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Hintergrund der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein zweistufiges Verfahren zum Erhalten einer wesentlichen Menge an
olefinischem Produkt aus einem Rückstandeinsatzmaterial.
Die erste Stufe ist aus einer thermischen Verfahrenseinheit zusammengesetzt,
die eine Reaktionszone enthält,
die aus einem horizontalen Bewegtbett aus aufgewirbelten heißen Teilchen
zusammengesetzt ist, und bei Temperaturen im Bereich von 500 bis
600°C betrieben
wird und eine kurze Dampfverweilzeit hat, und die thermische Umwandlungszone
der zweiten Stufe wird mit einer Temperatur im Bereich von 700°C bis 1100°C und auch
mit einer kurzen Dampfverweilzeit betrieben, die vorzugsweise kürzer als
diejenige der Reaktionszone der ersten Stufe ist.
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Hintergrund
der Erfindung
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In einer typischen Raffinerie werden
Rohöle
atmosphärischer
Destillation unterzogen, um leichtere Fraktionen wie Gasöle, Kerosine,
Benzine, straight-run-Naphtha, usw. herzustellen. Erdölfraktionen
im Benzinsiedebereich, wie Naphthas, und solche Fraktionen, die
leicht thermisch oder katalytisch in Produkte im Benzinsiedebereich überführt werden
können,
wie Gasöle,
sind die wertvollsten Produktströme
in der Raffinerie. Der Rückstand
aus der atmosphärischen
Destillation wird bei Drücken
unter atmosphärischem
Druck destilliert, um ein Vakuumgasöldestillat und ein vakuumgetopptes
Rückstandöl zu produzieren,
das oft relativ hohe Gehalte an Asphaltenmolekülen enthält. Diese Asphaltenmoleküle enthalten
typischerweise das meiste des Conradson-Kohlenstoffrückstands
und der Metallkomponenten des Rückstands.
Er enthält
auch relativ hohe Gehalte an Heteroatomen, wie Schwefel und Stickstoff.
Solche Einsatzmaterialien haben wenig kommerziellen Wert, hauptsächlich weil
sie aufgrund zunehmend strenger Umweltrichtlinien nicht. als Brennstoff
verwendet werden können.
Sie haben auch wenig wert als Einsatzmaterial für Raffinerieverfahren, wie
katalytisches Wirbelschichtcracken, weil sie übermäßige Mengen an Gas und Koks
produzieren. Ihr hoher Metallgehalt führt auch zu Katalysatordeaktivierung.
Es besteht somit in der Erdölraffinierung
ein Bedarf nach besseren Wegen zur Ausnutzung von Rückstandeinsatzmaterialien
oder zu deren Veredelung zu wertvolleren, saubereren und leichteren
Einsatzmaterialien.
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Im Unterschied zu Rückstandeinsatzmaterialien
werden wertvollere Einsatzmaterialien wie Gasöle beim katalytischen Wirbelschichtcracken
verwendet, um Kraftstoffe zu produzieren, und sie werden ebenso
in Dampfcrackern zur Herstellung olefinischer Chemieprodukte eingesetzt.
Ein Dampfcracker ist eine thermische Verfahrenseinheit, die aus
geheizten Schlangen besteht, in der das Einsatzmaterial bei Temperaturen
im ungefähren
Bereich von 540° bis
800°C in
Gegenwart von Wasserdampf gecrackt wird. Obwohl Gasöle für solche Zwecke
adäquate
Einsatzmaterialien sind, sind sie auch relativ teure Einsatzmaterialien,
weil sie ein bevorzugtes Einsatzmaterial zur Produktion von Kraftstoffen
sind. Vom wirtschaftlichen Standpunkt her wäre es wünschenswert, geringwertigere
Einsatzmaterialien, wie Rückstandeinsatzmaterialien,
in einem Dampfcracker zu verwenden, sie sind für diese Verwendung jedoch im
Allgemeinen nicht geeignet, weil sie anfällig für übermäßiges Cracken, Koksbildung
und Koksablagerung in den Crack-Schlangen sind, was zu Überhitzen
und Verstopfen der Geräte
führt.
Zudem ist gefunden worden, dass Wasserdampf mit Koks bei den Verfahrenstemperaturen
unter Bildung erheblicher Mengen an CO reagieren kann, der die Produktdämpfe verdünnt und
die Produktgewinnung erheblich erschwert.
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Ein Versuch zur Überwindung dieser Probleme
wurde in US-A-2
768 127 vorgenommen, die die Verwendung von Rückstandeinsatzmaterialien für die Produktion
von aromatischen und olefinischen Produktströmen lehrt. Dies wird durch
Kontaktieren des Rückstandeinsatzmaterials
in einem Wirbelbett von Koksteilchen bewirkt, das auf einer Temperatur
von 675° bis
760°C gehalten
wird. Obwohl ein solches Verfahren brauchbar ist, bleibt ein Bedarf
nach verbesserten Verfahren, um olefinische Produkte ohne übermäßiges Cracken
von Produktdämpfen
aus Rückstandeinsatzmaterialien
zu erhalten.
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Die gleichzeitig anhängige Anmeldung
USSN 08/606 153, eingereicht am 22. Februar 1996 (erteilt als US-A-5
714 663), lehrt ein einstufiges Verfahren, um eine wesentliche Menge
olefinischer Produkte aus einem Rückstandeinsatzmaterial durch
Verwendung einer thermischen Verarbeitungseinheit mit kurzer Dampfkontaktzeit
zu erhalten, die aus einem horizontalen Bewegtbett mit aufgewirbelten
heißen
Teilchen besteht. Obwohl ein solches Verfahren eine Verbesserung
gegenüber
dem Stand der Technik ist, besteht noch ein Bedarf nach weiteren
Verbesserungen in den höheren
Temperaturbereichen.
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US-A-4 985 136 (US-A-4 985 136) offenbart
und beansprucht ein Wirbelschichtverfahren zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffölbeschickungsmaterial
in Flüssigprodukt
mit niedrigerem Molekulargewicht, umfassend:
- (a)
Zerstäuben
eines Primärbeschickungsmaterials,
um einen Strom aus Flüssigteilchen
mit vorgewählter Größe zu liefern;
- (b) Einbringen des zerstäubten
Primärbeschickungsmaterials
in im Wesentlichen horizontaler Weise in eine primäre Reaktionszone;
- (c) Einbringen eines Stroms aus heißen aufgewirbelten Crackkatalysatorteilchen
gemischt mit gasförmigen Dispersionsmedien
in Abwärtsrichtung
in die Reaktionszone mit einer Geschwindigkeit von mehr als 10 ft (3,05
m) pro Sekunde, um die darin enthaltene zerstäubte Primärbeschickungscharge innig zu
kontaktieren, wobei die Temperatur, der Druck und die Kontaktzeit
mit dem zerstäubten
Primärbeschickungsmaterial ausreichend
ist, um Kohlenwasserstoffe in der Beschikkungscharge zu verdampfen
und die Kohlenwasserstoffe zu Produkt mit niedrigerem Molekulargewicht
zu cracken;
- (d) Verdampfen eines wesentlichen Anteils der Kohlenwasserstoffe
unter Bildung einer Mischung der Katalysatorteilchen in den resultierenden
verdampften Kohlenwasserstoffen und Cracken der verdampften Kohlenwasserstoffe
in der Reaktionszone, um gecrackte Produktdämpfe und verbrauchten Katalysator
zu bilden;
- (e) rasches Leiten einer Mischung der resultierenden gecrackten
Produktdämpfe,
der Medien und einer Mehrzahl der verbrauchten Katalysatorteilchen
in im Wesentlichen horizontaler Richtung durch die Reaktionszone
und in eine Reaktortrennzone, um eine Kohlenwasserstoff/Katalysator-Kontaktzeit
vor dem Leiten in die Trennzone von nicht mehr als 0,5 Sekunden
zu liefern, und Abtrennen verbrauchter Katalysatorteilchen von dem
gecrackten Produkt, wobei auf den verbrauchten Katalysatorteilchen
Ablagerungen von kohlenstoffhaltigem oder kohlenstoffartigem Material
enthalten sind, die die Crackaktivität des Katalysators reduzieren;
- (f) Leiten der verbrauchten Katalysatorteilchen in eine Verbrennungszone;
- (g) Kontaktieren des verbrauchten Katalysators mit einem sauerstoffhaltigen
Gas in der Verbrennungszone, um die kohlenstoffartigen oder kohlenstoffhaltigen
Ablagerungen zu verbrennen und regenerierten Katalysator und Rauchgas
zu liefern;
- (h) Rückführung des
heißen
regenerierten Katalysators in die Reaktionszone, um frische zerstäubte Beschickungscharge
zu kontaktieren, und
- (i) Gewinnen von Kohlenwasserstoffprodukt mit niedrigerem Molekulargewicht
als die Beschickungscharge.
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Erfindungsgemäß wird ein zweistufiges Verfahren
zur Herstellung von Olefinen aus Rückstandeinsatzmaterial geliefert,
bei dem das Einsatzmaterial in zwei Stufen umgewandelt wird, wobei
- (A) die erste Stufe zusammengesetzt ist aus:
- (i) einer Heizzone der ersten Stufe, in der kohlenstoffartige
oder kohlenstoffhaltige Ablagerungen enthaltende Feststoffe von
einer Abstreifzone erhalten und in Gegenwart von oxidierendem Gas
erhitzt werden;
- (ii) einer Reaktionszone der ersten Stufe, die ein horizontales
Bewegtbett aus aufgewirbelten heißen Feststoffen enthält, wobei
die Reaktionszone bei einer Temperatur im Bereich von 500°C bis 600°C und unter Bedingungen
betrieben wird, so dass die Feststoff-Verweilzeit und die Dampf-Verweilzeit
unabhängig
gesteuert werden, wobei die Dampf-Verweilzeit weniger als 2 Sekunden
beträgt
und die Feststoff-Verweilzeit im Bereich von 5 bis 60 Sekunden liegt;
und
- (iii) einer Abstreifzone, durch die Feststoffe mit darauf befindlichen
kohlenstoffhaltigen oder kohlenstoffartigen Ablagerungen aus der
Reaktionszone erhalten werden und in der niedriger siedende Kohlenwasserstoffe
und flüchtige
Materialien mit Abstreifgas gewonnen werden; und
- (B) eine zweite Stufe zusammengesetzt ist aus:
- (i) einer Heizzone der zweiten Stufe, in der kohlenstoffartige
oder kohlenstoffhaltige Ablagerungen enthaltende Feststoffe von
einer Reaktionszone der zweiten Stufe erhalten werden;
- (ii) wobei die Reaktionszone der zweiten Stufe mit einer Temperatur
im Bereich von 700°C
bis 1100°C
und einer Dampf-Verweilzeit von weniger als 1 Sekunde betrieben
wird,
wobei das Verfahren umfasst: - (a)
Leiten des Rückstandeinsatzmaterials
zu der Reaktionszone der ersten Stufe, in der es mit aufgewirbelten
heißen
Feststoffen kontaktiert wird, was zu der Produktion einer verdampften
Fraktion und einer Feststofffraktion mit Komponenten mit Conradson-Kohlenstoff-Komponenten
und darauf abgesetzten metallhaltigen Komponenten führt; (b)
Abtrennen der verdampften Fraktion von der Feststofffraktion;
- (c) Leiten der Feststofffraktion in die Abstreifzone, in der
niedrig siedende Kohlenwasserstoffe und flüchtiges Material davon durch
Kontaktieren derselben mit Abstreifgas abgestreift werden;
- (d) Leiten abgestreifter Feststoffe in die Heizzone der ersten
Stufe, wo sie in oxidierender Umgebung auf eine wirksame Temperatur
erhitzt werden, die die Betriebstemperatur der Reaktionszone der
ersten Stufe aufrechterhält,
wenn die Feststoffe in die Reaktionszone der ersten Stufe geleitet
werden;
- (e) Abtrennen von Rauchgas von den Feststoffen der Heizzone
der ersten Stufe; (f) Zirkulieren heißer Feststoffe aus der Heizzone
der ersten Stufe zu der Reaktionszone der ersten Stufe, wo sie mit
mehr Rückstandeinsatzmaterial
kontaktiert werden;
- (g) Leiten von verdampfter Fraktion der Reaktionszone der ersten
Stufe zu der Reaktionszone der zweiten Stufe, wo sie mit heißen Feststoffen
bei einer Temperatur im Bereich von 700°C bis 1100°C und einer Dampf-Verweilzeit
von weniger als 1 Sekunde kontaktiert wird;
- (h) Abtrennen der Dampffraktion von der Feststofffraktion;
- (i) Leiten der Feststofffraktion zu einer Heizzone der zweiten
Stufe, wo die Fraktion auf eine wirksame Temperatur erhitzt wird,
die darauf befindliche kohlenstoffartige oder kohlenstoffhaltige
Ablagerungen verbrennt und die Betriebstemperatur der Reaktionszone
der zweiten Stufe aufrechterhält,
wenn die Feststoffe in die Reaktionszone der zweiten Stufe geleitet
werden, und
- (j) Zirkulieren von heißen
Feststoffen aus der Heizzone der zweiten Stufe in die Reaktionszone
der zweiten Stufe, wo sie mit dem Dampfprodukt aus der Reaktionszone
der ersten Stufe kontaktiert werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Er- findung wird, das Dampfprodukt aus der Reaktionszone
der zweiten Stufe auf eine Temperatur unterhalb derjenigen abgeschreckt,
bei der erhebliches oder wesentliches Cracken stattfindet, und es
wird ein Dampfphasenprodukt gewonnen, das wesentliche Mengen an
Olefinen enthält.
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Kurze Beschreibung der
Figur
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Die einzige hier gezeigte Figur ist
ein schematischer Flussplan einer bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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Rückstandeinsatzmaterialien,
die zur erfindungsgemäßen Verwendung
geeignet sind, sind jene Erdölfraktionen,
die oberhalb von 480°C,
vorzugsweise oberhalb von 540°C,
insbesondere oberhalb von 560°C sieden.
Nicht einschränkende
Beispiele für
solche Fraktionen schließen
Vakuumrückstände, atmosphärische Rückstände, schwere
und getopptes Roherdöl,
Pech, Asphalt, Bitumen, Teersandöl,
Schlamm, Schmutzöle, schwere
kohlenwasserstoffhaltige und kohlenwasserstoffartige Abfälle und
Schmierstoffextrakte ein. Es sei darauf hingewiesen, dass solche
Rückstandeinsatzmaterialien
auch geringere Mengen an niedriger siedendem Material enthalten
können.
Diese Einsatzmaterialien können
typischerweise nicht als Einsatzmaterialien für Dampfcracker zur Produktion
olefinischer Produkte verwendet werden, weil sie übermäßig verkoken.
Solche Einsatzmaterialien haben typischerweise einen Conradson-Kohlenstoffgehalt
von mindestens 5 Gew.%, im Allgemeinen 5 bis 50 Gew.%. Hinsichtlich
des Conradson-Kohlenstoffrückstand
siehe ASTM Test D189-165.
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Olefinische Produkte werden erfindungsgemäß aus den
Rückstandeinsatzmaterialien
in einem zweistufigen System produziert. Die erste Stufe enthält eine
horizontale Wirbelbett-Reaktionszone, in der die Feststoff- und
Dampf-Verweilzeiten unabhängig
gesteuert werden und die zweite Stufe eine Reaktionszone enthält, die
bei einer Temperatur betrieben wird, die mindestens 100°C über derjenigen
der ersten Zone liegt, und wobei die Dampf-Verweilzeit auch kurz
ist, vorzugsweise kürzer
als, diejenige der Stufe der ersten Reaktion. Es wird nun auf die
einzige Figur verwiesen, in der ein Rückstandeinsatzmaterial über Leitung 10 in
eine Reaktionszone 1 eingespeist wird, die ein horizontales
Bewegtbett aus aufgewirbelten heißen Feststoffen enthält und mit
einer Temperatur im Bereich von 500°C bis 600°C betrieben wird. Die Feststoffe
in der Reaktionszone werden vorzugsweise mit Hilfe von mechanischen
Mitteln aufgewirbelt. Die Teilchen werden typischerweise durch Verwendung
von Aufwirbelungsgas, wie Wasserdampf, mechanischen Mitteln und
durch Dämpfe
aufgewirbelt, die in situ durch die Verdampfung einer Fraktion des
Einsatzmaterials produziert werden. Es ist bevorzugt, dass das mechanische
Mittel ein mechanisches Mischsystem ist, das durch eine relativ
hohe Mischeffizienz mit nur geringen Mengen an axialer Rückvermischung
gekennzeichnet ist. Ein solches Mischsystem wirkt wie ein Pfropfenströmungssystem
mit einem Fließmuster,
das gewährleistet,
das die Verweilzeit für
im Wesentlichen alle Teilchen in der Reaktionszone im Wesentlichen
gleich ist. Der am meisten bevorzugte mechanische Mischer ist der
Mischer, der von Lurgi AG, Deutschland, als LR-Mischer oder LR-Schnellverkoker
bezeichnet wird, der ursprünglich
zum Verarbeiten von Ölschiefer,
Kohle und Teersänden
vorgesehen war. Der LR-Mischer umfasst zwei horizontal ausgerichtete
rotierende Schnecken, die die Aufwirbelung der Teilchen unterstützen. Obwohl
es bevorzugt ist, dass die festen Teilchen Koksteilchen sind, können sie
auch jedes andere geeignete hitzebeständige teilchenförmige Material
sein. Beispiele für
solche anderen geeigneten hitzebeständigen Materialien schließen jene
ein, die ausgewählt
sind aus der Gruppe bestehend aus Siliciumdioxid, Aluminiumoxid,
Zirconiumdioxid, Magnesiumoxid, Mullit, synthetisch hergestelltem
oder natürlich
vorkommendem Material wie Bimsstein, Ton, Kieselgur, Kieselerde
oder Bauxit. Es liegt innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung,
dass die Feststoffe inert sind oder dass sie katalytische Eigenschaften
haben. Die Feststoffe haben eine durchschnittliche Teilchengröße im Bereich
von 40 μm
bis 2000 μm,
vorzugsweise 200 μm
bis 1200 μm.
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Das Einsatzmaterial wird mit den
aufgewirbelten heißen
Feststoffen mit einer ausreichend hohen Temperatur kontaktiert,
um das Absetzen eines wesentlichen Anteils der hohen Conradson-Kohlenstoff und Metall enthaltenden
Komponenten auf den heißen
festen Teilchen in Form von hochmolekulargewichtigen Kohlenstoff-
und Metallanteilen herbeizuführen,
wobei die Temperatur jedoch nicht so hoch ist, dass die Bildung
von wesentlichen Mengen an olefinischen Produkten verursacht wird.
Diese findet vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 500°C bis 600°C statt,
insbesondere 530°C
bis 570°C.
Der verbleibende Anteil des Einsatzmaterials wird bei Kontakt mit
den heißen
Feststoffen verdampft. Die Verweilzeit von Dampfprodukten in Reaktionszone 1 ist
eine effektive Zeitdauer, so dass erhebliches Sekundärcracken
minimiert wird. Diese Zeitdauer beträgt typischerweise weniger als
2 Sekunden. Die Verweilzeit der Feststoffe in der Reaktionszone
liegt im Bereich von 5 bis 60 Sekunden vorzugsweise 10 bis 30 Sekunden.
Ein neuer Aspekt dieser Reaktionszone der ersten Stufe liegt darin,
dass die Verweilzeiten der Feststoffe und der Dampfphase unabhängig gesteuert werden
können.
Die meisten Wirbel- und Festbettverfahren sind so aufgebaut, dass
die Feststoff-Verweilzeit und die Dampf-Verweilzeit nicht unabhängig gesteuert
werden können,
insbesondere bei relativ kurzen Dampf-Verweilzeiten. Es ist auch
bevorzugt, dass die Verfahrenseinheit mit der kurzen Dampfkontaktzeit
so betrieben wird, dass das Verhältnis
der Feststoffe zu dem Einsatzmaterial im Bereich von 30 : 1, vorzugsweise 20
: 1, insbesondere 10 : 1 und am meisten bevorzugt 5 : 1 beträgt. Es sei
darauf hingewiesen, dass das genaue Verhältnis von Feststoffen zu Einsatzmaterial
hauptsächlich
von der Wärmebilanzanforderung
der Reaktionszone mit kurzer Dampfkontaktzeit abhängt. Das
Assoziieren von Feststoffzu-Einsatzmaterial-Verhältnis mit Wärmebilanzanforderungen gehört zum Fachwissen
von Fachleuten und wird hier daher nicht weiter ausgeführt. Ein
Teil des Einsatzmaterials setzt sich in Form von verbrennbarem kohlenstoffhaltigem
oder kohlenstoffartigem Material auf den Feststoffen ab. Demzufolge
hat der verdampfte Anteil einen wesentlich niedrigeren Conradson-Kohlen stoff-
und Metallegehalt, verglichen mit dem ursprünglichen Einsatzmaterial.
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Feststoffe mit darauf abgesetztem
kohlenstoffhaltigen oder kohlenstoffartigen Material werden aus
der Reaktionszone 1 der ersten Stufe über Leitung 13 zu
dem Bett aus Feststoffen 15 in Abstreifer 3 geleitet.
Die Feststoffe gelangen abwärts
durch den Abstreifer und passieren eine Abstreifzone im unteren
Abschnitt, in der niedriger siedende Kohlenwasserstoffe und jegliche
verbleibenden flüchtigen
oder verdampfbaren Materialien durch Verwendung von Abstreifgas,
vorzugsweise Wasserdampf, der über
Leitung 17 in die Abstreifzone eingebracht wird, von den
Feststoffen abgestreift werden. Die abgestreiften Feststoffe werden über Leitung 19 in Heberohr 21 geleitet,
wo sie mit einem Hebemedium, wie Wasserdampf aus Leitung 23 und
Rauchgas aus Brenner 25 über Leitung 42 in
Heizer 4 überführt werden.
Wärme wird
durch Verwendung von Hilfsbrenner 25 bereitgestellt. Die
Heizzone der ersten Stufe wird typischerweise mit einem Druck im
Bereich von 0 bis 150 psig (0 bis 10,34 bar Überdruck), vorzugsweise einem
Druck im Bereich von 15 bis etwa 45 psig (1,03 bis 3,10 bar Überdruck)
betrieben. Obwohl in der Heizzone etwas kohlenstoffhatiger oder
kohlenstoffartiger Rückstand von
den Feststoffen abgebrannt wird, ist bevorzugt, dass nur eine Teilverbrennung
des kohlenstoffhaltigen oder kohlenstoffartigen Rückstands
stattfindet, so dass die Feststoffe nach Passieren des Heizers einen
Wert als Brennstoff haben. Überschüssige Feststoffe
können über Leitung 27 aus
der Verfahrenseinheit entfernt werden. Rauchgas wird als Kopfprodukt über Leitung 29 aus
Heizer 4 entfernt. Das Rauchgas kann durch ein Zyklonsystem
(nicht gezeigt) geleitet werden, um den größten Teil der festen Feinteilchen
zu entfernen. Entstaubtes Rauchgas wird vorzugsweise in einem Abfall-Wärmerückgewinnungssystem
(nicht gezeigt) weiter abgekühlt,
zur Entfernung von Verunreinigungen und teilchenförmigem Material
gewaschen und kann in einen CO-Boiler (nicht gezeigt) geleitet werden,
um Wasserdampf zu erzeugen.
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Die verdampfte Fraktion aus der Reaktionszone
der ersten Stufe wird über
Leitung 11 zu dem Reaktor 2 der Reaktionszone der
zweiten Stufe geleitet. Die Betriebstemperatur dieser Reaktionszone
der zweiten Stufe liegt im Bereich von 700°C bis 1100°C, vorzugsweise 700°C bis 900°C. Beispiele
für Reaktorkonstruktionen, die
diese zweite Stufe ausmachen können,
schließen
ein Gegenstromgefäß ein, in
dem Feststoffe abwärts
fließen
und Dämpfe
an den sich abwärts
bewegenden Feststoffen vorbei aufwärts fließen. Der Reaktor der zweiten
Stufe kann auch (d. h. alternativ) ein Steigrohrreaktor sein, in
dem sowohl die Feststoffe als auch der Dampf aufwärts fließen. Obwohl
dieses Reak- tionsgefäß der zweiten
Stufe eine beliebige Konstruktion sein kann, die kurze Dampfkontaktzeit
ermöglicht,
ist es besonders bevorzugt, dass es eine Gegenstromkonstruktion
ist, wie bereits erörtert
wurde. Die Dampfkontaktzeit dieser Reaktionszone beträgt vorzugsweise
weniger als 1 Sekunde, insbesondere weniger als 0,5 Sekunden. Heiße Feststoffe
werden über
Leitung 33 aus einem Heizer der zweiten Stufe erhalten
und fließen
abwärts
durch den Reaktor 2 der zweiten Stufe. Ihnen begegnet im
Gegenstrom fließender
Dampfproduktstrom aus der Reaktionszone 1 der ersten Stufe,
wobei der Dampf über
Leitung 11 in die Reaktionszone 2 der zweiten
Stufe eingebracht wird. Überschüssige Feststoffe
können über ein
geeignetes Spülsystem,
z. B. über
Leitung 42, aus der zweiten Stufe entfernt werden. Heiße Feststoffe
verlassen die Reaktionszone der zweiten Stufe und werden über Leitung 35 in
Heberohr 37 geleitet, wo sie mit Wasserdampf, der über Leitung 39 injiziert
wird, und heißes
Rauchgas aus Hilfsbrenner 25 über eine geeignete Leitung,
z. B. Leitung 44, in den Heizer 5 der zweiten
Stufe transportiert werden. Kohlenwasserstoff im Leichtsiedebereich,
vorzugsweise in der Dampfphase, kann über Leitung 40 in
den oberen Abschnitt der Reaktionszone 2 der zweiten Stufe
injiziert werden, um Reaktionsprodukte, abzuschrecken, um schädliches
Sekundärcracken wesentlich
zu verringern. Dies erfordert vorzugsweise eine Temperaturabnahme
der Dampfphasenprodukte um 100 bis 200°C. Das Abschreckmedium kann
jeder geeignete Kohlenwasserstoff sein, Beispiele hierfür schließen flüssiges Erdölgas und
Destillate ein.
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Reaktionsprodukte mit erheblichem
Olefingehalt treten aus Reaktor 2 der zweiten Stufe über Leitung 41 aus
und werden in Wäscher 6 geleitet,
wo sie weiter auf Temperaturen abgeschreckt werden, die vorzugsweise
unter 450°C
und insbesondere unter 340°C
liegen. Schwere Produkte einschließlich jeglicher teilchenförmiger Materialien
werden über
Leitung 43 entfernt und können in Reaktionszone 1 der
ersten Stufe zurückgeführt werden.
Leichte Produkte aus Wäscher 6 werden über Leitung 45 als
Kopfprodukt entfernt. Der leichte Produktstrom enthält eine
wesentliche Menge an Olefinen. Beispielsweise ist es typischerweise
ein 510°C -Produktstrom
und enthält
7 bis 10 Gew.% Methan, 12 bis 18 Gew.% Ethylen und 7 bis 12 Gew.%
Propylen und 6 bis 9 Gew. ungesättigte
C4-Verbindungen, wie Butene und Butadiene,
bezogen auf das Gesamtgewicht des Einsatzmaterials.
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Dieser verdampfte Anteil enthält eine
wesentliche Menge an olefinischen Produkten, typischerweise im Bereich
von 20 bis 50 Gew.%, vorzugsweise 25 bis 50 Gew.% und insbesondere
30 bis 50 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Produktstroms.
Der Olefinanteil des Produktstroms, der durch Durchführung der vorliegenden
Erfindung erhalten wird, kann typischerweise aus 5 bis 15 Gew.%,
vorzugsweise 7 bis 10 Gew.% Methan, 10 bis 20 Gew.%, vorzugsweise
12 bis 18 Gew.% Ethylen und 5 bis 15 Gew.%, vorzugsweise 7 bis 12
Gew.% Propylen zusammengesetzt sein.
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Das folgende Beispiel (das kein erfindungsgemäßes Beispiel
ist) wird gegeben, um zu zeigen, dass ein Verfahrensmodus mit kurzer
Kontaktzeit wichtig ist, um erhöhte
Olefinausbeuten aus Rückstandeinsatzmaterialien
zu erhalten.
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Beispiel (nicht erfindungsgemäß)
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Ein South Louisiana Vakuumrückstand
wurde als Einsatzmaterial verwendet und wurde mit einer Zufuhrrate
von 100 barrel/Tag in eine Wirbelschicht-Kokerpilotanlage mit kurzer
Kontaktzeit eingespeist. Die Betriebstemperatur der Pilotanlage
betrug 745°C
bei einer Dampfverweilzeit von weniger als 1 Sekunde. Geschätzte Umwandlung
und Produktausbeuten sind in der folgenden Tabelle I angegeben.
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