DE1078565B

DE1078565B - Process for converting a hydrocarbon oil

Info

Publication number: DE1078565B
Application number: DEE16637A
Authority: DE
Inventors: John F Moser Jun
Original assignee: Exxon Research and Engineering Co
Current assignee: ExxonMobil Technology and Engineering Co
Priority date: 1958-10-28
Filing date: 1958-10-28
Publication date: 1960-03-31

Description

Verfahren zur Umwandlung eines Kohlenwasserstofföls Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhinderung von Verlusten an Feststoffen, die in Form einer Suspension in als Transportleitung ausgebildeten Reaktorsystemen zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen verwendet werden.Process for converting a hydrocarbon oil The present The invention relates to a method for preventing losses of solids, in the form of a suspension in reactor systems designed as a transport line used to convert hydrocarbons.

Verschiedene Vorschläge zur Durchführung der Umsetzungen durch Zusammenbringen von Gasen, Dämpfen und Flüssigkeiten mit in Teilchenform vorliegenden Feststoffen, die sich als Suspension durch eine Transportleitung bewegen, wurden bereits vorgebracht. Eine besondere Anwendung dieser allgemeinen Technik bezieht sich auf die Verkokung schwerer Kohlenwasserstofföle zu normalerweise gasförmigen, ungesättigten Kohlenwasserstoffen mit niedrigem Molekulargewicht und Koks bei einer Temperatur zwischen etwa 590 und 9800 C, vorzugsweise, indem man den umzuwandelnden Stoff mit einer Suspension vorerhitzter, feinzerteilter, gewöhnlich nichtkatalytisch wirkender Feststoffteilchen, wie Koks oder Sand, in Berührung bringt. Diese Teilchen haben einen Durchmesser zwischen etwa 20 und 800 . Various suggestions for making the implementations by bringing them together of gases, vapors and liquids with particulate solids, which move as a suspension through a transport line have already been proposed. A particular application of this general technique relates to coking heavy hydrocarbon oils to normally gaseous, unsaturated hydrocarbons low molecular weight and coke at a temperature between about 590 and 9800 C, preferably by preheating the substance to be converted with a suspension, finely divided, usually non-catalytically active solid particles, such as coke or sand. These particles have a diameter between around 20 and 800.

Für das Verfahren geeignete Beschickungen aus schweren Kohlenwasserstoffölen sind Rückstände der ersten Rohöl destillation, bei der Vakuumdestillation erhaltene Rückstände, Pech, Asphalt, andere schwere Kohlenwasserstoffrückstände oder deren Gemische. Suitable heavy hydrocarbon oil feeds for the process are residues of the first crude oil distillation obtained during vacuum distillation Residues, pitch, asphalt, other heavy hydrocarbon residues or their Mixtures.

Kennzeichnend für diese Beschickungen ist, daß sie einen Anfangssiedepunkt von etwa 3700 C, ein spezifisches Gewicht von etwa 0,9340 bis 1,0760, z. B. It is characteristic of these charges that they have an initial boiling point of about 3700 C, a specific gravity of about 0.9340 to 1.0760, e.g. B.

1,0607, und einen Kohlenstoffgehalt nach C on rads on von etwa 5 bis 40 Gewichtsprozent haben können.1.0607, and a C on rads on carbon content of about 5 to 40 percent by weight.

Eines der heikelsten Merkmale eines solchen, in einer Transportleitung durchgeführten Verfahrens ist die wirksame Zurückgewinnung der Feststoffe. Da die Feststoffe durch die Dampf-Feststoff-Abtrennzone, z. B. einen Zyklonabscheider, geleitet werden, können vorübergehende Störungen zu ziemlich großen Feststofiverlusten führen. Diese Verluste können zusätzlich die Produktgewinnungsanlage ernsthaft verschmutzen und Unterbrechungen notwendig machen. One of the most delicate features of such, in a transport line The process carried out is the effective recovery of the solids. Since the Solids through the vapor-solids separation zone, e.g. B. a cyclone separator, transient disturbances can lead to rather large losses of solids to lead. In addition, these losses can seriously foul the product recovery facility and make interruptions necessary.

Gegenstand der Erfindung ist ein verbessertes Verfahren unter Uberwindung dieser Schwierigkeiten. The invention relates to an improved overcoming method these difficulties.

In dem Verfahren werden die gasförmigen Produkte, die unter Anwendung eines Zyklons von den Feststoffen abgetrennt wurden, bis zu einem bestimmten Ausmaß abgeschreckt, der derart abgeschreckte Strom wird mit niedriger Geschwindigkeit zur Entfernung der im Zyklon nicht abgetrennten Feststoffe in ein dichtes, aufgewirbeltes Fließbett feinteiliger Feststoffe geschickt, worauf die gasförmigen Produkte von dem dichten, aufgewirbelten Fließbett abgezogen werden.In the process, the gaseous products that are using a cyclone separated from the solids to a certain extent quenched, the stream thus quenched becomes at low speed to remove the solids not separated in the cyclone in a dense, fluidized Fluidized bed of finely divided solids sent, whereupon the gaseous products of be withdrawn from the dense, fluidized bed.

Das zum Abschrecken verwandte Material kann aus einem von außen zugeführten Strom aus kalten Feststoffen, Flüssigkeiten oder Gas bestehen, vorzugsweise aus einer verdampfbaren -umlaufenden Flüssigkeit, die von dem aus der dichten Schicht abfließenden Material kondensiert wird. Das Abschrecken wird bei einer Temperatur durchgeführt, die ausreicht, eine weitere Umsetzung zu verhindern, es jedoch nicht zuläßt, daß mehr als eine geringe Menge, im allgemeinen weniger als 10 Gewichtsprozent der gasförmigen Produkte, kondensiert werden. Diese Temperatur schwankt je nach den verschiedenen Beschikkungsmaterialien, sie liegt z.B. bei der Behandlung von Gasölen bei etwa 4270 C, bei der Behandlung von Rohbenzin bei etwa 2600 C oder darunter. The material used for quenching can consist of an externally supplied material Electricity from cold Solids, liquids or gas consist, preferably of one evaporable circulating liquid that flows off from the dense layer Material is condensed. The quenching is carried out at a temperature which is sufficient to prevent further conversion, but does not allow that more than a small amount, generally less than 10% by weight of the gaseous Products to be condensed. This temperature varies according to the different Charging materials, e.g. in the treatment of gas oils, it is around 4270 C, when treating raw gasoline at about 2600 C or below.

Der derart abgeschreckte Strom tritt in eine sich mit geringer Geschwindigkeit bewegende, dichte, turbulente Wirbelschicht ein, d. h., das aufwirbelnde Gas hat eine Oberflächengeschwindigkeit von 0,152 bis 1,22 m/sec. In der dichten, turbulenten Wirbelschicht werden vorzugsweise die gleichen feinteiligen Feststoffe verwendet wie in der Umwandlungsanlage, obgleich auch davon verschiedene Feststoffe verwendet werden können. Die Temperatur in der dichten Schicht ist etwa die gleiche wie die des abgeschreckten Stromes. In den meisten Fällen würden keine zusätzlichen Feststoffe benötigt werden, die normalen Feststoffverluste den Bestand beibehalten und der Ab schreckstrom das notwendige Abkühlen besorgen. In einigen Fällen, insbesondere wenn größere Mengen aus dem Reaktor ausgetragenen Materials zu kondensieren sind, ist es vorteilhaft, von außen gekühlte Feststoffe zuzusetzen, entweder von der Abstreifvorrichtung oder vom Erhitzer. Auf diese Weise werden mehr als 99e der ursprünglich im Zyklon nicht abgetrennten Feststoffe entfernt. Die gasförmigen Produkte werden dann aus der Wirbelschicht durch eine zweite Dampf-Feststoff-Abtrennzone, gewöhnlich einen Zyklonabscheider, abgezogen. The stream thus quenched enters itself at a slow rate moving, dense, turbulent fluidized bed, d. i.e., has the swirling gas a surface speed of 0.152 to 1.22 m / sec. In the dense, turbulent In a fluidized bed, the same finely divided solids are preferably used as in the conversion plant, although different solids are also used can be. The temperature in the dense layer is about that same as that of the quenched stream. In most cases there would be no additional Solids are needed, the normal solids losses maintain the stock and the quench current from get the necessary cooling. In some cases, in particular if larger amounts of material discharged from the reactor are to be condensed, it is advantageous to add externally cooled solids, either from the stripping device or from the heater. This way more than 99e of the original will be in the cyclone not separated solids removed. The gaseous products are then made out the fluidized bed through a second vapor-solids separation zone, usually one Cyclone separator, withdrawn.

In dem Fließschema wird ein schwerer Erdölrückstand bei 3430 C durch Leitung 1 in den Transportleitungsreaktor 2 geleitet. Heiße Koksteilchen mit einer Temperatur von 8700 C aus einer nicht gezeigten Heizzone werden ebenfalls durch Leitung 3 in diesen Reaktor eingeführt. Aufwirbelndes Gas, z. B. Wasserdampf, wird durch Leitung 4 eingeleitet. Die gesamte Kontaktzeit in der Transportleitung beträgt etwa 0,1 bis 2,0Sekunden, wobei die gewünschte Umsetzung in Äthylen, Propylen, Butadien oder andere ungesättigte Kohlenwasserstoffe erfolgt. Die abfließenden Koksteilchen und gasförmigen Produkte treten dann in den Zyklonabscheider 5 ein. Die gasförmigen Produkte mit einigen feinen Teilchen werden oben durch Leitung 6 abgezogen, während die meisten Feststoffe durch Leitung 17 in eine nicht gezeigte Erhitzungszone geschickt werden. Ein Abschreckstrom aus Umlauföl mit einer Temperatur von 930 C wird durch Leitung 7 in Leitung 6 geführt und kühlt die gasförmigen Produkte auf eine Temperatur von 425 bis 5400 C ab. Die weitere Umsetzung wird verhindert, und etwa 1 bis 2 Gewichtsprozent der Produkte werden kondensiert. In the flowsheet, a heavy petroleum residue at 3430 C is through Line 1 passed into the transport line reactor 2. Hot coke particles with a Temperature of 8700 C from a heating zone not shown are also through Line 3 introduced into this reactor. Fluidizing gas, e.g. B. water vapor is initiated by line 4. The total contact time in the transport line is about 0.1 to 2.0 seconds, with the desired conversion in ethylene, propylene, butadiene or other unsaturated hydrocarbons takes place. The coke particles flowing off and gaseous products then enter the cyclone separator 5. The gaseous Products with some fine particles are withdrawn through line 6 at the top while most of the solids are sent through line 17 to a heating zone, not shown will. A quench stream of circulating oil at a temperature of 930 C is passed through Line 7 is passed into line 6 and cools the gaseous products to a temperature from 425 to 5400 C. Further conversion is prevented, and about 1 to 2 percent by weight the products are condensed.

Der derart abgeschreckte Strom wird in die Feststoff-Gewinnungszone 8 geleitet. Die Zone 8 enthält eine dichte, turbulente Wirbelschicht 9 aus Koks teilchen mit einem oberen Niveau 10. Aufwirbelndes Gas, z. B. Wasserdampf, wird durch Leitung 11 zugeführt. Der in die Wirbelschicht 9 eintretende Abschreckstrom enthält einige feine Teilchen, die in der Schicht entfernt werden. Die gasförmigen Produkte und eine geringere Menge der noch mitgeführten Feststoffe passieren den Zyklonabscheider 12, von dem die Feststoffe weiter abgetrennt werden. Die Feststoffe werden durch Tauchrohr 13 in die Wirbelschicht 9 zurückgeführt, während die gasförmigen Produkte oben durch Leitung 14 abgezogen werden. The stream thus quenched goes to the solids recovery zone 8 headed. Zone 8 contains a dense, turbulent fluidized bed 9 made of coke particles with an upper level 10. Fluidizing gas, e.g. B. water vapor is fed through line 11. The quenching flow entering the fluidized bed 9 contains some fine particles that are removed in the layer. The gaseous Products and a small amount of the solids still carried along pass through the Cyclone separator 12, from which the solids are further separated. The solids are returned through dip tube 13 in the fluidized bed 9, while the gaseous Products are withdrawn through line 14 at the top.

Wie sich die Feststoffe in der Wirbelschicht 9 anreichern, fließen sie in die Leitung 15 über und werden zur Wiederverwendung in der Anlage zurückgeleitet. Zweckmäßigerweise wird wenigstens ein Teil von ihnen in die Erhitzungszone zurückgeführt und zur Wärmezuführung zur Anlage wieder verwendet.As the solids accumulate in the fluidized bed 9, flow they over into the line 15 and are returned for reuse in the plant. At least some of them are expediently returned to the heating zone and reused to supply heat to the system.

Die Feststoffe in Leitung 17 können in ähnlicher Weise genutzt werden.The solids in line 17 can be used in a similar manner.

Die Erfindung kann auf die Umwandlung von Gasölen, Rohbenzin und anderen Erdölfraktionen und andere in kurzer Zeit erfolgende Umsetzungen, wie die Dehydrierung von Butan, wobei gewöhnlich feinzerteilte Katalysatoren verwendet werden, angewendet werden. The invention can be applied to the conversion of gas oils, petroleum and petroleum other petroleum fractions and other quick conversions such as Dehydrogenation of butane, usually using finely divided catalysts, be applied.

Die Bedingungen, die bei der Verkokung von schweren Kohlenwasserstoffölen in einer Transportleitung zur Gewinnung von Chemikalien angewandt werden, sind nachstehend angegeben: Bedingungen im als Transportleitung gestalteten Reaktor Gesamtbereich Bevolgter Bereich Temperatur, O C ....... 590 bis 980 760 bis 870 Oberflächengeschwin- digkeit des aufwirbeln- den Gases im Trans- portleitungsreaktor, m/sec ............... 1,52 bis 45,7 9,15 bis 22,9 Kontaktzeit, Sekunden 0,01 bis 5,0 0,2 bis 1,0 Bedingungen im Erhitzer Gesamtbereich Bevorzugter Bereich Temperatur, O C . . .. . .. 650 bis 1260 870 bis 980 Oberflächengeschwin- digkeit des aufwirbeln- den Gases, m/sec 0,061 bis 45,7 9,15 bis 22,9 Die Erfindung verhindert Feststoffverluste und durch Feststoffverluste verursachtes Verschmutzen der Gewinnungsanlage, sie bewirkt eine gute Ausnutzung der Wärme, da der umlaufende Hauptstrom der Feststoffe nicht abgeschreckt wird. Zusätzlich werden in den meisten Fällen einige der sehr schweren Koksvorstufen auf dem Koks niedergeschlagen und mit diesem entfernt, wobei die Verkokung in den fortführenden Leitungen verhindert wird.The conditions that are used in the coking of heavy hydrocarbon oils in a transport line for the production of chemicals are given below: Conditions in the reactor designed as a transport line Total population area area Temperature, OC ....... 590 to 980 760 to 870 Surface velocity diness of whirling up the gas in the port line reactor, m / sec ............... 1.52 to 45.7 9.15 to 22.9 Contact time, seconds 0.01 to 5.0 0.2 to 1.0 Conditions in the heater Overall area preferred area Temperature, OC. . ... .. 650 to 1260 870 to 980 Surface velocity diness of whirling up the gas, m / sec 0.061 to 45.7 9.15 to 22.9 The invention prevents losses of solids and soiling of the extraction system caused by losses of solids, it effects good utilization of the heat, since the circulating main flow of solids is not quenched. In addition, in most cases some of the very heavy coke precursors are deposited on the coke and removed with it, preventing coking in the continuing lines.

Der Hauptvorteil der Wirbelschicht über einem zweiten Zyklonabscheider erweist sich bei Störungen des Verfahrens, wenn große Teile von Feststoffen aus dem ersten Zyklon mitgerissen werden. Hierbei kann es eintreten, daß ein zweiter Zyklonabscheider ebenfalls zu stark mit Feststoffen belastet wird, so daß eine ausreichende Rückgewinnung der Feststoffe nicht erzielt wird. Nach der erfindungsgemäßen Arbeitsweise bleibt die mit niedriger Geschwindigkeit sich bewegende Wirbelschicht im wesentlichen unbeeinflußt, da sich die Dampfgeschwindigkeit und damit die Menge der aus der Wirbelschicht herausgetragenen Feststoffe nicht ändert. Bei einem normalen Verfahren bewirkt eine Wirbelschicht mit einer niedrigen linearen Geschwindigkeit eine wirksamere Gewinnung von Feststoffen, als es mit einem zweiten Zyklon allein der Fall wäre. The main advantage of the fluidized bed over a second cyclone separator proves in case of disruptions of the process when large parts of solids are made get carried away by the first cyclone. Here it can happen that a second Cyclone separator is also too heavily loaded with solids, so that sufficient Recovery of the solids is not achieved. According to the procedure according to the invention the fluidized bed moving at low speed remains essentially unaffected, since the steam speed and thus the amount of from the fluidized bed carried out solids does not change. In a normal procedure, one causes Fluidized bed with a low linear velocity is a more efficient recovery of solids than would be the case with a second cyclone alone.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Process for converting a hydrocarbon oil in normally gaseous, unsaturated hydrocarbons with a lower molecular weight, wherein the hydrocarbon oil with a suspension of hotter, in discrete particles present solids brought into contact and the gaseous products of the Solids are separated in a vapor-solids separation zone, characterized in that that the separated gaseous products are at a temperature which is sufficient to prevent further implementation, however, is not suitable to more than condensing a smaller part of the gaseous products quenched the quenched Stream into a dense, fluidized bed of discrete particles Solids at about the same temperature as the quenched stream, conducts and in the steam-solid Separation zone not yet separated Solids further removed from the stream and the gaseous products from the dense, the fluidized bed is withdrawn.

2. The method according to claim 1, characterized in that the vapor-solids separation zone is a cyclone separator.

3. The method according to claim 2, characterized in that the in solids present in the individual particles are coke particles.

4. The method according to claim 3, characterized in that the hydrocarbon oil is a heavy petroleum.

5. The method according to claim 3, characterized in that the gaseous Products are quenched and condensed to less than 10 percent by weight.

6. The method according to claim 3, characterized in that the transition temperature is between 590 and 9800 C.