Способ получения высокооктанового бензина Советский патент 1992 года по МПК C10G59/02 

Изобретение относится к нефтепереработке, в частности к способам получения высокооктанового бензина из прямогонных бензиновых фракций с использованием процессов изомеризации и риформинга, и может найти применение в нефтепе0ераба- тывающей и нефтехимической промышленности.

Наиболее широко изомеризацию применяют для повышения октановых чисел легких фракций прямогонных бензинов, выкипающих в пределах до 70°С и содержащих пентаны и гексаны. Полученные иэомеризаты используют в качестве компонентов смешения с бензинами каталитического риформинга для получения

высокооктановых автомобильных бензинов.

Известны процессы изомеризации парафиновых углеводородов на алюмоплати- новых катализаторах, промотированных хлором и фтором, и металлцеолитсодержа- щих катализаторах. Изомеризацию проводят при температурах 20-450°С, давлении 0,5-4 МПа, объемных скоростях 1,0-3,0 , молярном соотношении водород - углерод 0.5-6,0.

Известен способ среднетемпературной изомеризации пентан-гексановой фракции с использованием в качестве катализатора высококремнеземного цеолита типа морде- нит, осуществляемый в среде водорода при

СО

1 о о о

230-300°С. При проведении процесса по схеме за проход изомеризат имеет октановое число по исследовательскому методу (И04) 80 -82 пункта с выделением н-пара- финовых углеводородов на молекулярных ситах или ректификацией ИОЧ изомеризэта увеличивается до 89 пунктов.

Первый и особенно второй вариант изомеризации характеризуются высокими эксплуатационными затратами, необходи- мыми для подогрева сырья и циркуляции водорода, что увеличивает себестоимость автомобильных бензинов.

Базовым компонентом автобензинов является бензин каталитического рифор- минга, сырьем которого являются бензиновые фракции, выкипающие в пределах 85-180°С. Процесс каталитического рифор- минга проводят в среде водорода, при 450 550°С и давлении до 4,0 МПа с исполь- зованием платиносодержащего катализатора. Целевой продукт процесса - риформат - имеет ИОЧ до 98-100 пунктов.

Однако для получения автобензинов к риформату необходимо добавлять компо- ненты типа изомеризата, кроме того, затраты при риформировании бензиновых фракций также велики.

Затраты на переработку бензиновых фракций снижают за счет комбинирования отдельных процессов, например риформин- га и изомеризации, поскольку уменьшаются капвложения по сравнению с переработкой бензинов на отдельных установках.

Более глубокое снижение затрат уже за счет не только капитальных, но и эксплуатационных затрат происходит при интегрировании процессов по материальным потокам. Обычно интегрируют (вписывают один в другой) процессы, близкие по техни- ческим параметрам.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ получения высокооктанового бензина, в соответствии с которым тяжелую часть бензиновой фракции подвергают рифор- мингу, а легкую часть - изомеризации, при этом для изомеризации легкой части бензиновой фракции используют избыточный водород процесса риформинга, жидкие продукты обоих процессов смешивают и получают целевой продукт - высокооктановый бензин. Полученный продукт имеет ИОЧ 95 пунктов и выход на сырье 89,7 об. %. Катализатор изомеризации содержит ме- талл УШ группы, нанесенный на смесь мор- денига и матрицы.

Проведение изомеризации в среде избыточного водорода риформинга обеспечивает улучшенную интеграцию, а также

понижает затраты и капиталовложения по сравнению с использованием двух раздельно работающих установок.

Недостатком известного способа является низкое качество (октановое число) целевого продукта.

Цель изобретения - повышение качества целевого продукта.

Предлагаемый способ позволяет улучшить качество целевого продукта за счет повышения его ИОЧ с 95 до 97 пунктов, Кроме того, повышается ИОЧ фракции целевого продукта, выкипающей до 100°С.

Поставленная цель достигается предлагаемым способом получения выокооктано- вого бензина, согласно которому исходную прямогонную бензиновую фракцию разделяют на легкую и тяжелую фракции, последнюю подвергают риформингу в присутствии платиносодержащего катализатора, легкую фракцию исходного сырья смешивают с риформатом. полученную смесь стабилизируют в режиме дебутани- зации, дебутанизированный продукт подвергаютректификации, фракцию ректификации, выкипающую до 60-70°С, подвергают изомеризации в присутствии морденитсодержащего катализатора и избыточного водорода риформинга. Изомеризат смешивают со стабильным риформатом и получают целевой продукт повышенного качества.

Положительный эффект по предлагаемому способу достигается, как за счет дополнительной каталитической обработки легкой части риформата, так и за счет подготовки сырья для изомеризации из смеси легкой прямогонной фракции и риформата.

Способ осуществляется следующим образом.

Из широкой прямогонной бензиновой фракции ректификацией выделяют легкую выкипающую, например, до 65°С и тяжелую, выкипающую от 85 до 180°С. фракции. Последнюю подвергают риформингу на установке типа ЛГ-35-11 в присутствии катализатора, например. КР-104А, содержащего 0,36 мас.% платины. 0,20 мас.% рения, 0,25 мас.% кадмия на хлорированной окиси алюминия при температуре, изменяемой в течение цикла от 470 до 515°С, давлении 2,0 МПа, объемной скорости подачи сырья 1,6 ч , кратности циркуляции ввдо- родсодержэщего газа (ВСГ) 1300 нм3/м . В качестве продукта процесса получают нестабильный риформат и избыточный ВСГ с концентрацией водорода 75-89 мол.% и в количестве от 6,3 до 10,7 тыс.нм3/ч.

К нестабильному риформату добавляют легкую прямогонную фракцию, смесь направляют в колонну стабилизации, где проводят дебутанизацию смеси. Из дебутани- змрованной смеси ректификацией отделяют низкокипящую фракцию, например, Н.К, - 65°С, являющуюся сырьем для изомеризации,

.Изомеризацию проводят на блоке изомеризации, смонтированном при реконструкции установки риформинга таким .образом, что избыточный ВСГ риформинга непосредственно направляют на смешение с сырьем изомеризации. Условия процесса: температура 260-280°С, давление 1,8 МПа. объемная скорость по сырью 2,0 ч . Для изомеризации используют промышленный морденитсодержащий катализатор типа ИПМ. Жидкие продукты изомеризации смешивают с оставшимся риформатом (фр. 65°С - К.К) и получают целевой продукт - смесь изомеризата и риформата, имеющий октановое число по исследовательскому методу 96,9 пунктов. Выход целевого продукта на исходное сырье составляет 89,8 об. % при плотности 0,765 кг/м3. Фракционный состав продукта: начало кипения 38°С, 10 об.% выкипает при 54°С, 50- 94°С, 90% - 153°С, конец кипения 193°С. Целевой продукт служит базовым компонентом для получения неэтилированного бензина АИ-93, а при этилировании с концентрацией ТЭС 0,1-0,2 г/кг получают автобензин типа АИ- 98.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

П р и м е р 1. Из широкой прямогонной бензиновой фракции на установке вторичной подготовки бензинов (УВПБ) ректификацией выделяют легкую фракцию, выкипающую до 65°С и тяжелую, выкипающую в пределах 85-180°С. Последнюю подвергают риформингу на установке ЛГ-35-11 с использованием полиметаллического катализатора КР-104А, содержащего 0,36 мас.% платины, 0,20 мас.% рения, 0,25 мас.% кадмия на хлорированной окиси .алюминия в следующих условиях, температура процесса 470-515°С, давлении 2,0 МПа, объемная скорость подачи сырья 1,6 , кратность циркуляции ВСГ 1300 нм /м . Получают нестабильный ри- формат и ВСГ с концентрацией водорода 75-89 мол %.

Легкую прямогонную фракцию Н.К. - 65°С совместно с нестабильным риформатом направляют в колонну стабилизации, входящую в состав установки риформинга, в которой поддерживают режим дебутани- зации. Дебутанизированный продукт ректификацией разделяют на фракции. Н.К. - 60°С и 60°С - К К.

Низкокипящую фракцию (Н.К, - 60 С) совместно с избыточным ВСГ риформинга направляют на блок изомеризации, смонтированный при реконструкции установки ри- форми.нга. Изомеризацию проводят в присутствии морденитсодержащего катализатора ИПМ) при 260-28t)°C, давлении 1,8 МПа, объемной скорости по сырью 2,.

Катализатор изомеризации ИПМ содержит 0,4 мас.% платины, носителем служит смесь морденита (40 отн.%) и оксида алюминия при молярном отношении 5Ю2:А120з, равном 13.

Готовят катализатор следующим образом.

Порошок морденита в натриевой форме (NaM) обрабатывают раствором нитрата аммония при 80°С в течение 3 ч при постоянном перемешивании, отжимают и вносят в лепешку гидроксида алюминия, после чего направляют на формирование гранул. Сформированные гранулы носителя сушат при 110-130°С втечение 2 ч, прокаливают в

токе воздуха при 500°С в течение 2 ч,

Платину в носитель вносят пропиткой из растворов платинохлористоводрродной и уксусной кислот, после чего операции сушки и прокалки повторяют.

Изомеризат смешивают с фракцией 60°С - К.К, (с оставшейся высококипящей фракцией после ректификации дебутанизи- рованного продукта) и получают целевой продукт, выход которого на исходное прямогонное сырье составляет 89,7 об.% ИОЧ целевого продукта 97 пунктов, ИОЧ фракции, выкипающей до 100°С, 81,8 пункта, фракционный состав, Н.К. - 38, 10% - 54, 50% - 95, 90% - 153; К.К. - 193. Компаундированием целевого продукта в качестве базового компонента и низкооктановых бензинов получают незтилированные автобензины типа АИ-93 (либо А-76) с высокими эксплуатационными характеристиками,

этилированием целевого продукта с концентрацией ТЭС 0,1-0,2 г/кг получают автобензин типа АИ-98.

Таким образом, комбинированная переработка бензиновых фракций в соответствии с предложенным способом позволяет повысить качество целевого продукта за счет повышения его ИОЧ с 95 до 97пунктое. Существенным является то оостйятельство, что прирост октанового числа происходит

преимущественно за счет легкокипящей части целевого продукта, что улучшает эксплу- атационные свойства автобензина, полученного на его основе.

П р и м е р 2. На установке риформинга

ЛГ-35-11, комбинированной при реконструкции блоком изомеризации, подвергают переработке прямоточные бензиновые фракции Н.К. - 85°С и 85-180°С, предварительно выделенные ректификацией из широкой прямогонной бензиновой фракции на установке УВПБ, Тяжелую фракцию (85- 180°С) подвергают риформингу в присутствии катализатора и в условиях, приведенных в примере 1. Получают нестабильный риформат и избыточный ВСГ с кон- центрацией водорода от 75 до 89 мол%.

Легкую прямогонную фракцию Н.К. - 85°С совместно с нестабильным риформа- том подвергают дебутанизации в колонне стабилизации установки риформинга, затем дебутанизированную смесь в колонне ректификации разделяют на две фракции: низкокипящую - Н.К. - 70°С и высококипящую - 70°С-К.К.

Низкокипящую фракцию в среде из- быточного ВСГ риформинга подвергают изомеризации в присутствии морденитсо- держащего катализатора и в условиях, приведенных в примере 1

Полученный изомерйзат смешивают со высококипящей фракцией (70°С - К.К ) и получают целевой продукт следующего качества: ИОЧ 96.8 пункта, ИОЧ фракции до 100°С 81,5 пункта.

Фракционный состав, °С- Н.К 38, 10% 54, 50% 93, 90% 152, К.К. 193.

Выход целевого продукта составил 90,0 об.% в расчете на исходное прямогон- ное сырье.

Таким образом, предложенный способ комбинированной переработки бензиновых фракций по сравнению со способом в соответствии с известным позволяет получить целевой продукт с более высоким октановым числом, т.е. более высокого качества. Полученный целевой продукт служит базовым компонентом для получения высокооктановых автобензинов.

П р и м е р 3. (сравнительный).

Из широкой прямогонной бензиновой фракции на УВПБ выделяют легкую и тяжелую фракции, выкипающие от Н.К. - до 65°С и от 85 до 180°С соответственно.

Тяжелую фракцию подвергают рифор- мингу на установке ЛГ-35-11, комбинированной блоком изомеризации, в присутствии катализатора и в условиях, приведенных в примере 1. Продуктами процесса являются избыточный ВСГ и неста- бильный риформат. Последний подвергают дебутанизации в колонне стабилизации установки риформинга и только после этого смешивают с легкой прямогонной фракцией. Из полученного продукта выделяют в

качестве сырья изомеризации низкокипящую фракцию, выкипающую до 65°С,

Изомеризацию & среде избыточного ВСГ с установки риформинга проводят в присутствии морденитсодержащего катализатора в условиях, приведенных в примере 1.

Изомерйзат смешивают с фракцией 65°С - К.К., оставшейся после выделения ректификацией сырья для изомеризации, получают целевой продукт со следующими показателями: ИОЧ 95,3 пункта, ИОЧ фракции до 100°С 78,9 пункта.

Фракционный состав, °С: Н.К. 26, 10% 39, 50% 90, 90% 150, К.К. 193.

Выход целевого продукта составил 90,8 об.% в расчете на исходное прямогонное сырье.

Таким образом, осуществление предложенного способа комбинированной переработки прямогонных бензиновых фракций, но со смешением легкой прямогонной фракции с предварительно дебутанизированным риформатом, не позволяет повысить ИОЧ целевого продукта, т.е. повысить его качество Низкое значение ИОЧ фракции, выкипающей до 100°С, свидетельствует о недостаточной эффективности процесса изомеризации, что-, по-видимому, связано с приведенной в примере подготовкой сырья изомеризации.

Кроме того, полученный целевой продукт не может служить компонентом товарных автобензинов без дополнительной обработки, поскольку температура начала кипения его (26°С) существенно ниже требований стандартов.

П р и м е р 4 (сравнительный.) Из широкой прямогонной бензиновой фракции на УВПБ выделяют легкую и тяжелую фракции, выкипающие от Н.К - до 65°С и от 85 до 180°С соответственно.

Тяжелую фракции подвергают риформингу на установке ЛГ-35-11, комбинированной блоком изомеризации, в присутствии катализатора и в условиях, приведенных в примере 1. Продуктами процесса являются избыточный ВСГ и нестабильный риформат. Последний дебу- танизируют в колонне стабилизации установки риформинга, затем ректификацией разделяют на две фракции: низкокипящую, .выкипающую до 65°С, и еысококипящую, выкипающую от 65°С до К.К.

Низкокипящую фракцию смешивают с легкой прямогонной фракцией и в среде избыточного ВСГ риформинга подвергают изомеризации в присутствии морденитсодержащего катализатора и в условиях, приведенных в примере 1

Высококипящую фракцию (65°С - К.К.) смешивают с изомеризатом и получают целевой продукт с выходом 90,8 об.% в расчете на исходное прямогонное сырье и следующими показателями: ИОЧ 95,4 пунк- та, ИОЧ фракции до 100°С - 79,1 пункта.

Фракционный состав, °С: Н.К.24, 10% 37, 50% 90, 90% 152, К.К. 193.

Полученный целевой продукт по качеству уступает приведенному в примерах 1,2, т.е. в соответствии с предлагаемым способом. Кроме того, из-за низкого показателя температура начала кипения полученный продукт без дополнительной подготовки не может быть использован в качестве базово- го компонента автобензинов.

Таким образом, цель предлагаемого способа может быть достигнута только при соблюдении совокупности и последовательности указанных в способе приемом (при- знаков).

П р и м е р 5 (сравнительный).

Из широкой прямогонной бензиновой фракции на УВПБ выделяют легкую и тяжелую фракции, выкипающие от Н.К. до 65°С и 85-180°С соответственно.

Тяжелую фракцию (85-180°С) подвергают риформингу на установке Л Г-35-11, комбинированной блоком изомеризации, в присутствии катализатора и в условиях, приведенных в примере 1 Продуктами процесса являются избыточный ВСГ и нестабильный риформат.

Легкую прямогонную фракцию Н.К. - 65°С смешивают с нестабильным риформа- том, смесь дебутанизируют е колонне стабилизации установки риформинга, затем ректификацией разделяют на низкокипящую, выкипающую до 55°С и высококипящую от 55°С до К.К.

Низкокипящую фракцию в среде избыточного ВСГ риформинга подвергают изомеризации в присутствии морденитсо- держащего катализатора и в условиях, приведенных в примере 1.

Высококипящую фракцию смешивают с изомеризатом и получают целевой продукт с выходом 89,9 об.% в расчете на исходное прямогонное сырье и следующими показателями: ИОЧ 95,5 пункта. ИОЧ фракции до 100°С-80,0 пункта.

Фракционный состав. °С: Н.К. 37. 10% 53, 50% 94, , К.К. 193.

Полученный целевой продукт по качеству уступает приведенному в примерах 1,2, т.е. по предлагаемому способу.

Таким образом, при изомеризации низкокипящей фракции с К.К. ниже 60°С эффективность предлагаемого способа снижается.

П р и м е р 6 (сравнительный). Из широкой прямогонной бензиновой фракции на УВПБ выделяют легкую (Н.К. - 85°С) и тяжелую (85-180°С) фракции.

Последнюю подвергают риформингу на установке Л Г-35-11. комбинированной блоком изомеризации, в присутствии катализатора и в условиях, приведенных в примере 1. Продуктами процесса являются избыточный ВСГ и нестабильный риформат.

Легкую прямогонную фракцию смешивают с нестабильным риформатом, смесь дебутанизируют в колонне стабилизации установки риформинга, затем ректификацией разделяют на низкокипящую, выкипающую до 75°С, и высококипящую, выкипающую до 75°СдоК.К.

Низкокипящую (Н К - 75°С) в среде избыточного ВСГ риформинга подвергают изомеризации в присутствии морденитсо- держащего катализатора и в условиях, приведенных в примере 1.

Высококипящую фракцию смешивают с изомеризатом и получают целевой продукт с выходом 90,0 об.% в расчете на исходное прямогонное сырье и следующими показателями: ИОЧ продукта 95,2 пункта, ИОЧ фракции до 100°С 78,4 пункта

Фракционный состав, °С Н.К. 39, 10% 54, 50% 93, 90% 152, К.К. 193.

Таким образом, при изомеризации низкокипящей фракции с К.К. выше 70°С качество целевого продукта (ИОЧ) ниже, чем в примерах 1, 2.

П р и м е р 7 (известный). Из широкой прямоюнной бензиновой фракции на УВПБ выделяют легкую и тяжелую фракции, выкипающие от Н.К. до 65°С и от 85°С до 180°С соответственно.

Переработку указанных фракций осуществляют на комбинированной установке с использованием процессов риформинга и изомеризации, причем изомеризацию проводят в среде избыточного ВСГ процесса риформинга.

Риформингу подвергают тяжелую прямогонную фракцию в присутствии катализатора и в условиях, приведенных в примере 1 Продуктами процесса являются избыточный ВСГ и нестабильный риформат.

Сырьем для процесса изомеризации служит только легкая прямогонная бензиновая фракция. Условия проведения изомеризации и используемый морденит- содержащий катализатор описаны в примере 1.

Полученные изомеризат и нестабильный риформат смешивают, смесь дебутанизируют в кйлонне стабилизации и получают целевой продукт - смесь изомеризата и риформата следующего качества. ИОЧ 95 пунктов, ИОЧ фракции до 100°С 78,5 пунктов.

Фракционный состав, °С: Н.К. 40, 10% 53, 50% 95, 90% 150, К.К. 195.

Выход целевого продукта на исходное сырье составил 89,7 об.%.

Таким образом, осуществление предлагаемого способа комбинированной переработки прямогонных бензинов по известному способу по сравнению с предло- женным приводит к получению целевого продукта с меньшим ИОЧ, т.е. более низкого качества.

Формула изобретения Способ получения высокооктанового бензина путем разделения исходной прямо0

5

тонной бензиновой фракции на легкую и тяжелую фракции, риформинга последней в присутствии платиносодержащего катализатора, стабилизации полученного ри- формата с использованием процесса изомеризации в присутствии морденитсо- держащего катализатора и избыточного водорода риформинга, смешения жидких продуктов риформинга с продуктами изомеризации, отличающийся тем, что. с целью повышения качества целевого продукта, легкую фракцию исходного сырья смешивают с риформатом перед его стабилизацией, полученный дебутанизирован- ный продукт подвергают ректификации и на изомеризацию направляют фракцию ректификации, выкипающую до 60-70°С.

Изобретение касается производства топлив, в частности получения высокооктанового бензина, что может быть использовано в нефтехимии. Цель - повышение качества целевого продукта. Для этого ведут разделение прямогонной бензиновой фракции на легкую и тяжелые фракции. Последнюю подвергают риформингу в присутствии платиносодержащего катализатора и стабилизации. При этом перед стабилизацией легкую фракцию прямогонной бензиновой фракции смешивают с нестабильным риформатом. Смесь дебутанизируют и подвергают ректификации. Фракцию ректификации, выкипающую до 60-70°С, подвергают изомеризации в присутствии морденитсодержащего катализатора и водорода. Эти условия позволяют повысить октановое число бензина с 95 до 97,0 п, 1 табл. .СП С