СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЕГИДРИРОВАНИЯ ПАРАФИНОВ Российский патент 2023 года по МПК C01B3/26 C07C5/333 C07C7/09 C07C9/00 C07C11/02 F25J3/00 F25B11/02 

Право приоритета

Настоящая заявка испрашивает преимущество предварительной заявки на патент США № 17/131,453, поданной 22 декабря 2020 г., описание которой полностью включено в настоящий документ путем ссылки.

Область изобретения

Область относится к дегидрированию парафинов. Более конкретно, область относится к регулированию водорода при дегидрировании парафинов.

Предпосылки создания изобретения

Дегидрирование углеводородов является важным способом преобразования коммерческих углеводородов из-за существующего и растущего спроса на дегидрированные углеводороды для производства различных химических продуктов, таких как моющие средства, высокооктановые бензины, окисленные компоненты смеси бензина, фармацевтические продукты, пластмассы, синтетические каучуки и другие продукты, хорошо известные специалистам в данной области. В частности, в нефтехимической промышленности существенно вырос спрос на пропилен благодаря его использованию в качестве предшественника при производстве полипропилена для упаковочных материалов и других коммерческих продуктов. В число других последующих применений пропилена входят производство акрилонитрила, акриловой кислоты, акролеина, пропиленоксида и пропиленгликолей, оксоспиртов пластификатора, кумола, изопропилового спирта и ацетона. Одним из способов получения пропилена является дегидрирование пропана.

Способ превращения парафинов в олефины включает подачу подаваемого потока парафина над высокоизбирательным катализатором, при этом происходит дегидрирование парафина до соответствующего олефина и получение продукта реактора дегидрирования. В зоне разделения обеспечивают охлаждение и разделение продукта реактора дегидрирования на фракцию, обогащенную углеводородами, и паровую фракцию, обогащенную водородом, часть которой представляет собой непереработанный чистый отходящий газ. Обычно зона разделения включает в себя компрессор продукта реактора (REC) и ряд турбодетандеров и разделительных емкостей, обычно называемых холодильной камерой.

В реакторе дегидрирования парафинов водород обычно подают совместно для сведения к минимуму количества углеродсодержащего материала, осаждаемого на катализаторе, и для улучшения стабильности катализатора. На практике количество совместно подаваемого водорода представляют как соотношение водорода и углеводородов (H₂/HC), которое рассчитывают путем деления молярного расхода водорода на молярный расход углеводородов. Хотя водород уменьшает коксование на катализаторе, он также изменяет равновесную конверсию парафина в требуемый олефин при заданной температуре и давлении. Таким образом, существует компромисс между сведением к минимуму коксования катализатора и доведения конверсии до максимума.

На основании последних разработок работа при уменьшенном соотношении H₂/HC позволяет снизить температуры на входе реактора (RIT), что в свою очередь уменьшает образование нагара и увеличивает время между капитальными ремонтами реактора. Хотя снижение соотношения H₂/HC в реакторе дегидрирования приводит к повышению выхода готовых олефинов, это создает проблемы для существующих конструкций REC и холодильных камер, которые основаны на водороде, присутствующем в потоке продукта реактора дегидрирования. Следовательно, существует потребность в модифицированном способе с усовершенствованным регулированием водорода.

Изложение сущности изобретения

Заявители открыли усовершенствованный процесс регулирования соотношения H₂/HC во время процесса дегидрирования парафинов, при котором компрессор продукта реактора и турбодетандеры холодильной камеры могут работать при том же соотношении H₂/HC, что и в первоначальной конструкции, и в то же время реактор дегидрирования парафинов может работать при уменьшенном соотношении H₂/HC. Возвратный поток водорода извлекают из продукта реактора и возвращают в компрессор продукта реактора и турбодетандеры холодильной камеры, чтобы они могли работать при том же соотношении H₂/HC независимо от работы реактора дегидрирования при уменьшенном соотношении.

Способ включает подачу подаваемого потока, содержащего углеводороды и водород, в реактор дегидрирования в условиях дегидрирования для получения продукта реактора дегидрирования. Количество совместно подаваемого водорода представляют как соотношение водорода и углеводородов (H₂/HC), которое рассчитывают путем деления молярного расхода водорода на молярный расход углеводородов. Продукт реактора дегидрирования подают в компрессор продукта реактора для получения сжатого потока углеводородов. Сжатый поток углеводородов подают в блок разделения холодильной камеры для получения потока олефина и потока рециклового водорода. Возвратную часть потока рециклового водорода подают в компрессор продукта реактора.

Блок разделения холодильной камеры содержит теплообменник холодного объединенного сырья, множество разделительных емкостей, детандеров и холодильников. Поток рециклового водорода разделают перед теплообменником холодного объединенного сырья на возвратную часть и загрузочную часть потока рециклового водорода, причем возвратная часть составляет 30–50% масс. потока рециклового водорода, а загрузочная часть составляет 50–70% масс. потока рециклового водорода.

Эти и другие признаки, аспекты и преимущества настоящего описания дополнительно разъясняются в представленном ниже подробном описании, на чертежах и в прилагаемой формуле изобретения.

Краткое описание графических материалов

На фигуре схематически представлен процесс дегидрирования парафинов с использованием способа в соответствии с настоящим описанием.

Специалистам в данной области будет очевидно, что элементы на графических материалах показаны для упрощения и ясности описания и не обязательно представлены в масштабе. Например, для облегчения понимания различных вариантов осуществления настоящего описания размеры некоторых элементов на чертежах могут быть преувеличены по сравнению с другими элементами. Кроме того, обычные, но хорошо известные элементы, используемые или требуемые в экономически целесообразном варианте осуществления, могут быть не показаны для облегчения рассмотрения этих различных вариантов осуществления настоящего описания.

Определения

Представленное ниже подробное описание носит лишь иллюстративный характер и не предназначено для ограничения настоящей заявки и применения описанных вариантов осуществления. Более того, авторы не намерены ограничиваться какой-либо теорией, представленной выше в разделе о предпосылках создания изобретения или ниже в подробном описании изобретения.

Термин «сообщение» означает, что между перечисленными компонентами функционально допустимо протекание материала.

Термин «сообщение ниже по потоку» означает, что по меньшей мере часть материала, протекающего в объект, который находится в сообщении ниже по потоку, может функционально протекать от объекта, с которым он сообщается.

Термин «сообщение выше по потоку» означает, что по меньшей мере часть материала, протекающего из объекта, который находится в сообщении выше по потоку, может функционально протекать к объекту, с которым он сообщается.

Термин «непосредственное сообщение» означает, что поток из расположенного выше по потоку компонента поступает в расположенный ниже по потоку компонент без изменений состава, вызванных физическим фракционированием или химическим превращением.

Термин «обход» означает, что объект не находится в сообщении ниже по потоку с рассматриваемым объектом обхода, по меньшей мере в объеме обхода.

Используемый в настоящей заявке термин «поток» может включать в себя различные углеводородные молекулы, такие как неразветвленные, разветвленные или циклические алканы, алкены, алкадиены и алкины, и необязательно другие вещества, такие как газы, например водород, или примеси, такие как тяжелые металлы, соединения серы и азота. Поток может также включать в себя ароматические и неароматические углеводороды. Более того, молекулы углеводородов могут быть сокращенно обозначены как C₁, C₂, C₃, … C_n, где n представляет число атомов углерода в одной или более молекулах углеводородов. Кроме того, в одном или более сокращенных обозначениях углеводородов может быть использован верхний индекс + или −; например, C₃₊ или C₃₋, который входит в сокращенное обозначение одного или более углеводородов. В качестве примера сокращение C₃₊ означает одну или более углеводородных молекул c тремя и/или более атомами углерода. Кроме того, термин «поток» может применяться к другим флюидам, таким как водные и неводные растворы щелочных или основных соединений, таких как гидроксид натрия.

Термин «колонна» означает ректификационную колонну или колонны для разделения одного или более компонентов разной летучести. Если не указано иное, в состав каждой колонны входит конденсатор в верхней части колонны для конденсации и возврата части потока верхнего продукта в качестве орошения обратно в верхнюю часть колонны и нагреватель на дне колонны для испарения и направления части потока нижнего продукта обратно в нижнюю часть колонны. Сырье, подаваемое в колонны, можно предварительно нагревать. Давление вверху колонны представляет собой давление пара верхнего продукта на выходе из колонны. Температура внизу колонны представляет собой температуру жидкости, отводимой с низа колонны. Ссылка на трубопроводы верхнего продукта и трубопроводы нижнего продукта относится к отводным трубопроводам колонны, расположенным ниже по потоку, для возврата в колонну в виде орошения или нагревания. В альтернативном варианте осуществления для подачи тепла возле нижней части колонны можно использовать отпарной поток.

В настоящем документе термин «обогащенный» может означать, что выходящий поток имеет более высокую концентрацию указанного компонента, чем входящий в колонну поток.

В настоящем документе термин «сепаратор» означает сосуд, который имеет впускной патрубок и по меньшей мере выпускной патрубок для пара верхнего продукта и выпускной патрубок для кубовой жидкости, который может также иметь выпускной патрубок для отведения водного потока из отстойника. Испарительный барабан представляет собой тип сепаратора, который может находиться в сообщении ниже по потоку с сепаратором, причем последний может работать при более высоком давлении.

Подробное описание

Описанный в настоящем документе способ особенно полезен для поддержания соотношения H₂/HC в REC и ряде расширителей и разделительных емкостей, обычно называемых блоком разделения холодильной камеры, при этом можно обеспечить работу реактора дегидрирования при более низком соотношении H₂/HC. Заявители разработали усовершенствованный способ подачу части потока рециклового водорода, полученного из блока разделения холодильной камеры, находящегося после реактора дегидрирования, в компрессор продукта реактора.

Обычно реактор дегидрирования пропана работал при относительно высоком соотношении H₂/HC, равном 0,4 или выше. После разработок в области дегидрирования было замечено, что за счет снижения соотношения H₂/HC в реакторе дегидрирования обеспечивали более высокую селективность по пропилену. Таким образом, нефтеперерабатывающие предприятия переходят к эксплуатации реакторов дегидрирования при более низком соотношении H₂/HC. Это приводит к снижению соотношения H₂/HC потока продукта реактора дегидрирования. Если в потоке продукта реактора дегидрирования присутствует меньше водорода, то для достижения требуемых характеристик продукта нужно модифицировать существующие конструкции REC и холодильных камер, которые основаны на водороде, присутствующем в потоке продукта реактора дегидрирования. Усовершенствованный способ требует подачи части потока рециклового водорода в REC. Это увеличивает соотношение H₂/HC потока, направляемого в компрессор и последующий блок разделения холодильной камеры, таким образом REC и турбодетандеры холодильной камеры могут работать при том же соотношении H₂/HC, что и в первоначальной конструкции, и в то же время реактор дегидрирования парафинов может работать при уменьшенном соотношении H₂/HC.

Способ включает подачу подаваемого потока, содержащего углеводороды и водород, в реактор дегидрирования в условиях дегидрирования для получения продукта реактора дегидрирования. Продукт реактора дегидрирования подают в компрессор продукта реактора для получения сжатого потока углеводородов. Сжатый поток углеводородов подают в блок разделения холодильной камеры для получения потока олефина и потока рециклового водорода. Возвратную часть потока рециклового водорода подают в компрессор продукта реактора. При таком усовершенствованном способе компрессор продукта реактора и турбодетандеры холодильной камеры могут работать при том же соотношении H2/HC, что и в первоначальной конструкции, и в то же время реактор дегидрирования парафинов может работать при уменьшенном соотношении H₂/HC.

Был разработан усовершенствованный процесс дегидрирования парафинов. В частности, этот способ предназначен для преобразования пропана в пропилен. На фигуре показан пример способа 100, который включает этап дегидрирования, этап сжатия, ряд этапов криогенного разделения. Как показано на фигуре, объединенные способ и устройство 100 включают реактор 105 дегидрирования, компрессор 110 продукта реактора, блок 170 разделения холодильной камеры, содержащий теплообменник 115 холодного объединенного сырья, ряд сепараторов 120, 130, 140 и 150, ряд турбодетандеров 125, 135 и 145.

Как показано на фигуре, в реактор 105 дегидрирования подают свежий поток углеводородов в трубопроводе 5. В одном варианте осуществления свежий поток 5 углеводородов смешивают с загрузочной частью потока, включая водород, в трубопроводе 50, чтобы обеспечить поток объединенного сырья в трубопроводе 8. Поток 8 объединенного сырья можно предварительно нагреть в теплообменнике 115 холодного объединенного сырья для обеспечения предварительно нагретого подаваемого потока 10 перед его подачей в реактор 105 дегидрирования. Предварительно нагретый подаваемый поток содержит водород и парафины.

Свежий поток углеводородов содержит пропан. В некоторых вариантах осуществления свежий поток углеводородов содержит другие легкие парафины, такие как бутан, изобутан, изопентан или пентан. В некоторых вариантах осуществления свежий поток углеводородов содержит по меньшей мере один парафин, имеющий от 2 до 30 атомов углерода. Молярное соотношение водорода и углеводородов подаваемого потока находится в диапазоне от 0,01 до 0,4.

Предварительно нагретый подаваемый поток вступает в контакт с катализатором дегидрирования в реакторе 105 дегидрирования, поддерживаемом в условиях дегидрирования, для получения потока продукта реактора дегидрирования, содержащего водород, непреобразованные парафины и олефины, в трубопроводе 12. Реактор 105 дегидрирования может быть реакционной зоной, которая содержит многоступенчатые реакторы или множество реакторов, часто соединенных последовательно.

В способе дегидрирования легких парафинов используют высокоселективную каталитическую систему на основе платины. В качестве примера подходящего катализатора для способа дегидрирования легких парафинов может привести составной катализатор, содержащий компонент благородного металла группы VIII, компонент металла группы IA или IIA и компонент, выбранный из группы, состоящей из олова, германия, свинца, индия, галлия, таллия или их смесей, причем все на подложке из оксида алюминия. В способе дегидрирования тяжелых парафинов используют селективный платиновый катализатор.

Условия дегидрирования включают температуру от 400 до 900 °C, абсолютное давление от 0,01 до 10 атмосфер и часовую объемную скорость жидкости (LHSV) от 0,1 до 100 ч^-1. Как правило, в случае нормальных парафинов чем ниже молекулярная масса, тем выше температура, необходимая для сопоставимого преобразования. Давление в реакторе 105 дегидрирования поддерживают на максимально низком уровне в соответствии с ограничениями оборудования для максимального увеличения преимуществ химического равновесия. Как правило, способ дегидрирования легких парафинов будет осуществляться при более низком давлении, чем способ дегидрирования тяжелых парафинов.

Поток продукта реактора дегидрирования, выходящий из реактора дегидрирования в трубопроводе 12, сжимают в REC 110 для получения сжатого потока углеводородов в трубопроводе 18. Компрессор продукта реактора может иметь двухступенчатое или трехступенчатое сжатие. Поток продукта реактора дегидрирования сжимают под давлением от 1 до 2 МПа (a) и при температуре от 120 °C до 150 °C. Компрессор повышает давление потока продукта реактора дегидрирования, выходящего из реактора, что помогает разделению газовой фазы, включая водород, и жидкой фазы, включая непреобразованные углеводороды и продукты реакции, в блоке 170 разделения холодильной камеры.

Сжатый поток 18 углеводородов подают в блок 170 разделения холодильной камеры для получения потока жидкого углеводородного продукта, содержащего олефины, в трубопроводе 64, потока рециклового водорода в трубопроводе 48 и потока чистого газообразного водорода в трубопроводе 52. Блок 170 разделения холодильной камеры содержит теплообменник 115 холодного объединенного сырья, сепаратор 120 высокого давления, сепаратор 130 промежуточного давления, сепаратор 140 низкого давления и сепаратор 150 чистого газа и ряд турбодетандеров 125, 135 и 145. Поток жидкого углеводородного продукта отделяют от водорода и побочного продукта метана за счет конденсации в блоке 170 разделения холодильной камеры.

Сжатый поток 18 углеводородов охлаждают в теплообменнике 115 холодного объединенного сырья блока 170 разделения холодильной камеры. В теплообменнике 115 холодного объединенного сырья происходит теплообмен между сжатым потоком 18 углеводородов и потоком 8 объединенного сырья, так что сжатый поток углеводородов охлаждается, а поток объединенного сырья предварительно нагревается. Охлажденный поток углеводородов в трубопроводе 20 подают в ряд сепараторов и турбодетандеров в блоке 170 разделения холодильной камеры для получения потока жидкого углеводородного продукта в трубопроводе 64, содержащего олефины, потока 48 рециклового водорода и потока 52 чистого газообразного водорода. Поток чистого газообразного водорода может содержать метан.

Охлажденный поток 20 углеводородов подают в сепаратор 120 высокого давления для отделения потока верхнего продукта сепаратора высокого давления, включая водород и метан, в трубопроводе 22 от потока нижнего продукта сепаратора высокого давления, включая углеводороды, в трубопроводе 24. Сепаратор 120 высокого давления может работать под давлением от 1,1 до 1,4 МПа и при температуре от -80°C до -100°C.

Поток 22 верхнего продукта сепаратора высокого давления подают в турбодетандер 125 для расширения и охлаждения. Затем расширенный и охлажденный поток подают в промежуточный сепаратор 130 для дальнейшего отделения углеводородов в потоке нижнего продукта промежуточного сепаратора в трубопроводе 34. Промежуточный сепаратор 130 может работать под давлением от 0,7 до 1,1 МПа и при температуре от -100°C до -130°C.

Первую часть в трубопроводе 36 потока верхнего продукта промежуточного сепаратора в трубопроводе 32 подают в охладитель 145 чистого газа. Затем охлажденную первую часть подают в сепаратор 150 чистого газа для получения потока чистого газообразного водорода в трубопроводе 52 и потока нижнего продукта сепаратора чистого газа в трубопроводе 54 с углеводородной фракцией. Сепаратор 150 чистого газа может работать под давлением от 0,4 до 0,7 МПа и при температуре
от -100°C до -130°C.

Вторую часть в трубопроводе 38 потока 32 верхнего продукта промежуточного сепаратора подают в турбодетандер 135 для дальнейшего расширения и охлаждения. Затем охлажденную вторую часть подают в сепаратор 140 низкого давления для дальнейшего удаления углеводородов в потоке нижнего продукта сепаратора низкого давления в трубопроводе 44 и извлечения обогащенного водородом потока в трубопроводе 42 верхнего продукта. Сепаратор 140 низкого давления может работать под давлением от 0,3 до 0,4 МПа и при температуре от -130°C до -145°C. Обогащенный водородом поток 42 можно охладить в охладителе 145 чистого газа для получения потока 48 рециклового водорода.

Углеводородные фракции в потоках нижнего продукта сепаратора в трубопроводах 24, 34, 44 и 54 собирают в потоке жидкого углеводородного продукта в трубопроводе 64. Поток жидкого углеводородного продукта в трубопроводе 64 можно дополнительно разделить посредством непоказанной подходящей схемы разделения на фракции для извлечения непреобразованных углеводородов и готовых олефинов, содержащих пропилен. Непреобразованные углеводороды могут быть возвращены в повторный цикл в реактор 105 дегидрирования. Поток чистого газообразного водорода в трубопроводе 52 можно очистить и повторно использовать или экспортировать в качестве водородного продукта или можно использовать как источник топлива в комплексе нефтепереработки.

Поток рециклового водорода в трубопроводе 48 разделяют на поток возвратной части в трубопроводе 56 и поток загрузочной части в трубопроводе 50. Это разделение выполняют перед теплообменником 115 холодного объединенного сырья, так что свежий поток углеводородов в трубопроводе 5 смешивают с потоком 50 загрузочной части водорода для получения потока объединенного сырья в трубопроводе 8. Поток объединенного сырья в трубопроводе 8 можно предварительно нагреть в теплообменнике 115 холодного объединенного сырья перед его подачей в реактор 105 дегидрирования в трубопроводе 10.

Поток возвратной части в трубопроводе 56 объединяют с потоком продукта реактора дегидрирования в трубопроводе 12 для получения обогащенного потока в трубопроводе 16. Соотношение H₂/HC обогащенного потока в трубопроводе 16, который обогащен потоком возвратной части в трубопроводе 56 потока рециклового водорода, больше соотношения H₂/HC продукта реактора дегидрирования в трубопроводе 12. Затем обогащенный поток в трубопроводе 16 подают в REC 110. В варианте осуществления поток 56 возвратной части можно предварительно нагреть в теплообменнике 115 холодного объединенного сырья. Предварительно нагретый поток возвратной части в трубопроводе 58 объединяют с потоком 12 продукта реактора дегидрирования для получения обогащенного потока 16.

ПРИМЕР

Обычно реактор дегидрирования используют для работы при соотношении H₂/HC, равном 0,4 или выше. Заявители моделировали процесс дегидрирования, в котором реактор работает при соотношении H₂/HC, равном 0,5. В этом моделированном базовом случае пропановое сырье подавали в реактор дегидрирования, работающий при соотношении H₂/HC, равном 0,5, для получения продукта реактора дегидрирования, содержащего 42–46 мол. % водорода и 54–58 мол. % углеводородов. Соотношение H₂/HC продукта реактора дегидрирования, поступающего в REC, будет варьироваться в пределах 0,72–0,8. Этот продукт реактора дегидрирования подавали непосредственно в REC.

Для демонстрации возможностей описанного устройства и способа заявители также моделировали сценарий 1 и сценарий 2 процесса дегидрирования при соотношении H₂/HC менее 0,4. В сценарии 1 реактор дегидрирования работает при соотношении H₂/HC менее 0,4 без рециркуляции водорода в продукт реактора дегидрирования. В сценарии 2 реактор дегидрирования работает при соотношении H₂/HC менее 0,4 с рециркуляцией водорода в продукт реактора дегидрирования.

В моделированном сценарии 1 пропановое сырье подавали в реактор дегидрирования, работающий при низком соотношении H₂/HC менее 0,4 для получения продукта реактора дегидрирования, содержащего 34–38 мол. % H₂ и 62–66 мол. % углеводородов. Этот продукт реактора дегидрирования подавали непосредственно в REC. Соотношение H₂/HC продукта реактора дегидрирования, поступающего в REC, варьировалась в пределах 0,5–0,6, что является относительно низким по сравнению с первоначальной конструкцией, в которой продукт реактора дегидрирования, поступающий в REC, имел соотношение H₂/HC в пределах 0,72–0,8, когда реактор дегидрирования работал при высоком соотношении H₂/HC более 0,4.

Сценарий 2 отличается от сценария 1 тем, что часть потока рециклового водорода объединяли с продуктом реактора дегидрирования для получения обогащенного потока. Затем обогащенный поток подавали в REC. Обогащенный поток содержал 42–46% H₂ и 54–58% углеводородов. Соотношение H₂/HC обогащенного потока, поступающего в REC, варьировалось в пределах 0,72–0,8, что выше, чем в сценарии 1, и аналогично базовому случаю. Результаты показаны в таблице.

Таблица

Базовый случай (высокое соотношение H₂/HC, равное 0,5) Сценарий 1 (низкое соотношение H₂/HC без рециркуляции водорода) Сценарий 2 (низкое соотношение H₂/HC с рециркуляцией водорода) Состав потока продукта реактора дегидрирования — поток 12 (мол. %) от 42 до 46 H₂
от 54 до 58 C₁₊ от 34 до 38 H₂
от 62 до 66 C₁₊ от 34 до 38 H₂
от 62 до 66 C₁₊ Состав потока, входящего в REC, — поток 16 (мол. %) от 42 до 46 H₂
от 54 до 58 C₁₊ от 34 до 38 H₂
от 62 до 66 C₁₊ от 42 до 46 H₂
от 54 до 58 C₁₊

Заявители обнаружили, что за счет подачи части потока рециклового водорода в REC возможна эксплуатация реактора дегидрирования при более низком соотношении H₂/HC, причем можно достичь улучшенной селективности в отношении производства олефинов, и при этом возможна эксплуатация REC и турбодетандеров холодильной камеры при том же соотношении H₂/HC, что и в первоначальной конструкции, без необходимости капиталовложений в изменение размера REC, или турбодетандеров, или сепараторов в холодильной камере.

Конкретные варианты осуществления

Хотя приведенное ниже описание относится к конкретным вариантам осуществления, следует понимать, что настоящее описание предназначено для иллюстрации и не ограничивает объем предшествующего описания и прилагаемой формулы изобретения.

Первый вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой способ извлечения водорода из продукта реактора дегидрирования, включающий: подачу подаваемого потока, содержащего углеводороды и водород, в реактор дегидрирования, поддерживаемый в условиях дегидрирования, для получения продукта реактора дегидрирования; подачу продукта реактора дегидрирования в компрессор продукта реактора для получения сжатого потока углеводородов; подачу сжатого потока углеводородов в блок разделения холодильной камеры для получения потока жидкого углеводородного продукта и потока рециклового водорода; и подачу возвратной части потока рециклового водорода в компрессор продукта реактора. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления в данном абзаце вплоть до первого варианта осуществления в данном абзаце, дополнительно включающих смешивание возвратной части потока рециклового водорода с продуктом реактора дегидрирования для получения обогащенного потока и подачу обогащенного потока в компрессор продукта реактора. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления в данном абзаце вплоть до первого варианта осуществления в данном абзаце, в которых соотношение водорода и углеводородов обогащенного потока выше соотношения водорода и углеводородов продукта реактора дегидрирования. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления в данном абзаце вплоть до первого варианта осуществления в данном абзаце, дополнительно включающих разделение потока рециклового водорода на возвратную часть и загрузочную часть потока рециклового водорода. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления в данном абзаце вплоть до первого варианта осуществления в данном абзаце, в которых возвратная часть составляет 20–99% масс. потока рециклового водорода, а загрузочная часть составляет 1–80% масс. потока рециклового водорода. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления в данном абзаце вплоть до первого варианта осуществления в данном абзаце, дополнительно включающих разделение потока рециклового водорода перед теплообменником холодного объединенного сырья, находящимся в блоке разделения. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления в данном абзаце вплоть до первого варианта осуществления в данном абзаце, дополнительно включающих смешивание загрузочной части потока рециклового водорода с потоком углеводородов перед теплообменником холодного объединенного сырья для получения подаваемого потока для реактора дегидрирования. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления в данном абзаце вплоть до первого варианта осуществления в данном абзаце, дополнительно включающих теплообмен между подаваемым потоком и сжатым потоком углеводородов в теплообменнике холодного объединенного сырья. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления в данном абзаце вплоть до первого варианта осуществления в данном абзаце, в которых соотношение водорода и углеводородов подаваемого потока находится в диапазоне от 0,01 до 0,4.

Второй вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой способ извлечения водорода из продукта реактора дегидрирования, включающий: подачу подаваемого потока, содержащего углеводороды и водород, в реактор дегидрирования, поддерживаемый в условиях дегидрирования, для получения продукта реактора дегидрирования; подачу продукта реактора дегидрирования в компрессор продукта реактора для получения сжатого потока углеводородов; подачу сжатого потока углеводородов в блок разделения холодильной камеры для получения потока жидкого углеводородного продукта и потока рециклового водорода; и смешивание возвратной части потока рециклового водорода с продуктом реактора дегидрирования для получения обогащенного потока и подачу обогащенного потока в компрессор продукта реактора. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления в данном абзаце вплоть до второго варианта осуществления в данном абзаце, в которых соотношение водорода и углеводородов обогащенного потока выше соотношения водорода и углеводородов продукта реактора дегидрирования. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления в данном абзаце вплоть до второго варианта осуществления в данном абзаце, дополнительно включающих разделение потока рециклового водорода на возвратную часть и загрузочную часть потока рециклового водорода перед теплообменником холодного объединенного сырья, находящимся в блоке разделения. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления в данном абзаце вплоть до второго варианта осуществления в данном абзаце, дополнительно включающих смешивание загрузочной части потока рециклового водорода с потоком углеводородов перед теплообменником холодного объединенного сырья для получения подаваемого потока для реактора дегидрирования. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления в данном абзаце вплоть до второго варианта осуществления в данном абзаце, в которых соотношение водорода и углеводородов подаваемого потока находится в диапазоне от 0,01 до 0,4.

Третий вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой устройство для извлечения водорода из продукта реактора дегидрирования, содержащее: реактор дегидрирования, работающий в условиях дегидрирования и выполненный с возможностью селективного дегидрирования подаваемого потока, содержащего углеводороды и водород, и получения продукта реактора дегидрирования; компрессор продукта реактора, сообщающийся по текучей среде с реактором дегидрирования посредством продукта реактора дегидрирования и выполненный с возможностью сжатия продукта реактора дегидрирования для получения сжатого потока углеводородов; блок разделения холодильной камеры, сообщающийся по текучей среде с компрессором продукта реактора посредством сжатого потока углеводородов и выполненный с возможностью получения потока жидкого углеводородного продукта и потока рециклового водорода; причем компрессор продукта реактора сообщается по текучей среде с блоком разделения холодильной камеры посредством возвратной части потока рециклового водорода. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления в данном абзаце вплоть до третьего варианта осуществления в данном абзаце, в которых блок разделения холодильной камеры содержит теплообменники, включая теплообменник холодного объединенного сырья, множество разделительных емкостей, детандеры. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления в данном абзаце вплоть до третьего варианта осуществления в данном абзаце, в которых теплообменник холодного объединенного сырья сообщается по текучей среде с компрессором продукта реактора посредством сжатого потока углеводородов. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления в данном абзаце вплоть до третьего варианта осуществления в данном абзаце, в которых перед теплообменником холодного объединенного сырья используют разделение для разделения потока рециклового водорода на возвратную часть и загрузочную часть. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления в данном абзаце вплоть до третьего варианта осуществления в данном абзаце, в которых компрессор продукта реактора сообщается по текучей среде с теплообменником холодного объединенного сырья посредством возвратной части потока рециклового водорода. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления в данном абзаце вплоть до третьего варианта осуществления в данном абзаце, в которых реактор дегидрирования сообщается по текучей среде с теплообменником холодного объединенного сырья посредством подаваемого потока, полученного смешиванием потока углеводородов с загрузочной частью потока рециклового водорода перед теплообменником холодного объединенного сырья.

Без дополнительной проработки считается, что с помощью предшествующего описания специалист в данной области может в полной мере использовать настоящее изобретение и легко установить основные характеристики настоящего изобретения, чтобы без отступления от сущности и объема изобретения вносить в него различные изменения и модификации и адаптировать его к различным вариантам применения и условиям. Таким образом, предшествующие предпочтительные конкретные варианты осуществления следует рассматривать как исключительно иллюстративные, а не накладывающие каких-либо ограничений на остальную часть описания и охватывающие различные модификации и эквивалентные конструкции, входящие в объем прилагаемой формулы изобретения.

Если не указано иное, в приведенном выше описании все температуры представлены в градусах по шкале Цельсия, а все доли и процентные значения даны по массе.

Изобретение относится к химической промышленности, конкретно к способу и устройству извлечения водорода из продукта дегидрирования, включающему подачу потока, содержащего углеводороды и водород, в реактор дегидрирования, поддерживаемый в условиях дегидрирования, для получения продукта дегидрирования, причем соотношение водорода и углеводородов подаваемого потока находится в диапазоне от 0,01 до 0,4; подачу продукта дегидрирования в компрессор для получения сжатого потока углеводородов; подачу сжатого потока углеводородов в блок разделения холодильной камеры для получения потока жидкого углеводородного продукта и потока рециклового водорода; разделение потока рециклового водорода перед теплообменником холодного объединенного сырья, находящимся в блоке разделения холодильной камеры и подачу возвратной части потока рециклового водорода в компрессор продукта реактора. Техническим результатом изобретения является модифицированный способ и устройство с усовершенствованным регулированием водорода, которые обеспечивают возможность работы реактора дегидрирования парафинов при уменьшенном соотношении H₂/HC без необходимости капиталовложений в изменение размера компрессора или изменение размера турбодетандеров или сепараторов в холодильной камере. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 1 пр.

1. Способ извлечения водорода из продукта реактора дегидрирования, включающий:

подачу подаваемого потока, содержащего углеводороды и водород, в реактор дегидрирования, поддерживаемый в условиях дегидрирования, для получения продукта реактора дегидрирования, причем соотношение водорода и углеводородов подаваемого потока находится в диапазоне от 0,01 до 0,4;

подачу продукта реактора дегидрирования в компрессор продукта реактора для получения сжатого потока углеводородов;

подачу сжатого потока углеводородов в блок разделения холодильной камеры для получения потока жидкого углеводородного продукта и потока рециклового водорода;

разделение потока рециклового водорода перед теплообменником холодного объединенного сырья, находящимся в блоке разделения холодильной камеры; и

подачу возвратной части потока рециклового водорода в компрессор продукта реактора.

2. Способ по п. 1, дополнительно включающий смешивание возвратной части потока рециклового водорода с продуктом реактора дегидрирования для получения обогащенного потока и подачу обогащенного потока в компрессор продукта реактора.

3. Способ по п. 2, в котором соотношение водорода и углеводородов обогащенного потока выше соотношения водорода и углеводородов продукта реактора дегидрирования.

4. Способ по п. 1, дополнительно включающий разделение потока рециклового водорода на возвратную часть и загрузочную часть потока рециклового водорода.

5. Способ по п. 4, в котором возвратная часть составляет 20-99% масс. потока рециклового водорода, а загрузочная часть составляет 1-80% масс. потока рециклового водорода.

6. Способ по п. 4, дополнительно включающий смешивание загрузочной части потока рециклового водорода с потоком углеводородов перед теплообменником холодного объединенного сырья для получения подаваемого потока для реактора дегидрирования.

7. Способ по п. 6, дополнительно включающий теплообмен между подаваемым потоком и сжатым потоком углеводородов в теплообменнике холодного объединенного сырья.

8. Устройство для извлечения водорода из продукта реактора дегидрирования, содержащее:

реактор дегидрирования, работающий в условиях дегидрирования и выполненный с возможностью селективного дегидрирования подаваемого потока, содержащего углеводороды и водород, и получения продукта реактора дегидрирования, причем соотношение водорода и углеводородов подаваемого потока находится в диапазоне от 0,01 до 0,4;

компрессор продукта реактора, сообщающийся по текучей среде с реактором дегидрирования посредством продукта реактора дегидрирования и выполненный с возможностью сжатия продукта реактора дегидрирования для получения сжатого потока углеводородов;

блок разделения холодильной камеры, содержащий теплообменник холодного объединенного сырья, сообщающийся по текучей среде с компрессором продукта реактора посредством сжатого потока углеводородов и выполненный с возможностью получения потока жидкого углеводородного продукта и потока рециклового водорода;

разделение, присутствующее перед теплообменником холодного объединенного сырья, для разделения потока рециклового водорода; и

компрессор продукта реактора сообщается по текучей среде с блоком разделения холодильной камеры посредством возвратной части потока рециклового водорода.