Upgrading the Bottom of the Barrel
David S. J. Jones
Contents
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 532
The Thermal Cracking Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 533
Applications of the Thermal Cracking Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 533
The Visbreaker Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534
The Coking Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534
Delayed Coking Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 535
Flexicoking™ (Fluid Coking) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 536
The Principles and Correlations Associated with Thermal Cracking Processes . . . . . . . . . . . . . . 538
The Soaking Volume Concept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 538
The Soaking Volume Factor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 540
Discussion of the Concept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 540
“Deep Oil” Fluid Catalytic Cracking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 542
Two-Stage Regeneration and Regenerated Catalyst Temperature Control . . . . . . . . . . . . . . . . 546
Mix Temperature Control and Lift Gas Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 550
Residuum Hydrocracking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 553
Hydrocracking Yields and Product Properties . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 555
Effect of Heavy Metals on the Catalyst . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 556
Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 556
Appendix Sizing a Thermal Cracker Heater/Reactor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 557
Final Trial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 561
Abstract
Crude oils usually contain substantial yields of heavy hydrocarbons boiling
above 600–800
F. These are referred to as atmospheric and vacuum residual
oils, residua, or resids. Resids were primarily used for many years as heavy fuel
oils (bunker oil) or various tar or asphalt products. Modern refinery economics
David S. J. Jones: deceased.
D.S.J. Jones
Calgary, AB, Canada
# Springer International Publishing Switzerland 2015
S.A. Treese et al. (eds.), Handbook of Petroleum Processing,
DOI 10.1007/978-3-319-14529-7_8
531
David S. J. Jones
Contents
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 532
The Thermal Cracking Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 533
Applications of the Thermal Cracking Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 533
The Visbreaker Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534
The Coking Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534
Delayed Coking Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 535
Flexicoking™ (Fluid Coking) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 536
The Principles and Correlations Associated with Thermal Cracking Processes . . . . . . . . . . . . . . 538
The Soaking Volume Concept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 538
The Soaking Volume Factor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 540
Discussion of the Concept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 540
“Deep Oil” Fluid Catalytic Cracking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 542
Two-Stage Regeneration and Regenerated Catalyst Temperature Control . . . . . . . . . . . . . . . . 546
Mix Temperature Control and Lift Gas Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 550
Residuum Hydrocracking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 553
Hydrocracking Yields and Product Properties . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 555
Effect of Heavy Metals on the Catalyst . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 556
Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 556
Appendix Sizing a Thermal Cracker Heater/Reactor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 557
Final Trial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 561
Abstract
Crude oils usually contain substantial yields of heavy hydrocarbons boiling
above 600–800
F. These are referred to as atmospheric and vacuum residual
oils, residua, or resids. Resids were primarily used for many years as heavy fuel
oils (bunker oil) or various tar or asphalt products. Modern refinery economics
David S. J. Jones: deceased.
D.S.J. Jones
Calgary, AB, Canada
# Springer International Publishing Switzerland 2015
S.A. Treese et al. (eds.), Handbook of Petroleum Processing,
DOI 10.1007/978-3-319-14529-7_8
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