СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРОКРЕКИНГА С УМЕНЬШЕНИЕМ КОЛИЧЕСТВА ПОЛИЯДЕРНЫХ АРОМАТИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ Российский патент 2021 года по МПК C10G49/22 C10G47/00 B01D3/06 B01D3/34 B01D3/38 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Объектом настоящего изобретения являются способ и устройство, позволяющие уменьшить концентрацию тяжелых полициклических ароматических соединений (ТПАС) в петле рециркуляции установок гидрокрекинга.

ИЗВЕСТНЫЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Процессы гидрокрекинга обычно используют на нефтеперерабатывающих заводах для превращения углеводородных смесей в продукты, стоимость которых может быть легко повышена. Эти процессы могут быть использованы для превращения легких фракций, таких как, например, бензинов в более легкие фракции (LPG)(БЛФ). В то же время, обычно их используют, кроме того, для превращения более тяжелых фракций (таких, как тяжелые синтетические или нефтяные фракции, например, газойли, образующиеся при вакуумной дистилляции, или эфлюенты установки Фишера-Тропша) в бензин или нефть, керосин, газойль. Процесс этого типа используют также для получения масел. Для того, чтобы увеличить конверсию установок гидрокрекинга, неконвертированную часть сырья повторно используют в реакционной секции, в которой она уже проходила, либо в независимом реакционной секции. Это приводит в петле рециркуляции к накоплению нежелательных полициклических ароматических соединений (ТПАС), образующихся в реакционной секции во время реакции крекинга. Эти соединения отравляют катализатор гидрокрекинга, что уменьшает каталитическую активность, а также продолжительность цикла. Они могут также осаждаться или отлагаться в холодных частях установки, генерируя, таким образом, неисправности.

Соединения ТПАС определяют как полициклические или полиядерные ароматические соединения, которые содержат, таким образом, несколько колец или конденсированных бензольных циклов. Обычно их называют ТПА, Heavy Polynuclear Aromatics, тяжелая полиядерная ароматика согласно англо-саксонской терминологии PNA или ТПАС. Типично, ТПАС называемые тяжелыми, содержат, по меньшей мере, 4, даже по меньшей мере 6 бензольных циклов в каждой молекуле. Соединения с менее чем 6 циклами (производные пирена, например, могут быть более легко гидрированы и, следовательно, в меньшей степени способны отравлять катализаторы. Вследствие этого мы особенно интересуемся наиболее репрезентативными соединениями семейства с 6 ароматическими циклами или большим числом циклов, как, например, коронен (соединение с 24 атомами углерода), дибензо(e,ghi)перилен (26 атомов углерода), нафто [8,2,1]коронен (30 атомов углерода) и овален (32 атома углерода), которые являются соединениями, наиболее легко идентифицируемыми и количественно определяемыми, например, хроматографически.

В патенте US 7588678 описан способ гидрокрекинга с рециркуляцией неконвертированной фракции 380°С+, способ в котором соединения ТПАС удаляют из рециркулированной фракции при помощи адсорбента. Другие технологии уменьшения количества или удаления ТПАС описаны в известном уровне техники этого патента, такие, как, например, их уменьшение посредством гидрирования или их осаждения с последующим фильтрованием. Фирма-заявитель нашла способ, который не использует эти технологии для выделения ТПАС.

В патенте US 4961839 описан способ гидрокрекинга, позволяющий увеличить конверсию за проход, используя повышенные расходы водорода в реакционной зоне, испаряя значительную часть углеводородов, направляемых в колонну разделения продуктов и концентрируя полициклические ароматические соединения в небольшую тяжелую фракцию, которую извлекают из этой колонны. В этом способе тяжелую фракцию извлекают на уровне тарелки, расположенной выше точки питания и ниже точки извлечения дизельного дистиллята; эту тяжелую фракцию возвращают на гидрокрекинг. Продукт нижней части колонны (остаток) возвращают непосредственно в колонну фракционирования. Этот тип технологии безусловно позволяет уменьшить концентрацию ТПАС в петле рециркуляции в реактор, но приводит к значительному уменьшению выходов и значительным затратам, ссливвязанным с количествами водорода.

В патенте US 3377267 описан способ гидрокрекинга, в котором гидрокрекированный эфлюент проходит в баллон горячего сепаратора высокого давления, и вся или часть фракции нижней части баллона горячего сепаратора высокого давления отпаривают в противотоке в отпарной колонне при помощи водяного пара. Часть фракции нижней части отпарной колонны представляет собой слив установки, другую часть возвращают в реактор. В этой конфигурации поток, который рециркулируют в реакционную секцию, сильно обогащен ТПАС, так как тот же самый состав, что поток, позволяющий продуть ТПАС из установки. С другой стороны, в указанной отпарной колонне одновременно протекают стадия отпаривания ТПАС и стадия разделения неконвертированных продуктов, рециркулируемых в реакционную секцию, и продуктов, стоимость которых может быть повышена.

Заявки на патенты WO 2012/052042 и WO 2012/052116(соответствующие US-2013/0220885) описывают способ гидрокрекинга, в котором часть фракции нижней части колонны фракционирования (остаток) возвращают в реакционную секцию. Другую часть фракции нижней части колонны фракционирования отпаривают в противотоке в отпарной колонне. Газообразную фракцию, полученную после отпаривания, вновь направляют в колонну для фракционирования, и тяжелую фракцию, образующуюся в результате отпаривания, по меньшей мере, частично очищают, другая часть этой фракции может быть возвращена в промывную колонну. Операционные условия колонны фракционирования и промывной колонны связаны между собой, так как газообразный эфлюент промывной колонны образует одну из фракций колонны для фракционирования и часть нижнего продукта колонны для фракционирования образует загрузку отпарной колонны.

Эти способы позволяют уменьшить количество ТПАС, в ущерб выходам гидрокрекинга, операционным издержкам и/или технологичности установки.

Заявки на патенты FR3030564A, FR3030565A и FR3030566А фирмы-заявителя описывают способ гидрокрекинга, в котором тяжелую фракцию извлекают сбоку основной колонны фракционирования и, возможно, промывают в противотоке в промывной колонне. Эту тяжелую фракцию, или тяжелую фракцию, образующуюся в результате промывки, которая является менее концентрированной по ТПАС, затем смешивают с частью фракции, собранной в нижней части колонны фракционирования, более концентрированной по ТПАС, перед тем, как возвратить ее в реакционную секцию. Другая часть фракции, собранной в нижней части колонны фракционирования, образует слив установки.

Фигура 1 представляет устройство для гидрокрекинга известного уровня техники, в котором эфлюент, выходящий из реакционной секции (2) гидрокрекинга направляют последовательно в баллоны сепараторов (4а) и (4b), затем непосредственно в секцию фракционирования (32). Обработку ТПАС осуществляют в отпарном аппарате (40), расположенном сбоку и ниже по отношению к секции фракционирования(32).

В частности, устройство фигуры (1) содержит:

Трубопровод (1) для введения сырья в печь (8), трубопровод (8) для введения водорода в сырье, указанная печь снабжена трубопроводом для выхода нагретого сырья в реакционную секцию (2) гидрокрекинга, причем указанная секция снабжена трубопроводом (3а) для извлечения гидрокрекированного эфлюента,

горячий сепаратор высокого давления (4а), снабженный трубопроводом (3а) для ввода гидрокрекированного эфлюента и снабженный в верхней части сепаратора трубопроводом (3b)для удаления газообразного эфлюента, при этом указанный сепаратор снабжен трубопроводом (9а) для извлечения тяжелого эфлюента,

холодный сепаратор высокого давления (4b), снабженный трубопроводом (3b) для ввода газообразного эфлюента, выходящего из горячего сепаратора высокого давления (4а), трубопроводом (5) для удаления газообразного эфлюента, при этом указанный сепаратор снабжен трубопроводом (9b) для извлечения тяжелого эфлюента,

зону (7) сжатия, по меньшей мере, части газообразного эфлюента, выходящего из холодного сепаратора высокого давления (4b), трубопровод (6) для ввода водорода в трубопровод (5), трубопровод (8) для ввода сжатого газообразного потока в сырье,

секцию фракционирования, содержащую колонну для фракционирования (32), снабженную трубопроводом (9а) для ввода тяжелого эфлюента, выходящего из горячего сепаратора высокого давления (4а), трубопровод (9b)для ввода тяжелого эфлюента, выходящего из холодного сепаратора высокого давления (4b), трубопровод (33) для удаления газов,

трубопровод (34) для извлечения фракции нефти, трубопровод (36) для извлечения фракции газойля и трубопровод (35) в нижней части колонны для извлечения остатка, причем указанный трубопровод (35) дает возможность рециркуляции всего или части указанного остатка через трубопровод (18) в реакционную секцию (2) и дает возможность очистки через трубопровод (16),

боковой отпарной аппарат на секции фракционирования (32), снабженный трубопроводом для ввода части фракционированного эфлюента в указанную секцию (32), трубопровод для рециркуляции газообразного эфлюента в указанную секцию (32) и трубопровод (37) для удаления тяжелого эфлюента в трубопровод (18) рециркуляции.

В области изобретения специалисты, таким образом, постоянно ищут как лимитировать накопление ТПАС в петле рециркуляции, например, путем изменения продувки обогащенной ТПАС, чтобы предотвратить преждевременную дезактивацию применяемых катализаторов, разделяя конечные продукты, стоимость которых может быть увеличена и неконвертированные продукты. Под продувкой подразумевают удаление потока наружу из применяемого способа. Неконвертированные продукты возвращают в реакционную секцию установки, чтобы максимизировать выходы.

Удивительным образом, фирма-заявитель обнаружила, что было можно развязать стадию продувки ТПАС и стадию разделения неконвертированных продуктов и продуктов, стоимость которых может быть увеличена и таким образом осуществлять эти стадии раздельно, позволяя выгодно адаптировать операционные условия и, следовательно, характеристики каждой из стадий. В результате получают отчетливое улучшенное уменьшение количества ТПАС.

Благоприятно, способ согласно изобретению дает возможность увеличить продолжительность цикла и времени жизни катализатора, применяемого на стадии а) гидрокрекинга.

Способ согласно изобретению предлагает добавить разделительную колонну, типа промывной колонны или испарительной колонны выше секции фракционирования, чтобы обработать по меньшей мере часть тяжелого эфлюента, выходящего из горячего сепаратора высокого давления. Всю или часть фракции нижней части указанной колонны, которая обогащена ТПАС, продувают. По меньшей мере, часть фракции нижней части, выходящей из секции фракционирования, которая состоит из неконвертированных продуктов, возвращают в реакционную секцию. Способ согласно изобретению не содержит отпарного аппарата, размещенного ниже колонны для фракционирования, так, как способ известного уровня техники.

РЕЗЮМЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Уточняют, что во всем описании выражение «находящийся в интервале от … до …» надо понимать как включающее крайние значения.

С точки зрения настоящего изобретения различные представленные способы осуществления могут быть использованы одни или в комбинации одни с другими.

Чтобы облегчить понимание изобретения, применяемая нумерация оборудования, иллюстрированная фигурами, указана в описании без ограничения объема патентной охраны. Нумерация потоков в описании способа согласно изобретению соответствует нумерации трубопроводов в устройстве.

Объектом настоящего изобретения является разработка способа гидрокрекинга сырья, содержащего от 20 до 100% об. соединений, причем указанное сырье имеет температуру кипения больше 340°С, предпочтительно, больше 370 °С, содержание серы, находящееся в интервале от 0,01 до 5% масс. содержание азота больше 500 ч./млн масс., предпочтительно, находящееся в интервале от 500 до 1000 ч./млн масс., суммарное содержание никеля и ванадия меньше 2 ч./млн масс. и содержание асфальтенов меньше 3000 ч./млн масс., предпочтительно, меньше 1000 ч./млн масс., при этом указанный способ включает в себя:

а) стадию гидрокрекинга а) указанного сырья при температуре больше 200°С, давлении больше 1 МПа, пространственной скорости, находящейся в интервале от 0,1 до 20 ч^-1 и объемном отношении литр водорода/литр сырья, находящемся в интервале от 80 до 5000, и получают гидрокрекированный эфлюент,

b) стадию b) разделения эфлюента, полученного в результате стадии а) гидрокрекинга, применяемую в горячей зоне разделения, содержащей горячий сепаратор высокого давление, причем указанное давление больше 0,5 МПа и меньше давления, применяемого на стадии а) гидрокрекинга, и при температуре, находящейся в интервале от 200°С до 450°С, и получают газообразный эфлюент в верхней части горячего сепаратора высокого давления и тяжелый эфлюент в нижней части горячего сепаратора высокого давления,

с) стадию с) разделения газообразного эфлюента, полученного на стадии b) в верхней части горячего сепаратора высокого давления, применяемую в холодной зоне разделения, содержащей холодный сепаратор высокого давления с температурой, находящейся в интервале от 0 до 200°С и давлением, больше 0,5 МПа и меньше давления, применяемого на стадии b), и получают газообразный эфлюент в верхней части холодного сепаратора высокого давления и тяжелый эфлюент в нижней части холодного сепаратора высокого давления,

d) стадию d) разделения тяжелого эфлюента, полученного на стадии b), применяемую в колонне разделения, выбранной среди аппарата отпаривания или испарительной колонны, в результате которой получают газообразный эфлюент в верхней части указанной колонны и остаток в нижней части колонны, и по меньшей мере часть указанного остатка концентрированного ТПАС, удаляют путем продувки,

е) стадию е) фракционирования тяжелого эфлюента, полученного в результате стадии с), и газообразного эфлюнта, полученного на стадии d), причем указанную стадию осуществляют в секции фракционирования, и получают, по меньшей мере, одну фракцию нефти, по меньшей мере, одну фракцию газойля, остаток и указанный остаток полностью или частично возвращают на стадию а) гидрокрекинга.

В частном способе осуществления сырье предварительно обрабатывают на стадии а) путем гидроочистки.

В частном варианте способа осуществления, способ содержит стадию (b') разделения, применяемую в зоне горячего разделения, в которой тяжелый эфлюент, выходящий со стадии (b)разделения, обрабатывают в горячем сепараторе среднего давления при давлении, меньше 4,5 МПа и при температуре, находящейся в интервале от 200 до 450°С, и получают газообразный эфлюент и тяжелый эфлюент, указанный тяжелый эфлюент направляют на стадию d).

В другом частном варианте способа осуществления стадию с) разделения осуществляют в сепараторе, выбранном среди колбы мгновенного равновесного испарения, отпарного аппарата или простой дистилляционной колонны, при давлении, меньше давления на стадии b) на величину от 0,1 МПа до 1,0 МПа.

В другом частном варианте способа осуществления способ содержит стадию с') разделения, осуществляемую в зоне холодного разделения тяжелого эфлюента, выходящего со стадии с) и/или газообразного эфлюента, полученного на выходе стадии b'), при давлении меньше 4,5 МПа и при температуре, находящейся в интервале от 0 до 200°С, в результате которой получают газообразный эфлюент и тяжелый эфлюент, который направляют на стадию е).

В другом частном варианте способа осуществления стадию d) разделения осуществляют путем отпаривания при помощи газа, выбранного среди водорода и водяного пара при давлении 0,1 МПа и 2,0 МПа.

В другом частном варианте способа осуществления способ содержит стадию d') разделения, по меньшей мере, одного эфлюента, выходящего со стадии d) разделения, или выходящего со стадии c'), осуществляемую путем отпаривания при помощи газа, выбранного среди водорода и водяного пара при давлении, находящемся в интервале от 0,2 МПа и 2,5 МПа.

В другом частном варианте способа осуществления секция фракционирования, применяемая на стадии е), содержит одну или несколько дистилляционных колонн, в которых давление находится в интервале от 0,01 МПа до 0,5 МПа.

В другом частном варианте способа осуществления весь, или часть тяжелого эфлюента, выходящего со стадии b) или стадии b'), направляют в колонну разделения, применяемую на стадии d), предпочтительно, от 0,1 до 100% масс. по отношению к общему потоку, выходящему со стадии b) или b') (9а), предпочтительно, от 0,1 до 50% масс., предпочтительно, от 0,1 до 10% масс.

В другом частном варианте способа осуществления эфлюенты, входящие в секцию фракционирования (32), нагреты до температуры, находящейся в интервале от 200 до 450°С.

Эти способы осуществления могут быть скомбинированы.

Другой объект изобретения нацелен на устройство, содержащее:

• реакционную секцию (2) гидрокрекинга, снабженную трубопроводом (1) для введения сырья, трубопроводом (8) для введения водорода, входящего в реакционную секцию (2), причем указанная секция снабжена трубопроводом (3а) для извлечения гидрокрекированного эфлюента,

• первую зону горячего разделения, содержащую горячий сепаратор высокого давления (4а), снабженный трубопроводом (3а) для ввода гидрокрекированного эфлюента и снабженный в верхней части сепаратора трубопроводом (3b)для удаления газообразного эфлюента, при этом указанная зона снабжена трубопроводом (9а) для извлечения тяжелого эфлюента,

• вторую зону холодного разделения, содержащую холодный сепаратор высокого давления (4b), снабженный трубопроводом (3b) для ввода газообразного эфлюента, выходящего из горячего сепаратора высокого давления (4а), трубопроводом (5) для удаления газообразного эфлюента, при этом указанная зона снабжена трубопроводом (9b)для извлечения тяжелого эфлюента,

• зону (7) сжатия, по меньшей мере, части газообразного эфлюента, выходящего из холодного сепаратора высокого давления (4b), трубопровод (6) для ввода водорода в секцию гидрокрекинга (2), трубопровод (8) для ввода сжатого газообразного потока в секцию гидрокрекинга (2),

• колонну разделения (20), снабженную трубопроводом (9а3) для ввода всего или части тяжелого эфлюента (9а), выходящего из высокотемпературного сепаратора высокого давления (4а), снабженного трубопроводом для извлечения, расположенным в нижней части колонны, остатка, содержащего ТПАС, при этом указанный остаток полностью или частично удаляют из процесса через продувочный трубопровод (16), и указанная колонна снабжена в ее верхней части трубопроводом (22) для удаления газообразного эфлюента,

• секцию фракционирования, содержащую колонну для фракционирования (32), снабженную трубопроводом (22) для ввода газообразного эфлюента, выходящего из указанной колонны разделения, трубопровод (9b) для ввода тяжелого эфлюента, выходящего из холодного сепаратора высокого давления (4b), трубопровод (33) для извлечения газов, трубопровод (34) для извлечения фракции нефти, трубопровод (36) для извлечения фракции газойля и трубопровод (18) в нижней части колонны для извлечения остатка, причем указанный трубопровод (18) дает возможность рециркуляции всего или части указанного остатка секции фракционирования (32) в реакционную секцию (2).

Вариант устройства содержит, кроме того, в первой горячей зоне разделения горячий сепаратор среднего давления (4с), снабженный трубопроводом (9а1) для ввода тяжелого эфлюента, выходящего из горячего сепаратора высокого давления (4а), снабженного трубопроводом (9а) для извлечения тяжелого эфлюента и трубопроводом (11а) для газообразного эфлюента.

Другой вариант устройства содержит, кроме того, во второй зоне холодного разделения холодный сепаратор среднего давления (4d), снабженный трубопроводом (9b1) для ввода тяжелого эфлюента, выходящего из холодного сепаратора высокого давления (4b), снабженного трубопроводом (9b)для извлечения тяжелого эфлюента и трубопроводом (11b) для газообразного эфлюента.

Другой вариант устройства содержит, кроме того, в секции фракционирования, колонну разделения (12), снабженную, по меньшей мере, одним трубопроводом (9b)для ввода тяжелого эфлюента, выходящего из сепаратора холодной зоны разделения, снабженную трубопроводом (19) для извлечения газообразного эфлюента, и трубопроводом (14) для извлечения тяжелого эфлюента.

Эти варианты устройства могут быть скомбинированы.

Фигуры

Фигура 1 согласно известному уровню техники и фигуры 2,3,4 и 5 согласно изобретению представляют одну и ту же нумерацию для одного и того же оборудования устройства.

Фигура 2 представляет схему способа согласно изобретению, в котором разделительная колонна (20) питается всей или частью фракции нижней части баллона горячего сепаратора высокого давления (4а) (поток 9а3). Слив установки (поток 16), концентрированный по ТПАС), образует весь или часть остатка колонны разделения (20)b. Газообразная фракция верхней части колонны разделения (20) (поток 22)и нижней части баллона холодного сепаратора высокого давления (4b) (поток 9b) равным образом образуют продукты питания секции фракционирования (32).

Фигура (3) представляет схему способа фигуры (2), содержащую, кроме того, в холодной и горячей зонах разделения, холодный сепаратор среднего давления (4d) и горячий сепаратор среднего давления (4с) соответственно.

Фигура (4) представляет схему способа фигуры (2), содержащую, кроме того, в секции фракционирования колонну разделения (12).

Фигура 5 представляет комбинацию схемы способа фигуры (2) с холодным (4d) и горячим (4с) сепараторами и колонной разделения (12).

Объект изобретения, иллюстрируемый фигурами 2,3,4 и 5, отличается от известного уровня техники, иллюстрируемого фигурой 1, тем, что:

фракция тяжелого эфлюента реактора, которая наиболее обогащена полиядерными ароматическими соединениями (ТПАС), выходящими из реакций, является объектом в способе согласно изобретению (фигуры 2, 3, 4 и 5) отбора из промывки выше секции фракционирования (32) в колонне разделения (20). Благоприятно, операционные условия колонны разделения (20) не зависят от операционных условий секции фракционирования (32);

разделение продуктов, стоимость которых может быть увеличена, и неконвертированных продуктов, возвращаемых в реакционную секцию (через трубопровод 18)осуществляют ниже отбора слива установки (поток 16)в секции фракционирования (32), операционные условия которой не зависят от операционных условий колонны разделения (20);

способ согласно изобретению позволяет адаптировать операционные условия каждой из стадий, продувки ТПАС и отделения неконвертированных продуктов от продуктов, стоимость которых может быть увеличена. Эта адаптация приводит к уменьшению накопления ТПАС в петле рециркуляции. Это уменьшение накопления ТПАС в петле рециркуляции позволяет уменьшить преждевременную дезактивацию применяемых катализаторов и таким образом увеличить продолжительность цикла и срок их службы.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Стадия а) гидрокрекинга, осуществляемая в реакционной секции (2) гидрокрекинга:

Согласно изобретению, способ содержит стадию а) гидрокрекинга сырья (1), содержащего, предпочтительно, от 20 до 100% об. соединений, имеющих температуру кипения больше 340°С, содержание серы, находящееся в интервале от 0,01 до 5% масс., содержание азота больше 500 ч./млн масс., суммарное содержание никеля и ванадия меньше 2 ч./млн масс. и содержание асфальтенов меньше 3000 ч./млн масс., предпочтительно, меньше 1000 ч./млн масс., при этом указанную стадию гидрокрекинга указанного сырья осуществляют при температуре больше 200°С, давлении больше 1 МПа, пространственной скорости, находящейся в интервале от 0,1 до 20 ч^-1 и объемном отношении литр водорода/литр сырья, находящемся в интервале от 80 до 5000.

Стадию а) гидрокрекинга осуществляют при температуре больше 200°С, предпочтительно, находящейся в интервале от 250 до 480°С, предпочтительно, находящейся в интервале от 320 до 450°С и весьма предпочтительно, находящейся в интервале от 330 до 435°С, давлении больше 1 МПа, предпочтительно, от 2 до 25 МПа, весьма предпочтительно, от3 до 20 МПа, пространственной скорости, находящейся в интервале от 0,1 до 20 ч^-1, предпочтительно, находящейся в интервале от 0,1 до 6 ч^-1, более предпочтительно, находящейся в интервале от 0,2 до 3 ч^-1, и количество вводимого водорода таково, что объемное отношение литр водорода/литр углеводорода будет находиться в интервале от 80 до 5000 л/л, предпочтительно, находиться интервале от 100 до 2000 л/л.

Эти операционные условия, используемые в способах гидрокрекинга, позволяют обычно достичь конверсий в продукты, имеющие температуру кипения меньше 340°С, предпочтительно, меньше 370°С, за проход больше 15%, предпочтительно от 20 до 95%.

Предпочтительно, сырье (1), обработанное на стадии а) гидрокрекинга, может представлять собой LCO (ЛЦМ) (легкое циклическое масло - газообразные газойли, выходящие из установки каталитического крекинга), атмосферные дистилляты, вакуумные дистилляты, например, газойли, образующиеся в результате прямой дистилляции сырой нефти, или в установках конверсии, таких как FCC, установках коксования или висбрекинга, а также фракции, происходящие из установок экстракции ароматических соединений из оснований смазочного масла или образующиеся в результате депарафинизации растворителем оснований смазочного масла, или дистилляты, происходящие из способов обессеривания или гидроконверсии в неподвижном слое или в кипящем слое RAT (residu atmospheriques) атмосферных остатков и/или RSV (residus sous vide) вакуумных остатков, и/или дезасфальтированных масел, или сырье может представлять собой дезасфальтированное масло, эфлюенты установки Фишера-Тропша или любую смесь фракций, указанных перед этим. Указанный выше перечень не является лимитирующим.

Сырье (1), обработанное на стадии а) гидроконверсии, содержит от 20 до 100% об., предпочтительно, от 20 до 95% об., предпочтительно, от 50 до 95% об., более предпочтительно, от 70 до 95%об. соединений, имеющих температуру кипения больше 340°С, предпочтительно, больше 370°С.

Содержание азота во фракциях (1), обрабатываемых способами гидрокрекинга, больше 500 ч./млн масс., предпочтительно, находится в интервале от 500 до 10000 ч./млн масс., более предпочтительно, от 700 до 4500 ч./млн масс., и еще более предпочтительно, находится в интервале от 1000 до 4500 ч./млн масс.

Предпочтительно, содержание серы во фракциях (1), обрабатываемых способами гидрокрекинга, находится в интервале от 0,01 до 5% масс., предпочтительно, находится в интервале от 0,2 до 4%, более предпочтительно, от 0,5 до 3%. Сырье, возможно, может содержать металлы. Суммарное содержание никеля и ванадия во фракциях, обрабатываемых способами гидрокрекинга, предпочтительно, меньше 2 ч./млн масс. Содержание асфальтенов меньше 3000 ч./млн масс., предпочтительно, меньше 1000 ч./млн масс., более предпочтительно, меньше 300 ч./млн масс.

Катализатор гидрокрекинга приводят в контакт с фракциями, указанными перед этим, в присутствии водорода.

Гидрокрекинг осуществляют в неподвижном слое или в кипящем слое, предпочтительно, в неподвижном слое и в нескольких реакторах.

Стадия а) гидрокрекинга может быть осуществлена в одном или в нескольких реакторах в кипящем слое с рециркуляцией или без рециркуляции тяжелого продукта неконвертированной фракции, возможно, в сочетании с катализатором гидроочистки, находящимся в реакторе в неподвижном слое или в кипящем слое выше катализатора гидрокрекинга. Кипящий слой функционирует с удалением использованного катализатора и ежедневным добавлением нового катализатора, чтобы сохранить стабильной активность катализатора.

Стадия а) гидрокрекинга согласно изобретению покрывает области давления и конверсии, простирающиеся от мягкого гидрокрекинга до гидрокрекинга высокого давления. Она может быть осуществлена согласно нескольким вариантам.

Под мягким гидрокрекингом подразумевают гидрокрекинг, приводящий к умеренным конверсиям, обычно, меньше 40% и функционирующий при низком давлении, обычно, от 2 МПа до 9 МПа. Катализатор гидрокрекинга может быть использован в одном или в одном или нескольких неподвижных каталитических слоях, в одном или нескольких реакторах, в схеме гидрокрекинга, называемой одностадийной, с рециркуляцией или без рециркуляции тяжелого продукта неконвертированной фракции, возможно, в сочетании с катализатором гидроочистки, расположенным выше катализатора гидрокрекинга.

Гидрокрекинг при высоком давлении осуществляют при давлении больше 9 МПа, чаще всего, больше 10 МПа.

Стадия а) гидрокрекинга согласно первому варианту может быть осуществлена согласно схеме гидрокрекинга, называемой двухстадийной, с промежуточным разделением между двумя реакционными зонами. На данном этапе катализатор гидрокрекинга может быть использован в одном или нескольких реакторах в сочетании, или без сочетания, с катализатором гидроочистки, расположенным выше катализатора гидрокрекинга.

Стадия а) гидрокрекинга может быть осуществлена согласно второму варианту, называемому одностадийным. Этот вариант содержит обычно в первую очередь совершенную гидроочистку, целью которой является осуществить гидродеазотирование и совершенное гидрообессеривание сырья перед тем, как оно будет направлено на собственно катализатор гидрокрекинга, в частности, в случае, когда он содержит цеолит. Эта совершенная гидроочистка сырья приводит только к ограниченной конверсии этого сырья. Конверсия, которая остается недостаточной, должна, следовательно, быть завершена на более активном катализаторе гидрокрекинга.

В случае, когда стадия а) гидрокрекинга содержит рециркуляцию неконвертированной фракции, поток рециркуляции может или быть направлен непосредственно в реактор гидрокрекинга, или быть смешан с сырьем, питающим указанный реактор гидрокрекинга.

Обычно, секция гидрокрекинга (2) содержит один или несколько слоев катализаторов гидрокрекинга, одинаковых или разных. Возможно, указанные катализаторы гидрокрекинга используют в комбинации с одним или несколькими катализаторами гидрообработки. Катализаторы гидрокрекинга и гидрообработки (называемые также в тексте катализаторами гидроочистки) хорошо известны специалистам в данной области. Они содержат носитель и, по меньшей мере, один металл, выбранный в группах VIII и/или VIB. Обычно, металл VIII группы представляет собой никель и/или кобальт, и металл VIB группы представляет собой молибден и/или вольфрам.

Носитель катализатора гидрокрекинга содержит обычно алюмосиликат и/или цеолит, и связующее, чаще всего алюминиевое. Носитель катализатора гидрообработки обычно бывает на основе оксида алюминия.

Предпочтительно, катализатор или катализаторы, применяемые на стадии а) гидрокрекинга могут быть пропитаны активной или неактивной фазой. Предпочтительно, катализаторы пропитывают гидро-дегидрогенизирующей фазой. Весьма предпочтительно, используют фазу СоМо или NiMo. Эти катализаторы могут иметь макропористость.

Цеолиты, которые могут быть использованы, являются натуральными или синтетическими и могут быть выбраны, например, среди цеолитов X, Y или L, фожазита, цеолита Бета, морденита, эрионита или шабазита, взятых поодиночке или в смеси. Предпочтительно, используют цеолит Y и фожазит.

В случае, когда сырье содержит соединения типа смол и/или асфальтенов, может быть выгодным предварительно обработать указанной сырье на стадии а) на слое катализатора, защиты или адсорбента, отличных от катализатора гидрокрекинга. Используемые катализаторы или защитные слои имеют форму сфер или экструдированных изделий. Может быть применена любая другая форма, известная специалистам в данной области. Предпочтительно, формы выбирают среди полых цилиндров, полых колец, колец Рашига, зубчатых полых цилиндров, зазубренных полых цилиндров, колес для тележек ʺpentaringʺ, цилиндров с множеством отверстий и любой другой формы, известной специалистам в данной области.

Предпочтительно, по меньшей мере, одна печь (10) нагревает сырье выше реакционной секции (2) или согласно одному варианту только водород необходимый для указанной реакционной секции (2), или согласно другому варианту водород и сырье перед их введением в реакционную секцию (2).

Применяемый водород может быть смешан с указанным сырьем (1) и/или введен непосредственно в реакционную секцию (2). Во всех этих вариантах водород вводят через трубопровод (8).

Стадия b) разделения в горячем сепараторе высокого давления (4а)

Согласно изобретению способ содержит стадию b) разделения эфлюента, полученного на выходе стадии а) гидрокрекинга, посредством применения, по меньшей мере, одного горячего сепаратора высокого давления (4а). На указанной стадии b) получают газообразный эфлюент в верхней части горячего сепаратора высокого давления и тяжелый эфлюент в нижней части горячего сепаратора высокого давления.

Горячий сепаратор высокого давления (4а), применяемый на стадии b), обеспечивает разделение тяжелого эфлюента и газа, присутствующих в эфлюенте, выходящем со стадии а) гидрокрекинга. Может быть использован любой тип горячего сепаратора, обеспечивающего это разделение, известный специалистам в данной области. Предпочтительно, указанный горячий сепаратор высокого давления выбирают среди колбы мгновенного равновесного испарения, отпарного аппарата или простой дистилляционной колонны. Предпочтительно, горячий сепаратор высокого давления представляет собой колбу мгновенного равновесного испарения.

Горячий сепаратор высокого давления (4а) используют при давлении больше 0,5 МПа, предпочтительно, от 1,5 до 25 МПа, весьма предпочтительно, от 2,5 до 20 МПа. Типично, давление является меньшим давления, применяемого на стадии а) гидрокрекинга, предпочтительно, более низким на величину от 0,1 до 1,0 МПа. Температура горячего сепаратора высокого давления (4а) находится в интервале от 200°С до 450°С, предпочтительно, от 250°С до 380°С, весьма предпочтительно, от 260°С до 360°С.

Стадия b', возможная, разделения в горячем сепараторе среднего давления (4с)

Возможно, тяжелый эфлюент (9а1), выходящий из нижней части горячего сепаратора высокого давления (4а) на стадии b), обрабатывают в горячем сепараторе среднего давления (4с).

Предпочтительно, тяжелый поток (9а1), выходящий из горячего сепаратора высокого давления (4а) дросселируют в клапане или в турбине и направляют в горячий сепаратор среднего давления (4с).

Полное давление сепаратора (4с) предпочтительно является таким, которое требуется, согласно знаниям специалистов в данной области, для эффективного выделения водорода, находящегося в газовой фракции, выделяемой в горячем сепараторе среднего давления (4с), и/или для питания холодного сепаратора среднего давления (4d)газовым потоком (11а), выделяемым в горячем сепараторе среднего давления (4с). Давление горячего сепаратора среднего давления (4с) меньше 4,5 МПа, предпочтительно, находится в интервале от 1,0 МПа до 4,5 МПа, предпочтительно, находится в интервале от 1,5 МПа до 3,5 МПа.

Температура горячего сепаратора среднего давления (4с) находится в интервале от 200°С до 450°С, предпочтительно, от 250°С до 380°С, весьма предпочтительно, от 260°С до 360°С.

Может быть использован любой тип горячего сепаратора среднего давления, обеспечивающего указанное разделение, известный специалистам в данной области. Предпочтительно, указанный горячий сепаратор среднего давления выбирают среди колбы мгновенного равновесного испарения, отпарного аппарата или простой дистилляционной колонны. Предпочтительно, горячий сепаратор среднего давления представляет собой колбу мгновенного равновесного испарения.

Стадия с) разделения в холодном сепараторе высокого давления (4b)

Согласно изобретению, способ содержит стадию с) разделения газообразного эфлюента (3b), полученного на выходе стадии b)в верхней части горячего сепаратора высокого давления (4а) и обработанного в холодном сепараторе высокого давления (4b) при температуре, находящейся в интервале от 0 до 200°С. На указанной стадии с) получают газообразный эфлюент в верхней части холодного сепаратора высокого давления и тяжелый эфлюент в нижней части холодного сепаратора высокого давления.

Холодный сепаратор высокого давления (4b),сырьем для которого является газообразный поток, выходящий из горячего сепаратора высокого давления (4а), применяют при давлении больше 0,5 МПа, предпочтительно, от 1,5 до 25 МПа, весьма предпочтительно, от 2,5 до 20 МПа. Типично, давление ниже давления, применяемого на стадии b), предпочтительно, ниже на величину от 0,1 МПа до 1,0 МПа.

Температура баллона холодного сепаратора высокого давления 4b находится в интервале от 0 до 200°С, предпочтительно, как можно более низкая, принимая во внимание средства охлаждения, известные специалистам в данной области, и которая может быть применена соответственно промышленным ограничениям. Указанное охлаждение позволяет максимизировать степень чистоты рециркулированного водорода.

Может быть использован любой тип холодного сепаратора, обеспечивающего это разделение, известный специалистам в данной области. Предпочтительно, указанный холодный сепаратор среднего давления выбирают среди колбы мгновенного равновесного испарения, отпарного аппарата или простой дистилляционной колонны. Предпочтительно, холодный сепаратор высокого давления представляет собой колбу мгновенного равновесного испарения.

Газообразный эфлюент (5), выходящий со стадии с) из верхней части холодного сепаратора высокого давления (4b), указанный газообразный эфлюент (5) называют также рециркулированным водородом, возможно, может быть очищен в колонне (5) перед тем, как быть сжатым в секции сжатия (7) и направленным через трубопровод (8) в сырье (1) или в реакционную секцию (2). Благоприятно, газообразный эфлюент (5), полученный в верхней части холодного сепаратора высокого давления (4b), содержит в основном водород, или от 50 до 100% об. водорода. Предпочтительно, водород, полученный таким образом, рециркулируют на стадию а) гидрокрекинга любым способом, известным специалистам в данной области.

Стадия с', возможная, разделения в холодном сепараторе среднего давления (4d)

Возможно, тяжелый эфлюент (9b1), выходящий из нижней части холодного сепаратора высокого давления (4b), применяемого на стадии с), обрабатывают в холодном сепараторе среднего давления (4d).

Тяжелый эфлюент (9b1), полученный в нижней части холодного сепаратора высокого давления (4b) на выходе стадии с), и/или газообразный эфлюент (11а), полученный в верхней части горячего сепаратора среднего давления (4с) на выходе стадии b'), используют на стадии с') разделения в холодном сепараторе среднего давления (4d).

Возможно, тяжелый эфлюент (9b1), полученный в нижней части холодного сепаратора высокого давления (4b), дросселируют в клапане или турбине и направляют в холодный сепаратор среднего давления (4d).

Полное давление указанного холодного сепаратора среднего давления (4d), предпочтительно, является таким, которое требуется для эффективного выделения водорода, находящегося в газовой фракции, выделяемой в холодном сепараторе среднего давления. Это выделение водорода, предпочтительно, осуществляют в установке адсорбции при помощи инверсии давления. Давление холодного сепаратора среднего давления (4d) меньше 4,5 МПа, предпочтительно, находится в интервале от 1,0 МПа до 4,5 МПа, предпочтительно, находится в интервале от 1,5 МПа до 3,5 МПа. Температура баллона холодного сепаратора среднего давления (4d) находится в интервале от 0 до 200°С, предпочтительно, как можно более низкая, принимая во внимание средства охлаждения, известные специалистам в данной области, и которая может быть применена соответственно промышленным ограничениям. Указанное охлаждение позволяет максимизировать степень чистоты водорода в газообразной фракции.

Может быть использован любой тип холодного сепаратора, обеспечивающего это разделение, известный специалистам в данной области. Предпочтительно, указанный холодный сепаратор среднего давления выбирают среди колбы мгновенного равновесного испарения, отпарного аппарата или простой дистилляционной колонны. Предпочтительно, холодный сепаратор среднего давления представляет собой колбу мгновенного равновесного испарения.

Предпочтительно, часть тяжелого эфлюента, полученного в нижней части холодного сепаратора среднего давления (4d), применяемого на стадии c'), может быть вновь инжектирована в холодный сепаратор высокого давления (4b), применяемый на стадии (с), чтобы способствовать растворению газообразных углеводородов в тяжелом эфлюенте, полученном в нижней части этого последнего и таким образом максимизировать степень чистоты водорода рециркулируемого газа.

Стадия d) разделения в колонне разделения (20)

Согласно изобретению, способ содержит стадию d) разделения по меньшей мере одной фракции тяжелого эфлюента (9а), полученного на стадии b) или, возможно, на стадии b'). Указанную стадию d) осуществляют в колонне разделения (20), выбранной среди отпарного аппарата или испарительной колонны. На указанной стадии d) получают газообразный эфлюент в верхней части указанной колонны и остаток в нижней части колонны. По меньшей мере, часть указанного остатка, концентрированного по ТПАС, удаляют путем промывки (поток 16). Под остатком, концентрированным по ТПАС, подразумевают остаток, более богатый ТПАС, чем сырье колонны разделения (20).

Разделительная колонна (20), имеет целью концентрировать ТПАС в тяжелой фракции эфлюента реакционной секции (2). Предпочтительно, разделительная колонна представляет собой отпарной аппарат. Продувочный газ представляет собой, например, газ, содержащий водород, или водяной пар. Предпочтительно, используют водяной бар. Предпочтительно, давление этой колонны разделения (20) будет достаточно высоким для того, чтобы газ (22), выходящий из верхней части колонны разделения (20), мог бы быть направлен в секцию фракционирования (32). Общее давление колонны разделения находится в интервале от 0,001 МПа до 2,0 МПа, предпочтительно, от 0,01 до 1,0 МПа, и, весьма предпочтительно, от 0,1 до 0,5 МПа. Температура питания колонны разделения находится в интервале от 200°С до 450°С, предпочтительно, от 250°С до 380°С, весьма предпочтительно, от 260°С до 360°С.

Весь или часть тяжелого эфлюента, выходящего со стадии b) или стадии b' направляют в колонну разделения (20), предпочтительно, от 0,1 до 100% масс. по отношению к общему потоку, выходящему со стадии b) или стадии b' (9а), предпочтительно, от 0,1 до 70% масс., более предпочтительно, от 0,1 до 50% масс., весьма предпочтительно, от 0,5 до 30% масс., предпочтительно, от 0,5 до 10% масс. и, весьма предпочтительно, от 0,1 до 10% масс. Часть тяжелого эфлюента, не направленного в колонну разделения (20), используют на стадии е) фракционирования и/или на стадии d') разделения.

Газообразный эфлюент (22), полученный в верхней части колонны разделения (20), направляют на стадию е)фракционирования и/или на стадию d')разделения, описанную ниже.

Стадия d'), возможная, разделения в колонне разделения (12)

Согласно одному варианту изобретения, представленному на фигуре 4 и на фигуре 5, эфлюент (поток 9b), выходящий со стадии с) (фигура 4) или стадии с'(фигура 5),обрабатывают в колонне разделения (12), выбранной среди отпарного аппарата или испарительной колонны, чтобы отделить газообразные продукты крекинга по меньшей мере от одного из следующих неконвертированных продуктов: нефти (газообразной и тяжелой), дизельной фракции, керосина или остатка, и продукт нижней части которой (поток 14) представляет собой сырье для секции фракционирования (32).

В предпочтительном варианте, по меньшей мере, часть газообразной фракции, полученной в верхней части колонны разделения (20), используемой на стадии d), питает колонну разделения (12) через поток (22).

Колонну разделения (12), предпочтительно, промывают при помощи любого промывочного газа, такого, как, например, газ, содержащий водород, или водяной пар. Предпочтительно, для осуществления указанной промывки используют водяной пар. Общее давление колонны разделения (12)типично находится в интервале 0,2 МПа до 2,5 МПа, предпочтительно, от 0,3 до 2,0 МПа, и, весьма предпочтительно, от 0,4 до 1,0 МПа. Температура питания колонны разделения находится в интервале от 150°С до 450°С, предпочтительно, от 150°С до 350°С, весьма предпочтительно, от 200°С до 340°С.

Стадия е) фракционирования в секции фракционирования (32)

Согласно изобретению, способ содержит стадию е) фракционирования одного или нескольких эфлюентов, полученных на выходе стадии с), или c'), или d), и газообразного эфлюента, полученного на стадии d), причем указанную стадию осуществляют в секции фракционирования (32). На указанной стадии е) получают по меньшей мере одну фракцию нефти, по меньшей мере одну фракцию газойля и остаток. Возможно, равным образом может быть выделена газообразная фракция.

Предпочтительно, секция фракционирования (32) состоит из одной или нескольких колонн, содержащих множество тарелок и/или внутренних насадок, которые могут быть задействованы, предпочтительно, в противотоке. Эти колонны, благоприятно, могут отпариваться водяным паром и могут содержать, по меньшей мере, один подогреватель, чтобы облегчить испарение. Указанное испарение позволяет разделить Н₂S и газообразные компоненты, например, метан, этан, пропан, бутан, эфлюенты, а также углеводородные фракции, имеющие температуры кипения в области бензинов, нефтей, керосина, газойля, и тяжелую фракцию (18), извлекаемую из нижней части колонны, которая вся или частично может быть рециркулирована в секцию гидрокрекинга. Общее давление колонн секции фракционирования (32) типично находится в интервале от 0,001 МПа до 0,5 МПа, обычно, от 0,01 до 0,2 МПа, предпочтительно, от 0,1 до 0,2 МПа.

Специалистам в данной области хорошо известно, что различные потоки, питающие секцию фракционирования (32), могут быть запитаны по отдельности, или быть смешанными, все или по группам, перед секцией фракционирования (32).

В зависимости от вариантов изобретения могут рассматриваться различные комбинации потоков, питающих секцию фракционирования (32). Указанные потоки, питающие секцию фракционирования (32) соответствуют потоку (9b), выходящему из зоны холодного разделения, потоку 9а2, выходящему из потока 9а, выходящего из зоны горячего разделения, газообразному потоку (22), выходящему из сепаратора (20), тяжелому потоку (14), выходящему из сепаратора (12) и, возможно, тяжелому потоку, выходящему из сепаратора (20).

Секция фракционирования содержит колонну атмосферной дистилляции и, возможно, колонну вакуумной дистилляции. В случае, когда секция фракционирования (32) содержит, или состоит из, по меньшей мере, одной атмосферной колонны и, по меньшей мере, одной вакуумной колонны, потоки (9b) и (22)питают атмосферную колонну, тяжелый эфлюент, выходящий из сепаратора (20), возможно, направляют либо для питания атмосферной колонны, либо для питания вакуумной колонны.

Возможно, по меньшей мере одна печь может нагревать по меньшей мере один из эфлюентов, входящих в секцию фракционирования (32), типично, при температуре, находящейся в интервале, находящемся в интервале от 200°С до 450°С, предпочтительно, от 300°С до 400°С.

В частном способе изобретения способ содержит стадии а), b), c), d) и e), или стадии а), b), b', c), d) и e), или стадии а), b), c),c') d), e), или стадии а), b), b', c),c') d) и e), или стадии а), b), c), d), d' и e), или стадии а), b), b', c), d), d' и e) или стадии а), b), c),c'), d), d' и e), или стадии а), b), b', c),c'), d), d' и e).

В частном способе изобретения способ состоит из стадий а), b), c), d) и e), или стадии а), b), b', c), d) и e), или стадии а), b), c),c') d), e), или стадии а), b), b', c),c') d) и e), или стадии а), b), c), d), d' и e), или стадии а), b), b', c), d), d' и e) или стадии а), b), c),c'), d), d' и e), или стадии а), b), b', c),c'), d), d' и e).

Устройство

Изобретение касается также устройства, которое, благоприятно, применяют для осуществления способа согласно изобретению.

Указанное устройство содержит:

реакционную секцию (2) гидрокрекинга, снабженную трубопроводом (1) для введения сырья, трубопроводом (8) для введения водорода, входящего в реакционную секцию (2), причем указанная секция снабжена трубопроводом (3а) для извлечения гидрокрекированного эфлюента,

первую зону горячего разделения, содержащую горячий сепаратор высокого давления (4а), снабженный трубопроводом (3а) для ввода гидрокрекированного эфлюента, и снабженный в верхней части сепаратора трубопроводом (3b)для удаления газообразного эфлюента, при этом указанная зона снабжена трубопроводом (9а) для извлечения тяжелого эфлюента,

вторую зону холодного разделения, содержащую холодный сепаратор высокого давления (4b), снабженный трубопроводом (3b) для ввода газообразного эфлюента, выходящего из горячего сепаратора высокого давления (4а), трубопроводом (5) для удаления газообразного эфлюента, при этом указанная зона снабжена трубопроводом (9b)для извлечения тяжелого эфлюента,

зону (7) сжатия, по меньшей мере, части газообразного эфлюента, выходящего из холодного сепаратора высокого давления (4b), трубопровод (6) для ввода водорода в секцию гидрокрекинга (2), трубопровод (8) для ввода сжатого газообразного потока в секцию гидрокрекинга (2),

колонну разделения (20), снабженную трубопроводом (9а3) для ввода всего или части тяжелого эфлюента (9а), выходящего из высокотемпературного сепаратора высокого давления (4а), снабженную трубопроводом для извлечения, расположенным в нижней части колонны, остатка, содержащего ТПАС, при этом указанный остаток полностью или частично удаляют из процесса через продувочный трубопровод (16), и указанная колонна снабжена в ее верхней части трубопроводом (22) для удаления газообразного эфлюента,

секцию фракционирования, содержащую колонну для фракционирования (32), снабженную трубопроводом (22) для ввода газообразного эфлюента, выходящего из указанной колонны разделения, трубопровод (9b) для ввода тяжелого эфлюента, выходящего из холодного сепаратора высокого давления (4b), трубопровод (34) для извлечения фракции нефти, трубопровод (36) для извлечения фракции газойля и трубопровод (18) в нижней части колонны для извлечения остатка, причем указанный трубопровод (18) дает возможность рециркуляции всего или части указанного остатка секции фракционирования (32) в секцию гидрокрекинга (2).

В вариантах осуществления устройство, кроем того, содержит:

выше реакционной секции (2) печь (10), нагревающую сырье или смесь, состоящую из сырья и водорода, снабженную трубопроводом для ввода (1) указанного сырья или указанной смеси и трубопроводом для извлечения нагретого эфлюента в реакционную секцию (2)

в первой зоне горячего разделения горячий сепаратор среднего давления (4с), снабженный трубопроводом (9а1) для ввода тяжелого эфлюента, выходящего из горячего сепаратора высокого давления (4а), снабженного трубопроводом (9а) для извлечения тяжелого эфлюента и трубопроводом (11а) для газообразного эфлюента;

во второй зоне холодного разделения холодный сепаратор среднего давления (4d), снабженный трубопроводом (9b1) дя ввода тяжелого эфлюента, выходящего из холодного сепаратора высокого давления (4b), снабженного трубопроводом (9b) для извлечения тяжелого эфлюента и трубопроводом (11b) для газообразного эфлюента;

в секции фракционирования колонну разделения (12), снабженную, по меньшей мере, одним трубопроводом (9b) для ввода тяжелого эфлюента, выходящего из сепаратора зоны холодного разделения и/или трубопроводом для ввода газообразного эфлюентаа, выходящего со стадии d), и снабженную трубопроводом (19) для извлечения газообразного эфлюента и трубопроводом (14) для извлечения тяжелого эфлюента;

в колонне фракционирования (32) трубопровод (33) для удаления газов.

Устройство согласно изобретению не содержит отпарного аппарата, расположенного ниже секции фракционирования (32), то есть применяемого для обработки одного или нескольких эфлюентов, выходящих из секции фракционирования (32).

ПРИМЕРЫ

Примеры, приведенные ниже, иллюстрируют изобретение. Не ограничивая его объем патентной охраны.

В примерах, приведенных ниже, секция фракционирования 32 состоит из одной атмосферной колонны.

В примерах, приведенных ниже, сырье содержит 93% об. соединений, имеющих температуру кипения больше 340°С, содержание серы 3%, содержание азота 1400 ч./млн масс., суммарное содержание никеля и ванадия 1,3 ч./млн масс. и содержание асфальтенов 450 ч./млн масс.

В примерах, приведенных ниже, в секции гидрокрекинга, катализатор гидрокрекинга применяют при температуре 385°С, давлении 13,9 МПа, пространственной скорости 1,5 ч^-1 и объемном отношении литр водорода/литр сырья 900.

Пример 1: не согласно изобретению

Этот пример основан на конфигурации фигуры 1. Свойства и составы представлены в таблице 1, следующей ниже:

Таблица 1: свойства потока по схеме фигуры 1 при пуске (перед накоплением ТПАС)

Конфигурация Поток фигуры 1 Номер потока 1 9а 16 18 35 37 Выход по отношению к потоку 1 % масс. 100,0 65,1 0,5 90,0 64,1 26,4 Количество дизеля в потоке % масс. 22,0 18,1 2,0 3,2 2,0 6,1 Относительная плотность:SG¹ 0,923 0,823 0,844 0,843 0,844 0,841 ТПАС коронен ч./млн масс. 0 7 6 5 6 4 Дибензо(g,h,i)перилен ч./млн масс. 0 1 1 1 1 0 Нафтo[8,2,1 abc]коронен ч./млн масс. 0 3 3 2 3 1 Овален ч./млн масс. 0 2 2 2 2 0 Всего ч./млн масс. 0 13 12 10 12 5 TBP, % масс. Начальная температура кипения °С 284 (2) 354 341 354 341 10% °С 356 295 410 398 410 387 50% °С 425 446 471 455 471 420 90% °С 519 529 537 530 537 480 Конечная температура кипения °С 588 559 559 559 559 545

1: Относительная плотность SG=20°C/ρ_Н2O при 4°C, где ρ -плотность, выраженная в г/см³

2: Данные недоступны. Присутствие газовой фазы при атмосферном давлении.

Таблица 2: свойства потока по схеме фигуры 1 при стабильной работе(стабильное накопление ТПАС)

Конфигурация Поток фигуры 1 Номер потока 1 9а 16 18 35 37 Выход по отношению к потоку 1 % масс. 100,0 65,1 0,5 90,0 64,1 26,4 Количество дизеля в потоке % масс. 22,0 18,1 2,0 3,2 2,0 6,1 Относительная плотность:SG¹ 0,923 0,823 0,844 0,843 0,844 0,841 ТПАС коронен ч./млн масс. 0 1181 989 887 989 643 Дибензо(g,h,i)перилен ч./млн масс. 0 192 157 144 157 116 Нафтo[8,2,1 abc]коронен ч./млн масс. 0 403 384 294 384 78 Овален ч./млн масс. 0 227 270 201 270 35 Всего ч./млн масс. 0 2053 1800 1526 1800 872 TBP, % масс. Начальная температура кипения °С 284 (2) 354 341 354 341 10% °С 356 295 410 398 410 387 50% °С 425 446 471 455 471 420 90% °С 519 529 537 530 537 480 Конечная температура кипения °С 588 559 559 559 559 545

1: Относительная плотность SG=20°C/ρ_Н2O при 4°C, где ρ -плотность, выраженная в г/см³

2: Данные недоступны. Присутствие газовой фазы при атмосферном давлении.

Надо отметить, что принимая во внимание конфигурацию, потоки 16 и 35 имеют точно одни и те же составы и свойства.

Операционные условия секции фракционирования (32) и используемого бокового отпарного аппарата(40)представлены в таблице 3, следующей ниже.

Таблица 3: Операционные условия секции фракционирования.

Операционные условия фракционирования Фигура 1 Давление в верхней части колонны МПа 0,19 Давление в нижней части колонны МПа 0,24 Температура сырья на входе °С 380 Число теоретических тарелок 50 Расход отпаривающего водяного пара кг/т⁽¹⁾ 74 Операционные условия бокового отпарного аппарата 40 Давление в верхней части колонны МПа 0,23 Давление в нижней части колонны МПа 0,24 Число теоретических тарелок 6 Расход отпаривающего водяного пара кг/т⁽¹⁾ 122

(1) кг водяного пара/тонна в нижней части

Пример 2: согласно изобретению

Этот пример согласно изобретению и согласно фигуре 2, в котором часть потока 9а направляют в трубопровод 9а3.

Таблицы 4 и 5, следующие ниже, дают характеристики потоков 9а, 9а2, 9а3,16, 18 и 22 в конфигурации изобретения (фигура 2). Использованные операционные условия0,24 представлены в таблице 4.

Таблица 4: характеристики потока согласно схеме фигуры 2 при пуске ((перед накоплением ТПАС)

Конфигурация Поток фигуры 2 Номер потока 1 9а 9а2 9а3 16 18 22 Выход по отношению к потоку % масс. 100,0 65,1 64,5 0,6 0,5 90,0 0,1 Количество дизеля в потоке % масс. 22,0 18,1 18,1 18,1 10,5 3,2 48,0 Относительная плотность:SG¹ 0,923 0,823 0,823 0,823 0,833 0,843 0,783 ТПАС коронен ч./млн масс. 0 7 7 7 9 5 0 Дибензо(g,h,i)перилен ч./млн масс. 0 1 1 1 1 1 0 Нафтo[8,2,1 abc]коронен ч./млн масс. 0 3 3 3 4 2 0 Овален ч./млн масс. 0 2 2 2 3 2 0 Всего ч./млн масс. 0 13 13 13 17 10 0 TBP, % масс. Начальная температура кипения °С 284 (2) (2) (2) 290 349 (2) 10% °С 356 295 295 295 379 398 173 50% °С 425 446 446 446 455 294 465 90% °С 519 529 529 529 530 415 533 Конечная температура кипения °С 588 559 559 559 559 527 559

1: Относительная плотность SG=20°C/ρ_Н2O при 4°C, где ρ -плотность, выраженная в г/см³

2: Данные недоступны. Присутствие газовой фазы при атмосферном давлении.

Таблица 5: характеристики потока согласно схеме фигуры 2 при стабильной работе(стабильное накопление ТПАС)

Конфигурация Поток фигуры 2 Номер потока 1 9а 9а2 9а3 16 18 22 Выход по отношению к потоку % масс. 100,0 65,1 64,5 0,6 0,5 90,0 0,1 Количество дизеля в потоке % масс. 22,0 18,1 18,1 18,1 10,5 3,2 48,0 Относительная плотность:SG¹ 0,923 0,823 0,823 0,823 0,833 0,843 0,783 ТПАС коронен ч./млн масс. 0 826 826 826 989 619 1 Дибензо(g,h,i)перилен ч./млн масс. 0 131 131 131 157 99 0 Нафтo[8,2,1 abc]коронен ч./млн масс. 0 313 313 313 384 228 0 Овален ч./млн масс. 0 219 219 219 270 159 0 Всего ч./млн масс. 0 1489 1489 1489 1800 1105 1 TBP, % масс. Начальная температура кипения °С 284 (2) (2) (2) 290 349 (2) 10% °С 356 295 295 295 379 398 173 50% °С 425 446 446 446 455 294 465 90% °С 519 529 529 529 530 415 533 Конечная температура кипения °С 588 559 559 559 559 527 559

1: Относительная плотность SG=20°C/ρ_Н2O при 4°C, где ρ -плотность, выраженная в г/см³

2: Данные недоступны. Присутствие газовой фазы при атмосферном давлении.

Надо отметить, что принимая во внимание конфигурацию, три потока 9а, 9а2 и 9а3 имеют одни и те же составы и свойства.

Таблица 6: Операционные условия колонн

Операционные условия колонны разделения 20 Фигура 2 Давление в верхней части колонны МПа 0,25 Давление в нижней части колонны МПа 0,27 Температура сырья °С 347 Число теоретических тарелок 20 Расход отпаривающего водяного пара кг/т⁽¹⁾ 27 Операционные условия фракционирования 32 Давление в верхней части колонны МПа 0,19 Давление в нижней части колонны МПа 0,24 Температура сырья °С 370 Число теоретических тарелок 50 Расход отпаривающего водяного пара кг/т⁽¹⁾ 106

(1) кг водяного пара/тонна в нижней части

При пуске установок величины потока 9а установок согласно конфигурациям 1 и 2 являются одинаковыми (13 ч./млн масс, смотри таблицы 1 и 3). Величины, представленные в таблицах 2 и 5 соответствуют составу различных потоков во время действия, то есть установки в процессе функционирования. Тогда как во время действия состав потоков 9а двух конфигураций в ходе накопления изменяется очень отчетливо. В самом деле, составы потоков 9а составляют 2053 ч./млн масс. для конфигурации 1 и 1489 ч./млн масс. для конфигурации 2, что иллюстрирует более значительное накопление ТПАС в конфигурации 1 в результате неоптимальной прокачки ТПАС в петле рециркуляции и отсутствия колонны разделения (20)выше секции фракционирования (32) согласно изобретению. Таким образом, в способе согласно изобретению с течением времени констатируют значительное уменьшение количества ТПАС, встречающегося в способе и, следовательно, в реакционной секции (2).

Кроме того, по сравнению с конфигурацией фигуры 1 известного уровня техники, конфигурация 2 согласно изобретению позволяет минимизировать количество ТПАС, направленного в секцию фракционирования 32 и, следовательно, количество ТПАС, которое возвращается в реакционную секцию через трубопровод 18. Благодаря этому, накопление ТПАС в петле рециркуляции уменьшается во всех точках этой петли:

Поток 9а: 1489 ч./млн масс. для конфигурации 2 согласно изобретению в сравнении с 2053 ч./млн масс. для конфигурации 1 известного уровня техники, или уменьшение на 27,5%.

Поток 18: 1105 ч./млн масс. для конфигурации 2 согласно изобретению в сравнении с 1526 ч./млн масс. для конфигурации 1 известного уровня техники, или уменьшение на 27,6%.

Наконец, уменьшение накопления ТПАС в петле рециркуляции позволяет ограничить дезактивацию посредством ТПАС катализаторов, используемых в процессе и, следовательно, увеличить продолжительность цикла и срок их службы. Оценивая продолжительность цикла катализаторов для конфигурации 1 известного уровня техники 100, уменьшение накопления ТПАС в петле рециркуляции позволяет улучшить продолжительность цикла катализаторов, применяемых в способе согласно изобретению до величины, находящейся в интервале от 110 до 130 в конфигурации 2 согласно изобретению.

Настоящее изобретение относится к способу и устройству гидрокрекинга сырья. Предлагаемый способ заключается в гидрокрекинге сырья, содержащего от 20 до 100% об. соединений, имеющих температуру кипения больше 340°С, содержание серы, находящееся в интервале от 0,01 до 5% масс., содержание азота больше 500 ч./млн масс., суммарное содержание никеля и ванадия меньше 2 ч./млн масс. и содержание асфальтенов меньше 3000 ч./млн масс., и включает следующие стадии: а) стадию гидрокрекинга указанного сырья при температуре больше 200°С, давлении больше 1 МПа, пространственной скорости, находящейся в интервале от 0,1 до 20 ч^-1 и объемном отношении литр водорода/литр сырья, находящемся в интервале от 80 до 5000, и получают гидрокрекированный эфлюент, b) стадию разделения эфлюента, полученного в результате стадии а) гидрокрекинга, применяемую в горячей зоне разделения, содержащей горячий сепаратор высокого давления, причем указанное давление больше 0,5 МПа и меньше давления, применяемого на стадии а) гидрокрекинга, и при температуре, находящейся в интервале от 200°С до 450°С, и получают газообразный эфлюент в верхней части горячего сепаратора высокого давления и тяжелый эфлюент в нижней части горячего сепаратора высокого давления, с) стадию разделения газообразного эфлюента, полученного на стадии b) в верхней части горячего сепаратора высокого давления, применяемую в холодной зоне разделения, содержащей холодный сепаратор высокого давления с температурой, находящейся в интервале от 0 до 200°С и давлением, больше 0,5 МПа и меньше давления, применяемого на стадии b), и получают газообразный эфлюент в верхней части холодного сепаратора высокого давления и тяжелый эфлюент в нижней части холодного сепаратора высокого давления, d) стадию разделения тяжелого эфлюента, полученного на стадии b), применяемую в колонне разделения, выбранной среди аппарата отпаривания или испарительной колонны, в результате которой получают газообразный эфлюент в верхней части указанной колонны и осадок в нижней части колонны, и по меньшей мере часть этого остатка, концентрированного по ТПАС (тяжелых полициклических ароматических соединений), удаляют путем продувки, е) стадию фракционирования тяжелого эфлюента, полученного в результате стадии с), и газообразного эфлюнта, полученного на стадии d), причем указанную стадию осуществляют в секции фракционирования, и получают, по меньшей мере, одну фракцию нефти, по меньшей мере, одну фракцию газойля, осадок и указанный осадок полностью или частично возвращают на стадию а) гидрокрекинга. Предлагаемая группа изобретений позволяет уменьшить накопления ТПАС в петле рециркуляции, что, в свою очередь, позволяет ограничить дезактивацию посредством ТПАС катализаторов, используемых в процессе, и, следовательно, увеличить продолжительность цикла и срок службы катализаторов. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил., 6 табл., 2 пр.

1. Способ гидрокрекинга сырья, содержащего от 20 до 100% об. соединений, имеющих температуру кипения больше 340°С, содержание серы, находящееся в интервале от 0,01 до 5% масс., содержание азота больше 500 ч./млн масс., суммарное содержание никеля и ванадия меньше 2 ч./млн масс. и содержание асфальтенов меньше 3000 ч./млн масс., при этом указанный способ включает в себя:

а) стадию гидрокрекинга указанного сырья при температуре больше 200°С, давлении больше 1 МПа, пространственной скорости, находящейся в интервале от 0,1 до 20 ч^-1 и объемном отношении литр водорода/литр сырья, находящемся в интервале от 80 до 5000, и получают гидрокрекированный эфлюент,

b) стадию разделения эфлюента, полученного в результате стадии а) гидрокрекинга, применяемую в горячей зоне разделения, содержащей горячий сепаратор высокого давления, причем указанное давление больше 0,5 МПа и меньше давления, применяемого на стадии а) гидрокрекинга, и при температуре, находящейся в интервале от 200°С до 450°С, и получают газообразный эфлюент в верхней части горячего сепаратора высокого давления и тяжелый эфлюент в нижней части горячего сепаратора высокого давления,

с) стадию разделения газообразного эфлюента, полученного на стадии b) в верхней части горячего сепаратора высокого давления, применяемую в холодной зоне разделения, содержащей холодный сепаратор высокого давления с температурой, находящейся в интервале от 0 до 200°С и давлением, больше 0,5 МПа и меньше давления, применяемого на стадии b), и получают газообразный эфлюент в верхней части холодного сепаратора высокого давления и тяжелый эфлюент в нижней части холодного сепаратора высокого давления,

d) стадию разделения тяжелого эфлюента, полученного на стадии b), применяемую в колонне разделения, выбранной среди аппарата отпаривания или испарительной колонны, в результате которой получают газообразный эфлюент в верхней части указанной колонны и осадок в нижней части колонны, и по меньшей мере часть этого остатка, концентрированного по ТПАС (тяжелых полициклических ароматических соединений), удаляют путем продувки,

е) стадию фракционирования тяжелого эфлюента, полученного в результате стадии с), и газообразного эфлюнта, полученного на стадии d), причем указанную стадию осуществляют в секции фракционирования, и получают, по меньшей мере, одну фракцию нефти, по меньшей мере, одну фракцию газойля, осадок и указанный осадок полностью или частично возвращают на стадию а) гидрокрекинга.

2. Способ по п. 1, в котором сырье предварительно обрабатывают на стадии а) путем гидроочистки.

3. Способ по п. 1 или 2, содержащий стадию b') разделения, осуществляемую в зоне горячего разделения, в которой тяжелый эфлюент, выходящий со стадии b) разделения, обрабатывают в горячем сепараторе среднего давления при давлении меньше 4,5 МПа и при температуре, находящейся в интервале от 200 до 450°С, и получают газообразный эфлюент и тяжелый эфлюент, указанный тяжелый эфлюент направляют на стадию d).

4. Способ по пп. 1-3, в котором стадию с) разделения осуществляют в сепараторе, выбранном среди колбы мгновенного равновесного испарения, отпарного аппарата или простой дистилляционной колонны, при давлении меньше давления на стадии b) на величину от 0,1 МПа до 1,0 МПа.

5. Способ по пп. 1-4, содержащий стадию с') разделения, осуществляемую в зоне холодного разделения тяжелого эфлюента, выходящего со стадии с) и/или газообразного эфлюента, полученного на выходе стадии b'), при давлении меньше 4,5 МПа и при температуре, находящейся в интервале от 0 до 200°С, в результате которой получают газообразный эфлюент и тяжелый эфлюент, который направляют на стадию е).

6. Способ по пп. 1-5, в котором стадию d) разделения осуществляют путем отпаривания при помощи газа, выбранного среди водорода и водяного пара при давлении 0,1 МПа и 2,0 МПа.

7. Способ по пп. 1-6, содержащий стадию d') разделения, по меньшей мере, одного эфлюента, выходящего со стадии d) разделения, или выходящего со стадии c'), осуществляемую путем отпаривания при помощи газа, выбранного среди водорода и водяного пара при давлении, находящемся в интервале от 0,2 МПа до 2,5 МПа.

8. Способ по пп. 1-7, в котором секция фракционирования, применяемая на стадии е), содержит одну или несколько дистилляционных колонн, в которых давление находится в интервале от 0,01 МПа до 0,5 МПа.

9. Способ по пп. 1-8, в котором весь, или часть тяжелого эфлюента, выходящего со стадии b) или стадии b'), направляют в колонну разделения, применяемую на стадии d), предпочтительно, от 0,1 до 100% по отношению к общему потоку, выходящему со стадии b) или b') (9а), предпочтительно, от 0,1 до 50%, предпочтительно, от 0,1 до 10%.

10. Способ по пп. 1-9, в котором эфлюенты, входящие в секцию фракционирования (32), нагреты до температуры, находящейся в интервале от 200 до 450°С.

11. Способ по пп. 1-10, в котором сырье содержит от 20 до 100% об. соединений, имеющих температуру кипения больше 370°С.

12. Способ по пп. 1-11, в котором сырье содержит от 20 до 100% об. соединений с содержанием азота в интервале от 500 до 1000 ч./млн масс.

13. Способ по пп. 1-12, в котором содержание асфальтенов в сырье составляет меньше 1000 ч./млн масс.

14. Устройство для гидрокрекинга сырья, содержащее:

реакционную секцию (2) гидрокрекинга, снабженную трубопроводом (1) для введения сырья, трубопроводом (8) для введения входящего водорода в реакционную секцию (2), причем указанная секция снабжена трубопроводом (3а) для извлечения гидрокрекированного эфлюента,

первую зону горячего разделения, содержащую горячий сепаратор высокого давления (4а), снабженный трубопроводом (3а) для ввода гидрокрекированного эфлюента и снабженный в верхней части сепаратора трубопроводом (3b) для удаления газообразного эфлюента, при этом указанная зона снабжена трубопроводом (9а) для извлечения тяжелого эфлюента,

вторую зону холодного разделения, содержащую холодный сепаратор высокого давления (4b), снабженный трубопроводом (3b) для ввода газообразного эфлюента, выходящего из горячего сепаратора высокого давления (4а), трубопроводом (5) для удаления газообразного эфлюента, при этом указанная зона снабжена трубопроводом (9b) для извлечения тяжелого эфлюента,

зону (7) сжатия, по меньшей мере, части газообразного эфлюента, выходящего из холодного сепаратора высокого давления (4b), трубопровод (6) для ввода водорода в секцию гидрокрекинга (2), трубопровод (8) для ввода сжатого газообразного потока в секцию гидрокрекинга (2),

колонну разделения (20), снабженную трубопроводом (9а3) для ввода всего или части тяжелого эфлюента (9а), выходящего из высокотемпературного сепаратора высокого давления (4а), снабженную трубопроводом для извлечения, расположенным в нижней части колонны, остатка, содержащего ТПАС (тяжелых полициклических ароматических соединений), при этом указанный остаток полностью или частично удаляют из процесса через продувочный трубопровод (16), и указанная колонна снабжена в ее верхней части трубопроводом (22) для удаления газообразного эфлюента,

секцию фракционирования, содержащую колонну для фракционирования (32), снабженную трубопроводом (22) для ввода газообразного эфлюента, входящего из указанной колонны разделения, трубопровод (9b) для ввода тяжелого эфлюента, выходящего из холодного сепаратора высокого давления (4b), трубопровод (34) для извлечения фракции нефти, трубопровод (36s) для извлечения фракции газойля и трубопровод (18) в нижней части колонны для извлечения остатка, причем указанный трубопровод (18) дает возможность рециркуляции всего или части указанного остатка секции фракционирования (32) в реакционную секцию (2).

15. Устройство по п. 14, в котором первая горячая зона разделения содержит, кроме того, горячий сепаратор среднего давления (4с), снабженный трубопроводом (9а1) для ввода тяжелого эфлюента, выходящего из горячего сепаратора высокого давления (4а), снабженного трубопроводом (9а) для извлечения тяжелого эфлюента и трубопроводом (11а) для извлечения газообразного эфлюента.

16. Устройство по п. 14 или 15, в котором вторая холодная зона разделения дополнительно содержит холодный сепаратор среднего давления (4d), снабженный трубопроводом (9b1) для ввода тяжелого эфлюента, выходящего из холодного сепаратора высокого давления (4b), снабженного трубопроводом (9b) для извлечения тяжелого эфлюента и трубопроводом (11b) для извлечения газообразного эфлюента.

17. Устройство по пп. 14-16, в котором секция фракционирования содержит, кроме того, колонну разделения (12), снабженную, по меньшей мере, одним трубопроводом (9b) для ввода тяжелого эфлюента, выходящего из сепаратора холодной зоны разделения, снабженную трубопроводом (19) для извлечения газообразного эфлюента и трубопроводом (14) для извлечения тяжелого эфлюента.