JPH0341517B2 - - Google Patents
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- JPH0341517B2 JPH0341517B2 JP51153268A JP15326876A JPH0341517B2 JP H0341517 B2 JPH0341517 B2 JP H0341517B2 JP 51153268 A JP51153268 A JP 51153268A JP 15326876 A JP15326876 A JP 15326876A JP H0341517 B2 JPH0341517 B2 JP H0341517B2
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Description
本発明はイオウ含有炭化水素供給原料との使用
に適し、そして再生器煙突ガスへイオウ酸化物の
排出の著しい減少を特徴とする循環流動式接触分
解法(cyclic fluidized catalytic cracking
process)に関するものである。
従来技術:
反応帯で炭化水素の分解中、通常“コークス”
(coke)と称される炭素質沈積物の沈着により比
較的不活性になつた分解触媒はこの反応帯から連
続的に引き出される。反応帯からこの使用した触
媒はストリツピング帯へ送られ、ここでストリツ
プ可能な炭素質沈積物、即ち炭化水素が触媒から
ストリツプされ、触媒は次に再生帯へ送られ、こ
こで一酸化炭素及び二酸化炭素を形成するように
酸素含有ガス中でコークスを燃焼することでスト
リツプ不能な炭素質沈積物を除去することによつ
て触媒の活性が回復される。次に熱間再生触媒は
サイクルを繰返すために反応器へ連続して戻され
る。
接触分解において、再生帯中で二酸化炭素へ一
酸化炭素の不完全な燃焼から問題を生じ、再生帯
煙道ガスにかなりの量の一酸化炭素を残す。大気
へ一酸化炭素の排出が望ましくないことの外に、
再生帯煙道ガス中の一酸化炭素と残留酸素が反応
する傾向を有し、これによりプラントのダクト及
び煙道の中で燃焼を引き起こして、過度の温度に
よりこの構造体を損傷する。
更に、高イオウ供給原料、即ち有機イオウ化合
物を含有する石油炭水素留分が流動式接触分解装
置に装入される時には、触媒上に沈着したコーク
スはイオウを含有する。コークス化、不活性化触
媒の再生中、コークスは触媒表面から燃焼され、
そしてこの燃焼法では存在するイオウは少部分の
三酸化イオウと共に二酸化イオウに変換され、か
くして再生帯煙道ガスの流出流に含まれる。高イ
オウ供給原料を分解する時には、イオウ酸化物の
排出はしばしば約1200ppmの範囲内である。
汚染コントロール基準が一酸化炭素及び粒状物
に対して定められ、そしてイオウ酸化物、特に二
酸化イオウのような他の排出に対してまもなく考
慮されることが予想される。結果的に、石油分解
装置と連結した再生帯流出流から種々の燃焼生成
物及び粒状物の排出のレベルを減ずることに多く
の注意が向けられている。この排出を減ずる方法
は分解触媒の活性と選択性を低下することなしに
有効であることが必要である。同様に選択された
方法は望ましくない排出の一形式を別の問題、例
えば粒状物排出又は運転費の増大で置き換えない
ことが必要である。これらを配慮して、石油分解
装置からイオウ酸化物の排出の減少に対して極め
て望ましいアプローチは存在する又は新しい分解
装置の何れかに従来の分解条件下で、触媒活性、
安定性及び耐摩耗性を保ちながら、イオウ酸化物
の排出を最小にするよう変型された分解触媒の使
用にある。
金属は一般に分解触媒で避けられ、そして分解
触媒の存在で金属含有原料を分解することは疑問
であると思われるが、下記で詳細に論議する南ア
フリカ国特許第7924/72号及び後で特許された対
応する米国特許第3909392号(1975)は再生帯内
で分解触媒又は促進剤と共に燃焼触媒の使用を開
示し、これは再生帯内に金属棒、メツシユ網又は
スクリーン及び流動性金属化合物、特に遷移金属
の粉末酸化物(例えば酸化第二鉄、二酸化マンガ
ン及び稀土類酸化物)を含み、これは触媒装入物
へ加えられ、又は再生器容器内に閉ぢ込められ
る。ベルギー国特許第826266号(1975)は米国特
許第3909392号の方法にごく類似した方法を開示
し、これは少くとも20の原子番号を有する金属の
一酸化炭素−酸化促進触媒と物理的に結合した接
触分解触媒を含み、そして有用な酸化促進剤とし
て周期律表の第B族、第B族、及び第族な
いし第族からの金属、特に白金、パラジウム、
ロジウム、モリブデン、タングステン、銅、クロ
ム、ニツケル、マンガン、コバルト、バナジウ
ム、鉄、セリウム、イツトリウム、及びウラニウ
ムに言及する。更に米国特許第3808121号は再生
帯に保持にされる一酸化炭素酸化触媒の存在で分
解触媒の再生を開示する。
オランダ特許出願7412423号は周期律表の第
族の第5周期及び第6周期からの金属、レニウム
及びこれらの化合物からなる群から選択された少
くとも一つの金属成分を、金触媒に基づいて、金
属として計算して、100ppm以下で含有する分解
触媒が接触分解触媒から煙道ガス中の一酸化炭素
含量に特に目ざましい減少を示すことを開示し
た。この特許はまたナトリウム形で製造され、ア
ンモニウムイオンでイオン交換され、そして次に
稀土類金属で含浸される分子ふるい型分解触媒を
開示する。
イオウ酸化物排出に関して、煙道ガスを処理す
るための種々の方法、例えば洗浄又はスクラツビ
ング、化学的吸収、中和及び化学反応又は変換が
考案されているが、イオウ酸化物の除去のための
すべての方法は拡大された、かつ高価な補助装置
を必要とし、従つて運転費用と資本が大きくな
る。米国特許第3699037号に記載されたアプロー
チは触媒上のイオウ沈積に対して分解触媒へ少く
とも化学量論的量のカルシウム又はマグネシウム
化合物の添加を企図する。この添加材料はイオウ
酸化物と反応する傾向を示し、そして次に、微粉
砕された状態にあると、再生帯煙道ガス流に粒状
物としてクラツキングサイクルから排出される。
この材料の連続した添加は明らかに運転費を増加
する。同様に、米国特許第3030300号(1962)及
び第3030314号(1962)はホウ素、アルカリ金属
及びアルカリ土金属の一つ又はそれ以上の化合物
を移動床式分解法サイクルに連続して添加し、こ
れにより衝撃破壊及び表面摩耗に対して増大した
抵抗性を有し、そしてシリカ、及びホウ素、アル
カリ金属、及びアルカリ土金属の一つ又はそれ以
上の化合物からなる釉薬の接着性保護コーテイン
グを備えた微多孔性の、触媒的に活性のコアを有
するシリカ質触媒粒子からなる触媒粒子を供する
ことを含む接触分解法を開示する。
米国特許第3835031号(1974)は再生器煙突ガ
スにイオウ酸化物の減ぜられた排出を供する循環
流動式接触分解法を開示する。この方法はシリカ
−アルミナマトリツクス中に分子ふるいを含みそ
して一つ又はそれ以上の第A金属酸化物で含浸
される触媒で操作される。米国特許第3388077号
(1968);第3409390号(1968);及び第3849343号
(1974)号は一酸化炭素及びイオウ酸化物を含有
する有毒な廃棄ガス流の変換を行なう方法を開示
し、これは多孔性耐火物キヤリア材料、触媒的に
活性な金属成分、例えば白金族金属及びカルシウ
ム、バリウム及びストロンチウムからなる群から
選択されたアルカリ土金属成分の触媒複合体をこ
の流れに接触させることを含む。
かくして本発明の方法は何ら記載されていな
い。
本発明は再生帯煙道ガスにイオウ酸化物の減ぜ
られた排出を供する循環流動式接触分解法に関す
る。幾つかの具体例では本発明はまた再生帯中で
一酸化炭素の実質上完全な燃焼及び再生帯へ復帰
の前に反応帯とストリツピング帯へ循環される固
体粒子によりこの燃焼中発生した熱の吸収を供す
る。この固体粒子は分子ふるい型分解触媒と金属
反応体を含み、そしてまた無定形分解触媒と炭化
水素の分解に実質上不活性である固体を含んでも
よい。
金属反応体は分子ふるい型分解触媒、無定形分
解触媒、実質上不活性の固体に配合できる。特定
の材料が分解工程サイクルへ導入される前に又は
後の何れかでこの配合を行うことができる。安定
な金属−及びイオウ−含有化合物が再生帯で固体
粒子中に形成しそしてイオウ含有ガスがストリツ
ピング帯から引出されるような条件がこの分解工
程サイクルに使用される。
流動式分解操作の再生帯から煙道ガス中のイオ
ウ酸化物の排出の減少のための触媒の開発におい
て、この触媒が最初に特定の作用を行なう性能を
示すのみでなく、またこれらが長期間の間満足に
作用する性能を有することが重要である。従つ
て、この触媒の開発では、触媒の活性及び安定度
特性に注意を向けなければならない。これに関し
て活性は特定の厳正レベルで再生帯煙道ガスにイ
オウ酸化物の排出を減ずる触媒の性能の尺度であ
り、ここで厳正レベルとは使用される条件、即ち
温度、圧力、接触時間等を意味する。触媒の安定
度は特定の期間にわたつて活性特性を保持する触
媒の性能の尺度である。安定度は活性パラメータ
ーの時間に対する変化の速度を示し、より小さな
速度はより安定な触媒を意味する。この安定度は
活性特性が長期間の間保持できるものでなければ
ならない。
減少したイオウ酸化物排出のために有効な試
剤、本発明では金属反応体を分解工程サイクルに
導入すること、そしてこの分解触媒の製造中分子
ふるい型分解触媒にこれを配合するよりもむし
ろ、これを固体粒子へその場で配合することによ
つてこれらの特徴が更に容易に得られる。分解触
媒製造中分子ふるい型分解触媒でこれを複合体化
することと対立して、分解工程プロセスへ金属反
応体を装入することが再生帯煙道ガスのイオウ酸
化物排出により大きな減少を生ずることが判明し
た。分解工程サイクルへ金属反応体を添加するこ
とはまた分解サイクルへ導入されたこの金属反応
体の速度及び/又は量を換えることができるの
で、分解反応に関する金属反応体の潜在的有害効
果を超えてかなりの程度の調整が維持されること
で有用である。また分解工程サイクルと予め複合
されたこの金属反応体は分解触媒の摩耗中微粒子
として失われる。分解工程サイクルへ金属反応体
を添加し、その場で固体粒子にこれを配合するこ
とにより、分解触媒の外面または接近しうる部分
に所望量の金属反応体を保持することが可能とな
る。
本発明は金属反応体及びマトリツクスを通して
分配された結晶性アルミノケイ酸塩を含有する分
解触媒マトリツクスを含む分子ふるい型分解触媒
含む均質又は不均質の、再生可能な、流動性固体
粒子で、流動条件下の反応帯中で有機イオウ含有
炭化水素供給原料が分解を受ける循環流動式接触
分解法の改良に関し、ここで前記の分解触媒はイ
オウ含有炭素質沈積物により付随的に不活性化さ
れる。流動固体粒子は分解された炭化水素反応帯
流出物から分解され、そしてストリツピング帯へ
送られ、ここで不活性化された分解触媒からスト
リツピングガスとの接触によりストリツプ可能な
炭素質沈積物がストリツプされる。この流動固体
粒子は次にガス状ストリツピング帯流出物から分
離されそして再生帯へ送られ、ここで酸素含有ガ
ス流と接触して、ストリツプされ、不活性化され
た分解触媒からストリツプ不能の、イオウ含有炭
素質沈積物を燃焼することによつてストリツプさ
れ、不活性化された分解触媒は高活性に再生さ
れ、これにより一酸化炭素、二酸化炭素及び酸化
イオウを形成し、これは金属反応体と反応して固
体粒子に金属−及びイオウ−含有化合物を形成す
る。再生された分解触媒を含有する流動固体粒子
は再生帯流出煙道ガスから分離され、そして再生
帯へ循環される。
この改良は分解工程サイクルへ金属反応体で金
属を含有する材料を導入することそして分解工程
サイクル内で固体粒子へ金属反応体を配合するこ
とを含み;蒸気を含むストリツピングガスを使用
することにより;固体粒子の金属−及びイオウ−
含有化合物が安定である範囲内の再生温度でスト
リツプされ、不活性化された分解触媒を再生する
ことにより;そして分子状酸素を含有する煙道ガ
スが再生帯から引出される程十分な酸素を酸素含
有再生ガス流で再生帯へ供給することによる。
この方法で使用に適した炭化水素供給原料は有
機イオウ化合物の形で約0.2ないし約6重量%の
イオウを含有す。有益には、供給原料は約0.5な
いし約5重量%のイオウ、更に有益には約1ない
し約4重量%のイオウを含み、ここでイオウは有
機イオウ化合物の形で存在する。
分子ふるい型分解触媒の分解触媒マトリツクス
はシリカ、アルミナ、トリア及びボリアからなる
群から選択された少くとも二つの材料の組合わせ
体であり、そして更に好ましくはシリカ−アルミ
ナである。この分解触媒マトリツクスは好ましく
は約10ないし約65更に好ましくは約25ないし約60
重量%のアルミナ;好ましくは約35ないし約90、
更に好ましくは約35ないし約70重量%のシリカ、
及び好ましくは約0.5ないし約50、更に好ましく
は約5ないし約50重量%の結晶性アルミノケイ酸
塩を含む、分子ふるい型分解触媒は固体粒子の好
ましくは約10ないし約99.9975、更に好ましくは
約30ないし約99.99、そして最も好ましくは約90
ないし約99.9重量%を形成する。
金属反応体はマグネシウム、カルシウム、スト
ロンチウム、及びバリウムからなる群から選択さ
れる少くとも一つの遊離の又は組合わせた金属元
素からなる。結果的に、この金属反応体はマグネ
シウム、カルシウム、ストロチウム、バリウム、
これらの化合物及びこれらの混合物からなる群か
ら選択できる。更に好ましくはこの金属反応体は
マグネシウム及びカルシウムからなる群から選択
される。
金属反応体の金属元素又は元素(複数)の酸化
物又は酸化物(複数)が再生帯中の酸化イオウの
吸収に対して主として原因となると考えられる。
結果的に、酸化物又は酸化物(複数)の形で接触
分解工程サイクルへ金属反応体の金属元素又は元
素(複数)を導入することが有益である。しかし
ながら、本方法の実施では、一つ又はそれ以上の
適当な金属元素が金属反応体として選択されそし
て工程サイクルに導入されることで十分である。
金属反応体の金属元素又は元素(複数)は本発明
の工程サイクルの結果として再生帯中のイオウ酸
化物の吸収のために活性化される。この活性化は
対応する酸化物又は酸化物(複数)へ金属反応体
の金属又は金属(複数)の一部又は実質上完全な
変換の何れかを含むと思われる。この活性化は最
初に工程サイクルに導入された時にこの金属元素
又は元素(複数)が化学的に結合される正確な方
式により実質上影響されない。この金属反応体は
イオウ含有炭素質沈積物の燃焼により生じたイオ
ウ酸化物の大部分を吸収するのに十分な平均量で
再生帯に存在する。この燃焼により生じたイオウ
酸化物の少くとも約50%、そして有益には約80%
以上が再生帯中の金属反応帯により吸収される。
結果として、この新規な方法から再生帯流出ガス
流中のイオウ酸化物の濃度は容積で約600−
1000ppm(ppmv)以下、有益には約600ppmv以
下、そして更に有益には約400ppmv以下に保た
れる。
金属又は金属(複数)として計算して、使用し
た金属反応体の量は好ましくは固体粒子の約
25ppmないし約7重量%、更に好ましくは約0.01
ないし約5重量%及び最も飲ましくは約0.1ない
し約0.5重量%の範囲内である。
本発明の方法の固体粒子中の特定の個々の固体
は、少量の金属反応体を含有する固体粒子中の他
の個々の固体とこの特定の個々の固体が混合され
る場合には、固体粒子が前記の平均レベルの金属
反応体を含むように固体粒子に平均量より大きい
量の金属反応体を含むことができる。
安全な金属−及びイオウ−含有化合物が金属反
応体中の金属及びイオウ酸化物から固体粒子中で
形成される範囲内の再生温度でこのストリツプさ
れ、不活性化された触媒が再生される。この再生
温度は好ましくは約1050ないし1450〓の範囲内、
そして更に好ましくは約1180ないし約1350〓の範
囲内である。固体粒子中の金属−及びイオウ−含
有化合物が反応して金属反応体中の金属の硫化物
を形成する範囲内の反応温度で炭化水素供給原料
が分解される。この分解反応温度は好ましくは約
850ないし約1200〓の範囲内、そし更に好ましく
は約870ないし約1100〓の範囲内である。金属反
応体中の金属の硫化物が水と反応して硫化水素ガ
スを形成する範囲内のストリツピング温度でそし
て蒸気含有ガスでこのストリツプ可能な沈積物が
不活性化分解触媒からストリツプされる。このス
トリツピング温度は好ましくは約850ないし約
1200〓の範囲内、そして更に好ましくは約870な
いし約1000〓の範囲内である。ストリツピング帯
へ供給されるべき蒸気対分子ふるい型分解触媒の
重量比は好ましくは約0.0005ないし約0.025の範
囲内、そして更に好ましくは約0.015ないし約
0.0125の範囲内である。有毒ガスの放出の望まし
い減少が得られるために再生帯煙道ガスは好まし
くは少くとも0.01容量%、そして更に好ましくは
少くとも0.5容量%の酸素を含有する。
本発明の一具体例において、金属反応体として
金属を含有する材料は油−又は水−溶性又は−分
散性化合物であり、そしてこの金属反応体は分子
ふるい型分解触媒へ配合される。この場合には、
この金属反応体は結晶性アルミノケイ酸塩又は分
子ふるい型分解触媒のマトリツクスの何れかに配
合される。本発明のこの具体例では、この固体粒
子は炭化水素供給原料に実質上不活性である固体
及び無定形分解触媒からなる群から選択された少
くとも一つの成分を余分に含むことができる;そ
してこの金属反応体はこの成分に配合される。こ
の具体例では、分解反応帯、ストリツピング帯及
び再生帯を含む接触分解工程サイクルへ導入され
る化合物は好ましくは金属塩である。例として金
属ジケトネート及び1ないし20炭素原子を有する
金属カルボン酸塩を含む。更に好ましくはこの化
合物はマグネシウムアセチルアセトネートであ
る。
本発明の別の具体例では、金属反応体として金
属を含有する材料は粉末形の金属反応体、例えば
酸化マグネシウムである。なお別の具体例では、
この材料は無定形分解触媒又は分解反応に実質上
不活性である固体の何れかに支持される金属反応
体の複合体である。
本発明は流動式接触変換に使用される分解触媒
の再生のための改良法を含む、改良された流動式
接触分解法及び分解触媒が分解触媒表面上のイオ
ウ含有コークスの沈着により不活性化される、イ
オウ含有炭化水素供給原料の変換を含む、分解触
媒再生帯流出ガス中にイオウ酸化物の排出を減ず
るための改良法に関するものである。分子ふるい
型分解触媒を含む、本発明の方法の固体粒子は分
解帯、ストリツピング帯、及び再生帯を含む分解
工程サイクルを通して互いに十分に分散された物
理的結合で循環される。使用した条件は再生帯煙
道ガス中のイオウ酸化物の減少に影響する。
本発明の方法の分解触媒と金属反応体は別個の
かつ本質的作用に役立つ。分解触媒は分解反応に
触媒作用を及ぼすのに役立ち、一方金属反応体は
分解反応に対して実質上不活性であり、そして使
用した条件下で接触変換作用に対してあるとして
も殆ど悪い影響を有しない。再生帯煙道ガス中で
イオウ酸化物の減少に関し、この固体粒子が再生
帯中でイオウ酸化物を吸収する。分子ふるい型分
解触媒それ自体はしばしばイオウ酸化物のための
吸着剤として役立つ。金属反応体は吸着されたイ
オウ酸化物と反応して金属−及びイオウ−含有化
合物特に金属硫酸塩、特に固体粒子でアルカリ土
金属硫酸塩を形成する。この金属−及びイオウ−
含有化合物が再生帯中の操作条件下安定である場
合には、これがイオウ含有ガス、特に硫化水素と
して減少されかつ分離されるところは反応帯及び
ストリツピング帯への固体粒子の表面で行なわれ
る。
再生帯煙道ガスにイオウ酸化物の排出を減ずる
活性は金属反応体中の金属として役立つ種類の金
属によつて異なるものと思われる。同様に、金属
反応体中の金属として役立つ特定の金属の多くは
金属反応体として使用できる他の特定の金属と比
較した時に、又は種々の条件下で使用された時に
必ずしも等価の結果を生じない。
本発明の方法の固体粒子は微粉砕され、そして
例えばこれらが流動化に適した形であるように約
20ないし約150ミクロン以下の範囲内の平均粒径
を有する。好適な分解触媒マトリツクスはシリカ
及び/又はアルミナを含有するものである。他の
耐火性金属酸化物が使用でき、選択された条件下
で有効に再生されるべき性能によつてのみ限定さ
れる。粘土増量アルミナの混合物がまた使用でき
る。好適な触媒はまたゼオライト又は結晶性アル
ミノケイ酸塩として公知の“分子ふるい”と混合
されるシリカ及びアルミナの組分わせ体を含む。
好適な分解触媒は触媒の分解活性を実質上増大す
るように十分な量の結晶性アルミノケイ酸塩を含
有し、選択された条件下で有効に再生されるべき
性能によつてのみ限定される。この結晶性アルミ
ノケイ酸塩は通常には少くとも約2:1、例えば
約2ないし12:1、好ましくは約4ないし約6:
1のシリカ対アルミナのモル比を有する。例えば
約35ないし約90重量%のシリカの主要部分のシリ
カ及び約10ないし約65重量%のアルミナを有する
シリカベースを有する分解触媒が適している。流
動化が可能な物理形で最終触媒の提供のみを条件
としてこの触媒はミリング、コゲル化等のような
任意の適当な方法によつて製造できる。
好適な“分子ふるい”は天然起源及び合成のア
ルミノケイ酸塩材料の両方、例えばフオージヤス
石、斜方沸石、X型及びY型アルミノケイ酸塩材
料、及び超安定性、大孔性結晶性アルミノケイ酸
塩材料を含む。石油分解触媒を供するため例えば
シリカ−アルミナと混合された時に、新しく完成
された触媒粒子の分子ふるい含量は好適には約
0.5ないし約50重量%の範囲内、望ましくは約5
ないし約50重量%の範囲内である。平衡の“分子
ふるい”分解触媒は約1重量%程度の少ない結晶
性材料を含む。結晶性アルミノケイ酸塩が通常に
は適し、そしてナトリウム形で作られ;このナト
リウム成分が次に水素イオン又はアンモニウムイ
オンのような水素前駆体イオン、又はカルシウ
ム、ストロンチウム、バリウム及びセリウム、ラ
ンタニウム、ネオジムのような希土類、及び天然
の希土類及びこれらの混合物を含む多価金属イオ
ン交換を介して、できるだけ少ない量に、一般に
約0.30重量%以下に減ぜられる。触媒製造、炭化
水素処理、及び触媒再生の高温度条件下で使用可
能な結晶性材料はその孔構造を保つことができ
る。この結晶性アルミノケイ酸塩はしばしば過度
に小寸法の均一な孔構造を有し、この孔の断面直
形は約6ないし約20Å、好ましくは約10ないし約
15Åの寸法範囲内にある。
重い鉱油成分の接触分解は火花点火、内燃機関
に使用される高オクタン価ガソリン燃料のような
望ましい燃料生成物へ原油の変換に使用される主
要な精油所操作の一つである。“流動式”(fluid)
接触変換法の例は流動床反応器又は細長い上昇管
反応器の何れかで高分子炭化水素液体又は蒸気が
熱い微粉砕の固体触媒粒子と接触され、そしてモ
ーターガソリン又は留出物燃料中に代表的に存在
する低分子量炭化水素へ所望の程度の分解を行な
うのに十分な期間の間触媒−炭化水素混合物が流
動化又は分散化状態で上昇温度に保たれる流動式
接触分解法である。
分解法に適した炭化水素フイードは例えば約
400ないし約1200〓の範囲内で一般に、ガソリン
沸騰範囲以上で沸騰し、そして約850ないし約
1200℃の範囲に及ぶ温度で通常分解される。この
フイードはガソリン範囲以上で沸騰する種々の鉱
油留分、例えば軽質軽油、重質軽油、ワイドカツ
ト軽油、真空軽油、灯油、デカント油、残渣留
分、常圧蒸溜残油及びこれらの何れから誘導され
た循環油、並びけつ岩油から誘導された適当な留
分、タールサンド処理合成油、石炭液化油等を含
む。この留分は単一で又は所望の組合わせで使用
できる。
本発明の方法は任意の従来の接触分解機構に使
用できるが希薄相移送ライン又は比較的高い空間
速度で使用される非常に活性の触媒を利用する上
昇管反応器系で炭化水素変換の少くとも実質上の
部分が行なわれる流動式接触分解系で有益に実施
される。好ましくは分解は上昇管反応器で本質上
排他的に起こりそして続く濃厚触媒床は分解のた
め使用されない。軽油の変換のために上昇管分解
が使用される代表的な場合には、処理量の比又は
新しいフイードに対する全フイードの容積比は約
1ないし3で異なる。変換レベルは約40ないし約
100重量%で異ない、そして有益には約60重量%
以上に、例えば約60ないし90重量%に保たれる。
変換とはより軽い物質又はコークスの形成により
大気圧で約430〓以上で沸騰する炭化水素の重量
百分率の減少を意味する。上昇管反応器中の全分
解触媒対油の重量比は、流動化分散が立方フイー
ト当り約1ないし約20ポンドの範囲内の密度を有
するために約2ないし約20の範囲で異なる。望ま
しくは、触媒対油の比は約3ないし約20、好まし
くは3ないし約7の範囲内に保たれる。上昇管反
応器の流動速度は秒当り約10ないし約100フイー
ドで異なる。上昇管反応器は一般に約25の長さ対
平均直径の比を有する。代表的なナフサ生成物の
製造に対して、油フイードのためにそして頂部出
口温度が約950〓となるように、上昇管反応器内
の底部混合温度は有益には約1000ないし約1100〓
に保たれる。分解残渣及び合成燃料のためには実
質上より高い温度が必要となろう。流出油蒸気か
ら使用した触媒の迅速な分離を供することを含め
て、これらの条件下で、触媒と油の間にごく短時
間の接触が確立される。上昇管反応器内の接触時
間は一般に約1ないし約15秒の範囲内、そして好
ましくは約3ないし約10秒の範囲内である。炭化
水素分解の殆どは接触時間の最初の増分中に起こ
るので短い接触時間が好ましく、そして第二の望
ましくない反応が避けられる。より少ないコーク
ス製造を含めて、高い生成物収量と選択性が実現
されるべき場合には、これが特に重要である。
触媒粒子と油蒸気の間の短い接触時間は種々の
手段によつて得られる。例えば、上昇管の下部又
は底部の長方部に沿つて一つ又はそれ以上の個所
で触媒が注入される。同様に、上昇管反応器の下
部の長方部に沿つてすべての個所で油フイードが
注入でき、そして異なる注入点が新規の及び循環
のフイード流のために使用できる。石油フイード
の最適な変換を引き起こす極めて短い有効な接触
時間を供するこの目的に対して上昇管反応器の下
部は上昇管全体の長さの約80%までを含む。濃厚
触媒床が使用される時には、また濃厚床の帯へ直
接に触媒粒子及び/又は油フイードの注入に対し
て準備される。
前記の変換条件は火花点火内燃機関用の燃料と
してガソリンの製造を目的としている一方、この
処理機構はジエツト燃料、ヂーゼル燃料、加熱用
油及び化学品、特にオレフイン及び芳香族のよう
なより重い炭化水素生成物の最大製造を許すよう
に適当に変えることができる。
接触法では若干の非揮発性炭素質材料又は“コ
ークス”は触媒粒子上に沈着する。コークスは少
量の、即ち約4ないし約10重量%の水素を一般に
含有する高濃縮芳香族炭化水素を含む。炭化水素
供給原料が有機イオウ化合物を含有する時には、
コークスはまたイオウを含有する。コークスは触
媒上に堆積するので、分解に対する触媒の活性及
びガソリン混和ストツクを製造するための触媒の
選択性が減少する。適当な再生法でそこからコー
クス殆どの除去により触媒粒子はその本来の性能
の大部分を回復する。
再生器へ入る前に石油変換反応器から使用した
触媒がストリツプされる。流動床式接触分解装置
に使用するストリツピング容器は適当には約850
ないし約1200〓の範囲内の変換反応器温度で本質
的に保持でき、そして望ましくは約870〓以上に
保たれる。好適なストリツピングガスは蒸気であ
るが蒸気含有窒素又は他の蒸気含有不活性又は煙
道ガスも使用できる。使用した変換触媒から揮発
性化合物の実質上完全な除去を行なうのに適し
て、ストリツピングガスが平行インチゲージ当り
一般に少くとも約10、好ましくは約35ポンドの圧
力で導入される。
本発明の方法は任意の従来の分解触媒再生機構
で使用できるが、有益には少くとも一つの濃厚床
及び少くとも一つの希薄相帯を含む再生系で使用
される。ストリツプされ、使用された触媒はスト
リツピング容器から引出される適当なラインを介
して再生容器の濃厚床へ入る。底部又は側部か
ら、望ましくは濃厚床流動帯の頂部から入ること
ができる。触媒が最初に狭い希薄相帯中の実質上
使用された再生ガスと接触される再生帯の頂部か
らも入ることができる。
空気のような分子状酸素含有ガスで触媒表面か
らコークス沈積物を燃焼することによつて触媒再
生が行なわれる。多くの再生技術が商業上実施さ
れ、これによりコークス除去の程度に応じて触媒
活性の著しい回復が得られる。コークスは漸進的
に触媒から除去されるので、残りのコークスの除
去は最も困難になり、そして実際には、中間レベ
ルの回復された触媒活性が経済的妥協として認容
される。
触媒からコークス沈積物の燃焼は大量の酸素又
は空気を必要とする。開示された特許はこれに限
定されないけれども、コークスの酸化は炭素の酸
化のように単純化された方式を特徴としかつ下記
の化学式により示される:
(a) C+O2→CO2
(b) 2C+O2→2CO
(c) 2CO+O2→2CO2
触媒温度が約1050ないし約1450〓の範囲に及ぶ
代表的な触媒再生条件下で反応(a)及び(b)の両方が
起こり、そしてこの範囲内の温度で触媒を再生す
る時には気体−固体化学相互作用の例示である。
温度の増加の影響は炭素の燃焼の増大した速度及
び触媒粒子から炭素又はコークスの更に完全な除
去に反映される。燃焼の増大した速度は熱の増大
した発生によつて得られるので、十分な遊離の又
は分子状酸素が存在する時にはいつでも、気体相
反応(c)が起こる。この後者の反応は遊離基により
開始されかつ伝搬され、そして触媒作用を及ぼ
す。
触媒からイオウ含有コークス沈積物の燃焼はま
たイオウ酸化物の形成を生じ;そして開示された
発明はこれに限定されないけれども、この燃焼は
下記の化学式により表わされる:
(d) S(コークス中)+O2→SO2
(e) SO2+1/2O2→SO3
反応(d)及び(e)はまた代表的な分解触媒発生条件
下で起こる。反応(d)は早いが、反応(e)は比較的遅
い。反応(e)は前記の反応(c)に触媒作用を及ぼす触
媒により触媒作用を受ける。分子ふるいはイオウ
酸化物を吸着し、それ故に反応(e)は本発明の方法
の固体粒子の分解触媒上で起こる。固体粒子の他
の成分もまたイオウ酸化物を吸着する。生成する
三酸化イオウは次に適当な金属、又は更に特に金
属反応体中の金属の酸化物と反応して固体粒子中
に安定な金属硫酸塩を形成する。固体粒子が再生
帯煙道ガスから分離される時には、固体粒子中の
金属硫酸塩は反応帯へ循環される。かくして、イ
オウは再生帯煙道ガス中にガス状イオウ酸化物と
して排出されなくなる。
この硫酸塩は分解反応帯へ送られるにつれ固体
粒子上に留まり、そしてその還元雰囲気中で、金
属反応体の金属の硫化物及び多分硫化水素へ変換
される。ストリツピング帯で蒸気含有ストリツピ
ングガスでストリツプすると、このイオウは硫化
水素に変換されそしてストリツピング帯流出流と
して出る。これにより金属反応体が再生されそし
て再生帯を通して次の通過でイオウ酸化物との反
応のために再び利用できる。次に硫化水素がスト
リツピング帯からの分解生成物で回収され、分離
されそして従来の装置で元素状イオウに変換され
る。
開示した発明はこれに限定されないけれども、
これらの反応は下記の通り要約できる。
再生器MO+SO2+1/2O2
又はMO+SO3→MSO4
反応器MSO4+4H2→MS+4H2O
→MO+H2S+3H2O
ストツパーMS+H2O→MO+H2S
これらの反応は分子ふるい型分解触媒及び本発
明の方法の金属反応体の両方の使用を介して可能
になる。分子ふるい触媒に通常存在する高い分解
活性は金属反応体の存在によつて実質上影響を受
けず、このため供給原料の予想された変換及び分
解された生成物の収量はイオウ酸化物の排出の減
少と共に実現される。
この金属反応体は粉末のような微粉砕形でよく
そして分子ふるい型分解触媒又は任意の他の支持
体から分離できる。この場合には、金属反応体は
接触分解工程サイクルに別に導入され、そしてこ
の接触分解工程サイクルにその場で分子ふるい型
分解触媒と混合されるが分子ふるい型分解触媒が
分解工程サイクルに、導入される前には混合され
ない粉末である。一般に、粉末が流動式接触分解
工程系で装入しかつ取扱うのに容易であることで
この粉末金属反応体が有用である。流動速度で粒
子の凝結を避けるように粉末の粒径を選択すべき
である。望ましくは、この粉末の粒子はエントレ
インされる粒状物のように床からガスと共に過度
の排出のような問題が起こる程微細ではない;し
かしながら、エントレインされる粒状物の殆どを
回収しかつ損失を減ずるよう系にこれを戻すため
に流動式接触分解操作に関連してフイルター、サ
イクロン、沈殿器等が通常使用される。この粉末
は分粒粉末の過度の摩耗と劣化が避けられるよう
に十分に強くなければならない。しばしば、粉末
金属反応体の平均粒径は直径で約0.5又は1ない
し100ミクロン、好ましくは約50ミクンオ以下で
ある。微粉砕した、即ち約1ミクロン以下の、例
えば約0.01ないし0.5ミクロンの平均粒径を有す
る粒子は大寸法の凝集物を形成する傾向を示し、
これが本発明の方法で有益に使用できることが認
められた。本発明に使用できる粉末金属反応体の
例は酸化マグネシウム、酸化カルシウム、ドロマ
イ及びトリメツクス社により販売されかつ米国特
許第3630696号に記載されるトリメツクス
(Trimex)(商品名)である。
別法として、金属反応体は分解工程サイクルの
外で、分子ふるい型分解触媒以外の適当な支持体
上に配合され、そして次にこの複合体が分解工程
サイクルに導入され、ここでこれが固体粒子の一
部になる。この支持体は無定形分解触媒又は分解
反応に実質上不活性である固体でよく、そして例
えば性質上耐火物である。この場合には、支持さ
れた金属反応体は分解工程サイクル内で分子ふる
い型分解触媒と混合されるが、分子ふるい型分解
触媒が分解工程サイクルへ導入される前に混合さ
れない。望ましくは、使用された支持体は多孔性
であり、そしてしばしば表面上の孔の面積を含め
てg当り少くとも約10、好ましくは少くとも約50
平方メートルの表面積を有する。支持体の例はシ
リカ、アルミナ、シリカ−アルミナ等である。イ
オン交換、含浸又は他の手段により、又は本発明
の範囲内で金属反応体の所望の濃度を供するのに
必要な量で金属反応体中の金属の化合物又は化合
物(複数)の溶液又は溶液(複数)を基質又はそ
の成分に接触させることによりこの金属反応体が
この基質へ配合できる。基質の製造中又は基質が
製造された後に何れの工程で金属反応体は基質と
結合してもよい。配合の一方法は基質にイオン交
換することである。また金属反応体の金属元素又
は元素(複数)の化合物又は化合物(複数)の溶
液又は溶液(複数)でケイ素質固体又は粘土のイ
オン交換が有用である。この目的のために有用な
化合物は金属ハロゲン化物、好ましくは塩化物、
硝酸塩、アミンハロゲン化物、酸化物、硫酸塩、
リン酸塩及び他の水溶性無機塩かつまたしないし
5炭素原子の金属カルボン酸塩及びアルコラート
を含む。
別法として、金属反応体は接触分解工程サイク
ルに本発明の方法の固体粒子で、分子ふるい型分
解触媒又はその部分に配合されるが、分子ふるい
型分解触媒が分解工程サイクルへ導入される前に
は配合されない。この場合には、分解工程サイク
ル中に金属反応体が分解触媒へ導入される。この
場合には、分解触媒の分解活性及び選択性が悪く
影響されないように導入の方法に注意を向けるべ
きである。
前記の場合には、金属反応体の金属又は金属
(複数)が分子ふるい型分解触媒、無定形分解触
媒又は実質上不活性の基質へ配合される正確な方
法は絶対的正確さで知られていない。この金属は
本発明の固体粒子のキヤリア材料及び他の成分と
複合組合わせ体に入る。それ故に用語の“金属反
応体”及び基質へ“配合された”の使用は結合し
た形及び/又は元素の状態でキヤリア材料内に存
在するこの成分の金属を暗示する。
基質の構造を破壊しない方法で含浸が実施され
る。金属反応体は分解工程サイクル内でのみ分子
ふるい型分解触媒上に又は分解工程サイクル内で
又はその外の何れかで炭化水素分解に不活性の支
持体又は無定形分解触媒へ含浸される。含浸は陽
イオン交換とは異なる。含浸はより大きな沈着及
び基質の表面上に主として物理的結合を生じ、一
方イオン交換は主として化学結合及びより大きな
拡散、それ故により少ない表面沈着を生ずる。含
浸では、金属が沈着し、そして金属と基質の間に
著しいイオン交換は起こらない。基質を含浸する
と、基質上に所望される量の金属又は金属(複
数)を含有するのに十分な量で金属反応中いの金
属又は金属(複数)が水溶性又は有機溶媒−溶解
性又は一分散性化合物又は化合物(複数)の中に
又はそのものとして存在し、そして基質がこれら
と接触される。複合体は乾燥されて溶媒を除去
し、基質上に沈着された金属反応体を残す。
好ましくは、硝酸塩の熱分解からの残留物は炭
化水素分解触媒の活性に対して比較的無害である
ので水溶性硝酸塩が溶液を含浸する際に使用され
る。ハロゲン及び含浸されるべき金属の硝酸塩が
また使用できる;しかしながら、この塩の熱分解
から生ずる副産物は炭化水素分解触媒の活性に有
害であるので、分解触媒に実質上不活性でありそ
して炭化水素分解反応に著しく悪影響しない基質
上に金属反応体を沈着する時にこれらの塩を使用
することが最も多い。
基質、特に結晶性アルミノケイ酸塩のような多
孔性基質の上に金属反応体を物理的に沈着する別
の方法は基質上に金属反応体の金属又は金属(複
数)の流動性分解可能な化合物又は化合物(複
数)の吸着、続いてこの化合物又は化合物(複
数)の熱又は化学的分解による。この基質は吸着
された水を除去するように加熱により活性化さ
れ、そして次に金属反応体の金属又は金属(複
数)の流動性分解可能な化合物又は化合物(複
数)を接触させ、これにより基質上に化合物又は
化合物(複数)を吸着する。この化合物の例は金
属アルキル、揮発性金属ハロゲン化物等を含む。
吸着された化合物又は化合物(複数)は次にその
活性状態へ熱又は化学的に還元され、かくして活
性金属反応体を基質上に均質に分散させて残す。
熱還元は例えば再生工程中再生容器で行なわれ
る。
また分解工程サイクルへ金属反応体の金属又は
金属(複数)の化合物又は化合物(複数)を導入
しそしてこれをその場で基質へ配合することが有
益である。固体粒子に広い分布が得られるように
この化合物又は化合物(複数)は分解法サイクル
の何れの段階でも油−又は水−溶性又は−分散性
形又は固体液体又は気体状態の何れかで導入でき
る。例えば、このこの化合物又は化合物(複数)
は反応帯中で供給原料又は流動ガス、再生帯中で
再生ガス、トーチ油、又は水と、又はストリツピ
ング帯中でストリツピングガスと混合でき、又は
別の流れとして導入できる。この場で配合に適し
た化合物は金属塩を含む。例として金属ジケトネ
ート及びしないし20炭素原子を有する金属カルボ
ン酸塩が含まれる。特別の例はマグネシウムアセ
チルアセトネートである。
本発明の方法の好適具体例は米国特許第
3909392号の再生機構に関連した操作を含む。参
照として全体を挿入する米国特許第3909392号は
触媒が触媒表面上のコークスの沈着により不活性
化される。炭化水素供給原料の流動式接触交換に
使用される触媒の再生のための改良法を含む改良
即売接触法に関するものである。この方法は再生
された触媒上のコークスレベルが極めて低いレベ
ルに保たれることを可能にし、一方同時に変換装
置で好都合な熱収支を保ちかつ極めて低い一酸化
炭素含量を有する煙道ガス流を供する。一酸化炭
素の燃焼からの熱は再生触媒により吸収されそし
て炭化水素変換帯に必要とされる工程熱の一部に
供する。この特許の方法の一具体例では、二酸化
炭素へ一酸化炭素の燃焼は約1200ないし1500〓、
望ましくは約1250ないし1450℃の温度で有益には
比較的希薄の第二の触媒再生帯の再生容器内で実
質上完了まで行なわれる。第二帯の温度は第一再
生帯の温度より約50ないし約100〓高い。比較的
密な第一触媒再生帯から一部再生された触媒は第
二帯中に生ずる燃焼により放出される熱の実質上
すべてを吸収するのに十分な量と速度で第二帯を
通して調整可能に流動できる。コークスの殆どは
第一帯の触媒から燃焼されるけれども、余分のコ
ークスが第二帯に存在する間に一部再生された触
媒から燃焼され、そしてコークスを実質上含まな
い触媒は炭化水素変換レベルまで再循環のために
回復される。
米国特許第3909392号の方法の第二具体例では、
触媒上でコークス及び炭素の酸素及び一酸化炭素
の酸化の両方を含む、燃焼の実質上すべてが原則
的に再生温度とガス速度の適正な調整に応じて単
一の、比較的濃厚な相の再生帯内で起こる。
同様に、本発明の方法が米国特許第3909392号
の再生機構を含む具体例で操作される時には、再
生帯中の一酸化炭素の燃焼から放出された熱の大
部分は分解触媒を含む本発明の固体粒子により吸
収されそして分解帯に必要とされる熱の一部を供
する。有益には、この具体例では、実質上増大し
た量の固体粒子が存在する場合には、本発明の方
法により、希薄相帯に比較すると、濃厚相帯にお
いてかなりのコークスと一酸化炭素が燃焼される
ことができて、そこから発生した熱を分散する。
濃厚相帯で起こる燃焼の部分が増加するにつれ、
希薄相帯で熱の発生が実質上減少し、それ故に発
生した熱を吸収するために希薄相帯中で固体粒子
の迅速な回転を行なう必要性が減少し又は排除さ
れる。
この具体例では、一酸化炭素の完全燃焼実質上
支持する系における、分子ふるい型分解触媒と本
方法の金属反応体を含む本発明の固体粒子の使用
を含む。得られた低い触媒コークスレベルは約
0.2重量%以下、好ましくは約0.05重量%以下で
ある。この方法は約0.2容量%以下、例えば約500
ないし1000ppm、及び約0ないし500ppm程度の
低い一酸化炭素含量を有する煙道ガスを生ずるこ
とができる。この方法はまた再生容器内の固体粒
子へ直接伝達により発生熱の回収を供する。
この具体例では再生器の濃厚相中の流動ガスは
例えば秒当り約0.2ないし4フイート、望ましく
は秒当り約0.5ないし3フイートの範囲内の速度
を有する。濃厚床を流動化するのに役立つ再生ガ
スは遊離の又は分子状酸素を含有し、そしてこの
酸素は好ましくは二酸化炭素と蒸気へコークス
(炭素と水素)の完全燃焼のために必要とされる
ものより若干過剰の量で再生器へ装入される。コ
ークスの完全燃焼のために必要れるものより過剰
の酸素の量はコークスの完全燃焼のための化学量
論的理論量の酸素必要量の約0.1ないし約25%又
はそれ以上で異なるが、有益には約10%以上であ
る必要はない。例えば、空気が再生ガスとして使
用される時には、10%過剰の空気は流出使用ガス
流中で約2容量%のみの酸素を供する。有益に
は、再生器内の何れの点で分子状又は遊離の酸素
及び一酸化炭素の濃度はこれらの条件で爆発範囲
の外に保たれ、好ましくは一酸化炭素の濃度はデ
トネーシヨンの危険を排除するため、これらの条
件で爆発範囲以下である。
再生ガスは遊離の又は分子状酸素の外に、不活
性又は希釈性のガス、例えば窒素、蒸気等、再生
器流出物からの再循環ガスを含む。しばしば再生
器へ入口で再生ガスの酸素濃度は約2ないし30容
量%、好ましくは約5ないし25容量%である。空
気は酸素源として好都合に使用されるので、不活
性ガスの大部分は窒素でよい。この不活性ガスは
触媒からコークスの燃焼からの過剰の熱を消失す
るために役立つ。熱い、不活性ガスの源は再生器
からの流出物であり、このガスの部分は再生器へ
再循環でき、そして例えば十分に入る空気又は本
質上純粋な酸素を含む他の酸素含有ガスと組合わ
されて所望の酸素含量を供する。かくして、再循
環ガスが直接熱交換に使用されて再生ガスの温度
を上昇し、更に系の熱経済に寄与する。希薄相内
の固体粒子は一部には多数の段階でサイクロン分
離器を通常含む分離帯へ運ばれ、これから固体粒
子はデイツプ−レツグ(dip−leg)を介して濃厚
床帯へ直接戻され、そして使用した再生及び燃焼
ガスはプリーナム(plenum)に回収されそして
最後にそこに含まれる熱エネルギーの適当な回収
のために排出される。煙道ガスから熱の回収法は
蒸気発生、使用した触媒のストリツピング、種々
の精油所流で間接熱交換、例えば特定の変換法へ
のフイード及び種々の乾燥又は蒸発装置の使用を
含む。
添付図面の第1図と第2図は米国特許第
3909392号の再生機構を含む、本発明の方法の具
体例による触媒再生に適した装置の一部断面、側
面図である。実際にはこの具体例は多くの現存す
る石油炭化水素分解法装置、特に分解、ストリツ
ピング及び再生部分の種々の空間的配列を有する
流動式接触分解装置に有益に使用できる。
第1図は再生器へ分解反応器(図示せず)から
送られるストリツプされ、使用した触媒の底部装
入を使用する本発明の一具体例を示している。反
応器から接触出口と結合されたストリツピング帯
から金属反応体で含浸された使用触媒を含有する
固体粒子は再生容器1の底部から入る。固体粒子
はライン2及び3を通して上方へ流れそして排出
ヘツド4及び5を通して濃厚相床へ排出する。濃
厚相床は再生器容器の下方部分6内に保たれ、そ
して相界面7へ上方に延びる。濃厚相床内の固体
粒子はライン8、弁9及びライン10を介して空
気リング11へ燃焼空気の流れによつて流動化さ
れる。再生帯を通して実質上均衡された空気流パ
ターンは必要に応じて付加的空気リング(図示せ
ず)の使用により得られる。空気による使用触媒
に含まれるコークスの燃焼は濃厚相床内で開始さ
れる。床内でトーチ油、例えばデカントされた油
の流れを一時的に燃焼することにより高い温度が
得られる。トーチ油はライン12、弁13及び空
気リング11の上に配置されるノズルで終るライ
ン14を通して添加される。流動空気速度は再生
容器の上方部分を占有する希薄相帯、即ち相界面
7の上の部分の中に上方へ固体粒子の若干を連続
して運ぶ。コークスの燃焼は希薄相帯中で続きそ
してエントレインされた固体粒子と共に主として
使用された燃焼ガスは第一段階サイクロン分離器
20及び21へ引出される。固体粒子の殆どは第
一段階サイクロンで分離されそして濃厚相帯へデ
イツプレツグ22及び23を通して下方へ排出さ
れる。ガス及び残りの固体粒子は中間段階サイク
ロンライン24及び25を通して第二段階サイク
ロン分離器26及び27へ送られ、ここで実質上
すべての残りの固体粒子が分離されそしてデイツ
プレツグ28及び29を通して濃厚相床に下方へ
送られる。次に実質上使用された燃焼ガスはライ
ン30及び31を通してプリーナムへ送られそし
て最後にライン33を通して再生容器から排出さ
れる。この流出物は精油所流(図示せず)又は工
程蒸気の製造のために適当に熱交換できる。濃厚
床から再生触媒を含有する固体粒子が分解反応器
へ複帰のために回収ヘツド36及び37を備え
た、直立管34及び35を通して引き出される。
燃焼空気の供給は通常には蒸気及び二酸化炭素
へ触媒粒子上のコークスの完全燃焼を行なうのに
必要な量以上の過剰の酸素を供給するけれども、
米国特許第3909392号の再生機構を使用する本発
明の一具体例ではコークスの燃焼は濃厚相床で完
了しない。この状況では、従つて濃厚床帯から生
ずる燃焼ガスはかなりの量の一酸化炭素、並びに
二酸化炭素及び酸素を含有する。触媒上の残りの
コークス及び一酸化炭素は多くの熱の発生と共に
希薄相帯中で実質上完全に燃焼する。一酸化炭素
が希薄相中で燃焼する時には、希薄相帯の多くを
通してかつ特に大体でXで示した位置で高温が通
常には存在しかつ窓(図示せず)を通して水平方
向に容易に見ることができる。上昇する燃焼ガス
流により上方へ運ばれた、又はエダクタ管40及
び固体粒子の雨又は噴水が希薄相帯に分散する固
体分配器ヘツド41から上方へ分離された固体粒
子の塊りによる熱の吸収を介して希薄相帯内の再
生温度の調整が一部には行なわれる。ライン4
2、弁43及びエダクタ管40の下端に短距離だ
け延びるジエツト管44を通して入る空気、蒸気
又は他の不活性ガスにより固体粒子が分離でき
る。再生器の頂部中の過度の温度レベルは例えば
蒸気ポツド49へライン45及び46、弁47及
びライン48を通して、蒸気の散布により更に調
整できる。プリーナム付近の温度はプリーナム3
2を取囲む蒸気リング53へライン50、弁51
及びライン52を通して供給される蒸気でまた調
整できる。所望に応じて余分の冷却は水噴霧(図
示せず)により得られ、これは中間段階サイクロ
ンライン24及び25の区域内に有益に向けられ
る。この低い温度わ再生帯中で安定な金属−及び
イオウ−含有化合物の形成に有利である。
第2図は分解反応器から再生器へ、ストリツプ
され使用した触媒及び金属反応体を含有する固体
粒子の側部装入に関して米国特許第3909392号の
再生機構を使用する本発明の別の具体例を示して
いる。金属反応体で含浸された使用触媒を含有す
る固体粒子は相界面107の下方の短い距離に下
方部分106内に保持された濃厚相床へ装入でき
るように再生容器の側部に配置された入口ライン
102を通して下方へ流れて再生容器101へ入
る。空気リング111へライン108、弁109
及びライン110を通る燃料空気により固体粒子
の流動化が行なわれる。余分の空気リング(図示
せず)は再生帯を通して空気流パターンを更に均
衡するために所望に応じて使用できる。第1図に
示すように。所望に応じて高温が帯内でトーチ油
流の一時的燃焼により得られる濃厚相帯内で使用
触媒上のコークスの燃焼が開始する。このトーチ
油はライン112、弁113及びノズルに終るラ
イン114を通して添加できる。再生容器の上方
部分115を占有する希薄相帯、即ち相界面10
7の上の部分へ熱吸収の目的のために上方へ固体
粒子を連続して運ぶように流動空気速度が調整で
きる。コークス並びに一酸化炭素の燃焼は希薄相
帯内で続き、そして固体粒子のエントレインされ
た部分と共に主として使用された燃焼ガスは第一
段階サイクロン分離器120及び121へ引出さ
れる。これらの固体粒子の殆どは第一段階サイク
ロンで分離され、そしてデイツプレツグ122及
び123を通して濃厚相帯に下方へ排出される。
残りの固体粒子の殆どすべてが分離されかつデイ
ツプレツグ128及び129を通して濃厚相床に
下方へ送られる第二段階サイクロン分離器126
及び127へ中間段階サイクロンライン124及
び125を通してガス及び残りの固体粒子が続い
て送られる。次に実質上使用された燃焼ガスはラ
イン130及び131を通してプリーナム132
へ送られ、そして最後にライン133を通して再
生容器から排出される。接触分解反応器へ複帰の
ために、回収器ヘツド136及び137を備え
た、直立管134及び135を通して濃厚床から
再生触媒を含有する固体粒子が引出される。
第1図の具体例に対して記載したように希薄相
帯の殆どを通して、かつ特にXで示した大体の位
置で高温帯を供する希薄相中で一酸化炭素が燃焼
する。上昇する燃焼ガス流により上方へ運ばれる
固体粒子の塊りによる熱の吸収を介して希薄相帯
内の再生温度の調整がまとして行なわれる。プリ
ーナム132を取囲む蒸気リング153へライン
150、弁151及びライン152を通して供給
された蒸気でプリーナム、サイクロン及び連結ラ
インの付近の温度を必要に応じて下げることがで
きる。水噴霧手段(図示せず)も同様に使用でき
る。
本発明の別の、特に好適な具体例では、前記の
具体例に比較すると操作パラメーターに著しい変
化と共に第2図に示す装置を使用する。この具体
例では、コークスと一酸化炭素の本質上完全な燃
料が濃厚相内で完了するようにガス速度と固体粒
子装入が調整され、そしてその熱は床を通して分
散される。
系が最初の二つの前記の具体例の何れかにより
操作される時には、コークス及び一酸化炭素の本
質上完全な燃焼により放出される熱の回収は両方
の相の固体粒子で吸収により、そして濃厚相へ固
体粒子の複帰はまた濃厚相帯内に適当に高温の維
持を確保するのに役立つ。コークスの最終増分の
燃焼が実質上完了するようにコークス沈積物の付
加的増分の除去に有利である温度へ濃厚相帯の温
度を上昇するために複帰した固体粒子は余分の熱
をこれらと共に運ぶ。濃厚触媒相内で本質上すべ
ての燃焼が完了するようにこの系が操作される時
には、熱が流動化固体粒子により吸収されるにつ
れて熱は相を通して分散され、そしてコークスの
最終増分が燃焼される。従つて、すべての具体例
において、分解反応器へ再生器へ戻して送られる
再生触媒を含有する固体粒子は好適には先0.01な
いし約0.10重量%、望ましくは0.01ないし0.05重
量%、そして好ましくは約0.01ないし約0.03重量
%の触媒上の炭素又はコークスを含有し、そして
分解反応器に使用のために有益な温度で再生器か
ら引き出すことができる。
本発明の著しい利点は特に上昇管反応器でごく
短い接触時間に行なわれる変換に使用するため
の、新しい変換触媒のものに極めて近い高められ
た活性と選択性の特性を一般に有する再生触媒を
供することにある。ふるい含有触媒の分解活性及
び炭化水素フイードを所望の生成物へ変換するた
めの選択性の両方は再生中触媒上の残留炭素又は
コークスの増大した排除により好都合な方法へ劇
的に影響される。再生触媒上の低いコークスレベ
ルは接触的に活性な結晶性アルミノケイ酸塩を含
有する流動性分解触媒に関して特に好適である。
従つて、所望の生成物のより高い収量が得られ
る。
再生帯に下方濃厚相帯及び上方希薄相帯を使用
するこの分解法では、二酸化炭素へ一酸化炭素の
酸化は大部分、しばしば少くとも約60%、そして
度々約65ないし95%又はそれ以上、完了まで再生
器の濃厚相で行なわれる。濃厚相の二酸化炭素へ
一酸化炭素の酸化は流動触媒からコークス沈積物
の燃焼を支持することで助けるように熱を供す
る。更に、一酸化炭素のかなりの部分が濃厚相で
酸化され、より少ない量の一酸化炭素が再生器中
の流動触媒の上方相に燃焼のために存在し、従つ
て反応器、廃棄ガス煙道、廃棄ガス中の粒状物の
ための回収器、例えばサイクロンを構築するため
に使用される材料に有害に影響し、そして触媒活
性を害する、再生器の上方部分で未調整、過剰の
一酸化炭素燃焼による“後燃え”及び高温度は実
質上減ぜられ又は避けられる。
著しく低い残留コークス含量を有する再生触媒
粒子を含有する固体粒子は濃厚相から介されそし
て新しい炭化水素フイード又は再循環炭化水素留
分及びこれの混合物との接触のため分解反応器へ
直立管を通して実質上濃厚床温度で送られる。触
媒上のコークス沈積物の燃焼から発生した一酸化
炭素の酸化は大部分濃厚相で起こり、そして好適
具体例では本質上完全に濃厚相で起こるので、再
生触媒は従来の操作よりこれまでのずつと高い温
度で、並びにより高い活性で分解反応器に複帰で
きる。
本発明の方法から一つの主要な利点はそれが得
られる再生器から流出ガス流中の著しく低い一酸
化炭素含量に関するものである。分解触媒の従来
の再生からの煙道ガスは通常には約6ないし10%
の一酸化炭素、類似量の二酸化炭素及びごく少し
の酸素を含むものに対して、この新規な再生法か
ら煙道ガスの一酸化炭素含量は約0.2容量%以下、
例えば容量で約500ないし1000ppm(ppmv)に保
たれる。有益には、この含量は更に低く、例えば
0ないし約500ppmvの範囲内である。煙道ガス
中の一酸化炭素のこの低い濃度は周辺空気品質基
準に合致しながら大気へ流出ガスの直接排出を許
す。必要に応じて、残りの一酸化炭素は再生器煙
道ガス煙突から排気中に適当に燃焼できる。本発
明のこの利点は一酸化炭素ボイラー及び関連した
タービン型装置又は一酸化炭素排出のための周辺
空気品質に対する現存の基準に合致しながら一酸
化炭素の続く酸化により生じたエネルギーの一部
回収のための別の装置の設置に必要とされる資本
投下を更に排除できる。
本発明の方法は別の利点を供する。この利点は
後燃えと熱収支の問題に関するものである。特に
流動触媒再生に、しばしば生じかつ実際に避けら
れるべき一つの主要な問題は例えばヘングステベ
ツク(Hengstebeck)のPetroleum Processing、
マグローヒルブツク社、1959、第160及び第175頁
に記載され、そしてOil and Gas Journal、第53
巻(第3号)1955、第93−94頁に論議されるよう
な“後燃え”として公知の現象である。この用語
は極めて発熱性である前記の反応(c)にされるよう
に、二酸化炭素へ一酸化炭素のなお一層の燃焼を
示している。後燃えは触媒再生法で厳しく避けら
れ、その理由はこれが装置を損傷しかつ分解触媒
粒子の永久不活性化を引き起こす非常な高温を導
くからである。多くの流動触媒再生操作は後燃え
を経験し、そしてかなりの技術団体が後燃えを避
けるように再生技術を調整するための多くの手段
について開発した。更に最近では、種々の理由の
ため再生器温度を上げることが追求されている;
例えば米国特許第3161583号、及び第3206393号、
並びに米国特許第3513087号に記載されるように、
再生容器へ酸素供給の調整のため適当な手段によ
り初期の後燃えの点で再生器温度の調整のために
精密な装置が開発されている。従つて後燃えの阻
止に関して、代表的な現代のプラクチスでは、触
媒再生器からの煙道ガスは通常にはごく少量の酸
素及び殆ど等モル量でかなりの量の一酸化炭素と
二酸化炭素を含有する。
二酸化炭素へ一酸化炭素のなお一層の燃焼は反
応(c)が極めて発熱性であるので熱エネルギーの吸
収源である。後燃えは約110〓以上の温度で進行
し、そして酸化された一酸化炭素ポンド当り約
4350BTUを放出する。これは代表的にコークス
の燃焼により実現し得る全熱発生の約1/4を表わ
す。例えば米国特許第2753925号に記載されるよ
うに、一酸化炭素の燃焼は、触媒から流出ガスの
分離後、分離帯又は一酸化炭素ボイラーで調整可
能に行なわれ、放出された熱エネルギーは高圧蒸
気の発生のような種々の精油操作に使用される。
この熱エネルギーの他の使用は米国特許第
3012962号及び第3137133号(タービン駆動)及び
第3363993(石油供給原料の予熱)に記載されてい
る。この熱回収法は別のかつ精密な装置を必要と
するが、流出ガスの成分として大気へ一酸化炭素
の排出を最少にするために役立ち、それ故に潜在
的にひどい汚染害を避けるために役立つ。
更に石油炭化水素の分解のための種々の方法で
多年の間従来使用されたシリカ−アルミナ触媒
は、コークスのレベルが約0.5重量%以上ではな
い場合には、触媒上の残留コークスのレベルに対
して特に敏感ではない。しかしながら、シリカ−
アルミナ触媒は結晶性アルミノ−ケイ酸塩成分を
更に配合しそしてゼオライト又は“分子ふるい”
として知られる触媒により主としてとつて代えら
れている。この分子ふるい含有触媒は残留コーク
スレベルにずつと敏感であり、触媒活性及び所望
の生成物又は生成物(複数)へフイードの変換の
ために触媒選択性に関して大いに影響される。残
留炭素の最後の増分の除去のための従来の触媒再
生技術で生ずる困難性により、実際のコークスレ
ベルは通常には約0.2ないし約0.3重量%の範囲内
の再生触媒上の残留コークス含量に対応する。
高められた活性及び選択性は低いコークスレベ
ルの分子ふるい型分解触媒で得られるので、残留
コークスレベルをなお更に低くする手段を発見す
るために魅力的動機が供される。約0.05重量%以
下のコークスレベルが大いに望ましいが、通常に
は商業上実施可能な手段によつて得られない。よ
り大きな再生容器、より大きな触媒ストツク、よ
り大きな熱損失等の配慮はすべてこの理想的平衡
の触媒活性レベルへ到達の邪魔をする。
多くの流動分解装置はこの方法に必要とされる
熱の発生に対するコークスの燃焼に応じて“熱収
支”原理で操作される。しかしながら、この装置
は触媒と油蒸気の間の接触時間が極めて短い上昇
管反応器で特に得られる、分解触媒特にゼオライ
ト触媒の利点を十分に利用できなかつた。高い選
択性と結合して高い変換を許す型式の操作は上昇
管反応器中で触媒対油の低い比率に有利であり、
これはより少ないコークスが再生器で燃焼による
熱を発生するために利用できることを導く。従つ
てフイード予熱炉のような外部熱源がしばしば触
媒の温度を増加するために加えられ、又は別法と
して、この装置が新しいフイードの低温で操作さ
れる。上昇管反応器へ伝達のため固体粒子による
余分の熱の有効な回収を許す本発明の方法によつ
てこの望ましくない特徴が避けられ、又は最少に
される。従来の操作でコークスの燃焼の熱はポン
ド当り約12000BTUである。本発明の方法はポン
ド当り約17000又はそれ以上のBTU値にまでコー
ススの燃焼により利用し得る熱を増大できる。
この燃焼のより高い熱は再生器温度を上昇し、
再生触媒上のコークスのレベルを低下し、そして
与えられた変換レベルで改良された収量を供しな
がら固体粒子の循環速度を低下する傾向を示す。
参考例 1
接触軽質循環油33.1gに溶解した、水酸化マグ
ネシウム、炭酸マグネシウム及びポリプロピルベ
ンゼンスルホン酸マグネシウムとして分配された
マグネシウム9.2重量%を含有する潤滑油添加剤
6.9gの溶液10gを、2.5重量%の分子ふるい及び
約0.6重量%のナトリウムを含有し、そして市販
の流動式接触分解装置から引き出し、そして次に
か焼した平衡の、市販の分解触媒220gの流動床
を有するベンチ規模の分解装置で分解した。この
循環油を4分間700〓で分解した。1250〓で10分
間窒素で触媒床をパージした後に、触媒床を700
〓へ冷却し、そして触媒のマグネシウム、亜鉛及
びリン含量が各々1100、703及び59ppmのレベル
に達するまでこの分解−パージ−再生サイクルを
繰返した。亜鉛とリンは本来存在していた。
参考例 2
参考例1の工程を繰返したが、ただし油6.5g
及び1.6wt%のZn、1.3wt%のp及び4.6wt%の
Mgを含有する潤滑油添加剤3.5gを含有する溶液
を用いて触媒のマグネシウム、亜鉛及びリン含量
が各々2400、1200及び1097ppmに達するまで分解
−パージ−再生サイクルを繰返した。
参考例 3
参考例2の工程を繰返したが、ただしシリカ−
アルミナマトリツクスに3.3重量%の分子ふるい
を含有しそしてまた市販の流動式接触分解装置か
ら引き出されかつか焼された平衡の、市販の分解
触媒を使用しそして触媒のマグネシウム、亜鉛、
及びリン含量が各々4600、304及び1136ppmに達
するまで分解−パージ−再生サイクルを繰返し
た。
参考例 4−8
再生帯煙道ガスに二酸化イオウの減少した排出
を供するために多数の含浸触媒の性能を試験する
ためベンチ規模の実験室再生装置を使用した。窒
素中に酸素及び水蒸気の各々4容量%の混合物に
二酸化イオウ1500ppmからなる合成煙道ガスを、
金属で含浸した分子ふるい型分解触媒の固定流動
床に通過させ、これを1250〓の所望の再生温度を
供するように炉によつて取囲まれたガラス再生器
に保つた。触媒の温度を熱電対により測定した。
再生器から排出するガスからエントレインされた
触媒を分離しそして触媒床へ触媒を戻すためにサ
イクロンを使用した。実際の流動式接触分解装置
操作で触媒上の金属の酸化状態を確立するのに十
分な時間を許すために与えられた一連の条件で再
生器が操作される時間は約40ないし約90分の範囲
に及んだ。
再生器から出るガスの二酸化イオウ含量を紫外
線分析器で連続して分析した。再生帯煙道ガスか
ら除去された二酸化イオウの量を、新しい合成ガ
ス混合物と再生器から出るガスとの二酸化イオウ
含量の間の差として測定した。再生帯煙道ガスか
ら除去された二酸化イオウの容量%を、第1表で
実験開始後に経過した時間の関数として示す。触
媒表面が飽和になるにつれて除去された容量%は
減少した。
参考例4は分当り1084mlの合成煙道ガス混合物
の流速及び実施例1及び2で使用した未含浸平衡
触媒を使用する比較試験であり、一方参考例5及
び6は参考例1及び2で各々製造された含浸触
媒、そして分当り989及び1014mlの合成煙道ガス
混合物に対する流速を各々含んだ。
The present invention is suitable for use with sulfur-containing hydrocarbon feedstocks and is characterized by a significant reduction in sulfur oxide emissions to the regenerator stack gas.
process). Prior art: During the cracking of hydrocarbons in the reaction zone, typically “coke”
The cracking catalyst, which has become relatively inactive due to the deposition of carbonaceous deposits called coke, is continuously withdrawn from this reaction zone. From the reaction zone this spent catalyst is passed to a stripping zone where the strippable carbonaceous deposits, i.e. hydrocarbons, are stripped from the catalyst and the catalyst is then passed to a regeneration zone where carbon monoxide and dioxide are removed. The activity of the catalyst is restored by removing non-stripping carbonaceous deposits by burning the coke in an oxygen-containing gas to form carbon. The hot regenerated catalyst is then continuously returned to the reactor for repeating the cycle. In catalytic cracking, problems arise from the incomplete combustion of carbon monoxide to carbon dioxide in the regeneration zone, leaving significant amounts of carbon monoxide in the regeneration zone flue gas. Besides the undesirability of carbon monoxide emissions into the atmosphere,
The carbon monoxide and residual oxygen in the regeneration zone flue gas have a tendency to react, causing combustion in the plant's ducts and flues and damaging this structure due to excessive temperatures. Furthermore, when a high sulfur feedstock, ie, a petroleum hydrocarbon fraction containing organic sulfur compounds, is charged to a fluid catalytic cracker, the coke deposited on the catalyst contains sulfur. During coking and regeneration of deactivated catalysts, coke is burned from the catalyst surface,
In this combustion process, the sulfur present is then converted to sulfur dioxide along with a small portion of sulfur trioxide and is thus included in the regeneration zone flue gas effluent stream. When cracking high sulfur feedstocks, sulfur oxide emissions are often in the range of about 1200 ppm. It is expected that pollution control standards have been established for carbon monoxide and particulates, and will soon be considered for other emissions such as sulfur oxides, especially sulfur dioxide. As a result, much attention has been focused on reducing the levels of various combustion products and particulate emissions from regeneration zone effluents connected to petroleum crackers. Methods to reduce this emission need to be effective without reducing the activity and selectivity of the cracking catalyst. Similarly, the chosen method must not replace one form of undesirable emissions with another problem, such as particulate emissions or increased operating costs. With these considerations in mind, a highly desirable approach to the reduction of sulfur oxide emissions from petroleum crackers is to increase catalytic activity under conventional cracking conditions in either existing or new crackers.
The present invention consists in using a decomposition catalyst modified to minimize sulfur oxide emissions while maintaining stability and wear resistance. Metals are generally avoided in cracking catalysts, and decomposition of metal-containing feedstocks in the presence of cracking catalysts seems questionable, but South African Patent No. 7924/72 and later patents are discussed in detail below. Corresponding U.S. Pat. No. 3,909,392 (1975) discloses the use of a combustion catalyst in conjunction with a cracking catalyst or promoter in the regeneration zone, which includes metal rods, mesh or screens and flowable metal compounds, especially Contains powdered oxides of transition metals, such as ferric oxide, manganese dioxide, and rare earth oxides, which are added to the catalyst charge or confined within the regenerator vessel. Belgian patent no. 826,266 (1975) discloses a method very similar to that of U.S. patent no. catalytic cracking catalysts and as useful oxidation promoters metals from Groups B, B, and Groups to Groups of the Periodic Table, especially platinum, palladium,
Mention is made of rhodium, molybdenum, tungsten, copper, chromium, nickel, manganese, cobalt, vanadium, iron, cerium, yttrium, and uranium. Additionally, US Pat. No. 3,808,121 discloses regeneration of a cracking catalyst in the presence of a carbon monoxide oxidation catalyst retained in a regeneration zone. Dutch patent application No. 7412423 discloses that at least one metal component selected from the group consisting of metals from the 5th and 6th periods of groups of the periodic table, rhenium and compounds thereof, on the basis of a gold catalyst, It has been disclosed that cracking catalysts containing up to 100 ppm, calculated as metals, show a particularly striking reduction in carbon monoxide content in the flue gas from catalytic cracking catalysts. This patent also discloses a molecular sieve-type cracking catalyst that is prepared in the sodium form, ion-exchanged with ammonium ions, and then impregnated with rare earth metals. Regarding sulfur oxide emissions, various methods have been devised to treat the flue gas, such as washing or scrubbing, chemical absorption, neutralization and chemical reactions or transformations, but all for the removal of sulfur oxides. The method requires extensive and expensive auxiliary equipment, thus increasing operating costs and capital. The approach described in US Pat. No. 3,699,037 contemplates the addition of at least stoichiometric amounts of calcium or magnesium compounds to the cracking catalyst for sulfur deposition on the catalyst. This additive material has a tendency to react with the sulfur oxides and is then, in a finely divided state, discharged from the cracking cycle as particulates into the regeneration zone flue gas stream.
The continuous addition of this material clearly increases operating costs. Similarly, U.S. Pat. microstructure with an adhesive protective coating of silica and a glaze consisting of one or more compounds of boron, alkali metals, and alkaline earth metals. A catalytic cracking process is disclosed that includes providing catalyst particles comprised of siliceous catalyst particles having a porous, catalytically active core. U.S. Pat. No. 3,835,031 (1974) discloses a circulating flow catalytic cracking process that provides reduced emissions of sulfur oxides to the regenerator stack gas. The process operates with a catalyst containing molecular sieves in a silica-alumina matrix and impregnated with one or more Group A metal oxides. U.S. Pat. Nos. 3,388,077 (1968); 3,409,390 (1968); and 3,849,343 (1974) disclose methods for converting toxic waste gas streams containing carbon monoxide and sulfur oxides, which comprising contacting the stream with a porous refractory carrier material, a catalytically active metal component, such as a catalytic complex of a platinum group metal and an alkaline earth metal component selected from the group consisting of calcium, barium and strontium. . Thus, the method of the invention is not described in any way. The present invention relates to a recirculating flow catalytic cracking process that provides reduced emissions of sulfur oxides to the regeneration zone flue gas. In some embodiments, the present invention also provides substantially complete combustion of carbon monoxide in the regeneration zone and the removal of heat generated during this combustion by solid particles that are recycled to the reaction zone and stripping zone prior to return to the regeneration zone. Provides absorption. The solid particles include a molecular sieve type cracking catalyst and a metal reactant, and may also include an amorphous cracking catalyst and a solid that is substantially inert to hydrocarbon cracking. The metal reactant can be incorporated into a molecular sieve-type decomposition catalyst, an amorphous decomposition catalyst, or a substantially inert solid. This formulation can be done either before or after the particular material is introduced into the cracking process cycle. Conditions are used in this cracking process cycle such that stable metal- and sulfur-containing compounds are formed into solid particles in the regeneration zone and sulfur-containing gases are withdrawn from the stripping zone. In the development of catalysts for the reduction of sulfur oxide emissions in the flue gas from the regeneration zone of fluidized cracking operations, it is important to note that not only do these catalysts initially demonstrate the ability to perform a specific function, but also that they remain stable over a long period of time. It is important to have a performance that works satisfactorily for a long time. Therefore, in the development of this catalyst, attention must be paid to the activity and stability characteristics of the catalyst. In this context, activity is a measure of the ability of a catalyst to reduce the emission of sulfur oxides into the regenerated flue gas at a specified stringency level, where stringency level depends on the conditions used, i.e. temperature, pressure, contact time, etc. means. Catalyst stability is a measure of a catalyst's ability to retain its active properties over a specified period of time. Stability indicates the rate of change of activity parameters over time, with a lower rate indicating a more stable catalyst. This stability must be such that the active properties can be maintained for a long period of time. An effective agent for reduced sulfur oxide emissions, the present invention involves introducing a metal reactant into the cracking process cycle, and rather than incorporating it into a molecular sieve cracking catalyst during the preparation of the cracking catalyst. These characteristics are more easily obtained by in-situ incorporation of the into solid particles. In contrast to complexing this with a molecular sieve-type cracking catalyst during cracking catalyst production, the introduction of metal reactants into the cracking process produces a greater reduction in sulfur oxide emissions of the regenerated flue gas. It has been found. Adding a metal reactant to the cracking process cycle can also alter the rate and/or amount of this metal reactant introduced into the cracking cycle, thereby overcoming the potential deleterious effects of the metal reactant on the cracking reaction. It is useful that a significant degree of adjustment is maintained. This metal reactant, previously combined with the cracking process cycle, is also lost as particulates during wear of the cracking catalyst. The addition of metal reactants to the cracking process cycle and their incorporation into the solid particles in situ allows the desired amount of metal reactants to be retained on the external surface or accessible portion of the cracking catalyst. The present invention comprises homogeneous or heterogeneous, renewable, flowable solid particles comprising a molecular sieve type decomposition catalyst comprising a metal reactant and a decomposition catalyst matrix containing a crystalline aluminosilicate distributed through the matrix, under flow conditions. An improved circulating flow catalytic cracking process in which an organic sulfur-containing hydrocarbon feedstock is subjected to cracking in a reaction zone in which the cracking catalyst is concomitantly inactivated by a sulfur-containing carbonaceous deposit. Fluid solid particles are cracked from the cracked hydrocarbon reaction zone effluent and passed to a stripping zone where strippable carbonaceous deposits are removed from the deactivated cracking catalyst by contact with stripping gas. Stripped. The fluidized solid particles are then separated from the gaseous stripping zone effluent and sent to a regeneration zone where they are contacted with an oxygen-containing gas stream to remove unstripped, sulfur from the stripped and deactivated cracking catalyst. The decomposition catalyst, which has been stripped and deactivated by burning the containing carbonaceous deposits, is regenerated to high activity, thereby forming carbon monoxide, carbon dioxide and sulfur oxides, which are combined with the metal reactants. The solid particles react to form metal- and sulfur-containing compounds. The fluidized solid particles containing regenerated cracking catalyst are separated from the regeneration zone effluent flue gas and recycled to the regeneration zone. This improvement includes introducing a metal-containing material with a metal reactant into the cracking process cycle and incorporating the metal reactant into solid particles within the cracking process cycle; using a stripping gas containing steam; By; solid particles of metal and sulfur
By regenerating the stripped and deactivated cracking catalyst at a regeneration temperature within a range in which the contained compounds are stable; and producing enough oxygen that the molecular oxygen-containing flue gas is withdrawn from the regeneration zone. By feeding the regeneration zone with a stream of oxygen-containing regeneration gas. Hydrocarbon feedstocks suitable for use in this process contain from about 0.2 to about 6 weight percent sulfur in the form of organic sulfur compounds. Advantageously, the feedstock comprises about 0.5 to about 5% by weight sulfur, more advantageously about 1 to about 4% by weight sulfur, where the sulfur is present in the form of an organic sulfur compound. The cracking catalyst matrix of the molecular sieve cracking catalyst is a combination of at least two materials selected from the group consisting of silica, alumina, thoria and boria, and more preferably silica-alumina. The cracking catalyst matrix preferably has about 10 to about 65 and more preferably about 25 to about 60
weight percent alumina; preferably from about 35 to about 90;
More preferably about 35 to about 70% by weight silica,
and preferably about 0.5 to about 50, more preferably about 5 to about 50% by weight crystalline aluminosilicate, the molecular sieve-type decomposition catalyst preferably contains about 10 to about 99.9975, more preferably about 30% by weight of solid particles. from about 99.99, and most preferably about 90
Forming from about 99.9% by weight. The metal reactant consists of at least one free or combined metal element selected from the group consisting of magnesium, calcium, strontium, and barium. As a result, the metal reactants include magnesium, calcium, strotium, barium,
It can be selected from the group consisting of these compounds and mixtures thereof. More preferably the metal reactant is selected from the group consisting of magnesium and calcium. It is believed that the metal element or oxides or oxides of the metal reactant are primarily responsible for the absorption of sulfur oxide in the regeneration zone.
Consequently, it is advantageous to introduce the metal reactant metal element or elements into the catalytic cracking process cycle in the form of an oxide or oxides. However, in carrying out the method it is sufficient that one or more suitable metal elements are selected as metal reactants and introduced into the process cycle.
The metal element or elements of the metal reactant is activated for absorption of sulfur oxides in the regeneration zone as a result of the process cycle of the present invention. This activation is believed to involve either a partial or substantially complete conversion of the metal or metals of the metal reactant to the corresponding oxide or oxides. This activation is substantially unaffected by the exact manner in which the metal element or elements are chemically combined when initially introduced into the process cycle. This metal reactant is present in the regeneration zone in an average amount sufficient to absorb most of the sulfur oxides produced by combustion of the sulfur-containing carbonaceous deposit. At least about 50%, and beneficially about 80%, of the sulfur oxides produced by this combustion
The above amount is absorbed by the metal reaction zone in the regeneration zone.
As a result, the concentration of sulfur oxides in the regeneration zone effluent gas stream from this new method is approximately 600-
It is kept below 1000 parts per million (ppmv), advantageously below about 600 ppmv, and even more advantageously below about 400 ppmv. The amount of metal reactant used, calculated as metal or metal(s), is preferably about
25 ppm to about 7% by weight, more preferably about 0.01
from about 5% by weight and most preferably from about 0.1 to about 0.5% by weight. A particular individual solid in the solid particles of the method of the invention is a solid particle when this particular individual solid is mixed with other individual solids in the solid particles containing a small amount of metal reactant. The solid particles can contain a greater than average amount of metal reactant such that the solid particles contain the above-mentioned average level of metal reactant. The stripped, deactivated catalyst is regenerated at a regeneration temperature within the range that safe metal- and sulfur-containing compounds are formed in the solid particles from the metal and sulfur oxides in the metal reactants. The regeneration temperature is preferably within the range of about 1050 to 1450㎓,
More preferably, it is within the range of about 1180 to about 1350. The hydrocarbon feedstock is decomposed at a reaction temperature within the range at which the metal- and sulfur-containing compounds in the solid particles react to form sulfides of the metals in the metal reactants. The decomposition reaction temperature is preferably about
Within the range of 850 to about 1200〓, and more preferably within the range of about 870 to about 1100〓. This strippable deposit is stripped from the deactivated decomposition catalyst with a steam-containing gas and at a stripping temperature within a range where the sulfide of the metal in the metal reactant reacts with water to form hydrogen sulfide gas. The stripping temperature is preferably about 850 to about
1200〓, and more preferably within the range of about 870 to about 1000〓. The weight ratio of steam to molecular sieve cracking catalyst to be fed to the stripping zone is preferably within the range of about 0.0005 to about 0.025, and more preferably from about 0.015 to about
It is within the range of 0.0125. The regeneration flue gas preferably contains at least 0.01% by volume and more preferably at least 0.5% by volume of oxygen in order to obtain the desired reduction in toxic gas emissions. In one embodiment of the invention, the material containing the metal as the metal reactant is an oil- or water-soluble or -dispersible compound, and the metal reactant is incorporated into a molecular sieve-type cracking catalyst. In this case,
The metal reactant is incorporated into either a matrix of crystalline aluminosilicate or molecular sieve type decomposition catalyst. In this embodiment of the invention, the solid particles may additionally include at least one component selected from the group consisting of solid and amorphous cracking catalysts that are substantially inert to the hydrocarbon feedstock; and The metal reactant is incorporated into this component. In this embodiment, the compounds introduced into the catalytic cracking process cycle, including the cracking reaction zone, stripping zone and regeneration zone, are preferably metal salts. Examples include metal diketonates and metal carboxylates having 1 to 20 carbon atoms. More preferably the compound is magnesium acetylacetonate. In another embodiment of the invention, the material containing metal as metal reactant is a metal reactant in powder form, such as magnesium oxide. In another specific example,
This material is a composite of metal reactants supported on either an amorphous decomposition catalyst or a solid that is substantially inert to the decomposition reaction. The present invention includes an improved method for the regeneration of cracking catalysts used in fluid catalytic conversion and in which the cracking catalyst is deactivated by the deposition of sulfur-containing coke on the surface of the cracking catalyst. The present invention relates to improved methods for reducing sulfur oxide emissions in cracking catalyst regeneration zone effluent gases, including conversion of sulfur-containing hydrocarbon feedstocks. The solid particles of the process of the present invention, including the molecular sieve type cracking catalyst, are circulated in well-dispersed physical association with one another throughout the cracking process cycle, which includes a cracking zone, a stripping zone, and a regeneration zone. The conditions used affect the reduction of sulfur oxides in the regeneration zone flue gas. The decomposition catalyst and metal reactant of the process of the invention serve separate and essential functions. The cracking catalyst serves to catalyze the cracking reaction, while the metal reactant is virtually inert to the cracking reaction and has little, if any, adverse effect on the catalytic conversion under the conditions used. I don't have it. Regarding the reduction of sulfur oxides in the regeneration zone flue gas, the solid particles absorb sulfur oxides in the regeneration zone. The molecular sieve cracking catalyst itself often serves as an adsorbent for sulfur oxides. The metal reactants react with the adsorbed sulfur oxides to form metal- and sulfur-containing compounds, especially metal sulfates, especially alkaline earth metal sulfates with solid particles. This metal and sulfur
If the contained compound is stable under the operating conditions in the regeneration zone, it takes place at the surface of the solid particles into the reaction zone and stripping zone where it is reduced and separated as a sulfur-containing gas, especially hydrogen sulfide. The activity of reducing sulfur oxide emissions in the regeneration zone flue gas appears to vary depending on the type of metal serving as the metal in the metal reactant. Similarly, many of the specific metals that serve as metals in metal reactants do not necessarily produce equivalent results when compared to other specific metals that can be used as metal reactants or when used under various conditions. . The solid particles of the process of the invention are finely divided and, for example, about
It has an average particle size within the range of 20 to about 150 microns or less. Preferred decomposition catalyst matrices are those containing silica and/or alumina. Other refractory metal oxides can be used, limited only by their ability to be effectively regenerated under the selected conditions. Clay-extended alumina mixtures can also be used. Suitable catalysts also include combinations of silica and alumina mixed with "molecular sieves" known as zeolites or crystalline aluminosilicates.
Suitable cracking catalysts contain a sufficient amount of crystalline aluminosilicate to substantially increase the cracking activity of the catalyst, limited only by its ability to be effectively regenerated under the selected conditions. The crystalline aluminosilicate is usually at least about 2:1, such as about 2 to 12:1, preferably about 4 to about 6:1.
It has a silica to alumina molar ratio of 1. For example, cracking catalysts having a silica base with a predominance of about 35 to about 90 weight percent silica and about 10 to about 65 weight percent alumina are suitable. The catalyst can be prepared by any suitable method, such as milling, cogelation, etc., provided only that the final catalyst is provided in a fluidizable physical form. Suitable "molecular sieves" include aluminosilicate materials of both natural origin and synthetic origin, such as phouzite, chabazite, X-type and Y-type aluminosilicate materials, and ultrastable, large-porous crystalline aluminosilicates. Including materials. When mixed with e.g. silica-alumina to provide a petroleum cracking catalyst, the molecular sieve content of the freshly finished catalyst particles is preferably about
Within the range of 0.5 to about 50% by weight, preferably about 5%
and about 50% by weight. Equilibrium "molecular sieve" cracking catalysts contain as little as about 1% by weight of crystalline material. Crystalline aluminosilicates are usually suitable and made in the sodium form; this sodium component is then combined with hydrogen ions or hydrogen precursor ions such as ammonium ions, or with calcium, strontium, barium and cerium, lanthanium, neodymium. Through polyvalent metal ion exchange, including rare earths such as, and natural rare earths and mixtures thereof, the amount is reduced to as little as possible, generally less than about 0.30% by weight. Crystalline materials that can be used under the high temperature conditions of catalyst production, hydrocarbon processing, and catalyst regeneration can maintain their pore structure. The crystalline aluminosilicate often has a uniform pore structure of excessively small size, with a pore cross-section of about 6 to about 20 Å, preferably about 10 to about
Within the dimensional range of 15 Å. Catalytic cracking of heavy mineral oil components is one of the major refinery operations used to convert crude oil into desirable fuel products such as spark ignition, high octane gasoline fuels used in internal combustion engines. “fluid”
An example of a catalytic conversion process is where a polymeric hydrocarbon liquid or vapor is contacted with hot finely divided solid catalyst particles in either a fluidized bed reactor or an elongated riser reactor and is typically used in motor gasoline or distillate fuels. A fluid catalytic cracking process in which the catalyst-hydrocarbon mixture is held at elevated temperatures in a fluidized or dispersed state for a period sufficient to effect the desired degree of cracking to the low molecular weight hydrocarbons present in the catalyst. Hydrocarbon feeds suitable for the cracking process are e.g.
400 to about 1200〓 generally boils above the gasoline boiling range, and about 850 to about
It normally decomposes at temperatures ranging up to 1200°C. This feed may be derived from a variety of mineral oil fractions boiling above the gasoline range, such as light gas oil, heavy gas oil, wide cut gas oil, vacuum gas oil, kerosene, decant oil, residue fraction, atmospheric distillation residue, and any of these. This includes recycled oils, appropriate fractions derived from shingle oil, tar sands processed synthetic oils, coal liquefied oils, etc. This fraction can be used alone or in any desired combination. Although the process of the present invention can be used in any conventional catalytic cracking system, it is possible to perform at least one hydrocarbon conversion in a dilute phase transfer line or in a riser reactor system that utilizes a highly active catalyst used at relatively high space velocities. It is advantageously carried out in a fluid catalytic cracking system in which a substantial portion of the process is carried out. Preferably cracking occurs essentially exclusively in the riser reactor and the subsequent rich catalyst bed is not used for cracking. In typical cases where riser cracking is used for light oil conversion, the throughput ratio or volume ratio of total feed to fresh feed varies from about 1 to 3. Conversion level is about 40 to approx.
Different at 100% by weight, and beneficially about 60% by weight
For example, it is maintained at about 60 to 90% by weight.
Conversion means a reduction in the weight percentage of hydrocarbons boiling above about 430 ㎓ at atmospheric pressure due to the formation of lighter materials or coke. The weight ratio of total cracking catalyst to oil in the riser reactor varies from about 2 to about 20 because the fluidized dispersion has a density within the range of about 1 to about 20 pounds per cubic foot. Desirably, the catalyst to oil ratio is maintained within the range of about 3 to about 20, preferably 3 to about 7. Flow rates in riser reactors vary from about 10 to about 100 feeds per second. Riser reactors generally have a length to average diameter ratio of about 25. For typical naphtha product production, the bottom mixing temperature in the riser reactor is beneficially between about 1000 and about 1100° for the oil feed and such that the top exit temperature is about 950°.
is maintained. Substantially higher temperatures may be required for cracked residues and synthetic fuels. Under these conditions, only brief contact is established between the catalyst and the oil, including providing for rapid separation of the used catalyst from the spilled oil vapor. Contact times in the riser reactor generally range from about 1 to about 15 seconds, and preferably from about 3 to about 10 seconds. Short contact times are preferred since most of the hydrocarbon cracking occurs during the first increment of contact time, and second undesirable reactions are avoided. This is particularly important if high product yields and selectivities are to be achieved, including less coke production. Short contact times between catalyst particles and oil vapor can be obtained by various means. For example, the catalyst may be injected at one or more locations along the length of the lower or bottom portion of the riser. Similarly, oil feed can be injected at all points along the lower length of the riser reactor, and different injection points can be used for fresh and recycled feed streams. For this purpose, the lower part of the riser reactor comprises up to about 80% of the total riser length, providing a very short effective contact time resulting in optimal conversion of the petroleum feed. When a dense catalyst bed is used, provision is also made for injection of catalyst particles and/or oil feed directly into the zone of the dense bed. While the above conversion conditions are intended for the production of gasoline as a fuel for spark-ignited internal combustion engines, this processing scheme is suitable for the production of gasoline as a fuel for spark-ignited internal combustion engines, while this processing scheme is suitable for the production of gasoline as a fuel for spark-ignited internal combustion engines, while this processing scheme is suitable for the production of gasoline as a fuel for spark-ignited internal combustion engines, while the processing scheme is suitable for the production of gasoline as a fuel for spark-ignited internal combustion engines. Suitable variations can be made to allow maximum production of hydrogen product. In the catalytic process some non-volatile carbonaceous material or "coke" is deposited on the catalyst particles. Coke contains highly concentrated aromatic hydrocarbons that generally contain small amounts of hydrogen, ie, about 4 to about 10% by weight. When the hydrocarbon feedstock contains organic sulfur compounds,
Coke also contains sulfur. As the coke is deposited on the catalyst, the activity of the catalyst for cracking and the selectivity of the catalyst for producing gasoline miscible stock is reduced. By removing most of the coke therefrom by suitable regeneration methods, the catalyst particles recover most of their original performance. The spent catalyst is stripped from the oil conversion reactor before entering the regenerator. The stripping vessel used in the fluidized bed catalytic cracker is suitably about 850
The conversion reactor temperature can be maintained essentially within the range of from about 1200°C to about 1200°C, and is desirably maintained above about 870°C. The preferred stripping gas is steam, but steam-containing nitrogen or other steam-containing inert or flue gases may also be used. The stripping gas is generally introduced at a pressure of at least about 10, and preferably about 35 pounds per parallel inch gauge, suitable for substantially complete removal of volatile compounds from the conversion catalyst used. Although the method of the present invention can be used in any conventional cracking catalyst regeneration system, it is advantageously used in a regeneration system that includes at least one rich bed and at least one lean phase zone. The stripped and used catalyst enters the rich bed of the regeneration vessel via appropriate lines leading from the stripping vessel. Entry can be from the bottom or the sides, preferably from the top of the dense bed fluidized zone. It is also possible to enter from the top of the regeneration zone where the catalyst is first contacted with the substantially spent regeneration gas in a narrow dilute phase zone. Catalyst regeneration is accomplished by burning off coke deposits from the catalyst surface with a molecular oxygen-containing gas such as air. A number of regeneration techniques are practiced commercially, which, depending on the extent of coke removal, result in significant recovery of catalyst activity. As coke is removed from the catalyst gradually, removal of the remaining coke becomes most difficult and in practice intermediate levels of restored catalyst activity are accepted as an economic compromise. Combustion of coke deposits from the catalyst requires large amounts of oxygen or air. Although the disclosed patent is not limited thereto, the oxidation of coke is characterized by a simplified mode of oxidation of carbon and is illustrated by the following chemical formula: (a) C+O 2 →CO 2 (b) 2C+O 2 →2CO (c) 2CO+O 2 →2CO 2 Reactions (a) and (b) both occur under typical catalyst regeneration conditions, where the catalyst temperature ranges from about 1050 to about 1450 °C, and at temperatures within this range. This is an example of gas-solid chemical interaction when regenerating a catalyst.
The effect of increasing temperature is reflected in an increased rate of combustion of carbon and a more complete removal of carbon or coke from the catalyst particles. Gas phase reactions (c) occur whenever sufficient free or molecular oxygen is present, since the increased rate of combustion is obtained by increased generation of heat. This latter reaction is initiated and propagated by free radicals and is catalyzed. Combustion of sulfur-containing coke deposits from the catalyst also results in the formation of sulfur oxides; and although the disclosed invention is not limited thereto, this combustion is represented by the following chemical formula: (d) S (in coke) + O 2 →SO 2 (e) SO 2 +1/2O 2 →SO 3 Reactions (d) and (e) also occur under typical cracking catalyst generation conditions. Reaction (d) is fast, but reaction (e) is relatively slow. Reaction (e) is catalyzed by a catalyst that catalyzes reaction (c) above. The molecular sieve adsorbs sulfur oxides and therefore reaction (e) takes place over the solid particle decomposition catalyst of the process of the invention. Other components of the solid particles also adsorb sulfur oxides. The sulfur trioxide formed then reacts with a suitable metal, or more particularly an oxide of the metal in the metal reactant, to form a stable metal sulfate in the solid particles. When the solid particles are separated from the regeneration zone flue gas, the metal sulfate in the solid particles is recycled to the reaction zone. Thus, sulfur is no longer emitted as gaseous sulfur oxides into the regeneration zone flue gas. The sulfate remains on the solid particles as it passes into the decomposition reaction zone and is converted in the reducing atmosphere to metal reactant metal sulfide and possibly hydrogen sulfide. Upon stripping with a steam-containing stripping gas in the stripping zone, this sulfur is converted to hydrogen sulfide and exits as the stripping zone effluent. This regenerates the metal reactants and makes them available again for reaction with sulfur oxides in the next pass through the regeneration zone. Hydrogen sulfide is then recovered in the decomposition products from the stripping zone, separated and converted to elemental sulfur in conventional equipment. Although the disclosed invention is not limited to this,
These reactions can be summarized as follows. Regenerator MO + SO 2 +1/2O 2 or MO + SO 3 → MSO 4 Reactor MSO 4 +4H 2 → MS + 4H 2 O → MO + H 2 S + 3H 2 O Stopper MS + H 2 O → MO + H 2 S These reactions are carried out using the molecular sieve type decomposition catalyst and the present invention. The method is made possible through the use of both metal reactants. The high cracking activity normally present in molecular sieve catalysts is virtually unaffected by the presence of metal reactants, so the expected conversion of feedstock and cracked product yields are significantly lower than the sulfur oxide emissions. Realized with a decrease. The metal reactant may be in finely divided form, such as a powder, and can be separated from the molecular sieve-type decomposition catalyst or any other support. In this case, the metal reactants are introduced separately into the catalytic cracking process cycle and mixed with the molecular sieve cracking catalyst in situ into the catalytic cracking process cycle, but the molecular sieve cracking catalyst is introduced into the cracking process cycle. It is a powder that is not mixed before being mixed. Generally, the powdered metal reactants are useful because the powders are easy to charge and handle in fluid catalytic cracking process systems. The particle size of the powder should be selected to avoid agglomeration of particles at the flow rate. Preferably, the particles of this powder are not so fine as the entrained particulates that problems such as excessive emissions with the gas from the bed occur; however, most of the entrained particulates are recovered and lost. Filters, cyclones, precipitators, etc. are commonly used in conjunction with fluid catalytic cracking operations to return this to the system to reduce the The powder must be strong enough to avoid excessive wear and deterioration of the sized powder. Often, the average particle size of the powdered metal reactants is about 0.5 or 1 to 100 microns in diameter, preferably about 50 microns or less in diameter. Finely divided particles, i.e., having an average particle size of less than about 1 micron, such as about 0.01 to 0.5 micron, exhibit a tendency to form large-sized agglomerates;
It has been found that this can be advantageously used in the method of the invention. Examples of powdered metal reactants that can be used in the present invention are magnesium oxide, calcium oxide, Dolomy and Trimex® sold by Trimex Corporation and described in US Pat. No. 3,630,696. Alternatively, the metal reactant is formulated outside the cracking process cycle on a suitable support other than a molecular sieve-type cracking catalyst, and this complex is then introduced into the cracking process cycle, where it is incorporated into solid particles. Become a part of. The support may be an amorphous decomposition catalyst or a solid that is substantially inert to the decomposition reaction, and is, for example, refractory in nature. In this case, the supported metal reactant is mixed with the molecular sieve cracking catalyst within the cracking process cycle, but not before the molecular sieve cracking catalyst is introduced into the cracking process cycle. Desirably, the support used is porous and often contains at least about 10, preferably at least about 50 per gram, including the area of the pores on the surface.
With a surface area of square meters. Examples of supports are silica, alumina, silica-alumina, etc. A solution or solution of the compound or compounds of the metal in the metal reactant by ion exchange, impregnation or other means or in the amount necessary to provide the desired concentration of metal reactant within the scope of the present invention. The metal reactant can be incorporated into the substrate by contacting the substrate or a component thereof. The metal reactant may be combined with the substrate at any step during the manufacture of the substrate or after the substrate has been manufactured. One method of formulation is ion exchange to the substrate. Also useful is the ion exchange of a siliceous solid or clay with a solution or solution(s) of a metal element or compound(s) of element(s) or compound(s) of the metal reactant. Compounds useful for this purpose are metal halides, preferably chlorides,
nitrates, amine halides, oxides, sulfates,
Includes phosphates and other water-soluble inorganic salts and also metal carboxylates and alcoholates of 5 to 5 carbon atoms. Alternatively, the metal reactant is incorporated into the catalytic cracking process cycle with the molecular sieve cracking catalyst or parts thereof in the solid particles of the process of the invention, but before the molecular sieve cracking catalyst is introduced into the cracking process cycle. It is not included in In this case, metal reactants are introduced to the cracking catalyst during the cracking process cycle. In this case, care should be taken in the method of introduction so that the cracking activity and selectivity of the cracking catalyst are not adversely affected. In such cases, the exact manner in which the metal reactant metal or metals is incorporated into the molecular sieve-type decomposition catalyst, the amorphous decomposition catalyst, or the substantially inert substrate is known with absolute precision. do not have. This metal is in complex combination with the carrier material and other components of the solid particles of the present invention. Therefore, the use of the terms "metallic reactant" and "formulated" in the substrate implies the metal of this component present within the carrier material in bound and/or elemental form. Impregnation is carried out in a manner that does not destroy the structure of the substrate. The metal reactant is impregnated onto a molecular sieve-type cracking catalyst only within the cracking process cycle or into a support or amorphous cracking catalyst that is inert to hydrocarbon cracking either within or outside the cracking process cycle. Impregnation is different from cation exchange. Impregnation results in greater deposition and primarily physical bonding on the surface of the substrate, while ion exchange primarily results in chemical bonding and greater diffusion and therefore less surface deposition. In impregnation, the metal is deposited and no significant ion exchange occurs between the metal and the substrate. Impregnating the substrate allows the metal or metal(s) in the metal reaction to be water-soluble, organic solvent-soluble, or monochromatic in an amount sufficient to contain the desired amount of metal or metal(s) on the substrate. The dispersible compound or compounds are present in or as such and the substrate is contacted with these. The complex is dried to remove the solvent, leaving the metal reactant deposited on the substrate. Preferably, water-soluble nitrates are used in impregnating the solution since the residue from the pyrolysis of the nitrates is relatively innocuous to the activity of the hydrocarbon cracking catalyst. Nitrate salts of the halogen and the metal to be impregnated can also be used; however, the by-products resulting from the thermal decomposition of this salt are detrimental to the activity of the hydrocarbon cracking catalyst, so they are virtually inert to the cracking catalyst and the hydrocarbon cracking These salts are most often used when depositing metal reactants on substrates that do not significantly adversely affect the reaction. Another method of physically depositing metal reactants onto a substrate, particularly a porous substrate such as a crystalline aluminosilicate, is to deposit a fluid decomposable compound of the metal or metal(s) of the metal reactant onto the substrate. or by adsorption of the compound(s) followed by thermal or chemical decomposition of this compound or compounds. The substrate is activated by heating to remove the adsorbed water and then contacted with the metal reactant metal or fluid decomposable compound or compounds of the metal(s), thereby Adsorb a compound or compounds onto the surface. Examples of such compounds include metal alkyls, volatile metal halides, and the like.
The adsorbed compound or compounds are then thermally or chemically reduced to its active state, thus leaving the active metal reactant homogeneously distributed on the substrate.
Thermal reduction takes place, for example, in the regeneration vessel during the regeneration process. It is also advantageous to introduce the metal reactant metal or compound or compounds of metal(s) into the decomposition process cycle and incorporate this into the substrate in situ. The compound or compounds can be introduced at any stage of the cracking process cycle in either oil- or water-soluble or dispersible form or in the solid-liquid or gaseous state so that a wide distribution of the solid particles is obtained. For example, this compound or compounds
can be mixed with the feedstock or fluidizing gas in the reaction zone, with the regeneration gas, torch oil, or water in the regeneration zone, or with the stripping gas in the stripping zone, or can be introduced as a separate stream. Compounds suitable for in situ formulation include metal salts. Examples include metal diketonates and metal carboxylates having from 1 to 20 carbon atoms. A particular example is magnesium acetylacetonate. A preferred embodiment of the method of the invention is described in U.S. Pat.
Includes operations related to the playback mechanism of No. 3909392. No. 3,909,392, which is incorporated herein by reference in its entirety, the catalyst is deactivated by the deposition of coke on the catalyst surface. The present invention relates to an improved off-the-shelf catalytic process, including an improved process for the regeneration of catalysts used in fluidized catalytic exchange of hydrocarbon feedstocks. This method allows the coke level on the regenerated catalyst to be kept at a very low level, while at the same time maintaining a favorable heat balance in the converter and providing a flue gas stream with a very low carbon monoxide content. . Heat from the combustion of carbon monoxide is absorbed by the regenerated catalyst and provides a portion of the process heat required for the hydrocarbon conversion zone. In one embodiment of the method of this patent, the combustion of carbon monoxide to carbon dioxide is approximately 1200 to 1500%;
Desirably, the reaction is carried out to substantially completion in a regeneration vessel of a second, advantageously relatively lean catalyst regeneration zone at a temperature of about 1250 to 1450°C. The temperature of the second zone is about 50 to about 100 degrees higher than the temperature of the first regeneration zone. Partially regenerated catalyst from the relatively dense first catalyst regeneration zone can be conditioned through the second zone in an amount and at a rate sufficient to absorb substantially all of the heat released by combustion occurring in the second zone. can flow. Although most of the coke is combusted from the catalyst in the first zone, excess coke is combusted from the partially regenerated catalyst while present in the second zone, and the substantially coke-free catalyst remains at a hydrocarbon conversion level. until recovered for recirculation. In a second embodiment of the method of U.S. Pat. No. 3,909,392,
Virtually all of the combustion, including both oxygen and carbon monoxide oxidation of the coke and carbon over the catalyst, occurs in a single, relatively rich phase depending on proper adjustment of regeneration temperature and gas velocity. Occurs within the regeneration zone. Similarly, when the process of the present invention is operated in an embodiment that includes the regeneration mechanism of U.S. Pat. solid particles and provide part of the heat required for the decomposition zone. Advantageously, in this embodiment, the method of the present invention results in the combustion of significant coke and carbon monoxide in the rich phase zone as compared to the lean phase zone when a substantially increased amount of solid particles is present. can be used to disperse the heat generated from it.
As the fraction of combustion that occurs in the dense phase zone increases;
Heat generation in the dilute phase zone is substantially reduced, thus reducing or eliminating the need for rapid rotation of solid particles in the dilute phase zone to absorb the heat generated. This embodiment involves the use of solid particles of the present invention comprising a molecular sieve-type decomposition catalyst and a metal reactant of the present process in a system that substantially supports complete combustion of carbon monoxide. The low catalyst coke level obtained is approx.
Up to 0.2% by weight, preferably up to about 0.05% by weight. This method uses less than about 0.2% by volume, e.g. about 500%
Flue gases can be produced with carbon monoxide contents as low as from 1000 ppm to about 0 to 500 ppm. This method also provides for the recovery of generated heat by direct transfer to the solid particles within the regeneration vessel. In this embodiment, the fluidizing gas in the rich phase of the regenerator has a velocity within the range of, for example, about 0.2 to 4 feet per second, preferably about 0.5 to 3 feet per second. The regeneration gas that serves to fluidize the rich bed contains free or molecular oxygen, and this oxygen is preferably that required for the complete combustion of coke (carbon and hydrogen) to carbon dioxide and steam. A slightly excess amount is charged to the regenerator. The amount of oxygen in excess of that required for complete combustion of coke may vary from about 0.1 to about 25% or more of the stoichiometric oxygen requirement for complete combustion of coke, but advantageously need not be more than about 10%. For example, when air is used as the regeneration gas, a 10% excess of air provides only about 2% by volume of oxygen in the effluent use gas stream. Beneficially, the concentration of molecular or free oxygen and carbon monoxide at any point within the regenerator is kept outside the explosive range under these conditions, preferably the concentration of carbon monoxide eliminates the risk of detonation. Therefore, it is below the explosive range under these conditions. In addition to free or molecular oxygen, the regeneration gas includes inert or dilutive gases such as nitrogen, steam, etc., as well as recycle gas from the regenerator effluent. Frequently, the oxygen concentration of the regeneration gas at the inlet to the regenerator is about 2 to 30% by volume, preferably about 5 to 25% by volume. Since air is conveniently used as the oxygen source, the inert gas may be mostly nitrogen. This inert gas serves to dissipate excess heat from the combustion of coke from the catalyst. The source of the hot, inert gas is the effluent from the regenerator, and a portion of this gas can be recycled to the regenerator and combined with, for example, sufficient entering air or other oxygen-containing gas containing essentially pure oxygen. combined to provide the desired oxygen content. Thus, the recycle gas is used for direct heat exchange to increase the temperature of the regeneration gas, further contributing to the thermal economy of the system. The solid particles within the dilute phase are conveyed in part in multiple stages to a separation zone, usually comprising a cyclone separator, from which the solid particles are returned via a dip-leg directly to the dense bed zone. The used regeneration and combustion gases are then recovered in a plenum and finally discharged for appropriate recovery of the thermal energy contained therein. Methods of recovering heat from flue gases include steam generation, stripping of spent catalyst, indirect heat exchange with various refinery streams, such as feed to a particular conversion process, and the use of various drying or evaporation equipment. Figures 1 and 2 of the accompanying drawings are U.S. Pat.
3909392 is a partially sectional, side view of an apparatus suitable for catalyst regeneration according to an embodiment of the method of the invention, including the regeneration mechanism of No. 3909392; FIG. In fact, this embodiment can be advantageously used in many existing petroleum hydrocarbon cracking units, particularly fluid catalytic cracking units having various spatial arrangements of cracking, stripping and regeneration sections. FIG. 1 shows one embodiment of the invention that uses a bottom charge of stripped and used catalyst fed from a cracking reactor (not shown) to the regenerator. Solid particles containing the used catalyst impregnated with metal reactants enter from the bottom of the regeneration vessel 1 from the reactor through a stripping zone connected to the contact outlet. The solid particles flow upwardly through lines 2 and 3 and are discharged through discharge heads 4 and 5 to the dense phase bed. A dense phase bed is maintained within the lower part 6 of the regenerator vessel and extends upwardly to the phase interface 7. The solid particles in the dense phase bed are fluidized by the flow of combustion air through line 8, valve 9 and line 10 to air ring 11. A substantially balanced airflow pattern through the regeneration zone is achieved by the use of additional air rings (not shown), if desired. Combustion of the coke contained in the catalyst used with air is initiated in the dense phase bed. High temperatures are obtained by temporarily burning torch oil, for example a stream of decanted oil, in the bed. Torch oil is added through line 12 , valve 13 and line 14 terminating in a nozzle located above air ring 11 . The flowing air velocity continuously transports some of the solid particles upward into the dilute phase zone occupying the upper part of the regeneration vessel, ie the part above the phase interface 7. Combustion of the coke continues in the lean phase zone and the primarily used combustion gases along with the entrained solid particles are withdrawn to first stage cyclone separators 20 and 21. Most of the solid particles are separated in the first stage cyclone and discharged downward through diplegs 22 and 23 into the dense phase zone. The gas and remaining solid particles are passed through intermediate stage cyclone lines 24 and 25 to second stage cyclone separators 26 and 27 where substantially all remaining solid particles are separated and passed through diplegs 28 and 29 to a dense phase bed. is sent downward. The substantially used combustion gases are then passed through lines 30 and 31 to the plenum and finally discharged from the regeneration vessel through line 33. This effluent can be suitably heat exchanged for the production of a refinery stream (not shown) or process steam. Solid particles containing regenerated catalyst from the dense bed are withdrawn through standpipes 34 and 35 with collection heads 36 and 37 for return to the cracking reactor. Although the supply of combustion air normally provides an excess of oxygen over that required to effect complete combustion of the coke on the catalyst particles to steam and carbon dioxide,
In one embodiment of the present invention using the regeneration mechanism of US Pat. No. 3,909,392, the combustion of the coke is not completed in the dense bed. In this situation, the combustion gases resulting from the dense bed zone therefore contain significant amounts of carbon monoxide, as well as carbon dioxide and oxygen. The remaining coke and carbon monoxide on the catalyst burns out virtually completely in the lean phase zone with the evolution of much heat. When carbon monoxide burns in the dilute phase, high temperatures are usually present throughout much of the dilute phase zone and particularly at the location approximately indicated by X and are easily visible horizontally through a window (not shown). Can be done. Absorption of heat by masses of solid particles carried upward by the rising combustion gas stream or separated upward from the eductor tube 40 and the solids distributor head 41 where a rain or fountain of solid particles is distributed in the dilute phase zone. The adjustment of the regeneration temperature in the dilute phase zone takes place in part via . line 4
2. Solid particles can be separated by air, steam or other inert gas entering through valve 43 and jet pipe 44 which extends a short distance to the lower end of eductor pipe 40. Excessive temperature levels in the top of the regenerator can be further controlled by sparging steam, for example through lines 45 and 46, valve 47 and line 48 to steam pot 49. The temperature near Plenum is Plenum 3
Line 50 to steam ring 53 surrounding 2, valve 51
and steam supplied through line 52. If desired, extra cooling is provided by water spray (not shown), which is advantageously directed into the area of intermediate stage cyclone lines 24 and 25. This low temperature favors the formation of stable metal- and sulfur-containing compounds in the regeneration zone. FIG. 2 is another embodiment of the present invention using the regeneration scheme of U.S. Pat. No. 3,909,392 for side charging of solid particles containing stripped used catalyst and metal reactants from the cracking reactor to the regenerator. It shows. Solid particles containing the used catalyst impregnated with metal reactants were placed on the side of the regeneration vessel so that they could be charged to the dense phase bed held in the lower part 106 a short distance below the phase interface 107. It flows downwardly through inlet line 102 and into regeneration vessel 101 . Line 108 to air ring 111, valve 109
and fuel air passing through line 110 to fluidize the solid particles. Extra air rings (not shown) can be used as desired to further balance the airflow pattern through the regeneration zone. As shown in Figure 1. Combustion of the coke on the catalyst used begins in the dense phase zone, where high temperatures are obtained by temporary combustion of the torch oil stream in the zone, if desired. This torch oil can be added through line 112, valve 113 and line 114 terminating in the nozzle. Dilute phase zone or phase interface 10 occupying upper portion 115 of the regeneration vessel
The velocity of the flowing air can be adjusted to continuously transport solid particles upwards for the purpose of heat absorption into the upper part of 7. Combustion of coke and carbon monoxide continues in the lean phase zone, and the primarily used combustion gases along with the entrained portion of solid particles are withdrawn to first stage cyclone separators 120 and 121. Most of these solid particles are separated in the first stage cyclone and discharged downward into the dense phase zone through diplegs 122 and 123.
a second stage cyclone separator 126 in which substantially all of the remaining solid particles are separated and sent down through diplegs 128 and 129 to a dense bed;
The gas and remaining solid particles are subsequently sent through intermediate stage cyclone lines 124 and 125 to and 127. The substantially used combustion gases then pass through lines 130 and 131 to plenum 132.
and finally discharged from the regeneration vessel through line 133. Solid particles containing regenerated catalyst are withdrawn from the rich bed through standpipes 134 and 135 with collector heads 136 and 137 for return to the catalytic cracking reactor. As described for the embodiment of FIG. 1, carbon monoxide burns in the lean phase providing a high temperature zone throughout most of the lean phase zone and particularly at the general location indicated by X. Regulation of the regeneration temperature within the dilute phase zone is achieved entirely through the absorption of heat by the mass of solid particles carried upward by the rising combustion gas stream. Steam supplied through line 150, valve 151, and line 152 to a steam ring 153 surrounding plenum 132 can reduce the temperature in the vicinity of the plenum, cyclones, and connecting lines as needed. Water spray means (not shown) can be used as well. Another particularly preferred embodiment of the invention uses the apparatus shown in FIG. 2 with significant changes in operating parameters compared to the previous embodiments. In this embodiment, the gas velocity and solid particle charge are adjusted so that essentially complete fueling of coke and carbon monoxide is completed within the dense phase, and the heat is dispersed through the bed. When the system is operated according to either of the first two aforementioned embodiments, the recovery of the heat released by essentially complete combustion of the coke and carbon monoxide is achieved by absorption in the solid particles of both phases and by concentrated The incorporation of solid particles into the phase also helps ensure maintenance of suitably high temperatures within the dense phase zone. The combined solid particles carry extra heat with them to raise the temperature of the dense phase zone to a temperature that favors the removal of additional increments of coke deposits so that the combustion of the final increments of coke is substantially complete. carry. When the system is operated such that essentially all combustion is completed within the rich catalyst phase, the heat is dispersed through the phase as it is absorbed by the fluidized solid particles and the final increments of coke are combusted. . Thus, in all embodiments, the solid particles containing regenerated catalyst that are sent to the cracking reactor back to the regenerator are preferably from 0.01 to about 0.10% by weight, preferably from 0.01 to 0.05% by weight, and preferably from 0.01 to about 0.10% by weight. It contains about 0.01 to about 0.03 weight percent carbon or coke on the catalyst and can be withdrawn from the regenerator at a temperature useful for use in a cracking reactor. A significant advantage of the present invention is that it provides a regenerated catalyst that generally has enhanced activity and selectivity properties very close to those of the new conversion catalyst, particularly for use in conversions carried out in riser reactors with very short contact times. There is a particular thing. Both the cracking activity of the sieve-containing catalyst and the selectivity for converting hydrocarbon feed to desired products are dramatically affected in favor of increased elimination of residual carbon or coke on the catalyst during regeneration. Low coke levels on the regenerated catalyst are particularly advantageous for fluid cracking catalysts containing catalytically active crystalline aluminosilicates.
Higher yields of the desired product are therefore obtained. In this decomposition method, which uses a lower rich phase zone and an upper dilute phase zone in the regeneration zone, the oxidation of carbon monoxide to carbon dioxide is mostly at least about 60%, and often about 65 to 95% or more. It is carried out in the rich phase of the regenerator until completion. The oxidation of carbon monoxide to dense phase carbon dioxide provides heat from the fluidized catalyst to assist in the combustion of coke deposits. Furthermore, a significant portion of the carbon monoxide is oxidized in the dense phase, and a smaller amount of carbon monoxide is present for combustion in the upper phase of the fluidized catalyst in the regenerator, and therefore in the reactor, waste gas flue. , an unregulated excess of carbon monoxide in the upper part of the regenerator, detrimentally affecting the material used to construct the collector, e.g. cyclone, for particulate matter in the waste gas, and impairing the catalyst activity. "Afterburn" and high temperatures due to combustion are substantially reduced or avoided. Solid particles containing regenerated catalyst particles having a significantly low residual coke content are removed from the dense phase and substantially passed through a standpipe to a cracking reactor for contact with fresh hydrocarbon feed or recycled hydrocarbon fractions and mixtures thereof. Delivered at top concentrated bed temperature. Because the oxidation of carbon monoxide generated from the combustion of coke deposits on the catalyst occurs mostly in the rich phase, and in the preferred embodiment essentially entirely in the rich phase, the regenerated catalyst is can be returned to the cracking reactor at higher temperatures as well as higher activities. One major advantage from the process of the invention concerns the significantly lower carbon monoxide content in the gas stream leaving the regenerator from which it is obtained. Flue gas from conventional regeneration of cracking catalysts typically accounts for about 6 to 10%
For those containing carbon monoxide, similar amounts of carbon dioxide and negligible amounts of oxygen, this new regeneration method reduces the carbon monoxide content of the flue gas to approximately 0.2% by volume or less.
For example, the capacity is maintained at approximately 500 to 1000 ppm (ppmv). Advantageously, this content is even lower, for example in the range of 0 to about 500 ppmv. This low concentration of carbon monoxide in the flue gas allows direct exhaustion of the effluent gas to the atmosphere while meeting ambient air quality standards. If desired, the remaining carbon monoxide can be suitably combusted in the exhaust from the regenerator flue gas stack. This advantage of the present invention provides for the recovery of a portion of the energy produced by the subsequent oxidation of carbon monoxide while meeting existing standards for ambient air quality for carbon monoxide boilers and associated turbine-type equipment or carbon monoxide emissions. The capital investment required to install separate equipment for this purpose can further be eliminated. The method of the invention provides other advantages. This advantage concerns afterburning and heat balance issues. One major problem that often arises and should be avoided in practice, especially in fluidized catalyst regeneration, is for example the Petroleum Processing of Hengstebeck,
McGraw-Hill Books, 1959, pp. 160 and 175, and Oil and Gas Journal, No. 53.
Volume (No. 3) 1955, pages 93-94, a phenomenon known as "afterburn." This term refers to the further combustion of carbon monoxide to carbon dioxide, as is the case with reaction (c) above, which is highly exothermic. Afterburning is strictly avoided in catalyst regeneration methods because it leads to very high temperatures that damage the equipment and cause permanent deactivation of the cracked catalyst particles. Many fluidized catalyst regeneration operations experience afterburning, and a substantial technical community has developed a number of means for adjusting regeneration techniques to avoid afterburning. More recently, increasing regenerator temperatures have been sought for various reasons;
For example, US Patent Nos. 3,161,583 and 3,206,393;
and as described in U.S. Pat. No. 3,513,087,
Precise equipment has been developed for regulating the regenerator temperature at the point of initial afterburning by suitable means for regulating the oxygen supply to the regenerator. Therefore, with regard to afterburn prevention, typical modern practice is that the flue gas from the catalytic regenerator normally contains very small amounts of oxygen and significant amounts of carbon monoxide and carbon dioxide in almost equimolar amounts. do. The further combustion of carbon monoxide to carbon dioxide is a sink of thermal energy as reaction (c) is highly exothermic. Afterburning occurs at temperatures above about 110°C, and per pound of carbon monoxide oxidized
Emits 4350BTU. This typically represents about 1/4 of the total heat production that can be achieved by burning coke. As described, for example, in U.S. Pat. No. 2,753,925, the combustion of carbon monoxide, after separation of the effluent gas from the catalyst, is tunably carried out in a separator zone or in a carbon monoxide boiler, and the thermal energy released is converted into high-pressure steam. Used in various essential oil operations such as generation of oil.
Other uses of this thermal energy are covered by U.S. Patent No.
No. 3012962 and No. 3137133 (turbine drive) and No. 3363993 (preheating of petroleum feedstock). Although this heat recovery method requires separate and delicate equipment, it helps to minimize the emission of carbon monoxide into the atmosphere as a component of the effluent gas, thus helping to avoid potentially severe pollution hazards. . Furthermore, the silica-alumina catalysts conventionally used for many years in various processes for the cracking of petroleum hydrocarbons have been found to have poor performance relative to the level of residual coke on the catalyst unless the coke level is greater than about 0.5% by weight. It's not particularly sensitive. However, silica
The alumina catalyst is further compounded with a crystalline alumino-silicate component and zeolite or "molecular sieve"
It has been largely replaced by a catalyst known as This molecular sieve-containing catalyst is sensitive to residual coke levels and is greatly influenced with respect to catalyst activity and catalyst selectivity for conversion of the feed to the desired product or products. Due to the difficulties encountered with conventional catalyst regeneration techniques for removing the last increments of residual carbon, actual coke levels typically correspond to residual coke content on the regenerated catalyst in the range of about 0.2 to about 0.3% by weight. do. The increased activity and selectivity obtained with molecular sieve cracking catalysts with low coke levels provides an attractive incentive to find means of reducing residual coke levels even further. Coke levels below about 0.05% by weight are highly desirable, but are not usually obtained by commercially viable means. Considerations such as larger regeneration vessels, larger catalyst stocks, and larger heat losses all interfere with reaching this ideal equilibrium catalyst activity level. Many fluid crackers operate on a "heat balance" principle, depending on the combustion of coke to generate the heat required for the process. However, this device has not been able to take full advantage of cracking catalysts, especially zeolite catalysts, which are particularly available in riser reactors where the contact time between catalyst and oil vapor is very short. A type of operation that allows high conversion combined with high selectivity favors a low catalyst-to-oil ratio in the riser reactor;
This leads to less coke being available in the regenerator to generate heat by combustion. Therefore, an external heat source, such as a feed preheating furnace, is often added to increase the temperature of the catalyst, or alternatively, the equipment is operated at the lower temperature of the fresh feed. This undesirable feature is avoided or minimized by the method of the present invention which allows efficient recovery of excess heat by solid particles for transfer to the riser reactor. In conventional operation, the heat of combustion of coke is approximately 12,000 BTU per pound. The method of the present invention can increase the heat available from combustion of course to values of about 17,000 BTU per pound or more. This higher heat of combustion increases the regenerator temperature,
The trend is to reduce the level of coke on the regenerated catalyst and to reduce the circulation rate of solid particles while providing improved yields at a given conversion level. Reference Example 1 Lubricating oil additive containing 9.2% by weight of magnesium distributed as magnesium hydroxide, magnesium carbonate and magnesium polypropylbenzenesulfonate dissolved in 33.1g of catalytic light circulating oil.
10 g of a 6.9 g solution containing 2.5 wt.% molecular sieves and about 0.6 wt.% sodium was withdrawn from a commercial fluidized catalytic cracker and then calcined to 220 g of an equilibrium commercially available cracking catalyst. It was cracked in a bench scale cracker with a fluidized bed. This circulating oil was decomposed at 700°C for 4 minutes. After purging the catalyst bed with nitrogen for 10 minutes at 1250 °C, the catalyst bed was
The decomposition-purge-regeneration cycle was repeated until the magnesium, zinc and phosphorus contents of the catalyst reached levels of 1100, 703 and 59 ppm, respectively. Zinc and phosphorus were naturally present. Reference example 2 The process of reference example 1 was repeated, but with 6.5g of oil.
and 1.6wt% Zn, 1.3wt% P and 4.6wt%
The cracking-purge-regeneration cycle was repeated using a solution containing 3.5 g of the Mg-containing lubricating oil additive until the magnesium, zinc, and phosphorus contents of the catalyst reached 2400, 1200, and 1097 ppm, respectively. Reference Example 3 The process of Reference Example 2 was repeated, except that silica
An equilibrated, commercial cracking catalyst containing 3.3% by weight molecular sieves in an alumina matrix and also drawn from a commercial fluid catalytic cracker and calcined was used and the catalyst magnesium, zinc,
The decomposition-purge-regeneration cycle was repeated until the and phosphorus contents reached 4600, 304, and 1136 ppm, respectively. Reference Example 4-8 A bench scale laboratory regenerator was used to test the performance of a number of impregnated catalysts to provide reduced emissions of sulfur dioxide to the regeneration zone flue gas. Synthetic flue gas consisting of 1500 ppm sulfur dioxide in a mixture of 4% by volume each of oxygen and water vapor in nitrogen,
It was passed through a fixed fluidized bed of metal-impregnated molecular sieve cracking catalyst, which was kept in a glass regenerator surrounded by a furnace to provide the desired regeneration temperature of 1250°C. The temperature of the catalyst was measured with a thermocouple.
A cyclone was used to separate the entrained catalyst from the gas exiting the regenerator and return the catalyst to the catalyst bed. In actual fluid catalytic cracker operation, the time the regenerator is operated under the given set of conditions is about 40 to about 90 minutes to allow sufficient time to establish the oxidation state of the metals on the catalyst. ranged. The sulfur dioxide content of the gas exiting the regenerator was continuously analyzed using an ultraviolet analyzer. The amount of sulfur dioxide removed from the regeneration zone flue gas was measured as the difference between the sulfur dioxide content of the fresh synthesis gas mixture and the gas exiting the regenerator. The volume % of sulfur dioxide removed from the regeneration flue gas is shown in Table 1 as a function of the time elapsed after the start of the experiment. The % volume removed decreased as the catalyst surface became saturated. Reference Example 4 is a comparative test using a flow rate of a synthetic flue gas mixture of 1084 ml per minute and the unimpregnated equilibrium catalyst used in Examples 1 and 2, while Reference Examples 5 and 6 are compared with Reference Examples 1 and 2, respectively. Impregnated catalysts were prepared and flow rates for synthetic flue gas mixtures of 989 and 1014 ml per minute, respectively.
【表】
参考例7は参考例3で使用した未含浸触媒及び
分当り891mlの合成煙道ガス混合物の流速を使用
する比較試験であつた。参考例8は参考例3で製
造した含浸触媒及び分当り992mlの合成煙道ガス
混合物の流速を含んだ。流速を60〓で測定した。
参考例 9−10
参考例9では、参考例4−8の工程を繰返した
が、ただし窒素中に一酸化炭素、酸素及び水蒸気
の各々4容量%からなる合成煙道ガス混合物を、
5ミクロンの粒径を有する酸化マグネシウムと
5.3重量%の水素及び希土類イオン交換、Y型結
晶性アルミノケイ酸塩及びシリカ−アルミナ(こ
れは含浸触媒の代りに30重量%のアルミナを含有
する)を含有する、微細のかつ未含浸、か焼され
た平衡の、市販の、分子ふるい型分解触媒との混
合物の流動床に分当り約1000mlの流速で(60〓で
測定)通過させた。この混合物は0.3重量%の酸
化マグネシウムを含有しそして一酸化炭素の約70
容量%が二酸化炭素へ変換した。参考例10では、
参考例9で使用した未含浸触媒を酸化マグネシウ
ムの不存在で、他には同一の条件で使用すると一
酸化炭素の約58容量%が二酸化炭素へ変換した。
参考例11及び実施例1
参考例11では、上昇管反応器を有する市販の流
動式接触分解装置で1.67重量%のイオウ含量を有
する軽油フイードを分解した。2.5重量%の分子
ふるい及び約0.6重量%のナトリウムを含有する
市販の、平衡分子ふるい型分解触媒を使用した。
実施例1では、同一の再生機構及び同一の分解触
媒を使用して同一の市販装置で1.68重量%のイオ
ウ含量を有する第2の軽油フイードを分解した
が、更に触媒をマグネシウムと亜鉛で含浸した。
マグネシウムと亜鉛は次のようにして触媒上に沈
着した。接触分解装置の反応域中へ導入する前の
軽油供給原料中に、スルホン酸マグネシウムとジ
アルキルジチオリン酸亜鉛の混合物を少量溶解す
る。それら化合物は反応域内で熱分解し、触媒上
にマグネシウムと亜鉛を付着させる結果になる。
この方法で数時間の添加後に、0.3重量%のマグ
ネシウム及び0.1重量%の亜鉛のレベルが分解触
媒上に堆積した。硫黄含有炭素質付着物で不活性
化された触媒粒子を反応域から接触分解装置のス
トリツピング域へ移し、そこで前記不活性化触媒
から揮発性付着物をストリツピングガスと接触さ
せることにより除去した。ストリツピングガスは
水蒸気である。ストリツプされた触媒粒子はスト
リツピング域から装置の再生域へ移し、ストリツ
プされた触媒粒子からストリツプできなかつた硫
黄含有炭素質付着物を空気で燃焼することにより
再生した。再生触媒粒子を反応域へ再循環させ
た。操作条件及び再生帯煙道ガスの組成物を第2
表に示す。Table: Reference Example 7 was a comparative test using the unimpregnated catalyst used in Reference Example 3 and a flow rate of 891 ml of synthetic flue gas mixture per minute. Reference Example 8 included the impregnated catalyst prepared in Reference Example 3 and a flow rate of 992 ml of synthetic flue gas mixture per minute. The flow rate was measured at 60〓. Reference Example 9-10 In Reference Example 9, the steps of Reference Examples 4-8 were repeated, except that a synthetic flue gas mixture consisting of 4% by volume each of carbon monoxide, oxygen and water vapor in nitrogen was used.
Magnesium oxide with a particle size of 5 microns
Fine and unimpregnated, calcined containing 5.3% by weight hydrogen and rare earth ion exchange, Y-type crystalline aluminosilicate and silica-alumina (which contains 30% by weight alumina instead of impregnated catalyst) The mixture was passed through a fluidized bed of a mixture with a commercially available molecular sieve-type decomposition catalyst at a flow rate of about 1000 ml per minute (measured at 60 ml). This mixture contains 0.3% by weight of magnesium oxide and about 70% of carbon monoxide.
% by volume was converted to carbon dioxide. In reference example 10,
When the unimpregnated catalyst used in Reference Example 9 was used in the absence of magnesium oxide under otherwise identical conditions, approximately 58% by volume of carbon monoxide was converted to carbon dioxide. Reference Example 11 and Example 1 In Reference Example 11, a gas oil feed having a sulfur content of 1.67% by weight was cracked in a commercially available fluidized catalytic cracker having a riser reactor. A commercially available balanced molecular sieve cracking catalyst containing 2.5% by weight molecular sieves and about 0.6% by weight sodium was used.
In Example 1, a second gas oil feed having a sulfur content of 1.68% by weight was cracked in the same commercial equipment using the same regeneration mechanism and the same cracking catalyst, but in addition the catalyst was impregnated with magnesium and zinc. .
Magnesium and zinc were deposited on the catalyst as follows. A small amount of a mixture of magnesium sulfonate and zinc dialkyldithiophosphate is dissolved in the gas oil feedstock prior to introduction into the reaction zone of the catalytic cracker. These compounds thermally decompose within the reaction zone, resulting in the deposition of magnesium and zinc on the catalyst.
After several hours of addition in this manner, levels of 0.3% by weight magnesium and 0.1% by weight zinc were deposited on the cracking catalyst. Catalyst particles deactivated with sulfur-containing carbonaceous deposits were transferred from the reaction zone to a stripping zone of a catalytic cracker, where volatile deposits were removed from the deactivated catalyst by contacting with a stripping gas. . The stripping gas is water vapor. The stripped catalyst particles were transferred from the stripping zone to the regeneration zone of the apparatus, and the sulfur-containing carbonaceous deposits that could not be stripped from the stripped catalyst particles were regenerated by burning with air. Regenerated catalyst particles were recycled to the reaction zone. The operating conditions and composition of the regenerated flue gas are
Shown in the table.
【表】
参考例 12
70mlの水に硝酸カルシウム〔Ca(NO3)2・
4H2O〕36.9gを入れた溶液を用いて、0.260cm3/
gの気孔率を有する粒状α−アルミナ82.4gを含
浸させた。含浸アルミナを250〓で一晩乾燥し、
次いで1000〓で3時間か焼して7重量%のカルシ
ウムを含有する粒状組成物を生成させた。
参考例 13
450gの硝酸マグネシウム〔Mg(NO3)2・
6H2O〕を500mlの溶液を与えるのに充分な水に
溶解することにより溶液を調製した。この溶液に
100メツシユ篩を通過させた粒状の流動化可能α
−アルミナ232gを添加した。次に過剰の溶液を
ろ過して、含浸させたアルミナを250〓で乾燥し、
1000〓でか焼した。得られた固体の試料20gを取
り、残りを上記液に加え、過剰の溶液をろ過で
除去し、その固形物を250〓で乾燥し、1000〓で
か焼した。この手順を更に二回くり返したが、各
くり返しの前に20gの試料を採取し、14.3重量%
のマグネシウムを含有する粒状組成物を与えた。
参考例 14
0.116gの硝酸バリウム〔Ba(NO3)2〕を12mlの
溶液にするのに充分な水に入れた溶液を用いて
1.4m2/gの比表面積と0.254cm3/g気孔率を有す
る粒状α−アルミナ20gを含浸させた。含浸させ
たアルミナを250〓で一晩乾燥し、1000〓で3時
間か焼し、0.3重量%のバリウムを含有する粒状
組成物を与えた。
参考例 15
ガス流から二酸化イオウを吸収する能力を種々
の組成物について、次の手順を用いて測定した。
組成物の試料1.00gを、1.3cmの径及び41cmの長
さを有する石英試料管につめたガラスウールの栓
の上に入れた。次にその試料管を管状炉の中に入
れ、約2.6体積%の水蒸気を含むヘリウムからな
る追出し用ガスを、10cm3/分の流速で試料床を通
つて下方へ通過させながら希望の温度に加熱し
た。1時間追い出し後、0.10体積%の二酸化イオ
ウ、2.9体積%の酸素、2.6体積%の水蒸気、残り
ヘリウムからなる合成ガスを10cm3/分の速度で試
料床を下方へ通過させた。試料床を通過後ガス流
を周期的に採取し、その試料をガスクロマトグラ
フで二酸化イオウについて分析した。
分析値から29.1%のAl2O3、0.46%のNa2O及び
0.11%のFeを含み、Y−ゼオライトを含有する
CBZ−1粒状分解触媒〔ダビソン・ケミカル・
デイヴイジヨン(Davison Chemical Divison),
W.R.Grace&Co.〕についての結果を表3に試験
Aとして記載する。参考例12〜参考例13に従つて
調製された粒状添加物1重量%と、CBZ−1分
解触媒との混合物についての結果を表3に試験B
及び試験Cとして記載する。最後に参考例14に従
つて調製された純粋添加物についての結果を表3
に試験Dとして記載する。試験A、B及びCで用
いた試料は使用する前に1400〓で5時間水蒸気
(大気圧で100%の水蒸気)にかけた。[Table] Reference example 12 Calcium nitrate [Ca(NO 3 ) 2 .
Using a solution containing 36.9 g of 4H 2 O, 0.260 cm 3 /
82.4 g of granular α-alumina with a porosity of 1.5 g was impregnated. Dry the impregnated alumina overnight at 250 °C.
It was then calcined at 1000°C for 3 hours to produce a granular composition containing 7% by weight calcium. Reference example 13 450g of magnesium nitrate [Mg(NO 3 ) 2 .
A solution was prepared by dissolving 6H 2 O] in enough water to give 500 ml of solution. in this solution
Granular fluidizable α passed through a 100 mesh sieve
- 232 g of alumina were added. Next, the excess solution was filtered and the impregnated alumina was dried at 250°C.
Calcined at 1000㎓. A 20 g sample of the obtained solid was taken and the remainder was added to the above solution, the excess solution was removed by filtration, and the solid was dried at 250 ml and calcined at 1000 ml. This procedure was repeated two more times, but before each repetition a 20 g sample was taken and 14.3% by weight
of magnesium. Reference example 14 Using a solution of 0.116 g of barium nitrate [Ba(NO 3 ) 2 ] in enough water to make 12 ml of solution,
20 g of granular α-alumina with a specific surface area of 1.4 m 2 /g and a porosity of 0.254 cm 3 /g were impregnated. The impregnated alumina was dried overnight at 250° and calcined for 3 hours at 1000° to give a granular composition containing 0.3% barium by weight. Reference Example 15 The ability to absorb sulfur dioxide from a gas stream was measured for various compositions using the following procedure.
A 1.00 g sample of the composition was placed on top of a glass wool stopper in a quartz sample tube having a diameter of 1.3 cm and a length of 41 cm. The sample tube is then placed in a tube furnace and brought to the desired temperature while a purging gas consisting of helium containing approximately 2.6% water vapor by volume is passed downward through the sample bed at a flow rate of 10 cm 3 /min. Heated. After one hour of purge, a synthesis gas consisting of 0.10% by volume sulfur dioxide, 2.9% by volume oxygen, 2.6% by volume water vapor, and the balance helium was passed downward through the sample bed at a rate of 10 cm 3 /min. The gas stream was periodically sampled after passing through the sample bed and the samples were analyzed for sulfur dioxide by gas chromatography. From the analytical values, 29.1% Al 2 O 3 , 0.46% Na 2 O and
Contains 0.11% Fe and Y-zeolite
CBZ-1 Granular Decomposition Catalyst [Davison Chemical
Davison Chemical Divison,
WRGrace & Co.] are listed in Table 3 as Test A. Table 3 shows the results for the mixture of 1% by weight of the particulate additive prepared according to Reference Examples 12 to 13 and the CBZ-1 decomposition catalyst in Test B.
and described as Test C. Finally, Table 3 shows the results for the pure additive prepared according to Reference Example 14.
This is described as Test D. The samples used in Tests A, B, and C were subjected to steam (100% steam at atmospheric pressure) at 1400°C for 5 hours before use.
【表】
実施例 2
1.67重量%のイオウ含有量を有するガス油供給
物を、参考例11で用いたのと同じ商業的装置で同
じ分解触媒及び操作条件を用いて分解した。しか
し、無定形シリカ−アルミナ基体上に15重量%の
マグネシウムを支持させたものからなる粒状流動
化可能添加物を、0.5重量%のマグネシウムを含
む装置中の添加物と分解触媒との混合物を生ずる
のに充分な量で再生器へ添加することにより循環
工程へ導入した。次に工程装置内を循環する粒状
固形物の混合物中に0.5重量%のマグネシウム濃
度を維持するのに充分な速度で、少量の添加物を
周期的に添加した。硫黄含有炭素質付着物で不活
性になつた触媒を含む粒子混合物を反応域から接
触分解装置のストリツピング域へ移し、そこでそ
の粒子混合物から揮発性付着物をストリツピング
ガスと接触させることにより除去した。ストリツ
ピングガスは水蒸気である。ストリツプされた粒
子をストリツピング域から装置の再生域へ移し、
そこで前記ストリツプされた粒子からストリツプ
できなかつた硫黄含有炭素質付着物を空気で燃焼
させることにより分解触媒を再生させた。再生さ
れた触媒粒子を含む粒子混合物を反応域へ再循環
させた。操作条件は第2表に示してある。反応域
からの流出ガスはCO2が13モル%、COが0.5モル
%で、SO2は200ppmvより少なかつた。再生域流
出ガスの分析値は、イオウ酸化物含有量が、マグ
ネシウム含有添加物を用いない参考例11で生じた
量の50%より少ないことを示していた。EXAMPLE 2 A gas oil feed having a sulfur content of 1.67% by weight was cracked in the same commercial equipment as used in Reference Example 11 using the same cracking catalyst and operating conditions. However, a granular fluidizable additive consisting of 15% by weight magnesium supported on an amorphous silica-alumina substrate results in a mixture of the additive and decomposition catalyst in a device containing 0.5% by weight magnesium. was introduced into the circulation process by adding it to the regenerator in an amount sufficient to Small amounts of additives were then added periodically at a rate sufficient to maintain a 0.5% by weight magnesium concentration in the mixture of particulate solids circulating through the process equipment. The particle mixture containing the catalyst rendered inactive by the sulfur-containing carbonaceous deposits is transferred from the reaction zone to the stripping zone of the catalytic cracker, where the volatile deposits are removed from the particle mixture by contacting it with a stripping gas. did. The stripping gas is water vapor. transferring the stripped particles from the stripping zone to the regeneration zone of the device;
Therefore, the decomposition catalyst was regenerated by burning the sulfur-containing carbonaceous deposits that could not be stripped from the stripped particles with air. The particle mixture containing regenerated catalyst particles was recycled to the reaction zone. The operating conditions are shown in Table 2. The effluent gas from the reaction zone was 13 mol% CO2 , 0.5 mol% CO, and less than 200 ppmv SO2 . Analysis of the regeneration zone effluent gas showed that the sulfur oxide content was less than 50% of the amount produced in Reference Example 11 without the magnesium-containing additive.
第1図は本発明の方法を具体化した触媒再生に
適した装置の一部断面、側面図であり、そして第
2図は本発明の方法の別の具体例を示す装置の一
部断面、側面図である。
FIG. 1 is a partially sectional, side view of an apparatus suitable for catalyst regeneration embodying the method of the present invention, and FIG. 2 is a partially sectional, side view of an apparatus illustrating another embodiment of the method of the present invention. FIG.
Claims (1)
量%のイオウを含む供給原料を分子ふるい型分解
触媒の流動粒子を有する反応帯で分解にかけ、
()イオウ含有炭素質沈積物により不活性化さ
れた触媒粒子を反応帯流出物から分離し、ストリ
ツピング帯へ移し、ここで揮発性沈積物をストリ
ツピングガスとの接触により前記の不活性化触媒
から除去し、()ストリツプされた触媒粒子を
ストリツピング帯流出物から分離して再生帯へ移
し、酸素含有ガスで、ストリツプされた触媒粒子
からストリツプ不能なイオウ含有炭素質沈積物を
燃焼することによつて再生し、そして()再生
された触媒粒子を再生帯流出物から分離して、反
応帯へ再循環させる、有機イオウ化合物として約
0.2〜約6重量%のイオウを含有する炭化水素供
給原料の循環流動式接触分解法において、 (a) 流動式接触分解工程中、前記分解触媒へ金属
反応体を、()前記分子ふるい型分解触媒以
外の流動可能な該金属反応体含有粒子を添加し
て約10〜約99.9975重量%の分子ふるい型分解
触媒を含有する粒子の混合物を形成させるか、
又は()該金属反応体の溶液又は分散液を添
加することによつて添加し、しかもこの金属反
応体がマグネシウム、カルシウム、ストロンチ
ウム及びバリウムからなる群から選択された少
くとも一種類の遊離又は化合した金属元素から
なり、しかも添加された金属反応体の量が再生
帯中でイオウ含有炭素質沈積物の前記の燃焼に
より生じたオウ酸化物の少くとも約50%の吸収
を行なうのに十分であり、 (b) 約850〜約1200〓の温度で前記の供給原料を
分解し、 (c) 約850〜約1200〓の温度で蒸気を含有するス
トリツピングガスで、反応帯から分離された触
媒と金属反応体との組合せ物から揮発性沈積物
をストリツプし、しかも前記の分解触媒に対す
る蒸気の重量比が約0.0005〜約0.025であり、 (d) 約1050〜約1450〓の温度で前記の粒子のスト
リツプされた触媒・金属反応体組合せ物を再生
し、 (e) 再生帯中でイオウ含有炭素質沈積物の前記の
燃焼により生じたイオウ酸化物の少くとも約50
%を前記触媒・金属反応体組合せ物に吸収さ
せ、 (f) 再生帯から反応帯へ前記の吸収されたイオウ
酸化物を含有する触媒・金属反応体組合せ物を
移し、 (g) 分子状酸素を含有しかつ低濃度のイオウ酸化
物を有する流出ガス流を再生帯から引出し、そ
して (h) 反応帯及び(又は)ストリツピング帯からイ
オウ含有ガスとして前記の吸収されたイオウ酸
化物を実質的に引出す、 諸工程からなる再生帯流出ガス流にイオウ酸
化物の排出を減少させる方法。 2 前記の金属反応体がマグネシウム及びカルシ
ウムからなる群から選択される少くとも一種類の
遊離又は化合した金属元素からなる特許請求の範
囲第1項に記載の方法。 3 金属として計算して、前記の金属反応体の量
が前記の粒子の混合物の約0.1〜約0.5重量%であ
る特許請求の範囲第1項に記載の方法。 4 金属反応体を含有する前記の流動可能な粒子
が、支持された金属反応体からなり、しかも前記
の支持体が無定形分解触媒及び分解触媒に実質上
不活性である固体からなる群から選択される特許
請求の範囲第1項に記載の方法。 5 前記の支持体がシリカ、アルミナ、トリア及
びボリアからなる群から選択される特許請求の範
囲第4項に記載の方法。 6 前記の分子ふるい型分解触媒の粒子が粒子の
混合物の約90〜約99.9重量%を占める特許請求の
範囲第1項に記載の方法。 7 前記の分解触媒に対する蒸気の比率が約
0.0015〜約0.0125である特許請求の範囲第1項に
記載の方法。 8 再生帯流出ガス流が少くとも約0.01容量%の
分子状酸素を含有する特許請求の範囲第1項に記
載の方法。 9 再生帯流出ガス流が約600ppmvより少ない
イオウ酸化物を含有する特許請求の範囲第1項に
記載の方法。 10 供給原料が約02〜約6重量%の範囲内のイ
オウ含量を有する特許請求の範囲第1項に記載の
方法。 11 金属反応体を含有する前記の流動可能な粒
子が酸化マグネシウムの粒子である特許請求の範
囲第1項に記載の方法。[Claims] 1. () A feedstock containing from about 0.2 to about 6% by weight of sulfur as an organic sulfur compound is subjected to decomposition in a reaction zone having fluidized particles of a molecular sieve-type decomposition catalyst;
() Catalyst particles inactivated by sulfur-containing carbonaceous deposits are separated from the reaction zone effluent and transferred to a stripping zone where the volatile deposits are inactivated by contact with a stripping gas. removing from the catalyst, () separating the stripped catalyst particles from the stripping zone effluent and transferring them to a regeneration zone, and combusting unstrappable sulfur-containing carbonaceous deposits from the stripped catalyst particles with an oxygen-containing gas; as an organic sulfur compound, and () the regenerated catalyst particles are separated from the regeneration zone effluent and recycled to the reaction zone.
In a recirculating fluid catalytic cracking process for hydrocarbon feedstocks containing from 0.2 to about 6 wt. adding particles containing the flowable metal reactant other than the catalyst to form a mixture of particles containing from about 10 to about 99.9975% by weight molecular sieve cracking catalyst;
or () by adding a solution or dispersion of said metal reactant, and said metal reactant is at least one free or compound selected from the group consisting of magnesium, calcium, strontium and barium. and wherein the amount of metal reactant added is sufficient to effect absorption of at least about 50% of the sulfur oxides produced by said combustion of the sulfur-containing carbonaceous deposit in the regeneration zone. (b) decompose said feedstock at a temperature of from about 850 to about 1200°; (c) separated from the reaction zone with a stripping gas containing steam at a temperature of from about 850 to about 1200°; stripping the volatile deposits from the catalyst and metal reactant combination, and the weight ratio of steam to decomposition catalyst is from about 0.0005 to about 0.025; (d) at a temperature of from about 1050 to about 1450°; (e) regenerating at least about 50% of the sulfur oxides produced by said combustion of the sulfur-containing carbonaceous deposit in the regeneration zone;
% of the catalyst and metal reactant combination, (f) transferring the catalyst and metal reactant combination containing the absorbed sulfur oxide from the regeneration zone to the reaction zone, and (g) molecular oxygen. (h) withdrawing from the regeneration zone an effluent gas stream containing sulfur oxides and having a low concentration of sulfur oxides; A method of reducing sulfur oxide emissions in a regeneration zone effluent gas stream consisting of drawing steps. 2. The method of claim 1, wherein the metal reactant comprises at least one free or combined metal element selected from the group consisting of magnesium and calcium. 3. The method of claim 1, wherein the amount of said metal reactant is from about 0.1% to about 0.5% by weight of said mixture of particles, calculated as metal. 4. said flowable particles containing a metal reactant comprising a supported metal reactant, said support selected from the group consisting of an amorphous decomposition catalyst and a solid substantially inert to the decomposition catalyst; The method according to claim 1. 5. The method of claim 4, wherein said support is selected from the group consisting of silica, alumina, thoria and boria. 6. The method of claim 1, wherein the particles of molecular sieve cracking catalyst represent from about 90 to about 99.9% by weight of the mixture of particles. 7 The ratio of steam to said decomposition catalyst is approximately
2. The method of claim 1, wherein 0.0015 to about 0.0125. 8. The method of claim 1, wherein the regeneration zone effluent gas stream contains at least about 0.01% by volume molecular oxygen. 9. The method of claim 1, wherein the regeneration zone effluent gas stream contains less than about 600 ppmv sulfur oxides. 10. The method of claim 1, wherein the feedstock has a sulfur content within the range of about 0.2% to about 6% by weight. 11. The method of claim 1, wherein the flowable particles containing metal reactants are particles of magnesium oxide.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US64254475A | 1975-12-19 | 1975-12-19 | |
| US74855776A | 1976-12-08 | 1976-12-08 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS52101666A JPS52101666A (en) | 1977-08-25 |
| JPH0341517B2 true JPH0341517B2 (en) | 1991-06-24 |
Family
ID=27094057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15326876A Granted JPS52101666A (en) | 1975-12-19 | 1976-12-20 | Method of reducing sulfur oxide exhaust |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS52101666A (en) |
| DE (1) | DE2657300A1 (en) |
| IT (1) | IT1074228B (en) |
| NL (1) | NL187582C (en) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3699037A (en) * | 1970-10-28 | 1972-10-17 | Chevron Res | Catalytic cracking |
| US3835031A (en) * | 1973-05-23 | 1974-09-10 | Standard Oil Co | Catalytic cracking with reduced emission of sulfur oxides |
-
1976
- 1976-12-17 DE DE19762657300 patent/DE2657300A1/en active Granted
- 1976-12-17 IT IT5268776A patent/IT1074228B/en active
- 1976-12-17 NL NL7614020A patent/NL187582C/en not_active IP Right Cessation
- 1976-12-20 JP JP15326876A patent/JPS52101666A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2657300C2 (en) | 1989-08-03 |
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| JPS52101666A (en) | 1977-08-25 |
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