに維持されている燃焼領域で除去される。逆の
観点からCO2/COの関係を見た場合、CO2/CO
モル比は少くとも約0.25、そしてより好ましくは
少くとも約0.3そして更に好ましくは約1以上又
は1.5以上であるべきである。
当業者はCOのCO2への燃焼を阻止する技術を
熟知しているが、CO:CO2のモル比は、炭素―
金属油の処理から生成される重金属堆積物で触媒
を再生する場合、0.2以下に維持されるべきであ
ることが教示されている(例えば、Zrinscak等
の米国特許4162213参照)。然しながら、この発明
では触媒が約0.1%C以下、より好ましくは約
0.05%C以下に再生される間CO生成は増加する。
更に、この発明を実施する好ましい方法に従つ
て、再生の副工程は、全体として、酸素不足下に
再生された触媒上の炭素のレベルを上述した低レ
ベルにまで実施される;より特定すると、1ある
いはそれ以上の再生工程に供給された全酸素はコ
ークス中の全水素をH2Oに燃焼しそしてコーク
ス中の全炭素をCO2に燃焼するのに必要な化学量
論量より少くなり得るし好ましくは少い。若し、
コークスが他の可燃性物質を含んでいる場合、前
述した化学量論量は、それらを燃焼するのに必要
な量の酸素を含むように調整され得る。
循環された触媒を経て供給原料に付与される再
生熱を制御又は制限する他の好ましい技術は、循
環された触媒によつて発生する熱の一部を反応器
へ導入される添加物質、例えば、水、蒸気、ナフ
サ、他の水素供与体、煙道ガス、不活性ガスおよ
び反応器に導入され得る他のガス状又は蒸発性物
質、に転換することである。
一定量の量の触媒から燃焼されるコークスの量
が多くなればなる程、触媒が過剰温度にさらされ
る可能性が高くなる。多くの有用な分解触媒が特
に高温で失活し易い、そしてこれらの中でも高価
なモレキユラーシーブ又はゼオライトタイプの触
媒ににそうであるものが多い、ゼオライトの結晶
構造および触媒の空孔構造は、通常、熱および/
又は水熱変性を受け易い。炭素―金属供給原料の
接触転換法にこの様な触媒を使用すると、極めて
厳しい温度および蒸気にさらされても触媒を破壊
しない再生技術を創造する必要がある。この様な
必要性は、使用済み触媒を第1再生領域へ移送す
る工程およびそこに酸化性ガスを導入する工程を
含む複数工程再生方法によつて満足させられ得
る。この第1領域へ導入される酸化性ガスの量お
よび酸素又はそこに搬入される酸素の濃度は、触
媒上のコークスの2酸化炭素ガスへの希望する転
換に部分的にでも効果があればよい。ついで、部
分的に再生された触媒は第1再生領域から除去さ
れて第2再生領域へ移送される。酸化性ガスが第
2再生領域へ導入され、第1領域よりより高濃度
の酸素又は酸素含有ガスが供給されて炭素を希望
するレベルにまで除去する。ついで、再生された
触媒は第2領域から除去されそして反応器へ再循
環されて新供給原料と接触される。この様な複数
工程の再生方法の一例は、本発明で参考のために
引用しているGeorge D. Myers,等が1978年12
月14日に出願した米国特許出願No.969602号に記載
されている。他の例は米国特許2938739に見られ
る。
原料の転化中に触媒に沈積したコークスを焼去
することによる触媒の再生は、触媒再生装置の出
口部分で測定して約1000〜約1600〓の範囲内の適
当ないずれの温度でも実施できる。この温度は約
1200〜約1500〓の範囲内であることが好ましい。
一層好ましくは、約1275〜約1425〓であり、最適
には約1325〓〜約1375〓である。例えば、この方
法は流動再生装置により約1300〜約1400〓の範囲
内の、触媒稠密相の温度で行なわれた。
1個以上の流動チヤンバー中の1個以上の流動
床中に触媒を維持しながら再生を行なうことが好
ましい。例えば、このような流動床操作は、例え
ば、約25〜約50ポンド/立方フイートの床密度を
有する沸騰粒子の1個以上の流動稠密床を特徴と
する。流動は燃焼維持ガスも含めて、ガスを床に
通すことによつて維持する。ガスは粒子を流動状
態に維持するのには十分な速度であるが、粒子が
ガスに随伴することを十分に防止できるような速
度でおくられる。例えば、流動化ガスの線速度は
約0.2〜約4フイート/秒、好ましくは、約0.2〜
0.3フイート/秒の範囲内である。粒子の1個以
上の床に滞留している平均総時間はおおむね約5
〜約0、一層好ましくは5〜約20、さらに好まし
くは約5〜約10分間である。前記の記載より、本
発明の流動床再生法はFCC操作法で実施されて
いる短時間接触、低密度随伴式再生法と容易に区
別できる。
例えば、再生触媒の重量を基準にして、約0.1
%以下、または約0.05%以下のような、再生触媒
上の炭素量を極めて低いレベルにまで触媒を再生
させる場合、過剰量の酸素を含有する燃焼生成ガ
スと接触させながらコークスの少なくとも最後の
約10%または少なくとも最後の約5%再生直前の
触媒上のコークスの全重量を基準にして)を焼却
させることができる。この場合、最後の5重量%
または10重量%まで低下されたコークス全部の範
囲から選択された特定のコークス部分は過剰量の
酸素で燃焼させることができるものと思われる。
“過剰量の酸素”とは全ての水素を水に、全ての
炭素を二酸化炭素に、また、再生直前のコークス
の前記選定部分に存在することがある。その他の
可燃物の全てを再生条件下でその最も安定な酸化
状態に燃焼させるのに必要な化学量的量よりも過
剰量という意味である。過剰量の酸素の存在下で
行なわれた燃焼による気体状生成物は通常、かな
りの量の遊離酸素を含有している。このような遊
離酸素は、再生以外の手段または方法によつて副
生ガスから除去するか、あるいは、他の形のもの
に変換させなければ、通常、再生ユニツトからの
煙道ガス中の遊離酸素として現われる。過剰量の
酸素によつてコークスを完全燃焼させるのに必要
な十分な動力を得るためには、遊理酸素の量は通
常、単に検知できる程度のものではなく相当なも
のである。即ち、全体の完遂された再生操作から
回収された全再生煙道ガス中の遊離酸素の濃度が
少なくとも約2モル%となるような量である。こ
のような技法は再生触媒上の炭素量を所望の低レ
ベルにまでするのに有効であるが、その技術的限
界および困難性は以下の説明から明らかとなる。
再生装置中でコークスの燃焼によつて発生され
た熱は触媒によつて吸収され、そして、再生触媒
が新たな原料と接触させられるまで、その熱は触
媒によつて容易に保持できる。カルボメタリツク
オイル類を本発明に含まれる比較的高転化レベル
にまで加工する場合、循環再生触媒によつて新た
な原料に伝えられる再生装置熱量は、原料および
その他の材料を加熱し、そして、気化させ、クラ
ツキング反応用の吸熱的熱をを供給し、装置のの
熱損失を補償するためにライザー中で必要な熱装
入量のレベルをはるかに陵駕することができる。
例えば、本発明により、新たな原料に伝えられる
再生装置熱量は必要ならば適当な特定範囲内に調
節または限定できる。このように伝達される熱量
は例えば、新たな原料1ポンドあたり約500〜約
1200、好ましくは、約600〜約900、一層好ましく
は約650〜約850BTUの範囲内である。前記の熱
量範囲は組合わせられた熱(単位は、新たな原料
1ポンドあたりBTUである)である。この組合
わせられた熱は反応(例えば、クラツキング)用
の熱および生成物と新原料との間のエンタルピー
差を供給するために触媒によつて原料および反応
生成物に、原料が触媒と接触してから触媒から生
成物を分離されるまでの間に伝えられる。前記の
熱には、コークスが触媒表面に吸着されることに
よつて反応器中で利用できるようになつた熱、お
よび、加熱、気化、または反応循環流によつて消
費された熱、水、スチームナフサおよびその他の
水素供与体、煙道ガスおよび不活性ガスなどのよ
うな添加物によつて消費された熱または放射およ
びその他の損失による熱は営まない。
触媒によつて新たな原料に伝えられる反応熱量
の調節または制限のために前記の技術のうちの1
つまたはこれらを組合わせて本発明で使用でき
る。
多段再生はCO:CO2のモル比の制御とともに
結合酸素欠損の再生の可能性を与える。かくし
て、CO:CO2のモル比が前記の方法で制御され
ている再生の1つまたはそれ以上の段階で再生の
直前に触媒上のコークスを約50重量%またはそれ
以上、さらに好ましくは約65〜約95重量%、そし
てさらに好ましくは約80〜約95重量%除去するこ
とができる。前記の、元々存在しているコークス
の最後の5重量%もしくはそれ以上、または10重
量%もしくはそれ以上と合わせて、前段階または
複数の段階を経た後に残留しているコークスの全
量までがより多量の酸素が存在している次の再生
段階で除去することができる。このような方法は
全再生操作が完了したときに回収される全煙道ガ
スが過剰の酸素をほとんど、または全く含有して
いない、すなわち他で提案されている2モル%よ
り実質的に少ない約0.2モル%もしくはそれ以下、
または約0.1モル%もしくはそれ以下の少量のオ
ーダーで含有するそのような方法で操作を可能に
する。かくして多段再生は再生された触媒によつ
て供給原料油に伝えられる再生熱を制限し、およ
び/または熱失活のポテンシヤルを減じ、同時に
再生された触媒上の炭素レベルを触媒活性を特に
向上させる非常に低い割合(例えば、約0.1%以
下)まで低下させる機会を与えるもう1つの都合
のよい方法を提供する点で特に有益である。例え
ば、二段再生法は第一段階でコークスの約80%を
約1300〓の床温度において燃やしてCO/CO2と
して1モル比でCOとCO2を生成させ、第二段階
でコークスの約20%を約1350〓の床温度で燃や
し、遊離酸素と混合されたCO2実質的に全部生成
させるように行うことができる。第一段階の床に
導入される追加の空気とともに燃焼支持用ガスと
して第二段階からのガスを使用すると、CO対
CO2の総合比は約0.6となり、そしてこの2つの
帯域における触媒の滞留時間は合計で約5〜15分
となる。さらに、再生条件、例えば温度または雰
囲気が第一帯域より第二帯域において実質的に厳
しくない(例えば、少なくとも約10〓、好ましく
は少なくとも約20〓まで)場合、最も厳しい条件
を含む再生シークエンスのその部分は触媒上にか
なりの量のコークスが存在するかぎり行われる。
このような操作は触媒をさらに厳しい条件からあ
る程度保護する。本発明の特に好ましい実施態様
は、第一段階の濃密相に比較して第二段階の濃密
相ではその温度を少なくとも約10〓または20〓低
くして、また触媒上の炭素を第二帯域において約
0.05重量%もしくはそれ以下、または約0.025%
もしくはそれ以下までも低下させて約1500〓の最
大温度において行われる二段流動化再生である。
事実、触媒は、たとえ触媒上の炭素量が再生前に
約1%もの多量であつても、この方法によれば
0.01%もの低水準になるまで容易に再生すること
ができる。
ほとんどの場合、吸着酸素含有ガスが再循環触
媒によつてライザーに運ばれないことを保証する
ことが重要である。かくして、そのような作用が
必要であると考えられるときはいつでも、再生装
置から排出される触媒は酸素含有ガスを除去する
ために適当なストリツピング用ガスによりストリ
ツピングすることができる。このようなストリツ
ピングは、例えば、ストリツピングガスまたはガ
ス類としてスチーム、窒素ガスまたは他の不活性
ガスを用いて比較的高温で、例えば約1350゜〜約
1370〓の温度で行うことができる。窒素ガスまた
は他の不活性ガスの使用がスチームを使用する場
合にそれに由来する熱水による触媒の失活傾向を
回避するという観点から有益である。
金属管理、炭素管理および熱管理に関する次の
所見および検討内容は本発明を実施するときに最
良の結果を得る助けとなるものである。これらの
意見は大部分最良の運転モードと考えられるもの
に向けられているから、本発明が以下において検
討される特定の運転モードに限定されないことは
明白であろう。さらに、これら見解のあるものは
必然的に理論的考察に基づくものであるから、
こゝに述べられているか、あるいは後記の運転上
の提案に含まれているかどうかをそのような理論
に結び付ける積りはない。
以下において各別に検討するけれども、金属管
理、炭素管理および熱管理は理論と実際の両方に
おいて相互に関係し、また相互に依存する問題で
あることは直ちに明らかになるだろう。コークス
の生成と触媒への堆積は主として炭素金属油に認
められる比較的多量のコークス前駆物質の存在の
結果であるが、コークスの生成は金属の高蓄積量
によつてひどくなり、そしてこの金属の高蓄積も
また触媒性能にかなりの影響を及ぼす。さらに、
金属管理と炭素管理において経験される成功の度
合いは必要な熱管理の程度に直接的な影響を及ぼ
す。さらにまた、金属管理をサポートするのに取
られるステツプのあるものは炭素管理と熱管理に
関して非常な助けになることが証明された。
前記のように、触媒の上に重金属が多量に蓄積
して存在すると、それは脱水素と芳香族化合物の
縮合の問題を併せ発生させる傾向があり、これは
ある決まつたラムズボトム残炭値の原料油に対し
てガスとコークスの生成を増加させる。水蒸気
か、液体の水のいずれかの形のH2Oを実質的な
量で反応装置に導入するのは重金属を害の少ない
形、すなわち金属形態よりは酸化物の形に保持し
ておくという観点から極めて有利である。これは
所望の選択性を維持する際に助けになる。
また、系の成分と滞留時間を選んで触媒再生装
置の滞留時間に対する触媒反応装置の滞留時間の
比を減少させるような装置の設計は触媒が還元条
件下および酸化条件下にそれぞれ置かれる時間の
比を下げる傾向がある。これはまた選択性を所望
の水準に維持する助けになり得る。
触媒の金属含量がうまく管理されているかどう
かは反応装置中で生成する水素とメタンの総和お
よび/またはかくして生成した水素対メタンの比
を監視することによつて観察することができる。
一般に、水素対メタンのモル比は約1未満、好ま
しくは約0.6またはそれ以下であるべきであると
考えられ、そして約0.4またはそれ以下がほゞ最
適であると考えられている。実際の実施において
は水素対メタンの比は約0.5〜約1.5の範囲、平均
で約0.8〜約1の範囲にあることができる。
注意深く炭素を制御することにより、選択性
(有効な製品の生産を最大にする機能性)および
熱生産性の両方を改善することができる。一般
に、前述した金属制御の技術は、また炭素制御の
助けとなる。炭素制御に関連して水添加の有用性
は、反応帯域へ導入する添加物について述べた明
細書のその部分において、既にかなり詳しく説明
した。一般にいつて、反応帯域への供給物の分散
を改善する技術はまた有効であり、例えば、供給
物の分散を助ける噴霧装置またはミスト化装置の
使用が含まれる。
触媒対オイル比はまた熱制御における一要素で
ある。VGOについての先行技術の流動接触分解
(FCC)法と同様に、ライザー型反応器の場合、
反応器の温度、代表的には出口温度における降下
および上昇に対応して、反応器への熱い再生触媒
の流れをそれぞれ増加または減少することによ
り、本発明の実施において、反応器の温度をを制
御することがあできる。過剰の触媒対オイル比を
保持するように触媒導入の自動制御がセツトされ
ている場合には、反応帯域に仕込んだ新しい供給
物の重量に比例して、不必要に大きい炭素の生産
速度と熱放出が予想できる。
比較的に高い反応温度はまた、炭素制御の観点
から好ましい。このようなより高い温度は、供給
物のより完全な気化と触媒から製品の引き離しを
促進する。
反応器の全圧および供給物の分圧を適当な限定
をすることによつてもまた、炭素制御を容易にす
ることができる。一般に、転化率の所定の水準に
おいて、前記の圧における比較的に小さい減少で
実質的にコークス生成を減少できる。このこと
は、全圧を限定することにより、供給物の高沸点
成分の気化を高め、分解を促進し、未転化供給物
並びに高沸点分解生成物の両者を触媒から引き離
すことを容易する傾向がある事実によるものと考
えられる。それは反応器の設備の下流および反応
器との連結における圧低下を限定することの助け
となりうる。しかしながら、例えば操業限界(例
えば下流設備における圧低下)の理由などで、よ
り高い全圧で反応系を操業することが望ましいか
または必要であるならば、供給物の分圧を限定す
ることにより、前記の有利性が得られることがで
きる。反応器全圧および供給物分圧の適当な範囲
は、前述の通りであるが、一般に、これらの範囲
内で圧を最小になるようにすることが望ましい。
生成気体および未転化供給物(もしあれば)か
ら触媒の急激な分離はまた、きわめて役立つので
ある。この理由で、急断(ballistic)分離設備
は、このプロセスを実施するのに好ましいタイプ
の装置である。同様の理由で、生成気体から触媒
の分離とストリツピング開始との間の経過時間が
できうる限り減少することが有利である。カツプ
タイプベント式ライザーおよび迅速なストリツピ
ングは、未転化供給物のコークス化の機会を減
じ、かつ触媒に吸着した高沸点分解生成物を減じ
る傾向がある。
炭素制御の観点から操業の特に望ましい態様
は、必要に応じて水素供与を用いるベンド式ライ
ザー中でこのプロセスを操業することである。同
時に、供給物分圧および反応器全圧をできるだけ
低く保持し、水、スチームおよび必要に応じて、
他の稀釈剤を比較的多量添加する。そうすること
によりきわめて詳細に前述した非常に多数の利点
が得られる。さらに、液状水、水素供与物、水素
および他のガス状物質または気化しうる物質が反
応帯域に供給される場合、これらの物質は触媒対
オイル比における追加の制御を行使する機会を与
える。このように、例えば、反応器の温度におけ
る下降または上昇の所定値に対する触媒対オイル
比の増加または減少の実施は、水、スチームおよ
び他のガス状物質または気化しうる物質の反応帯
域への仕込み比を適当に減少または増加するか、
もしくは反応帯域に導入した水対スチームおよ
び/または他のガス状物質の比における適当な減
少または増加のいずれかに置換することにより、
変形または排除されうる。
熱制御は、プロセスの種々の部分において放出
する熱量を制御するために取られる手段または放
出されうるこのような熱を成功裡に処理する手段
を含む。反応器の熱バランスを再生する間に充分
な熱を発生するのに通常問題がある、VGOを使
用する従来のFCC法と異なり、炭素金属油
(carbo―metallic oils)の処理は、注意深い制
御を必要とするような多量の熱を一般に生成す
る。
熱制御は反応器に導入された物質と関連して、
種々の技術により容易になすことができる。かく
して、供給物による熱吸収は、供給物の予備加熱
を最小にすることにより極大にすることができ
る。それは反応器において良好にポンプ使用でき
そして分散させうる充分な液状であるように、供
給物温度が充分な高さにあることのみが必要であ
る。より高い転化率が達成するように、コークス
化(金属制御)の抑制を有した高度に活性な状態
に触媒を保持する時、その結果として生じたより
高い転化率およびより大きい選択率は反応の熱吸
収を増加することができる。一般に、高いコーク
ス化の可能性のある大変抑制しにくい高沸点成分
にかかわらず、高い反応器温度は触媒転化活性を
促進する。触媒失活の速度はかくて増加するが、
より高い操業温度は活性におけるこの損失を相殺
する傾向がある。反応器におけるより高い温度は
またオクタン価の増大に寄与し、かくして高い炭
素沈積のオクタン抑制作用効果を相殺する。熱吸
収の他の技術はまた、反応器への水、スチーム、
および他のガス状物質または気化しうるうる物質
の導入に関連して前述した。
この発明はまた、「シングルユニツトRCC」の
名称のDwight F.Bargerの米国特許出願番号
06/263397号に記載されている原油および原油留
分のRCC転化に適用できる。該特許出願の全内
容を参考としてここに含める。
本発明に有用な前記のどのような油−それが炭
素属油であると否とにかゝわらず−を含む石炭/
油混合物は、比較的多量に集積または沈積した重
金属(その還元状態のものを含む)および水素供
与物質を持つ触媒を含むPCT出願第81/00662号
に記載された技術により分解できる。このPCT
出願はアツシユランド オイル インコーポレー
テツド(Ashland Oil Inc.),オリバー ジエイ
ザンドナ(Oliver J.Zandona)、ジヨージ デイ
マイヤーズ(George D.Myers),ウイリアム
ピ―ヘテインガージユニア(William P.
Hettingcr.Jr.)およびステイブン エム コバツ
ク(Steven M.Kovach)の名儀で本発明と同時
に出願されたものであり、この出願の記載は全て
本明細書に含まれるものとする。このPCT出願
は本発明による石炭/油混合物を分解するための
好しい条件を開示している。
上記のように、本発明は前記の方法および多く
の別の方法により実施できる。説明的、非限定的
な好しい実施例を添付の第1図の略線図および以
下に示すその図の説明によつて解説する。
第1図を詳細に説明すれば、冷貯蔵容器10に
貯蔵された微粉砕石炭(例えば、100−200メツシ
ユ)を計量装置14により所定速度で管16を通
じてミキサー22に供給する。常圧蒸留残油のよ
うな炭化水素油は導入管12を通じて導入され
る。管20を通じてミキサー22に導入される速
度はフローバルブ18によつて決定され、どのよ
うな所望の油対石炭比をも与えることができる。
本発明の場合は、約9:1ないし約1000:1の範
囲である。石炭はミキサー14内で完全に溶解す
ることもできるが、本発明の態様においては、少
くとも石炭の一部が固体状で油中に懸濁している
ように、急速に混合および排出する。石炭および
油の混合物は、次いで管24を通じてポンプ26
に送られ、更に混合物は管28を通じて制御バル
ブ30にポンプ輸送される。制御バルブは開いて
いる状態で石炭/油混合物を供給管82中に流
す。
上記の石炭/油混合物は供給管82に沿つて、
制御バルブ83を持つ供水管との結合部に送られ
る。適当な計量および制御手段(図示されず))
を通じて、液状の水および650〓+炭素金属油を
所定の比率でポンプ79に供給できる。このポン
プにより、水およびコンバーター供給液の混合物
を、制御バルブ80、供給材料予備加熱用熱交換
器81および供給管82の延長部を通じてライザ
ー型反応器91に送る。
ライザー型反応器91の操作時には、触媒は触
媒立て管86を通して反応器に送られる。触媒の
流量は制御バルブ87、およびライザー型クラツ
キング装置の設計および操作についての当業者に
は知られている適当な自動制御装置(図示せず)
によつて調節される。
ライザー91中での供給材料の分解および脱離
室92中で生成物と触媒との分離の後、触媒はス
トリツパー94により脱離室92から除去され
る。使用済触媒は、流量を制御するためのスライ
ドバルブ98を持つ使用済触媒輸送パイプ97を
経て、ストリツパー94から再生器101に送ら
れる。
再生器101は再生室の頂部および底部の中間
の分割パネル104によつて上部室102と下部
室103とに分割されている。輸送パイプ97か
らの使用済触媒は上部室102に供給され、そこ
で部分的に再生される。部分的に再生された触媒
は、斜めに切断された上端縁を持つロート状コレ
クター106に、上部室102中の高密度触媒相
の上部表面から集められ、次いで出口110を持
つ落下脚107を通じて下部室103中の高密度
触媒相の表面下に送られる。内部触媒落下脚10
7に代えて、外部落下脚(図示せず)を使用する
こともできる。そのような外部落下脚中のバルブ
手段により、上部室と下部室における滞留時間お
よび両室間の流量を制御することができる。補充
触媒および/または触媒用または再生用添加物を
添加管(図示せず)により上部室102および/
または下部室103に添加することができる。
空気供給管113を通して再生器に空気を供給
する。空気の一部は枝分れ供給管114を経て差
込管115に送られる。この差込管115は充気
室111内へその中心軸に沿つて上方に延びてい
る。下部室103中の触媒は、充気室111内の
壁と差込管との間の空間に入る。この空間内のよ
り小さい差込管(図示せず)は触媒を浮遊させ、
下部室103に連絡している充気室111の頂部
開口に隣接する水平に配列された環状分配器(図
示せず)に向けて上方に押出す。空気供給管11
3を通過する空気の残りは空気加熱器117で、
少くともVGOによる開始中、加熱され、次いで
環状分配器の導入口118中に導入される。この
導入口には下部室103内の部分的に再生された
触媒を浮遊させるための気体の上方流を与えるよ
うな孔、ノズルまたは間隙を設けることができ
る。
下部室103中の空気により、落下脚107を
経て導入される部分的に再生された触媒の再生が
完結される。供給される空気の量は、生じる燃焼
ガスが下部室103の頂部に到達し、かつ上部室
102に入ることができるのに十分な量である。
落下脚107はパネル104の拡大された空隙を
通して延びており、このパネルには落下脚と同軸
でかつそれを取囲んでいるガス分配器120が固
定されている。予じめ部分的に放出された下部室
103からの燃焼支持ガスはガス分配器120を
経て上部再生器102に導入され、そこでコーク
ス化した触媒輸送パイプ97から入つてくるコー
クス化触媒と接触させる。ガス分配器120中の
開口管121は、部分的に放出された燃焼支持ガ
スの上部室102中への均一分配を促進する。補
充空気または冷却流体を、供給管122を通じて
上部室102に導入することができる。また供給
管122はガス分配器120を通じて排出するこ
ともできる。
約0.25%未満の炭素、好ましくは約0.1%未満、
更に好ましくは約0.05%未満の炭素を含んだ、十
分に再生済の触媒は下部再生室103から排出さ
れ、再生触媒ストリツパ128を通り触媒スタン
ドパイプ86へ送り込まれる。このようにして再
生触媒はライザー91へ返送されそこで新鮮な原
料と更に接触する。
再生装置が上部再生室102と下部再生室10
3に分割されているので、触媒の再生装置におけ
る滞留時間の変動をなくすことができるばかり
か、新鮮な原料に与えられる再生熱量を制限し、
炭素レベルの低い再生触媒を製造しライザーへ返
送するのに役立つという特異な効果が得られる。
再生装置が上記のように構成されているので、
移送ライン97から供給された比較的高炭素量の
コークス化触媒は上部再生室102で燃焼持続用
ガスと接触する。このガスは、一部再生された触
媒中の炭素が下部再生室103で燃焼することに
より、少くとも一部の酸素が除去されてしまつて
いる。従つて、炭素の燃焼及び上部再生室102
で生成する二酸化炭素の量の両方を制御すること
ができる。空気供給パイプ113及び分岐路11
4を通つて導入した再生用ガスは比較的大量の酸
素を含んでいる可能性があるが、下部再生室10
3中の一部再生済触媒はその炭素含有量の大部分
が既に除去されている。下部再生室103中の高
酸素濃度と高温の効果とが相まつて触媒中の残り
の炭素を速やかに除去し、最小の放熱量でクリー
ンな再生触媒が得られる。従つてここでも又、下
部再生室における燃焼温度及びCO2対CO比の制
御が簡単に行える。再生オフガスは上部再生室1
02からガスパイプ123、調節弁124、粉化
触媒トラツプ125及び排出口126を経て排出
される。
脱離容器92からの気体生成物は任意の便利な
方法で処理することができ、例えば蒸気ライン1
31を経由して分留塔132へ排出することがで
きる。分留塔132は釜残油排出口133、側線
油排出口134、フラツシユオイルストリツパー
135、及びストリツパ底部ライン136を含
み、ストリツプ底部ライン136はフラツシユオ
イル排出用ポンプ137に接続している。ストリ
ツパー135からの塔頂製品はライン138をを
経て分留塔132へ戻る。
分留塔の塔頂油排出用メインライン139は塔
頂油受け槽142に接続し、更に釜残油ライン1
43、ポンプ144を経てガソリン製品が排出さ
れる。ガソリン製品の一部を再循環ライン145
を経て分留塔へ返送することもでき、その際再循
環流量の制御弁は弁146で行う。塔頂頂油受け
槽142は更に水受け槽147と水排出ライン1
48を含む。塔頂油受け槽のガス排出口150か
らは主にC5未満の流れが排出されるが、その他
C5,C6及びC7分も少量含まれる。必要なら、ガ
ス流に含まれるC5以上の成分を圧縮、冷却及び
分留により分離し塔頂油受け槽142に返送して
もよい。
ライン114を経て再生ゾーン103に導入し
た空気のような酸化性ガスは管理109から供給
した噴霧冷却水と混合することができる。酸化性
ガスと噴霧水の混合物は差し込み管115を通つ
て流れ最終的に下部粒状触媒床へ供給される。
分酸器120の開孔径は、それを上向きのガス
流が容易に通り抜けて上部再生室102に入るの
に充分大きさを有している。しかし、又この開孔
径は、上部と下部の再生室の間に圧力差が生じ上
部の触媒粒子が分配器を通つて下部に流れ込むの
を防ぐような大きさになつている。差し込み管1
15の開孔径は分配器の場合と同様である。再生
装置から出るガス成分は燃焼生成物、窒素、燃焼
反応により形成した水蒸気、及び/又は再生装置
に添加した気化水に由来する水蒸気、及び硫黄そ
の他の微量元素の酸化物である。これらのガスは
サイクロンセパレータ(図示せず)により浮遊触
媒粒子から分離され、排出管123を通り再生室
から排出される。
本発明は、一段式再生装置にも、又燃焼ガスと
触媒とが基本的に向流でなく順流関係にある多段
式再生装置にも使用できるが、特に第2図に示す
ような型式の再生装置に有効である。これは向流
式で低CO2対CO比を有する燃焼生成ガスを得る
のに適しており、このCO2対CO比が低いという
ことは高炭素量下で再生温度を下げるのに役立
つ。
触媒中のゼオライトは温度が高すぎたり、高温
下での滞留時間が長すぎたりすると劣化する可能
性があるので二つ以上の段又はゾーンのある再生
装置を使うのが好ましい。第2図のように再生装
置を上部と下部の再生室に分けることは再生過程
を制御して、再生済触媒表面に付着したコークス
量を触媒を過度の温度に露すことなく低下させる
のに役立つという特別の効果がある。
第2図は脱離室92の上部、脱離室92中のラ
イザー91の上端部164、及びその中の気固分
離装置(これは詳細に)の拡大垂直横断面図であ
る。即ち、浮遊固体触媒粒子から炭化水素転化生
成物を分離するための分離装置の断面が番号16
0で包括的に示されている。
この分離装置は排出部を含む。この排出部とし
ては、細長い反応室自体の一部を構成しその排出
端を含む通路を形成する中空部材か、又は反応室
と直接連通した反応室からの延長物又は分岐物で
かつ生成物中に懸濁する触媒粒子を含む流れを受
けるような通路を形成する中空部材のいずれでも
よい。ある場合には、排出部と反応室の上流部と
の間に明確な区別がなく両者とも所定の長さの同
一管の一部を構成することができる。即ち、第2
図に示すように、分離装置160は中空の排出部
166を有し、この排出部は下流の筒状ライザー
91の上端164の管端フランジ162と同径で
かつそれにボルト締め又は溶接(図示せず)によ
り固定した管端フランジ168を有している。排
出部166は筒状ライザー91に一体となつた延
長物の形にしたり、上端164に突き合せ溶接を
してフランジ162と168を省いてもよい。
図示の如く、通路170は入口部172Aから
はじまり端部リツプ173を有する出口部172
Bで終わるその全長の大部分にわたつて実質的に
均一な円形の断面を有する。後述のように、出口
部172Bとリツプ173の断面積は入口部17
2A及び/又はライザー91の内部断面積と同一
か又はそれより大きいか小さくてもよい。更に、
通路170、リツプ173、入口及び出口部17
2Aと172Bの断面は必ず円形である必要はな
い。その他の規則的又は不規則的な形状も考えら
れ本発明で使用することができる。
その上流端(図面では下方)と下流端(図面で
は上方)の中間に1またはそれ以上の屈曲を含む
ライザーは首尾よく用いることができ、従つてこ
の発明はこのタイプのライザーで使用できる。ラ
イザーにおける鋭い屈曲は触媒粒子を実質的に減
速させうる。従つて出口部分172Bの上流の
(図面では下方)短距離のところに顕著な屈曲が
ある場合、および得られる触媒速度の低減が装置
の分離効率を重大に減ずる場合には、その屈曲の
曲率半径を増すことが望ましい、または必要なこ
とがあり、および/またはその屈曲を出口部分1
72Bに相対してさらに上流(図面では下方)に
移すことが望ましい、または必要なことがある。
このようにすると、触媒粒子は出口部分に達する
前に再加速されうる(この場合に蒸気/固体流中
の蒸気は、その屈曲の下流(図面では上方)の実
質的な距離にわたつて、触媒粒子がその屈曲を去
るときの速度よりも早い速度で移動し続けるもの
と仮定する)。しかし、この態様においては出口
セクシヨン166およびその放出流路170は直
線ライザー91の全長にわたつて存在する流路の
縦軸と一致する縦軸X―Xを有する。そのような
ライザーの下流端(図面では上方)のみを第2図
に示す。入口部分172Aと出口部分172Bが
互に実質上同軸であつて、管状ライザー164か
ら流出する炭化水素転化生成物および固体触媒粒
子に対して連続的放出流路を与えるようにするこ
とも好ましい。
最良の結果を得るには、出口セクシヨン170
をその縦軸X―Xが垂直またはほぼ垂直となるよ
うに位置させるのが良く、例えば所望ならばその
縦軸は垂直から約30゜未満、好ましくは約20゜未
満、さらに好ましくは約10゜未満の角度だけ傾け
てもよい。このような角度よりも大きな角度の使
用が可能であるが、上記の角度が増大するにつれ
て、効率の損失が見られる。しかし、垂直または
ほぼ垂直配置での逆操作、すなわち出口部分17
2Bを下向きに開口させての操作も可能であり、
このような操作は若干の場合には重力の効果によ
る利点をもたらすことがある。
分離装置160は、出口部分166を少なくと
も部分的に包囲している包囲アセンブー180を
も含む。好ましい態様においては、出口セクシヨ
ンの軸X−Xに垂直な断面で見ると、包囲アセン
ブ−180は出口セクシヨン166の外郭線を取り
巻く環状体である。しかし、この発明の範囲内
で、上記の出口セクシヨン166の外郭線の実質
的な部分(全部であることもある)に隣接して延
在する包囲アセンブリーを使用することが考えら
れる。包囲アセンブリー180は、出口セクシヨ
ン166にわたつて縦軸X−Xに実質的に平行に
延在する外壁部182を含んでいる。また包囲ア
センブリー180は、外壁部182から出口セク
シヨン166の外壁に向けて内向きに延在してい
る接続壁部184も含んでいる。しかし、包囲1
80の上流端(ライザー91中の流れ方向と比較
して)に少なくとも部分的に閉鎖されていること
が好ましい(しかしこれは案件ではない)。しか
し接続壁部184におけるギヤツプや開口は、包
囲および出口部の異なる膨張および収縮の調和の
観点から有用であり、また脱離室が出口セクシヨ
ン166の上流側に配置したストリツピング装置
を含む場合には使用済のストリツピングスチーム
を引き出す手段を与えることもできる。例えば、
そのようなストリツピング装置はライザー91を
取り巻くように設けることができる。外壁部18
2および接続壁部(存在する場合)は、実質的に
カツプの形状の包囲を規定する。このような形状
は好ましい態様である。接続壁184を有するか
または有しない外壁部182は、出口セクシヨン
166と一体となつて、その間に捕集流路186
を規定している。この発明の好ましい態様におい
ては、捕集流路186は、外壁部182の全長に
延在する環状の断面を示す。しかしその他の断面
形状も可能である。
少なくとも1個の出口孔190を、包囲180
の一部分を貫通して、好ましくは外壁部182を
貫通して設ける。しかし出口孔は接続壁184に
設けられてもよい。出口孔190は、捕集流路1
86と中空出口導管192との間に流体通路を与
えるように機能する。出口導管192は、包囲1
80から慣用サイクロン装置のような第2段分離
装置(図示せず)まで延在させることができる。
第2図に示したように、分離装置160ならび
にライザー164の付属下流端部分は、脱離室9
2内に配置される。前述のタイプの第2段の分離
または清浄装置は脱離室92内に配置しても、配
置しなくてもよい。好ましい態様によれば、ライ
ザー164から排出される炭化水素転化生成物の
ための脱離室92からの出口のみが出口孔190
を通つて出口導管192へ入つている。
簡明のために第2図には、単一の出口孔190
のみが示してあるが、複数の出口孔190が包囲
外壁182の分離部を貫通して延在することは、
この発明の範囲内である。出口孔190が縁部1
70の放出端に隣接して位置しても(図示せず)、
あるいは縁部170の上流側に位置してもよい
(図示のように)。縁部170に隣接して出口孔1
90を設けるには、包囲外壁182の高さ、すな
わち下流側への伸長は、縁部173の下流側へ延
長されうる。管状ライザー164および脱離室の
大きさに応じて、任意の数の分離出口孔190
を、外壁部182の周囲に相互に間隔を空けて設
け、それぞれの出口孔にそれ自身の出口導管をも
たせるようにできる。別法として、複数の出口孔
190を1個の共通の多岐管または同等物を介し
て、単一の出口導管192に導入してもよい。
以下の忠告に固守することは分離装置160で
高レベルの操作効率の達成を助けることができ
る。より詳しくは、囲い板180の端部196を
リツプ部173の約2DD上流までまたは約3D下
流まで拡がる帯域に位置するのが好ましい。好ま
しくは、端部196はリツプ173から約D上流
とD下流との間に位置する。さらに好ましくは、
上記帯域はリツプ部172Bの約D/3上流ない
し約D/6下流に拡がる。今、端196の最適位
置は実質上D/5上流であるように思われここに
おいてDは出口セクシヨン166の下流端の有効
直径である。図に示されているように、端196
は出口セクシヨン166から外に向つて空間があ
けられて集合流れの通路186のための入口19
7を形成する。
前記議論において、Dは出口セクシヨン166
の下流端の横断面開口面積の有効直径を示してい
る。上記開口端は円状であつてもあるいはそうで
なくてもよく、2以上の開口部に再分されてもま
たはされなくてもよく、ここでどの場合において
も通常の用語の意味における直径ではない。開口
部の全開口面積の有効直径はあらゆる適した方法
で決定されてもよく、例えば式:D=√4
(式中、Aは上記開口を合わせた内側横断面の面
積である)を適用することなどである。
上記の特に好ましい態様によれば、リツプ部1
73は囲い板の端196の下流に突き出る。こう
して、囲い板の端196は約D/20ないし約2D、
好ましくはD/12ないし約D、さらに好ましくは
約D/3ないし約D/8の範囲隔つたリツプ部1
73の上流が好ましい。
第2図に示されているように、出口セクシヨン
166は触媒をその出口端の下流の空間に放出す
る。この態様では出口セクシヨン166における
触媒および分解生成物の運動方向に基き、下流方
向で運動成分を有する放出通路P1に沿つて触媒
粒子は放出される。このような通路P1は一般に
出口断面軸X―Xの下流延長向に拡がる。さら
に、触媒通路P1から外に分岐しそして軸X―X
から外に分岐する流れSとして出口断面166の
下流端から生成物蒸気は放出される。
リツプ部173が囲い板の端196の下流に突
き出るならば、炭化水素クラツキングのガス状転
換生成物は集合流れの通路186に入る前に矢印
Sで示されるようにリツプ部173により形成さ
れた曲り角の周囲に流されてもよい。同時に、生
成物蒸気の運動量よりはるかに大きい触媒粒子の
運動量はこれらの粒子が矢印Sにより示される曲
つた流れ通路に沿つてそれるのを困難にする。
この態様は、出口断面166の下流端から放出
された生成物蒸気の大部分が少なくとも約45゜の
開き角度で縦軸X―Xからどのようにして分岐さ
れるか、および出口断面166の下流端に隣接し
た前記脱離室92の予定した部分でこの生成物蒸
気がどのようにして収集と除去のための一貫した
流れに形成されるかを説明している。前記角度の
好ましい態様は少なくとも約90゜でありさらに好
ましくは少なくとも約105゜である。この態様もま
た、解放室92の前記予定部分の下流の位置Zで
触媒がどのようにして軸X―Xから外側に向いて
流線P2で示されるように前記脱離室内で側面に
沿つて進み、次いで前記触媒粒子は前記予定部分
から外側に置かれた通路P3およびP4に沿つて上
流方向に流されることを示している。
前記分離装置の望ましくかつ有益な変形例は第
3図に開示されている。その変形例は例えば出口
断面の縦軸X―Xと交差し、かつさらに高レベル
の効率を達成することを助けることのできる標板
とともに、第2図に関して以前に記載された全て
の部分を含んでもよい。理論により拘束されるつ
もりはないが、その標板は、入口197を経由し
て開口部190への入口に進むような粒子の確率
を減ずるところのより規則正しいまたは一貫した
流れに分離した触媒を形成するうえでの助けとな
るようである。標板は、第3図に示すような平
板、第2図に示すような半球形の上端の内側と反
対に触媒が放出する時などの球片、あるいは他の
形状など触媒粒子の整流を促進する適した形状お
よび大きさであつてよい。
一般に、触媒流が出口断面166の下流端から
出るので標板は触媒流の全体幅の少なくとも約3
倍であることが好ましい。標板を、前の文章で言
及した全体幅の約1/2ないし5倍、より好まくは
約1.5ないし約3倍、および最も好ましくは約1.5
ないし2倍の範囲の距離だけ触媒放出場所の下流
に標板を位置することが有利と思われる。標板を
使用する時、軸X―Xから外側にそれた方向で少
なくとも開いた出口断面166の下流の空間に触
媒は投げ出される。ある態様においては、標板は
リツプ173と協同して環状または円周状オリフ
イスを設けるようにみなしてもよい。第3図の態
様において、標板200は出口断面166の縦軸
X―Xと交差しており、また吊り棒202により
脱離室92内に備えられている。標板200は好
ましくは出口断面166から下流に拡がる触媒流
路と交差し、かつ実質上軸X―Xと直角に拡がる
衝突表面204を含む。
運転期間中、触媒粒子およびリツプ部173か
ら放出された少量の分解生成物の流れが面204
に衝突する。触媒と気体の流れが板200に近づ
くと、触媒流通路Tにより示されるように重力の
影響下で標板200の外側部分から最終的に離れ
去る触媒粒子とともに、その流れは標板200に
沿つて放射状にかつ外側向にそれる。
標板が出口断面166の下流端に十分近い時、
第3図に示すように、流れが出口断面を離れると
すぐに軸X―Xから触媒が離れはじめる。これ
は、下流方向に動く成分をもち、および出口断面
の軸から外側にそれる1以上の方向に拡がる放出
通路に沿い触媒粒子がどのように投げ出されるか
の例である。さらに、この態様は、生気が流れと
して出口断面の下流端からどのようにして投げ出
されおよび下流方向にまたは外側にそれた触媒流
通路から上流方向でそれることを示している。
この態様と前記態様とも、触媒と生成物流との
間の、細長反応室の下流端に密接に隣接している
位置に障壁を挿間することの例示である。
触媒粒子を充分な速度、例えば約60〜100フイ
ート/秒で出口166から放出して、衝突面20
4でのそれらの運動量により、大部分の触媒粒子
が囲い180の外壁182を十分に越える迄ターゲ
ツト200にそつて外方向へ移動させることが好
ましい。この速度範囲内では流れが出口166を
出て、流れをターゲツト衝撃面204にそつて外
方向に仕向けるのを助ける圧力コーンを形成する
ことが可能である。触媒粒子が最終的にターゲツ
ト200から離れる時には、重力の影響下、離脱
室92を通つて下向きに進むので収集流通路18
6を通り過ぎる可能性がはるかに高まる。これと
は対照的に、ターゲツト200を衝撃する気状転
化生成物は固体触媒粒子の運動量は示さない。そ
れ故、この気状生成物はターゲツト200から早
く離れ、収集流通路186中に至る迄隣接領域を
通つて旋回落下する。例えば約60フイート/秒以
下の様なライザー速度ではターゲツト200表面
にコーン206の様な偏行アセンブリを装着し
て、出口166から放出される流れの方向のなめ
らかな変更を開始する。例えば45フイート/秒と
いう様なそれより低い速度ではコーン206の先
端を出口の下流端中に少し突出させると有利なこ
とがある。
ターゲツト200とコーン206とは本発明の
分離効率を有意に高めることができるが、それら
の使用は任意である。
流動接触分解操作中に炭化水素ガス(蒸気を含
む)と固体触媒との流れを約25〜100(ないしそれ
以上)フイート/秒の速度で管形ライザーを通し
て下向きに流すことができる。該流れが出口16
6の下流端を通つて流れるので、通路170の断
面の減増により下流方向での流れ速度を調整する
ことが望ましいことがある。ライザーを通つての
流れ速度が約45フイート/秒という様に比較的ゆ
つくりならば通路170の断面を減らして、出口
から放出前の流れの速度を増すことが望ましいこ
とがある。別法として、例えば約80〜100フイー
ト/秒という様に比較的高速で流れがライザーを
通過するならば、通路170の断面積を増して、
出口から放出前の流れの速度を下げることが望ま
しいことがある。
同様な方法で、少くとも部分的には出口166
を囲んでいる囲い入口197又は収集通路186
の断面をライザー出口の下流側開放端の部分と比
較して十分に小さくして、間違つて仕向けられた
触媒粒子が囲い180中に入る機会を最小にする。
同時に、囲い収集通路186の断面積を、流れが
囲いに入る際の速度の過度の上昇を防止するのに
十分な大きさとして、流れの過度の圧力降下を防
止し、囲い通路表面の有意な研摩を避けるべきで
ある。ライザー放出速度が実質上45フイート/秒
である時には、例えば約0.7という囲い収集面積
対ライザー放出面積比であれば、囲いを通る流れ
の速度は過剰にならない。同時に、ライザー放出
速度が80フイート/秒である時には、約1とい
う、放出面積と収集面積との比は、囲いを通過す
る流れの過剰速度を避ける例示値である。これら
の比は囲いアセンブリの下流側での研摩々耗と過
剰の降圧を避けるために必要な非過剰の流れ速度
を維持するに有効であると実証できる値の範囲の
例示である。これら目的を達成する必要から該面
積比を増減することは本発明の範囲内にある。装
置の設計においては当然、装置構成部分を適当な
サイズにし、下流側加工装置を調整してライザー
放出口から出口192にかけての十分な降圧を達
成して、出口166から出口192への生成蒸気
の流れ、又、そこから、サイクロンの様な下流側
加工装置への該蒸気の流れを促進させる。
流れが囲い収集通路186から出口190に入
り、それを通過する間に速度が過剰に上昇しない
様な形に囲い出口をすることも望ましい。1つの
例示態様では、出口(単複)の面積は、流れ速度
を囲い収集通路内とほぼ同一値に維持するに充分
なものとする。[Table] AGZ-290, GRZ-1, CCZ-220 and
and Super DX catalysts are products of WR Grace and Co.
Yes, F-87 and FOC-90 are Filtrol products.
Yes, while HFZ-20 and HEZ-55
It is a product of Engelhard/Houdry. the above
is the property of the virgin catalyst, and the zeolite content
With the exception of waterless standards, i.e. 1750〓
Based on a substance that ignites. Zeolite content
“Determination of the Faujasite Content
of a Catalyst”
The proposed ASTM standard method entitled
Catalyst according to draft #6 dated January 9, 1978
From sample and high purity sodium Y zeolite.
It is derived from the comparison of the X-ray intensity of standard samples.
Ru. Among the commercially useful catalysts mentioned above, Super
D class and especially the catalyst called GRZ-1
preferable. For example, Super DX is an Arabian light
Particularly good with tocrude (Arabian light crude)
The result is out. GRZ-1 is now better than Super DX.
Also substantially more expensive, but somewhat more metal-acceptable
Show your gender. Although not utilized on a commercial scale, the present invention
The best catalyst for implementing
The matrix is passed through the surface area of the entrance of the Lasieve particles.
to facilitate the diffusion of high molecular weight molecules.
feeder with a minimum diameter and a large mouth
Characterized by a matrix with pores.
Such a matrix is a carbon-metal oil-fed, non-evaporated
A relatively large pore volume is used to immerse the eruption area.
It is also preferable to have one. In this way, liquid hydrocarbon content
A significant number of children of the matrix and
Activates catalytic sites both within the sieve particles on the surface
can be spread to become Generally, 0.2cc/gm
It is better to use a catalyst with a larger total pore volume.
stomach. Preferably at least 0.4cc/gm, more preferably
preferably at least 0.6cc/gm and most preferably
The range is 0.7-1.0cc/gm. matrix
said total pore volume is at least 0.1 cc/gm, preferably
or at least 0.2 cc/gm, about 400 to about 6000 ohms.
range of ngstrom units, preferably approx.
1000 – approximately 6000 angstrom unit range
It consists of feeder pores with a diameter. these catalysts
And the manufacturing method for this is “Large Pore
Catalysts for Heavy Hydrocarbon
Filed on April 10, 1981 entitled “Conversion”
Jointly filed international application No. PCT/US81/00492
(Ashland oil O, Inc, et al).
It is. Catalysts for carrying out the invention include:
“Immobilization of Vanadia Deposited on
Catalytic Materials During Carbo―Metallio
Filed on March 19, 1981 entitled “oil Conversion”
PCT International Application No. PCT/US81/00356
Banerjee listed in (Ashland oil, Inc, et al)
Using other metal additives to control the opposite effect of
may be used. These other metal additives
This method is believed to interact with
is stated in the said PCT international application, and the entire
The disclosure of the same is incorporated herein by reference. child
Some of the additive metal compounds disclosed in the PCT applications of
In particular, titanium and zirconium are also
Immobilizes Kel, iron and copper. titanium and
and zirconium immobilizes nickel, iron and copper
The mechanism for this is that of aluminum and silicon.
i.e. oxide coating and/or spinel coating
It is believed that this is similar to the formation of
If this additive is introduced directly into the conversion process,
i.e. riser, regenerator tube or intermediate configuration
When introduced into the element, this additive provides hydrocarbon
Oil supply or hydrocarbon solvents that are miscible with the supply oil.
Titanium or zirconium dissolved in medium
Preferably, it is an organic-metallic compound. this
Preferred organo-metallic compounds of these metals include
Tetraisopropyltanate, Ti(C 3 H 7 O) Four , Du
Used by Pont Company as TYZOR
Zirconium isopropoxide, Zr
(C 3 H 7 O) Four and zirconium 2,4-pentane
Geonate-Zr(C Five H 7 O 2 ) Four It is. these organic
Metal is just one example of the wide variety of types available.
and other alcoholates, esters, and phenols.
Naphthenates, carboxylates, diene
Contains Rusanderutsch compounds and others. other
Preferred additives include titanium tetrachloride.
zirconium tetrachloride and zirconium
nium acetate and the water-soluble nature of these metals.
Machine salts, their sulphates, nitrates and chlorides
is relatively inexpensive. Atomic weights of nickel and vanadium and zirco
The atomic weight of titanium is different, while that of titanium is different.
They are the same, with an atomic ratio of 1:1, and nickel and banana.
Weight of titanium plus dium
ratio, approximately equal to 1.0, and vanadium is added to nickel.
Weight ratio of zirconium to that obtained, approximately 2.0
be equivalent to. The number of parts with an atomic ratio of 1:1 is the weight ratio
Requires the same multiple. For example, an atomic ratio of 2:1
is a titanium weight ratio of approximately 2.0 and a zirco weight ratio of approximately 4.0.
weight ratio. Non-selective catalytic activity of heavy metals deposited on conversion catalysts
Riser and regenerate additives to immobilize
Introduced into pipes or other conversion system components
good. Preferred additives for carrying out the invention are
“Passivating Heavy Hetals In Carbo―
William P. titled “Metallic Oic Conversion”.
Concurrently filed herein in the name of Hetlinger, Jr.
Contains additives disclosed in the US application. Said U.S.
The entire disclosure of the application is incorporated herein by reference. William P. Hetzingarge, et al.
Filed on April 10, 1981 under the name "Carbon-Gold
Capture of metals deposited on catalyst materials during metal oil conversion
Disclosed in U.S. Patent Application No. 252,967
Particularly preferred catalysts also include vanadium, as shown in
Contains trap. William Pea Hetz
April 20, 1981 under the name of Chingaji Uniyar etc.
Application, entitled ``Precipitation in Catalyst Materials During Carbon-Metal Oil Conversion.''
“Immobilization of Accumulated Vanadium”
Application for permission, filed on April 28, 1981
As also disclosed in the continuation-in-part of the same application of
Determining the valence state of vanadium accumulation on the live catalyst
Preferably controlled. United States of America above
All patent application disclosures are hereby incorporated by reference.
It has been incorporated. The method of the present invention is characterized in that tin and/or antimony is
qualitatively absent, or at least substantially
of catalysts lacking either or both of these metals in
It is considered an advantage that it can be carried out in the presence of
Ru. Although charging of additional substances is not allowed, the reaction
as substantially the only material charged to the zone.
Even with the carbon-metal oil and catalyst described above, the present invention
The method can be operated. Charging recirculated oil to the reaction zone
has already been mentioned. As described in more detail below.
However, other materials that perform different functions may also be included in the charge.
can. In such cases, carbon-metal oil and catalyst
is usually the majority of the weight of the total material charged to the reaction zone.
equivalent to minutes. Some additional substances that can be used are carbon-metal
Significant benefits such as those achieved with oil and catalyst alone
It functions to add benefits to the process. Among these features
control the effects of heavy metals and other catalyst contaminants;
control; enhancement of catalytic activity;
absorption of excess heat in media; disposal of contaminants or
From products that are more easily disposed of and/or
Transfer of one or more forms of waste that can be separated
oxidation; control of catalyst temperature; diluting carbon-metal oil vapor
to lower these partial pressures and increase the yield of the desired product.
Addition: Adjustment of raw material/catalyst contact time; Hydrogen-deficient coal
Hydrogenation of base metal oil raw materials, e.g.
Filed on March 23, 1981 in the name of Dehmeyer, marked
Titled “Use of Naphtha in Carbon-Metal Oil Conversion”
As disclosed in Co-pending Patent Application No. 246791
This application is hereby incorporated by reference.
promotes dispersion of supply; and perhaps
There is also distillation of the product. Heavy metal accumulation on the catalyst
Some of the metals are derived from these metals.
If in the form of elementary metals, they are
In its oxidized form, formed on contact with oxygen.
more active in promoting undesirable reactions.
It is. However, in the past conventional catalytic cracking
In this case, the contact time between the catalyst, raw material, and product vapor is
was sufficient, so it was released in the decomposition reaction.
hydrogen reconverts a significant portion of the less harmful oxides.
can be converted back to more harmful elemental heavy metals.
came. gaseous (including vapor) in the reaction zone.
Adding additional substances to the mixture of catalyst, feedstock and product vapors
Take advantage of this situation by introducing
Can be done. In the reaction zone, such additions
The increased capacity of matter brought about by the presence of quality
product tends to increase the velocity of flow through the reaction zone
There is a reaction and the resulting oxidized heavy
Reduces metal residence time. At this reduced residence time
oxidized heavy metals are reduced to elemental form due to
Elemental metals that are less likely and therefore harmful
The low amount of water helps in contact between raw material and product. Substances added may be added to the process in any suitable manner.
Some examples are as follows.
For example, before the feedstock comes into contact with the catalyst, these substances
can be mixed with carbon-metal oil feedstocks. Instead,
If desired, the added substance is the catalyst that is the raw material.
Can be mixed with catalyst before contacting oil. added
The separated parts of the substance are both the catalyst and the carbon-metal oil.
may be mixed separately. In addition, feedstock oil, catalyst
and the added substances, if desired,
They may be collected qualitatively simultaneously. The additional parts are
as mentioned above, insofar as they are introduced into the mixture as a result.
In either method, the substance added
Partly mixed with catalyst and/or carbon-metal oil
good. For example, some of the substances to be added to the reaction zone
carbon-to-metal oil and/or catalyst before reaching
may be added to, while other substances of the added substance may be added to
The portion is introduced directly into the reaction zone. things added
quality in many open spaces in the reaction zone or even
If it is long and narrow, introduce it along the length of the reaction zone.
stomach. Supply oil, catalyst or the above functions and others
The amount of additive that may be present in the reaction zone in which the
can be made into the desired amount. But the amount
is preferably in an amount that is sufficient for the practical heat balance of the method.
Delicious. These substances can e.g.
It is introduced at a ratio of up to about 0.4. Preferably,
A range of about 0.02 to about 0.4 is good, more preferably
Approximately 0.03 to approximately 0.3 is good and most preferable is approximately 0.05 to
It is approximately 0.25. For example, many of the desirable features listed above.
or all about 0.04 or more relative to the feed oil,
or more preferably from about 0.05 to about 0.1 or more,
in the form of steam or liquid water or a combination thereof in the ratio of
H in combination 2 By introducing O into the reaction zone
It can be achieved. Don't be bound by any theory
H without desire 2 When using O catalytic burden oxide,
Reduces sulfites and sulfides to free metals
tend to prevent it from happening. And it ends
resulting in coke and hydrogen yields and associated products.
Enrichment with accelerated loss of - promoting dehydrogenation
It is believed. More H 2 O is also touched to some extent.
Reduces metal deposition on media surfaces. nitrogen
catalytic particles and other heavy contaminant-containing molecules
have a tendency to desorb from the surface of the
Both catalysts tend to prevent their absorption.
be. Added H 2 O forms Brønsted acid
This tends to increase the acidity of the catalyst, which in turn tends to increase the acidity of the catalyst.
It is believed to increase the activity of the catalyst. Supplement
supplied H 2 O is the regenerated catalyst and/or reaction zone
Assuming that the reaction zone is colder than the temperature of
The temperature of the water decreases due to contact with catalysts located elsewhere.
The heat felt as it rises absorbs excess heat from the catalyst.
It can be accommodated. This H 2 If O is dissolved in it for example
Approximately 500-5000ppm H 2 With recirculated water containing S
If present or included, there are many additional benefits.
A point occurs. Ecologically unattractive H 2 S is in the atmosphere
There is no need to vent to the H 2 S
H without requiring further processing to remove 2 S is for heavy metal
Aids in reducing catalyst coking by immobilization
In other words, heavy metals are converted to sulfides and
free gas and hydrogen products tend to increase.
smaller than metal. In the reaction zone, H 2 Existence of O
The present can dilute the carbon metal oil vapor, and this
of the desired products so as to reduce their partial pressure
It tends to increase yield. H 2 O with other substances
The combination is beneficial in generating hydrogen during decomposition.
It turns out that there is. In this way, insufficient hydrogen
Carbon as hydrogen donor for metal oil feedstock
It is possible to work. This H 2 O is like
It also serves a purely mechanical function. (1) Atomization or dispersion of feed oil; (2) Adsorption of high molecular weight molecules on the surface of the catalyst.
(3) Steaming the evaporable products from the non-evaporable feed material, thus preventing coke formation.
vapor distill. (4) releasing products from the catalyst as a result of the decomposition reaction;
Ru, H 2 Refining O, catalyst and carbon metal oil
It is particularly preferable to introduce them simultaneously. For example,
H during fog nozzle 2 Mix the supply oil with O and add it to the reaction zone.
Spray the catalyst and the resultant at the downstream end of the zone.
I can touch it. Regarding adding a flow to the reaction zone, the fluid
Often mentioned in the catalytic cracking literature. reaction
supply oil compared to introducing the flow directly into the zone.
Adding liquid water to the water is relatively and occasionally discussed.
It will be done. However, according to the present invention, liquid water is
Approximately when or before introducing oil into the reaction zone.
Mix intimately with carbon metal oil at a weight ratio of 0.04 to about 0.25.
It is particularly preferable that By this, water (parable)
In the form of liquid water or in contact with oil, liquid water evaporates.
(in the form of vapor) enters the reaction zone.
It enters the reaction zone as part of the oil stream. whatever
I don't want to be bound by theory, but the above
It is advantageous to promote the dispersion of the supplied oil
It is believed that Also, the heat of evaporation of water is
absorbed from the solvent, feed oil, or both.
If water is a more effective cooling radiator than steam alone
It's tight. Preferably liquid water to feed oil
The weight ratio of about 0.04 to about 0.2, more preferably about
0.05-about 0.15 is good. Of course, liquid water can be prepared using the above method or other methods.
can be introduced into the process by
The introduction of water adds additional water as steam to the same reaction zone.
or by introducing it into different parts or by touching it.
by introducing it into the fluid and/or feed oil.
accompanied by For example, the additional amount of steam is added to the feed oil.
On the other hand, if the weight ratio is between about 0.01 and about 0.25,
If the total H for the supplied oil 2 O (vapor and liquid
The weight ratio (as water) may be less than about 0.3. liquid water
When using this combination of and steam,
The weight ratio imposed on liquid water to vapor is e.g.
The preferred range is from about 15 to about 0.2. this
such a ratio is maintained at a predetermined level within such a range.
or to maintain or regulate heat balance.
change as desired or needed.
can be done. reaction zone to perform one or more of the functions listed above;
Other substances may be added to the area. For example, reaction zone
Dehydrogenation of heavy metals by introducing hydrogen sulfide gas into
- Can block concentration activity. Heavy naphtha in the reaction zone
Ordinary hydrogen donating diluents such as e.g.
Itoparaffins, low molecular weight alcohols and molecules
Other compounds that allow or prefer hydrogen transfer between
and carbon monoxide and water or alcohol.
of or with olefin or other things
such as reactions with qualities or with mixtures of the former.
Chemically combines in the reaction zone to generate hydrogen
Relatively low molecular weight carbon-hydrocarbon fragments, including compounds
By introducing contributors, hydrogen becomes hydrogen insufficient
Available for carbon metal oil supply oil. All additional substances mentioned above (including water)
alone or in combination with each other or nitrogen or
Combination with other substances such as inert gases, light hydrocarbons, etc.
achieves some of the functionality mentioned above and
Because of their ability to reduce the supply partial pressure without limitation
as a diluent and/or from the regeneration process.
Absorbs excess heat present in that catalyst as received
Suitable as a heat sink for storage. The above mentioned
Catalyst and carbon metal oil introduced into the reaction zone
Some of the functions performed by substances other than raw materials
This is a discussion. and departing from the spirit of the invention.
Other substances can be added without and other functions can be performed.
You should understand that. The invention can be implemented in a wide variety of devices.
However, the preferred device is
Rapidly vaporizes the feedstock and catalyst
mix efficiently (although order is unnecessary)
The resulting mixture is then diluted into suspension in the forward flow.
For liquid flow and predetermined residence time
Decomposed products and undegraded or parts at the end of
for separating the catalyst from the decomposed feed
Contains means. All or a little of the product
at least a substantial amount from at least a portion of the catalyst
Preferably, the separation should be abrupt. For example, the device may run along its long reaction chamber.
one or more catalyst inlets;
one or more additional substance inlets, one or more
Product outlet and one or more catalysts
It may have an outlet. for introducing catalysts, feeds and other materials
The means is to remove complex jets or spouts from open pipes.
range of nozzles and finely distributes its liquid feed.
Use any means that can produce a clear dispersion.
is preferred. Preferably the catalyst, liquid water (use
) and fresh supplies as of December 14, 1978.
The device described in U.S. Patent Application No. 969,601 issued by
It is brought together with similar equipment. Stephen
It is understood that it came from Mr. M. Kovacs.
According to a particularly preferred embodiment based on the suggestion that
that liquid water and carbon before its introduction into the riser
For metal oil, use a propeller, opening plate, or suitable high-shear agitation.
The oil and/or oil present as a continuous phase passes through the means.
or a small amount of fine oil and/or water with water.
Form a homogeneous mixture containing drops. The reaction chamber, or at least a large part of it, is horizontal
Also close to vertical and at least about 10 length to diameter
It is preferable to have a ratio. The ratio is about 20-25.
It is preferable that vertical riser type reactor
It is preferable to use If it is tube-shaped,
The reactor is of uniform diameter throughout and
continuously along its flow path or directly from step to step.
The diameter can be increased. Generally, a packing means for catalyst and feed and
Its reactor geometry allows for relatively high velocity flow and catalyst
is made to yield a dilute suspension of. for example
The steam or catalyst velocity in the riser is usually low.
both about 25 and typically more than about 35 feet/second
be. This speed is approximately 55 feet per second, or approximately 75 feet per second.
up to 100 feet/second or about 100 feet/second or so.
It can change to more than that. Steaming at the top of the reactor
The air velocity may be higher than the flow velocity at the bottom of it.
and about 80 feet/second at the top, for example.
At the bottom, it is about 40 feet/second. the reactor
The speed capability of the riser is generally
sufficient to prevent catalyst build-up during the
and thereby the upstream (bottom) of that riser.
) and downstream (top) of the catalyst in its riser.
The load is less than 4 or 5 pounds per cubic foot, e.g.
if kept below 0.5, 2 or 0.8 lb/ft.
held. The progressive flow type is e.g. catalyst, feed,
and product streams. The flow is long and long
The adjusted and maintained orientation of the reactor
Ru. However, this is not a strictly linear flow.
does not imply that it must be done. Are known
As such, turbulence and slippage of the catalyst will affect the vapor velocity and
and to some extent especially in certain ranges of certain catalyst loadings.
but it causes slip and back mixing
Using a catalyst load low enough to limit
was reported. If the reactor is one or more along the riser
The decomposition products vaporized from the catalyst at more than
rapidly separate a substantial portion or all of the
vaporized from the catalyst at the downstream end of the riser.
virtually all of the decomposition products can be separated.
Both are preferable. The preferred type of reactor is that
includes ballistic separation of catalyst and products, i.e.
established by catalytic riser movement
General as launched and established in the direction
Happens to continue its movement in the direction. On the other hand
Products with less movement create abrupt changes in direction
This occurs due to rapid and substantial loss of product from the catalyst.
resulting in immediate separation. ventilation lie
In a preferred embodiment referred to as the
The riser tube is virtually protected downstream of it.
There are no openings to remove the catalyst. at its downstream end
An outlet near the adjacent tube outlet discharges the product.
Accept. The outlet is connected to the catalyst flow path.
The passageways are equipped with regular strippers and strippers.
connected to the catalytic converter, while the outlet is essentially its catalyst passage.
product that is completely or substantially separated from
It is connected to the road. Its product passage is relatively small
connected to a means of separating the product from the catalyst of
ing. Optionally obtain an inlet to its product outlet
Manage for. The best way to carry out the invention
The catalyst/product separation embodiment is shown in FIG. It communicates with the inside of the cup, but inside the riser tube.
product vapor conduits that do not communicate with the
Located inside the cup upstream of the riser pipe outlet
emitted from the riser pipe by
Product vapor that changes direction and enters the cup is
to separate the catalyst and product downstream of the cup.
carried away by auxiliary equipment for use. Such an arrangement
When placed in the vented riser pipe outlet.
Highly complete separation of catalyst from product vapor in
and, as a result, an aid for catalyst separation.
equipment such as cyclones, which require a large capacity.
resulting in lower capital investment and operational costs.
It is possible to save a large amount of industrial costs. Preferred conditions for carrying out the method are listed below.
vinegar. These conditions include feedstock, catalyst and
Reaction temperature, reaction and feed pressure, residence time
and conversion levels, coke formation and catalysts
There is coke adhesion to the top. In conventional FCC operation using VGO,
The feedstock is customarily preheated and the pumping of the feedstock is
In order to make it possible to transport and introduce into the reactor,
For the purpose of improving the fluidity of raw materials to a certain extent
Preheat to a temperature much higher than required
There are many cases where it happens. For example, about 700〓(371
℃) or high preheating temperature of 800〓(427℃)
has also been reported. However, the main project currently being carried out
In this method, preheating of the feedstock is limited.
It is preferable. Thereby the feedstock is transferred from the catalyst
This is because it can absorb a large amount of heat. thus the catalyst
raises the feedstock to the conversion temperature and simultaneously adds the feedstock.
Minimum amount of external fuel used for heating
It can be suppressed. Therefore, it is possible due to the nature of the feedstock oil.
If so, it can be supplied at ambient temperature. Relatively heavy raw material
temperatures up to about 600°C (316°C), typically about
Serve at a preheat temperature of 200〓 (93℃) to 500〓 (260℃).
I can provide. However, if a higher preheating temperature is used,
That doesn't mean you shouldn't. The temperature of the catalyst fed to the reactor varies over a wide range
can. For example, about 1100〓 (593℃) to about 1600〓
(871℃), more preferably about 1200〓(649℃)~
1500〓(816℃), most preferably about 1300〓(704℃)
℃) to approximately 1400〓(760℃)
It can be adopted, but currently it is about 1325〓 (718℃)
~1375〓 (746℃) is considered to be the optimum temperature.
It will be done. As shown earlier, low molecular weight products of carbon metal oil
The conversion to is approximately 900 °C at the temperature measured at the outlet of the reaction chamber.
〓(482℃)~1400〓(760℃)
I can do it. The reaction temperature measured at the outlet is
More preferably about 965〓 (518℃) to about 1300〓
(704℃), more preferably about 975〓
(524℃) to approximately 1200〓(649℃), and further
Most preferably about 980〓((527℃)~about 1150〓
(621℃). selected temperature and
depending on the nature of the feedstock and feedstock.
When it is okay to vaporize the feedstock and when all of the feedstock is vaporized
There are cases in which you should not do so. As indicated above, the reactor pressure ranges from about 10 to about
Variations in the range of 50 psia are acceptable but preferred
The range and more preferred range are each about 15
~about 35 psia and about 20 to about 35 psia. generally supplied
The partial pressure (or total pressure) of the raw material is about 3 to about 30, or more.
Preferably from about 7 to about 25, and most preferably
Values can range from about 10 to about 17 psia.
The partial pressure of the feedstock is such that the gaseous (vaporous)
(including) substances such as water vapor, water and other substances mentioned above.
Control or suppression by introducing additives
can do. The method includes, for example, a riser
fraction of the feedstock relative to the total pressure in the
pressure, about 0.2 to 0.8, more typically about 0.3 to about 0.7,
and further typically ranges from about 0.4 to about 0.6.
It is operated as a fence. However, within the riser
added gaseous material relative to the total pressure at
quality (this includes recirculating gas and/or riser
-H in the form of water vapor 2 This was created as a result of introducing O.
Contains water vapor and/or liquid water. )
The ratio of, corresponding to each case above, is approximately
0.8 to about 0.2, more typically about 0.7 to about 0.3, even
It is typically about 0.6 to about 0.4. Example above
For the operations indicated, the fraction of added gaseous substances
The ratio of pressure to feedstock partial pressure is about 0.25 to about 4.0, and
typically about 0.4 to about 2.3;
was within the range of about 0.7 to about 1.7. Feedstock and product vapor in the riser
The residence time of is, as mentioned above, about 0.5 to about 10
may be in the range of seconds, but preferred and even more preferred.
The preferred times are about 0.5 to about 6 seconds and
It is about 1 to about 4 seconds, and currently about 1.5 to about 3.0 seconds.
Seconds are considered to be almost optimal. For example,
The method is to raise large amounts of gaseous substances.
By introducing within the riser steam residence time
It operates in about 2.5 seconds or less. That value is
For example, added gaseous substances vs. hydrocarbon feedstock
The partial pressure ratio of approximately 0.8 or more is allowed. difference
To better illustrate, the residence time is approximately 2 seconds.
and the ratio is within the range of about 1 to about 2.
The method has been implemented. Low feedstock content
products from pressure, very short residence times and catalysts
The combination of conditions such as ballistic separation of carbon metal oil
It is considered to be particularly advantageous for the conversion of added
Gaseous substances, especially the H 2 The effective partial pressure of O is
Sometimes, in the above combination, additional benefits
may be obtained. In the riser, the catalyst and hydrocarbon vapor
Catalytic riser stagnation depends on whether there is slippage between
In some cases, the residence time can be made equal to the residence time of steam.
There are cases where it is not possible. Therefore, the average catalytic reactor stagnation
The ratio of residence time to steam reactor residence time, i.e.
is about 1 to about 5, more preferably about 1 to about 4,
Most preferably within the range of about 1 to about 3
can. Currently, we believe that approximately 1 to 2 is optimal.
It will be done. In actual operation, a small amount of slippage, e.g.
There should normally be a slip of at least about 1.05 to 1.2.
Dew. When the unit is in operation, e.g.
The slippage is about 1.1 at the bottom of the iser and about 1.05 at the top.
can occur. For certain types of known FCC units,
The catalyst and product vapors are usually kept in one part of the reactor.
Riser is sent into a large room that is thought to be the
in which the catalyst is separated from the products.
Can be collected. Catalysts in such large chambers, undisclosed
The decomposition feed materials (if any) and decomposition products are
Continuous contact in a large room like the one shown below generally causes
The contact time between catalyst and feed material is
It clearly exceeds the retention time. Meyer mentioned above
As taught in the patent of Myer et al.
Catalyst at the downstream (e.g., upper) tip of the riser
The method of the invention by ballistic separation of the vapor and
Implement. Riser residence time and catalyst contact time
is for most of the feed and product vapors above.
will be virtually the same. Steam riser residence time and
total feed through the riser and steam catalyst contact time
at least about 80% by volume of material and product vapors,
preferably at least about 90% by volume and at least
Preferably about 95% by volume are substantially the same.
It is considered to be advantageous if touch like that
Avoid continuous contact with steam catalyst in medium removal recovery chamber
This reduces the tendency towards re-degradation and reduced selectivity.
It can be stopped. In general, the catalyst to oil ratio, temperature, pressure and stagnation
Residence time is the effective
They must be combined in such a way that a transformation can be achieved.
stomach. A very high level of conversion is achieved in a single pass.
It is an advantage of the method of the present invention that parable
In some cases, the conversion rate ranges from 50% to about 90% or more. Conversion
level from about 60 to about 90%, more preferably from about 70 to about
Maintain each of the above conditions at a level sufficient to maintain the
It is preferable to hold it. Is the above conversion level 100%?
Liquid capacity of new feed material from 221℃ (430〓)
(tbp. standard atmospheric pressure) or higher boiling point production
Percentage obtained by dividing the volume of the object by 100 times
Calculated by subtracting . These substantial level transformations have resulted in relatively large
yield, e.g. from about 4 to about 14
% by weight, more commonly about 6% to about 13%, but most commonly
About 10% to about 13% coke is produced. This
The particles are deposited more or less quantitatively on the catalyst.
Coal obtained at expected catalyst to petroleum ratio
The carbonaceous deposits are added to the weight of the regenerated catalyst without moisture.
Generally greater than about 0.3% by weight, more commonly about
More than 0.5% by weight, very often more than about 1%
ing. Such coke deposition is approximately 2% or
Or it can be as high as about 3% or more.
be. Similar to traditional FCC operations for VGO,
This invention provides for use after removal of catalyst from product vapors.
It consists of stripping the finished catalyst. A person skilled in the art is appropriate
stripping agent and used catalyst.
Although the conditions for pinging are well known, there are some
In this case, the method of the present invention is somewhat more
Requires strict conditions. This is for example a reaction
Contains components that do not volatilize under favorable conditions in the container.
This is achieved through the use of carbon metal oil. the ingredient
is at least partially deposited on the catalyst. like that
Adsorbed unevaporated materials can be evaluated from at least two perspectives.
It's a tough thing. First, remove the catalyst
Gases (including steam) used for
It can be put into the catalyst removal and recovery chamber connected to the end of the flow.
Preferably, and the accumulation of catalyst in such a chamber
If available, remove these unevaporated hydrocarbon strippers.
evaporation in the chamber followed by adsorption onto the catalyst bed in the chamber.
can be done. More specifically, stripper
The catalyst within the adsorbed feedstock is removed from the adsorbed feedstock.
As time passes, the resulting feed vapor is used for catalyst recovery and
and/or through a bed of catalyst accumulated in the removal chamber.
to remove coke and/or concentrated material.
Deposit onto the catalyst in the bed. such deposition
The catalyst supporting the substance is removed from the above catalyst bed by a stripper.
from there to the regenerator, concentrating
The product has greater stripping capacity.
while coke requires regeneration temperature
tend to increase and require greater regeneration capacity.
There is a direction. For the above reasons, the catalyst removal or recovery chamber is
Contact between stripping vapor and catalyst build-up
This can be done by preventing or limiting. parable
essentially falling out of circulation and being removed and/or
or large amounts that may remain at the bottom of the collection chamber.
Prevention by eliminating the catalyst. circulating catalyst
As soon as it is deposited at the bottom of the chamber, it is immediately removed from the chamber.
removed. In addition, the regeneration temperature and regeneration capacity requirements
In order to minimize the
Volatile hydrocarbon materials produced by removed catalyst
Effective for less than approximately 10% by weight of the total carbon loaded on the catalyst.
of sufficient time, temperature and atmosphere to reduce
It is preferable to use conditions. such a strip
Tupping can be caused by, for example, reheating the catalyst or using steam.
For long-time stripping and FCC/VGO operations.
gas at a temperature higher than that considered normal for
Flue gas and hydro from regenerators, e.g.
Rieter off gas (H 2 S containing), other products such as hydrogen
Consists of the use of oil plant gas. For example about 150 psig
Use pressure steam and a steam-to-catalyst weight ratio of approx.
Stripper at a temperature of about 350〓 at 0.002~0.003
Can be operated. On the other hand, strippers are about 1025〓 or more.
Can be operated at temperatures of According to the present invention, carbon metal oil can be charged into light products.
With fractionalization, significantly higher coke yields and catalyst
tends to cause coke deposits on the catalyst
Requires some care when playing. Zeolite and non
To maintain appropriate activity of zeolite catalyst
is caused by the accumulation of large amounts of heavy metals on the catalyst.
However, the weight percent of carbon remaining on the catalyst is approximately 0.25%.
% or less for a sufficient time, temperature, and atmosphere.
It is desirable to regenerate the catalyst under ambient conditions. child
The weight percent is approximately 0.1 especially for zeolite catalysts.
% or less, more preferably about 0.05% or less.
Ru. Therefore, when processing carbon metal oil, contact
The amount of coke that must be burnt off from the medium is
The amount is much larger than when disassembling VGO normally.
In the present invention, "coke" refers to residual unevaporated coke.
is understood to encompass feed materials or decomposition products.
If it exists, the string
Present on the catalyst after topping. For example, by adding a combustion modifier to the decomposition catalyst, it can be regenerated.
Carbon dioxide and/or monoacid in coke in vessel
It is possible to lower the combustion temperature for carbon dioxide.
Ru. Additionally, heat exchange means, e.g.
installed heat exchanger (e.g. steam coil)
heat can be removed from the catalyst during regeneration by
I can do it. Heat exchanger transfers catalyst from regenerator to reactor
Is it possible to install the regenerated catalyst in the catalyst transfer path to be transferred?
heat can be removed from the to the catalyst in the regenerator
The amount of heat given increases the amount of insulation of the regenerator to the surrounding atmosphere.
by somewhat tolerably reducing the heat loss of
In particular, the amount of raw material used to make coke is limited.
Once supplied; generally heat loss to the atmosphere is
It is preferable from an economic point of view compared to the other methods mentioned above.
It is thought that there is no such thing. Also, in the regenerator, dense
floors, e.g. water and/or steam
By injecting cooling fluid into the area, the regenerator
an inert gas used for heat absorption and removal in
can increase the amount of Feedstock fed via recycled regenerated catalyst
other suitable for controlling or limiting the heat transferred to
The preferred technology is that the CO2 formed in the regenerator
Maintains a specific ratio between carbon and carbon monoxide
However, the gas is not in heat exchange contact with the catalyst during regeneration.
or be brought into some kind of relationship. general
is the weight of coke present in the catalyst just before regeneration.
All or most of the above ratios are controlled as described below.
removed in at least one controlled combustion zone.
It will be done. More specifically, the coke on the catalyst
at least a major amount, preferably at least about 65%, and
preferably at least about 80% by weight CO 2 /CO's
a level where the molar ratio is substantially less than 5, e.g. less than about 4;
is removed in the combustion zone, which is maintained at a constant temperature. Reverse
CO from the point of view 2 /CO When looking at the relationship, CO 2 /CO
The molar ratio is at least about 0.25, and more preferably
at least about 0.3 and more preferably about 1 or more
should be greater than or equal to 1.5. A person skilled in the art should know that CO 2 technology to prevent combustion of
Although I am familiar with it, CO:CO 2 The molar ratio of carbon-
Catalyzed by heavy metal deposits produced from the processing of metallic oils
should be kept below 0.2 when playing
It has been taught (e.g., Zrinscak et al.
(see U.S. Pat. No. 4,162,213). However, this invention
in which the catalyst contains less than about 0.1% C, more preferably about
During regeneration below 0.05% C, CO production increases.
Further, in accordance with a preferred method of carrying out this invention
Therefore, the regeneration sub-process as a whole is carried out under oxygen-deficient conditions.
Reduce the level of carbon on the regenerated catalyst to the low levels described above.
carried out up to the bell; more specifically, there is one
The total oxygen supplied to the regeneration process is
All the hydrogen in the 2 Burns into O and coke
CO 2 chemical amount required to burn to
It can be and is preferably less than the stoichiometric amount. If,
If the coke contains other combustible materials,
The stated stoichiometry is the amount required to burn them.
can be adjusted to contain a suitable amount of oxygen. The recycler applied to the feedstock via the recycled catalyst
Other preferred techniques for controlling or limiting raw heat include circulating
A portion of the heat generated by the ring-shaped catalyst is transferred to the reactor.
Additives introduced into the system, e.g. water, steam, naph
other hydrogen donors, flue gas, inert gases and
and other gaseous or volatile substances that may be introduced into the reactor.
quality. The amount of coke burned from a given amount of catalyst
The higher the temperature, the more the catalyst is exposed to excessive temperatures.
more likely to occur. Many useful cracking catalysts are
It is easily deactivated at high temperatures, and among these, it is expensive.
molecular sieve or zeolite type catalyst.
Zeolite crystals, which are often similar to
The structure and pore structure of the catalyst are typically
or susceptible to hydrothermal denaturation. carbon-metal feedstock
The use of such catalysts in catalytic conversion processes is extremely
Destroys catalyst even when exposed to severe temperatures and steam
It is necessary to create a regeneration technology that does not Like this
The need is to transport the spent catalyst to the first regeneration zone.
and the process of introducing oxidizing gas therein.
can be satisfied by multi-step regeneration methods including
Ru. The amount of oxidizing gas introduced into this first region
The concentration of oxygen and oxygen introduced therein is
The desired conversion of coke to carbon dioxide gas on the medium
In other words, it is sufficient if it is even partially effective. Next, the department
The partially regenerated catalyst is removed from the first regeneration zone.
and transferred to the second playback area. Oxidizing gas is the
Introduced into the second regeneration area, higher concentration than the first area
Oxygen or oxygen-containing gas is supplied to the desired carbon
remove it to the level that Then it was played
Catalyst is removed from the second zone and recycled to the reactor.
is recycled and contacted with fresh feedstock. multiple like this
An example of the process regeneration method is included for reference in the present invention.
George D. Myers, et al., 1978, 12
Described in U.S. Patent Application No. 969602 filed on April 14th
has been done. Other examples can be found in U.S. Patent 2938739
Ru. Burns off coke deposited on catalyst during feedstock conversion
Regeneration of the catalyst by
Approximately 1000 to 1600〓 when measured at the mouth.
It can be carried out at any suitable temperature. This temperature is approximately
It is preferably within the range of 1200 to about 1500〓.
More preferably, it is about 1275 to about 1425〓, which is optimal.
It is about 1325〓 to about 1375〓. For example, this person
The method ranges from about 1300 to about 1400〓 depending on the fluid regenerator.
It was carried out at the temperature of the catalytic dense phase. One or more flows in one or more flow chambers
It is preferable to perform regeneration while maintaining the catalyst in the bed.
Delicious. For example, such fluidized bed operation
For example, a floor density of about 25 to about 50 pounds per cubic foot.
characterized by one or more fluidized dense beds of boiling particles with
do. The flow is based on the gas flow, including the combustion sustaining gas.
Maintain by passing. Gas moves particles into a fluid state
velocity is sufficient to keep the particles in
at a speed sufficient to prevent gas entrainment.
I am sent to the hospital. For example, the linear velocity of the fluidizing gas is
from about 0.2 to about 4 feet/second, preferably from about 0.2 to about 4 feet/second
Within 0.3 feet/second. One or more of the particles
The average total time spent on the floor above is approximately 5
to about 0, more preferably 5 to about 20, even more preferably
Usually about 5 to about 10 minutes. From the above description, the book
The fluidized bed regeneration method of the invention is implemented with the FCC operation method.
A short-contact, low-density entrainment regeneration method and easily distinguishable
We can separate. For example, approximately 0.1
% or less, or about 0.05% or less
Regenerates the catalyst to an extremely low level of carbon content
If the gas produced by combustion contains excessive amounts of oxygen,
at least the last of the coke in contact with the
about 10% or at least about the last 5% before playing
Incinerate (based on the total weight of coke on the catalyst)
can be done. In this case, the last 5% by weight
or the entire range of coke reduced to 10% by weight.
A particular coke portion selected from the
It is thought that it can be combusted with oxygen.
“Excess amount of oxygen” means all the hydrogen in water, all the
Carbon to carbon dioxide and coke just before regeneration
may be present in the selected portion of. Other
Its most stable oxidation under regeneration conditions for all combustible materials
in excess of the stoichiometric amount required to combust to
It means surplus. in the presence of excess amounts of oxygen
The gaseous products of the combustion that take place are usually
contains an amount of free oxygen. This kind of play
Oxygenation is supplemented by means or methods other than regeneration.
removed from raw gas or in other forms
If you do not convert it to
Appears as free oxygen in flue gases. excessive amount
Necessary for complete combustion of coke by oxygen
In order to obtain sufficient power, the amount of free oxygen must be
Usually, it is not just something that can be detected, but something that is significant.
It is. That is, from the entire completed regeneration operation
The concentration of free oxygen in the total regenerated flue gas recovered is
The amount is such that it is at least about 2 mole percent. child
Techniques such as
Although it is effective in increasing the level of
The boundaries and difficulties will become clear from the following explanation. Generated by the combustion of coke in the regenerator
The generated heat is absorbed by the catalyst and then regenerated.
The heat remains until the material is brought into contact with new material.
It can be easily retained by medium. Carbometallic
The relatively high conversion level of oils included in the present invention
When processing up to
The regenerator heat amount transferred to the raw material is
Heat the other materials, vaporize them, and
Provides endothermic heat for the packing reaction and
Thermal equipment required in the riser to compensate for heat losses
The level of input can be greatly increased.
For example, with the present invention, new raw materials can be transferred
The regenerator heat capacity may be adjusted within an appropriate specified range if necessary.
Can be clause or limited. The amount of heat transferred in this way
For example, about 500 to about 1 pound of new raw material.
1200, preferably about 600 to about 900, more preferably
is in the range of about 650 to about 850 BTU. said fever
The quantity range is the combined heat (in units of new raw materials)
BTU per pound). this union
The generated heat is used for reactions (e.g. cracking).
heat and enthalpy between the product and the new raw material
Feedstock and reaction by catalyst to supply the difference
The product is produced from the catalyst after the feedstock comes into contact with the catalyst.
This is communicated until the product is separated. the above
Heat causes coke to be adsorbed on the catalyst surface.
The heat thus made available in the reactor,
and extinguished by heating, vaporization, or reaction circulation.
expended heat, water, steam naphtha and other
such as hydrogen donors, flue gas and inert gases.
heat or radiation consumed by such additives.
and other losses. The amount of reaction heat transferred to the new raw material by the catalyst
one of the above techniques for the regulation or restriction of
or a combination of these may be used in the present invention.
Ru. Multi-stage regeneration is CO:CO 2 along with control of the molar ratio of
Provides the possibility of regenerating bonded oxygen vacancies. Hidden
te, CO:CO 2 The molar ratio of
regeneration during one or more stages of regeneration
About 50% by weight or less of coke on the catalyst just before
or more, more preferably about 65 to about 95% by weight, and
more preferably about 80 to about 95% by weight.
I can do it. The previously existing coke
The last 5% or more by weight of or 10% by weight of
Pre-stage or
All coke remaining after multiple stages is removed.
The next regeneration until a larger amount of oxygen is present
Can be removed in stages. This kind of method
All flue gas collected when the full regeneration operation is completed.
contains little or no excess oxygen.
No, i.e. 2 mol% as proposed elsewhere.
substantially less than about 0.2 mol% or less;
or a small amount of about 0.1 mol% or less
allows operation in such a way that it contains
do. Thus, multi-stage regeneration depends on the regenerated catalyst.
to limit the regeneration heat transferred to the feedstock oil and
and/or heat deactivation potential and at the same time
The carbon level on the regenerated catalyst specifically determines the catalytic activity.
A very low percentage of improvement (e.g. less than about 0.1%)
Another convenience that gives the opportunity to lower the
It is particularly useful in providing a good method for example
For example, in the two-stage recycling method, approximately 80% of the coke is removed in the first stage.
CO/CO by burning at a bed temperature of about 1300〓 2 and
CO and CO in 1 molar ratio 2 The second step is to generate
About 20% of the coke is burned at a bed temperature of about 1350〓.
and CO mixed with free oxygen 2 virtually all generated
You can do as you like. on the first stage floor
Combustion support gas with additional air introduced
and using the gas from the second stage, CO vs.
C.O. 2 The overall ratio of these two is approximately 0.6, and the
The total residence time of the catalyst in the zone is approximately 5-15 minutes.
becomes. Additionally, the regeneration conditions, e.g. temperature or atmosphere.
The atmosphere is substantially more severe in the second zone than in the first zone.
(e.g. at least about 10〓, preferably
(up to at least about 20〓), the most severe conditions
That part of the regeneration sequence that includes
This is done as long as a certain amount of coke is present.
Such operations expose the catalyst to more severe conditions.
Protect to the extent possible. Particularly preferred embodiments of the invention
is the dense phase of the second stage compared to the dense phase of the first stage.
In the phase, reduce the temperature by at least about 10 or 20
Thus, the carbon on the catalyst is also reduced in the second zone to about
0.05% by weight or less, or about 0.025%
Or even lower it to a maximum of about 1500〓.
It is a two-stage fluidization regeneration carried out at high temperatures.
In fact, catalysts can be used even if the amount of carbon on them is
According to this method, even if the amount is as large as about 1%,
Easily regenerated to levels as low as 0.01%
Can be done. In most cases, adsorbed oxygen-containing gas is
ensure that they are not carried to the riser by
This is very important. Thus, such an effect
Refurbishment whenever deemed necessary.
The catalyst discharged from the plant removes oxygen-containing gases.
Stripping with suitable stripping gas
You can tsping. Streets like this
For example, stripping gas or gas
Steam, nitrogen gas or other inert gas
Using gas at a relatively high temperature, for example about 1350° to about
It can be carried out at a temperature of 1370㎓. Nitrogen gas or
When using steam, the use of other inert gases
In this case, the tendency of catalyst deactivation due to hot water derived from
Useful from an avoidance perspective. Next on metal management, carbon management and thermal management
The findings and considerations are the most important when implementing the present invention.
It will help you get good results. these
Opinions are mostly on what is considered the best driving mode
Since the present invention is directed to
is not limited to the particular driving mode being studied.
It should be obvious. Furthermore, those with these opinions
Since it is necessarily based on theoretical considerations,
Regarding the operation mentioned here or below.
whether such a theory is included in the proposal of
There is no chance that it will be linked to this. Although each will be considered separately below, metal pipes
carbon management and thermal management in both theory and practice.
interrelated and interdependent issues
One thing will become immediately clear. coke
The formation of carbon and its deposition on the catalyst are mainly observed in carbon-metallic oil.
The presence of relatively large amounts of coke precursors
As a result, coke formation is caused by a high accumulation of metals.
and high accumulation of this metal.
It also has a considerable effect on catalyst performance. moreover,
The degree of success experienced in metals and carbon management
thermal management has a direct impact on the degree of thermal management required.
vinegar. Furthermore, it is also
Some of the steps that can be taken include carbon management and thermal management.
proved to be of great help. As mentioned above, large amounts of heavy metals accumulate on the catalyst.
When present, it is responsible for dehydrogenation and aromatic compounds.
This tends to cause condensation problems as well.
For feedstock oil with a certain fixed Ramsbottom coal residue value
increases gas and coke production. water vapor
or H in the form of either liquid water 2 o substantial
Introducing heavy metals into the reactor in small amounts is less harmful.
form, i.e. oxide form rather than metal form.
This is extremely advantageous from the standpoint of storage. this is
Assists in maintaining the desired selectivity. In addition, catalyst regeneration can be performed by selecting system components and residence time.
The residence time of the catalytic reactor relative to the residence time of the
The design of the equipment to reduce the ratio is such that the catalyst
of time under sub- and oxidative conditions, respectively.
There is a tendency to lower the ratio. This also desired selectivity
This can help maintain the level of Is the metal content of the catalyst well controlled?
The sum of hydrogen and methane produced in the reactor is
and/or the ratio of hydrogen to methane thus produced.
can be observed by monitoring.
Generally, the molar ratio of hydrogen to methane is less than about 1, preferably
or should be about 0.6 or less.
possible, and about 0.4 or less is about the best.
considered suitable. in actual implementation
The hydrogen to methane ratio ranges from about 0.5 to about 1.5, on average
can range from about 0.8 to about 1. Selectivity by carefully controlling carbon
(functionality that maximizes production of effective products) and
Both thermal productivity can be improved. general
In addition, the metal control technology described above also applies to carbon control.
Helpful. Utility of water addition in relation to carbon control
is a specification describing the additives introduced into the reaction zone.
That part of the specification has already been explained in considerable detail.
did. Generally, the distribution of the feed into the reaction zone
Techniques to improve supply are also effective, e.g.
Spraying or misting equipment that helps disperse materials
Includes use. Catalyst to oil ratio is also a factor in thermal control.
be. Prior art fluid catalytic cracking for VGO
Similar to the (FCC) method, for riser type reactors,
drop in reactor temperature, typically outlet temperature
and rising hot regenerated catalyst to the reactor.
by increasing or decreasing the flow of
In the practice of this invention, the temperature of the reactor is controlled.
You can control it. Excess catalyst to oil ratio
Automatic control of catalyst introduction is set to maintain
If the new feed was added to the reaction zone,
Production of carbon that is unnecessarily large in proportion to the weight of the object
Predictable speed and heat release. The relatively high reaction temperature also has implications for carbon control.
preferred. Such higher temperatures are supplied
More complete vaporization and separation of product from catalyst
Facilitate. Appropriately limiting the reactor total pressure and feed partial pressure
It also makes carbon control easier.
can be done. Generally, for a given level of conversion
, with a relatively small decrease in said pressure.
Coke formation can be substantially reduced. this thing
reduces the high boiling point of the feed by limiting the total pressure
Enhances vaporization of components, promotes decomposition, and reduces unconverted feed
and high-boiling decomposition products from the catalyst.
This is thought to be due to the fact that it tends to make it easier to
available. It is downstream of reactor equipment and reaction
Helps limit pressure drop in connection with vessel
It can be. However, for example, operating limits (e.g.
For example, due to pressure drop in downstream equipment),
Is it desirable to operate the reaction system at a higher total pressure?
or, if necessary, limit the partial pressure of the feed.
By doing so, the above advantages can be obtained.
Wear. Appropriate range of reactor total pressure and feed partial pressure
As mentioned above, in general, these ranges
It is desirable to minimize the pressure within. Product gas and unconverted feed (if any)
Rapid separation of the catalyst from the
be. For this reason, ballistic separation equipment
is the preferred type to carry out this process
This is the device. For the same reason, the catalyst is removed from the product gas.
The elapsed time between separation and the start of stripping is
It is advantageous to reduce it as much as possible. Katsupu
Type vented riser and rapid stripping
reducing the chance of coking of unconverted feed.
and reduce high-boiling decomposition products adsorbed on the catalyst.
There is a tendency to Particularly desirable aspects of operation from the perspective of carbon control
is a bend-type lamp with hydrogen donation if necessary.
The first step is to operate this process in a thermal chamber. same
At times, feed partial pressures and total reactor pressures should be kept as low as possible.
Keep low water, steam and as needed.
Other diluents are added in relatively large amounts. to do so
A very large number of the advantages mentioned above in great detail by
is obtained. In addition, liquid water, hydrogen donors, hydrogen
and other gaseous or vaporizable substances
When fed to the reaction zone, these materials
Gives you the opportunity to exercise additional control over oil ratios.
I can do it. Thus, for example, at the reactor temperature
catalyst vs. oil for a given value of fall or rise.
To increase or decrease the ratio, use water, steam and
and other gaseous or vaporizable substances.
Appropriately reduce or increase the feeding ratio to the area, or
Alternatively, the water vs. steam and
and/or other gaseous substances.
By substituting either less or more
Can be transformed or eliminated. Heat control releases in various parts of the process
measures taken or released to control the amount of heat produced.
Means of successfully handling such heat that may be emitted
including. Sufficient while regenerating the reactor heat balance
Using VGO, which usually has problems generating high heat,
Unlike the traditional FCC method, which uses carbon metal oil
(carbo-metallic oils) should be treated with careful control.
Generally generates large amounts of heat that requires
Ru. Thermal control is related to the substances introduced into the reactor,
This can be easily done by various techniques. write
The heat absorption by the feed is due to the preheating of the feed.
can be maximized by minimizing
Ru. It can be pumped well in reactors.
and ensure that the supply is sufficiently liquid to allow dispersion.
It is only necessary that the feed temperature be high enough.
Ru. coke so that higher conversion is achieved
Highly active state with suppression of (metallic control)
When holding the catalyst at
Higher conversion and greater selectivity reduce the heat absorption of the reaction.
Revenue can be increased. Generally high coke
High boiling point components that are very difficult to suppress and have the potential for oxidation.
Regardless of the
Facilitate. The rate of catalyst deactivation thus increases, but
Higher operating temperatures offset this loss in activity
There is a tendency to The higher temperature in the reactor is
It also contributes to an increase in octane number, thus increasing the
Offsets the octane-suppressing effects of primary deposition. heat absorption
Other techniques of collection also include adding water, steam,
and other gaseous or vaporizable substances.
As mentioned above in connection with the introduction of This invention also allows for “single unit RCC”
Named Dwight F. Barger U.S. Patent Application No.
Crude oil and crude oil distillate described in No. 06/263397
Applicable to RCC conversion of minutes. The entire content of the patent application
The content is included here for reference. Which of the above oils is useful in the present invention - whether it is charcoal or
Coal containing - whether or not it is a base oil/
Oil mixtures contain relatively large amounts of accumulated or deposited heavy
Metals (including their reduced states) and hydrogen donors
PCT Application No. 81/00662 containing a catalyst with a given substance
It can be decomposed by the technique described in . This PCT
The application was filed by Assurand Oil Inc.
Ted (Ashland Oil Inc.), Oliver J.
Zandona (Oliver J.Zandona), George Dei
George D. Myers, William
William P.
Hettingcr. Jr.) and Steven M. Kovacs
Co-authored with the invention under the name of Steven M. Kovach.
The application was filed in
shall be included herein. This PCT application
for cracking coal/oil mixtures according to the invention
Favorable conditions are disclosed. As noted above, the present invention provides a method and a method described above.
It can be carried out by another method. descriptive, non-restrictive
A preferred embodiment is shown in the attached schematic diagram in FIG.
This will be explained by the explanation of the figure shown below. To explain FIG. 1 in detail, the cold storage container 10
Stored pulverized coal (e.g. 100-200 meth)
) is passed through the pipe 16 at a predetermined speed by the metering device 14.
The mixture is then supplied to the mixer 22. Atmospheric distillation residual oil
The eel hydrocarbon oil is introduced through the inlet pipe 12.
Ru. The velocity introduced into mixer 22 through tube 20
The degree of
A desired oil-to-coal ratio can also be provided.
In the case of the present invention, the range is from about 9:1 to about 1000:1.
It is surrounded. The coal is completely melted in the mixer 14.
However, in the embodiment of the present invention, the
At least some of the coal is solid and suspended in oil.
Mix and drain quickly. coal and
The oil mixture is then passed through pipe 24 to pump 26
The mixture is then passed through tube 28 to a control valve.
30. control valve is open
The coal/oil mixture is flowed into the feed pipe 82 while
vinegar. The above coal/oil mixture is fed along feed pipe 82.
The water is sent to the joint with the water supply pipe that has the control valve 83.
Ru. suitable metering and control means (not shown))
through liquid water and 650〓+carbon metal oil.
It can be supplied to the pump 79 at a predetermined ratio. This pon
The water and converter feed mixture
, a control valve 80, a heat exchanger for preheating the feed material
81 and the riser through an extension of the supply pipe 82.
-type reactor 91. During operation of the riser type reactor 91, the catalyst is
It is sent to the reactor through a medium pipe 86. catalyst
The flow rate is controlled by the control valve 87 and the riser type clamp.
To those skilled in the art of designing and operating king equipment.
is a known suitable automatic control device (not shown)
Adjusted by. Decomposition and desorption of feed material in riser 91
After separation of product and catalyst in chamber 92, the catalyst is
removed from the desorption chamber 92 by the tripper 94.
Ru. The spent catalyst is removed by a slider to control the flow rate.
a spent catalyst transport pipe 97 with a valve 98;
Then, it is sent from the stripper 94 to the regenerator 101.
It will be done. The regenerator 101 is located between the top and bottom of the regeneration chamber.
A dividing panel 104 separates the upper chamber 102 and the lower chamber.
It is divided into a chamber 103. Transport pipe 97?
These spent catalysts are supplied to the upper chamber 102, where they are
partially played. Partially regenerated catalyst
is a funnel-shaped collection with a diagonally cut upper edge.
The dense catalyst phase in the upper chamber 102
is collected from the upper surface of the
High density in the lower chamber 103 through one falling leg 107
sent below the surface of the catalyst phase. Internal catalyst falling leg 10
Use an external drop leg (not shown) in place of 7.
You can also do that. Valves in such external falling legs
The residence time in the upper and lower chambers is
and the flow rate between both chambers can be controlled. replenishment
Catalyst and/or catalyst or regeneration additives
A dosing tube (not shown) connects the upper chamber 102 and/or
Alternatively, it can be added to the lower chamber 103. Supply air to the regenerator through the air supply pipe 113
do. A portion of the air is sent through the branch supply pipe 114.
It is sent to the inlet pipe 115. This insertion pipe 115 is filled with air.
extending upward into the chamber 111 along its central axis.
Ru. The catalyst in the lower chamber 103 is
Enter the space between the wall and the spigot. Inside this space
A small spigot (not shown) suspends the catalyst and
The top of the plenum chamber 111 communicating with the lower chamber 103
Horizontally arranged annular distributor adjacent to the opening (Fig.
(not shown). Air supply pipe 11
The remainder of the air passing through 3 is air heater 117,
At least during initiation by VGO, heated and then
It is introduced into the inlet 118 of the annular distributor. this
Partially regenerated air in the lower chamber 103 is inserted into the inlet.
Provide an upward flow of gas to suspend the catalyst.
A hole, nozzle or gap can be provided.
Ru. The air in the lower chamber 103 causes the falling leg 107 to
Regeneration of the partially regenerated catalyst introduced through
be completed. The amount of air supplied depends on the combustion that occurs
The gas reaches the top of the lower chamber 103 and the upper chamber
102.
The falling leg 107 fills the expanded gap in the panel 104.
This panel has drop legs and coaxial
and the gas distributor 120 surrounding it is fixed.
has been established. Pre-partially discharged lower chamber
Combustion support gas from 103 passes through gas distributor 120
The coke is then introduced into the upper regenerator 102 where the coke
Coal coming in from the contaminated catalyst transport pipe 97
contact with a carbonation catalyst. in the gas distributor 120
The open tube 121 contains partially discharged combustion support gas.
promotes uniform distribution of gas into the upper chamber 102. Supplementary
Charge air or cooling fluid is supplied through supply pipe 122.
It can be introduced into the upper chamber 102. Also supply
Tube 122 can be vented through gas distributor 120.
You can also do it. less than about 0.25% carbon, preferably less than about 0.1%,
More preferably, the carbon content is less than about 0.05%.
The regenerated catalyst is discharged from the lower regeneration chamber 103.
and passes through the regenerated catalyst stripper 128 to the catalyst stand.
It is fed into a dopipe 86. In this way,
The live catalyst is returned to riser 91 where it is fed with fresh raw material.
further contact with the material. The reproducing device is an upper reproducing chamber 102 and a lower reproducing chamber 10.
Since it is divided into 3 parts, it can be used in the catalyst regeneration device.
It is possible to eliminate fluctuations in residence time due to
or limit the amount of regeneration heat imparted to fresh raw materials;
Produces regenerated catalyst with low carbon levels and returns it to the riser.
It has the unique effect of being useful for sending messages. Since the playback device is configured as above,
The relatively high carbon content supplied from the transfer line 97
The coking catalyst is used to sustain combustion in the upper regeneration chamber 102
Contact with gas. This gas is partially recycled
The carbon in the medium burns in the lower regeneration chamber 103.
At least some of the oxygen has been removed.
There is. Therefore, the carbon combustion and upper regeneration chamber 102
controlling both the amount of carbon dioxide produced in
Can be done. Air supply pipe 113 and branch path 11
The regeneration gas introduced through 4 contains a relatively large amount of acid.
Although there is a possibility that it contains elements, the lower regeneration chamber 10
The partially regenerated catalyst in 3 contains most of its carbon content.
has already been removed. High inside lower regeneration chamber 103
The effects of oxygen concentration and high temperature combine to reduce the amount of residue in the catalyst.
quickly removes carbon and cleans with minimal heat dissipation.
A highly regenerated catalyst can be obtained. Therefore, here again, below
Combustion temperature and CO in the regeneration chamber 2 Control of CO ratio
can be easily controlled. Regeneration off gas is in upper regeneration chamber 1
From 02 to gas pipe 123, control valve 124, powdering
Discharge via catalyst trap 125 and outlet 126
be done. The gaseous product from desorption vessel 92 can be removed from any convenient
For example, steam line 1
31 to the fractionating column 132.
Wear. The fractionating column 132 has a pot residual oil outlet 133 and a side line.
Oil outlet 134, flash oil stripper
135, and stripper bottom line 136.
The bottom line 136 of the strip is a flash
It is connected to the oil discharge pump 137. Stoli
The overhead product from Zupah 135 takes line 138.
After that, it returns to the fractionating column 132. The main line 139 for discharging top oil of the fractionating column is
Connected to the top oil receiving tank 142, and further connected to the pot residual oil line 1
43, the gasoline product is discharged through the pump 144.
It will be done. Line 145 for recirculating a portion of gasoline products
It can also be sent back to the fractionation tower via
A valve 146 serves as a control valve for the recirculation amount. Tower top oil pan
The tank 142 further includes a water receiving tank 147 and a water discharge line 1.
Contains 48. Gas outlet 150 of the tower oil receiving tank
are mainly C Five Less flow is discharged, but other
C Five ,C 6 and C 7 It also includes a small amount. If necessary,
C included in the stream Five The above ingredients are compressed, cooled and
It is separated by fractional distillation and returned to the top oil receiving tank 142.
Good too. introduced into the regeneration zone 103 via line 114.
Oxidizing gas such as air is supplied from management 109.
Can be mixed with spray cooling water. Oxidizing
The mixture of gas and spray water passes through the spigot 115.
and finally fed to the lower granular catalyst bed. The aperture diameter of the acid separator 120 allows it to flow upwardly.
flow easily passes through and enters the upper regeneration chamber 102.
It has sufficient size. However, this opening
The diameter is increased due to the pressure difference between the upper and lower regeneration chambers.
of catalyst particles flow into the bottom through the distributor.
The size is such that it prevents Plug tube 1
The aperture diameter of 15 is the same as that of the distributor. reproduction
The gas components coming out of the device are combustion products, nitrogen,
Steam formed by the reaction and/or regenerator
Water vapor derived from vaporized water added to
are oxides of other trace elements. These gases are
A cyclone separator (not shown) eliminates floating contact.
It is separated from the medium particles and passes through the discharge pipe 123 to the regeneration chamber.
is discharged from. The present invention also applies to single-stage regenerators and combustion gas
Multi-stage where the catalyst is basically in a forward flow relationship rather than a counter flow relationship.
It can also be used in formula regenerators, especially as shown in Figure 2.
This is effective for such types of playback devices. This is countercurrent
Low CO in formula 2 Obtain combustion generated gas with a CO ratio
This CO is suitable for 2 It has a low CO ratio
This helps lower regeneration temperatures under high carbon content.
One. The temperature of the zeolite in the catalyst is too high or
If the residence time is too long, it may deteriorate.
Playback with two or more stages or zones due to
Preferably using a device. Reinstall as shown in Figure 2.
Dividing the storage into upper and lower regeneration chambers is the regeneration process.
control of coke adhering to the surface of the regenerated catalyst.
reduce the amount without exposing the catalyst to excessive temperatures
It has a special effect of being helpful. Figure 2 shows the upper part of the desorption chamber 92, and the inside of the desorption chamber 92.
The upper end 164 of the iser 91 and the gas solid therein
An enlarged vertical cross-section of the separation device (this is in detail).
Ru. That is, hydrocarbon conversion from suspended solid catalyst particles
The cross section of the separation device for separating the components is numbered 16.
Inclusively indicated by 0. The separation device includes a discharge section. As this discharge part
It forms part of the elongated reaction chamber itself and its discharge
a hollow member forming a passageway including an end or a reaction chamber;
an extension or branch from the reaction chamber in direct communication with
and receives a stream containing catalyst particles suspended in the product.
any hollow member forming a passageway through which
good. In some cases, the discharge and the upstream part of the reaction chamber
There is no clear distinction between the two, and both have the same predetermined length.
It can form part of a pipe. That is, the second
As shown, the separator 160 has a hollow discharge section.
166, this discharge is connected to the downstream cylindrical riser
91 with the same diameter as the tube end flange 162 at the upper end 164.
and by bolting or welding (not shown) thereto.
It has a fixed tube end flange 168. Exclusion
The protrusion 166 is an extension that is integrated with the cylindrical riser 91.
You can make it into a long shape or butt weld the top end 164.
Alternatively, flanges 162 and 168 may be omitted. As shown, the passageway 170 starts from the inlet section 172A.
Outlet section 172 with starting end lip 173
substantially over most of its length ending in B
It has a uniform circular cross section. As described below, the exit
The cross-sectional area of the portion 172B and the lip 173 is the same as that of the inlet portion 17.
Same as internal cross-sectional area of 2A and/or riser 91
or may be larger or smaller. Furthermore,
Passage 170, lip 173, inlet and outlet 17
The cross sections of 2A and 172B do not necessarily have to be circular.
stomach. Other regular or irregular shapes are also considered.
can be used in the present invention. Its upstream end (lower in the drawing) and downstream end (lower in the drawing)
contains one or more bends in the middle of
Risers can be successfully used and therefore lever
invention can be used with this type of riser. La
The sharp bend in the iser substantially reduces catalyst particles.
It can be made faster. Therefore upstream of outlet section 172B
There is a noticeable bend over a short distance (downward in the drawing).
If there is a reduction in the catalytic velocity obtained,
If the curvature significantly reduces the separation efficiency of the
When increasing the radius of curvature is desirable or necessary
and/or its flexure at the exit portion 1
Further upstream (downward in the drawing) relative to 72B
Transfer may be desirable or necessary.
In this way, the catalyst particles reach the outlet part
can be re-accelerated (in this case in a vapor/solids stream)
steam flows downstream of the bend (upward in the drawing).
Over a qualitative distance, the catalyst particle leaves its curvature.
Something that continues to move faster than the speed at which it moves
). However, in this embodiment, the exit
Section 166 and its discharge channel 170 are
The flow path that exists over the entire length of the line riser 91
It has a vertical axis XX that coincides with the vertical axis. like that
Figure 2 shows only the downstream end (upper side in the drawing) of the riser.
Shown below. The inlet portion 172A and the outlet portion 172B are
The tubular risers 164 are substantially coaxial with each other.
Hydrocarbon conversion products and solid catalyst particles flowing out from
Provide a continuous discharge flow path for the child.
Both are preferable. For best results, exit section 170
so that its vertical axis X-X is vertical or nearly vertical.
For example, if desired,
The vertical axis is less than about 30° from vertical, preferably less than about 20°.
more preferably by an angle of less than about 10°.
It's okay. The use of angles larger than these
However, as the above angle increases,
There is a loss in efficiency. But vertical or
Reverse operation in approximately vertical arrangement, i.e. exit section 17
It is also possible to operate with 2B opened downward,
Such operations may in some cases be affected by the effects of gravity.
It can bring some benefits. Separation device 160 includes an outlet portion 166 at least
siege assembly 180, which is partially surrounding
Also included. In a preferred embodiment, the exit section
When viewed in a cross section perpendicular to the axis X-X of the
Boot 180 follows the outline of exit section 166.
It is a ring-shaped body that can be rolled up. However, within the scope of this invention
and the substance of the outline of the exit section 166 mentioned above.
extended adjacent to (sometimes all)
It is considered possible to use existing enclosure assemblies.
It will be done. The enclosure assembly 180 includes an exit section.
166 substantially parallel to the longitudinal axis X-X.
It includes an extending outer wall portion 182. Also the encirclement area
The assembly 180 has an exit section from the outer wall 182.
Extending inward towards the exterior wall of the building 166
It also includes a connecting wall 184. However, siege 1
Upstream end of 80 (compared to flow direction in riser 91)
be at least partially closed to
is preferred (but this is not the case). deer
Gaps and openings in the connecting wall 184 are
Harmony of different expansions and contractions of the surrounding and outlet areas
This is useful from the viewpoint of
Stripping device located upstream of the tube 166
used stripping steam if it contains
It is also possible to provide a means to extract the for example,
Such a stripping device uses riser 91.
It can be provided so as to surround it. Outer wall part 18
2 and the connecting wall (if any) substantially
Define the envelope of the cup shape. shape like this
is a preferred embodiment. Does it have a connecting wall 184?
The outer wall portion 182 with or without an exit section
166, and a collection channel 186 is formed between the two.
stipulates. In a preferred embodiment of this invention
In other words, the collection channel 186 extends along the entire length of the outer wall portion 182.
Figure 2 shows an extended annular cross section. However, other cross sections
Any shape is also possible. At least one outlet hole 190 is surrounded by 180
preferably through a portion of the outer wall 182.
Provided through. However, the exit hole is in the connecting wall 184.
may be provided. The outlet hole 190 is the collection channel 1
86 and hollow outlet conduit 192.
It functions in such a way that it can The outlet conduit 192 is connected to the enclosure 1
80 to a second stage separation such as a conventional cyclone device
It can extend to a device (not shown). As shown in FIG.
The attached downstream end portion of the riser 164 is connected to the desorption chamber 9.
Located within 2. Second stage separation of the type mentioned above
Or, even if the cleaning device is placed inside the desorption chamber 92,
You don't have to leave it there. According to a preferred embodiment, the light
of the hydrocarbon conversion products discharged from the
The only outlet from the desorption chamber 92 for
and into outlet conduit 192 through. For clarity, FIG. 2 shows a single exit hole 190.
Although only shown, a plurality of exit holes 190 surround
Extending through the separation of the outer wall 182 includes:
It is within the scope of this invention. The exit hole 190 is located at the edge 1
70 (not shown).
Alternatively, it may be located upstream of the edge 170.
(as shown). Exit hole 1 adjacent edge 170
90, the height of the surrounding outer wall 182, i.e.
In other words, the downstream extension is the downstream extension of the edge 173.
It can be lengthened. of the tubular riser 164 and the desorption chamber.
Any number of separation exit holes 190 depending on size
are provided around the outer wall portion 182 at intervals from each other.
and each exit hole also has its own exit conduit.
I can do it as much as I want. Alternatively, multiple exit holes
190 through one common manifold or equivalent
may be introduced into a single outlet conduit 192. Adhering to the following advice is to
Can help achieve high levels of operational efficiency
Ru. More specifically, the end 196 of the shroud 180
Approximately 2DD upstream or approximately 3D below the lip portion 173
Preferably, it is located in a zone extending up to the flow. Like
Specifically, end 196 is approximately D upstream from lip 173.
and D downstream. More preferably,
The above band is approximately D/3 upstream of the lip portion 172B.
It spreads approximately D/6 downstream. Now, the optimal position of edge 196
The location seems to be practically upstream of D/5, and here
, D is the effective downstream end of exit section 166.
It is the diameter. As shown, end 196
There is a space outward from the exit section 166.
Inlet 19 for the collected flow passage 186
form 7. In the above discussion, D is the exit section 166
indicates the effective diameter of the cross-sectional opening area at the downstream end of
Ru. The opening end may or may not be circular.
It can be divided into two or more openings.
In any case here
is also not a diameter in the ordinary sense of the term. opening
The effective diameter of the total opening area of the
For example, the formula: D=√4
(In the formula, A is the plane of the inner cross section that combines the above openings.
product). According to the above particularly preferred embodiment, the lip portion 1
73 projects downstream of the shroud end 196. like this
and the edge 196 of the shroud is about D/20 to about 2D;
Preferably from D/12 to about D, more preferably
Lip portions 1 separated by a range of about D/3 to about D/8
Upstream of 73 is preferred. Exit section as shown in Figure 2
166 discharges the catalyst into the space downstream of its outlet end.
Ru. In this embodiment, at the exit section 166
downstream based on the direction of movement of the catalyst and decomposition products.
The discharge path P has a motion component in the direction 1 catalyst along
Particles are released. Such a passage P 1 is generally
It expands in the downstream extension direction of the exit cross-sectional axis XX. Sara
, catalyst passage P 1 branch out from and axis X-X
of the exit cross section 166 as a flow S branching out from
Product vapors are released from the downstream end. The lip portion 173 protrudes downstream of the shroud end 196.
If gaseous transition occurs due to hydrocarbon cracking,
The conversion products are routed through the arrows before entering the collective flow path 186.
It is formed by a lip portion 173 as shown by S.
It may be flown around curved corners. At the same time, raw
The momentum of the catalyst particles is much larger than the momentum of the product vapor.
The momentum of these particles is the curve shown by the arrow S.
Ivy makes it difficult to swerve along the flow path. This embodiment allows for discharge from the downstream end of the outlet section 166.
The majority of the product vapor produced is at an angle of at least about 45°.
How does it diverge from the vertical axis X-X at the opening angle?
and adjacent the downstream end of the outlet section 166.
This product evaporates in a predetermined portion of the desorption chamber 92.
Consistent method for collection and removal
It explains how it is formed in the flow. of said angle
Preferred embodiments are at least about 90° and more preferred
Preferably, it is at least about 105°. This aspect is also
In addition, at a position Z downstream of the planned portion of the release chamber 92.
How does the catalyst point outward from axis X-X?
Streamline P 2 on the side in the desorption chamber as shown in
and then the catalyst particles move along the predetermined portion.
Passage P placed outside from 3 and P Four along top
It shows that it is carried away in the direction of the flow. A preferred and advantageous variant of the separation device is the
It is disclosed in Figure 3. For example, a variation is the exit
Intersects the vertical axis X-X of the cross section and is at a higher level
Signage that can help you achieve the efficiency of
together with everything previously stated with respect to Figure 2.
It may also include a part. bound by theory
There is no forest, but the signboard indicates that you can enter via Entrance 197.
the probability that a particle will proceed to the entrance to the opening 190
more regular or consistent in reducing
Helps form a separate catalyst in the stream.
It seems that The signboard should be flat as shown in Figure 3.
board, inside and opposite the top edge of the hemisphere as shown in Figure 2.
When a catalyst is released into a pair of spheres, or other
Suitable shape and shape to promote rectification of catalyst particles
It can be any size. Generally, the catalyst flow is from the downstream end of the outlet section 166.
The marking is at least about 3 times the total width of the catalyst stream.
Preferably, it is twice as large. Name the sign in the previous sentence.
approximately 1/2 to 5 times the overall width applied, more preferably
about 1.5 to about 3 times, and most preferably about 1.5
or twice the distance downstream of the catalyst release location.
It would be advantageous to place a signboard at signboard
When in use, the
touching at least the space downstream of the open outlet section 166.
The medium is thrown out. In some embodiments, the sign is
Annular or circumferential orifice in cooperation with lip 173
It may be considered as providing a chair. Figure 3 state
, the sign 200 is aligned with the longitudinal axis of the exit section 166.
It intersects X-X, and is also suspended by the hanging rod 202.
It is provided within the desorption chamber 92. Signboard 200 is good
Preferably, the catalyst flow extending downstream from the outlet cross section 166
intersects the road and extends substantially at right angles to the axis
Includes an impact surface 204. During operation, catalyst particles and lip portion 173
A small amount of decomposition products released from the surface 204
collide with The catalyst and gas flow approaches plate 200.
Then, as shown by the catalyst flow path T, the gravity
eventually separated from the outer part of the sign 200 under the influence.
As the catalyst particles leave, the flow reaches signboard 200.
deviate radially and outwardly along the When the sign is sufficiently close to the downstream end of the exit section 166,
As shown in Figure 3, when the flow leaves the exit cross section,
The catalyst immediately begins to separate from axis XX. this
has a component moving in the downstream direction, and the exit cross section
emission that extends in one or more directions deviating outward from the axis of
How catalyst particles are thrown out along the path
This is an example. Furthermore, this aspect
How can it be thrown out from the downstream end of the exit cross section?
Catalyst flow deflected downstream or outward
It shows a deviation in the upstream direction from the passage. Both this embodiment and the embodiment described above involve the connection between the catalyst and the product stream.
closely adjacent to the downstream end of the elongated reaction chamber, between
Figure 3 is an illustration of interposing barriers at locations. the catalyst particles at a sufficient velocity, e.g. about 60-100 ft.
exit 166 at a speed of
Due to their momentum at 4, most catalyst particles
target until it fully exceeds the outer wall 182 of enclosure 180.
It is preferable to move it outward along the
Delicious. Within this velocity range, the flow exits outlet 166.
exit and direct the flow along the target impact surface 204.
Forms a pressure cone that helps direct
Is possible. Catalyst particles are the final target
When leaving the G-200, it is necessary to leave under the influence of gravity.
Collection flow path 18 as it passes downwardly through chamber 92
Much more likely to pass 6. With this
In contrast, the air flow impacting the target 200
The reaction product does not exhibit the momentum of the solid catalyst particles. So
Therefore, this gaseous product is quickly removed from the target 200.
the adjacent area until it separates and enters the collection flow path 186.
It turns and falls. For example, about 60 feet/second or more.
At riser speeds like below, the target 200 surface
Attach an eccentric assembly such as cone 206 to
the direction of the flow emitted from the outlet 166
Start making gentle changes. For example, 45 feet/second
At lower speeds, the tip of the cone 206
It may be advantageous to have the end slightly protrude into the downstream end of the outlet.
There is. The target 200 and the cone 206 are
Separation efficiency can be significantly increased, but they
The use of is optional. Hydrocarbon gases (including steam) are generated during fluid catalytic cracking operations.
) and solid catalyst at a flow rate of approximately 25 to 100 (or
or more) through the tubular riser at a speed of feet per second.
It can be flowed downward. The flow is at the outlet 16
6 through the downstream end of passageway 170.
Adjust the flow velocity in the downstream direction by increasing or decreasing the surface
Sometimes it is desirable. through the riser
The flow velocity is relatively low, with a flow velocity of about 45 feet/second.
If it is made, reduce the cross section of the passage 170 and
It is desirable to increase the velocity of the flow before discharge from
There is. Alternatively, e.g. about 80-100 feet
The flow moves over the riser at relatively high speeds, such as
If it passes, increase the cross-sectional area of the passage 170,
It is desirable to reduce the velocity of the flow before discharge from the outlet.
There is something interesting. In a similar manner, at least in part, outlet 166
An enclosure entrance 197 or collection passageway 186 surrounding the
Ratio of the cross section of the riser outlet to the downstream open end of the riser outlet
It was made small enough to be mistakenly targeted.
Minimizes the chance of catalyst particles entering enclosure 180.
At the same time, the cross-sectional area of the enclosure collection passageway 186 is
To prevent excessive increase in speed when entering the enclosure
be large enough to prevent excessive pressure drop in the flow.
should be stopped and significant abrasion of enclosure passage surfaces should be avoided.
be. Effective riser release velocity of 45 feet/second
When the enclosure collection area is e.g. about 0.7
If the ratio is to the riser discharge area, the flow through the enclosure is
The speed is not excessive. At the same time, riser release
When the speed is 80 feet/second, it is approximately 1
The ratio of discharge area to collection area is
This is an exemplary value to avoid excessive flow velocity. these
The ratio of abrasive wear and overload on the downstream side of the enclosure assembly
Non-excessive flow rate required to avoid excessive pressure drop
of a range of values that can be demonstrated to be effective in maintaining
This is an example. Due to the need to achieve these objectives,
It is within the scope of this invention to increase or decrease the product ratio. outfit
In designing the equipment, it is natural to consider appropriate equipment components.
size, adjust downstream processing equipment and riser
Achieve sufficient pressure drop from the outlet to the outlet 192.
The generated steam is passed from outlet 166 to outlet 192.
The flow, and from there, the downstream side like a cyclone
Facilitate flow of the steam to processing equipment. Flow enters outlet 190 from enclosure collection passage 186.
and the speed does not increase excessively while passing through it.
It is also desirable to have an enclosure and exit in a variety of shapes. one
In an exemplary embodiment, the area of the outlet(s) is equal to the flow rate
sufficient to maintain approximately the same value as in the enclosed collection aisle.
make it a thing.
第1図は本発明の方法に使用する装置である。
第2,3図はライザー上部の詳細図である。
10……冷貯蔵容器、14……計量装置、91
……ライザー、94……ストリツパー。
FIG. 1 shows the apparatus used in the method of the invention.
Figures 2 and 3 are detailed views of the upper part of the riser. 10...Cold storage container, 14...Measuring device, 91
...Riser, 94...Stripper.
Claims (1)
なくとも部分的に溶解した石炭および金属で汚
染された炭化水素残油からなる供給原料油を漸
進流接触分解帯域に導入し、そこで前記石炭、
前記残油および炭化水素分解触媒からなる少な
くとも25フイート/秒(7.6m/秒)の線速度
を持つ流れを形成し、 () 分子状の水素を添加することなく、前記
残油の脱水素化によつて、前記流れ中に移動水
素を供給し、前記脱水素化を促進させて移動水
素を供給し前記石炭から液状生成物の生成を促
進させるために、前記残油を少なくとも1500の
ニツケル当量の重金属を十分に沈積した分解触
媒と接触させ、 () 少なくとも50容量%/1回の通過の前記
残油の転化を起こすために十分な、10秒までの
範囲で前記接触分解帯域中の蒸気滞留時間、
900−1400〓(482−760℃)の範囲の温度およ
び10−50psi絶対(7031−35155Kg/m2)の全圧
の組み合わせの下で前記移動水素を形成し、お
よび () 前記分解触媒から分離し、液化物およ
び/あるいは転化物および分解油の生成物を回
収する、 ことからなる石炭/油の混合物の漸進流分解方
法。 2 前記炭化水素分解触媒が40−250m2/gの範
囲の表面積および0.2−0.5cm3/gの範囲の全気孔
体積を持つ特許請求の範囲第1項記載の方法。 3 液体水、蒸気あるいは液体水と蒸気の組み合
わせが前記帯域に導入され、ここで、前記原料油
に対する前記水、蒸気あるいはその組み合わせの
分圧の比が1−14の範囲にある特許請求の範囲第
1項記載の方法。 4 前記液体水、蒸気あるいはその組み合わせが
500−5000ppmの範囲の硫化水素を含有する特許
請求の範囲第3項記載の方法。 5 前記蒸気滞留時間が0.5−3秒の範囲にある
特許請求の範囲第1項記載の方法。 6 前記蒸気滞留時間が1.0−2.0秒の範囲にある
特許請求の範囲第1項記載の方法。 7 前記石炭がサブアンスラサイト、ビチユ―ミ
ナス、サブビチユ―ミナス、亜炭、褐炭あるいは
泥炭およびその混合物からなる類より選ばれ、こ
こで前記金属及びコンラドソン炭素を含有する炭
化水素油が少なくとも2ppmニツケル当量のニツ
ケルを含有する特許請求の範囲第1項記載の方
法。 8 () スラリー化したおよび/あるいは少
なくとも部分的に溶解した石炭および金属で汚
染された炭化水素残油からなる供給原料油及び
水素供与物質を漸進流接触分解帯域に導入し、
そこで前記石炭、前記残油、前記水素供与物質
および炭化水素分解触媒からなる少なくとも25
フイート/秒(7.6m/秒)の線速度を持つ流
れを形成し、 () 分子状の水素を添加することなく、前記
残油および前記水素供与物質の脱水素化によつ
て、前記流れ中に移動水素を供給し、前記脱水
素化を促進させて移動水素を供給し前記石炭か
ら液状生成物の生成を促進させるために、前記
残油と前記水素供与物質とを少なくとも1500の
ニツケル当量の重金属を十分に沈積した分解触
媒と接触させ、 () 少なくとも50容量%/1回の通過の前記
残油の転化を起こすために十分な、10秒までの
範囲で前記接触分解帯域中の蒸気滞留時間、
900−1400〓(約482−760℃)の範囲の温度お
よび10−50psi絶対(7031−35155Kg/m2)の全
圧の組み合わせの下で前記移動水素を形成し、
および () 前記分解触媒から分離し、液化物およ
び/あるい転化物および分解油の生成物を回収
する、 ことからなる石炭/油の混合物の漸進流分解方
法。 9 () スラリー化したおよび/あるいは少
なくとも部分的に溶解した(a)石炭及び(b)金属及
びコンラドソン炭素を含有する炭化水素油から
なる原料油を漸進流接触分解帯域に導入し、前
記炭化水素油は熱分解時に少なくとも1〜2重
量%の残留炭素を有し、そして少なくとも4〜
5.5ppmのニツケル当量の重金属を含有するこ
とによつて特徴づけられ、前記金属がニツケル
を含み、前記原料油の脱水素を促進するために
少なくとも25フイート/秒(7.6m/秒)の線
速度を有する流れを前記帯域中に形成し、前記
流れは前記原料油および炭化水素分解触媒から
なり、前記触媒は少なくとも1500ppmのニツケ
ル当量の重金属の沈積を有することで特徴づけ
られ、 () 10秒までの範囲の蒸気滞留時間、900−
1400〓(482−760℃)の範囲の温度および10−
50psi絶対(7031−3.5155Kg/m2)の範囲の全
圧の組み合わせの下に、前記帯域中に移動水素
を形成し、 () 前記原料油を前記炭化水素分解触媒と接
触させて分子状の水素を添加することなく、前
記原料油の脱水素によつて前記流れに前記移動
水素を導入し、それによつて、前記原料油から
液体生成物を生成し、同時に0.3−3%の範囲
で前記炭化水素分解触媒上にコークスを堆積
し、それによつて使用済触媒を生成し、 () 前記使用済触媒から前記液体生成物を分
離する、段階からなる液体燃料生成物を経済的
に生成する方法。 10 () スラリー化したおよび/あるいは
少なくとも部分的に溶解した(a)石炭および(b)金
属及びコンラドソン炭素を含有する炭化水素油
からなる原料油を漸進流接触分解帯域に導入
し、前記炭化水素油は熱分解時に少なくとも約
2以上の残留炭素を有し、そして少なくとも4
−5.5ppmのニツケル当量の重金属を含有する
ことによつて特徴づけられ、前記金属がニツケ
ルを含み、前記原料油の脱水素を促進するため
に25−100フイート/秒(7.6−30.5m/秒)の
範囲の線速度を有する流れを前記帯域中に形成
し、前記流れは前記原料油および炭化水素分解
触媒からなり、前記触媒は少なくとも1500ppm
のニツケル当量の重金属および水の沈積を有す
ることで特徴づけられ、 () 10秒までの範囲の蒸気滞留時間、900−
1400〓(482−760℃)の範囲の温度および10−
50psi絶対(7031−35155Kg/m2)の範囲の全圧
の組み合わせの下に、前記帯域中に移動水素を
形成し、 () 前記原料油を前記炭化水素分解触媒と接
触させて分子状の水素を添加することなく、前
記原料油の脱水素によつて前記流れに前記移動
水素を導入し、それによつて、前記原料油から
液体生成物を生成し、同時に0.3−3%の範囲
で前記炭化水素分解触媒上にコークスを堆積
し、それによつて使用済触媒を生成し、 () 前記使用済触媒から前記液体生成物を分
離し、 () 1つ以上の再生帯域において、使用済触
媒上の前記コークスと酸素のような燃焼支持ガ
スとの燃焼により再生される前記使用済触媒か
らなる1つ以上の流動化触媒再生床を維持し、
追加の使用済触媒を1つ以上の斯かる流動化再
生床に供給し、 () 前記使用済触媒上の前記コークスの燃焼
に十分であり、前記使用済触媒上の炭素のレベ
ルを0.25重量%以下に減少させるのに十分であ
る、前記帯域における温度、圧力および平均全
滞留時間の条件下に、前記再生帯域中の前記使
用済触媒を前記燃焼支持ガスの流れと接触させ
て維持し、同時に、COおよび/あるいはCO2
および再生触媒からなるガス状燃焼生成物を形
成し、前記再生触媒は少なくとも部分的に酸化
された状態にある沈積したニツケル含有量によ
つて特徴づけられ、 () 前記酸化されたニツケルの少なくとも一
部を還元し、還元状態にするのに十分な還元条
件下に、前記再生触媒を還元性ガスと接触さ
せ、 () 前記還元されたニツケルの沈積を有する
前記再生触媒を新しい原料油との接触のため
1100−1600〓(593−871℃)の範囲の温度の前
記漸進流接触分解帯域に再循環し、 () 前記水と触媒、原料油との流れとの混合
物を形成するために、前記水を前記漸進流接触
分解帯域に導入し、前記漸進流接触分解帯域に
導入された前記水の量および前記再生触媒上の
前記還元されたニツケルの量が前記接触分解帯
域にリホーミング反応蒸気を供給するのに十分
である、 段階からなる液体燃料生成物を経済的に生成す
る方法。 11 前記再生触媒が3000−50000ppmの範囲の
ニツケル当量の沈積ニツケルを含有し、前記接触
分解帯域中の前記原料油の分圧に対する前記水の
分圧の比は14以下であり、前記水は500−
5000ppmの範囲のH2Sを含有し、前記再生触媒の
ニツケル含有量は前記再生触媒の重量に基づき
0.5−3.0重量%の範囲にある特許請求の範囲第1
0項記載の方法。Claims: 1. () A feedstock consisting of slurried and/or at least partially dissolved coal and metal-contaminated hydrocarbon residue is introduced into a progressive flow catalytic cracking zone where the coal is ,
forming a stream having a linear velocity of at least 25 ft/sec (7.6 m/sec) consisting of the resid and a hydrocarbon cracking catalyst; () dehydrogenating the resid without addition of molecular hydrogen; to provide mobile hydrogen in the stream to facilitate the dehydrogenation to provide mobile hydrogen to promote the production of liquid product from the coal; of heavy metals in contact with a well-deposited cracking catalyst; () steam in said catalytic cracking zone for a period of up to 10 seconds sufficient to cause a conversion of said resid of at least 50% by volume per pass; Residence time,
forming said mobile hydrogen under a combination of temperatures in the range of 900-1400㎓ (482-760°C) and total pressures of 10-50 psi absolute (7031-35155 Kg/ m2 ), and () separating from said cracking catalyst. and recovering the products of liquefaction and/or conversion and cracked oil. 2. The method of claim 1, wherein the hydrocarbon cracking catalyst has a surface area in the range 40-250 m <2> /g and a total pore volume in the range 0.2-0.5 cm <3> /g. 3. Liquid water, steam or a combination of liquid water and steam is introduced into said zone, wherein the ratio of the partial pressure of said water, steam or combination thereof to said feedstock oil is in the range 1-14. The method described in paragraph 1. 4. The liquid water, steam or a combination thereof
A method according to claim 3 containing hydrogen sulfide in the range of 500-5000 ppm. 5. The method of claim 1, wherein the vapor residence time is in the range of 0.5-3 seconds. 6. The method of claim 1, wherein the vapor residence time is in the range of 1.0-2.0 seconds. 7. said coal is selected from the class consisting of sub-anthracite, bithyuminous, sub-bithuminous, lignite, lignite or peat and mixtures thereof, wherein said hydrocarbon oil containing said metal and Conradson carbon contains at least 2 ppm nickel equivalent. The method according to claim 1, which contains nickel. (8) introducing a feedstock consisting of a slurried and/or at least partially dissolved coal- and metal-contaminated hydrocarbon residue and a hydrogen donor into a progressive-flow catalytic cracking zone;
Accordingly, at least 25% of the total
forming a stream with a linear velocity of feet per second (7.6 m/sec); The resid and the hydrogen donating material are combined in an amount of at least 1500 nickel equivalents to provide mobile hydrogen to the coal and to facilitate the dehydrogenation to provide mobile hydrogen and promote the production of liquid product from the coal. contacting heavy metals with a well-deposited cracking catalyst; () vapor retention in said catalytic cracking zone for a period of up to 10 seconds sufficient to cause a conversion of said resid of at least 50% by volume per pass; time,
forming said mobile hydrogen under a combination of a temperature in the range of 900-1400㎓ (approximately 482-760°C) and a total pressure of 10-50 psi absolute (7031-35155 Kg/ m2 );
and () separating from said cracking catalyst and recovering the products of liquefaction and/or conversion and cracked oil. (9) introducing a feedstock consisting of a slurried and/or at least partially dissolved (a) coal and (b) a hydrocarbon oil containing metals and Conradson carbon into a progressive flow catalytic cracking zone; The oil has at least 1-2% by weight of residual carbon upon pyrolysis and at least 4-2% by weight of residual carbon.
characterized by containing 5.5 ppm nickel equivalent of a heavy metal, said metal comprising nickel, and a linear velocity of at least 25 ft/s (7.6 m/s) to promote dehydrogenation of said feedstock; forming a stream in said zone having said feedstock and said hydrocarbon cracking catalyst, said catalyst characterized by having a heavy metal deposit of at least 1500 ppm nickel equivalent, () up to 10 seconds; Steam residence time in the range of 900−
Temperatures in the range of 1400〓(482−760℃) and 10−
forming mobile hydrogen in said zone under a combination of total pressures in the range of 50 psi absolute (7031-3.5155 Kg/ m2 ); Introducing the mobile hydrogen into the stream by dehydrogenation of the feedstock without adding hydrogen, thereby producing a liquid product from the feedstock and at the same time adding hydrogen in the range of 0.3-3%. A method for economically producing a liquid fuel product comprising the steps of: depositing coke on a hydrocarbon cracking catalyst, thereby producing a spent catalyst; and () separating the liquid product from the spent catalyst. . 10 () introducing a feedstock consisting of a slurried and/or at least partially dissolved (a) coal and (b) a hydrocarbon oil containing metals and Conradson carbon into a progressive flow catalytic cracking zone; The oil has a residual carbon of at least about 2 or more upon pyrolysis, and at least 4
−5.5 ppm nickel equivalent of heavy metals, said metals including nickel, to promote dehydrogenation of said feedstock. ), the stream comprises the feedstock and a hydrocarbon cracking catalyst, and the catalyst has a linear velocity of at least 1500 ppm.
Characterized by having heavy metal and water deposits of nickel equivalent (), vapor residence times ranging up to 10 seconds, 900−
Temperatures in the range of 1400〓(482−760℃) and 10−
forming mobile hydrogen in said zone under a combination of total pressures in the range of 50 psi absolute (7031-35155 Kg/ m2 ); () contacting said feedstock with said hydrocarbon cracking catalyst to form molecular hydrogen; introducing the mobile hydrogen into the stream by dehydrogenation of the feedstock, thereby producing a liquid product from the feedstock and at the same time reducing the carbonization in the range of 0.3-3%. depositing coke on a hydrocracking catalyst, thereby producing a spent catalyst; () separating the liquid product from the spent catalyst; and () depositing coke on the spent catalyst in one or more regeneration zones. maintaining one or more fluidized catalyst regeneration beds consisting of the spent catalyst regenerated by combustion of the coke and a combustion supporting gas such as oxygen;
supplying additional spent catalyst to one or more such fluidized regeneration beds () sufficient for combustion of the coke on the spent catalyst to bring the level of carbon on the spent catalyst to 0.25% by weight; maintaining the spent catalyst in the regeneration zone in contact with the combustion support gas flow under conditions of temperature, pressure and average total residence time in the zone that are sufficient to reduce the , CO and/or CO 2
and a regenerated catalyst, said regenerated catalyst characterized by a deposited nickel content in an at least partially oxidized state, () at least one of said oxidized nickel; () contacting the regenerated catalyst with the reduced nickel deposits with fresh feedstock oil under reducing conditions sufficient to reduce nickel to a reduced state; for
recycling said water to said progressive flow catalytic cracking zone at a temperature in the range of 1100-1600㎓ (593-871°C) to form a mixture of said water and catalyst and feedstock stream; introducing into the progressive flow catalytic cracking zone, the amount of water introduced into the progressive flow catalytic cracking zone and the amount of reduced nickel on the regenerated catalyst providing reforming reaction vapor to the catalytic cracking zone; A method of economically producing a liquid fuel product comprising steps sufficient for 11 the regenerated catalyst contains deposited nickel with a nickel equivalent in the range of 3000-50000 ppm, the ratio of the partial pressure of the water to the partial pressure of the feedstock in the catalytic cracking zone is less than or equal to 14; −
containing H 2 S in the range of 5000 ppm, and the nickel content of the regenerated catalyst is based on the weight of the regenerated catalyst.
Claim 1 in the range of 0.5-3.0% by weight
The method described in item 0.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US29209881A | 1981-07-30 | 1981-07-30 | |
| US292098 | 1981-07-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5869286A JPS5869286A (en) | 1983-04-25 |
| JPH0238626B2 true JPH0238626B2 (en) | 1990-08-31 |
Family
ID=23123207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13363182A Expired - Lifetime JPH0238626B2 (en) | 1981-07-30 | 1982-07-30 | KOKINZOKUGANJUSHOKUBAINYORUSEKITAN * ABURAKONGOBUTSUNOZENSHINRYUBUNKAI |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0238626B2 (en) |
-
1982
- 1982-07-30 JP JP13363182A patent/JPH0238626B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5869286A (en) | 1983-04-25 |
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