БОЛЕЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЙ СПОСОБ ГИДРОГЕНИЗАЦИИ С5 Российский патент 2017 года по МПК C07C7/167 C07C7/163 C07C6/04 C07C11/06 C07C11/10 

[0001] Описываемые здесь варианты осуществления в целом относятся к энергоэффективному способу получения линейных С5-олефинов с очень низким уровнем циклопентена. Линейные С5-олефины могут подходить для использования, например, в расположенной ниже по потоку установке метатезиса для получения пропилена.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Неочищенные потоки для промышленного производства олефинов содержат различные соединения в качестве примесей. Ацетиленовые и диеновые примеси должны быть удалены из потоков для получения олефиновых продуктов приемлемого качества. Для получения олефинов, таких как этилен, пропилен, бутадиен, пентены и тому подобное, ацетиленовые примеси, такие как ацетилен, метилацетилен, винилацетилен, этилацетилен, 2-метил-1-бутен-3-ин и тому подобное, а также диеновые соединения, такие как бутадиен, пропадиен и тому подобное, в различных неочищенных смешанных С2-С5 потоках должны быть удалены с минимальной потерей полезных веществ, таких как этилен, пропилен, бутены, пентены и тому подобное, в сырьевых потоках. Предпочтительным методом очистки в производственной практике является селективная гидрогенизация ацетиленовых и диеновых соединений над катализаторами гидрогенизации.

[0003] Неочищенные C5-олефинсодержащие потоки могут включать в себя различные диены и ацетилены, которые часто должны быть удалены перед использованием C5-олефинсодержащего потока в установках дальнейшей переработки, таких как расположенная ниже по потоку установка метатезиса. В дополнение к необходимости удаления диенов и ацетиленов, которые образуют кокс и сокращают срок службы катализатора метатезиса, циклопентен также должен быть удален из сырья C5 до очень низкого уровня, например, менее 0,5% масс., поскольку циклопентен может подвергаться нежелательной полимеризации метатезиса с раскрытием кольца в расположенной ниже по потоку установке метатезиса. Однако, очень близкие точки кипения линейных С5-олефинов и циклопентена требуют использования очень высокого флегмового числа при разделении на фракции или каталитической дистилляции, чтобы в достаточной степени отделить циклопентен, извлекаемый в кубовую фракцию, от линейных пентенов, извлекаемых в головную фракцию.

СУЩНОСТЬ ЗАЯВЛЕННЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0004] Обнаружено, что для реакторной системы каталитической дистилляции одновременная селективная гидрогенизация ацетиленовых и диеновых примесей и отделение линейных пентенов от циклопентена, отведение боковой фракции из колонны в местоположение, где циклопентен находится в высокой концентрации, может значительно улучшить эффективность сепарации и/или снизить эксплуатационные расходы.

[0005] В одном аспекте описываемые здесь варианты осуществления относятся к способу селективной гидрогенизации ацетиленов и диенов в потоке C5 углеводородов. Способ может включать в себя подачу водорода и С5-олефинсодержащего потока, содержащего линейные пентены, диены, ацетилены и циклопентен, в реакторную систему каталитической дистилляции. Одновременно в реакторной системе каталитической дистилляции ацетилен и диены могут быть гидрогенизованы, и C5-олефинсодержащий поток может быть разделен на фракции, в результате чего извлекается головная фракция, содержащая линейные пентены, боковая фракция, содержащая циклопентен, и кубовая фракция.

[0006] В другом аспекте описываемые здесь варианты осуществления относятся к способу конверсии линейных пентенов в пропилен. Способ может включать в себя подачу водорода и С5-олефинсодержащего потока, содержащего линейные пентены, диены, ацетилены и циклопентен, в реакторную систему каталитической дистилляции. Одновременно в реакторной системе каталитической дистилляции ацетилены и диены могут быть гидрогенизованы, и C5-олефинсодержащий поток может быть разделен на фракции, в результате чего извлекается головная фракция, содержащая линейные пентены, боковая фракция, содержащая циклопентен, и кубовая фракция. По меньшей мере часть головной фракции может затем подаваться в реактор метатезиса для конверсии линейных пентенов в пропилен.

[0007] В другом аспекте описываемые здесь варианты осуществления относятся к системе селективной гидрогенизации ацетиленов и диенов в потоке C5 углеводородов. Система может включать в себя: один или несколько трубопроводов для подачи водорода и С5-олефинсодержащего потока, содержащего линейные пентены, диены, ацетилены и циклопентен, в реакторную систему каталитической дистилляции; реакторную систему каталитической дистилляции для одновременной гидрогенизации ацетиленов и диенов и разделения на фракции C5-олефинсодержащего потока; систему головного погона, связанную по текучей среде с реакторной системой каталитической дистилляции, для извлечения головной фракции, содержащей линейные пентены; трубопровод для извлечения боковой фракции, содержащей циклопентен, из реакторной системы каталитической дистилляции; и кубовую систему для извлечения кубовой фракции из реакторной системы каталитической дистилляции.

[0008] Другие аспекты и преимущества будут ясны из нижеследующего описания и прилагаемой формулы изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0009] На фиг. 1 представлена упрощенная схема технологического процесса способа селективной гидрогенизации ацетиленов и диенов в неочищенном потоке С5 в соответствии с описываемыми здесь вариантами осуществления.

[0010] На фиг. 2 представлена упрощенная схема технологического процесса способа селективной гидрогенизации ацетиленов и диенов в неочищенном потоке С5 в соответствии с описываемыми здесь вариантами осуществления.

[0011] На фиг. 3 представлены результаты моделирования для сравнительной колонны, без бокового отведения.

[0012] На фиг. 4-6 представлены результаты моделирования реакторной системы каталитической дистилляции, включающей боковое отведение, для селективной гидрогенизации ацетиленов и диенов в неочищенном потоке С5 в соответствии с описываемыми здесь вариантами осуществления.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0013] В одном аспекте описываемые здесь варианты осуществления относятся к энергоэффективному способу получения линейных С5-олефинов с очень низким уровнем циклопентена. Линейные С5-олефины могут подходить для использования, например, в расположенной ниже по потоку установке метатезиса для получения пропилена.

[0014] В объеме данной заявки выражение «реакторная система каталитической дистилляции» означает установку, в которой каталитическая реакция и сепарация продуктов происходят по меньшей мере частично одновременно. Установка может включать в себя традиционный реактор с каталитической дистилляционной колонной, где реакция и дистилляция происходят одновременно в условиях достижения точки кипения, или дистилляционную колонну комбинируют с по меньшей мере одним боковым реактором, где боковой реактор может работать как жидкофазный реактор или реактор, работающий при температуре кипения. Наряду с тем, что обеим описанным реакторным системам каталитической дистилляции может отдаваться предпочтение над традиционной жидкофазной реакцией с последующими сепарациями, реактор с каталитической дистилляционной колонной может иметь преимущества сокращенного числа единиц оборудования, пониженных капитальных затрат, повышенной производительности на фунт катализатора, эффективного теплоотведения (теплота реакции может поглощаться в теплоту испарения смеси), и возможности смещения равновесия. Дистилляционные колонны с разделительной стенкой, где по меньшей мере одна секция дистилляционной колонны с разделительной стенкой содержит каталитическую дистилляционную структуру, также могут использоваться, и считаются в настоящем документе «реакторными системами каталитической дистилляции».

[0015] Потоки сырья в соответствии с описываемыми здесь вариантами осуществления могут включать в себя различные потоки нефтепереработки, содержащие С5-олефины и различные диеновые и ацетиленовые соединения. Например, могут использоваться фракция С4-С6, фракция С5, фракция С5-С6 или различные другие смеси, содержащие С5-олефины. В некоторых вариантах осуществления сырьевой поток представлен C5- фракцией, содержащий линейные пентены, циклопентен, а также диеновые и/или ацетиленовые соединения. Смешанное пентеновое сырье, используемое в описываемых здесь вариантах осуществления, может включать в себя линейные пентены и изопентены. Смешанное пентеновое сырье также может включать в себя разные другие углеводородные компоненты, в том числе C4-C6 парафины и олефины. В некоторых вариантах осуществления смешанное пентеновое сырье может быть фракцией C5 углеводородов из каталитической или паровой крекинг-установки, при этом фракция C5 может включать линейные пентены, изопентен, н-пентаны и изопентаны.

[0016] На фиг. 1 представлена упрощенная схема технологического процесса способа селективной гидрогенизации ацетиленов и диенов в неочищенном потоке С5 в соответствии с описываемыми здесь вариантами осуществления. C5-олефинсодержащее сырье и водород подаются соответственно по трубопроводам 10 и 11 в реакторную систему 12 каталитической дистилляции, включающую в себя одну или несколько реакционных зон гидрогенизации. Как проиллюстрировано на фиг. 1, реакторная система 12 каталитической дистилляции включает в себя реакционную зону 14, расположенную над местом подачи сырья.

[0017] В реакторной системе 12 каталитической дистилляции C5- олефинсодержащее сырье одновременно разделяется на фракции и подвергается селективной гидрогенизации. Более легкие компоненты в C5- олефинсодержащем сырье перемещаются вверх по колонне, где любые ацетилены и диены могут реагировать с водородом с образованием дополнительных олефинов и парафинов, перед извлечением в качестве головной фракции 18. Более тяжелые компоненты в C5-олефинсодержащем сырье перемещаются вниз по колонне и разделяются на фракции с образованием богатой циклопентеном боковой фракции 19 и кубовой фракции 16.

[0018] Отведение боковой фракции 19 происходит между высотой подачи сырья и высотой отведения кубовой фракции. В некоторых вариантах осуществления боковая фракция может отводиться вблизи высоты, на которой концентрация циклопентена в колонне повышена по отношению к подаваемому сырью. В некоторых вариантах осуществления боковая фракция отводится ниже ступени подачи и вблизи высоты максимальной концентрации циклопентена, определяемой как если бы бокового отведения не было. Используемый в настоящем документе термин «вблизи высоты» означает в пределах нескольких ступеней дистилляции, например, в пределах примерно 10 или 15 ступеней для колонны, имеющей 100 ступеней, где термин «ступень» или «ступень дистилляции» относится, например, к реальным дистилляционным тарелкам или эквивалентной (теоретической или иной) высоте насадки. В качестве примера, для данного С5-олефинсодержащего сырья эта высота может быть определена, например, с помощью моделирования или отбора проб; если циклопентен имеет максимальную концентрацию в колонне на ступени 80, следовательно, боковое отведение может находиться, например, между ступенями 70 и 90. В качестве еще одного примера на фиг. 3 проиллюстрирован композиционный профиль в колонне, показывающий максимальную концентрацию циклопентена вблизи ступеней 88 и 89; при этом боковое отведение может находиться, например, между ступенями 85 и 90.

[0019] Отведение богатого циклопентеном потока в виде боковой фракции из колонны может повысить эффективность сепарации, понижая общий поток циклопентена внутри колонны. В результате, можно уменьшить концентрацию циклопентена в головной фракции 18 по сравнению с колонной без бокового отведения в аналогичных рабочих условиях (т.е. при аналогичных давлении головного погона, скорости подачи сырья, нагрузке ребойлера и флегмовом числе). В качестве альтернативы, уменьшение потока циклопентена внутри колонны может позволить снизить нагрузку конденсатора головного погона и/или ребойлера по сравнению с колонной без бокового отведения, при достижении аналогичной концентрации циклопентена в головной фракции; в некоторых вариантах осуществления нагрузки конденсатора головного погона и ребойлера могут быть уменьшены на 20%, 25%, 30% или более, при достижении аналогичной концентрации циклопентена в головной фракции.

[0020] Поток боковой фракции может быть относительно небольшим, даже при достижении указанной выше эффективности. В некоторых вариантах осуществления боковая фракция может составлять менее примерно 10 мол. % от общего количества подаваемого сырья. В других вариантах осуществления отношение скорости отведения боковой фракции к скорости подачи сырья (мол. % боковой фракции/мол. % сырья) может находиться в диапазоне от примерно 0,001 до примерно 0,01, как например, в диапазоне от примерно 0,002 до примерно 0,005.

[0021] В зависимости от местоположения бокового отведения из колонны в боковой фракции могут отводиться линейные олефины, а также диены и ацетилены. Однако, если боковое отведение находится относительно далеко от места подачи сырья, потеря линейных олефинов с боковой фракцией может быть сравнительно небольшой, например, менее 0,01-0,1%, как например, от примерно 0,02% до примерно 0,03%. Эти незначительные потери линейных олефинов сравнительно невелики по отношению к повышению эффективности сепарации или снижению нагрузок, которые могут быть достигнуты при использовании бокового отведения. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления боковое отведение может а) находиться ниже ступени подачи, и (b) вблизи высоты (i) максимальной концентрации циклопентена, определяемой как если бы бокового отведения не было, и (ii) низкой или минимальной концентрации линейных олефинов.

[0022] Как отмечалось выше, диены и ацетилены могут отводиться из колонны вместе с циклопентеном в боковой фракции. Это может происходить из-за динамики колонны, а также в результате конкретного сырья, которое может включать более тяжелые ацетиленовые и диеновые соединения, которые не вскипают в реакционной зоне гидрогенизации. Поскольку циклопентеновая боковая фракция может использоваться в качестве сырья в различных последующих операциях, может быть желательно уменьшить или исключить ацетилены и диены, которые могут быть отведены из колонны в боковой фракции. Местоположение подачи сырья вблизи или в пределах реакционной зоны гидрогенизации может быть использовано для уменьшения концентрации ацетиленов и диенов в боковой фракции 19. В качестве альтернативы, вторая реакционная зона 20 гидрогенизации может использоваться в колонне между местом подачи сырья и местоположением бокового отведения или вблизи местоположения бокового отведения, как например, проиллюстрировано на фиг. 2, где одинаковые номера позиций обозначают одинаковые части. Использование второй реакционной зоны гидрогенизации может приводить к эффективной гидрогенизации ацетиленов и диенов, перемещающихся вниз по колонне, обеспечивая богатый циклопентеном боковой продукт, по существу не содержащий ацетиленов и диенов. В настоящем документе «по существу не содержащий диенов и ацетиленов» определяется как содержащий менее примерно 0,5% масс. диенов и ацетиленов.

[0023] Катализаторы, используемые в реакционной зоне (зонах) гидрогенизации, могут содержать металлы группы 8, такие как кобальт, никель, палладий или платина, по отдельности или в сочетании; и/или металлы группы 1B, такие как медь, и/или другие металлы, такие как металлы группы 5А или группы 6A, как например, молибден или вольфрам, на подходящем носителе, таком как оксид алюминия, диоксид кремния, диоксид титана, диоксид кремния-оксид алюминия, диоксид титана-оксид алюминия, диоксид титана-диоксид циркония, или тому подобное. Как правило, каталитически активные металлы поставляются в виде оксидов металлов на носителе из экструдатов или сфер. Металлы могут быть восстановлены в гидридную форму или другие активные состояния, если необходимо, например, перед использованием, с помощью воздействия водорода.

[0024] Конкретный катализатор (катализаторы) и рабочие условия в реакционной зоне (зонах) гидрогенизации могут зависеть среди прочего от конкретного используемого С5-олефинсодержащего сырья, общей схемы технологического процесса (т.е. применения или отсутствия защитных слоев, и т.д.), желаемой степени конверсии и селективности, и толерантности конечных продуктов к любой изомеризации, которая может происходить в условиях гидрогенизации. Типичные рабочие условия реакционной зоны гидрогенизации включают в себя температуры в диапазоне от 30°C до 500°C и давление в диапазоне от 1 до 100 бар (0,1-10,0 МПа).

[0025] В некоторых вариантах осуществления температуры реакционной зоны гидрогенизации могут находиться в диапазоне от примерно 30°C до примерно 300°C. В других вариантах осуществления температуры реакционной зоны гидрогенизации могут находиться в диапазоне от примерно 40°C до примерно 250°C; в других вариантах осуществления - от примерно 50°C до примерно 200°C; и от примерно 75°C до примерно 175°C в еще одних вариантах осуществления. В вариантах осуществления, в которых предусмотрены верхняя и нижняя реакционная зона, температура в нижнем слое будет больше, чем в верхнем слое, при этом обе температуры обычно находятся в вышеуказанных диапазонах. Температуры головной и кубовой фракции могут быть больше или меньше, чем указанные выше температуры; кубовая фракция отводится при температуре вблизи температурного интервала кипения более тяжелых компонентов сырья при давлении колонны, и головная фракция отводится при температуре вблизи температурного интервала кипения более легких компонентов сырья и продуктов реакции при давлении колонны.

[0026] В некоторых вариантах осуществления реакционная система дистилляционной колонны может работать при давлении вверху колонны в диапазоне от примерно 1 бар абс. до примерно 50 бар абс. (0,1-5,0 МПа). В других вариантах осуществления давление реактора гидрогенизации может находиться в диапазоне от примерно 2 бар до примерно 30 бар (0,2-3,0 МПа); в других вариантах осуществления - от примерно 3 бар до примерно 20 бар (0,3-2,0 МПа); и от примерно 5 бар до примерно 10 бар (0,5-1,0 МПа), как например, от примерно 7 бар до 9 бар (0,7-0,9 МПа) в еще одних вариантах осуществления.

[0027] После селективной гидрогенизации ацетиленовых и диеновых соединений и отделения линейных пентенов от циклопентена, образующийся в результате C5-олефинсодержащий продукт может быть подан в реактор метатезиса для получения пропилена. Например, линейные пентены могут вступать в реакцию с этиленом в присутствии катализатора метатезиса или объединенного катализатора метатезиса/изомеризации с образованием пропилена. Когда линейные пентены подают в традиционный реактор метатезиса, могут происходить следующие реакции:

(a) 1-пентен → 2-пентен (изомеризация);

(b) 2-пентен + этилен → 1-бутен + пропилен (метатезис);

(с) 1-бутен → 2-бутен (изомеризация);

(d) 2-бутен + этилен → 2-пропилен (метатезис).

1-пентен изомеризуется с образованием 2-пентена. Реакция метатезиса 1-пентена с этиленом является непродуктивной (продукты являются теми же, что и реагенты). Суммарная реакция линейных С5-олефинов, таким образом, может быть представлена как:

1 линейный пентен + 2 этилен → 3 пропилен.

[0028] Продукты реакции метатезиса, включая непрореагировавший этилен, пропилен, бутены и непрореагировавшие пентены, затем могут быть извлечены и направлены в зону сепарации, которая может включать в себя одну или несколько дистилляционных колонн и/или экстракционных дистилляционных колонн для разделения выходящего из реактора метатезиса потока на различные целевые фракции, которые могут включать этиленовую фракцию, пропиленовую фракцию, бутеновую и/или пентеновую фракцию и тяжелую фракцию. Этиленовая фракция и бутеновая/пентеновая фракция (фракции) могут быть рециркулированы в реакционную зону метатезиса для дальнейшего получения пропилена.

[0029] Катализаторы, используемые в реакторе метатезиса, могут включать любой известный катализатор метатезиса, в том числе оксиды металлов группы VIA и группы VIIA на носителях. Носители катализаторов могут быть любого типа и могут включать в себя оксид алюминия, диоксид кремния, их смеси, диоксид циркония и цеолиты. В дополнение к катализатору метатезиса, катализатор, находящийся в реакторе метатезиса, может включать катализатор изомеризации двойной связи, такой как оксид магния или оксид кальция, для конверсии 1-бутена и 1-пентена в 2-бутен и 2-пентен, что позволяет увеличить выход пропилена за счет метатезиса с этиленом. В некоторых вариантах осуществления катализатор может включать промотор для уменьшения кислотности; например, щелочной металл (натрий, калий или литий), цезий, редкоземельный элемент, и т.д. В некоторых вариантах осуществления катализатор метатезиса или смешанный катализатор метатезиса/изомеризации двойной связи может включать в себя катализаторы, описанные, например, в US 20110021858 или US 20100056839.

[0030] Реактор метатезиса может работать при давлении от 1 до 40 бар (0,1-4,0 МПа) в некоторых вариантах осуществления, и от 5 до 15 бар (0,5-1,5 МПа) в других вариантах осуществления. Реактор метатезиса может работать таким образом, что температура реакции находится в диапазоне от примерно 50°С до примерно 600°С; в других вариантах осуществления в диапазоне от примерно 200°С до примерно 450°С; и в еще одних вариантах осуществления от примерно 250°С до примерно 400°С. Реакция метатезиса может осуществляться при среднечасовой скорости подачи сырья (WHSV) в диапазоне от примерно 3 до примерно 200 в некоторых вариантах осуществления, и от примерно 6 до примерно 40 в других вариантах осуществления. Реакция может осуществляться в жидкой фазе или в газовой фазе, в зависимости от структуры и молекулярной массы олефина (олефинов), с помощью контактирования олефина (олефинов) с катализатором метатезиса. Если реакция осуществляется в жидкой фазе, могут применяться растворители или разбавители для реакции, такие как алифатические насыщенные углеводороды, например, пентаны, гексаны, циклогексаны, додеканы, и подходящими являются ароматические углеводороды, такие как бензол и толуол. Если реакция осуществляется в газовой фазе, могут присутствовать такие разбавители, как насыщенные алифатические углеводороды, например, метан, этан, и/или по существу инертные газы, такие как азот и аргон. Для высокого выхода продукта реакция может проводиться в отсутствие значительных количеств деактивирующих веществ, таких как вода и кислород.

[0031] ПРИМЕРЫ

[0032] Проводили моделирование для сравнения результативности реакторной системы каталитической дистилляции в отношении селективной гидрогенизации сырьевого потока C5 с боковым отведением и без такового. Состав подаваемого сырья C5 показан в таблице 1. Моделирование проводили в ASPEN PLUS 7.2 (Aspen Technology, Inc., Берлингтон, Массачусетс). Моделирование для колонн с боковым отведением осуществляли при конфигурации колонны, показанной на фиг. 1. Результаты моделирования сопоставлены в таблице 2.

[0033] Как видно из таблицы 2 и фиг. 3-6, при одной и той же концентрации циклопентена в дистилляте (0,5% масс.) нагрузка ребойлера может быть значительно снижена, с 31571 БТЕ/ч (9,25 кВт) (случай 1) до 23498 БТЕ/ч (6,89 кВт) (случай 4), при отведении небольшой боковой фракции, обогащенной циклопентеном. Интересно, что общая потеря линейного С5-олефина с боковой фракцией незначительна (0,08% масс.). При использовании такого же флегмового числа и нагрузки ребойлера, как показано в случаях 2 и 3, головной продукт с существенно меньшей концентрацией циклопентена получают при отведении из колонны небольшого бокового потока, обогащенного циклопентеном.

Таблица 1 Состав подаваемого сырья С5 (% масс.) Компонент % масс. Компонент % масс. Компонент % масс. 1-бутен 0,0525 3-метил-1-бутен 0,7513 цис-2-бутен 0,5753 изобутен 0,5477 транс-2-бутен 0,6300 изобутан 0,0290 н-бутан 0,1405 циклопентадиен 0,0170 1,2-пентадиен 0,0150 1,4-пентадиен 0,0064 1,5-гексадиен 0,0119 2-метил-1,3-бутадиен 0,1105 цис-1,3-пентадиен 0,0775 транс-1,3-пентадиен 0,1408 1-пентен 2,8576 2-метил-1-бутен 5,0019 2-метил-2-бутен 14,1153 3-метил-1-пентен 0,6446 4-метил-1-пентен 0,4733 цис-2-пентен 4,9555 циклопентан 0,6256 циклопентен 1,8741 транс-2-пентен 9,4822 изопентан 20,6196 н-пентан 3,6866 1,4-гексадиен 0,0053 2-метил-1,4-пентадиен 0,0270 3-метил-1,3-пентадиен 0,0335 3-метил-1,4-пентадиен 0,0710 3-метил
циклопентен 0,0060 транс-1,3-гексадиен 0,1525 1-гексен 0,4480 1-метил
циклопентен 0,4961 2,3-диметил-1-бутен 0,5611 2-этил-1-бутен 0,0300 2-метил-1-пентен 1,0288 2-метил-2-пентен 2,1323 3,3-диметил-1-бутен 0,1055 3-метилпентан 4,2233 цис-2-гексен 0,9268 цис-3-гексен 0,2812 цис-3-метил-2-пентен 1,2823 цис-4-метил-2-пентен 0,4486 метилцикло-пентан 1,3342 транс-2-гексен 1,7921 транс-3-гексен 0,8618 транс-3-метил-2-пентен 1,3668 транс-4-метил-2-пентен 1,7264 2,2-диметилбутан 0,1158 2,3-диметилбутан 2,0282 2-метилпентан 8,2805 н-гексан 1,2040 2,4-диметил-1-пентен 0,0243 3,3-диметил-1-пентен 0,0080 2,2,3-триметилбутан 0,0360 2,4-диметилпентан 0,3495 бензол 0,7423 толуол 0,0463 тяжелые фракции 0,3828

Таблица 2 Условия моделирования Номер случая 1 2 3 4 Количество ступеней в колонне 102 102 102 102 Ступень подачи сырья С5 42 42 42 42 Ступень подачи водорода 45 45 45 45 Ступени реакционной зоны 30-37 30-37 30-37 30-37 Циклопентен в головной фракции (% масс.) 0,50 0,28 0,34 0,50 Давление, фунт/кв.дюйм абс.
(МПа) 114,7 (0,79) 114,7 (0,79) 114,7 (0,79) 114,7 (0,79) Флегмовое число 10 10,05 10,05 7,3 Среднее парциальное давление водорода, фунт/кв.дюйм (МПа) 0,505 (0,003) 0,505 (0,003) 0,505 (0,003) 0,505 (0,003) Отношение кубовая фракция/сырье (моль/моль) 0,306 0,306 0,306 0,306 Нагрузка ребойлера, БТЕ/ч (кВТ) 31571 (9,25) 31571 (9,25) 31571 (9,25) 23498 (6,89) Ступень бокового отведения нет 86 86 86 Отношение боковая фракция/сырье (моль/моль) нет 0,0046 0,0023 0,0023 Общая потеря линейных олефинов с боковой фракцией (% масс.) нет 0,16 0,05 0,08

[0034] Как указано выше, описанные здесь варианты осуществления обеспечивают эффективный способ селективной гидрогенизации диенов и ацетиленов в неочищенном потоке С5 углеводородов. Преимущественно, использование бокового отведения может обеспечивать более высокую эффективность сепарации и/или пониженные рабочие нагрузки по сравнению с реакторными установками каталитической дистилляции без бокового отведения.

[0035] Хотя описание изобретения включает ограниченное число вариантов осуществления, специалистам в данной области, использующим преимущества данного изобретения, будет ясно, что могут быть разработаны другие варианты осуществления, которые не выходят за пределы объема настоящего изобретения. Соответственно, объем изобретения должен ограничиваться только прилагаемой формулой изобретения.

Изобретение относится к способу селективной гидрогенизации ацетиленов и диенов в потоке C5 углеводородов, включающему: подачу водорода и С5-олефинсодержащего потока, содержащего линейные пентены, диены, ацетилены и циклопентен, в реакторную систему каталитической дистилляции; одновременно в реакторной системе каталитической дистилляции: гидрогенизацию ацетиленов и диенов; и разделение на фракции С5-олефинсодержащего потока; извлечение головной фракции, содержащей линейные пентены; извлечение боковой фракции, содержащей циклопентен; и извлечение кубовой фракции. Также изобретение относится к способу конверсии линейных пентенов в пропилен и системе селективной гидрогенизации ацетиленов и диенов в потоке С5 углеводородов. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 6 ил., 2 табл.

1. Способ селективной гидрогенизации ацетиленов и диенов в потоке C5 углеводородов, включающий:

подачу водорода и С5-олефинсодержащего потока, содержащего линейные пентены, диены, ацетилены и циклопентен, в реакторную систему каталитической дистилляции;

одновременно в реакторной системе каталитической дистилляции:

гидрогенизацию ацетиленов и диенов; и

разделение на фракции С5-олефинсодержащего потока;

извлечение головной фракции, содержащей линейные пентены;

извлечение боковой фракции, содержащей циклопентен; и

извлечение кубовой фракции.

2. Способ по п. 1, в котором боковое отведение находится между местоположением подачи C5-олефинсодержащего потока и местоположением отведения кубовой фракции.

3. Способ по п. 1, в котором боковое отведение находится ниже ступени подачи и вблизи высоты максимальной концентрации циклопентена, определяемой, как если бы бокового отведения не было.

4. Способ по п. 1, в котором молярное отношение скорости отведения боковой фракции к скорости подачи сырья находится в диапазоне от примерно 0,001 до примерно 0,01.

5. Способ по п. 1, в котором молярное отношение скорости отведения боковой фракции к скорости подачи сырья находится в диапазоне от примерно 0,002 до примерно 0,005.

6. Способ по п. 1, в котором реакторная система каталитической дистилляции включает в себя реакционную зону гидрогенизации, расположенную выше местоположения подачи C5-олефинсодержащего потока.

7. Способ по п. 6, в котором реакторная система каталитической дистилляции дополнительно включает в себя реакционную зону гидрогенизации, расположенную ниже местоположения подачи C5-олефинсодержащего потока и выше или вблизи высоты бокового отведения.

8. Способ по п. 1, в котором боковая фракция по существу не содержит ацетиленов и диенов.

9. Способ конверсии линейных пентенов в пропилен, включающий:

подачу водорода и С5-олефинсодержащего потока, содержащего линейные пентены, диены, ацетилены и циклопентен, в реакторную систему каталитической дистилляции;

одновременно в реакторной системе каталитической дистилляции:

гидрогенизацию ацетиленов и диенов; и

разделение на фракции С5-олефинсодержащего потока;

извлечение головной фракции, содержащей линейные пентены;

извлечение боковой фракции, содержащей циклопентен;

извлечение кубовой фракции; и

подачу по меньшей мере части головной фракции в реактор метатезиса.

10. Способ по п. 9, в котором боковое отведение находится между местоположением подачи C5-олефинсодержащего потока и местоположением отведения кубовой фракции.

11. Способ по п. 9, в котором боковое отведение находится ниже ступени подачи и вблизи высоты максимальной концентрации циклопентена, определяемой, как если бы бокового отведения не было.

12. Способ по п. 9, в котором молярное отношение скорости отведения боковой фракции к скорости подачи сырья находится в диапазоне от примерно 0,001 до примерно 0,01.

13. Способ по п. 9, в котором молярное отношение скорости отведения боковой фракции к скорости подачи сырья находится в диапазоне от примерно 0,002 до примерно 0,005.

14. Способ по п. 9, в котором реакторная система каталитической дистилляции включает в себя реакционную зону гидрогенизации, расположенную выше местоположения подачи C5-олефинсодержащего потока.

15. Способ по п. 14, в котором реакторная система каталитической дистилляции дополнительно включает в себя реакционную зону гидрогенизации, расположенную ниже местоположения подачи C5-олефинсодержащего потока и выше или вблизи высоты бокового отведения.

16. Способ по п. 9, в котором боковая фракция по существу не содержит ацетиленов и диенов.

17. Система селективной гидрогенизации ацетиленов и диенов в потоке C5 углеводородов, включающая:

один или несколько трубопроводов для подачи водорода и С5-олефинсодержащего потока, содержащего линейные пентены, диены, ацетилены и циклопентен, в реакторную систему каталитической дистилляции;

реакторную систему каталитической дистилляции, где одновременно осуществляются:

гидрогенизация ацетиленов и диенов; и

разделение на фракции С5-олефинсодержащего потока;

систему головного погона, связанную по текучей среде с реакторной системой каталитической дистилляции, для извлечения головной фракции, содержащей линейные пентены;

трубопровод для извлечения боковой фракции, содержащей циклопентен, из реакторной системы каталитической дистилляции; и

кубовую систему для извлечения кубовой фракции из реакторной системы каталитической дистилляции.

18. Система по п. 17, в которой боковое отведение находится между местоположением подачи C5-олефинсодержащего потока и местоположением отведения кубовой фракции.

19. Система по п. 17, в которой боковое отведение находится ниже ступени подачи и вблизи высоты максимальной концентрации циклопентена, определяемой, как если бы бокового отведения не было.

20. Система по п. 17, в которой реакторная система каталитической дистилляции включает в себя реакционную зону гидрогенизации, расположенную выше местоположения подачи C5-олефинсодержащего потока.

21. Система по п. 20, в которой реакторная система каталитической дистилляции дополнительно включает в себя реакционную зону гидрогенизации, расположенную ниже местоположения подачи C5-олефинсодержащего потока и выше или вблизи высоты бокового отведения.