Способ и установка для переработки бутан-бутиленовой фракции в ароматические углеводороды Российский патент 2023 года по МПК C10G35/04 C07C15/04 C07C15/06 C07C15/08 C07C9/04 C07C4/06 C07C2/76 C07C2/58 C07C7/04 C07C7/11 C07C7/12 C10G47/00 C10G50/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области нефтехимии, в частности, к способу и установке для переработки бутан-бутиленовой фракции в ароматические углеводороды.

Уровень техники

В качестве ближайшего аналога предлагаемого изобретения принята установка каталитической переработки легкого углеводородного сырья для выработки ароматических углеводородов, раскрытая в патенте RU 2762508 С1, опубликованный 17.04.2020. Данная известная установка включает блок каталитической переработки, узел сепарации катализата в составе аппарата воздушного охлаждения, сепаратора, компрессора с холодильником, и узел адсорбционной очистки, включающей также блок фракционирования. В качестве сепаратора установлен дефлегматор с охлаждающим блоком, оснащенный линией вывода флегмы, соединенный линией вывода газа дефлегмации, оборудованной компрессором, аппаратом воздушного охлаждения и холодильником, с фракционирующим абсорбером, оборудованным охлаждающим блоком и оснащенным линией вывода отбензиненного газа, на которой расположен узел адсорбционной очистки, оснащенный линией подачи отдувочного газа и соединенный линией вывода газа регенерации с дефлегматором, а линией вывода сухого газа - с мембранной установкой, оснащенной линией вывода водородсодержащего газа и соединенной с узлом каталитической переработки линией вывода метансодержащего циркулирующего газа. Блок фракционирования оснащен линиями вывода ароматических углеводородов и соединен с дефлегматором линией подачи флегмы, с фракционирующим абсорбером - линиями вывода абсорбента из блока фракционирования и подачи насыщенного абсорбента в блок фракционирования, а с линией подачи газа дефлегмации или метансодержащего циркулирующего газа - линией вывода отходящего газа, кроме того, линия подачи сырья соединена с линией подачи метансодержащего газа, а затем с охлаждающим блоком фракционирующего абсорбера, холодильником и охлаждающим блоком дефлегматора. Недостатком данного известного средства недостаточный выход ароматических углеводородов и ограниченные возможности получения конечный товарных продуктов.

Сущность изобретения

Изобретение решает задачу повышения эффективности комплексной переработки углеводородного сырья, содержащего бутан-бутиленовую фракцию, и получение широкой номенклатуры товарных продуктов.

Техническим результатом является получение комплекса товарных продуктов, включающего товарные бензол, толуол, ксилольную фракцию, а также метан с максимальной глубиной переработки сырья за счет рециркуляции метана, полученного в процессе переработки сырья.

Указанный технический результат достигается способом переработки легкого углеводородного сырья, в котором подают сырье, содержащее бутан-бутиленовую фракцию потоком в первый адсорбер для осушения, подают поток рециркулированного метана во второй адсорбер для осушения, смешивают упомянутые осушенные потоки и направляют в рекуперативный теплообменник для подогрева и далее потоком в печь-реактор для проведения каталитической ароматизации, в качестве греющего агента в рекуперативном теплообменнике используют поток катализата, получаемого в печи-реакторе, который в свою очередь охлаждают и направляют через упомянутый рекуперативный теплообменник в сепаратор для выделения сконденсированной бензол-толуол-ксилольной фракции и газового потока, полученные в сепараторе бензол-толуол-ксилольной фракцию и компримированный газовый поток направляют в блок фракционирования, в котором в жидкой фазе выделяют бензол, толуол, ксилольную фракцию, а также получают водородсодержащий газ, который далее направляют в блок каталитического деструктивного гидрирования для получения метана, при этом в блок каталитического деструктивного гидрирования дополнительно подают широкую фракцию легких углеводородов, представляющая собой фракцию углеводородов С₃-С₄, далее часть полученного метана направляют на рецикл.

Указанный технический результат достигается также тем, что толуол и ксилольная фракцию дополнительно смешивают в товарную толуол-ксилольную фракцию, осушение сырья в первом адсорбере проводят с температурой точки росы по воде не менее минус 60°С.

Указанный технический результат достигается также тем, что из газообразного водородсодержащего газа удаляют ароматические углеводороды до содержания менее 0,1% по массе.

Указанный технический результат достигается также тем, что избыточное количество образующегося метана в блоке каталитического деструктивного гидрирования выводят товарным потоком.

Указанный технический результат достигается также тем, что товарный поток метана дополнительно направляют на секцию синтеза метанола и/или диметилового эфира.

Указанный технический результат достигается также тем, что секцию синтеза метанола и/или диметилового эфира дополняют блоком выделения водорода со сдувочных газов, позволяющим получать водород с концентрацией основного вещества не менее 99% по объему.

Указанный технический результат достигается также тем, что, по меньшей мере, часть избыточного метансодержащего газа потоком направляют на генерацию электричества.

Указанный технический результат достигается также тем, что фракция углеводородов С3-С4 содержит примесь углеводородов С2 и С5 в количестве которое позволяет получать метан с содержанием основного компонента не менее 99% по массе с остаточным содержанием водорода в метане (М) на уровне, не влияющем на процесс каталитической ароматизации.

Указанный технический результат достигается также установкой для переработки легких углеводородов, содержащей линию подачи сырья, включающего бутан-бутиленовую фракцию, связанную со входом первого адсорбера, линию рециркуляции потока метана, связанную со входом второго адсорбера, линию, которая объединяет выходящие осушенные потоки из упомянутых двух адсорберов и далее через рекуперативный теплообменник сообщается с со входом печи-реактора каталитической ароматизации, установка содержит линию катализата, связывающую выход из печи-реактора со входом сепаратора через упомянутый рекуперативный теплообменник, упомянутый сепаратор выполнен с возможностью выделения сконденсированной бензол-толуол-ксилольной фракции, а также газового потока, первый выход упомянутого сепаратора соединен со входом компрессорной станции и далее со входом блока фракционирования для подачи упомянутого газового потока, второй выход упомянутого сепаратора соединен со вторым входом упомянутого блока фракционирования для подачи бензол-толуол-ксилольной фракции, упомянутый блок фракционирования выполнен с возможностью получения бензола, толуола, ксилольной фракции, а также газообразного водородсодержащего газа, который подается на первый вход блока каталитического деструктивного гидрирования, упомянутый блок каталитического деструктивного гидрирования содержит второй вход для подачи широкой фракции легких углеводородов и выход, соединенный с упомянутой линией рециркуляции потока метана.

Указанный технический результат достигается также тем, что установка содержит узел смешения толуола и ксилольной фракции образующий на выходе в товарную толуол-ксилольную фракцию, а первый адсорбер выполнен с возможностью осушения с температурой точки росы по воде не менее минус 60°С.

Указанный технический результат достигается также тем, что блок каталитического деструктивного гидрирования содержит выход для вывода избыточного потока товарного метана.

Указанный технический результат достигается также тем, что установка содержит секцию синтеза метанола и/или диметилового эфира, в которую подают по линии полученный избыточный метан.

Указанный технический результат достигается также тем, что секцию синтеза метанола и/или диметилового эфира дополняют блоком выделения водорода со сдувочных газов, позволяющим получать водород с концентрацией основного вещества не менее 99% по объему.

Отличительной особенностью заявленной группы изобретений является использование рецикла метана, получаемого в ходе переработки, для обеспечения оптимальных условий переработки, в результате чего максимизирует выход ряда товарных продуктов, включающего бензол, толуол, ксилольной фракции, в также метана.

Перечень фигур чертежей

На представленной фигуре представлена схема предлагаемой установки, посредством которой, в свою очередь, может быть реализован предлагаемый способ.

Осуществление изобретения

Согласно представленной фигуре, исходное сырье - бутан-бутиленовая фракция (ББФ) (1) подается на адсорбер А-1 для полного удаления воды. Практически путем установлено, что оптимальным режимом является работа адсорбера А-1 с температурой точки росы по воде не менее минус 60°С. Далее осушенный поток сырья смешивается с потоком рециркулированного потока метана (М) (15), прошедшего осушку в адсорбере А-2 и направляется потоком по линии (2) на рекуперативный теплообменник Т для подогрева.

Далее потоком по линии (3) смесь подается на печь-реактор для проведения каталитической ароматизации. В качестве греющего агента в рекуперативном теплообменнике Т выступает поток катализата, получаемый в печи-реакторе, который по линии (4) направляется для охлаждения в рекуперативном теплообменнике Т и направляется потоком по линии (5) на сепаратор С для выделения сконденсировавшейся бензол-толуол-ксилольной (ВТК) фракции.

Из сепаратора С также выводится газовый поток в котором еще содержатся в значительных количествах ароматические углеводороды и, который, для проведения процесса фракционирования, необходимо предварительно компримировать на компрессорной станции (КС). Для этого полученный газовый поток направляют по линии (7) из сепаратора С в компрессорную станцию (КС) и далее по линии (8) из компрессорной станции в блок фракционирования.

Полученную в сепараторе С сконденсированную бензол-толуол-ксилольной (ВТК) фракцию по линии (6) также направляют в блок фракционирования. В блоке фракционирования в результате протекания тепломассобменных процессов на колонном и теплообменном оборудовании, происходит выделение следующих продуктов в жидкой фазе: товарного бензола, товарного толуола и ксилольной фракции, которые по линиям (9), (10) и (11) соответственно выводятся для последующей подачи потребителям.

Полученные толуол и ксилольная фракция могут смешиваться в товарную толуол-ксилольную фракцию в дополнительной установке смешения УС, из которой по линии (12) выводятся для последующей подачи потребителям.

Также в блоке фракционирования получают водородсодержащий газ, который по линии (13) выводят в блок каталитического деструктивного гидрирования (Секция КДГ). К моменту подачи водородсодержащего газа в блок каталитического деструктивного гидрирования из него максимально полно удалены ароматические углеводороды (содержание менее 0,1% по массе).

Для поддержания требуемого остаточного содержания водорода в полученном метане на уровне минимально влияющем на процесс каталитической ароматизации дополнительно в блок каталитического деструктивного гидрирования подается широкая фракция легких углеводородов (ШФЛУ) по линии (14), представляющая собой фракцию углеводородов С₃-С₄. Фракция ШФЛУ может содержать примесь углеводородов С₂ и C₅, в количестве позволяющем получить метан с содержанием основного компонента не менее 99% по массе, часть которого направляется на рецикл по линии (15), а избыточное количество метана выводится товарным потоком (16).

Изобретение предполагает, что поток избыточного метана по линии (16) может направляться на секцию синтеза метанола (диметилового эфира) с целью производства товарного метанола (диметилового эфира), который в виде конечного продукт выводится по линии (17).

Также изобретение предполагает, что часть полученного метансодержащего газа может направляться по линии (18) (вплоть до 100% избыточного потока) может направляеться на секцию собственной генерации электричества для обеспечения полной автономности.

Секция синтеза метанола (диметилового эфира) может быть дополнена блоком выделения водорода со сдувочных газов, который по линии (19) соединен с секцией синтеза метанола (диметилового эфира). В этом случае дополнительным продуктом является водород с концентрацией основного вещества не менее 99% по объему, который по линии (20) выводится для последующей подачи потребителям

Ниже представлен пример реализации предлагаемого изобретения, подтверждающий достижение заявленного технического результата, указанного выше.

Примеры являются иллюстративными и ни в коей мере не предназначены для ограничения объема притязаний предлагаемого изобретения:

Пример осуществления:

В качестве сырья используют бутан-бутиленовую фракцию, полученную, например, в ходе реакций каталитического крекинга. Структура сырья, включающего алкены и алканы, содержит 50% бутилена, 17% изобутана, 30% прочих углеводородов, остальное примеси (вода, щелочи, сернистые соединения, бутадиен). Сырье подают в первый адсорбер А-1 для осушения с температурой точки росы по воде минус 50°С. В результате количество примесей уменьшается до значений 0,1-0,3% по массе. Прошедшее осушку сырье смешивают с осушенным потоком метансодержащего газа, в котором количество метана на менее 99,7% и содержание воды не более 0,2%. Полученную смесь подают для подогрева до температуры 470°С в теплообменник Т и далее в печь-реактор для проведения каталитической ароматизации. Образовавшийся в результате поток катализата направляют для охлаждения до температуры 230°С в рекуперативный теплообменник Т и далее в сепаратор С, в котором получают жидкую фазу бензол-толуол-ксилольной (БТК) фракции и газовый поток, содержащий до 15% ароматических углеводородов. Полученный газовый поток компримируют до давления 3,4-4,5 МПа. Далее жидкую БТК фракцию и компримированный газ направляют в блок фракцинирования, где в результате последовательности тепломассовых процессов осуществляют отбор бензола, толуола и ксилольной фракции, которые могут использоваться в качестве товарных продуктов. Полученный в качестве сопутствующего продукта водородсодержащий газ направляют в блок каталитического деструктивного гидрирования, в который также подают широкую фракцию легких углеводородов, представляющая собой фракцию углеводородов С₃-С₄ в количество до 30% с примесью углеводородов С₂ и С₅ в количестве 7%. В результате получают метан чистотой 99,3%, часть которого направляют на рецикл и осушку в адсорбере.

Изобретение относится к способу переработки легкого углеводородного сырья, состоящему в том, что подают сырье, содержащее бутан-бутиленовую фракцию потоком в первый адсорбер для осушения. Подают поток рециркулированного метана во второй адсорбер для осушения, смешивают упомянутые осушенные потоки и направляют в рекуперативный теплообменник для подогрева и далее потоком в печь-реактор для проведения каталитической ароматизации. В качестве греющего агента в рекуперативном теплообменнике используют поток катализата, получаемого в печи-реакторе, который, в свою очередь, охлаждают и направляют через упомянутый рекуперативный теплообменник в сепаратор для выделения сконденсированной бензол-толуол-ксилольной фракции и газового потока. Полученные в сепараторе бензол-толуол-ксилольной фракцию и компримированный газовый поток направляют в блок фракционирования, в котором в жидкой фазе выделяют бензол, толуол, ксилольную фракцию, а также получают водородсодержащий газ, который далее направляют в блок каталитического деструктивного гидрирования для получения метана. При этом в блок каталитического деструктивного гидрирования дополнительно подают широкую фракцию лёгких углеводородов, представляющую собой фракцию углеводородов С₃-С₄, далее часть полученного метана направляют на рецикл. Техническим результатом является получение комплекса товарных продуктов, включающего товарные бензол, толуол, ксилольную фракцию, а также метан с максимальной глубиной переработки сырья за счет рециркуляции метана, полученного в процессе переработки сырья. Также изобретение относится к установке. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

1. Способ переработки легкого углеводородного сырья, состоящий в том, что подают сырье, содержащее бутан-бутиленовую фракцию потоком в первый адсорбер для осушения, подают поток рециркулированного метана во второй адсорбер для осушения, смешивают упомянутые осушенные потоки и направляют в рекуперативный теплообменник для подогрева и далее потоком в печь-реактор для проведения каталитической ароматизации, в качестве греющего агента в рекуперативном теплообменнике используют поток катализата, получаемого в печи-реакторе, который, в свою очередь, охлаждают и направляют через упомянутый рекуперативный теплообменник в сепаратор для выделения сконденсированной бензол-толуол-ксилольной фракции и газового потока, полученные в сепараторе бензол-толуол-ксилольную фракцию и компримированный газовый поток направляют в блок фракционирования, в котором в жидкой фазе выделяют бензол, толуол, ксилольную фракцию, а также получают водородсодержащий газ, который далее направляют в блок каталитического деструктивного гидрирования для получения метана, при этом в блок каталитического деструктивного гидрирования дополнительно подают широкую фракцию лёгких углеводородов, представляющую собой фракцию углеводородов С₃-С₄, далее часть полученного метана направляют на рецикл.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что толуол и ксилольная фракцию дополнительно смешивают в товарную толуол-ксилольную фракцию, осушение сырья в первом адсорбере проводят с температурой точки росы по воде не менее минус 60°С.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что из газообразного водородсодержащего газа удаляют ароматические углеводороды до содержания менее 0,1% по массе.

4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что избыточное количество образующегося метана в блоке каталитического деструктивного гидрирования выводят товарным потоком.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что товарный поток метана дополнительно направляют на секцию синтеза метанола и/или диметилового эфира.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что секцию синтеза метанола и/или диметилового эфира дополняют блоком выделения водорода со сдувочных газов, позволяющим получать водород с концентрацией основного вещества не менее 99% по объему.

7. Способ по п. 4, отличающийся тем, что, по меньшей мере, часть избыточного метансодержащего газа потоком направляют на генерацию электричества.

8. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что фракция углеводородов С₃-С₄ содержит примесь углеводородов С₂ и С₅ в количестве, которое позволяет получать метан с содержанием основного компонента не менее 99% по массе с остаточным содержанием водорода в метане на уровне, не влияющем на процесс каталитической ароматизации.

9. Установка переработки легких углеводородов для осуществления способа по п. 1, содержащая линию подачи сырья, включающего бутан-бутиленовую фракцию, связанную с входом первого адсорбера, линию рециркуляции потока метана, связанную с входом второго адсорбера, линию, которая объединяет выходящие осушенные потоки из упомянутых двух адсорберов и далее через рекуперативный теплообменник сообщается с входом печи-реактора каталитической ароматизации, установка содержит линию катализата, связывающую выход из печи-реактора с входом сепаратора через упомянутый рекуперативный теплообменник, упомянутый сепаратор выполнен с возможностью выделения сконденсированной бензол-толуол-ксилольной фракции, а также газового потока, первый выход упомянутого сепаратора соединен с входом компрессорной станции и далее с входом блока фракционирования для подачи упомянутого газового потока, второй выход упомянутого сепаратора соединен с вторым входом упомянутого блока фракционирования для подачи бензол-толуол-ксилольной фракции, упомянутый блок фракционирования выполнен с возможностью получения бензола, толуола, ксилольной фракции, а также газообразного водородсодержащиего газа, который подается на первый вход блока каталитического деструктивного гидрирования, упомянутый блок каталитического деструктивного гидрирования содержит второй вход для подачи широкой фракции лёгких углеводородов и выход, соединенный с упомянутой линией рециркуляции потока метана.

10. Установка по п. 9, отличающаяся тем, что содержит узел смешения толуола и ксилольной фракции, образующий на выходе в товарную толуол-ксилольную фракцию, а первый адсорбер выполнен с возможностью осушения с температурой точки росы по воде не менее минус 60°С.

11. Установка по п. 9, отличающаяся тем, что блок каталитического деструктивного гидрирования содержит выход для вывода избыточного потока товарного метана.

12. Установка по п. 9, отличающаяся тем, что содержит секцию синтеза метанола и/или диметилового эфира, в которую подают по линии полученный избыточный метан.

13. Установка по п. 12, отличающаяся тем, что секцию синтеза метанола и/или диметилового эфира дополняют блоком выделения водорода со сдувочных газов, позволяющим получать водород с концентрацией основного вещества не менее 99 % по объему.