Область настоящего изобретения - способ конверсии углеводородов в многочисленных реакционных зонах.
В способах конверсии углеводородов часто используются многочисленные последовательно расположенные реакционные зоны, через которые протекают углеводороды. Для каждой последовательно расположенной реакционной зоны часто существуют особенности конструктивных требований. Для каждой последовательно расположенной реакционной зоны минимальное конструктивное требование связано с гидравлической способностью пропускать необходимое количество углеводородов, последовательно проходящих ряд зон. Дополнительным конструктивным требованием для каждой реакционной зоны является способность выполнить с определенной степенью конверсию углеводородов. Однако в результате конструирования реакционной зоны с определенной степенью конверсии углеводородов часто выбирают размер конструируемой реакционной зоны, который превышает минимальный размер, необходимый только для обеспечения гидравлической пропускной способности. Поэтому в процессе конверсии углеводородов, в котором используются многочисленные последовательно расположенные реакционные зоны, одна реакционная зона может иметь более высокую гидравлическую пропускную способность, чем какая-либо другая реакционная зона, расположенная последовательно. Например, в процессе риформинга углеводородов последняя или вторая от конца реакционная зона риформинга часто имеет избыточную гидравлическую пропускную способность по сравнению с первой или со второй реакционной зоной риформинга.
Такая избыточная гидравлическая пропускная способность, позволяющая получить дополнительное количество пропускаемых углеводородов, обычно не снижает производительность реакционной зоны больших размеров или любой другой последовательно расположенной реакционной зоны, расположенной в ряд. Теоретически нефтехимическая установка с дополнительной гидравлической пропускной способностью в одной или нескольких последовательно расположенных реакционных зонах может безотказно работать в течение нескольких лет. Тем не менее, после нескольких лет эксплуатации, когда требуется переоборудование нефтехимической установки с целью увеличения производительности установки, возникает проблема, связанная с устранением недостатков. Как можно эффективно использовать дополнительную ранее не использовавшуюся гидравлическую пропускную способность в большой реакционной зоне с учетом того факта, что две или несколько меньших по размеру реакционных зон, расположенных последовательно, могут иметь маленькую или не обладающую избытком гидравлическую пропускную способность?
В качестве ответов на этот вопрос в предшествующем уровне техники (патенты США US-A-4325806 и US-A-4325807) - два решения, устраняющие недостатки, которые включают отвод потока углеводородов вокруг двух меньших по размеру последовательных реакционных зон. Согласно одному решению предшествующего уровня техники осуществляют обход части (В%) общего (100%) потока углеводородов через обходную линию исключительно вокруг двух меньших по размеру реакционных зон, пропускают оставшуюся часть (100% минус В%) общего потока углеводородов в виде последовательного потока через две меньшие по размеру реакционные зоны, расположенные последовательно, объединяют обходную часть с потоком, вытекающим из второй из двух меньших по размеру реакционных зон, и пропускают общий поток углеводородов только через большую по размеру реакционную зону (зоны). Последовательно протекающий поток углеводородов можно затем увеличить до наименьшей объединенной гидравлической пропускной способности самой маленькой реакционной зоны и обходной линии или наименьшей гидравлической пропускной способности другой расположенной последовательно большей реакционной зоны (зон).
Однако основной недостаток этого решения состоит в том, что все углеводороды, которые обходят одну из меньших реакционных зон, также обходят другую меньшую реакционную зону. Другой недостаток этого решения состоит в том, что из всего последовательно проходящего количества углеводородов 100 минус В% проходит через обе из двух меньших реакционных зон. Поэтому в среднем углеводороды проходят через меньшее количество реакционных зон и находятся в контакте с меньшим количеством катализатора или, другими словами, находятся в условиях конверсии углеводородов в течение более короткого времени, и поэтому подвергаются меньшей конверсии углеводородов. Недостатком является то, что часть общего потока углеводородов обходит полностью больше двух реакционных зон.
Другое решение предшествующего уровня техники описывает две последовательно расположенные меньшие реакционные зоны в параллельном, а не последовательном потоке, пропускающие через каждую параллельную реакционную зону только часть, а не все количество углеводородов. Это решение позволяет эффективно объединить меньшие реакционные зоны с параллельным потоком в одну большую реакционную зону, которая расположена последовательно с другой большей реакционной зоной (зонами). Последовательный поток углеводородов можно затем увеличить до наименьшей объединенной гидравлической пропускной способности реакционных зон с параллельным потоком или наименьшей гидравлической пропускной способности другой расположенной последовательно большей реакционной зоны (зон). Это решение имеет преимущество, состоящее в том, что ни один из углеводородов, которые обходят одну из реакционных зон с параллельным потоком, также не обходит другую реакционную зону с параллельным потоком. Недостатком этого решения является то, что ни один из общего последовательного потока углеводородов не проходит через обе из двух меньших реакционных зон. Наименьшие реакционные зоны, размещенные параллельно, являются в большей степени недостатками этого второго решения.
Следовательно, задачей изобретения является разработка способа, предназначенного для пропускания углеводородов через многочисленные реакционные зоны, в которых часть общего реакционного потока должна обходить полностью две или несколько последовательно расположенных реакционных зон, но где тем не менее минимизируются отрицательные эффекты, снижающие конверсию углеводородов. Способ также должен предотвратить прохождение углеводородов, которые обходят одну из реакционных зон, в следующую реакционную зону, расположенную последовательно. Кроме того, способ должен максимизировать общее количество углеводородов, которое проходит через все обходные реакционные зоны.
Настоящее изобретение предусматривает способ конверсии углеводородов, в котором часть общего потока углеводородов идет в обход более чем одной реакционной зоны, расположенной последовательно, состоящей из двух или нескольких реакционных зон. В одном варианте осуществления настоящего изобретения до объединения вытекающего из реакционной зоны потока с любыми углеводородами, которые идут в обход этой реакционной зоны, поток, вытекающий из этой реакционной зоны, сначала разделяют на две части. Одну часть вытекающего потока объединяют с углеводородами, которые обходят эту реакционную зону, и объединенный поток проходит в следующую последовательно расположенную реакционную зону так, чтобы ни один из углеводородов, обходящих реакционную зону, не обходил следующую последовательно расположенную реакционную зону. Другая часть вытекающего потока идет в обход этой следующей последовательно расположенной реакционной зоны, и проходит одну за другой последовательно расположенную реакционную зону. Так как часть вытекающего потока, который идет в обход следующей реакционной зоны, выделяется из вытекающего потока до объединения вытекающего потока с любыми углеводородами, которые идут в обход реакционной зоны, которая вырабатывает вытекающий поток, способ настоящего изобретения называется "ступенчатым обходом".
Одним из основных преимуществ настоящего изобретения является то, что ни один, или 0%, из углеводородов, которые идут в обход одной из реакционных зон, также обходят следующую последовательно расположенную реакционную зону. В этом аспекте настоящее изобретение по существу аналогично способу параллельного потока предшествующего уровня техники, в котором ни один, или 0%, из углеводородов, которые идут в обход одной реакционной зоны, также обходят следующую последовательно расположенную реакционную зону, но он значительно превосходит способ предшествующего уровня техники, в котором все или 100% углеводородов, которые идут в обход одной реакционной зоны, также обходят следующую последовательно расположенную реакционную зону.
Другим преимуществом настоящего изобретения является то, что настоящее изобретение позволяет максимизировать общее количество подаваемого углеводорода, который проходит через все реакционные зоны, подлежащие обходу. В настоящем изобретении, если B1% является частью массы углеводородсодержащего потока, подаваемого в первую реакционную зону, идущей в обход первой реакционной зоны, и В2% - часть массы углеводородсодержащего потока, вытекающего из первой реакционной зоны, идущей в обход второй реакционной зоны, то количество полного подаваемого потока углеводородов, которое проходит через обе реакционные зоны, равно произведению (100 минус B1%) на (100 минус В2%), выраженному в процентах. Например, если 10% массы углеводородов, подаваемой в установку должно идти в обход каждой первой и второй реакционных зон, то B1% равно 10%, В2% равно 11,1%, и произведение (100% минус B1%) на (100% минус В2%) равно 80%. В этом примере настоящего изобретения проходит 80% углеводородов, подаваемых через обе реакционные зоны, по сравнению с только немного более высоким значением, равным 100% минус 10% или 90%, для способа обхода предшествующего уровня техники и намного более низким значением 0% для способа параллельных потоков предшествующего уровня техники.
Учитывая все эти преимущества, настоящее изобретение предусматривает более совершенный способ по сравнению со способом обхода предшествующего уровня техники, так как, хотя в настоящем изобретении проходит только немного меньшее количество углеводородов через обе реакционные зоны, в настоящем изобретении углеводороды не идут в обход вокруг обеих реакционных зон. Настоящее изобретение предусматривает также усовершенствование по сравнению со способом параллельных потоков предшествующего уровня техники, так как, хотя ни один из углеводородов не идет в обход обеих реакционных зон, настоящее изобретение предусматривает прохождение намного большего количества углеводородов через обе реакционные зоны. Предполагается, что благодаря минимизации количества углеводородов, идущих в обход обеих реакционных зон, и максимизации количества углеводородов, которые проходят через обе реакционные зоны, настоящее изобретение позволяет получить в результате более высокую степень пропускной способности при конверсии углеводородов по сравнению со способами предшествующего уровня техники.
Настоящее изобретение имеет особое преимущество для тех процессов конверсии углеводородов, в которых используется не только ряд реакционных зон, но, в силу того, что реакции являются эндотермическими или экзотермическими, между реакционными зонами также используется ряд зон с промежуточным нагреванием или охлаждением. С помощью использования настоящего изобретения нагрузки зон промежуточного нагревания или охлаждения между предыдущими или расположенными выше по потоку и последовательно реакционными зонами можно сместить к более дальним или расположенным ниже по потоку и в ряд реакционным зонам. Это может быть преимуществом для тех процессов, которые требуют устранения узких мест не только в реакционных зонах, но также в зонах с промежуточным нагреванием или охлаждением.
Хотя настоящее изобретение в основном применимо для переоборудования и получения более высокой производительности таких существующих нефтехимических установок, в которых используется ряд реакционных зон, некоторые из которых имеют более высокую гидравлическую пропускную способность по сравнению с другими, настоящее изобретение также можно использовать в новых нефтехимических установках для разработки строго последовательных потоков углеводородов через ряд реакционных зон.
В широком аспекте варианта осуществления настоящее изобретение представляет собой процесс конверсии углеводородов, в котором первая часть загруженного углеводородсодержащего потока проходит в первую реакционную зону. Углеводороды реагируют в первой реакционной зоне, и первый углеводородсодержащий вытекающий поток отводится из первой реакционной зоны. Вторая часть загруженного потока и первая часть первого вытекающего потока проходит во вторую реакционную зону. Углеводороды реагируют во второй реакционной зоне, и второй углеводородсодержащий вытекающий поток отводится из второй реакционной зоны. Вторая часть первого вытекающего потока и второй вытекающий поток выводятся из процесса.
В другом широком аспекте варианта осуществления настоящее изобретение представляет собой процесс конверсии углеводородов, в котором первая часть загруженного углеводородсодержащего потока проходит в первую реакционную зону. Углеводороды реагируют в первой реакционной зоне, и первый углеводородсодержащий вытекающий поток выводится из первой реакционной зоны. Вторая часть загруженного потока и первая часть первого вытекающего потока проходит во вторую реакционную зону. Углеводороды реагируют во второй реакционной зоне, и второй углеводородсодержащий вытекающий поток выводится из второй реакционной зоны. Вторая часть первого вытекающего потока и по меньшей мере первая часть второго вытекающего потока проходит в третью реакционную зону. Углеводороды реагируют в третьей реакционной зоне, и третий углеводородсодержащий вытекающий поток выводится из третьей реакционной зоны.
В другом варианте осуществления настоящее изобретение представляет собой процесс риформинга, в котором загруженный углеводородсодержащий поток и рециркулируемый углеводородсодержащий поток объединяют с образованием первого объединенного потока. Первую часть первого объединенного потока нагревают и пропускают в первую зону риформинга, где углеводороды подвергаются риформингу. Первый углеводородсодержащий вытекающий поток выводится из первой зоны риформинга. Вторую часть первого объединенного потока и первую часть первого вытекающего потока объединяют в виде второго объединенного потока. Второй объединенный поток нагревают и направляют во вторую зону риформинга. Во второй зоне риформинга углеводороды подвергаются риформингу, и второй углеводородсодержащий вытекающий поток выводится из второй зоны риформинга. Вторую часть первого потока и первую часть второго вытекающего потока объединяют в виде третьего объединенного вытекающего потока. Третий объединенный поток нагревают и направляют в третью зону риформинга. В третьей зоне риформинга углеводороды подвергаются риформингу, и третий углеводородсодержащий вытекающий поток выводится из третьей зоны риформинга. Вторую часть второго вытекающего потока и третий вытекающий поток объединяют в виде четвертого объединенного потока. Четвертый объединенный поток нагревают и передают в четвертую зону риформинга, где углеводороды подвергаются риформингу, и из которого выводят продуктовый углеводородсодержащий поток.
На чертеже изображена схема технологического процесса предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения.
Настоящее изобретение применимо к каталитической конверсии реагирующего углеводородсодержащего потока в реакционной системе, имеющей по меньшей мере две реакционные зоны, где реагирующий поток протекает последовательно через реакционные зоны. Реакционные системы с многочисленными зонами обычно имеют одну из двух форм - в виде "боковой цепи" или в виде сложенной стопы. В случае формы боковой цепи многочисленные и расположенные отдельно реакционные сосуды, каждый из которых содержит реакционную зону, размещаются вдоль одной линии рядом друг с другом. В случае формы сложенной стопы один общий реакционный сосуд содержит многочисленные и расположенные отдельно реакционные зоны, которые размещаются на верхней части друг друга. В обеих реакционных системах можно предусмотреть промежуточное нагревание или охлаждение между реакционными зонами в зависимости от того, являются ли реакции эндотермическими или экзотермическими.
Хотя реакционные зоны могут содержать любое число размещений для потока углеводородов, например, поток, направленный вниз, поток, направленный вверх, и поток с поперечным течением, наиболее общие реакционные зоны, которые используются в настоящем изобретении, представляют собой радиальный поток. Реакционная зона с радиальным потоком в общем состоит из цилиндрических секций, которые имеют изменяющиеся по величине в поперечном сечении зоны, вертикально и соосно расположенные в виде реакционной зоны. Вкратце, реакционная зона с радиальным потоком обычно содержит цилиндрический реакционный сосуд, содержащий цилиндрическое задерживающее сито с внешним катализатором и цилиндрическое задерживающее сито с внутренним катализатором, которые соосно расположены относительно реакционного сосуда. Внутреннее сито имеет зону поперечного сечения с размером меньше, чем у внешнего сита, который имеет внутреннюю зону поперечного сечения с размером меньше, чем у реакционного сосуда. Реагирующий поток вводится в круглое пространство, расположенное между внутренней стенкой реакционного сосуда и наружной поверхностью внешнего сита. Реагирующий поток проходит через внешнее сито, протекает в радиальном направлении через круглое пространство, расположенное между внешним ситом и внутренним ситом, и проходит через внутреннее сито. Поток, который собирается внутри цилиндрического пространства внутри внутреннего сита, отводится из реакционного сосуда. Хотя реакционный сосуд, внешнее сито и внутреннее сито могут быть цилиндрическими, они могут также иметь любую подходящую форму, например треугольную, квадратную, продолговатую форму и форму кристалла, в зависимости от многообразия конструкторских, производственных и технических требований. Например, в общем случае внешнее сито не будет непрерывным цилиндрическим ситом, но вместо этого может быть предусмотрено размещение отдельных эллиптических, трубчатых сит, которые называются фестонами, которые размещают в виде решетки по периметру внутренней стенки реакционного сосуда. Внутреннее сито представляет собой обычно перфорированную центральную трубку, вокруг и по периметру которой размещается сито.
Настоящее изобретение предпочтительно применимо к каталитическим процессам конверсии, в которых катализатор содержит частицы, которые перемещаются через реакционные зоны. Частицы катализатора перемещаются через реакционную зону с помощью любого из числа подвижных устройств, включая конвейеры или транспортную жидкость, но наиболее часто частицы катализатора перемещаются через реакционную зону под действием силы тяжести. Обычно в реакционной зоне с радиальным потоком частицы катализатора заполняют круглое пространство, расположенное между внутренним и внешним ситами, которые называются слоем катализатора. Частицы катализатора отводят со дна реакционной зоны и вводят в верхней части реакционной зоны. Частицы катализатора, выведенные из реакционной зоны, можно впоследствии вывести из процесса и регенерировать в регенерационной зоне процесса или направить в другую реакционную зону. Аналогично частицы катализатора, добавленные в реакционную зону, могут представлять собой катализатор, который снова добавили в процесс, катализатор, который регенерировали в регенерационной зоне внутри процесса, или катализатор, который передается из другой реакционной зоны.
Например, реакционные сосуды, которые имеют реакционные зоны в виде сложенной стопы и которые можно использовать при практическом применении настоящего изобретения, описаны в патентах США US-A-3706536 и US-A-5130106. Передача частиц катализатора, протекающих под действием силы тяжести, из одной реакции в другую, ввод свежих частиц катализатора и вывод использованных частиц катализатора производится через каналы передачи катализатора.
Опыт использования таких систем со сложенной стопой, а также систем с боковой цепью показывает, что существует ограничение на гидравлическую пропускную способность реакционных зон, где реагирующие вещества протекают через движущийся слой частиц катализатора. Это ограничение представляет собой явление, которое обычно называется как застревание катализатора или схватывание катализатора. Вкратце, схватывание происходит в реакционной зоне с радиальным потоком в случае, когда воздействие в горизонтальном направлении технологического пара на частицы катализатора создает силу трения с центральным каналом или другими частицами катализатора больше, чем сила тяжести. Следовательно, частица катализатора "схватываются" с центральным каналом и не протекают свободно вниз через реакционную зону. Более подробно схватывание описано в патенте США US-A-5130106, абзац 2, строки 4-40.
Процессы, имеющие многочисленные реакционные зоны, в случае которых может применяться настоящее изобретение, включают в себя большое многообразие процессов конверсии углеводородов, таких как гидрирование, гидрообработка, дегидрирование, изомеризация, дегидроизомеризация, дегидроциклизация, крекинг и гидрокрекинг, но наиболее широко используется на практике процесс конверсии углеводорода, в случае которого применяется настоящее изобретение, представляет собой каталитический риформинг. Поэтому для упрощения обсуждения настоящего изобретения в дальнейшем будет приведена ссылка на применение в реакционной системе каталитического риформинга.
Вкратце, при каталитическом риформинге сырье, предназначенное для переработки, перемешивают с помощью рециркулирующего потока, который содержит водород и находится в реакционной зоне в контакте с катализатором. Сырье, используемое для каталитического риформинга, представляет собой нефтяной погон, известный как лигроин, и имеет начальную точку кипения 82oС и конечную точку кипения приблизительно 203oС. Процесс каталитического риформинга конкретно применяется для обработки лигроинов прямой гонки, которые содержат относительно большие концентрации нафтеновых и, по существу, парафиновых углеводородов с нормальной цепью, которые подвергают ароматизации через реакции дегидрирования и/или циклизации.
Риформинг можно определить как общий результат, производимый с помощью дегидрирования циклогексанов и дегидроизомеризации алкилциклопентанов для получения ароматических соединений, дегидрирования парафинов для получения олефинов, дегидроциклизации парафинов и олефинов для получения ароматических соединений, изомеризации н-парафинов, изомеризации алкилциклопарафинов для получения циклогексанов, изомеризации замещенных ароматических соединений и гидрокрекинга парафинов. Дополнительную информацию по процессам риформинга можно найти, например, в патентах США US-A-4119526, US-A-4409095 и US-A-4440626.
Реакция каталитического риформинга обычно проводится в присутствии частиц катализатора, состоящих из одного или нескольких благородных металлов группы VIII (IUPAC 8-10) (например платины, иридия, родия, палладия) и галогена, скомбинированного с пористым носителем, таким как тугоплавкая неорганическая окись. Катализатор может содержать 0,05-2,0 мас.% металла группы VIII. Предпочтительным благородным металлом является платина. Галоген представляет собой обычный хлор. Окись алюминия обычно используется в качестве носителя. Предпочтительные материалы окиси алюминия известны как гамма, эта и тета окись алюминия, причем наилучшие результаты достигаются с гамма и эта окисью алюминия. Важным свойством, которое относится к эффективности катализатора, является поверхностная зона носителя. Предпочтительно носитель имеет поверхностную зону от 100 до 500 м2/г. Частицы обычно имеют сфероидальную форму и имеют диаметр от 1,5 до 3,1 мм, хотя они могут иметь диаметр 6,35 мм. Однако в конкретном регенераторе необходимо использовать частицы катализатора, которые находятся в относительно узком диапазоне размеров. Предпочтительный диаметр частицы катализатора составляет 3,1 мм.
В процессе реакции риформинга частицы катализатора становятся дезактивированными в результате таких механизмов, как осаждение кокса на частицы, то есть после определенного периода использования способность частиц катализатора стимулировать реакции риформинга уменьшается до отметки, после которой катализатор больше не используется. Катализатор необходимо приводить в рабочее состояние или регенерировать перед его повторным использованием в процессе риформинга.
В предпочтительном виде в процессе риформинга будет использоваться реакционный сосуд с перемещающимся слоем и регенерационный сосуд с перемещающимся слоем, и настоящее изобретение применимо в таком процессе риформинга. Частицы регенерированного катализатора подают в реакционный сосуд, который обычно состоит из нескольких реакционных зон, и частицы протекают через реакционный сосуд под действием силы тяжести. Катализатор отводят со дна реакционного сосуда и транспортируют в регенерационный сосуд. В регенерационном сосуде обычно используется многоэтапный процесс регенерации для регенерации катализатора и восстановления их полной способности промотировать реакции риформинга. В патентах США US-A-3652231, US-A-3647680 и US-3692496 описаны сосуды для регенерации катализатора, которые подходят для использования в процессе риформинга. Катализатор протекает под действием силы тяжести через различные этапы регенерации, и затем его отводят из регенерационного сосуда и транспортируют в реакционный сосуд. Для добавления свежего катализатора в качестве свежего продукта и для отвода израсходованного катализатора из процесса предусмотрены приспособления. Движение катализатора через реакционный и регенерационный сосуды часто называют непрерывным, хотя оно является практически полунепрерывным. Полунепрерывное движение означает повторную передачу относительно маленьких доз катализатора в близко расположенных точках во времени. Например, одну загрузку каждые двадцать минут можно отводить со дна реакционного сосуда и отвод может занимать пять минут, то есть катализатор будет протекать в течение пяти минут. Если катализатор настоящего изобретения, расположенный в сосуде, является относительно большим по сравнению с этим размером загрузки, слой катализатора в сосуде можно рассматривать непрерывно перемещающимся. В случае когда катализатор удаляют или заменяют, система с перемещающимся слоем имеет преимущество, связанное с поддержанием производства.
На чертеже изображен вариант осуществления настоящего изобретения, который применяется в процессе каталитического риформинга. На чертеже показано только оборудование и линии, необходимые для понимания изобретения. На чертеже изображен общий реакционный сосуд 100, который содержит четыре сложенные в стопу реакционные зоны: верхнюю первую реакционную зону 10, промежуточную вторую реакционную зону 20, промежуточную третью реакционную зону 30 и нижнюю четвертую реакционную зону 40. Эти четыре реакционные зоны имеют разные размеры по длине и по площади, круглой в поперечном сечении, слоя катализатора так, что распределение полного объема катализатора составляет 10% в реакционной зоне 10, 15% в реакционной зоне 20, 25% в реакционной зоне 30 и 50% в реакционной зоне 40. При нормальной работе свежие или регенерированные частицы катализатора вводятся через линию 46 и входной патрубок 44, расположенный в первой реакционной зоне 10. Частицы катализатора протекают под действием силы тяжести из первой реакционной зоны 10 во вторую реакционную зону 20, из второй реакционной зоны 20 в третью реакционную зону 30 и из третьей реакционной зоны 30 в четвертую реакционную зону 40. Частицы катализатора окончательно отводят из общего реакционного сосуда 100 через выпускной патрубок 104 и линию 106. Частицы катализатора, отведенные через линию 106, можно транспортировать в зону стандартной непрерывной регенерации, которая не показана на чертеже. Скоростью потока катализатора через общий реакторный сосуд 100 можно управлять путем регулировки скорости отвода частиц катализатора через линию 106 для того, чтобы достигнуть необходимую степень каталитической эффективности (то есть активности катализатора, выход требуемого продукта и отбор требуемых продуктов среди нежелательных продуктов) в реакционных зонах 10, 20, 30 и 40.
Возвращаясь снова к потоку углеводородов, фракция бензина прямой гонки нефти, кипящая в диапазоне температур 82-204oС, загружается в процесс через линию 12 и смешивается с потоком газа, богатым водородом, протекающим через линию 16, для образования объединенного питающего потока. Объединенный питающий поток течет через линию 14 в теплообменник 110, в котором объединенный питающий поток нагревается за счет обмена тепла с потоком, вытекающим из четвертой реакционной зоны 40, протекая через линию 108. Нагретый объединенный питающий поток проходит через линию 22 и делится на две части.
Приблизительно 90 мас.% объединенного питающего потока становится питающим потоком в первой реакционной зоне 10. Эта часть объединенного питающего потока проходит через линию 38 в теплообменник 50, который нагревает поток до необходимой температуры на входе первой реакционной зоны 10 и затем проходит через линию 42 в первую реакционную зону 10. Типичные температуры на входе реакционной зоны составляют 454-549oС при давлении реакции 3,5-14 кг/см2. Оставшаяся часть, приблизительно 10 мас.% объединенного питающего потока отводится и направляется вокруг теплообменника 50 и первой реакционной зоны 10 и проходит во вторую реакционную зону 20. Эта отведенная часть объединенного питающего потока проходит через линию 24, прибор 28 для измерения параметров потока, линию 26, регулирующий клапан 34 и линию 36, и затем вводится во вторую реакционную зону 20 через линию 72, нагреватель 60 и линию 74. Управление этой частью объединенного питающего потока осуществляется посредством регулирующего клапана 34, который оказывает влияние на управление потоком. Выбранная отметка, которая соответствует необходимой скорости потока, протекающего через линию 24, регистрируется прибором 28. Прибор 28 вырабатывает сигнал 32, который соответствует разнице между фактической скоростью потока и необходимой скоростью потока, протекающего через линию 24.
Вытекающий поток возвращается из первой реакционной зоны 10 через линию 48. Поток, вытекающий из первой реакционной зоны 10, делится на две части. Приблизительно 90 мас.% вытекающего потока проходит через линию 68 и объединяется с отведенной частью объединенного питающего потока, протекающего через линию 36, для получения питающего потока во второй реакционной зоне 20. Так как реакции риформинга обычно являются эндотермическими, питающий поток второй реакционной зоны проходит через линию 72 и через нагреватель 60, который повторно нагревает поток до необходимой входной температуры второй реакционной зоны 20. После нагревания питающий поток второй реакционной зоны проходит через линию 74 и вводится во вторую реакционную зону 20. Оставшиеся приблизительно 10 мас.% потока, вытекающего из первой реакционной зоны, отводятся вокруг нагревателя 60 и второй реакционной зоны 20 и проходят в третью реакционную зоне 30. Эта отведенная часть вытекающего потока первой реакционной зоны проходит через линию 52, прибор 54 для измерения параметров потока, линию 62, регулирующий клапан 58 и линию 64, и вводится в третью реакционную зону 30 через линию 88, нагреватель 70 и линию 92. Управление этой частью вытекающего потока первой реакционной зоны осуществляется посредством регулирующего клапана 58, который влияет на управление потоком с помощью сигнала 56, который соответствует разности между фактической и необходимой скоростями потока, проходящего через линию 52. Вытекающий поток возвращается из второй реакционной зоны 20 через линию 76.
Поток, вытекающий из второй реакционной зоны 20, делится на две части. Приблизительно 90 мас.% вытекающего потока проходит через линию 66 и объединяется с отведенной частью вытекающего из первой реакционной зоны потока, протекающего через линию 64 для того, чтобы получить вытекающий поток в третьей реакционной зоне 30. Питающий поток третьей реакционной зоны проходит через линию 88, через нагреватель 70, который нагревает поток до требуемой входной температуры третьей реакционной зоны 30, и затем через линию 92 вводится в третью реакционную зону 30. Оставшаяся часть, приблизительно 10 мас. % потока, вытекающего из второй реакционной зоны, отводится вокруг нагревателя 70 и третьей реакционной зоны 30 и проходит в четвертую реакционную зону 40. Эта отведенная часть вытекающего потока второй реакционной зоны проходит через линию 78, прибор 82 для измерения параметров потока, линию 88, регулирующий клапан 86 и линию 94 и вводится в четвертую зону 40 через линию 96, нагреватель 80 и линию 102. Управление этой частью вытекающего потока второй реакционной зоны осуществляется посредством регулирующего клапана 86, который оказывает влияние на управление потоком с помощью сигнала 84. Вытекающий поток возвращается из третьей реакционной зоны 30 через линию 98.
Поток, вытекающий из третьей реакционной зоны 30, объединяется с отведенной частью вытекающего из второй реакционной зоны потока, протекающего через линию 94, для того чтобы получить питающий поток в четвертой реакционной зоне 40. Питающий поток четвертой реакционной зоны проходит через линию 96, через нагреватель 80, который нагревает поток до необходимой температуры на входе четвертой реакционной зоны 40, и затем через линию 102 вводится в третью реакционную зону 40. Вытекающий поток возвращается из четвертой реакционной зоны 40 через линию 108.
Поток, вытекающий из четвертой реакционной зоны 40, проходит в теплообменник 110, в котором вытекающий поток охлаждается за счет теплообмена с объединенным питающим потоком, протекающим через линию 14. Вытекающий поток четвертой реакционной зоны затем проходит через линию 112 к охладителю 120, который охлаждает вытекающий поток до необходимой температуры на входе сепаратора 90, и затем проходит через линию 114 к сепаратору 90. В сепараторе 90 вытекающий поток разделяется на поток газа, содержащего водород, который выводится через линию 18, и поток жидкости, содержащий продукт, полученный при риформинге, который выводится через линию 116. Одна часть потока газа, богатого водородом, протекает через линию 16, объединяется с лигроином прямой гонки, который загружается в процесс, и рециркулирует в общем реакционном сосуде 100, как описано ранее. Другая часть газового потока проходит через линию 118 в стандартное оборудование для разделения продукта, которое не показано на чертеже, для регенерации потока газа, богатого водородом. С помощью газа, богатого водородом, предполагается, что газовый поток имеет содержание водорода по меньшей мере 50 мол. %. Поток с продуктом, полученным при риформинге, проходит через линию 116 в стандартное оборудование для разделения продукта, которое также не показано на чертеже, для вывода продукта с высоким октановым числом, например продукта, полученного при риформинге, который имеет теоретическое номинальное значение октанового числа, равное приблизительно 95.
Следует отметить, что хотя каждая реакционная зона, изображенная на чертеже, состоит из слоя катализатора, внешнего сита и внутреннего сита, реакционные зоны, которые находятся в пределах объема настоящего изобретения, включают в себя реакционные зоны, которые содержат два или несколько реакционных сосуда, каждый из которых имеет слой катализатора, внешнее сито и внутреннее сито. Таким образом, реакционная зона может содержать больше одного реакционного сосуда. Следовательно, поток, который обходит реакционную зону, может поэтому обходить больше одного реакционного сосуда. Например, процесс, который имеет две реакционные зоны, причем первая реакционная зона содержит два реакционных сосуда, которые расположены последовательно в потоке, а вторая реакционная зона содержит один реакционный сосуд, находится в пределах объема настоящего изобретения. В этом примере часть загруженного потока, который проходит в первую реакционную зону, проходит последовательным потоком через два реакционных сосуда первой реакционной зоны. Поэтому поток, вытекающий из второго реакционного сосуда первой реакционной зоны, представляет собой поток, который вытекает из первой реакционной зоны. Затем согласно настоящему изобретению часть потока, вытекающего из первой реакционной зоны, обходит вторую реакционную зону, и оставшаяся часть потока, вытекающего из первой реакционной зоны, объединяется с частью загружаемого потока, который обходит первую реакционную зону. Этот пример не ограничивает объем настоящего изобретения числом реакционных сосудов, которые содержат единственную реакционную зону.
Хотя количество отвода или обхода общего потока углеводородов вокруг каждой реакционной зоны на чертеже составляет 10 мас.%, предполагается, что преимущества настоящего изобретения могут быть достигнуты, если количество обхода будет составлять в пределах 0,1-99,9 мас.% общего потока углеводородов. Предполагается, однако, что из-за экономии процесса и неизбежных потерь конверсии количество обхода будет составлять предпочтительно в пределах 1-50 мас.% и более предпочтительно в пределах 5-30 мас.%.
Использование: нефтехимия. Описывается работа системы с многоэтапной каталитической конверсией углеводородов, в которой углеводороды протекают последовательно через по меньшей мере две реакционные зоны и при которой используют ступенчатый обход части загрузки в каждую зону так, что в первой зоне обрабатывается только первая часть подачи и во второй зоне - оставшаяся часть подачи и по меньшей мере часть потока, вытекающего из первой зоны. Технический результат: снижение массы потока, пропускаемого через первую и вторую реакционные зоны, при сохранении высокой пропускной способности при конверсии углеводородов. 6 з.п.ф-лы, 1 ил.
| US 4325806 A, 20.04.1982 | |||
| US 4325807 A, 20.04.1982 | |||
| СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПРЯМОГОННЫХ БЕНЗИНОВЫХ ФРАКЦИЙ | 0 |
|
SU349187A1 |
