Установка каталитического получения бензина из углеводородного сырья Советский патент 1993 года по МПК C10G35/04 

Изобретение относится к комплексным устройствам для каталитической переработки углеводородного сырья. Установка может быть использована как в составах НПЗ и ГПЗ, так и на объектах добычи и первичной переработки нефти и газового конденсата для получения неэтилированкых высокооктановых бензинов. На установке возможна переработка газовых конденсатов, прямо- генных бензиновых фракций нёфтей, конденсатов попутных газов, углеводородных

компрессатов, вторичных бензинов, рафи- натов процесса риформинга, газовых бензинов и т.п.

Цель изобретения - повышение уровня автономности установки каталитического получения бензина путем сокращения номенклатуры внешних подводов материальных потоков.

Поставленная цель достигается тем, что в установке каталитического получения бензина из углеводородного сырья, содержа

со

щей ректификационные колонны для фракционирования сырья и продуктов реакции, соединенные с ними конденсаторы и сепараторы, устройства каталитической переработки сырья и обеспечения теплом процессов ректификации и химической реакции, указанные устройства выполнены в виде реакторно-тепловых блоков, каждый из которых представляет из себя циркуляционный газоход, состоящий из дымососа и установленных последовательно по ходу движения газа-теплоносителя, теплогене- ратора и реакторного блока, .содержащего установленные последовательно по ходу движения газа-теплоносителя перегреватель сырьевой фракции, каталитический реактор, испаритель сырьевой фракции, подогреватели кубовых продуктов ректификационных колонн, подогреватель сырья и между реакторным-блоком и дымососом установлен патрубок отвода избыточного газа-теплоносителя.

Данный вариант установки работоспособен в случае использования катализатора, не требующего регенерации в течение длительного времени его работы. В случае использования катализатора, требующего проведения периодической его регенерации (например, через 50-1000 часов, реак- торно-тепловые блоки работают в режиме реакция-регенерация,,а установка дополнительно содержит узел получения регенерирующего газа мз дымового газа реакторно-теплового блока.

На чертеже приведенатфинцйпиальная схема установки каталитического получения бензина из углеводородного сырья.

Установка включает ректификационные колонны 1 и 2; воздушные конденсаторы 3, 4, 5; емкости-сепараторы б, 7, 8; теплообменник 9; реакторно-тепловые блоки.10,11. Каждый реакторно-тепловой блок содержит циркуляционный газоход 12; дымосос 13; теплогенератор 14; перегреватель 15; каталитический реактор со стационарным слоем катализатора 16; испаритель 17; подогреватели 18 и 19 кубового продукта ректификационных колонн; подогреватель сырья 20. Установка содержит узел приготовления регенерирующего газа 21. На схеме показаны материальные технологические потоки: углеводородное Сырье 22, остаточная фракция 23, широкая фракция 24, товарный бензин 25, углеводородный газ 26, дымовой газ 27, регенерирующий газ 28, отработавший регенерирующий газ 29.

Установка работает следующим образом.

Углеводородное сырье 22 нагревают в подогревателе 20 и подают в ректификационную колонну 1,в которой, за счет подвода тепла циркулирующим через подогреватели 19 кубовым продуктом колонны, происходит фракционирование сырья. Кубом колонны

отводят остаточную фракцию 23 - компонент дизельного или котельного топлива, верхом колонны отбирают дистиллят, который охлаждают и конденсируют в воздушном конденсаторе 3 и направляют в

0 емкость-сепаратор б, Из сепаратора 6 выде- лившиеся углеводородные газы подают в коллектор; дистиллят частично направляют на орошение колонны 1, а балансовую часть направляют на каталитическую переработ5 ку в реакторно-тепловые блоки (РТБ) 10 и/или 11, первоначально в испаритель 17, а затем в перегреватель 15. Нагретое до температуры 350-450°С сырье подают в каталитический реактор 16, в котором на

0 цеолитсодержащем катализаторе происходит протекание реакций разрыва С-С связи углеводородов сырья, изомеризации, алки- лирования, ароматизации и пр. После реактора продукты реакции охлаждают в

5 теплообменнике 9, конденсируют в воздушном конденсаторе 5 и направляют в емкость-сепаратор 8, где происходит разделение продуктов реакции на газообразные и жидкие. Углеводородные газы из

0 сепаратора 8 отводят в коллектор, а жидкую

фракцию направляют через теплообменник

9 в ректификационную колонну 2, где за счет

подвода тепла, циркулирующего через теп.лообменники 18 кубового продукта, проис5 ходит фракционирование жидких продуктов реакции. Низом колонны 2 отводят широкую фракцию 24, выкипающую выше 160°С. С верха колонны 2 отходят пары бензина, который охлаждают и конденсируют в воз0 душном конденсаторе 4 и направляют в ем- кость-сепаратор 7 для выделения остаточных газов, Из сепаратора 7 углеводородные газы отводят в коллектор, часть бензина направляют на орошение колонны

5 2, а балансовую часть - целевой бензин - отводят в товарный парк.

В случае применения на установке катализатора, требующего периодического проведения окислительной регенерации для

0 восстановления его активности (например, через 50-1000 часов), реакторно-тепловые блоки работают в режиме реакция-регенерация и установка дополнительно содер- , жит узел приготовления регенерирующего

5 газа 21. Тогда, отработавший в режиме реакция реакторно-тепловой блок переводят на работу в режиме регенерация, а находившийся в горячем резерве после работы в режиме регенерация другой РТБ перево- дятна работу в режиме реакция. При этом,

в отработавший РТБ прекращают подачу сырья, сокращают подачу топливного газа из коллектора и дутьевого воздуха, а зо вводимый после регенерации в рабочий режим блок начинают производить подачу сырья и увеличивают до номинальной подачу в теп- логенератор топливного газа и дутьевого воздуха. В трубное пространство испарителя 17, перегревателя 15 и реактора 16, переключенного на режим регенерация реакторно-теплового блока, подают инертный газ, полученный в узле 21. В процессе продувки инертным газом из трубного пространства удаляют остатки углеводородов и начинают процесс выжигания кокса, отложившегося на активной поверхности катализатора (регенерацию катализатора), за счет содержащегося в инертном газе кислорода (1-3% об.). После выгорания части кокса, оставшийся кокс выжигают при ступенчатом повышении концентрации кислорода в регенерирующем газе до 21% об. (т.е. с переходом на выжиг кокса воздухом). По окончании выжига кокса трубное пространство испарителя 17, перегревателя 15 и реактора 16 продувают инертным газом для подготовки к подгче сырья.

Для приготовления регенерирующего газа 28 в узле 21 производят отбор дымовых газов 27, удаляемых из любого реакторно теплового блока. Отработавший регенерирующий газ 29 сбрасывают или дожигают на факеле. Процессы нагрева и испарения сырья, процессы ректификации, нагрева регенерирующего газа, поддержание заданной температуры реакции обеспечиваются теплом от газового теплоносителя, циркулирующего по газоходам 12 реакторно-тепло- вых блоков. Циркуляцию теплоносителя осуществляют дымососами 13. Газовый теплоноситель готовят путем смешения отработавшего теплоносителя с дымовыми газами, полученными при полном сжигании в теплогенераторе 14 отбираемого из коллектора углеводородного газа (газообразные продукты реакции). Избыточный отработавший теплоноситель -дымовые газы 27 сбрасывают в атмосферу.

Описанная установка каталитической переработки углеводородного сырья в неэтилированные высокооктановые бензины обладает повышенной автономностью действия, т.к. не потребляет от внешних источников теплоноситель (водяной пар), хладоагент (вода, топливный, инертный и регенерирующий газы. В связи с существенным сокращением номенклатуры материальных технологических потоков данная установка может эксплуатироваться непосредственно на нефтяных и газоконденсатных месторождениях, потребляя только сырье и электроэнергию.

Пример. Углеводородное сырье 22 - конденсат попутных гааов, следующего фракционного состава, °С: н.к. - 32, 10% 5 об. - 51, 50% -75. 90% - 112, к,к. - 165 и содержащий углеводороды, % мае.: Сз-2,1; С4 9,9; Cs - 26,2; Се - 29,5; С - 20,3; Се - 9,1; Сэ+ - 2,9, и имеющий октановое число -67 ММ, подают в трубное пространство

0 подогревателей 20 обоих реакторно-тепло- вых блоков (РТБ). Нагретое до 150°С циркулирующим теплоносителем сырье подают в ректификационную колонну 1. Температура

5 верха колонны 1 - 130°С, температура куба колонны - 180°С, давление - 0,2 МПа. Подвод дополнительного тепла в колонну 1 обеспечивают циркуляцией кубового продукта через подогреватели 19 обоих РТБ,

0 температура горячей струи - 210°С. Низом колонны 1 отводят остаточную фракцию 23 с температурой выкипания выше 160°С- компонент дизельного топлива. Дистиллят колонны 1 охлаждают и конденсируют в воз5 душном конденсаторе 3. Охлажденный дистиллят направляют в емкость-сепаратор 6. Выделившиеся углеводородные газы из сепаратора 6 отводят в топливный коллектор, а жидкий дистиллят частично направляют в

0 качестве холодного орошения в колонну 1, а балансовую часть (сырьевую фракцию) под давлением 1,0-1,2 МПа подают в один из реакторно-тепловых блоков (РТБ) для переработки в высокооктановый бензин, В РТБ

5 сырьевую фракцию нагревают и испаряют в испарителе 17, догревают до 380°С в перегревателе 15 и подают в трубчатый каталитический реактор 16 со стационарным слоем катализатора.

0 В реакторе, при весовой скорости подачи сырья 2 , температуре реакции 380°С, давлении 1,0-1,2 МПа на цеолитсо- держащем катализаторе ИК-30 происходит превращение сырьевой фракции. Продукты

5 реакции охлаждают в теплообменнике 9, до- холаживают и конденсируют в воздушном конденсаторе 5 и направляют в емкость-сепаратор 8. Образовавшиеся в ходе реакции углеводородные газы 26 из сепаратора 8

0 отводят в топливный коллектор. Жидкие продукты реакции из сепаратора 8 направляют через теплообменник 9, где нагревают до 180°С, в ректификационную колонну 2. Температура верха колонны 2 - 150°С, куба

5 колонны - 200°С, давление - 0,2 МПа. Дополнительный подвод тепла в колонну 2 обеспечивают циркуляцией через теплообменник 18 кубового продукта, температура горячей струи - 250°С, Низом колонны 2 отводят широкую фракцию 24, выкипающую

в пределах 160-300°С, верхом колонны 2 отходят пары бензина, которые охлаждают и конденсируют в воздушном конденсаторе 4 и направляют в емкость-сепаратор 7. Из сепаратора 7 выделившиеся углеводородные газы направляют в топливный коллектор, часть бензина в качестве холодного орошения направляют в колонну 26, а балансовую часть - товарный бензин - отводят в емкость готового продукта.

Углеводородные газы 26, образовавшиеся в результате переработки сырья, частично используют на установке для обеспечения теплом процессов тепло-мас- сообмена и протекания химической реакции, а балансовая часть отводится потребителю,

Углеводородные газы 26 для нужд энергообеспечения установки из коллектора подают в теплогенераторы 12, где их сжигают с коэффициентом расхода дутьевого воздуха 1,03-1,05, продукты сгорания (дымовые газы) смешивают с циркулирующим, охлажденным до температуры 320- 360°С газовым теплоносителем с получением горячего - 550-600°С теплоносителя, Горячий теплоноситель от каждого теплогенератора 12 поступает в соответствующий РТБ, где последовательно проходит межтрубные пространства перегревателей 15, каталитических реакторов 16, испарителей 17, подогревателей 18 и 19 кубовых продуктов колонн, где отдает тепло и охлаждается до 320-360°С за счет нагрева соответствующих потоков. Часть охлажденного теплоносителя дымососами 13, обеспечивающими циркуляцию теплоносителя, подают в теплогенераторы 12 для приготовления горячего теплоносителя с необходимой температурой, а избыточное количество отработавшего теплоносителя - дымового газа 27 отводят через патрубок, установленный на газоходе между реакторным блоком и дымососом, и сбрасывают, либо частично используют для приготовления регенерирующего газа 28 в узле 21.

Во время работы одного из РТБ в режиме реакция - режим получения бензина, другой РТБ. работает в режиме регенерации (или активации) катализатора. Регенерацию катализатора проводят путем отжига коксовых отложений первоначально смесью воздуха с инертным газом с определенным содержанием кислорода в регенерирующем газе, а затем воздухом. Регенерирующий газ готовят в узле 21 путем смешения определенного количества воздуха с отработавшим газовым теплоносителем. Регенерирующий газ 28 подают в трубное пространство испарителя 17, перегревателя 15 и реактора 16, где происходит регенерация катализагора. Отработавший регенерирующий газ 29 сбрасывают или дожигают на факеле.

В результате осуществления описанных условий из конденсата попутных газов образуется 67,5% мае. неэтилированного бензина типа А-76; 3,9% углеводородной фракции, выкипающей выше 160°С (1,5% - кубовый остаток колонны 1 и 2,4 % - кубовый остаток колонны 2) и 28,6% углеводородных газов (9,2% - растворенные газы

исходного сырья и 19,4% - газообразные продукты реакции). Полученные углеводородные газы частично используют в качестве топлива в теплогенераторах 14 для энергообеспечения установки, а балансовая

часть - отводится с установки.

Формула изобретения

1.Установка каталитического получения бензина из углеводородного сырья, содержащая ректификационные колонны сырья и продуктов реакции, соединенные с конденсаторами и сепараторами дистиллятов, устройства каталитической переработки сырья и обеспечения теплом процессов ректификации, конденсатор и сепаратор продуктов

реакции, отличающаяся тем, что, с

целью повышения уровня автономности, устройства, каталитической переработки

сырья и обеспечения теплом процессов ректификации выполнены в виде реакторно- тепловых блоков, каждый из которых представляет из себя циркуляционный газоход, состоящий из дымососа и установленных последовательно по ходу движения

газа-теплоносителя теплогенератора и реакторного блока, содержащего установленные последовательно по ходу движения газа-теплоносителя перегреватель сырьевой фракции, каталитический реактор, испаритель сырьевой фракции, подогреватели кубовых продуктов ректификационных колонн, подогреватель сырья и между реакторным блоком и дымососом установлен патрубок отвода избыточного отработанного газа-теплоносителя.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью проведения окислительной регенерации катализатора, она дополни- тельно содержит узел получения регенерирующего газа из дымового газа реакторно-теплового блока.

Сущность: установка каталитического получения бензина из углеводородного сырья, содержит ректификационные колонны сырья и продуктов реакции, соединенные с конденсаторами и сепараторами дистиллятов, устройства каталитической переработки сырья и обеспечения теплом процессов ректификации, выполненные в виде реакторно-тепловых блоков, каждый из которых представляет из себя циркуляционный газоход, состоящий из дымососа и установленных последовательно по ходу движения газа - теплоносителя теплогене- ратора и реакторного блока, содержащего установленные последовательно по ходу движения газа-теплоносителя перегреватель сырьевой фракции, подогреватели кубовых продуктов ректификационных колонн, подогреватель сырья. Между реакторным блоком и дымососом установлен патрубок отвода избыточного отработанного газа-теплоносителя. Установка может содержать узел получения регенерирующего газа из дымового газа реакторно-теплового блока. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. 00 о Os