Блок каталитической ароматизации легких углеводородов и способ его работы

Авторы патента:

C10G35/04 - каталитический реформинг

Владельцы патента RU 2662442:

Ассоциация инженеров-технологов нефти и газа "Интегрированные технологии" (RU)
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к блоку каталитической ароматизации легких углеводородов, включающему нагреватель, каталитический реактор, рекуперационный теплообменник, отличающемуся тем, что в реакторе расположены по меньшей мере одна зона катализа и по меньшей мере одна зона окисления, разделенные водородселективой и теплопроводящей мембраной. При этом зона катализа оснащена линией подачи сырья, на которой последовательно расположены первый нагреватель, рекуперационный теплообменник и второй нагреватель, и линией вывода катализата через рекуперационный теплообменник, а зона окисления размещена на линии циркулирующего теплоносителя, на которой расположены второй нагреватель, рекуперационный теплообменник теплоносителя, первый нагреватель и газодувка, при этом к линии циркулирующего теплоносителя примыкают линии ввода воздуха и вывода балансового теплоносителя. Также изобретение относится к способу работы блока. Технический результат - упрощение блока ароматизации и увеличение выхода ароматических углеводородов. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для получения ароматических углеводородов путем каталитической переработки углеводородов С₃₊ и может найти применение в нефтегазовой промышленности.

Известна установка каталитической переработки легкого углеводородного сырья [RU 2565229, МПК C10G 35/04, опубл. 20.10.2015 г.], включающая нагреватель, изотермические каталитические реакторы, генератор теплоносителя, соединенный с реакторами, системы регенерации катализатора и утилизации газа регенерации.

Основным недостатком известной установки является низкий выход целевых продуктов из-за накопления в катализате побочных продуктов реакции.

Наиболее близкой по технической сущности является установка для получения концентрата ароматических углеводородов из углеводородов С₃ и С₄[RU 57278, МПК С07С 15/42, опубл. 10.10.2006], включающая блок каталитической ароматизации и систему выделения ароматических углеводородов, блок каталитической ароматизации состоит из двух секций, включающих рекуперационный теплообменник, огневую печь (нагреватель) и каталитический реактор, расположенный между секциями системы охлаждения, разделения и повторного нагрева катализата.

Недостатками данного блока ароматизации является его сложность из-за наличия двух последовательно расположенных секций с системой охлаждения, разделения и повторного нагрева катализата между ними, а также низкий выход ароматических углеводородов из-за накопления водорода в катализате и снижения температуры в реакторах при протекании процесса ароматизации вследствие отсутствия в реакторах устройств для выделения водорода и нагрева. Максимально возможный выход ароматических углеводородов, который можно получить в таком блоке ароматизации, составляет 63 мас.%.

Задачей изобретения является упрощение блока ароматизации и увеличение выхода ароматических углеводородов.

Техническим результатом является упрощение блока ароматизации и увеличение выхода ароматических углеводородов за счет расположения в реакторах зоны окисления водорода, отделенной от зоны катализа водородселективой и теплопроводящей мембраной, что позволяет нагревать зону катализа теплом окисления водорода.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом блоке каталитической ароматизации, включающем нагреватель, каталитический реактор, рекуперационный теплообменник, особенностью является то, что в реакторе расположены по меньшей мере одна зона катализа и по меньшей мере одна зона окисления, разделенные водородселективой и теплопроводящей мембраной, при этом зона катализа оснащена линией подачи сырья, на которой последовательно расположены первый нагреватель, рекуперационный теплообменник и второй нагреватель, и линией вывода катализата через рекуперационный теплообменник, а зона окисления размещена на линии циркулирующего теплоносителя, на которой расположены второй нагреватель, рекуперационный теплообменник теплоносителя, первый нагреватель и газодувка, при этом к линии циркулирующего теплоносителя примыкают линии ввода воздуха и вывода балансового теплоносителя.

При необходимости в зоне окисления может быть размещен катализатор окисления, а нагреватели могут быть оснащены системами сепарации и вывода водного конденсата, образующегося при окислении водорода. При недостатке тепла окисления водорода для нагрева зоны катализа линия циркулирующего теплоносителя или зона окисления оснащены линией подачи топлива. При необходимости линия подачи сырья оснащена линией подачи циркулирующего потока, содержащего не превращенные компоненты сырья.

Реактор, его составляющие элементы, а также теплообменники, нагреватели и газодувка могут быть изготовлены в любом исполнении, известном из уровня техники, при условии работоспособности при температуре и давлении процесса ароматизации легких углеводородов.

Расположение в реакторе по меньшей мере одной зоны окисления водорода, отделенной от по меньшей мере одной зоны катализа водородселективой и теплопроводящей мембраной, позволяет сначала удалить водород из зоны катализа через водородселективную мембрану и сдвинуть равновесие химического процесса в сторону образования ароматических углеводородов, а затем нагреть зону катализа, охлаждающуюся вследствие эндотермичности процесса ароматизации, за счет тепла, выделяющегося при окислении водорода кислородом, вводимым в линию циркулирующего теплоносителя в составе воздуха, за счет чего увеличить выход ароматических углеводородов, а также упростить блок каталитической ароматизации вследствие уменьшения количества оборудования.

Блок каталитической ароматизации легких углеводородов включает реактор 1 с зонами катализа 2 и окисления 3, разделенные теплопроводящей и водородселективой мембраной 4, первый 5 и второй 6 нагреватели, рекуперационный теплообменник 7, рекуперационный теплообменник теплоносителя 8 и газодувку 9.

При работе блока сырье, содержащее углеводороды С₃₊, по линии 10, после нагрева в аппаратах 5, 7 и 6, подают в зону катализа 2 реактора 1, загруженную катализатором дегидроциклодимеризации и обогреваемую через мембрану 4, где по меньшей мере часть углеводородов С₃₊ превращают в ароматические углеводороды, которые в составе катализата выводят по линии 11 в блок разделения катализата (не показан) после охлаждения в теплообменнике 7, и водород, часть которого через мембрану 4 выводят в зону окисления 3, в которую по линии 12 с помощью газодувки 9 подают смесь теплоносителя с воздухом, вводимым по линии 13, которую предварительно нагревают в теплообменнике 8. В зоне 3 водород, прошедший через мембрану 4, окисляется кислородом воздуха, повышая температуру теплоносителя и нагревая зону катализа 2. Отработанный теплоноситель после охлаждения в аппаратах 6, 8, и 5 смешивают с воздухом, а балансовое его количество выводят по линии 14, расположенной, например, после газодувки 9. При необходимости в линию 12 или непосредственно в зону 3 подают топливо (не показано). В линию 10 по линии 15 из блока разделения катализата может подаваться циркулирующий поток, содержащий не превращенные компоненты сырья. На предложенном блоке каталитической ароматизации достигается выход ароматических углеводородов не менее 85 мас.%.

Таким образом, предлагаемый блок проще, позволяет повысить выход ароматических углеводородов и может быть использован в промышленности.

1. Блок каталитической ароматизации легких углеводородов, включающий нагреватель, каталитический реактор, рекуперационный теплообменник, отличающийся тем, что в реакторе расположены по меньшей мере одна зона катализа и по меньшей мере одна зона окисления, разделенные водородселективой и теплопроводящей мембраной, при этом зона катализа оснащена линией подачи сырья, на которой последовательно расположены первый нагреватель, рекуперационный теплообменник и второй нагреватель, и линией вывода катализата через рекуперационный теплообменник, а зона окисления размещена на линии циркулирующего теплоносителя, на которой расположены второй нагреватель, рекуперационный теплообменник теплоносителя, первый нагреватель и газодувка, при этом к линии циркулирующего теплоносителя примыкают линии ввода воздуха и вывода балансового теплоносителя.

2. Блок по п. 1, отличающийся тем, что в зоне окисления размещен катализатор окисления.

3. Блок по п. 1, отличающийся тем, что нагреватели оснащены системами сепарации и вывода водного конденсата.

4. Блок по п. 1, отличающийся тем, что зона окисления или линия циркулирующего теплоносителя оснащены линией подачи топлива.

5. Блок по п. 1, отличающийся тем, что линия подачи сырья оснащена линией подачи циркулирующего потока, содержащего не превращенные компоненты сырья.

6. Способ работы блока каталитической ароматизации легких углеводородов, характеризующийся тем, что сырье, содержащее углеводороды C₃₊, нагревают и подают в загруженную катализатором дегидроциклодимеризации зону катализа реактора, где по меньшей мере часть углеводородов C₃₊ превращают в ароматические углеводороды, которые выводят на разделение в составе охлаждаемого катализата, и водород, часть которого через водородселективную теплопроводящую мембрану выводят в зону окисления реактора, где окисляют предварительно нагретой смесью теплоносителя с воздухом, нагревая зону катализа выделяющимся при этом теплом.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что сырье предварительно смешивают с циркулирующим потоком, содержащим не превращенные компоненты сырья.

Изобретение описывает способ получения моторного топлива, характеризующийся тем, что углеводородный конденсат подогревают последовательно в первом и втором рекуперативных теплообменниках и подогревателе и подают для разделения фракций в нижнюю часть ректификационной колонны, отбираемая из средней части ректификационной колонны дизельная фракция поступает в стриппинг-колонну, обогреваемую за счет тепла мазутной фракции, отбираемой из нижней части ректификационной колонны, и после охлаждения во втором рекуперативном теплообменнике и втором холодильнике дизельную фракцию подают на склад, при этом мазутная фракция из ректификационной колонны нагревает куб стриппинг-колонны, затем отдает тепло в первом рекуперативном теплообменнике и в первом холодильнике, после чего ее либо возвращают в поток конденсата на склад, либо используют в качестве жидкого топлива, отбираемые из верхней части ректификационной колонны пары бензиновой фракции конденсируют в третьем холодильнике, сконденсированную бензиновую фракцию подают в рефлюксную емкость, а затем частично в верхнюю часть ректификационной колонны на орошение, большую часть бензиновой фракции (нафты) возвращают в поток конденсата, а остальную часть сконденсированной бензиновой фракции подают через третий рекуперативный теплообменник на узел получения высокооктанового бензина, при этом на вход третьего рекуперативного теплообменника дополнительно поступает жидкая и/или паровая среда, содержащая метанол и/или воду, нагретая смесь бензиновой фракции и указанной среды поступает в один из каталитических реакторов, катализат из этого каталитического реактора поступает на обогрев колонны стабилизации, затем поступает на обогрев третьего рекуперативного теплообменника и после прохождения четвертого холодильника поступает в разделитель, откуда газовая фаза поступает в топливную сеть, вода поступает на слив, а жидкая углеводородная фаза через коалесцер поступает через пятый рекуперативный теплообменник в среднюю часть колонны стабилизации для отделения легких фракций, которые из верхней части колонны стабилизации через пятый холодильник поступают в емкость орошения, из которой образовавшаяся сжиженная пропан-бутановая фракция поступает частично на орошение в колонну стабилизации, а частично в топливную сеть, стабильная бензиновая фракция из кубовой части колонны стабилизации после охлаждения в пятом рекуперативном теплообменнике и шестом холодильнике поступает на склад, при этом подогретая в четвертом рекуперативном теплообменнике азотно-воздушная смесь поступает во второй каталитический реактор для восстановления катализатора.

Установка каталитической ароматизации легкого углеводородного сырья и способ ее работы // 2641692

Изобретение относится к установке каталитической ароматизации легкого углеводородного сырья, включающей расположенные на линии подачи сырья по меньшей мере один блок каталитической переработки и блок выделения концентрата ароматических углеводородов с линией подачи циркулирующего газа в блок каталитической переработки.

Способ производства олефинов и ароматических углеводородов // 2615160

Изобретение относится к способу производства олефинов и ароматических углеводородов из нафты, содержащему стадии: 1) проведения экстракционного разделения нафты с получением очищенной нефти, содержащей алканы и циклоалканы, и нефтяного экстракта, содержащего циклоалканы и ароматические углеводороды, при этом весовое отношение между циклоалканами, содержащимися в очищенной нефти, и циклоалканами, содержащимися в нафте, составляет 10-35%, 2) контактирования нефтяного экстракта, содержащего циклоалканы и ароматические углеводороды, с катализатором риформинга в реакционных условиях каталитического риформинга: давление 0,2-3,0 МПа, температура 300-550°C, молярное отношение водород/углеводороды 0,5-20 и объемная (волюмометрическая) скорость (подачи) 0,1-50 ч-1 с получением риформата с высоким содержанием ароматических углеводородов, 3) проведения реакций крекинга очищенной нефти, содержащей алканы и циклоалканы, с получением олефинов.

Способ и устройство для гидрообработки риформата // 2609780

Изобретение относится к способу и устройству для гидрообработки риформата. Способ включает приведение риформата в контакт с обладающим каталитическим гидрирующим действием катализатором в условиях жидкофазной гидрообработки в реакторе гидрирования, при этом часть водородсодержащего газа для гидрообработки получена из растворенного водорода, содержащегося в риформате; где гидрообработку проводят в присутствии дополнительного водородсодержащего газа, который инжектируют в риформат перед проведением контактирования и/или во время контактирования через поры с помощью смесителя, который содержит, по меньшей мере, один канал для жидкости, предназначенный для риформата, и, по меньшей мере, один канал для газа, предназначенный для дополнительного водородсодержащего газа, при этом канал для жидкости соединен с каналом для газа посредством компонента, по меньшей мере, часть которого представляет собой пористую область; при этом риформат получают из нижней части газожидкостного сепаратора путем инжекции смеси каталитического риформинга в газожидкостной сепаратор и в продукте, полученном путем проведения контактирования, удаляют летучие компоненты, причем риформат поступает в реактор гидрирования после теплообмена с нефтяным сырьем с удаленными летучими компонентами, нефтяное сырье с удаленными летучими компонентами инжектируют в колонну для удаления тяжелых компонентов и для извлечения ароматических углеводородов из верхней части колонны.

Способ конверсии углеводородного сырья, содержащего сланцевое масло, путем гидроконверсии в кипящем слое, фракционирования с помощью атмосферной дистилляции и гидрокрекинга // 2592688

Изобретение относится к способу конверсии сланцевого масла или смеси сланцевых масел, имеющих содержание азота по меньшей мере 0.1 мас. %, содержащему следующие стадии: a) сырье вводится в часть для гидроконверсии в присутствии водорода, причем указанная часть содержит, по меньшей мере, реактор с кипящем слоем, работающий в режиме газообразного и жидкого восходящего потока и содержащий по меньшей мере один катализатор гидроконверсии на подложке, b) выходящий поток, полученный на стадии а), вводится по меньшей мере частично в зону фракционирования, из которой, посредством атмосферной дистилляции, выходят газообразная фракция, фракция лигроина, фракция газойля и фракция, более тяжелая, чем фракция газойля, c) указанная фракция лигроина обрабатывается по меньшей мере частично в первой части для гидрообработки в присутствии водорода, причем указанная часть содержит по меньшей мере один реактор с фиксированным слоем, содержащий по меньшей мере один катализатор гидрообработки, d) указанная фракция газойля обрабатывается по меньшей мере частично во второй части для гидрообработки в присутствии водорода, причем указанная часть содержит по меньшей мере один реактор с фиксированным слоем, содержащий по меньшей мере один катализатор гидрообработки, e) фракция, более тяжелая, чем фракция газойля, обрабатывается по меньшей мере частично в части для гидрокрекинга в присутствии водорода.

Способ производства олефинов и бензина с низким содержанием бензола // 2592286

Изобретение относится к способу производства олефинов и бензина с низким содержанием бензола из нафты. Способ включает стадии: 1) проведение экстрактивной перегонки нафты с получением нефтяного экстракта, содержащего циклоалканы и ароматические углеводороды, и очищенной нефти, содержащей алканы и C6-циклоалканы, при этом весовое отношение между C6-циклоалканами, содержащимися в очищенной нефти, и C6-циклоалканами, содержащимися в нафте, составляет 80-95%; 2) контактирование нефтяного экстракта с катализатором риформинга в реакционных условиях каталитического риформинга: 0,01-3,0 МПа, 300-600°C, молярное отношение водород/углеводороды 0,5-20 и объемная (волюмометрическая) скорость 0,1-50 час-1, с получением риформата с низким содержанием бензола; 3) подача очищенной нефти в установку парового крекинга для осуществления реакции крекинга с получением легких олефинов.

Установка высокотемпературного платформинга // 2572601

Изобретение относится к способу получения ароматических соединений из потока углеводородного сырья, включающему пропускание потока углеводородного исходного сырья в первую установку риформинга, которую эксплуатируют при температуре от 500°C до 540°C, для получения отходящего потока из первой установки риформинга; нагревание отходящего потока из первой установки риформинга до второй температуры и пропускание нагретого потока во вторую установку риформинга, которую эксплуатируют при температуре, большей, чем 540°C, и в которой на внутренние металлические поверхности реактора нанесено покрытие из незакоксовывающегося материала, для получения тем самым, технологического потока, содержащего ароматические соединения; пропускание указанного технологического потока в установку фракционирования для получения, тем самым, головного потока, содержащего С4 и более легкие углеводороды, и кубового потока, содержащего С5 и более тяжелые углеводороды; и пропускание указанного кубового потока в установку экстрагирования ароматических соединений для получения, тем самым, технологического потока ароматических соединений и потока рафината.

Способ получения автомобильного бензина // 2572514

Изобретение относится к способу получения автомобильного бензина. Способ включает каталитический риформинг прямогонной гидроочищенной бензиновой фракции с предварительным разделением бензиновой части реакционной смеси и разделением катализата каталитического риформинга.

Способ и устройство получения высокооктановых бензинов путем совместной переработки углеводородных фракций и кислородсодержащего органического сырья // 2567534

Изобретение относится к области переработки углеводородов в высокооктановый компонент автомобильного бензина. Смешивают углеводородные фракции и кислородсодержащее органическое сырье (огсигенат).

Способ и устройство для обработки потоков углеводородов // 2566820

Изобретение относится к способу обработки потока углеводородов, включающему: прохождение углеводородного потока через емкость для обработки углеводородов; нагревание, по меньшей мере, части внутренней поверхности емкости до предварительно заданной температуры, составляющей 400°C или выше в течение 300 часов или более; выявление зон внутренней поверхности емкости для обработки углеводородов, которая поддерживается при предварительно заданной температуре и подвержена воздействию хлоридов с концентрацией более 1 ч./млн; контроль сенсибилизации и коррозийного растрескивания под напряжением в среде хлоридов, которые происходят в подверженной воздействию хлоридов зоне емкости для обработки углеводородов, путем выполнения указанной части внутренней поверхности емкости для обработки углеводородов из новой аустенитной нержавеющей стали, содержащей 0,005-0,020 мас.% углерода, 10-30 мас.% никеля, 15-24 мас.% хрома, 0,20-0,50 мас.% ниобия, 0,06-0,10 мас.% азота, до 5% меди и 1,0-7 мас.% молибдена, а других зон из другого материала для ограничения сенсибилизации и коррозийного растрескивания под напряжением в среде хлоридов, подверженных воздействию хлоридов зон внутренней поверхности.