Область изобретения
Настоящее изобретение относится к усовершенствованному способу гидропереработки углеводородного сырья. Способ включает разделение газовой/жидкой фаз потока между слоями катализатора в способе для удаления гидрированных примесей и газообразных углеводородов.
Кроме того, изобретение относится к способу иной сборки или модернизации существующего реактора гидропереработки для применения в усовершенствованном способе.
Описание прототипа
Углеводородные загрузочные смеси и, в частности, тяжелые углеводороды обычно содержат органические сернистые и азотистые соединения, которые в последующей обработке являются нежелательными примесями, поскольку они влияют на действие катализатора. Поэтому эти примеси необходимо гидрировать в сероводород и аммиак до обработки в последующем процессе гидропереработки сырья.
В ряде известных способов обработки сырьевого материала тяжелых углеводородов необходимо выполнение различных требований, касающихся сырья, продукта и вложений.
В патенте США №5914029 Verachtert и др. раскрывают способ, в котором присутствует реактор гидропереработки, охлаждение в нескольких теплообменниках, разделение фаз газ/жидкость и отгонка жидкого углеводорода.
Cash (патент США №6096190) упоминает простой способ гидрообработки двух разных загрузочных смесей с общим источником водорода в одном реакторе. После охлаждения и разделения вытекающий жидкий поток из сепаратора подают к перегонной колонне.
Аналогичным образом Куаn и др. (патент США №5603824) подают тяжелый дистиллят и легкий дистиллят в общий реактор для гидрокрекинга и последующего депарафинирования.
Однако ни один из вышеупомянутых способов не включает разделения фаз между слоями, удаления Н2S/NН3 и регенерации межслойного продукта отделением газовой фазы.
И Chervenak и др. (патент США №4221653), и Devenathan и др. (патент США №5624642) раскрывают способ переработки углеводородов, включающий разделение газа/жидкости внутри реактора, однако, рабочие слои катализатора представляли собой псевдоожиженные слои, требующие рециркуляции жидкой фазы.
Bridge и др. в патенте США №4615789 описывают реактор гидропереработки, имеющий три фиксированных слоя катализатора, нисходящий поток газа/жидкости и разделение газа/жидкости перед последним слоем. В этом способе предусмотрено, что жидкая фаза обходит последний слой катализатора и поток газовой фазы подвергается дальнейшей гидропереработке в отсутствие жидких углеводородов.
В WO 97/18278 Bixel и др. описывают способ гидрокрекинга и депарафинирования сырой нефти в производстве смазочного масла. Способ включает две многоступенчатые башни, где поток охлаждается смешением с холодным водородом между слоями катализатора и после выхода из первой башни газовую фазу потока вновь подают к впуску этой первой башни.
Wolk и др. в патенте США №4111663 описывают реакторы с восходящим потоком шлама угля, нефти и газа, где охлаждение между слоями проводят введением холодного водорода или выводом потока газа, охлаждением, разделением, удалением жидкости и возвратом газовой фазы в реактор между слоями.
В патенте ЕР №990693 Kalnes и др. раскрывают способ получения легких углеводородов единый способом гидрообработки и гидрокрекинга. В этом способе жидкую фазу вытекающего потока и газа, обогащенного водородом, после последующей обработки возвращают в реактор гидрокрекинга.
В публикации DE 2133565 Jung и др. описывают способ гидрокрекинга нефтяного масла, где вытекающий поток из первого реактора крекинга обрабатывают отгонкой и самую тяжелую фракцию подвергают дальнейшему крекингу до возврата на отгонку. Обе башни реактора гидрокрекинга охлаждают введением водорода между слоями.
В SE патенте №8006852 McConaghy и др. описан способ получения кокса, в котором углеводородную смесь подвергают крекингу в печи реактора крекинга до разделения на фракции и некоторые из более тяжелых углеводородов из ректификационной колонны еще гидрируют до возврата в печь реактора крекинга и ректификационную колонну.
В патенте США №3816296 Hass и др. описывают способ получения бензина и других видов горючего из углеводородов с более высокой температурой кипения. Загрузочную смесь обрабатывают гидроочисткой, крекингом, разделением с возвратам газовой фазы к впуску в очистную колонну и повторным фракционированиемжидкой фазы. Самую тяжелую фазу из колонны повторного фракционирования обрабатывают во втором реакторе крекинга, куда также вводят азотистые соединения с тем, чтобы контролировать избирательность крекинг-процесса. Вытекающий поток из этого второго крекинг-реактора разделяют и газовую фазу возвращают к впуску во второй крекинг-реактор.
Многие из способов известного уровня по гидропереработке включают фазовое разделение потока, и газовую фазу возвращают в процесс или пускают в повторный цикл к впуску в устройство, через которое поток уже только что прошел.
В известном уровне не упоминается отделение газовой фазы от жидкой фазы между слоями катализатора внутри реактора и возврат только жидкой фазы для удаления H2S и NH3 и легких углеводородов с тем, чтобы избежать избыточного крекинга легких углеводородов и попадания ядов в следующие слои катализатора.
Содержание изобретения
В одном аспекте изобретение предлагает усовершенствованный способ гидропереработки углеводородного сырья, в котором углеводородное сырье подвергают гидрообработке контактом с катализатором гидрообработки и гидрокрекингу в присутствии следующего катализатора гидрокрекинга, размещенного в одном или нескольких реакторах. Между стадией гидрообработки и стадией гидрокрекинга двухфазный поток выводят между катализатором гидрообработки и гидрокрекинга с целью разделения фаз на газообразную и жидкую фазы. Жидкую фазу подают в повторный цикл на стадию гидрокрекинга после введения в нее свежего обогащенного водородом газа. Фазовое разделение можно повторять после прохождения одного или нескольких слоев катализатора. Таким образом восходящие слои загружаются катализатором, активирующим гидрирование органических сернистых, азотистых, ароматических соединений и гидрокрекинг тяжелых углеводородов, если они содержатся в загрузочной смеси. Нисходящие слои содержат катализатор, активирующий гидрирование и/или гидрокрекинг.
В способе данного изобретения газовая фаза, содержащая H2S и NН3, образуется во время гидрообработки загрузочной смеси и имеющиеся примеси на стадии гидрокрекинга удаляют вместе с газообразными углеводородами, что препятствует нежелательному крекингу этих углеводородов на этой стадии.
В другом аспекте данное изобретение предусматривает способ конструктивной модификации существующего реактора гидропереработки для применения в вышеупомянутом способе гидропереработки. Таким образом, конструктивные изменения существующего реактора для гидропереработки незначительны, касаются только его внутренней части и не затрагивают кожух реактора. В соответствии со способом по изобретению между верхними фланцами традиционного реактора гидропереработки вставляется цилиндрическая деталь, соединяющаяся с внутренней системой труб, впускной распределитель удлиняется или заменяется новым и устанавливаются стояки и спускные трубы.
Подробное описание изобретения
Загрузочная смесь тяжелых углеводородов обычно содержит органические сернистые, азотистые и ароматические соединения, наличие которых нежелательно в процессе нисходящего гидрокрекинга и в продукте. В реализации изобретения на практике сырую нефть предварительно смешивают с водородосодержащим газом и нагревают до температуры реакции в 250-450°С до введения в реактор гидропереработки.
При контакте с катализатором гидрообработки эти соединения преобразуются в H2S, NН3 и насыщенные углеводороды. H2S и NН3 представляют собой примеси, которые влияют на активность катализатора, и до последующей гидропереработки их удаляют из вытекающего потока, подвергнутого гидрообработке, фазовым разделением на жидкий и газообразный потоки и отводом газообразного потока, содержащего легкие углеводороды и примеси. Жидкий поток смешивают со свежим газом до введения на стадию гидрокрекинга.
На стадии гидрокрекинга или когда происходит гидрокрекинг жидкой углеводородной смеси, не содержащей сернистых или азотистых соединений, жидкий поток контактирует с катализаторам гидрокрекинга, размещенным в одном или нескольких слоях катализатора. При проведении способа в ряде реакторов и/или слоев катализатора двухфазный поток выводят между слоями катализатора и/или реакторами, а газовую фазу отводят, как описано выше. В жидкий поток вводят свежий обогащенный водородом газ, прежде чем ввести его в следующий слой катализатора. Таким образом это существенно препятствует нежелательному крекингу углеводородов в газовой фазе. В нисходящие слои катализатора, где жидкий поток подвергается гидрокрекингу до низших углеводородов более эффективно и/или с более высокой пространственной скоростью, попадают только небольшие количества примесей. Ресурс катализатора значительно повышается.
Фазы, полученные между слоями, можно разделять и внутри, и снаружи реактора.
В последнем случае слой катализатора размещают в верхней части сепаратора в газовой фазе, чтобы провести гидрирование остальных ароматических соединений в легком продукте.
В зависимости от нужного продукта к жидкой фазе из межслойного разделения можно подать аммиак. Это затормозит реакцию крекинга в последующем слое катализатора и даст возможность реактору работать при более высокой температуре, но сохранении степени преобразования, и между слоями катализатора с газовой фазой из реактора выйдут более тяжелые углеводороды, чем при более низкой температуре, что повысит выход продукта.
Вытекающий поток из конечной стадии гидрокрекинга смешивается с вытекающими газообразными потоками из прошедших стадий разделения. Этот формирующийся поток охлаждается и жидкие тяжелые углеводороды выделяются из потока, а оставшаяся газовая фаза смешивается с водой, охлаждается и подается к сепаратору. Промытый поток разделяется на кислую водную фазу, жидкую фазу легких углеводородов и обогащенный водородом газ, фактически свободный от сернистых и азотистых соединений. Поток, обогащенный водородом, вместе с частью добавочного водорода образует свежий поток газа для обработки, который смешивают с жидкими потоками между стадиями гидропереработки.
Изобретение также предлагает способ конструктивной модификации существующих реакторов гидропереработки для применения в способе по изобретению. Изменение внутренней конструкции существующего реактора гидропереработки заключается в введении дополнительных слоев катализатора, установке или переделке стояков и спускных труб, причем указанные изменения не предполагают изменения конструкции дорогостоящего корпуса реактора.
А конкретно способ включает:
установку отфланцованной детали втулки между имеющимся фланцем смотрового отверстия в верхней части реактора;
переделку существующих лопастей мешалки в разделительные пластины;
установку стояков, идущих от верхней части реактора к верхней поверхности разделительной пластины между двумя слоями катализатора, и установку спускных труб, идущих от верхней части реактора к нижней поверхности разделительной пластины;
установку труб, соединяющих сопла на детали втулки со стояками и спускными трубами.
В реакторе такой конструкции вытекающий поток из катализатора выводится из реактора через установленный стояк и пропускается к сепаратору для обработки потока, как описано выше. Жидкую фазу, полученную в сепараторе, заранее смешивают со свежим газом для обработки и возвращают через установленные спускные трубы к следующему слою катализатора.
Переделка существующих поддонов в плотные стандартные гибкие поддоны (патент США №5688445) или тарелки, снабженные трубками для подъема паром (патент США №5942162), еще больше способствуют повышению выхода продукта и реакции преобразования в данном способе.
В случае разделения фаз внутри реактора тарелка под слоем катализатора имеет конструкцию, позволяющую собирать жидкую фазу и передавать через отверстие в ее срединной части к следующему слою катализатора, при этом газовая фаза удаляется через стояк. Вале и вокруг серединной части тарелки устанавливается устройство разделения/смешивания, открытое снизу, с которым соединяется спускная труба со свежим обогащенным водородом газом.
При данной конструктивной модификации способа изобретения представляется возможным выводить и пускать в повторный цикл потоки реакции между слоями катализатора, не затрагивая конструкции корпуса реактора. Впускная труба существующего реактора гидропереработки обычно соединена с крышкой смотрового отверстия в верхней части реактора размером в 30 дюймов. В случае внесения конструктивных изменений в такой традиционный реактор гидропереработки между фланцами смотрового отверстия вставляется цилиндрическая деталь. Она имеет соединения между стояками/спускными трубами внутри реактора гидропереработки и трубопроводом между реактором гидропереработки и сепаратором.
В способе по изобретению достигается гораздо более эффективное использование катализатора, а также увеличивается его ресурс. Следовательно, его количества требуется меньше, что позволяет освободить пространство для внутренней модификации между слоями катализатора и повысить, тем не менее, выход продукта.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 представлена упрощенная схема способа в соответствии с конкретным вариантом изобретения для гидропереработки сырья тяжелых углеводородов с фазовым разделением между слоями катализатора.
На фиг.2 представлен конструктивно модифицированный реактор гидропереработки с наружным разделением фаз и введением свежего потока газа для обработки восходящим потоком через нижний слой катализатора.
На фиг.3 представлен конструктивно модифицированный реактор гидропереработки с внутренним разделением фаз и введением свежего газа для обработки.
На фиг.4 показана система впуска/выпуска для потоков между слоями в верхней части конструктивно модифицированного реактора.
На фиг.5 представлена новая цилиндрическая деталь, предназначенная для установки вверху, с трубами, сообщающимися со стояком/спуском в модифицированном реакторе.
На фиг.6 представлено горизонтальное поперечное сечение впускного/впускного сопла и трубы фиг.5.
На фиг.7 показано соединение между вертикальной выпускной/впускной трубой и стояком/спуском.
На фиг.8 представлено горизонтальное поперечное сечение соединения, показанного на фиг.7.
Подробное описание чертежей
На чертежах конкретный вариант изобретения показан на упрощенной схеме фиг.1. Для переработки данным способом сырую нефть подают через трубопровод 1 посредством насоса 2. После предварительного смешивания рисайкла из трубопровода 3 и обогащенного водородом газа из газопровода 4 загрузочную смесь нагревают в теплообменнике 5, а затем подают в нагреватель 6, прежде чем ввести смесь в гидратор 7. Гидратор 7 имеет два слоя катализатора 8, при этом катализатор активирует гидрирование органических соединений, включающих сернистые, азотистые и ароматические соединения, содержащиеся в загрузочной смеси, и гидрокрекинг углеводородов. Для контроля температуры гидрирующего катализатора через газопровод 9 между слоями катализатора подают обогащенный водородом газ.
Вытекающий из гидратора поток 10 поступает в сепаратор 11, откуда выводится поток 12 газовой фазы, содержащий H2S, NH3 и прошедшие крекинг углеводороды. Вытекающий из сепаратора жидкий поток предварительно смешивается со свежим обогащенным водородом потоком газа 13 и уже смешанный поток газа 14 подают в реактор для гидрокрекинга 15. В реакторе 15 имеется катализатор 16, который размещен тремя слоями и активирует реакцию гидрокрекинга. Потоки 17 и 18, выходящие между слоями катализатора, выводятся из реактора и подаются к сепараторам 19 и 20, откуда забираются потоки газовой фазы 21 и 22. Жидкие потоки 17а и 18а стекают и возвращаются в катализатор крекинга после предварительного смешивания со свежим обогащенным водородом газом из газопроводов 23 и 24. Таким образам газообразные углеводороды не подвергаются крекингу и во всех слоях катализатора достигается высокая степень преобразования. При необходимости в жидкие потоки 14, 17а и 18а через газопровод 40 можно ввести небольшие и контролируемые количества аммиака, чтобы улучшить селективность продукта и снизить потребление водорода. Вытекающий поток 41 из реактора гидрокрекинга смешивается с газообразными потоками 12, 21 и 22 из сепараторов 11, 19 и 20 соответственно. Далее смешанный поток охлаждают в теплообменниках 5 и 25, прежде чем подать к сепаратору 26, из которого выходит продукт тяжелых углеводородов. А газообразный поток из сепаратора до последующего охлаждения (не показано) смешивают с водой и после подачи в сепаратор 27 на выходе из него образуются три потока: поток кислой воды, поток легких углеводородов и поток свежего обогащенного водородом газа для обработки. Обогащенный водородом газовый поток смешивается с добавочным водородом. Комбинированный газовый поток 28 подают к теплообменнику 25, нагревают его там, в результате чего образуется обогащенный водородомгаз, который используют в гидраторе 7 и реакторе гидрокрекинга 15.
На фиг.2 показан модифицированный реактор для гидропереработки, конструктивно измененный в соответствии с конкретным вариантом изобретения.
В рабочем состоянии реактора 1 сырьевую смесь, включающую тяжелые углеводороды и обогащенный водородом газ, подают в реактор гидропереработки 2, содержащий три слоя катализатора. Два верхних слоя 3 и 4 представляют собой катализатор, активирующий гидрирование органических сернистых и азотистых соединений и ароматических соединений и гидрокрекинг. Нижний слой 5 представляет собой катализатор, активирующий гидрокрекинг. Вытекающий поток из второго слоя катализатора выводится через стояк 6, идущий от верхней части реактора до места выше разделительной пластины 7, расположенной под вторым слоем катализатора. После предварительного смешивания с жидким охлаждающим потоком 8 поток 9 из реактора поступает в сепаратор 10. Вытекающий из сепаратора жидкий поток смешивается со свежим обогащенным водородом газом для обработки 11. Этот поток 12 поступает в реактор 2 гидропереработки и пропускается через спускную трубу 13, нижний конец которой проходит за разделительную пластину 7, но заканчивается выше распределительной пластины 14 над третьим слоем катализатора. H2S и NН3 и легкие углеводороды, образованные гидрированием смеси в слоях катализатора 3 и 4, удаляются вытекающим газообразным потоком 15 из сепаратора. Ранее смешанный жидкий поток 12 поступает в слой 5 катализатора, где жидкие углеводороды подвергаются гидрокрекингу.
Вытекающий из реактора поток 16 смешивается с газообразным потоком 15 из сепаратора для прохождения дальнейшей обработки.
На фиг.3 показан типичный реактор для гидрирования, в который внесены конструктивные изменения с целью приспособить его к способу данного изобретения и в котором внутри реактора слои катализатора разделены. Сырье 1, содержащее предварительно смешанные тяжелые углеводороды и обогащенный водородом газ, подают в реактор 2 для гидрообработки, имеющий внутри три слоя катализатора, при этом два верхних слоя 3 и 4 представляют собой катализатор, активирующий гидрирование органических сернистых и азотистых соединений и ароматических соединений и частично гидрокрекинг, нижний же слой 5 представляет собой катализатор, активирующий гидрокрекинг. Вытекающий поток из второго слоя катализатора разделяется выше поддона 7 посредством устройства разделения/смешивания 8. Жидкая фаза выводится через стояк 6, идущий от верхней части реактора до места выше поддона 7. Свежий обогащенный водородом газ 11 для обработки поступает в реактор 2 из верхней части и спускается через спускную трубу 13 к устройству разделения/смешивания 8, где он предварительно смешивается с жидкой фазой. Каталитические яды H2S и NН3 и легкие углеводороды выводятся газообразным потоком 15 и чистый поток поступает в третий слой катализатора 5, где жидкие углеводороды подвергаются гидрокрекингу. Вытекающий из реактора поток 16 заранее смешивается с газообразным потоком 15 для дальнейшей переработки.
На фиг.4 подробно показаны части устройства впуска/выпуска в верхней части реактора. Впускной поток в реактор поступает через неизмененную в первоначальной конструкции впускную часть 1 и течет через впускной распределитель 2, который удлиняют или заменяют. Между кожухом реактора 3 и крышкой 4 смотрового окна устанавливают втулку 5, включающую трубку 6, соединяющуюся со стояком 7 и спускной трубой 8.
На фиг.5 показаны фланцы 1 на изначальном реакторе и отфланцованная деталь втулки 2, предназначенная для установки между фланцами 1. На детали втулки имеются сопла 3, связывающие реактор и сепаратор. Трубка 4, соединяющая впуск/выпуск и стояк/спуск, образована пластиной 5, приваренной к внутренней части детали втулки, и пластиной 6, приваренной к пластине 5.
То же самое показано в горизонтальном разрезе АВ на фиг.6, где видны цилиндрическая деталь втулки 1, сопло 2, внешняя пластина трубки 3 и внутренняя пластина трубки 4.
На фиг.7 показано как колено стояка/спуска 1 и трубка 2 соединены друг с другом.
Горизонтальный разрез ДВ фиг.7 показан на фиг.8.
Пример
В таблице ниже представлены данные по выходу продукта, полученного способами без отвода и с отводом газовой фазы между слоями катализатора в установке реактора для гидропереработки вакуумного газойля с удельным весом 0,9272 и производительностью 4762,5 м3/день (30,000 баррелей в день).
В таблице приведены приблизительные расценки на продукты и водород, при этом количество продукта, полученного традиционным способом и способом с межслойной рециркуляцией, выражено в виде процентного отношения веса потока сырья и стоимости полученных продуктов и потребляемого водорода для традиционного способа и способа по изобретению. Из таблицы видно, что ценность продукта повышается на 3,5%, а потребление водорода сокращается на 15%.
Мощность установки 4762,5 м3/день
Удельный вес 0,9272
Скорость подачи потока 184 т/ч
Фактор потока (on-stream f.) 0,95
Количество рабочих дней/год 347
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
КАТАЛИТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА И СПОСОБ ПОЛНОЙ ГИДРОПЕРЕРАБОТКИ ТЯЖЕЛЫХ НЕФТЕЙ | 2012 |
|
RU2615766C2 |
СПОСОБ АКТИВАЦИИ КАТАЛИЗАТОРОВ ГИДРООБРАБОТКИ | 2015 |
|
RU2719483C2 |
Способ и установка гидрирования парафинистой нефти | 2018 |
|
RU2708252C1 |
СПОСОБ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ ГИДРООБРАБОТКИ (ВАРИАНТЫ), УСТАНОВКА ГИДРООБРАБОТКИ | 1997 |
|
RU2174534C2 |
СПОСОБ ГИДРООБРАБОТКИ НЕФТЯНОГО СЫРЬЯ И УСТАНОВКА ГИДРОКОНВЕРСИИ | 1995 |
|
RU2134712C1 |
СПОСОБ ГИДРОКРЕКИНГА | 2008 |
|
RU2470989C2 |
ГИДРОПЕРЕРАБОТКА ГАЗОЙЛЯ | 2014 |
|
RU2664798C2 |
Способ и установка гидрокрекинга парафинистой нефти | 2018 |
|
RU2707965C1 |
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРОИЗОМЕРИЗАЦИИ ГИДРОПЕРЕРАБОТАННОГО ПОТОКА ЖИДКОСТИ | 2018 |
|
RU2741014C1 |
СПОСОБ ГИДРОПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ | 2003 |
|
RU2324725C2 |
Использование: нефтехимия и нефтепереработка. Сущность: проводят контактирование сырья, предварительно смешанного с обогащенным водородом газом, с первым катализатором, активирующим гидрирование углеводородных соединений, и получают вытекающий из первого катализатора поток, который разделяют на поток газовой фазы и поток жидкой фазы и отводят поток газовой фазы. Далее проводят контактирования второго потока, полученного путем предварительного смешивания потока жидкой фазы с обогащенным водородом газом, со вторым катализатором, активирующим гидрокрекинг углеводородных соединений, и получают вытекающий из второго катализатора поток, который смешивают с вытекающим из первого катализатора потоком. При этом между контактированием с первым и вторым катализаторами в поток вводят аммиак. В другом аспекте изобретения предложен способ конструктивной модификации существующего реактора гидропереработки для осуществления вышеописанного способа. Технический результат: более эффективное использование катализатора и увеличение его срока службы. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 1 табл., 8 ил.
Селезащитное сооружение | 1984 |
|
SU1193212A1 |
US 4058449 A, 15.11.1977 | |||
US 3816296 A, 17.06.1974 | |||
US 3983029 A, 28.09.1976 | |||
СПОСОБ ГИДРООБРАБОТКИ НЕФТЯНОГО СЫРЬЯ И УСТАНОВКА ГИДРОКОНВЕРСИИ | 1995 |
|
RU2134712C1 |
Авторы
Даты
2004-09-10—Публикация
2001-11-08—Подача