Область изобретения
Настоящее изобретение относится к способу десульфуризации крекинг-лигроина.
Описание уровня техники
Производство реформулированных бензинов, удовлетворяющих последним техническим требованиям по защите окружающей среды, в первую очередь требует снижения концентрации олефинов и/или ароматических углеводородов (особенно бензола) и серы (включая меркаптаны). Каталитически переработанный бензин обладает высоким содержанием олефинов, и почти 90% серы, присутствующей в реформулированном бензине, рассматривается как происходящие из каталитического крекинг-бензина (FCC, fluid catalytic cracking, флюид-каталитический крекинг, или крекинг на псевдоожиженном слое катализатора). Десульфуризация (гидродесульфуризация) бензина, и особенно FCC-бензина приобретает, таким образом, особую важность.
Сырье для гидроочистки (гидродесульфуризации), подаваемое на каталитический крекинг, приводит к образованию бензина, который обычно содержит 100 частей на миллион серы. Однако блоки для гидроочистки каталитически перерабатываемого сырья работают при жестких условиях температуры и давления, что, таким образом, предполагает значительные капиталовложения. Кроме того, все сырье приходится десульфурировать, что означает, что приходится обрабатывать очень крупные объемы сырья.
Гидродесульфуризация каталитического крекинг-бензина при ее осуществлении в стандартных условиях, которые известны специалистам в данной области техники, может снизить содержание серы в погоне. Однако этот способ имеет основной недостаток, состоящий в том, что он вызывает очень существенное падение октанового числа в погоне из-за насыщения всех олефинов в ходе гидроочистки.
Разделение легкого и тяжелого бензина перед гидроочисткой уже было раскрыто в Патенте США US 4397739. В этом патенте заявлен способ для гидродесульфуризации бензина, включающий разделение бензина на фракции с образованием легкой фракции и тяжелой фракции, и гидродесульфуризацию упомянутой тяжелой фракции.
Кроме того, в US 4131537 указывается, что является важным фракционировать бензин с образованием нескольких погонов, предпочтительно трех, в зависимости от их точки кипения, и десульфуризировать их в условиях, которые могут быть различными. Этот патент также указывает на то, что наиболее выгодным является получение, когда бензин фракционируют с образованием трех погонов и когда погон с промежуточными точками кипения обрабатывают при мягких условиях.
В Европейской патентной заявке EP 0725126 описан способ гидродесульфуризации крекинг-бензина, в котором бензин разделяют на несколько фракций, содержащих, по меньшей мере, первую фракцию, которая богата соединениями, которые легко десульфуризировать, и вторую фракцию, которая богата соединениями, которые сложно десульфуризировать. Перед осуществлением этого разделения распределение серосодержащих продуктов должно быть определено с помощью анализа. Такие анализы необходимо провести, чтобы можно было выбрать устройство и условия разделения.
В данной заявке также заявлено, что содержание олефинов и октановое число легкой фракции крекинг-бензина существенно падают при его десульфуризации без фракционирования. В отличие от этого, фракционирование данной легкой фракции на 7-20 фракций, за которым следует анализ содержания серы и содержания олефинов в этих фракциях, позволяет определить фракцию или фракции, которые являются наиболее богатыми по серосодержащим соединениям, и эти фракции затем десульфуризируют одновременно или по отдельности и смешивают с другими десульфуризированными или не десульфуризированными фракциями. Такая технология является сложной и должна повторяться каждый раз, когда состав обрабатываемого бензина изменяется.
В Патенте США 5290427 предложены способы для гидроочистки бензина, состоящие из разделения бензина на фракции, с последующей десульфуризацией фракций и преобразованием десульфуризированных фракций на цеолите ZSM-5, для восполнения потерь октанового числа за счет изомеризации.
В US 5318690 предложен способ с фракционированием бензина и дезодорированием легкой фракции, при десульфуризации тяжелой фракции, с последующим преобразованием на ZSM-5 и повторной десульфуризацией в мягких условиях.
В вышеупомянутом уровне техники разделение (или фракционирование) каталитического крекинг-лигроина обычно осуществляют с помощью ректификационной колонны, в которой подачу тепла, необходимого для фракционирования, выполняют посредством кубового ребойлера. Как правило, для подачи тепла к кубовому ребойлеру используют пар высокого давления или топливо, что в обоих случаях является очень дорогостоящим и энергозатратным.
Сущность изобретения
Задачей изобретения является обеспечение усовершенствованного способа для десульфуризации крекинг-лигроина, содержащего соединения серы, с точки зрения эффективности использования энергии, который, таким образом, позволяет снизить эксплуатационные расходы процесса десульфуризация.
Для этой цели, изобретение относится к способу десульфуризации крекинг-лигроина, содержащего органические соединения серы, включающему следующие этапы:
a) подачи крекинг-лигроина на ректификационная колонну, содержащую кубовый ребойлер;
b) разделения на фракции упомянутого крекинг-лигроина, с образованием фракции легкого лигроина и фракции тяжелого лигроина, которую удаляют в виде кубового осадка из ректификационной колонны;
c) подачи фракции тяжелого лигроина и водорода на блок гидродесульфуризации, содержащий катализатор гидродесульфуризации для получения вытекающего потока десульфуризированного тяжелого лигроина;
способ дополнительно содержит следующие этапы:
d) извлечения промежуточной фракции лигроина в виде бокового погона из ректификационной колонны на тарелке для бокового погона, расположенной ниже входа для подачи и выше нижнего выхода для фракции тяжелого лигроина;
e) нагрева упомянутой промежуточной фракции лигроина при более низкой температуре, чем температура кубового ребойлера, с помощью промежуточного ребойлера, снабженного источником тепла, имеющим температуру более низкую, чем у кубового ребойлера;
f) рециркуляции нагретой промежуточной фракции лигроина в ректификационную колонну на тарелке для промежуточной фракции лигроина для бокового погона или на тарелке, расположенной ниже тарелки для промежуточной фракции лигроина для бокового погона колонны и выше самой нижней тарелки ректификационной колонны.
Таким образом, согласно изобретению тепло, требуемое для запуска ректификационной колонны, отчасти получают за счет непрямого теплообмена между промежуточной фракцией лигроина и горячим потоком через промежуточный ребойлер. Поскольку промежуточный ребойлер обеспечивает тепло при более низкой температуре, чем температура кубового ребойлера, можно использовать в качестве источника тепла горячий поток, генерируемый самим процессом, или любой горячий поток, полученный на нефтеочистительном заводе, куда встроен процесс. Поэтому, схема встраивания тепла согласно изобретению позволяет снижать энергопотребление кубового ребойлера и путем последовательного снижения эксплуатационных расходов на весь процесс гидродесульфуризации.
Согласно первому варианту воплощения способа согласно изобретению промежуточный ребойлер снабжен вытекающим потоком десульфуризированного тяжелого лигроина в качестве источника тепла. В качестве альтернативы, промежуточный ребойлер снабжен любым технологическим потоком нефтеочистительного завода в качестве источника тепла.
Согласно предпочтительному варианту воплощения тарелка для бокового погона имеет температуру, по меньшей мере, на 10°C, предпочтительно, по меньшей мере, на 20°C, более предпочтительно, по меньшей мере, на 30°C ниже, чем температура самой нижней тарелки колонны (т.е., тарелка, расположенная в отпарной секции колонны).
В способе согласно изобретению является предпочтительным, чтобы нагретая промежуточная фракция лигроина была подвергнута рециркуляции на тарелке, расположенной ниже тарелки для бокового погона, и при этом упомянутая тарелка имеет температуру, находящуюся между температурой нагретой промежуточной фракции лигроина и температурой тарелки для бокового погона.
Крекинг-лигроин, который может быть обработан данным способом, представляет собой лигроин, подвергнутый термическому или каталитическому крекингу. Является предпочтительным, чтобы крекинг-лигроин представлял собой бензин, имеющий точку кипения в диапазоне от точек кипения углеводородов, имеющих пять атомов углерода (C5), до 250°C.
Согласно изменению в способе, перед этапом a) крекинг-лигроин обрабатывают в присутствии водорода в блоке селективной гидрогенизации, а вытекающий поток, извлекаемый из блока селективной гидрогенизации, направляют в этап a). Этот вариант воплощения выгоден, когда крекинг-лигроин содержит диолефиновые соединения, которые отвечают за загрязнение ректификационной колонны и за деактивацию катализатора гидродесульфуризации, поскольку эти соединения склонны к образованию смол за счет полимеризации.
В предпочтительном варианте воплощения ректификационная колонна функционирует и сконфигурирована таким образом, чтобы точка отсечки между фракцией легкого лигроина и фракцией тяжелого лигроина находилась при температуре ниже 160°C. Является предпочтительным, чтобы точка отсечки находилась между 50°C и 100°C, а более предпочтительно, между 55°C и 70°C. Согласно предпочтительному варианту воплощения фракция легкого лигроина состоит в основном из углеводородов с 5-6 атомов углерода, а фракция тяжелого лигроина состоит в основном из углеводородов с 6-12 атомов углерода.
Согласно другому варианту воплощения тяжелую крекинг-фракцию лигроина обрабатывают в блоке гидродесульфуризации, содержащем, по меньшей мере, один реактор, включающий в себя слой катализатора гидродесульфуризации, в присутствии водорода, при температуре примерно 160-420°C, при давлении примерно 0,5-8 МПа, при объемной скорости жидкого продукта примерно 0,5-10 ч-1 и с соотношением H2/тяжелая крекинг-фракция лигроина примерно 100-600 литров на литр.
В качестве варианта, тяжелую крекинг-фракцию лигроина обрабатывают в блоке гидродесульфуризации, содержащем первый и второй реактор, установленные последовательно, где каждый включает в себя слой катализатора гидродесульфуризации, в присутствии водорода, при температуре примерно 160-420°C, при давлении примерно 0,5-8 МПа, при объемной скорости жидкого продукта примерно 0,5-10 ч-1 и с соотношением H2/тяжелая крекинг-фракция лигроина примерно 100-600 литров на литр, и в котором температура второго реактора выше, чем температура первого реактора.
В дополнительном варианте воплощения легкую крекинг-фракцию лигроина обрабатывают в блоке гидродесульфуризации. Фракция легкого лигроина с низким содержанием серы, извлекаемая из блока гидродесульфуризации, может быть использована в качестве сырья для блока этерификации или алкилирования или в качестве смешивающего потока для резервуара бензина.
Краткое описание чертежей
Эти и дополнительные аспекты изобретения будут более подробно разъяснены в качестве примера и со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг. 1 показывает схему последовательности операций способа согласно уровню техники для десульфуризации каталитического крекинг-лигроина.
Фиг. 2 показывает схему последовательности операций для варианта воплощения способа согласно изобретению для десульфуризации каталитический крекинг-лигроин.
Фигуры не приведены в масштабе. Как правило, идентичные компоненты обозначены одинаковыми номерами ссылок на Фигурах.
Подробное описание предпочтительных вариантов воплощения
Способ согласно настоящему изобретению включает в себя способ для получения лигроина с низким содержанием серы, который, например, пригоден для использования в резервуаре для бензина, из крекинг-лигроина, который содержит ценные олефиновые соединения.
Обычно крекинг-лигроин, который обрабатывают настоящим способом, имеет диапазон точек кипения примерно от точек кипения углеводородов, содержащих 5 атомов углерода (C5) примерно до 250°C. Температура выкипания сырья крекинг-лигроина зависит от нефтеочистительного завода, из которого оно происходит, и ограничениями рынка, но, как правило, остается в пределах, указанных выше.
В качестве общего термина, способ согласно изобретению содержит разделение крекинг-лигроина на две фракции: фракцию легкого лигроина и фракцию тяжелого лигроина, образованной фракцией тяжелого лигроина, которая комплементарна к фракции легкого лигроина. Разделение или фракционирование реализуют с помощью ректификационной колонны, снабженной несколькими тарелками, хорошо известной специалистами в данной области техники.
Как правило, точку отсечки выбирают таким образом, чтобы максимизировать содержание олефинов во фракции легкого лигроина. Это содержание можно легко определить, например, посредством определения бромного числа.
Как правило, точка отсечки составляет менее 160°C. Является предпочтительным, чтобы точка отсечки находилась между 50°C и 100°C, а более предпочтительно, между 55°C и 70°C.
Фракцию тяжелого лигроина, извлеченной в виде кубового осадка из ректификационной колонны, подвергают гидродесульфуризации в каталитическом блоке гидродесульфуризации в присутствии водорода, а катализатор гидрообработки (гидродесульфуризации) содержит металл VIII группы и металл VIB группы, осажденные на инертный носитель.
В предпочтительном варианте воплощения, когда десульфуризируемое сырье крекинг-лигроина содержит полиолефины (диолефины), является выгодным осуществлять селективную гидрогенизацию крекинг-лигроина перед фракционированием.
Обратимся теперь к Фигуре 1, где отображена упрощенная схема способа согласно уровню техники. Фигура 2 показывает упрощенную схему последовательности операций способа согласно настоящему изобретению, которая отлична от схемы по Фигуре 1 наличием воплощенной системы дистилляции. На Фигуре согласно изобретению обрабатываемое сырье лигроина, который содержит серосодержащие соединения, закипает в диапазоне кипения бензина, а именно, в диапазоне C5 до 250°C. Способ применим для материала в диапазоне кипения лигроина, взятого из продуктов термического или каталитического крекинга, поскольку они содержат желаемые ценные олефины и нежелательные соединения серы. Серосодержащие вещества в сырье, обрабатываемом способом согласно изобретению, могут представлять меркаптаны или гетероциклические соединения, такие как тиофены или алкилтиофены, или более тяжелые соединения, такие как бензотиофен.
Является предпочтительным, чтобы углеводородное сырье представляло собой бензиновую фракцию, полученную путем каталитического крекинга (FCC), которая содержит олефины при концентрации в диапазоне от 5 до 60 массовых %.
Содержание серы погонов лигроина, полученных путем каталитического крекинга (FCC), зависит от содержания серы в сырье, обрабатываемом путем FCC, и от температуры выкипания погона. Легкие фракции, конечно, имеют более низкое содержание серы, чем более тяжелые фракции. Как правило, содержания серы во всем погоне крекинг-лигроина, в частности, полученные из FCC, составляют более 100 частей на миллион по массе, и даже обычно более 500 частей на миллион по массе. Для крекинг-лигроина с температурами выкипания более 200°C, содержания серы обычно составляют более 1000 частей на миллион по массе, а в некоторых случаях могут достигать значений порядка 4000-5000 частей на миллион по массе.
Сырье крекинг-лигроина подают по линия 1 на блок 2 селективной гидрогенизации, который, как показано на Фигуре 2, содержит реактор, например реактор с неподвижным слоем, содержащий катализатор селективной гидрогенизации, пригодный для гидрогенизации диолефина. Этот этап гидрогенизации является необязательным, но выгодным, когда крекинг-лигроин содержит соединения диолефинов, которые склонны к полимеризации и к образованию смол, ответственных за загрязнение рабочих блоков и деактивацию катализатора. Этап гидрогенизации диолефина, как правило, осуществляют в присутствии катализатора, содержащего, по меньшей мере, один металл VIII группы, предпочтительно, выбранный из группы, образованной платиной, палладием и никелем, и инертный носитель. В качестве примера, может быть использован катализатор, содержащий 1-20% по массе никеля, осажденного на инертный носитель, такой как глинозем, кремнезем или кремнезем-глинозем, или носитель, содержащий, по меньшей мере, 50% глинозема. Этот этап гидрогенизации функционирует при давлении 0,4-5 МПа, при температуре 50-250°C, с часовой объемной скорости жидкости 1-10 ч-1. Для образования биметаллического катализатора может быть присоединен другой металл, такой как молибден или вольфрам.
В более общем виде, операцию осуществляют под давлением в присутствии такого количества водорода, которое слегка превышает стехиометрическое значение, необходимое для гидрирования диолефинов, причем предпочтительное количество вводимого H2 таково, что молярное отношение H2/полиненасыщенные соединения составляет 1-10 моль/моль, предпочтительно, 1-5 моль/моль. Водород и обрабатываемое сырье вводят в реактор в виде восходящего потока или нисходящего потока, предпочтительно, с неподвижным слоем катализатора. Температура в более общем виде находится в диапазоне примерно 50- 250°C, предпочтительно, в диапазоне 60-220°C, более предпочтительно, в диапазоне 100-200°C.
Давление является достаточным для поддержания более 80%, предпочтительно, более 95% по массе крекинг-лигроина, обрабатываемого в жидкой фазе в реакторе; в более общем виде, оно находится в диапазоне 0,4-5 МПа, предпочтительно более 1 МПа. Является выгодным, чтобы давление в диапазоне 1-4 МПа. Объемная скорость находится в диапазоне примерно 1-10 ч-1, предпочтительно, в диапазоне 2-8 ч-1.
Как показано на Фигуре 2, сырье крекинг-лигроина предварительно нагревают перед введением в блок 2 селективной гидрогенизации, путем непрямого теплообмена, воплощенного в теплообменнике 3 и 4, в которых используют, соответственно, в качестве теплообменной текучей среды, горячий вытекающий поток, извлекаемый из блока гидродесульфуризации 13 (по линии 14), и горячий вытекающий поток, извлекаемый из блока 2 селективной гидрогенизации (по линии 6). Как правило, предварительно нагретое сырье крекинг-лигроина перед введением в блок 2 селективной гидрогенизации дополнительно нагревают с помощью нагревательного устройства 5.
Гидрированный вытекающий поток, который удаляют из реактора 2 по линии 6, подают на ректификационную колонну 7, сконфигурированную для фракционирования крекинг-лигроина, с образованием двух фракций, - фракции легкого лигроина 8 и фракции тяжелого лигроина 9, которые соответственно извлекают в виде бокового погона и потоков кубового осадка. Точка отсечки между этими двумя фракциями соответствует конечной точке кипения (также известной как температура выкипания) фракции легкого лигроина, и исходной точке кипения (исходной точке) для тяжелого лигроина. Что касается точки кипения, то она находится при температуре, которая, как правило, составляет от 50°C до 100°C, предпочтительно, от 55°C до 70°C.
Фракция тяжелого лигроина 9 соответствует фракции, которая комплементарна к фракции легкого лигроина 8. Как показано на Фигуре 2, фракцию легкого лигроина и фракцию тяжелого лигроина извлекают соответственно в виде потока отогнанного продукта из ректификационной секции ректификационной колонны и в виде потока кубового осадка из отпарной секции ректификационной колонны.
Ректификационная колонна, используемая в способе согласно изобретению, хорошо известна для специалистов в данной области техники и содержит вертикальную цилиндрическую внешнюю оболочку, которая содержит внутренние элементы для обеспечения хорошего контакта между жидким и газообразным потоками, которые циркулируют по ней при противотоке. Зона дистилляции колонны обычно содержит, по меньшей мере, 15 теоретических тарелок, предпочтительно, по меньшей мере, 20 теоретических тарелок. Тарелки пронумерованы, начиная с ректификационной секции, до секции повторного кипячения.
Как показано на Фигуре 2, ректификационная колонна содержит кубовый ребойлер 10, функция которого состоит в нагреве кубовой жидкости, извлекаемой по линии 11 (или через вход кубового ребойлера), для получения паровой фазы, необходимой для дистилляции. Паровую фазу подвергают рециркуляции назад в ректификационную колонну 7 по входной линии 12 (или через выход кубового ребойлера) ниже нижней тарелки колонны (тарелки n). Кубовый ребойлер 10 снабжают энергией за счет источника высокой температуры, который может представлять собой, например, пар высокого давления или горячий газ, получаемый за счет сгорания топлива. Следует учитывать, что ректификационная колонна также включает в себя систему дефлегматора, не показанную на Фигурах для ясности.
Рабочие условия ректификационной колонны 7, как правило, бывают следующие: при давлении ниже 1 МПа и с температурным градиентом в колонне в диапазоне от 60°C до 250°C.
Является предпочтительным, чтобы кубовый ребойлер функционировал таким образом, чтобы температура входа кубового ребойлера составляла 150-250°C, а более предпочтительно, 180-210°C.
Фракция тяжелого лигроина 9 перемешивается с водородом, а затем претерпевает обработку гидродесульфуризацией, осуществляемой в блоке гидродесульфуризации 13, содержащем, по меньшей мере, один реактор восходящего потока или нисходящего потока, предпочтительно, с неподвижным слоем катализатора, включающего в себя катализатор гидрообработки, адаптированный для преобразования серосодержащих соединений в H2S в присутствии водорода, для получения десульфуризированного вытекающего потока, который удовлетворяет желаемым спецификациям, с точки зрения содержания серы. Рабочие условия для гидрообработки отрегулированы для достижения желаемой степени десульфуризации. Как правило, по меньшей мере, 90% серосодержащих соединений, присутствующих во фракции тяжелого лигроина, преобразуются в H2S.
Согласно предпочтительному варианту воплощения и когда предполагается восстановление фракции лигроина с очень низким содержанием серы, блок 13 гидродесульфуризации содержит два реактора гидродесульфуризация, расположенные последовательно, как указано в документах EP 755 995 и EP 1 174 485. В этом случае, блок гидродесульфуризации может функционировать с промежуточным этапом удаления H2S или без такового. Является предпочтительным, чтобы вытекающий поток, извлекаемый из первого реактора гидродесульфуризации, нагревался до его обработки в последующем втором реакторе гидродесульфуризации, который функционирует при более высокой температуре, чем первый реактор гидродесульфуризации, например, разность температур между упомянутыми реакторами, ΔT, составляет примерно 20-60°C, а более предпочтительно, примерно 30-50°C.
Фракция тяжелого лигроина подвергается гидрообработке в присутствии водорода, с катализатором, содержащим, по меньшей мере, один металл VIII группы и/или, по меньшей мере, один металл VIB группы, при температуре примерно 160-420°C, при давлении, которое, как правило, составляет примерно 0,5-8 МПа. Объемная скорость жидкого продукта составляет примерно 0,5-10 ч-1 (выраженный как объем жидкости на объем катализатора в час), предпочтительно, 1-6 ч-1. Отношение (H2/фракция тяжелого лигроина) отрегулировано как функция желаемой степени десульфуризации до примерно 100-600 литров на литр, предпочтительно, 150-500 литров на литр. Является предпочтительным, чтобы температура составляла 200-380°C. Является предпочтительным, чтобы давление составляло 1-4 МПа.
Катализатор гидродесульфуризации, как правило, содержит, по меньшей мере, один металл VIII группы (металлы из групп 8, 9 и 10 по новой классификации, т.е., железо, рутений, осмий, кобальт, родий, иридий, никель, палладий или платина) и, по меньшей мере, один металл из группы VIB (металлы из группы 6 по новой классификации, т.е., хром, молибден или вольфрам), на подходящем носителе. Металл VIII группы, как правило, представляет собой никель или кобальт, а металлы VIB группы, как правило, представляют собой молибден или вольфрам. Предпочтительными являются такие сочетания, как никель-молибден или кобальт-молибден. Носитель катализатора обычно представляет собой пористое инертное твердое тело, такое как глинозем, кремнезем-глинозем, или другие пористые твердые тела, такие как магнезия, кремнезем или оксид титана, используемый один или в смеси с глиноземом или кремнеземом-глиноземом.
Горячий гидродесульфуризированный вытекающий поток, полученный из блока 13 гидрообработки по линии 14, может быть использован в качестве теплообменной текучей среды в непрямом теплообменнике 15 для предварительного нагрева фракции тяжелого лигроина 9, а в непрямом теплообменнике 3 - для предварительного нагрева сырья крекинг-лигроина, как разъяснялось выше. Гидродесульфуризированный вытекающий поток либо направляют в резервуар для бензина нефтеочистительного завода, либо рекомбинируют с фракцией легкого лигроина, а затем смесь направляют в резервуар для бензина.
Как показано на Фигуре 2, в дополнение к кубовому ребойлеру 10, в ректификационной колонне воплощен промежуточный ребойлер 16, соединенный с линией 18 бокового погона (или с входом промежуточного ребойлера), сконструированной для извлечения промежуточной фракции лигроина. Линия 18 бокового погона, проходящая через тарелку z в колонне, расположена выше вход 11 кубового ребойлера и ниже входа для подачи колонны. Температура тарелки z должна быть выше, чем температура тарелки сырья и ниже, чем температура источника тепла, используемого в промежуточном ребойлере, вследствие чего упомянутая промежуточная фракция лигроина может быть нагрета упомянутым источником тепла. Является предпочтительным, чтобы тарелка для бокового погона имела температуру, по меньшей мере, на 10°C, предпочтительно, по меньшей мере, на 20°C, более предпочтительно, по меньшей мере, на 30°C ниже, чем температура самой нижней тарелки, расположенной в нижней секции (в отпарной секции) колонны.
Промежуточный ребойлер 16 может представлять собой любой теплообменник, пригодный для передачи тепла от источника тепла к зоне дистилляции колонны. Согласно изобретению в промежуточном ребойлере 16 можно использовать в качестве источника теплообмена (или текучей среды) внутренний горячий поток, генерируемый процессом или любым горячим потоком, полученным на нефтеочистительном заводе, где воплощен данный процесс. Температура источника тепла, подаваемого на промежуточный ребойлер, должна быть выше, чем температура извлеченной промежуточной фракции лигроина. Является предпочтительным, чтобы обеспечиваемый источник тепла имел температуру, по меньшей мере, на 5°C, предпочтительно, по меньшей мере, на 10°C, более предпочтительно, по меньшей мере, на 20°C выше температуры одной из извлеченной промежуточной фракции лигроина. В качестве предпочтения, промежуточный ребойлер функционирует для подачи тепла на ректификационную колонну при температуре 100-240°C, более предпочтительно 130-210°C, и даже более предпочтительно, 140-190°C.
В варианте воплощения, показанном на Фигуре 2, источник теплообмена, подающий тепло при более низкой температуре, чем температура кубового ребойлера 10, представляет собой десульфуризированный вытекающий поток 14, выведенный из блока гидродесульфуризации 13.
Согласно изобретению нагретая промежуточная фракция лигроина, накопленная в нисходящем потоке промежуточного ребойлера 10, подвергается рециркуляции в ректификационной колонне по линии 17 на/или ниже тарелки для бокового погона и выше самой нижней тарелки ректификационной колонны.
Согласно варианту воплощения тарелка, где нагретую промежуточную фракцию лигроина подвергают рециркуляции, имеет почти ту же температуру, что и температура нагретого промежуточного лигроина.
Согласно изобретению нагретая промежуточная фракция лигроина, которую подвергают рециркуляции, может присутствовать в виде пара или смеси пара и жидкости.
Согласно изменению процесса ректификационная колонна может включать в себя более одного промежуточного ребойлера, например, два промежуточных ребойлера, в которых каждый промежуточный ребойлер снабжается теплом, обеспечиваемым частью гидродесульфуризиованного вытекающего потока или любого другого внутреннего потока нефтеочистительного завода, при условии, что температура источника тепла будет выше, чем температура промежуточных фракций лигроина.
Согласно изменению процесса, также можно извлечь из ректификационной колонны четвертый поток лигроина, в дополнение к легкой, промежуточной и тяжелой фракциям лигроина, в качестве дополнительного потока бокового погона. Упомянутый четвертый поток, как правило, извлекают из тарелки, находящейся выше тарелки промежуточного бокового погона и ниже тарелки сырья. Например, четвертый поток лигроина, который может быть квалифицирован как погон «среды крекинг-лигроина», может содержать углеводороды, имеющие 6-8 атомов углерода на молекулу или 6-7 атомов углерода на молекулу.
Следует отметить, что в контексте изобретения промежуточный крекинг-лигроин, извлеченный в виде бокового погона, не может быть полностью нагрет в промежуточном ребойлере. В этом случае, только часть упомянутого промежуточного крекинг-лигроина рециркулирует назад в ректификационную колонну, тогда как дополнительная часть используется в качестве продукта или в качестве сырья в другом реактивном блоке.
Поэтому, способ согласно изобретению допускает энергосбережение путем использования горячего технологического потока в качестве дополнительного подвода тепла в ректификационную колонну через промежуточный ребойлер. Несомненно, наличие промежуточного ребойлера предполагает вклад общих энергетических нагрузок в дистилляцию, и поэтому способно снизить нагрузку кубового ребойлера.
Без дополнительной детальной разработки, предполагается, то обычный специалист в данной области техники может, используя предыдущее описание, применить настоящее изобретение в самой полной мере. Поэтому, вышеописанные предпочтительные конкретные варианты воплощения следует рассматривать лишь как иллюстративные, а не ограничивающие каким-либо образом остаток раскрытия.
В вышеприведенном описании и в примерах, все температуры изложены без исправлений, в градусах Цельсия, а все доли и процентные содержания приведены в процентах по массе, если не указано иное.
Примеры
Следующий пример сопоставляет энергопотребление оборудования для гидродесульфуризации в способе с использованием FCC-бензина согласно Фигурам 1 и 2. FCC-бензин характеризуется исходной точкой кипения 35°C и конечной точкой кипения 208°C, октановым числом по исследовательскому методу, равным 94,4, и общим содержанием серы 225 массовых частей на миллион. Расход FCC-бензина составляет 159 тонн в час.
Пример 1 (сравнительный)
FCC-бензин, предварительно нагретый при 155°C, нагревают при 160°C с помощью нагревательного устройства 5, которое представляет собой теплообменник пара высокого давления, и обрабатывают в блоке 2 селективной гидрогенизации при 2,36 МПа (абсолютном).
Вытекающий поток, извлеченный из блока 2 селективной гидрогенизации при 176°C, направляют в ректификационную колонну 7, содержащую 28 теоретических тарелок. Вход для подачи ректификационной колонны расположен на 17й теоретической тарелке (тарелка 1 - это самая верхняя тарелка). Колонна 7 функционирует при следующих условиях:
- при 0,68 МПа (абсолютном давлении) и 88°C на колонной головке; и
- при 199°C и 0,71 МПа (абсолютном давлении) бар по манометру на дне колонны.
Колонна в своей ректификационной секции разделяет в качестве отогнанных продуктов потоки высокосернистого нефтяного газа и фракцию легкого лигроина (light cracked naphta, LCN для легкого крекинг-лигроин) при температуре 105°C, а в своей отпарной секции - в виде кубового осадка, - фракцию тяжелого лигроина (heavy cracked naphta, HCN, для тяжелого крекинг-лигроина) при температуре 190°C.
Часть фракции тяжелого лигроина нагревают при 199°C посредством кубового ребойлера 10, содержащего теплообменник пара высокого давления, а затем возвращают в колонну.
Другая дополнительная часть фракции тяжелого лигроина составляет сырье для блока 13 гидродесульфуризации, содержащего два реактора гидродесульфуризация (hydrodesulphurization, HDS), расположенных последовательно, которые работают с промежуточным нагревательным устройством (печью топливного газа) вытекающего потока, извлеченного из первого HDS-реактора. Условия HDS следующие:
1й HDS-реактор: Tвход=260°C, Tвыход=267°C, Pвход=2,35 МПа (абсолютное);
2й HDS-реактор: Tвход=310°C, Tвыход =312°C, Pвход=2 МПа (абсолютное).
Промежуточная мощность нагрева печи топливного газа: 3,7 МВт.
Пример 2 (согласно изобретению)
Пример 2 основан на способе согласно настоящему изобретению. Промежуточную фракцию лигроина, извлеченную из колонны на 19й теоретической тарелке (тарелка 1 - самая верхняя тарелка), имеющей температуру на выходе, составляющую 155°C, нагревают в промежуточном ребойлере (теплообменнике), который снабжен гидродесульфуризированным вытекающим потоком при 188°C в качестве источника тепла. Промежуточную фракцию лигроина, извлеченную при 160°C, затем возвращают в ректификационную колонну на 20й теоретической тарелке.
В Таблице 1 собраны энергетические нагрузки, обеспечивающие требуемое тепло для запуска процесса согласно Фигуре 1 и Фигуре 2.
Таблица 1
Следует учитывать, что благодаря внедрению промежуточного ребойлера, способного обеспечивать тепло при более низкой температуре, чем температура кубового ребойлера, и подавать десульфуризированную фракцию тяжелого лигроина в качестве источника тепла, можно снизить нагрузку кубового ребойлера, что приводит к существенной экономии эксплуатационных расходов.
Специалистам в данной области техники следует учитывать, что настоящее изобретение не ограничено тем, что было детально показано и описано выше в настоящей работе. Изобретению присущ каждый и всякий новый отличительный признак и каждое и всякое сочетание отличительных признаков. Номера ссылок в формуле изобретения не ограничивают объем их область охранительного действия. Использование глагола «содержать» и его спряжений не исключает наличия элементов, отличных от тех, которые указаны. Использование единственного числа для элемента не исключает наличия нескольких таких элементов.
Настоящее изобретение было описано применительно к конкретным вариантам воплощения, которые иллюстрируют изобретение, и их не следует рассматривать в качестве ограничивающих. Таким образом, для ректификационной колонны может быть сделано множество модификаций, например, в виде различного количества теоретических тарелок и конструкций колонны, которые в целом могут быть изменены, при вмещении в нее еще и кубового ребойлера и промежуточного ребойлера, способного подавать тепло при более низкой температуре, чем температура кубового ребойлера, за счет внутреннего источника тепла.
Предыдущие примеры можно повторить с аналогичным успехом, при замене в целом или конкретных описанных реагентов и/или рабочих условий настоящего изобретения на те, которые использованы в предыдущих примерах.
Все раскрытия всех заявок, патентов и публикаций, перечисленных в настоящей работе, полностью включены в нее в виде ссылки.
Исходя из вышеприведенного описания, обычный специалист в данной области техники может легко убедиться в основных характеристиках настоящего изобретения и, без отступления от его сущности и объема, может сделать различные изменения и модификации изобретения, для его адаптации к различным применениям и условиям.
Настоящее изобретение относится к способу десульфуризации крекинг-лигроина, содержащего органические соединения серы, включающему: a) подачу крекинг-лигроина на ректификационную колонну, содержащую кубовый ребойлер; b) разделение упомянутого крекинг-лигроина на фракции, с образованием фракции легкого лигроина и фракции тяжелого лигроина, которую удаляют в виде кубового осадка из ректификационной колонны; c) подачу фракции тяжелого лигроина и водорода на блок гидродесульфуризации, содержащий катализатор гидродесульфуризации, с получением вытекающего потока десульфуризированного тяжелого лигроина; причем способ дополнительно включает: d) извлечение промежуточной фракции лигроина в виде бокового погона из ректификационной колонны у тарелки для бокового погона, расположенной ниже входа для подачи сырья и выше нижнего выхода для фракции тяжелого лигроина; e) нагрев упомянутой промежуточной фракции лигроина при более низкой температуре, чем температура кубового ребойлера, с помощью промежуточного ребойлера, снабженного источником тепла, имеющим температуру более низкую, чем у кубового ребойлера; f) рециркуляцию нагретой промежуточной фракции лигроина в ректификационную колонну на тарелку, расположенную ниже тарелки для бокового погона промежуточной фракции лигроина, колонны и выше самой нижней тарелки ректификационной колонны. 15 з.п. ф-лы, 2 пр., 1 табл., 2 ил.
1. Способ десульфуризации крекинг-лигроина, содержащего органические соединения серы, включающий:
a) подачу крекинг-лигроина на ректификационную колонну, содержащую кубовый ребойлер;
b) разделение упомянутого крекинг-лигроина на фракции, с образованием фракции легкого лигроина и фракции тяжелого лигроина, которую удаляют в виде кубового осадка из ректификационной колонны;
c) подачу фракции тяжелого лигроина и водорода на блок гидродесульфуризации, содержащий катализатор гидродесульфуризации, с получением вытекающего потока десульфуризированного тяжелого лигроина;
причем способ дополнительно включает:
d) извлечение промежуточной фракции лигроина в виде бокового погона из ректификационной колонны у тарелки для бокового погона, расположенной ниже входа для подачи сырья и выше нижнего выхода для фракции тяжелого лигроина;
e) нагрев упомянутой промежуточной фракции лигроина при более низкой температуре, чем температура кубового ребойлера, с помощью промежуточного ребойлера, снабженного источником тепла, имеющим температуру более низкую, чем у кубового ребойлера;
f) рециркуляцию нагретой промежуточной фракции лигроина в ректификационную колонну на тарелку, расположенную ниже тарелки для бокового погона промежуточной фракции лигроина, колонны и выше самой нижней тарелки ректификационной колонны.
2. Способ по п. 1, в котором промежуточный ребойлер снабжается теплом от вытекающего потока десульфуризированного тяжелого лигроина в качестве источника тепла.
3. Способ по п. 1, в котором промежуточный ребойлер снабжается теплом от технологического потока нефтеочистительного завода в качестве источника тепла.
4. Способ по п. 1, в котором тарелка для бокового погона имеет температуру по меньшей мере на 10°C ниже, чем температура самой нижней тарелки колонны.
5. Способ по п. 1, в котором нагретую промежуточную фракцию лигроина подвергают рециркуляции на тарелку, расположенную ниже тарелки для бокового погона, и в котором упомянутая тарелка имеет температуру между температурой нагретой промежуточной фракции лигроина и температурой тарелки для бокового погона.
6. Способ по п. 1, в котором крекинг-лигроин представляет собой лигроин, подвергнутый термическому или каталитическому крекингу.
7. Способ по п. 1, в котором крекинг-лигроин представляет собой бензин, имеющий точку кипения от точек кипения углеводородов, имеющих пять атомов углерода (C5), до 250°C.
8. Способ по п. 1, в котором перед стадией a) крекинг-лигроин обрабатывают в присутствии водорода в блоке селективной гидрогенизации, а вытекающий поток, извлекаемый из блока селективной гидрогенизации, направляют на стадию a).
9. Способ по п. 1, в котором ректификационная колонна функционирует и сконфигурирована таким образом, что точка отсечки между фракцией легкого лигроина и фракцией тяжелого лигроина находится при температуре ниже 160°C.
10. Способ по п. 9, в котором точка отсечки составляет 50-100°C.
11. Способ по п. 1, в котором тяжелую крекинг-фракцию лигроина обрабатывают в блоке гидродесульфуризации, содержащем по меньшей мере один реактор, включающий в себя слой катализатора гидродесульфуризации, в присутствии водорода, при температуре 160-420°C, при давлении 0,5-8 МПа, при объемной скорости жидкого продукта 0,5-10 ч-1 и при соотношении H2/тяжелая крекинг-фракция лигроина 100-600 литров на литр.
12. Способ по п. 1, в котором тяжелую крекинг-фракцию лигроина обрабатывают в блоке гидродесульфуризации, содержащем первый и второй реактор, установленные последовательно, где каждый из них включает в себя слой катализатора гидродесульфуризации, в присутствии водорода, при температуре 160-420°C, при давлении 0,5-8 МПа, при объемной скорости жидкого продукта 0,5-10 ч-1 и при соотношении H2/тяжелая крекинг-фракция лигроина 100-600 литров на литр, и в котором температура второго реактора выше, чем температура первого реактора.
13. Способ по п. 1, в котором легкую крекинг-фракцию лигроина дополнительно обрабатывают в блоке гидродесульфуризации.
14. Способ по п. 1, в котором тарелка для бокового погона имеет температуру по меньшей мере на 20°C ниже, чем температура самой нижней тарелки колонны.
15. Способ по п. 1, в котором тарелка для бокового погона имеет температуру по меньшей мере на 30°C ниже, чем температура самой нижней тарелки колонны.
16. Способ по п. 9, в котором точка отсечки составляет 55-70°C.
| RU 2015105259 A, 10.09.2016 | |||
| US 2015158835 A1, 11.06.2015 | |||
| US 5346593 A, 13.09.1994 | |||
| УСТРОЙСТВО ОТБОРА МОЩНОСТИ И СИСТЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОБОГРЕВА ТРУБОПРОВОДА, СОДЕРЖАЩАЯ ТАКОЕ УСТРОЙСТВО | 2023 |
|
RU2821850C1 |
