Способы удаления загрязнителей из выходящего потока дегидрирования
Предложен способ получения потока регенерирующего газа для регенерируемого адсорбента, используемого для удаления воды и сероводорода из выходящего потока реактора, в процессе каталитического дегидрирования. Выходящий поток реактора сжимают в компрессоре для получения сжатого выходящего потока. Сжатый выходящий поток можно подвергать обработке для удаления хлоридов, а затем пропускать в зону осушителя, содержащую регенерируемый адсорбент. Поток регенерирующего газа используют для десорбирования воды и сероводорода, а поток отработанного регенерирующего агента можно пропускать в зону очищения, содержащую сорбент, полученный с возможностью удаления сероводорода из потока отработанного регенерирующего агента. Поток очищенного регенерирующего газа можно возвращать в зону осушителя для десорбционной обработки и/или регенерирования регенерируемого адсорбента. Изобретение позволяет улучшить эксплуатационные характеристики для осушки, увеличить эффективность процесса обработки отработанного регенерированного газа, в котором не используют каустический раствор или твердые гранулы основной соли, в котором не требуется установка выделения серы, а также решить экологическую проблему за счет использования предложенного адсорбента. 9 з.п. ф-лы.
Заявление приоритета
По данной заявке испрашивается приоритет на основании заявки на патент США № 14/727246, поданной 01 июня 2015 г., содержание которой настоящим включено в виде ссылки во всей его совокупности.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится в общем смысле к способам удаления загрязнителей из выходящего потока дегидрирования, а более конкретно, к способам удаления из него соединений серы, и ещё конкретнее, к способам обработки регенерирующего газа, используемого вместе с адсорбентом, применяемым для удаления соединений серы.
Предшествующий уровень техники
Каталитическое дегидрирование можно использовать для превращения парафинов в соответствующий олефин, например, пропана в пропен, или бутана в бутен. В патенте США № 5481060 раскрыт типичный способ дегидрирования. В рамках характерной для каталитического дегидрирования схемы размещения способ включает в себя секцию реактора, секцию регенерации катализатора и секцию выделения продуктов. Система выделения продуктов заключает в себе различные зоны для выделения одного или нескольких загрязнителей из потока, выходящего из реакционной секции.
Например, поток, выходящий из секции реактора, обычно проходит через секцию удаления хлоридов. После удаления хлоридов подвергнутый обработке выходящий поток пропускают в систему осушителя выходящего потока реактора (RED) для высушивания и дополнительной очистки, включая удаление воды и сероводорода (H2S). Типовая система осушителя выходящего потока реактора (RED) заключает в себе два или больше слоёв адсорбента, размещённых в типичной системе адсорбции с колебаниями температуры (TSA).
Как известно, в системе TSA, в то время как один или несколько слоёв адсорбента работают в режиме адсорбции для очистки и обезвоживания технологического потока, другой слой (слои) работает в режиме регенерации. Когда слой (слои) адсорбента на стадии адсорбции начинает пропускать загрязнители, слой (слои) в адсорбционном режиме переключают на режим регенерации, а в режим адсорбции подключают свежерегенерированный слой (слои). Слои переключают между режимами адсорбции и регенерации для обеспечения непрерывной очистки технологического потока. Регенерацию адсорбентов осуществляют путём продувки слоёв потоком регенерирующего агента, таким как инертный газ, сухой газ или поток испарённого углеводорода, при повышенной температуре для десорбирования примесей и воды с целью активации или регенерации адсорбента и подготовки его для новой стадии адсорбции. Процесс TSA хорошо известен специалистам в данной области техники.
После десорбирования и/или регенерирования регенерируемого адсорбента в системе RED отработанный регенерирующий газ, как правило, охлаждают и пропускают в коллекторную ёмкость для удаления более тяжёлых углеводородов (образовавшихся в реакторе в результате побочных реакций), таких как полиядерные ароматические соединения. Затем охлаждённый газ пропускают в скруббер регенерирующего газа и после очистки, в зависимости от состава регенерирующего газа, его можно использовать в качестве топливного газа.
Скруббер регенерирующего газа, как правило, заключает в себе циркулирующий каустический раствор (гидроксид натрия (NaOH)), в котором сероводород (H2S) превращается в сульфид натрия (Na2S) и бисульфид натрия (NaHS). Оба указанных сульфидных соединения являются токсичными и несут с собой экологические проблемы. В дополнение к этому, каустический раствор считается отработанным при 70%-ном использовании. Утилизация отработанного каустического раствора является затратной и создаёт проблемы при обращении с ним. Кроме того, поскольку каустический раствор необходимо постоянно заменять, эксплуатационные расходы, связанные с осуществлением непрерывной поставки каустического средства и его утилизации, могут быть очень большими. Использование твёрдых гранул гидроксида калия (KOH), размещённых в сосуде, не может решить указанную проблему вследствие эксплуатационных трудностей, связанных с твёрдыми частицами, и продолжения существования проблем, связанных с утилизацией отработанного материала.
В качестве альтернативного варианта известна обработка регенерирующего газа на установке выделения серы (SRU), на которой используется каталитический процесс Клауса, в условиях которого сероводород превращается в элементарную серу. Указанная обработка регенерирующего газа без использования каустического средства возможна в случае крупных мощностей, перерабатывающих потоки отходов с различных установок, содержащие сероводород. Однако установки дегидрирования, как правило, являются частью нефтехимических комплексов, которые редко имеют установку SRU. Таким образом, на нефтехимических комплексах обычно прибегают к использованию каустика.
С учётом вышесказанного, остаётся потребность в эффективном и экономичном способе обработки отработанного регенерирующего газа, в котором не используют каустический раствор или твёрдые гранулы основной соли и в котором не требуется установка SRU. Было бы желательно также иметь такой способ, который позволяет возвращать в цикл регенерирующий газ, вместо использования его в качестве топливного газа.
Сущность изобретения
Разработаны один или несколько способов, в которых для удаления сульфидных соединений из потока отработанного регенерирующего газа используют твёрдый адсорбент.
В первом аспекте настоящего изобретения настоящее изобретение можно широко охарактеризовать как создание способа получения многократно используемого потока регенерирующего газа следующим образом: сжимают поток реактора, выходящий из процесса каталитического дегидрирования, для получения сжатого выходящего потока; удаляют хлориды из сжатого выходящего потока в зоне удаления хлоридов для получения обработанного выходящего потока; удаляют воду и сероводород из обработанного выходящего потока в зоне осушителя для получения выходного потока осушителя, при этом зона осушителя имеет, по меньшей мере, один сосуд, заключающий в себе регенерируемый адсорбент; регенерируют регенерируемый адсорбент в зоне осушителя потоком регенерирующего газа с образованием потока отработанного регенерирующего газа, при этом поток отработанного регенерирующего агента включает в себя воду и сероводород; и удаляют сероводород из потока отработанного регенерирующего газа в зоне очищения регенерирующего агента для получения потока очищенного регенерирующего агента, при этом зона очищения регенерирующего агента включает в себя один или несколько сосудов, заключающих в себе сорбент, полученный с возможностью удаления сероводорода из отработанного регенерирующего газа.
В различных вариантах осуществления настоящего изобретения регенерирование регенерируемого адсорбента дополнительно включает в себя охлаждение регенерируемого адсорбента. Предполагается, что регенерируемый адсорбент охлаждают потоком очищенного регенерирующего агента.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения способ дополнительно включает в себя охлаждение потока очищенного регенерирующего агента с получением охлаждённого потока регенерирующего агента. Предполагается, что способ также включает в себя удаление загрязнителей из охлаждённого потока регенерирующего агента. Дополнительно предполагается, что загрязнители удаляются из потока регенерирующего агента при охлаждении. Подразумевается также, что способ включает в себя возвращение охлаждённого потока регенерирующего агента в зону осушителя в качестве потока регенерирующего газа.
По меньшей мере, в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения зона очищения регенерирующего агента заключает в себе, по меньшей мере, два сосуда.
В одном или нескольких вариантах осуществления настоящего изобретения зона очищения регенерирующего агента заключает в себе два сосуда, работающих в конфигурации голова-хвост. Предполагается, что, по меньшей мере, один сосуд используют в качестве теплообменника для получения или отвода тепла от потока газа, заключающего в себе регенерирующий агент. Дополнительно предполагается, что теплообменник охлаждает поток очищенного регенерирующего агента для получения охлаждённого потока регенерирующего агента.
Во втором аспекте настоящего изобретения настоящее изобретение можно широко охарактеризовать как создание способa удаления загрязнителей из потока реактора, выходящего из процесса каталитического дегидрирования, следующим образом: дегидрируют углеводородное сырьё в зоне реакции дегидрирования в условиях реакции дегидрирования в присутствии катализатора дегидрирования с образованием выходящего потока реактора; сжимают выходящий поток реактора для получения сжатого выходящего потока; удаляют хлоридные загрязнители из сжатого выходящего потока в зоне удаления хлоридов для получения обработанного выходящего потока; удаляют воду и сероводород из обработанного выходящего потока в зоне осушителя для получения выходного потока осушителя, содержащего олефины и непревращённые парафины, при этом зона осушителя имеет, по меньшей мере, один сосуд, содержащий регенерируемый адсорбент; регенерируют регенерируемый адсорбент в зоне осушителя потоком регенерирующего газа с образованием потока отработанного регенерирующего агента, при этом поток отработанного регенерирующего агента содержит воду и сероводород; и удаляют сероводород из потока отработанного регенерирующего агента в зоне очищения регенерирующего агента для получения потока подвергнутого очистке регенерирующего агента, при этом зона очищения регенерирующего агента включает в себя один или несколько сосудов, содержащих сорбент, полученный с возможностью удаления сероводорода из отработанного регенерирующего газа.
В различных вариантах осуществления настоящего изобретения данный способ включает в себя разделение выходного потока осушителя на поток паров и поток жидкости в сепараторе продуктов, при этом поток жидкости содержит поток олефиновых продуктов. Подразумевается, что поток регенерирующего газа содержит часть выходящего потока реактора. Предполагается также, что зона реакции дегидрирования содержит множество реакторов и при этом поток регенерирующего газа содержит выходящий поток. Подразумевается, что способ дополнительно включает в себя сжатие потока очищенного регенерирующего газа для получения сжатого регенерирующего газа; и пропускание сжатого регенерирующего газа в сосуд удаления воды для удаления воды, тяжёлых углеводородов или их обоих из сжатого регенерирующего газа. Подразумевается также, что способ дополнительно включает в себя пропускание сжатого регенерирующего газа в сепаратор продуктов. Дополнительно предполагается, что способ также включает в себя объединение сжатого регенерирующего газа со сжатым выходящим потоком. Подразумевается, что способ также включает в себя объединение сжатого регенерирующего газа с обработанным выходящим потоком.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения сорбент в зоне очищения регенерирующего агента содержит твёрдый адсорбент, включающий оксид металла на носителе.
В одном или нескольких вариантах осуществления настоящего изобретения зона очищения регенерирующего агента содержит, по меньшей мере, два сосуда, размещённых в конфигурации голова-хвост.
В третьем аспекте настоящего изобретения настоящее изобретение можно широко охарактеризовать как создание способа очищения потока регенерирующего агента следующим образом: регенерируют регенерируемый адсорбент потоком регенерирующего газа с получением потока отработанного регенерирующего агента, при этом поток отработанного регенерирующего агента включает воду и сероводород; удаляют сероводород из потока отработанного регенерирующего агента в зоне очищения регенерирующего агента для получения потока очищенного регенерирующего агента, при этом зона очищения регенерирующего агента включает в себя один или несколько сосудов, содержащих твёрдый адсорбент, включающий оксид металла на носителе, выполненный с возможностью селективной иммобилизации сероводорода; и регенерируют регенерируемый адсорбент, по меньшей мере, частью потока очищенного регенерирующего агента.
Дополнительные аспекты, варианты осуществления и подробности данного изобретения, все из которых можно объединять любым способом, изложены в следующем ниже подробном описании изобретения.
Подробное описание чертежей
Один или несколько приведённых в качестве примеров вариантов осуществления настоящего изобретения будут описаны ниже в сочетании со следующим ниже чертежом.
На данной фигуре изображена технологическая схема приведённого в качестве примера способа согласно одному или нескольким вариантам осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание изобретения
Как упомянуто выше, разработаны различные способы, в которых используют твёрдый адсорбент для удаления сульфидных соединений из потока отработанного регенерирующего газа. Использование данного адсорбента решает экологические проблемы, поскольку некоторые адсорбенты можно возвращать в цикл или, по меньшей мере, легче удалять по сравнению с каустическим раствором или твёрдыми гранулами гидроксида. В дополнение к этому предполагается, что стоимость осуществления поставки и утилизации адсорбента значительно меньше тех же затрат, связанных с каустическим раствором или твёрдыми гранулами гидроксида. И наконец, некоторые способы предусматривают рециркуляцию очищенного регенерирующего газа в секцию осушителя, в противоположность использованию в качестве топливного газа.
С учётом указанных общих принципов будут описаны один или несколько вариантов осуществления настоящего изобретения с подразумеванием того, что следующее ниже описание не предназначено для ограничения.
Хотя настоящее изобретение будет описано в связи с каталитическим процессом дегидрирования, предполагается, что способы осуществления обработки потока регенерирующего газа применимы ко многим дополнительным процессам, включая и другие процессы дегидрирования. Настоящее изобретение применимо в любом из таких процессов, в котором выходящий поток реакции содержит сероводород. Приведена типичная схема установки каталитического дегидрирования. Установка каталитического дегидрирования включает в себя секцию реактора, секцию регенерации катализатора и секцию выделения продуктов. Секция реактора может включать один или несколько реакторов. В секцию реактора включены четыре реактора. Это представляет собой лишь предпочтительную компоновку.
В приведённом в качестве примера варианте осуществления углеводородное сырьё, включающее углеводороды и водород, сначала нагревают в теплообменнике путём непрямого теплообмена с выходящим потоком реактора (обсуждение ниже), поступающим из секции реактора. После нагревания углеводородное сырьё обычно проходит через предварительный нагреватель для дальнейшего повышения температуры компонентов сырья с получением предварительно нагретого сырья перед его поступлением в реакторы, где оно подвергается контактированию с катализатором дегидрирования.
Поскольку реакция дегидрирования является эндотермической, температура потока дегидрирования, выходящего из первого реактора, ниже температуры предварительно нагретого сырья. Соответственно, перед пропусканием во второй реактор, поток дегидрирования, выходящий из первого реактора, можно пропускать в межступенчатый нагреватель для повышения температуры до желаемой входной температуры второго реактора.
Аналогичным образом, во втором реакторе будет образовываться второй выходящий поток дегидрирования, который можно пропускать в межступенчатый нагреватель для повышения температуры до желаемой входной температуры третьего реактора. Таким же образом в третьем реакторе будет образовываться третий выходящий поток дегидрирования, который можно пропускать в межступенчатый нагреватель для повышения температуры до желаемой входной температуры четвёртого реактора. Следует принимать во внимание, что число реакторов может отличаться от представленного в изображённом варианте осуществления. После конечного реактора (в данном примере, четвёртого реактора) выходящий поток реактора, включающий общий выходящий поток реактора, можно пропускать в теплообменник для создания возможности теплообмена с углеводородным сырьём (обсуждено выше). Затем общий выходящий поток реактора можно пропускать в секцию выделения продуктов (обсуждается более подробно ниже).
Реакция дегидрирования является сильно эндотермической реакцией, которую обычно осуществляют в условиях низкого (близкого к атмосферному) давления. Точные значения температуры и давления дегидрирования, используемые в зоне реакции дегидрирования, будут зависеть от разнообразных факторов, таких как состав источника сырья парафиновых углеводородов, активность выбранного катализатора и степень превращения углеводородов. В общем случае условия дегидрирования включают в себя давление от 0 МПа (0 бар) до 3,5 МПа (35 бар) и температуру от 480°C (900°F) до 760°C (1400°F).
Углеводородное сырьё обычно загружают в реакторы и осуществляют контактирование с заключённым в них катализатором при скорости подачи LHSV от 1 до 10. Водород, в основном рецикловый водород, смешивают соответствующим образом с углеводородным сырьём в мольном отношении от 0,1 до 10. Предпочтительные условия дегидрирования, конкретно в отношении источников сырья парафиновых C3-C5-углеводородов, включают в себя давление от 0 МПа (0 бар) до 0,5 МПа (5 бар) и температуру от 540°C (1000°F) до 705°C (1300°F), мольное отношение водорода к углеводороду от 0,1 до 2, а скорость LHSV меньше 4.
В реакции дегидрирования можно использовать катализатор, который перемещается через ряд реакторов. Отработанный катализатор можно пропускать из конечного реактора в секцию регенерации катализатора. Секция регенерации катализатора, как правило, включает в себя реактор, где выжигается кокс на отработанном катализаторе, и катализатор может проходить стадию восстановления прежних свойств. Регенерированный катализатор можно направлять обратно в первый реактор в качестве катализатора. В дополнение к этому, также можно добавлять свежий катализатор (не показано).
При дегидрировании можно использовать любой подходящий катализатор дегидрирования. Как правило, подходящий предпочтительный катализатор содержит компонент благородного металла VIII группы (например, платину, иридий, родий и палладий), компонент щелочного металла и материал пористого неорганического носителя. Катализатор также может иметь в своём составе металлы-промоторы, которые предпочтительным образом улучшают показатели катализатора. Материал пористого носителя должен быть относительно тугоплавким в условиях, используемых в секции реактора, и может быть выбран из тех материалов носителя, которые традиционно использовались в составе бифункциональных катализаторов превращений углеводородов. Предпочтительный материал пористого носителя представляет собой тугоплавкий неорганический оксид, при этом наиболее предпочтительным является материал носителя в виде оксида алюминия. Частицы обычно являются сфероидальными и имеют диаметр от 1,6 до 3,2 мм (от 1/16 до ⅛ дюйма), хотя они могут достигать размера 6,4 мм (¼ дюйма).
В результате работы секции реактора будет получаться смесь водорода и углеводородов. Как правило, часть углеводородов будет включать равновесную смесь желаемого олефина и его алканового предшественника. Поток реактора, выходящий из секции реактора, поступает в секцию выделения продуктов. Как будет обсуждаться более подробно ниже, в секции выделения продуктов водород удаляется из выходящего потока реактора и его можно извлекать с высокой степенью чистоты для возвращения в секцию реактора. Стадии разделения для удаления водорода, как правило, включают в себя охлаждение и сжатие с последующим охлаждением и однократным испарением в разделительном сосуде. Такие способы разделения водорода и лёгких газов хорошо известны специалистам в данной области техники.
В секции выделения продуктов общий выходящий поток реактора сжимают в компрессоре для получения сжатого выходящего потока. Сжатый выходящий поток можно вводить непосредственно в зону удаления хлоридов, как показано, или можно пропускать через холодильник или нагреватель для доведения температуры сжатого выходящего потока до температуры выше точки росы сжатого выходящего потока в конкретных условиях процесса. В приведённом варианте осуществления примера температура зоны удаления хлоридов составляет от 75 до 250°C (от 167 до 482°F), более предпочтительно, от 75 до 177°C (от 167 до 351°F) и наиболее предпочтительно, от 93 до 157°C (от 199 до 315°F).
Обычным специалистам в данной области техники следует принимать во внимание, что использование органического хлорида, применяемого для восстановления прежних свойств катализаторов дегидрирования парафинов, обычно приводит в результате к образованию соединений нежелательных хлорированных продуктов (хлоридов), таких как соляная кислота (HCl) и органические хлориды (RCl), в общем выходящем потоке реактора. Такие соединения называются в настоящем документе следовыми хлоридными загрязнителями. Типичные эффекты ухудшения, исходящие от необработанных следовых хлоридных загрязнителей, включают коррозию, отравление катализаторов, размещенных ниже по ходу потока, и другие эффекты. Соответственно, секция выделения продуктов в типичной установке каталитического дегидрирования включает процесс удаления следовых хлоридных загрязнителей.
В зоне удаления хлоридов хлорид, присутствующий в сжатом выходящем потоке, поглощается адсорбентом с получением обработанного выходящего потока. Приведённая в примере зона удаления хлоридов более подробно обсуждается в заявке на патент США № 2014/0378725, содержание которой включено в настоящий документ ссылкой. Затем обработанный выходящий поток можно пропускать в зону осушителя.
Зона осушителя может представлять собой систему осушителя выходящего потока реактора (RED), предназначенную для высушивания и очистки, включая удаление воды и сероводорода (H2S). Характерная система осушителя выходящего потока реактора (RED) включает в себя два или больше сосудов с адсорбентом, размещённых в типичной системе адсорбции с колебаниями температуры (TSA). В то время как один или несколько сосудов с адсорбентом находятся в адсорбционном режиме очистки и обезвоживания технологического потока, другой сосуд (сосуды) находится в режиме регенерации. Когда сосуд (сосуды) с адсорбентом на стадии адсорбции начинают допускать проскок загрязнителей, сосуд (сосуды) в адсорбционном режиме переключают на режим регенерации, а в адсорбционный режим подключают сосуд (сосуды) со свежерегенерированным адсорбентом. Сосуды переключают между режимами адсорбции и регенерации для обеспечения непрерывной очистки обработанного выходящего потока. Процесс TSA хорошо известен специалистам в данной области техники.
Десорбцию сероводорода и регенерацию адсорбентов осуществляют путём продувки слоёв потоком регенерирующего газа, такого как инертный газ, сухой газ или поток испарённого углеводорода, при повышенной температуре для десорбирования примесей и воды с целью активации адсорбента и подготовки его для новой стадии адсорбции. Отработанный регенерирующий газ, включающий примеси, удалённые из адсорбентов, пропускают в зону очищения регенерирующего агента (обсуждается более подробно ниже).
Выходной поток осушителя, поступающий из зоны осушителя, можно нагревать в теплообменнике, а затем разделять в сепараторе продуктов. Газовый поток из сепаратора продуктов можно подвергать расширению в экспандере. После осуществления теплообмена с выходным потоком осушителя в теплообменнике поток паров из экспандера можно разделять на рецикловый поток водорода и поток сухого газа из сепаратора. Рецикловый поток водорода можно объединять с углеводородным сырьём.
Жидкий поток, который включает олефиновый продукт и непревращённый парафин, из сепаратора продуктов можно направлять на дальнейшую переработку, где выделяют желаемый олефиновый продукт, а непревращённый парафин возвращают в секцию реактора.
Обращаясь снова к зоне осушителя, обсуждённой выше, в отличие от способов предшествующего уровня техники, в которых для очистки отработанного регенерирующего газа используют каустический раствор, твёрдую основную соль или SRU, в способах настоящего изобретения зона очищения регенерирующего агента включает в себя один или несколько сосудов, при этом каждый из них имеет сорбент, выполненный с возможностью удаления сероводорода из отработанного регенерирующего газа, предпочтительно путём иммобилизации сероводорода.
После выхода из зоны осушителя, отработанный регенерирующий газ можно вводить в зону очищения регенерирующего агента, в варианте осуществления содержащую два сосуда с неподвижным слоем, работающих в конфигурации голова-хвост. Сосуды также служат теплообменниками для сообщения потоку регенерирующего газа пониженной или более низкой температуры, что можно использовать в течение операции регенерации зоны осушителя. Например, в ходе работы нагревателя регенерирующего агента продолжительность циклов регенерации/охлаждения можно регулировать для поддержания определённого профиля температур в зоне очищения регенерирующего агента. Слой регенерированного адсорбента в сосудах можно ещё больше охлаждать свежим регенерирующим агентом, который проходит в зону очищения регенерирующего агента через сосуды, или уже охлаждённым потоком очищенного регенерирующего агента.
Желательно, чтобы адсорбент был способен работать при высоких температурах, аналогичных применяемым в регенерации системы RED. В дополнение к этому, адсорбент предпочтительно обладает высокой ёмкостью по сере, а наиболее предпочтительно, также характеризуется низкой реакционной способностью и возможностью выполнения операций с загрязнителями, присутствующими в отработанном регенерирующем агенте, главным образом, сероводородом (H2S) и сульфоксидом углерода (COS), в очень низкой остаточной концентрации. Ёмкость адсорбента по сере при типичных температурах регенерации слоёв системы RED может превышать 200 кг/м3 без каких-либо неблагоприятных эффектов в отношении углеводородного сырья.
Сорбент может содержать оксид цинка (ZnO), заключающий в себе композитный адсорбент, GB-280, доступный от фирмы UOP LLC, Дес-Плейнс, Иллинойс, и является примером сорбента, подходящего для данного изобретения. Следует принимать во внимание, что серосодержащие соединения будут химически реагировать с металлами в адсорбенте с образованием сульфида металла. В дополнение к этому, весь сульфоксид углерода можно полностью подвергать превращению на адсорбенте при помощи металла. Отработанный сорбент предпочтительно не является опасным и может быть возвращён в цикл. Предполагается также, что адсорбенты содержат и другие металлические абсорбенты с высокой ёмкостью, такие марганец или железо. Предпочтительно, сорбент содержит пористые частицы определённой формы со средним размером 0,5 - 12 мм.
Контактирование сорбента и отработанного регенерирующего газа можно осуществлять в условиях периодического или непрерывного способа. Сорбент может присутствовать в виде неподвижного слоя, движущегося слоя или слоя с радиальным потоком и может иметь насыпную плотность 200 - 2000 кг/м3. При использовании неподвижного слоя отработанный регенерирующий газ можно пропускать потоком в восходящем или нисходящем направлении, при этом восходящий поток, как правило, является предпочтительным для жидких видов сырья. В случае использования движущегося слоя поток отработанного регенерирующего газа может быть либо прямоточным, либо противоточным. Кроме того, при использовании неподвижного слоя можно применять множественные слои и размещать в одном или нескольких сосудах реактора. Условия адсорбции, как правило, включают в себя температуру от значения температуры окружающей среды до 80°C (176°F), давление от атмосферного до 10 132 кПа (1 470 фунт/кв. дюйм) и время контакта, при котором почасовая объёмная скорость газа изменяется от 500 до 10 000 ч−1. В некоторых вариантах осуществления температура может составлять от 250 до 290°C (от 482 до 554°F). Кроме того, концентрация сероводорода в отработанном регенерирующем газе может составлять от 1 до 10 000 ч/млн и, вероятнее всего, будет варьироваться в пределах указанного диапазона на протяжении всего процесса. Следует принимать во внимание, что указанные условия приведены лишь в качестве примера.
По истечении определённого количества времени, которое зависит от концентрации загрязнителей, размера слоя и объёмной скорости, сорбент будет являться по существу отработанным, т.е. адсорбировавшим такое количество загрязнителя (загрязнителей), что концентрация загрязнителя в очищенном потоке находится выше приемлемого уровня. В этот момент данный сорбент удаляют и заменяют свежим. Отработанный сорбент можно регенерировать способами, хорошо известными в данной области техники, а затем вернуть обратно в режим работы.
Конфигурация слоя голова-хвост в зоне очищения регенерирующего агента является лишь предпочтительным вариантом осуществления: в то время как хвостовой сосуд будет иметь достаточную остаточную ёмкость по сере, тогда головной сосуд можно охлаждать и снова загружать свежим адсорбентом. Устранённый отработанный адсорбент можно возвращать в цикл или утилизировать иным способом.
Поток очищенного регенерирующего агента или поток, заключающий в себе некоторое количество свежего регенерирующего агента, можно пропускать в зону удаления углеводородов для удаления любых тяжёлых углеводородов. В дополнение к этому, осушитель, такой как каплеотбойный барабан или сосуд с адсорбентом, можно использовать для удаления любого количества воды из потока очищаемого регенерирующего агента с получением потока очищенного регенерирующего агента. Поток очищенного регенерирующего агента можно пропускать в разные другие конфигурации. Например, поток очищенного регенерирующего агента можно сжимать и возвращать обратно в зону осушителя для использования в качестве регенерирующего газа. По меньшей мере, в одном из вариантов осуществления регенерирующий газ может содержать часть выходящего потока реактора или часть потоков, выходящих из одного из реакторов. В данном случае поток очищенного регенерирующего агента можно объединять с одним из выходящих потоков или пропускать в сепаратор продуктов, например, при объединении с выходным потоком осушителя. В качестве альтернативы, поток очищенного регенерирующего агента можно сжимать и объединять со сжатым выходящим потоком. Следует принимать во внимание, что порядок сжатия и удаления воды и других примесей из потока очищаемого регенерирующего агента можно изменять исходя из описанных вариантов осуществления. По меньшей мере, в одном из вариантов осуществления регенерирующий газ подвергают очистке или дополнительно очищают путём охлаждения.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения отработанный регенерирующий газ подвергают очистке в зоне очищения. Зона очищения может заключать в себе твёрдый адсорбент, полученный с возможностью селективной адсорбционной иммобилизации сероводорода. Очищаемый регенерирующий газ можно использовать в закрытой или полузакрытой петле, в которой осуществляют его рециркуляцию и повторно используют для регенерации регенерируемого адсорбента. При необходимости на протяжении всего процесса можно добавлять подпиточный или свежий регенерирующий газ. Различные предполагаемые регенерирующие газы охватывают азот, насыщенные углеводороды и природный газ.
В конечном итоге, за счёт использования такого способа очищения регенерирующего газа различные способы согласно настоящему изобретению обеспечивают возможность того, чтобы применение каустического средства можно было исключать или сводить к минимуму. Как обсуждалось выше, сменный адсорбент решает экологические проблемы, поскольку некоторые адсорбенты легче утилизировать, по сравнению с каустическим раствором или твёрдыми гранулами гидроксида. В дополнение к этому предполагается, что стоимость осуществления поставки и утилизации адсорбента значительно меньше тех же затрат, связанных с каустическим раствором или твёрдыми гранулами гидроксида. И наконец, некоторые способы предусматривают рециркуляцию подвергнутого очистке регенерирующего газа в секцию осушителя, в противоположность его использованию в качестве топливного газа.
Обычным специалистам в данной области техники следует иметь в виду и понимать, что различные другие компоненты, такие как клапаны, насосы, фильтры, холодильники и т. д., не показаны на чертежах, поскольку предполагается, что их характерные особенности хорошо известны в пределах знаний специалистов в данной области техники, и их описание не является необходимым для реализации на практике или понимания вариантов осуществления настоящего изобретения.
Конкретные варианты осуществления
Хотя нижеследующее описано в сочетании с конкретными вариантами осуществления, следует понимать, что данное описание предназначено для иллюстрации, а не ограничения объёма предшествующего описания и прилагаемой формулы изобретения.
Первый вариант осуществления данного изобретения представляет собой способ получения многократно используемого потока регенерирующего газа, при этом способ включает в себя сжатие выходящего потока реактора, поступающего из процесса каталитического дегидрирования, для получения сжатого выходящего потока; удаление хлоридов из сжатого выходящего потока в зоне удаления хлоридов для получения обработанного выходящего потока; удаление воды и сероводорода из обработанного выходящего потока в зоне осушителя для получения выходного потока осушителя, при этом зона осушителя имеет, по меньшей мере, один сосуд, заключающий в себе регенерируемый адсорбент; регенерирование регенерируемого адсорбента потоком регенерирующего газа в зоне осушителя с образованием потока отработанного регенерирующего газа, при этом поток отработанного регенерирующего агента включает в себя воду и сероводород; и, удаление сероводорода из потока отработанного регенерирующего газа в зоне очищения регенерирующего агента для получения потока очищенного регенерирующего агента, при этом зона очищения регенерирующего агента включает в себя один или несколько сосудов, заключающих в себе сорбент, полученный с возможностью удаления сероводорода из потока отработанного регенерирующего газа. Вариант осуществления данного изобретения представляет собой один, любой или все предшествующие варианты осуществления, изложенные в данном абзаце, начиная с первого варианта осуществления, описанного в данном абзаце, в которых регенерирование регенерируемого адсорбента дополнительно включает в себя охлаждение регенерируемого адсорбента. Вариант осуществления данного изобретения представляет собой один, любой или все предшествующие варианты осуществления, изложенные в данном абзаце, начиная с первого варианта осуществления, описанного в данном абзаце, в которых регенерируемый адсорбент охлаждают потоком очищенного регенерирующего агента. Вариант осуществления данного изобретения представляет собой один, любой или все предшествующие варианты осуществления, изложенные в данном абзаце, начиная с первого варианта осуществления, описанного в данном абзаце, дополнительно включающие в себя охлаждение очищенного потока регенерирующего агента для получения охлаждённого потока регенерирующего агента.
Вариант осуществления данного изобретения представляет собой один, любой или все предшествующие варианты осуществления, изложенные в данном абзаце, начиная с первого варианта осуществления, описанного в данном абзаце, дополнительно включающий в себя удаление загрязнителей из охлаждённого потока регенерирующего агента. Вариант осуществления данного изобретения представляет собой один, любой или все предшествующие варианты осуществления, изложенные в данном абзаце, начиная с первого варианта осуществления, описанного в данном абзаце, дополнительно включающие в себя возвращение охлаждённого потока регенерирующего агента в зону осушителя в качестве потока регенерирующего газа. Вариант осуществления данного изобретения представляет собой один, любой или все предшествующие варианты осуществления, изложенные в данном абзаце, начиная с первого варианта осуществления, описанного в данном абзаце, в которых зона очищения регенерирующего агента заключает в себе, по меньшей мере, два сосуда. Вариант осуществления данного изобретения представляет собой один, любой или все предшествующие варианты осуществления, изложенные в данном абзаце, начиная с первого варианта осуществления, описанного в данном абзаце, в которых зона очищения регенерирующего агента заключает в себе два сосуда, эксплуатируемых в конфигурации голова-хвост. Вариант осуществления данного изобретения представляет собой один, любой или все предшествующие варианты осуществления, изложенные в данном абзаце, начиная с первого варианта осуществления, описанного в данном абзаце, в которых, по меньшей мере, один сосуд используют в качестве теплообменника для подвода или отвода тепла из потока газа, заключающего в себе регенерирующий агент. Вариант осуществления данного изобретения представляет собой один, любой или все предшествующие варианты осуществления, изложенные в данном абзаце, начиная с первого варианта осуществления, описанного в данном абзаце, в которых теплообменник охлаждает поток очищенного регенерирующего агента для получения охлаждённого потока регенерирующего агента.
Второй вариант осуществления данного изобретения представляет собой способ удаления загрязнителей из выходящего потока реактора, поступающего из процесса каталитического дегидрирования, при этом способ включает в себя дегидрирование углеводородного сырья в зоне реакции дегидрирования в условиях реакции дегидрирования в присутствии катализатора дегидрирования с образованием выходящего потока реактора; сжатие выходящего потока реактора для получения сжатого выходящего потока; удаление хлоридных загрязнителей из сжатого выходящего потока в зоне удаления хлоридов для получения обработанного выходящего потока; удаление воды и сероводорода из обработанного выходящего потока в зоне осушителя для получения выходного потока осушителя, заключающего в себе олефины и непревращённые парафины, при этом зона осушителя имеет, по меньшей мере, один сосуд, заключающий в себе регенерируемый адсорбент; регенерирование регенерируемого адсорбента потоком регенерирующего газа в зоне осушителя с образованием потока отработанного регенерирующего агента, при этом поток отработанного регенерирующего агента включает в себя воду и сероводород; и, удаление сероводорода из потока отработанного регенерирующего агента в зоне очищения регенерирующего агента для получения потока очищенного регенерирующего агента, при этом зона очищения регенерирующего агента включает в себя один или несколько сосудов, заключающих в себе сорбент для удаления сероводорода из потока отработанного регенерирующего агента. Вариант осуществления данного изобретения представляет собой один, любой или все предшествующие варианты осуществления, изложенные в данном абзаце, начиная со второго варианта осуществления, описанного в данном абзаце, дополнительно включающие в себя разделение выходного потока осушителя на поток паров и поток жидкости в сепараторе продуктов, при этом поток жидкости содержит поток олефиновых продуктов. Вариант осуществления данного изобретения представляет собой один, любой или все предшествующие варианты осуществления, изложенные в данном абзаце, начиная со второго варианта осуществления, описанного в данном абзаце, в которых поток регенерирующего газа содержит часть выходящего потока реактора. Вариант осуществления данного изобретения представляет собой один, любой или все предшествующие варианты осуществления, изложенные в данном абзаце, начиная со второго варианта осуществления, описанного в данном абзаце, в которых зона реакции дегидрирования заключает в себе множество реакторов и при этом поток регенерирующего газа содержит выходящий поток. Вариант осуществления данного изобретения представляет собой один, любой или все предшествующие варианты осуществления, изложенные в данном абзаце, начиная со второго варианта осуществления, описанного в данном абзаце, дополнительно включающие в себя сжатие потока очищенного регенерирующего газа для получения сжатого регенерирующего газа; и пропускание сжатого регенерирующего газа в сосуд удаления воды для удаления воды, тяжёлых углеводородов или их обоих из сжатого регенерирующего газа. Вариант осуществления данного изобретения представляет собой один, любой или все предшествующие варианты осуществления, изложенные в данном абзаце, начиная со второго варианта осуществления, описанного в данном абзаце, дополнительно включающие в себя пропускание сжатого регенерирующего газа в сепаратор продуктов. Вариант осуществления данного изобретения представляет собой один, любой или все предшествующие варианты осуществления, изложенные в данном абзаце, начиная со второго варианта осуществления, описанного в данном абзаце, дополнительно включающие в себя объединение сжатого регенерирующего газа со сжатым выходящим потоком. Вариант осуществления данного изобретения представляет собой один, любой или все предшествующие варианты осуществления, изложенные в данном абзаце, начиная со второго варианта осуществления, описанного в данном абзаце, дополнительно включающие в себя объединение сжатого регенерирующего газа с обработанным выходящим потоком. Вариант осуществления данного изобретения представляет собой один, любой или все предшествующие варианты осуществления, изложенные в данном абзаце, начиная со второго варианта осуществления, описанного в данном абзаце, в которых сорбент в зоне очищения регенерирующего агента содержит твёрдый адсорбент, заключающий в себе оксид металла на носителе.
Третий вариант осуществления данного изобретения представляет собой способ очищения потока регенерирующего агента, при этом способ включает в себя регенерирование регенерируемого адсорбента потоком регенерирующего газа с получением потока отработанного регенерирующего агента, при этом поток отработанного регенерирующего агента заключает в себе воду и сероводород; удаление сероводорода из потока отработанного регенерирующего агента в зоне очищения регенерирующего агента для получения потока очищенного регенерирующего агента, при этом зона очищения регенерирующего агента включает в себя один или несколько сосудов, заключающих в себе твёрдый адсорбент, имеющий в своём составе оксид металла на носителе, полученный с возможностью селективной иммобилизации сероводорода; и регенерирование регенерируемого адсорбента, по меньшей мере, частью потока очищенного регенерирующего агента.
Без дополнительной проработки предполагается, что с использованием предшествующего описания, которое может применять специалист в данной области техники, настоящее изобретение в его наиболее полной степени и с лёгкостью проявляет существенные характеристики данного изобретения для осуществления различных изменений и модификаций данного изобретения, а также адаптации его к различным вариантам применения и условиям без отступления от его существа и объёма. Следовательно, предшествующие предпочтительные конкретные варианты осуществления следует истолковывать лишь в качестве иллюстративных, а не ограничивающих остальную часть раскрытия каким бы то ни было образом, и что оно предназначено для охвата разнообразных модификаций и эквивалентных схем размещения, включённых в пределы объёма прилагаемой формулы изобретения.
В вышеизложенном описании все температуры приведены в градусах Цельсия, а все части и проценты являются массовыми, если не указано иного.
1. Способ получения многократно используемого потока регенерирующего газа, при этом способ включает в себя следующее:
сжимают поток реактора, выходящий из процесса каталитического дегидрирования, для получения сжатого выходящего потока;
удаляют хлориды из сжатого выходящего потока в зоне удаления хлоридов для получения обработанного выходящего потока;
удаляют воду и сероводород из обработанного выходящего потока в зоне осушителя для получения выходного потока осушителя, при этом зона осушителя имеет по меньшей мере один сосуд, содержащий регенерируемый адсорбент;
регенерируемый адсорбент регенерируют потоком регенерирующего газа в зоне осушителя с образованием потока отработанного регенерирующего газа, при этом поток отработанного регенерирующего агента включает в себя воду и сероводород; и
удаляют сероводород из потока отработанного регенерирующего газа в зоне очищения регенерирующего агента для получения потока очищенного регенерирующего агента, при этом зона очищения регенерирующего агента включает в себя один или несколько сосудов, содержащих сорбент, выполненный с возможностью удаления сероводорода из потока отработанного регенерирующего газа.
2. Способ по п. 1, в котором регенерирование регенерируемого адсорбента дополнительно включает в себя охлаждение регенерируемого адсорбента.
3. Способ по п. 2, в котором регенерируемый адсорбент охлаждают потоком очищенного регенерирующего агента.
4. Способ по п. 1, дополнительно включающий удаление загрязнителей из потока подвергнутого очистке регенерирующего агента для получения очищенного регенерированного потока.
5. Способ по п. 1, дополнительно включающий возвращение очищенного регенерированного потока в зону осушителя в качестве потока регенерирующего газа.
6. Способ по любому из пп. 1-5, в котором зона очищения регенерирующего агента содержит по меньшей мере два сосуда.
7. Способ по любому из пп. 1-5, в котором зона очищения регенерирующего агента содержит два сосуда, эксплуатируемых в конфигурации голова-хвост.
8. Способ по п. 7, в котором по меньшей мере один сосуд используют в качестве теплообменника для подвода или отвода тепла из потока газа, содержащего регенерирующий агент.
9. Способ по п. 8, в котором теплообменник охлаждает поток подвергнутого очистке регенерирующего агента для получения охлаждённого потока регенерирующего агента.
10. Способ по любому из пп. 1-5, в котором поток регенерирующего газа содержит часть выходящего из реактора потока.
