ES2246808T3 - Procedimiento y aparato para poner en contacto una alimentacion con separacion inmediata del catalizador. - Google Patents

Procedimiento y aparato para poner en contacto una alimentacion con separacion inmediata del catalizador.

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ES2246808T3 ES00303093T ES00303093T ES2246808T3 ES 2246808 T3 ES2246808 T3 ES 2246808T3 ES 00303093 T ES00303093 T ES 00303093T ES 00303093 T ES00303093 T ES 00303093T ES 2246808 T3 ES2246808 T3 ES 2246808T3
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Abstract

Un proceso para el craqueo catalítico fluidizado de una alimentación que contiene hidrocarburos, comprendiendo dicho proceso: a) inyectar un chorro de una alimentación que contiene hidrocarburos en dirección principalmente transversal, en el interior de una capa fluyente de partículas de catalizador aguas arriba de un punto de inyección (18) localizado en la periferia de una zona de desprendimiento (20) o en la parte exterior de una zona de desprendimiento (20); b) inyectar partículas de catalizador e hidrocarburos desde el punto de inyección (18) en el interior de la zona de desprendimiento (20) en dirección considerablemente horizontal, en el que la zona de desprendimiento (20) tiene un volumen (19) considerablemente abierto por encima y por debajo del punto de inyección (18) y una densidad media de catalizador de menos de 80 Kg/m3 ; c) recoger las partículas de catalizador descendentes en una zona de recogida (22) por debajo del punto de inyección (18) y mantener una distancia de sedimentación (13) de al menos 1, 5 m en la zona de desprendimiento entre el punto de inyección (18) y la zona de recogida (22), en el que la zona de recogida tiene una densidad de catalizador de al menos 240 Kg/m3; d) recoger los vapores ascendentes y las partículas de catalizador atrapadas del volumen (19) considerablemente abierto localizado por encima del punto de inyección (18) y transferir los vapores ascendentes y las partículas de catalizador atrapadas a una zona de separación inercial (29) y separar el catalizador atrapado de los vapores ascendentes para proporcionar una corriente de vapor separada y catalizador separado; y, e) recuperar los hidrocarburos de la parte inferior de la zona de desprendimiento (20) y la corriente de vapor separada.

Description

Procedimiento y aparato para poner en contacto una alimentación con separación inmediata del catalizador.
Existe un número de procesos cíclicos continuos que emplean técnicas sólidas fluidizadas en las que una corriente de fase al menos parcialmente líquida que contiene compuestos de hidrocarburos se pone en contacto con sólidos fluidizados en una zona de contacto y los materiales carbonáceos u otros materiales de incrustación se depositan sobre los sólidos. Los sólidos son transportados durante el curso del ciclo a otra zona en la que se retiran las incrustaciones en una sección de reactivación o, más específicamente, en la mayoría de los casos los sedimentos de carbono son retirados al menos parcialmente mediante combustión en un medio que contiene oxígeno. Posteriormente, los sólidos de la sección de reactivación se extraen y se reintroducen total o parcialmente en la zona de contacto.
Uno de los procesos más importantes de esta naturaleza es el proceso de craqueo catalítico fluido (FCC) para la conversión de hidrocarburos de punto de ebullición relativamente elevado en hidrocarburos más ligeros. La alimentación de hidrocarburos se pone en contacto, en una o más zonas de reacción, con el catalizador de craqueo en forma de partículas y se mantiene en estado fluidizado bajo condiciones apropiadas para la conversión de hidrocarburos.
El procesado de alimentaciones cada vez más pesadas en procesos de tipo FCC y la tendencia de tales alimentaciones a elevar la producción de coque y a generar productos no deseados, ha conducido a nuevos métodos para poner en contacto las alimentaciones con el catalizador. Recientemente, los métodos para poner en contacto el catalizador FCC durante períodos de contacto muy cortos resultan de particular interés. En el documento US-A 4.985.136, se pone en contacto una alimentación de FCC con una cortina de cae de catalizador durante un tiempo de contacto de menos de 1 segundo, seguido de una rápida separación. El sistema de tiempo de contacto ultra-corto mejora la selectividad frente a la gasolina mientras que disminuye la producción de coque y de gas seco mediante la utilización de un catalizador de elevada actividad que previamente se ha puesto en contacto con la alimentación durante un período de tiempo relativamente corto. De manera específica, los inventos están destinados a catalizadores de zeolita que tienen elevada actividad. Configuraciones para llevar a cabo tales formas de contacto de las alimentaciones se conocen a partir de los documentos US-A 2.935.466, US-A 4.435.272, US-A 4.944.845, US-A 5.296.131 y US-A 5.462.652.
El tipo de inyección deseada para las configuraciones de tiempo de contacto corto han recibido particular atención en las patentes referenciadas anteriormente. La alimentación puede formarse en el interior de un chorro mediante un conjunto de corrientes de inyección idénticas de la alimentación o mediante un orificio extendido que ponga en contacto, de manera uniforme, una corriente de catalizador que fluye en un patrón compatible. La inyección de la alimentación se configura para disparar la alimentación al interior de una banda relativamente fina de catalizador que cae en dirección perpendicular al flujo de los chorros.
Aparte de la corriente uniforme y del contacto con el catalizador, el tiempo de contacto corto también requiere buena separación entre el catalizador y los hidrocarburos. La técnica anterior descrita anteriormente típicamente dirige el catalizador y la mezcla de vapor al interior de un conducto que comunica con un dispositivo de separación aguas abajo. Por tanto, el contacto de los hidrocarburos con el catalizador continúa durante un período de tiempo considerable a medida que fluye al dispositivo de separación y mientras que se encuentra en el dispositivo de separación.
Sumario del invento
El invento además limita el tiempo de contacto entre el catalizador y los hidrocarburos en una configuración para poner en contacto alimentaciones de hidrocarburos relativamente pesados y partículas de catalizador fluidizadas durante períodos de tiempo ultra-cortos.
Este invento proporciona la separación rápida de una alimentación de una corriente de catalizador inyectando la corriente de catalizador junto con los vapores de contacto en una zona de desprendimiento, en dirección considerablemente horizontal, bajo condiciones diluidas de fase del catalizador y extrayendo de manera inmediata los vapores craqueados de la parte superior de la zona de fase diluida. La inyección horizontal de la fase diluida en el interior del recipiente de desprendimiento combinada con la extracción superior de los vapores inicia una separación por gravedad intermedia del catalizador de los vapores de los hidrocarburos. Mediante este método, una parte importante del contacto entre el catalizador y los hidrocarburos se interrumpe inmediatamente después de la inyección de la corriente de catalizador en el interior del recipiente de desprendimiento. El contacto de la alimentación con la corriente de catalizador puede ocurrir aproximadamente en el mismo punto o cerca del mismo punto de inyección de la corriente de catalizador en el interior del recipiente de desprendimiento. De esta forma, los tiempos de contacto ultra-cortos pueden controlarse a partir de tiempos mínimos que se aproximan a cero hasta tiempos más largos. A diferencia de la técnica anterior, este invento no necesita mantener el contacto mientras el catalizador y la mezcla de hidrocarburos viajan juntos en sentido vertical u horizontal hasta la etapa de separación.
Por consiguiente, en una realización este invento es un proceso para el craqueo catalítico fluidizado de una alimentación de hidrocarburos. El proceso inyecta partículas de catalizador e hidrocarburos a partir de un punto de inyección en el interior de una zona de desprendimiento en una dirección considerablemente horizontal. Una zona de recogida recoge las partículas de catalizador que descienden por debajo del punto de inyección. Una distancia de al menos 5 pies
(1,5 m) en la zona de desprendimiento entre el punto de inyección y la zona de recogida proporciona una zona de sedimentación para la separación continua del catalizador y los vapores de hidrocarburos. El proceso recoge los vapores ascendentes y las partículas de catalizador retenidas de la parte superior de la zona de descarga y los transfiere a una zona de separación inercial. La zona de separación inercial separa el catalizador retenido de los vapores ascendentes para proporcionar una corriente de vapor separada y el catalizador separado. El proceso recupera hidrocarburos de la parte inferior de la zona de desprendimiento y la corriente de vapor separada.
Típicamente, se inyecta un chorro de una alimentación que contiene hidrocarburos -en dirección principalmente transversal- en el interior de una capa que fluye de partículas de catalizador aguas arriba del punto de inyección y en la periferia de la zona de desprendimiento o en la parte exterior de la zona de desprendimiento. Una forma particularmente útil de este invento utiliza un tubo vertical como lugar para una configuración de boquilla distribuidora que lleva a cabo el contacto de una corriente que contiene hidrocarburos con una capa que cae de material en forma de partículas. Generalmente, la inyección del chorro de corriente que contiene hidrocarburos en el interior de la capa que fluye de partículas de catalizador tiene lugar en el conducto confinado, pero cerca de la salida del conducto en el interior del recipiente de desprendimiento. La localización del distribuidor en el tubo vertical típicamente permite la descarga del fluido y de la mezcla de sólidos directamente del distribuidor en el interior del recipiente de desprendimiento a una elevación apropiada para la práctica de este invento. Una configuración de distribuidor de tubo vertical puede encajar sólidamente cerca del punto de unión de la mayoría de los tubos verticales con el recipiente de desprendimiento.
En una realización de aparato, este invento comprende una parte de recipiente de desprendimiento y un catalizador y un contactor de alimentación para inyectar la alimentación y el catalizador desde un punto de inyección en el interior de la parte del recipiente de desprendimiento en una dirección considerablemente horizontal. El contactor de alimentación inyecta una alimentación que contiene hidrocarburos en el interior de una corriente de catalizador que fluye para suministrar la alimentación y el catalizador al punto de inyección. Una parte de recipiente de recogida, localizada por debajo de la parte de recipiente de desprendimiento y al menos 5 pies (1,5 m) por debajo del punto de inyección, recoge un lecho denso de catalizador de la parte de recipiente de desprendimiento. Un separador inercial, localizado por encima de la parte de recipiente de desprendimiento, comunica directamente con la parte superior de la parte de recipiente de desprendimiento, para separar los hidrocarburos de las partículas de catalizador que suben con los hidrocarburos de la parte de recipiente de desprendimiento. Una salida de catalizador, definida por el separador inercial, recupera los hidrocarburos separados del separador inercial.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 es una ilustración esquemática de un aparato de FCC que incorpora la configuración de tiempo de contacto corto de este invento.
La Figura 2 es una sección esquemática tomada a lo largo de las líneas 2-2 de la Figura 1.
La Figura 3 es una ilustración esquemática de un aparato de FCC que incorpora una configuración alternativa de tiempo de contacto corto de este invento.
La Figura 4 es una sección esquemática tomada a lo largo de las líneas 4-4 de la Figura 3.
La Figura 5 es una sección de la parte del conducto del tubo vertical que contiene el contactor para ser utilizado en este invento.
La Figura 6 es una sección de la parte del conducto del tubo vertical tomada en las líneas 6-6 de la Figura 5.
La Figura 7 es una vista de frente de un distribuidor de alimentación tomada en las líneas 7-7 de la Figura 5.
Descripción detallada del invento
El invento puede utilizarse en combinación con cualquier tipo de material en forma de partículas. El material puede ser inerte o reactivo en presencia del material fluido particular. Una amplia variedad de materiales catalíticos e inertes resulta apropiada para este invento. Por ejemplo, en los procesos destructivos de destilación, un material inerte apropiado comprende una alfa-alúmina. Aplicaciones FCC de este proceso pueden incluir cualquiera de los catalizadores bien conocidos que se utilizan en la técnica de craqueo catalítico fluidizado. Estas composiciones incluyen catalizadores de tipo arcilla amorfa que, en su mayoría, han sido sustituidos por catalizadores de alta actividad que contienen sílice y alúmina cristalinas o que contienen zeolitas. Los catalizadores que contienen zeolitas son preferidos frente a los catalizadores de tipo amorfo, debido a su actividad intrínseca mayor y a su resistencia más elevada a los efectos de desactivación provocados por la exposición a vapor de agua a alta temperatura y por la exposición a los metales que contienen la mayoría de las alimentaciones. Las zeolitas son los silicatos de alúmina cristalinos más comúnmente utilizados y normalmente se dispersan en un material de soporte inorgánico poroso tal como sílice, alúmina o circonio. Estas composiciones de catalizador pueden tener un contenido de zeolita de 30% o más. Preferiblemente, los catalizadores de zeolita utilizados en el proceso de este invento tienen un contenido de zeolita de 25-80% en peso del catalizador. Las zeolitas también pueden estabilizarse con elementos de las tierras raras y contener de 0,1 a 10% en peso de tierras raras.
Aunque se concibe fundamentalmente para ser utilizado en unidades de FCC, este invento puede ser útil para cualquier proceso que busque poner en contacto corrientes que contienen hidrocarburos con una corriente fluidizada en forma de partículas durante cortos períodos de tiempo. Los tipos de proceso en los que este invento puede resultar útil incluyen el contacto del catalizador con las alimentaciones residuales y el contacto destructivo de alimentaciones con un elevado contenido de asfaltenos con partículas catalíticas o inertes a alta temperatura. Medios líquidos apropiados para este invento incluyen cualquier corriente líquida que entre en el distribuidor al menos parcialmente como líquido y que posteriormente se vaporice por contacto con el material en forma de partículas. La alimentación para el contacto destructivo comprende crudos altamente refractarios que tienen puntos de ebullición que se extienden sobre intervalos amplios y que tienen concentraciones elevadas de metales y de coque. Por ejemplo, un crudo típico tiene un punto de ebullición que varía de 116º-815ºC (240º-1575ºF) con más de la mitad del volumen de líquido ebullendo por encima de 538ºC (1000ºF). Para los procesos de FCC, las alimentaciones apropiadas para el procesado mediante el método de este invento incluyen alimentaciones de FCC convencionales y alimentaciones residuales o de punto de ebullición más elevado. La alimentación convencional más común es un gasóleo a vacío que es típicamente un material de hidrocarburos que tiene un intervalo de ebullición de 343º-552ºC (650º-1025ºF) y que se prepara mediante fraccionamiento a vacío o formación de residuo mediante destilación atmosférica. Generalmente, estas fracciones tienen un bajo contenido de precursores de coque y de los metales pesados que pueden desactivar el catalizador. Las alimentaciones pesadas o residuales, es decir, las que tienen un intervalo de ebullición por encima de 500ºC (930ºF) y un elevado contenido de metales, están también encontrando una utilidad mejorada en las unidades de FCC.
Cuando se aplican en operaciones con catalizador, tanto los metales como el coque sirven para desactivar el catalizador mediante el bloqueo de los sitios activos de los catalizadores. Para superar sus efectos desactivadores, el coque puede retirarse hasta el grado deseado mediante regeneración.
La Figura 1 muestra una configuración de FCC que presenta una estructura de acuerdo con este invento. La configuración de FCC que se muestra en la Figura 1 consiste en un reactor 10 que incluye una parte 11 de recipiente de desprendimiento, una parte 14 de recipiente de recogida y un separador 13. El separador 13 incluyen una parte 12 de recipiente separador y un tubo ascendente 15. La configuración hace circular al catalizador y lo pone en contacto con la alimentación de la manera descrita anteriormente.
A continuación, observando la operación en la zona de reacción, el catalizador regenerado, el catalizador gastado o una de sus mezclas entra en el reactor a través de la boquilla 16 que típicamente comunica con el final del tubo vertical de catalizador regenerado. La alimentación se inyecta en la boquilla 16 del tubo vertical a través de la boquilla 17 de inyección de la alimentación que la pone en contacto con el catalizador, preferiblemente a través del contactor como se describe con más detalle en la presente memoria. Después del contacto entre la alimentación y los hidrocarburos o de manera simultánea, la alimentación y las partículas del catalizador entran en la parte 11 del recipiente de desprendimiento a partir del punto de inyección 18.
El contacto del catalizador y la alimentación produce una corriente concentrada de catalizador que fluye al interior de la parte 11 de recipiente de desprendimiento a lo largo de una trayectoria considerablemente horizontal. La trayectoria considerablemente horizontal se define para designar una trayectoria que tiene al menos una componente principal horizontal. La dirección principal de la corriente de catalizador a medida que entra en el recipiente de desprendimiento determina principalmente la trayectoria de entrada de la alimentación y de la corriente de hidrocarburos. Por tanto, la corriente de hidrocarburos será dirigida al interior del recipiente de desprendimiento con un ángulo, que se muestra en la Figura 1 como A, de 60º o menos, con el fin de garantizar que el momento del catalizador mueve la mezcla de catalizador e hidrocarburos en una dirección considerablemente horizontal a través de la parte 11 de recipiente de desprendimiento. La descarga considerablemente horizontal desde el punto de desprendimiento promueve el desprendimiento rápido de la corriente de hidrocarburos en fase de vapor de las partículas de catalizador relativamente más pesadas. El desprendimiento rápido también requiere un espacio vertical para el paso no restringido de los vapores ascendentes a través del recipiente de desprendimiento 11. Con este fin, la parte de recipiente de desprendimiento tiene un volumen 19 considerablemente abierto por encima del punto de inyección y quizás, de manera más importante, un volumen abierto 20 por debajo del punto de inyección. El volumen abierto 20 se define como una región de densidad de catalizador diluida por encima de la interfase de catalizador 21 y que se muestra como la dimensión B en la Figura 1. La dimensión B es como mínimo de al menos 1,5 m y, más típicamente, de 2 a 3,6 m. Las condiciones de fase diluida se refieren a una densidad de catalizador de menos de 300 Kg/m^{3} y, más típicamente se refiere a una densidad de menos de 150 Kg/m^{3}. La densidad de catalizador en los volúmenes abiertos 19 y 20 varía con la proximidad a la alimentación y al punto de contacto del catalizador. Normalmente, la densidad del volumen abierto no supera una media de 80 Kg/m^{3}; y típicamente, tiene una densidad media de catalizador de menos de 48,4 Kg/m^{3}. El catalizador de los volúmenes abiertos 19 y 20 se recoge en un lecho denso 22 dentro de la zona de recogida 14. Las condiciones de fase densa se caracterizan por una densidad aparente de catalizador dentro del intervalo de 240 a 800 Kg/m^{3}. De esta forma, el lecho denso de la zona de recogida 22 típicamente retiene las partículas de catalizador a una densidad de al menos 240 Kg/m^{3} y, más típicamente, las partículas de catalizador son retenidas a una densidad de 730 Kg/m^{3} o más. La distancia B sobre la zona de desprendimiento 11 también puede servir como zona de sedimentación en la que el catalizador se desprende y se deposita a partir de los vapores ascendentes.
La zona de recogida 14 puede servir como zona de separación para la recuperación de los hidrocarburos atrapados y adsorbidos del catalizador que entra en la zona de recogida 14. El gas de separación entra en la zona de recogida 14 a través de la boquilla 23 y del distribuidor 24. El gas de separación, tal como vapor de agua, avanza en sentido ascendente a través del catalizador. La serie de rejillas 25 puede proporcionar la redistribución del medio de separación y de los hidrocarburos separados a medida que pasan en sentido ascendente a través del lecho 22. Una boquilla 26 retira el catalizador separado para la regeneración en un recipiente regenerador (no mostrado) y/o para reciclado a la boquilla 16 con el fin de que el catalizador entre de nuevo en contacto con la alimentación. La adición opcional de catalizador regenerado caliente al lecho 22 puede facilitar la separación mediante el aumento de temperatura en la zona de separación. El catalizador caliente puede entrar en la zona de separación por encima de la interfase del lecho 21 a través de la boquilla 27. De manera alternativa, puede mantenerse una parte 22' de lecho extendido con una mayor interfase de catalizador 21', con el fin de mantener el catalizador de fase densa por encima del punto de entrada del catalizador regenerado a través de la boquilla 27, con tal de que se proporcione la longitud mínima de desprendimiento entre el punto de inyección 18 y el nivel de lecho 21'.
También es posible, a través del sistema de choque no mostrado, aislar de una parte del lecho 22 los hidrocarburos separados recuperados. La segregación de los hidrocarburos separados puede proporcionar diferentes corrientes de producto para la separación aguas abajo y la recuperación. El tiempo de contacto más largo de los hidrocarburos que entran en la zona de recogida puede alterar considerablemente las propiedades de los hidrocarburos craqueados recuperados de esta zona. La recuperación por separado de una corriente de la zona de separación puede facilitar la recuperación independiente de una corriente de producto aislado de la parte superior del recipiente de desprendimiento 11.
No obstante, el medio de separación así como los hidrocarburos separados, de manera ordinaria, ascienden a través del recipiente de desprendimiento 11 y se combinan con los hidrocarburos desprendidos que entran con la corriente de catalizador a partir de la boquilla 16. A medida que los vapores y el catalizador atrapado ascienden a través de la zona de desprendimiento 19, una sección de transición en forma de cono truncado 28 reduce el área de flujo de fluido y aumenta la velocidad de los gases a medida que estos entran en el tubo ascendente 15. Con frecuencia, las condiciones dentro de la zona de desprendimiento 19, del cono 28 y del tubo ascendente 15 son denominadas condiciones fluidizadas rápidas, en las que la velocidad de transferencia del catalizador en sentido ascendente puede variar entre 6 y 18 m/s con una densidad que varía de 65 a 550 Kg/m^{3}.
Los hidrocarburos que ascienden y el catalizador atrapado adicional se mueven en sentido ascendente hacia el interior de un dispositivo de separación inercial equipado con un par de brazos 29, cada uno de los cuales presenta aberturas 30 dispuestas tangencialmente. Los brazos 29 proporcionan una separación inercial mediante aceleración centrípeta de las partículas de catalizador relativamente pesadas que retiran rápidamente la mayoría del catalizador de los vapores de los hidrocarburos. La representación de las aberturas orientadas tangencialmente para proporcionar una separación de tipo centrípeta o ciclónica no significa excluir otros dispositivos de separación inercial, tales como los que utilizan separación balística de partículas de los vapores de los hidrocarburos. Los hidrocarburos craqueados con cantidades traza de catalizador abandonan el separador 13 a través de la salida
31.
Los vapores de los hidrocarburos de la salida 31, en muchos casos, experimentan posterior separación para la recuperación de cantidades traza de partículas de catalizador. Normalmente, los separadores ciclónicos proporcionan la recuperación secundaria de las partículas residuales de catalizador. Las partículas de catalizador recuperadas a partir de separadores adicionales pueden retornar a la zona de recogida 14 a través de la boquilla 32. Después de cualquier recuperación adicional de catalizador, los productos típicamente son transferidos a una zona de separación (no mostrada) para la retirada de los gases ligeros y de los hidrocarburos pesados.
El catalizador recuperado a partir del separador inercial 13 se recoge en un lecho 33 para retornarlo al lecho 22 de la zona de recogida 14. El catalizador puede pasar del lecho 33 a la zona de recogida 14 a través de uno o más tubos verticales 34 internos o externos. La Figura 1 muestra una configuración de tubos verticales 34 internos que retornan el catalizador del lecho 33 al interior del aislamiento de los volúmenes abiertos 19 y 20 de la zona de desprendimiento 11. Las partes inferiores 35 de los tubos verticales 34 están típicamente sumergidas en el lecho 22. La inmersión de las partes inferiores 35 de los tubos verticales evita el reflujo de los vapores separados a través de los tubos verticales y hacia el interior de los vapores separados que se recogen en la parte superior de la zona de separación 13.
Los tubos verticales 34 internos tienen una configuración que deja una trayectoria clara para el hidrocarburo inyectado y para las partículas de catalizador a medida que entran en la zona de desprendimiento 11 a partir del punto de inyección 18. Como se muestra más claramente en la Figura 2, se aumenta el espaciado de los conductos internos 34 en la zona de la boquilla 16, con el fin de proporcionar un espaciado entre los conductos 34 igual a la dimensión C. Preferiblemente, la dimensión C es al menos igual al diámetro de la boquilla 16. A través de esta distribución en planta los hidrocarburos inyectados y las partículas de catalizador tienen una trayectoria clara que se extiende al menos hasta el centro de la zona de desprendimiento 11 como muestra la dimensión T.
La configuración del separador inercial 13 y el retorno del catalizador a la zona de recogida 14 puede lograrse de diferentes maneras. La Figura 3 muestra una configuración alternativa que utiliza el conducto 36 que se extiende en sentido descendente junto con el refuerzo de separación 40 para aumentar la recuperación del catalizador separado del dispositivo de separación inercial y el retorno del catalizador al lecho denso 22' mediante el tubo vertical 38 externo. El aparato de la Figura 3 opera de forma similar al aparato descrito juntamente con la Figura 1. Las diferencias principales son la introducción de un cambio adicional en la dirección del vapor a medida que el vapor pasa en sentido ascendente al interior de la parte 11' del recipiente de desprendimiento y la separación posterior de las partículas de catalizador de los vapores de hidrocarburos antes de que la mezcla abandone la zona de separación 13'. Más específicamente, los hidrocarburos que entran en la parte 11' del recipiente de desprendimiento a partir del punto de inyección 18' se separan posteriormente de las partículas entrantes de catalizador a medida que el vapor fluye hasta la abertura 39' que recibe los vapores de hidrocarburos separados inicialmente. La abertura 39 sirve como entrada del separador y está orientada hacia el lado de la zona de desprendimiento opuesto al lado por donde se inyectan las partículas de catalizador y los hidrocarburos a través del punto de inyección 18'. De esta forma, los hidrocarburos abandonan la zona de desprendimiento por el lado opuesto al que se inyectan las partículas de catalizador y los hidrocarburos.
Los hidrocarburos y el catalizador atrapado de la entrada 39 continúan en sentido ascendente a través de la sección 15' del tubo vertical. De nuevo, los brazos 29' descargan tangencialmente el catalizador y las partículas de catalizador atrapadas a través de las aberturas 30'. Un refuerzo 40 proporciona una abertura restringida 41 para los vapores recuperados que pasan en sentido ascendente al interior de la sección secundaria 42 del separador 13'. De nuevo, los hidrocarburos recuperados junto con cualquier catalizador residual abandonan la zona de separación 13' a través de la boquilla 31'.
El tubo vertical 38 externo recupera el catalizador del lecho 33' que recoge el catalizador del separador inercial 13'. El conducto 38 pasa el catalizador alrededor de la zona de desprendimiento 11' y al interior del lecho de catalizador 22' de la zona de recogida 14'. El tubo vertical 38 externo abandona la zona de desprendimiento 11' completamente abierto para el desprendimiento de los vapores de hidrocarburos de la corriente de catalizador.
La sección abierta de la zona de desprendimiento puede segregarse posteriormente para confinar la separación de los hidrocarburos de la corriente de partículas de catalizador. Como se muestra en la Figura 4, puede colocarse un par de deflectores 43 cerca del conducto de catalizador 16' que descargue las partículas de catalizador y la mezcla de alimentación en el interior de la parte central 44 de la zona de desprendimiento 11'. Además, la zona de desprendimiento 11' puede modificarse para proporcionar conductos para el retorno de las partículas de catalizador que se encuentran fuera de la zona 44'. Los conductos de catalizador 46 pueden estar localizados en sectores circulares en la parte exterior de los deflectores 43.
Inicialmente, el proceso y el aparato de este invento pueden poner en contacto la alimentación con el catalizador regenerado, con el catalizador carbonizado o con una mezcla de los dos. Los procesos pueden utilizar cualquier tipo de regeneración para la retirada del coque. La retirada del coque que, de manera ordinaria, opera para retirar completamente el coque del catalizador es denominada generalmente "regeneración completa". La regeneración completa retira el coque del catalizador hasta un nivel de menos de 2% en peso, o preferiblemente de menos de 1% en peso, y o más preferiblemente, hasta menos de 0,05% en peso de coque.
El catalizador regenerado tiene una temperatura considerablemente más elevada que el catalizador carbonizado. El catalizador regenerado que normalmente entra en el conducto regenerado 16 tiene una temperatura dentro del intervalo de 590 a 760ºC y, más típicamente, la temperatura está dentro del intervalo de 650 a 760ºC. Una vez que la mezcla de catalizador entra en contacto con la alimentación, el catalizador acumula coque sobre las partículas de catalizador y tiene una temperatura más baja. Normalmente, la temperatura del catalizador carbonizado están dentro del intervalo de 480 a 620ºC, pero su temperatura varía dependiendo de su fuente.
La Figura 5 muestra un tubo vertical preferido y una configuración de inyección de alimentación para este invento. La Figura 5 muestra un contactor 115 que atomiza la alimentación en corrientes de pequeñas gotitas de líquido. Normalmente, una aleta 111 al final del conducto 17 retiene el contactor 115 en el conducto 17. Colectivamente, las corrientes producidas por el contactor 115 proporcionan un conjunto lineal de catalizador que entra en contacto con una cortina que cae de catalizador formada por una salida 114 y una rampa 113.
El contacto de la alimentación con el catalizador provoca una rápida vaporización y una elevada velocidad de descarga del catalizador en el interior del recipiente de desprendimiento. El contacto entre la alimentación y el catalizador craquea los hidrocarburos más pesados para dar lugar a hidrocarburos más ligeros y produce la coquización de los sitios más activos del catalizador. El contacto transversal de la alimentación con la cortina de catalizador que cae verticalmente crea una trayectoria beneficiosa del catalizador y mezcla de alimentación en el interior del recipiente de desprendimiento. Preferiblemente, la alimentación entra en contacto con la cortina de catalizador que cae en dirección transversal para obtener un contacto rápido entre la alimentación y las partículas de catalizador. Para los fines de esta descripción, la expresión "entrar en contacto transversalmente" significa que la alimentación no fluye en dirección paralela a la cortina que cae. Tras la inyección del chorro de hidrocarburos, las partículas de catalizador típicamente fluyen menos de 1,5 m a través del conducto 17 y, preferiblemente fluyen menos de 3 m antes de la inyección en la zona de desprendimiento desde el punto de
inyección.
Como muestran las Figuras 5 y 6 se fija una rampa 113 al interior del conducto 116 y la abertura 114 normalmente tiene forma rectilínea. Normalmente, la rampa tiene una anchura igual o mayor que alrededor de la mitad de la anchura del conducto 16. El catalizador para descarga entra en el conducto 16 a partir de una válvula de control, es decir, típicamente una válvula de corredera (no mostrada). La válvula de control regula el caudal de catalizador hacia el interior de la rampa 113. La velocidad de descarga del catalizador desde la salida 114 puede controlarse mediante la adición de fluidos aguas arriba de la rampa 113.
El contactor 115 produce un patrón de pulverización que es compatible con la geometría de la cortina que cae. Cuando la cortina que cae tiene forma lineal como se muestra en las figuras, generalmente el inyector de la alimentación produce un patrón horizontal de líquido atomizado. Por consiguiente, en una configuración típica, la alimentación es descargada en una dirección considerablemente transversal con respecto a la cortina de catalizador. El contacto considerablemente transversal se utiliza para describir el caso en el que la dirección principal de flujo del catalizador tiene un ángulo incluido de al menos 30º y preferiblemente de al menos 45º entre la dirección principal mediante la cual el contactor 115 inyecta la alimentación en el interior de la capa o cortina de catalizador. Preferiblemente, la corriente fluye en dirección perpendicular hasta el contacto con la cortina de catalizador que se mueve en sentido descendente. Cuando entra en contacto con la cortina de catalizador que cae, la alimentación típicamente tiene una velocidad mayor de 0,3 m/s y una temperatura dentro del intervalo de 150 a 320ºC.
Las boquillas del contactor 115 tienen un tamaño para crear chorros que tienen una velocidad de fluido hacia el exterior de las aberturas dentro del intervalo de 9 a 120 m por segundo y preferiblemente, la velocidad está dentro del intervalo de 30 a 90 m/s. De acuerdo con la práctica típica de FCC, la alimentación abandona las aberturas de las boquillas del contactor 115 en forma de aerosol.
La dispersión de la alimentación en pequeñas gotitas se promueve confiriendo la energía suficiente al líquido. En algunos casos, este invento es llevado a la práctica con la adición parcial de un diluyente gaseoso, tal como vapor de agua, a la alimentación antes de al descarga a través de los orificios. La adición del material gaseoso puede coadyuvar la atomización de la alimentación. Típicamente, se mezcla una cantidad mínima de material gaseoso, normalmente igual a alrededor de 0,2% en peso del líquido combinado y de la mezcla gaseosa, con el líquido antes de su descarga a través de las boquillas. Típicamente, la cantidad de cualquier vapor de agua añadido es de 5% en peso o menos, de la mezcla combinada líquida y gaseosa. Para la mayoría de los líquidos, la atomización produce gotitas de un intervalo de tamaño de 50 a 750 micrómetros.
La Figura 7 muestra un conjunto extendido linealmente de boquillas 123 que están dispuestas en dirección transversal de la cara frontal del contactor 115. Las boquillas 123 están orientadas para inyectar la mezcla de fluidos atomizada que sale directamente del contactor 115 en un patrón de flujo lineal a partir de las boquillas localizadas en una posición más centrada. Esas boquillas 123 que se encuentran localizadas más hacia el exterior del conjunto pueden estar anguladas con el fin de orientar el líquido atomizado inyectado sobre un patrón más amplio y de mantener un espaciado simétrico entre los chorros. Las boquillas 123 pueden estar anguladas de esta forma, para cubrir cualquier longitud o configuración de patrón de flujo del catalizador o de dispersión del catalizador.

Claims (10)

1. Un proceso para el craqueo catalítico fluidizado de una alimentación que contiene hidrocarburos, comprendiendo dicho proceso:
a)
inyectar un chorro de una alimentación que contiene hidrocarburos en dirección principalmente transversal, en el interior de una capa fluyente de partículas de catalizador aguas arriba de un punto de inyección (18) localizado en la periferia de una zona de desprendimiento (20) o en la parte exterior de una zona de desprendimiento (20);
b)
inyectar partículas de catalizador e hidrocarburos desde el punto de inyección (18) en el interior de la zona de desprendimiento (20) en dirección considerablemente horizontal, en el que la zona de desprendimiento (20) tiene un volumen (19) considerablemente abierto por encima y por debajo del punto de inyección (18) y una densidad media de catalizador de menos de 80 Kg/m^{3};
c)
recoger las partículas de catalizador descendentes en una zona de recogida (22) por debajo del punto de inyección (18) y mantener una distancia de sedimentación (13) de al menos 1,5 m en la zona de desprendimiento entre el punto de inyección (18) y la zona de recogida (22), en el que la zona de recogida tiene una densidad de catalizador de al menos 240 Kg/m^{3};
d)
recoger los vapores ascendentes y las partículas de catalizador atrapadas del volumen (19) considerablemente abierto localizado por encima del punto de inyección (18) y transferir los vapores ascendentes y las partículas de catalizador atrapadas a una zona de separación inercial (29) y separar el catalizador atrapado de los vapores ascendentes para proporcionar una corriente de vapor separada y catalizador separado; y,
e)
recuperar los hidrocarburos de la parte inferior de la zona de desprendimiento (20) y la corriente de vapor separada.
2. El proceso de la reivindicación 1, en el que los hidrocarburos recuperados de la parte inferior de la zona de desprendimiento (20) pasan en sentido ascendente al separador inercial (29) y se recuperan como parte de la corriente de vapor separada.
3. El proceso de la reivindicación 1, en el que el catalizador separado se recoge con el catalizador descendente en una zona (22) de separación común.
4. El proceso de la reivindicación 1, en el que el catalizador separado se recoge por encima de la zona de desprendimiento (20) y pasa en sentido descendente a la zona de recogida (22) en el aislamiento de los vapores ascendentes.
5. El proceso de la reivindicación 2, en el que la inyección del chorro de alimentación que contiene hidrocarburos en el interior de la capa fluyente de partículas de catalizador tiene lugar en un conducto confinado (16, 17) y las partículas de catalizador tras la inyección del chorro de hidrocarburos fluyen menos de 1,5 m a través del conducto antes de la inyección en la zona de desprendimiento (20) desde el punto de inyección (18).
6. El proceso de la reivindicación 1, en el que la corriente de catalizador regenerado entra en la zona de desprendimiento (20) o en la zona de recogida (22) por debajo del punto de inyección (18) a través de una entrada (27) de catalizador regenerado y en el que la sedimentación del catalizador tiene lugar en una zona de sedimentación (22) que se extiende por debajo de la entrada (27) de catalizador regenerado.
7. El proceso de la reivindicación 1, en el que los vapores ascendentes y las partículas de catalizador atrapadas entran en el separador inercial (29) a través de la entrada (39) del separador que tiene una abertura que está orientada hacia el lado de la zona de desprendimiento (20) opuesto al lado por el que se inyectan las partículas de catalizador y los hidrocarburos.
8. Un aparato para poner en contacto rápidamente el catalizador en forma de partículas con una alimentación que contiene hidrocarburos, comprendiendo el aparato:
una parte de recipiente de desprendimiento (20);
un contactor de alimentación y catalizador (114, 115) para inyectar una alimentación que contiene hidrocarburos en el interior de una corriente fluyente de catalizador e inyectar la alimentación y el catalizador en el interior de una parte de recipiente de desprendimiento (20) en dirección considerablemente horizontal desde un punto de inyección (18) definido por el contactor de la alimentación (114, 115), en el que el contactor de alimentación y catalizador (114, 115) inyecta la alimentación en el interior de una capa fluyente de catalizador en una dirección considerablemente transversal a una posición aguas arriba, con respecto al flujo de catalizador, del punto de inyección (18);
una parte de recipiente de recogida (22) localizada por debajo de la parte de recipiente de desprendimiento y al menos 1,5 m por debajo del punto de inyección (18) para recoger un lecho denso de catalizador;
un separador inercial (29) localizado por encima de la parte de recipiente de desprendimiento (20) y en comunicación directa con la parte superior de la parte de recipiente de desprendimiento (20) para separar hidrocarburos de las partículas de catalizador que ascienden con los hidrocarburos de la parte de recipiente de desprendimiento (20); y,
una salida (31) para recuperar los hidrocarburos separados del separador inercial.
9. El aparato de la reivindicación 8, en el que una pluralidad de conductos (34) se extienden verticalmente a través de la parte de desprendimiento (20) y están espaciados con una orientación que deja una trayectoria clara para al menos la mitad del diámetro de la parte de recipiente de desprendimiento (20) frente al punto de inyección (18).
10. El aparato de la reivindicación 8, en el que el separador inercial (29) define una entrada (39) proyectada horizontalmente que se abre al lado de la zona de desprendimiento (20) opuesto al lado por el que se inyectan las partículas de catalizador y los hidrocarburos.
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