BRPI0619045A2 - processo para a regeneração de um catalisador de fcc gasto, e, aparelho para regenerar um catalisador de fcc gasto - Google Patents

Abstract

PROCESSO PARA A REGENERAçãO DE UM CATALISADOR DE FCC GASTO, E, APARELHO PARA REGENERAR UM CATALISADOR DE FCC GASTO. São divulgados um processo e esquema de regeneração melhorados para a regeneração de um catalisador de FCC gasto em um regenerador sem divisórias verticais, introduzindo diferentes correntes de gás de fluidização em diferentes regiões de uma zona de catalisador de fase densa na extremidade de fundo do regenerador, tal que uma região central de alta velocidade e uma zona anelar de baixa velocidade são formadas, posicionadas abaixo de uma fase diluída de catalisador comum.

Description

"PROCESSO PARA A REGENERAÇÃO DE UM CATALISADOR DE FCC GASTO, E, APARELHO PARA REGENERAR UM CATALISADOR DE FCC GASTO"

Esta invenção é relativa a um processo, aparelho e sistema melhorados para a regeneração de catalisador gasto no processo de craqueamento catalítico fluido (FCC).

Processos de craqueamento catalítico fluido (FCC) são processos conhecidos, utilizados para a conversão de matéria-prima hidrocarboneto pesado, tal como destilado de petróleo cru pesado, para produtos hidrocarbonetos de peso molecular mais baixo, tais como gasolina e destilado médio. Um sistema de processo de FCC inclui, tipicamente, um tubo ascendente reator, um separador e um regenerador. Uma matéria prima hidrocarboneto pesado é introduzida no tubo ascendente reator, no qual ela é contatada com partículas quentes de catalisador de craqueamento catalítico a partir do regenerador. A mistura da matéria prima hidrocarboneto pesado e partículas de catalisador de craqueamento catalítico passa através do tubo ascendente reator, no qual o produto craqueado é separado do catalisador gasto na extremidade do tubo ascendente. O produto craqueado separado passa para um sistema de fracionamento de jusante, e o catalisador gasto passa através de uma seção de lavagem e então para o regenerador, onde o coque depositado no catalisador gasto durante a reação de craqueamento é queimado por meio de reações com gás que contém oxigênio, para regenerar o catalisador gasto. O catalisador regenerado resultante é utilizado como as partículas de catalisador de craqueamento catalítico quentes, e é misturado com a matéria prima hidrocarboneto pesado que é introduzida no tubo ascendente reator.

A Publicação de Patente U.S. 2003/0143126 divulga um vaso regenerador que é adequado para a regeneração de catalisador de FCC gasto de um processo de FCC. Existe fornecido dentro do vaso regenerador único, uma divisória vertical que divide a zona de leito fluidizado na extremidade de fundo do regenerador em uma zona de leito fluidizado rápida, externa, de baixa densidade, e uma zona de leito fluidizado, densa, interna, de alta densidade. Aberturas na divisória proporcionam o escoamento de catalisador a partir de uma zona para uma outra zona. Quando o regenerador está em operação, o catalisador gasto é introduzido na zona de leito fluidizado densa, interna, e catalisador regenerado é retirado da zona de fluidização rápida, externa. O nível do leito na zona externa é tipicamente mais elevado do que o nível da zona interna.

A Patente U.S. No. 5.198.397 divulga um processo e aparelho para a regeneração de leito fluidizado de diversos estágios de catalisador de FCC em um único vaso regenerador, que tem uma porção inferior e uma porção superior, com a porção inferior utilizando uma divisória vertical para fornecer dois leitos fluidizados de fase densa separados, de condições de fluidização similares, colocados abaixo de uma região de fase diluída comum. O catalisador gasto é introduzido no primeiro estágio regenerador na região central, e transborda através de janelas de transbordamento na divisória vertical para o segundo estágio do regenerador, na região externa onde o catalisador regenerado é retirado. Em adição, catalisador regenerado também é trazido da região externa através de um tubo vertical e descarregado na zona de pega de catalisador gasto antes de penetrar na região central do regenerador, para iniciar a reação de regeneração do catalisador gasto no primeiro estágio de regeneração.

O pedido de patente GB 769818 divulga uma unidade de craqueamento catalítico que inclui um vaso regenerador equipado com uma divisória embutida de maneira centralizada que fornece um espaço de lavagem e um espaço de regeneração dentro do fundo do vaso regenerador. Catalisador escoa desde o espaço de lavagem para o espaço de regeneração circundante através das aberturas no fundo da divisória. Um objetivo da presente invenção é fornecer um processo e aparelho melhorados para a regeneração de um catalisador de craqueamento catalítico gasto em um processo de FCC dentro de uma seção aberta de um vaso regenerador e sem utilização de chicanas verticais ou elementos estruturais de divisórias.

Conseqüentemente, é fornecido um processo para a regeneração de um catalisador de FCC gasto utilizando um vaso regenerador que tem uma extremidade de fundo e uma extremidade de topo, no qual dito processo compreende: formar dentro de dito vaso regenerador uma zona de catalisador de fase densa, que contém partículas de catalisador de craqueamento catalítico, que é posicionada em dita extremidade de fundo abaixo de uma zona de catalisador de fase diluída, posicionada em dita extremidade de topo; formar dentro de dita zona de catalisador de fase densa, uma região central de alta velocidade e uma região anelar de baixa velocidade introduzindo uma corrente de gás de fluidização de velocidade superficial elevada que contêm oxigênio dentro de dita região central de alta velocidade de dita zona de catalisador de fase densa e introduzindo uma corrente de gás de fluidização de velocidade superficial baixa que contém oxigênio para dita região anelar de baixa velocidade de dita zona de catalisador de fase densa; introduzir um catalisador de craqueamento catalítico gasto em dita região central de alta velocidade dentro de dita zona de catalisador de fase densa; remover um catalisador de craqueamento catalítico regenerado de dita região anelar de baixa velocidade dentro de dita zona de catalisador de fase densa; e remover um gás residual de dentro de dita extremidade de topo de dito vaso regenerador.

A figura 1 é um diagrama esquemático que ilustra aspectos de uma configuração do processo e aparelho regenerador inovador.

A figura 2 é uma vista em corte ao longo da seção 2-2 como mostrado na figura 1. A invenção inclui a utilização de um vaso regenerador. Este vaso regenerador é genericamente cilíndrico em forma, tendo uma relação nominal de comprimento para diâmetro na faixa de desde 0,5 até 10. Em sua posição vertical o vaso regenerador tem uma extremidade de topo e uma extremidade de fundo, com as paredes do vaso regenerador definindo um espaço ou zona aberta que inclui ou que define uma zona de catalisador de fase densa e uma zona de catalisador de fase diluída. A zona de catalisador de fase densa é posicionada na extremidade de fundo do vaso regenerador e pode ser definida por, ou coincidir com um leito de catalisador de fase densa com sua superfície superior, ou um limite de transição, entre o leito de catalisador de fase densa e uma fase de catalisador diluída da zona de catalisador de fase diluída que é posicionada na extremidade de topo do vaso regenerador acima da zona de catalisador de fase densa.

A zona de catalisador de fase diluída contém uma fase de catalisador diluída que compreende uma mistura de gases efluentes de regeneração, que resultam da queima de deposição de coque sobre o catalisador de FCC gasto dentro da zona de catalisador de fase densa, e partículas de catalisador de FCC arrastadas da zona de catalisador de fase densa. A fase de catalisador diluída passa da zona de catalisador de fase diluída através de dispositivo de separação tal como um ciclone ou diversos ciclones em série, ou qualquer outro dispositivo separador centrífugo, para separar as partículas de catalisador de FCC arrastadas dos gases efluentes de regeneração, e para retornar as partículas de catalisador separadas para a zona de catalisador de fase densa na extremidade de fundo. A fase de catalisador diluída é diluída no sentido que ela tem uma baixa densidade de catalisador, com a densidade média da fase de catalisador diluída tipicamente na faixa desde 8 kg/m3 (0,5 lb/ft3) até 160 kg/m3 (10 lb/ft3).

A zona de catalisador de fase densa contém uma fase densa de catalisador que compreende uma mistura de catalisador gasto, catalisador regenerado, e catalisador parcialmente regenerado, gás que contêm oxigênio e gases efluentes de regeneração que resultam da queima de deposição de coque sobre o catalisador de FCC gasto dentro da zona de catalisador de fase densa.

A fase de catalisador densa é densa no sentido que ela tem uma densidade de catalisador elevada, com a densidade média da fase de catalisador densa na faixa desde 160 kg/m3 (10 lb/ft3) até 900 kg/m3 (56 lb/ft3) e, preferivelmente, desde 240 kg/m3 (15 lb/ft3) até 800 kg/m3 (50 lb/ft3).

É um aspecto significativo da invenção que na operação do sistema regenerador mais do que uma região de fluidização é formada na zona de catalisador de fase densa sem a utilização de elementos estruturais tais como uma divisória vertical ou uma chicana. Ao invés disto, a zona de catalisador de fase densa é aberta, e tem uma ausência de dispositivos divisórios verticais ou dispositivo chicana, ou outros tipos similares de elementos estruturais para separar a zona de catalisador de fase densa em mais de uma regiões de fluidização. Porém, não obstante a invenção proporciona a formação dentro da zona de catalisador de fase densa de no mínimo duas regiões de fluidização separadas, sem um elemento estrutural vertical separando tais regiões de fluidização separadas, por meio da introdução controlada e direcionada de diversas correntes de gás de fluidização em diferentes localizações das zona de catalisador de fase densa em uma maneira de modo a formar as diversas regiões de fluidização.

Em uma configuração da invenção, como ilustrado na figura 1, uma região central de alta velocidade e uma região anelar de baixa velocidade, são formadas dentro da zona de catalisador da fase densa, introduzindo em uma maneira controlada e direcionada uma corrente de gás de fluidização de velocidade superficial elevada dentro da porção central da zona de catalisador de fase densa, e introduzindo em uma maneira controlada e direcionada, uma corrente de gás de fluidização de baixa velocidade superficial para a porção anelar da zona de catalisador de fase densa. Cada uma das correntes de gás de fluidização (isto é, a corrente de gás de fluidização de velocidade superficial elevada e a corrente de gás de fluidização de velocidade superficial baixa) é controlada ou ajustada ou fixada, de modo a proporcionar a formação das regiões de fluidização de uma região central de alta velocidade na porção central da zona de catalisador de fase densa e de uma região anelar de baixa velocidade na porção anelar da zona de catalisador de fase densa.

Como observado mais cedo, a localização na qual e método e dispositivo por meio dos quais as correntes de gás de fluidização são introduzidas na porção central e porção anelar da zona de catalisador de fase densa, são aspectos importantes da invenção, em que eles proporcionam a formação das condições de fluidização separadas da região central de velocidade elevada e da região anelar de baixa velocidade.

A corrente de gás de fluidização de velocidade superficial elevada é introduzida na porção central da zona de catalisador de fase densa por meio de dispositivo de introdução de gás de alta velocidade para passar um gás de fluidização para uma zona em uma velocidade superficial elevada. Este dispositivo de introdução de gás de velocidade elevada pode ser qualquer dispositivo adequado que proporciona escoamento controlado e direcionado de uma corrente de gás para a porção central da zona de catalisador de fase densa junto ao fundo da parede do vaso regenerador. Exemplos de tais dispositivos incluem condutos para direcionar o escoamento de um fluido, grades de distribuição de fluido, que têm, por exemplo, tubos com condutos laterais que se estendem a partir delas, tubos com bocais, sistemas distribuidores e anéis de distribuição de fluido. Um dispositivo de introdução de gás de velocidade elevada inclui um ou diversos anéis de gás de fluidização que compreendem condutos ou tubos dotados de bocais ou aberturas e que circundam uma área dentro da porção central da zona de catalisador de fase densa, que proporcionam a introdução direcionada da corrente de gás de fluidização de velocidade superficial elevada. A região central de velocidade elevada ainda inclui uma extremidade de fundo e uma extremidade de topo, na qual a extremidade de topo está na vizinhança do dispositivo de produção de gás em velocidade elevada, e a extremidade de topo está na vizinhança da superfície superior do leito de catalisador de fase densa.

A corrente de gás de fluidização de velocidade superficial baixa é introduzida na porção anelar da zona de catalisador de fase densa por meio de dispositivo de introdução de gás de baixa velocidade para passar um gás de fluidização para uma zona em uma velocidade superficial baixa. O dispositivo de introdução de gás de velocidade baixa pode ser qualquer dispositivo adequado que proporciona o escoamento controlado e direcionado de uma corrente de gás para a porção anelar da zona de catalisador de fase densa. Como com o dispositivo de introdução de gás em velocidade elevada, o dispositivo de produção de gás de baixa velocidade também pode ser selecionado dentre aqueles que incluem condutos para direcionar o escoamento de um fluido, grades de distribuição de fluido que têm, por exemplo, tubos com condutos laterais que se estendem a partir delas, tubos com bocais, sistemas distribuidores e anéis de distribuição de fluido. Um dispositivo de produção de gás de baixa velocidade preferido inclui um ou mais anéis de gás de fluidização que compreendem condutos ou tubos dotados de bocais ou aberturas e que circundam uma área dentro da porção anelar da zona de catalisador de fase densa junto ao fundo da parede do vaso regenerador, que proporciona a introdução direcionada da corrente de gás de fluidização de velocidade superficial baixa. A região anelar de baixa velocidade ainda inclui uma extremidade de fundo e uma extremidade de topo, na qual a extremidade de fundo está na vizinhança do dispositivo de introdução de gás de baixa velocidade e a extremidade de topo está na vizinhança da superfície superior do leito de catalisador de fase densa.

A taxa na qual a corrente de gás de fluidização de velocidade superficial elevada é introduzida na porção central da zona de catalisador de fase densa é tal que ela tem uma velocidade de gás superficial elevada na faixa de desde 2 ft/s (66 cm/s) até 20 ft/s (660 cm/s) e mais preferivelmente desde 3 ft/s (100 cm/s) até 10 ft/s (330 cm/s) e a taxa na qual a corrente de gás de fluidização de baixa velocidade superficial é introduzida na porção anelar da zona de catalisador de fase densa é tal que ela tem uma velocidade de gás superficial baixa, na faixa de desde 0,1 ft/s (3 cm/s) até 3 ft/s (100 cm/s) e, mais preferivelmente, desde 0,3 ft/s (10 cm/s) até 2 ft/s (66 cm/s). Como o termo é aqui utilizado, velocidade de gás superficial significa a vazão volumétrica da corrente de gás de fluidização em condições de processo (isto e, a temperatura de leito denso do regenerador e pressão hidrostática local) dividida pela área de seção transversal da região de fluidização específica (isto é, a região central ou a região anelar) para a qual a corrente de gás de fluidização é introduzida. A corrente de gás de fluidização é preferivelmente uma corrente que contém oxigênio, tal como ar ou ar enriquecido com oxigênio.

A zona de catalisador de fase densa tem uma área de seção transversal como definida por aquela do vaso regenerador em sua extremidade de fundo. A zona de catalisador de fase densa inclui ao mesmo tempo a região central de alta velocidade e a região anelar de baixa velocidade, cada uma das quais é definida pelas velocidades características (taxa e direção) das partículas de catalisador e gás de fluidização que passam através da região específica do leito de catalisador de fase densa. Na região central de velocidade elevada, o escoamento em volume das partículas de catalisador é genericamente na direção para cima e na mesma direção que o escoamento de gás de fluidização. O que se quer significar como o escoamento sendo na direção para cima é que ele está na direção oposta à gravidade. Na região anelar de baixa velocidade o escoamento do volume das partículas de catalisador é genericamente na direção para baixo, na direção oposta àquela do escoamento de gás de fluidização. A expressão direção para baixo significa escoamento que está na mesma direção que a gravidade.

O limite entre a região central de alta velocidade e a região anelar de baixa velocidade do leito de catalisador de fase densa é estabelecido pela geometria e colocação dos diversos dispositivos de fluidização, a velocidade da corrente de gás de fluidização de velocidade de superficial elevada e a velocidade da corrente de gás de fluidização de velocidade superficial baixa. Na configuração preferencial da invenção, as correntes de gás de fluidização são introduzidas na porção central e na porção anelar, respectivamente, por meio da utilização de diversos condutos de gás de fluidização com cada um sendo na forma de um ou mais anéis que fornecem dispositivo para introduzir ou injetar uma corrente de gás de fluidização na respectiva porção da zona de catalisador de fase densa. O limite que define as duas regiões de fluidização é aproximadamente localizado no ponto médio entre o anel de distribuição de gás para introdução da corrente de gás de fluidização de velocidade superficial elevada para a região central de alta velocidade e o anel de distribuição de gás para introdução da corrente de gás de fluidização de velocidade superficial baixa para a região anelar de baixa velocidade.

O leito de catalisador de fase densa, que inclui a região central de velocidade elevada e a região anelar de baixa velocidade, irão se ajustar de tal modo que elas são hidraulicamente equilibradas. Quando o sistema está em equilíbrio, as velocidades relativas de gás para sólidos na região central de alta velocidade e na região anelar de baixa velocidade são substancialmente equivalentes e a densidade do leito de catalisador de fase densa é relativamente uniforme. Estão fornecidos na Tabela 1 a seguir, números para ilustrar este fenômeno. Tabela 1. Um exemplo de escoamentos de sólidos e de gás dentro das duas regiões da zona de catalisador de fase densa do processo inovador.

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Neste exemplo a relação da área de seção transversal da região central de velocidade elevada para a área de seção transversal da zona de catalisador de fase densa é aproximadamente 0,33. Como pode ser visto da informação apresentada na Tabela 1, as velocidades relativas de sólidos para gás nas duas regiões que constituem a zona de catalisador de fase densa são equivalentes, e a densidade da zona de catalisador de fase densa nas duas regiões é relativamente uniforme. O escoamento de sólidos na região central é na direção positiva (para cima) e o escoamento de sólidos na região anelar é na direção negativa (para baixo). Os escoamentos de gás em ambas as regiões são positivos (para cima) porém eles têm taxas diferentes. As velocidades relativas dos sólidos para gás em cada uma das regiões são determinadas subtraindo a velocidade de sólidos da velocidade de gás. As áreas de seção transversal das duas regiões são tais que a quantidade de catalisador que circula de dentro da região central para a região anelar e a quantidade de catalisador que circula de dentro da região anelar para a região central são substancialmente iguais.

As áreas de seção transversal relativas da área de seção transversal da região central de alta velocidade e a área de seção transversal da região anelar de baixa velocidade são importantes para a combustão adequada de coque que é depositado sobre o catalisador de FCC gasto do leito de catalisador de fase densa e a redução de produtos de combustão NOx no gás residual. Em geral, a relação da área de seção transversal da região central de alta velocidade para a área de seção transversal da zona de catalisador de fase densa está na faixa desde 0,05 até 0,5. Preferivelmente, esta relação está na faixa desde 0,1 até 0,4 e, mais preferivelmente desde 0,2 até 0,35. A relação da área de seção transversal da região anelar de baixa velocidade para a área de seção transversal da zona de catalisador de fase densa está na faixa de desde 0,5 até 0,95. Preferivelmente, esta relação está na faixa de desde 0,6 até 0,9 e, mais preferivelmente, desde 0,65 até 0,8.

Para alcançar as velocidades superficiais desejadas dentro das regiões de fluidização específicas, as vazões volumétricas e as localizações de introdução ou injeção das correntes de gás de fluidização são controladas de modo proporcionar a formação das diversas regiões de fluidização tendo o limite ou limites certos que demarcam ou definem tais regiões de fluidização. Em uma configuração da invenção que utiliza um anel de distribuição de gás para introduzir a corrente de gás de fluidização de alta velocidade na porção central, e um anel de distribuição de gás para introduzir a corrente de gás de fluidização de baixa velocidade na porção anelar, como mostrado na figura 2, o limite que demarca a região central de alta velocidade e a região anelar de baixa velocidade está localizado no ponto médio entre a posição do anel interno até a posição do anel externo. A vazão volumétrica da corrente de gás de fluidização de velocidade superficial elevada pode ser mais elevada ou mais baixa do que a vazão volumétrica da corrente de gás de fluidização de velocidade superficial baixa Contudo, é entendido que na operação do processo inovador, a velocidade superficial da corrente de gás de fluidização de velocidade superficial elevada introduzida na região central de alta velocidade é maior do que a velocidade superficial da corrente de gás de fluidização de velocidade superficial baixa introduzida na região anelar de baixa velocidade.

Em uma configuração da invenção que utiliza dois anéis de distribuição de gás, um dos quais é para a introdução da corrente de gás de fluidização de alta velocidade, e a outra das quais é para introduzir a corrente de gás de fluidização de baixa velocidade, a área de seção transversal da região central de alta velocidade é aquela área definida abrangida pelo ponto médio entre o anel interno e as posições do anel interno e do anel externo, como mostrado na figura 2. A área de seção transversal anelar de baixa velocidade é aquela área como determinada pela diferença entre a área de seção transversal da zona de catalisador de fase densa e a área de seção transversal da região central de alta velocidade. Na situação onde os anéis de distribuição de gás podem aproximadamente serem representados como dois círculos, o anel interno pode ser representado como tendo um raio central (Rc), o anel externo pode ser representado como tendo um raio anelar (Ra) e a zona de catalisador de fase densa pode ser representada como tendo um raio de vaso (Rv). O ponto médio entre o anel interno e o anel externo tem um raio de ponto médio (Rm) que é igual à soma do raio central e do raio anelar dividida por 2 ((Ra +RC)/2). Com conhecimento do raio do ponto médio e da zona de catalisador de fase densa, cada uma das áreas de seção transversal da região central de alta velocidade (= iRm ), a área de seção transversal da região anelar de velocidade baixa (= π (Rvz - Rmz)), e a área de seção transversal da zona de catalisador de fase densa (= π Rv ) pode ser determinada. As faixas desejadas para as áreas de seção transversal relativas da região central de alta velocidade e da região anelar de baixa velocidade são aquelas como discutido acima. Na configuração da invenção que utiliza diversos anéis de distribuição de gás em cada uma da região central de alta velocidade e da região anelar de baixa velocidade, respectivamente, o raio central (Rc) deveria ser o raio do maior dos anéis de ar para introduzir a corrente de gás de fluidização de velocidade elevada enquanto o raio anelar (Ra) deveria ser o raio do menor dos anéis de ar para a introdução da corrente de gás de fluidização de baixa velocidade.

E entendido que a colocação dos anéis de distribuição de gás dentro do vaso no regenerador é tal que o perímetro de um dos anéis de distribuição é posicionado dentro do perímetro de um outro anel de distribuição da próxima dimensão maior. No caso onde os anéis de distribuição de gás podem ter uma geometria que é aproximadamente circular, não é um requisito que os anéis de distribuição sejam posicionados de maneira concêntrica, com eles tendo um centro comum; e, assim, cada anel de distribuição pode ter um centro diferente, resultando em os anéis de distribuição serem deslocados ou eles podem ter um centro comum. Também é entendido que os anéis de distribuição de gás não são solicitados a ter uma geometria que é circular, porém eles podem ter uma forma alongada tal com aquela de uma elipse ou um oval, ou mesmo um quadrado.

O sistema e processo de regenerador inovador ainda proporcionam a introdução do catalisador de FCC gasto para a zona de catalisador de fase densa, na qual ele é contatado em condições de combustão com as correntes de gás de fluidização que contém oxigênio, de modo a queimar dele o coque ou hidrocarboneto que está depositado no catalisador de FCC gasto. Diversos dispositivos de introdução de catalisador gasto adequados na extremidade de qualquer de um tubo ascendente de catalisador gasto ou um tubo vertical de catalisador gasto, para introduzir um catalisador de FCC gasto na zona de catalisador de fase densa podem ser utilizados.

Contudo, é uma configuração preferencial da invenção, que o dispositivo de introdução de catalisador gasto proporcione a introdução do catalisador gasto na região central de alta velocidade da zona da catalisador da fase densa. É um outro aspecto preferencial da invenção que o catalisador de FCC gasto seja introduzido na extremidade de fundo da região central de alta velocidade da zona de catalisador de fase densa por meio de um conduto de catalisador, que como já observado, é um tubo ascendente de catalisador gasto ou um tubo vertical de catalisador gasto que tem conectado operacionalmente a ele um dispositivo de distribuição extremo para transportar e introduzir catalisador de FCC gasto na zona de catalisador de fase densa em uma direção genericamente horizontal, e para ser misturado com catalisador que circula a partir da região anelar de baixa velocidade para a região central de alta velocidade.

Um tubo ascendente de catalisador gasto é genericamente um conduto que proporciona o transporte de catalisador de FCC gasto desde o exterior da região central de alta velocidade, especificamente do exterior do vaso regenerador, e para a introdução do catalisador de FCC gasto na região central de alta velocidade. No tubo ascendente de catalisador gasto o escoamento do catalisador de FCC gasto é em uma direção genericamente para cima contra a gravidade e o catalisador de FCC gasto é movido ou transportado usualmente pela utilização de um gás de levantamento. Um tubo vertical de catalisador gasto, por outro lado, fornece transporte e introdução de catalisador FCC gasto na região central de alta velocidade por meio da utilização de escoamento por gravidade ao invés de um gás de levantamento.

Assim, no tubo vertical de catalisador gasto, o catalisador de FCC gasto escoa genericamente na direção da gravidade para baixo a partir do exterior do regenerador e é introduzido na região central de alta velocidade. O tubo ascendente de catalisador gasto pode ser operado com uma taxa de ar gás de levantamento que fornece uma fração significativa da quantidade total de ar de combustão para a regeneração do catalisador de FCC gasto. Em uma configuração da invenção na qual o tubo ascendente de catalisador gasto distribui catalisador de FCC gasto e ar para a região central de alta velocidade, a quantidade total de ar introduzida para a região central de alta velocidade é a soma das quantidades introduzidas por meio do tubo ascendente de catalisador gasto e por meio do outro dispositivo de introdução de gás de fluidização para a região central de alta velocidade, tal como por um anel ou anéis de distribuição.

Catalisador de FCC regenerado pode ser removido da região anelar de baixa velocidade da zona de catalisador de fase densa por meio da utilização de um ou mais condutos de remoção de catalisador regenerado que estão em comunicação direta com a região anelar de baixa velocidade e fornecem dispositivo de remoção de catalisador regenerado para remover um catalisador de FCC regenerado da região anelar de baixa velocidade e da zona de catalisador de fase densa e o transfere para uma localização que é externa ao vaso regenerador. Também um conduto de remoção de gás residual que está em comunicação direta com a zona de catalisador de fase diluída, proporciona a remoção de gases de regeneração ou efluentes da extremidade de topo do vaso regenerador para uma localização que é externa ao vaso regenerador.

Fazendo referência agora à figura 1, que apresenta um diagrama esquemático que ilustra diversos aspectos de uma configuração do sistema regenerador inovador 1 e processo. O sistema regenerador inovador 1 inclui um vaso regenerador 10 que tem uma extremidade de topo 12 e uma extremidade de fundo 14. O vaso regenerador 10 define uma zona aberta que inclui uma zona de catalisador de fase diluída 16 e uma zona de catalisador de fase densa 18. A zona de catalisador de fase densa 18 é posicionada dentro do vaso regenerador 10 em sua extremidade de fundo, com a zona de catalisador de fase diluída 16 sendo posicionada na extremidade de topo 12 do vaso regenerador 10 diretamente acima da zona de catalisador de fase densa 18.

Para finalidades de ilustração, a zona de catalisador de fase densa 18 coincide com um leito de catalisador de fase densa e é aqui tratado na descrição como sendo uma e a mesma e a zona de catalisador de fase diluída 16 coincide com uma fase de catalisador diluída. A zona de catalisador de fase densa (leito do catalisador de fase densa) 18 tem uma superfície 20 que é o limite de transição entre a zona de catalisador de fase densa 18 e a zona de catalisador de fase diluída 16. Embora, como é aqui apresentado na figura 1 a superfície 20 esteja mostrada como sendo um limite distinto e precisamente definido, mais provavelmente a superfície é um limite indiscreto que muda da zona de catalisador de fase densa 18 para a zona de catalisador de fase diluída 16. Além disto, como está apresentado na figura 1, a superfície 20 está mostrada como sendo plana, porém é mais provável que a superfície 20 não seja completamente plana devido às diferenças nas velocidades de gás superficial das correntes de gás de fluidização introduzidas na zona de catalisador de fase densa 18.

A zona de catalisador de fase densa 18 inclui no mínimo duas regiões de fluidização separadas que podem ser distinguidas uma da outra tendo condições de escoamento diferentes de formas distintas. O leito de catalisador de fase densa 18, como delineado na figura 1, inclui uma região central de alta velocidade 22 e uma região anelar de baixa velocidade 24. A região central de alta velocidade 22 está localizada na porção central 26 da zona de catalisador de fase densa 18 e a região anelar de baixa velocidade 24 está localizada na porção anelar 28 da zona de catalisador de fase densa 18.

E um aspecto significativo da invenção que a região central de alta velocidade 22 e a região anelar de baixa velocidade 24 sejam formadas dentro da zona de catalisador de fase densa 18, sem a utilização de um elemento estrutural tal como uma chicana ou uma divisória vertical, com a finalidade de manter a separação das duas regiões de fluidização. As duas regiões de fluidização são, ao invés disto, formadas dentro da zona de catalisador de fase densa 18 por meio da introdução na zona da catalisador de fase densa 18 de mais do que uma corrente de gás de fluidização, cada uma das quais é direcionada e controlada de tal maneira a provocar a formação das diversas regiões de fluidização. Assim, introduzida na porção central 26 da zona de catalisador de fase densa 18, existe uma corrente de gás de fluidização de velocidade superficial elevada que passa por meio do conduto 30 para o anel de distribuição de gás de fluidização 32 junto ao fundo do vaso regenerador 10. O anel de distribuição de gás de fluidização 32 proporciona dispositivo de introdução de gás de alta velocidade para passar uma corrente de gás de fluidização de velocidade superficial elevada para a porção central 26. O gás de fluidização é preferivelmente um gás que contém oxigênio tal como ar ou ar enriquecido com oxigênio.

Introduzida na porção anelar 28 da zona de catalisador de fase densa 18, existe uma corrente de gás de fluidização de velocidade superficial baixa que passa por meio do conduto 36 para o anel de distribuição de gás de fluidização 38 localizado dentro da porção anelar 28 junto do fundo do vaso regenerador 10. O anel de distribuição de gás de fluidização 38 fornece dispositivo de introdução de velocidade baixa para passar uma corrente de gás de fluidização superficial baixa para a porção anelar 28. O gás de fluidização é preferivelmente um gás que contém oxigênio tal como ar ou ar enriquecido com oxigênio. O ponto médio entre o anel de distribuição de gás de fluidização 32 e o anel de distribuição de gás de fluidização 38 é o limite vertical 39 da porção central 26 e da porção anelar 28.

Na operação do sistema regenerador 1, as correntes de gás de fluidização são introduzidas na porção central 26 e na porção anelar 24 de tal maneira e em uma tal localização e vazão de modo a induzir a formação das diversas regiões de fluidização. A corrente de gás de fluidização de velocidade superficial elevada é introduzida na porção central 26 em uma vazão que fornece uma velocidade de gás superficial elevada como definido aqui em algum lugar, na faixa de desde 2 ft/s (66 cm/s) até 20 ft/s (660 cm/s) e mais preferivelmente desde 3 ft/s (100 cm/s) até 10 ft/s (330 cm/s) e a corrente de gás de fluidização de velocidade superficial baixa é introduzida na porção anelar 28 em uma vazão que proporciona uma velocidade de gás superficial baixa, na faixa desde 0,1 ft/s (3 cm/s) até 3 ft/s (100 cm/s) e mais preferivelmente desde 0,3 ft/s (10 cm/s) até 2 ft/s (66 cm/s). A introdução controlada das diversas correntes de gás de fluidização nas diferentes vazões de gás de fluidização juntamente com a introdução direcionada das correntes de gás de fluidização nas localizações desejadas, proporcionam a circulação desejada do catalisador de FCC dentro da zona de catalisador de fase densa 18.

A circulação do catalisador de FCC está delineada na figura 1 pelas setas 40 que mostram a direção genérica e a circulação do catalisador de FCC dentro da zona de catalisador de fase densa 18. Como mostrado pelas setas 40, as partículas de catalisador na região central de alta velocidade se movem em uma direção genericamente para cima, e partículas de catalisador na região anelar de baixa velocidade se movem em uma direção genericamente para baixo. Catalisador a partir da extremidade de fundo 42 da região anelar de baixa velocidade 24 escoa para a região central de alta velocidade 22, e a maior parte do catalisador a partir da extremidade de topo 44 da região central de alta velocidade 22 escoa para a região anelar de baixa velocidade 24, formando com isto a circulação de catalisador dentro da zona de catalisador de fase densa 18. Esta circulação de catalisador é um aspecto importante da operação do sistema regenerador 1 e proporciona algumas vantagens da invenção.

Como está mostrado na figura 1, o limite vertical 39 entre a região central de alta velocidade 22 e a região anelar de baixa velocidade 24 está localizado no ponto médio entre o anel de distribuição de gás de fluidização 32 e o anel de distribuição de gás de fluidização 38.

A figura 2 apresenta uma vista de seção transversal feita ao longo do plano mostrado na figura 1 como seção 2-2 de um vaso regenerador conformado de maneira cilíndrica 10, e ela ilustra uma configuração da invenção que proporciona a formação de diversas regiões de fluidização por meio da utilização de dois anéis de distribuição de gás de fluidização. Está mostrada na figura 2 a parede do vaso 10 que abrange uma área de seção transversal e que define o limite externo da zona de catalisador de fase densa 18. Dentro da área de seção transversal está o anel de distribuição de gás de fluidização 32 que é circular em forma, e que tem um raio Rc e o anel de distribuição de gás de fluidização 38 que é circular em forma e que tem um raio Ra. A região central de alta velocidade 22 é aquela área definida pelo limite vertical 39, que aproxima o ponto médio entre o lugar geométrico do anel de distribuição de gás de fluidização 32 e o lugar geométrico do anel de distribuição de gás de fluidização 38. A região central de velocidade elevada 22 pode ainda ser delineada como tendo diâmetro aproximado daquele do limite vertical 39. A região anelar de baixa velocidade 24 é a área anelar definida pela diferença na área de seção transversal total definida pela parede do vaso IOea área definida pelo limite vertical 39.

Interposta no conduto 36 existe uma válvula de controle 46 que fornece dispositivo de controle para controlar a vazão da corrente de gás de fluidização de baixa velocidade para a porção anelar 28 da zona de catalisador de fase densa 18. Interposta no conduto 30 existe uma válvula de controle 48 que fornece dispositivo de controle para controlar a vazão da corrente de gás de fluidização de alta velocidade para a porção central 26 da zona de catalisador de fase densa 18. Em adição, para utilizar dispositivo de controle tal como válvulas de controle e similares, para controlar a vazão de introdução de correntes de gás de fluidização para a zona de catalisador de fase densa 18, o anel de distribuição de gás de fluidização 32, o anel de distribuição de gás de fluidização 38 e qualquer outro dispositivo de distribuição de gás conhecido daqueles versados na técnica, podem proporcionar controle adicional da distribuição das correntes de gás de fluidização.

Catalisador de craqueamento catalítico gasto é introduzido na região central de alta velocidade 22 através do conduto 50. Embora um tubo ascendente esteja mostrado na figura 1, o conduto de catalisador gasto 50 pode, alternativamente, ser um tubo vertical (não mostrado). Um tubo vertical é um conduto que proporciona comunicação direta entre a porção central 26 e uma localização externa ao vaso regenerador 10, arranjado de modo a proporcionar escoamento por gravidade de catalisador gasto para a porção central 26. Conectado operacionalmente à extremidade do conduto 50 existe um dispositivo de distribuição extremo 52, que proporciona introduzir catalisador de craqueamento catalítico gasto para a região central de alta velocidade 22. Em uma configuração preferencial da invenção, o dispositivo de distribuição extremo 52 proporciona descarregamento em uma direção genericamente horizontal, de catalisador de craqueamento catalítico gasto para a extremidade de fundo da região central de alta velocidade 22 e mistura com catalisador que circula na extremidade de fundo 42 da região anelar de baixa velocidade 24.

Combustão do coque ou carbono que tenha sido depositado no catalisador de FCC gasto, ocorre dentro da zona de catalisador de fase densa 18, para fornecer com isto um catalisador de craqueamento catalítico regenerado e gases efluentes de regeneração. Este catalisador de craqueamento catalítico regenerado é removido da região anelar de baixa velocidade 24 por meio do conduto 54 que proporciona dispositivo de remoção de catalisador regenerado para remover um catalisador de craqueamento catalítico regenerado da porção anelar 28 da zona de catalisador de fase densa 18.

Os gases efluentes de regeneração que resultam da combustão do coque depositado no catalisador de FCC gasto passam da zona de catalisador de fase densa 18 para a zona de catalisador de fase diluída 16. O gás residual é removido do vaso regenerador 10 por meio do conduto 56, que fornece dispositivo de remoção de gás residual para remover um gás residual do vaso regenerador 10. O conduto 56 é conectado operacionalmente em comunicação direta com um dispositivo de separação tal como um ciclone 58 ou diversos ciclones em série, ou qualquer outro dispositivo separador centrífugo, que proporciona a separação de partículas de FCC arrastadas do catalisador de fase diluída da zona de catalisador de fase diluída 18 e que retorna as partículas separadas para a zona de catalisador de fase densa 18 através do conduto 60.

Uma vantagem da invenção é que o desenho de circulação de catalisador fornecido separa a entrada do catalisador gasto dentro da região central de alta velocidade 22 da saída de catalisador regenerado dentro da região anelar de baixa velocidade 24, proporcionando assim um processo para uma regeneração mais completa de catalisador gasto, porém sem a utilização de elementos estruturais tais como uma chicana ou divisória vertical como requerido pela técnica precedente. Uma outra vantagem da invenção é que o desenho de circulação de catalisador da invenção proporciona a mistura com catalisador gasto que entra e o início de reações de regeneração do catalisador, porém sem a utilização de uma malha de reciclo externo por meio de um tubo vertical adicional, como divulgado na Patente U.S. No. numerosas 5.198.397. Ainda uma outra vantagem é que o desenho de circulação de catalisador distribui catalisador gasto parcialmente regenerado para a proximidade da superfície 20, o que resulta na redução de emissões de NOx na regeneração de catalisador FCC gasto.

Claims (17)

1. Processo para a regeneração de um catalisador de FCC gasto utilizando um vaso regenerador que tem uma extremidade de fundo e uma extremidade de topo, caracterizado pelo fato de compreender: formar dentro de dito vaso regenerador uma zona de catalisador de fase densa que contém partículas de catalisador de craqueamento catalítico, que é posicionada em dita extremidade de fundo abaixo de uma zona de catalisador de fase diluída posicionada em dita extremidade de topo; formar dentro de dita zona de catalisador de fase densa uma região central de velocidade elevada e uma região anelar de velocidade baixa introduzindo uma corrente de gás de fluidização de velocidade superficial elevada que contêm oxigênio dentro de dita região central de alta velocidade de dita zona de catalisador de fase densa e introduzindo uma corrente de gás de fluidização de velocidade superficial baixa e que contém oxigênio, para dita região anelar de baixa velocidade de dita zona de catalisador de fase densa; introduzir um catalisador de craqueamento catalítico gasto para dita região central de velocidade elevada dentro de dita zona de catalisador de fase densa; remover um catalisador de craqueamento catalítico regenerado de dita região anelar de velocidade baixa dentro de dita zona de catalisador de fase densa; e remover um gás residual de dentro de dita extremidade de topo de dito vaso regenerador.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda compreender: controlar ambas, a introdução de dita corrente de gás de fluidização de velocidade superficial elevada para dita região central para fornecer uma velocidade superficial elevada e a introdução de dita corrente de gás de fluidização de velocidade superficial baixa para dita região anelar, para fornecer uma velocidade superficial baixa em uma maneira de modo a formar dita região central de alta velocidade e dita região anelar de baixa velocidade dentro de dita zona de catalisador de fase densa.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de dita zona de catalisador de fase densa ser definida por dita região central de alta velocidade e dita região anelar de baixa velocidade, no qual dita região central de alta velocidade que tem partículas de catalisador que se movem em uma direção genericamente para cima, e no qual dita região anelar de baixa velocidade que tem partículas de catalisador que se movem em uma direção genericamente para baixo, pelo que a circulação das partículas de catalisador de craqueamento catalítico dentro de dita zona de catalisador de fase densa é induzida.

4. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de dita região central de alta velocidade ter uma área de seção transversal de região central de modo a proporcionar uma velocidade de gás superficial elevada na faixa de desde 3 ft/s (100 cm/s) até 15 ft/s (500 cm/s) para dita região central de alta velocidade, e dita região anelar de baixa velocidade ter uma área de seção transversal de região anelar de modo a fornecer uma velocidade de gás superficial baixa na faixa de desde 0,3 ft/s (10 cm/s) até 2 ft/s (66 cm/s) pés por segundo na dita região anelar.

5. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de dita zona de catalisador de fase densa ter uma área de seção transversal da zona de catalisador de fase densa como definida por dito vaso regenerador, e no qual a relação de dita área de seção transversal de região central de velocidade elevada para dita área de seção transversal da zona de catalisador de fase densa estar na faixa de desde 0,1 até 0,50, no qual a relação da área de seção transversal de região anelar de velocidade baixa para dita área de seção transversal de zona de catalisador de fase densa estar na faixa de desde 0,5 até 0,9.

6. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de dita região central de alta velocidade incluir uma extremidade de fundo e uma extremidade de topo, e no qual dito catalisador de craqueamento catalítico gasto de dita etapa de introduzir ser introduzido em dita extremidade de fundo de dita região central de alta velocidade e misturado com catalisador que circula desde dita região anelar de baixa velocidade para dita região central de alta velocidade dentro de dita na zona de catalisador de fase densa.

7. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de existir uma ausência dentro de dita zona de catalisador de fase densa de dispositivo de divisória vertical para separar dita região central de alta velocidade e dita região anelar de baixa velocidade.

8. Aparelho para regenerar um catalisador de FCC gasto, caracterizado pelo fato de dito aparelho compreender: um vaso regenerador que tem uma extremidade de fundo e uma extremidade de topo e que define uma zona de regeneração que é capaz de incluir uma zona de catalisador da fase densa posicionada no sentido de dita extremidade de fundo abaixo de uma zona da catalisador de fase diluída posicionada no sentido de dita extremidade de topo; dispositivo de fluidização de alta velocidade para introduzir uma corrente de gás de velocidade superficial elevada para uma região central de dita zona de catalisador de fase densa; dispositivo de fluidização de baixa velocidade para introduzir uma corrente de gás de velocidade superficial baixa para uma região anelar de dita zona de catalisador de fase densa, dispositivo de introdução de catalisador gasto, para introduzir um catalisador de craqueamento catalítico gasto dentro de dita região central de dita zona de catalisador de fase densa; dispositivo de remoção de catalisador regenerado, para remover um catalisador de craqueamento catalítico regenerado de dita região anelar de dita zona de catalisador de fase densa; e dispositivo de remoção de gás residual, para remover um gás residual de dita zona da catalisador de fase diluída de dito vaso regenerador.

9. Aparelho de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de ainda compreender: dispositivo de controle de escoamento de gás de fluidização de alta velocidade para controlar dita corrente de gás de velocidade superficial elevada para dita região central de dita zona de catalisador de fase densa.

10. Aparelho de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de ainda compreender: dispositivo de controle de escoamento de gás de fluidização de baixa velocidade para controlar dita corrente de gás de velocidade superficial baixa para dita porção anelar de dita zona de catalisador de fase densa.

11. Aparelho de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de dito dispositivo de introdução de catalisador gasto ser um tubo ascendente de catalisador gasto.

12. Aparelho de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de dito dispositivo de introdução de catalisador gasto ser um tubo vertical de catalisador gasto.

13. Aparelho de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de dito dispositivo de introdução de catalisador gasto ainda proporcionar dispositivo para descarregar catalisador gasto em uma direção genericamente horizontal dentro de dita região central de dita zona de catalisador de fase densa.

14. Aparelho de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de dito dispositivo de introdução de catalisador gasto ainda proporcionar dispositivo para descarregar catalisador gasto em uma direção genericamente horizontal dentro de dita região central de dita zona de catalisador de fase densa.

15. Aparelho de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de dita zona da catalisador de fase densa ter uma área de seção transversal de zona de catalisador de fase densa como definido por dito vaso regenerador e no qual a relação de dita área de seção transversal de região central para dita área de seção transversal de zona de catalisador de fase densa está na faixa de desde 0,1 até 0,50 e no qual a relação de dita área de seção transversal de região anelar para dita área de seção transversal de zona de catalisador de fase densa está na faixa de desde 0,50 até 0,9.

16. Aparelho de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de ainda compreender: uma ausência dentro de dita zona de catalisador de fase densa de dispositivo divisória vertical.

17. Aparelho de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de dita região central incluir uma extremidade de fundo de região central e uma extremidade de topo de região central e dito dispositivo de produção de catalisador gasto ainda proporcionar dispositivo para descarregar catalisador gasto em dita extremidade de fundo de região central de dita região central de dita zona de catalisador de fase densa.