Двухступенчатый способ насыщения ароматических соединений дизельного топлива, использующий промежуточное отпаривание, и катализатор на основе неблагородного металла
Изобретение относится к способу улучшения свойств дистиллятного исходного сырья, характеризующегося концентрацией азота, концентрацией полиароматических соединений и цетановым индексом. Способ улучшения свойств дистиллятного исходного сырья, характеризующегося концентрацией азота, концентрацией полиароматических соединений и цетановым индексом, включает: введение упомянутого дистиллятного исходного сырья в контакт с первым катализатором, который представляет собой катализатор на основе неблагородного металла в том смысле, что он содержит металл из группы VIII, который представляет собой либо кобальт, либо никель, либо их комбинацию, или металл из группы VI, который представляет собой либо молибден, либо вольфрам, либо их комбинацию, или комбинацию из любого указанного металла из группы VIII и любого указанного металла из группы VI, нанесенные на материал, характеризующийся большой площадью удельной поверхности, который предпочтительно представляет собой неорганический оксид, такой как диоксид кремния, оксид алюминия, диоксид кремния-оксид алюминия или их комбинацию, содержащимся в первой зоне реакции, для гидроденитрогенирования органических азотсодержащих соединений и насыщения полиароматических соединений, где упомянутая первая зона реакции функционирует в подходящих для гидроденитрогенирования и насыщения полиароматических соединений условиях, и получение из упомянутой первой зоны реакции подвергнутого обработке отходящего продукта, характеризующегося пониженной концентрацией азота по отношению к упомянутой концентрации азота в исходном сырье и пониженной концентрацией полиароматических соединений по отношению к упомянутой концентрации полиароматических соединений в исходном сырье; перепускание подвергнутого обработке отходящего продукта в межступенчатую отпарную колонну высокого давления, содержащую емкость отпарной колонны, которая определяет нижнюю секцию, включающую зону отпаривания, и верхнюю секцию, включающую зону фазового разделения, и введение упомянутого подвергнутого обработке отходящего продукта в упомянутую верхнюю секцию упомянутой емкости отпарной колонны и получение из упомянутой нижней секции отпаренной жидкой фракции и получение из упомянутой верхней секции газообразной фракции; введение упомянутой отпаренной жидкой фракции в контакт со вторым катализатором, содержащимся во второй зоне реакции, для насыщения моноароматических соединений, где упомянутая вторая зона реакции функционирует в подходящих для насыщения моноароматических соединений условиях, и получение из второй зоны реакции продукта реактора, где упомянутый второй катализатор включает катализатор на основе неблагородного металла, содержащий либо никелевый компонент, либо кобальтовый компонент и либо молибденовый компонент, либо вольфрамовый компонент, нанесенные на носитель на основе неорганического оксида, и где упомянутый продукт реактора включает дистиллятную часть, характеризующуюся улучшенным цетановым индексом по отношению к цетановому индексу для упомянутого дистиллятного исходного сырья; перепускание упомянутого продукта реактора в сепаратор для разделения упомянутого продукта реактора на водородную часть и деароматизированную дистиллятную часть; и введение упомянутой первой водородной части в нижнюю секцию упомянутой емкости отпарной колонны. Технический результат - обеспечение переработки среднедистиллятного исходного сырья для получения конечного товарного дизельного топлива, характеризующегося в подходящем для использования случае высоким цетановым индексом. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Притязание на приоритет
Данная обычная заявка заявляет выгоду от предварительной заявки США №61/825329, поданной 20 мая 2013 года.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к способу улучшения свойств дистиллятного исходного сырья, характеризующегося концентрацией азота, концентрацией полиароматических соединений и цетановым индексом.
Уровень техники
Дистиллятное исходное сырье, которое характеризуется значительными концентрациями органического азота и полиароматических соединений, более трудно подвергается облагораживанию в результате удаления азота и полиароматических соединений в целях получения продукции, отвечающей требованиям рынка, в сопоставлении с тем, что имеет место при необходимости облагораживания дистиллятного исходного сырья, для которого первоочередная задача заключается в удалении органической серы и моноароматических соединений.
В последние годы технические характеристики по качеству дистиллятного продукта стали более жесткими, что сделало более трудным удовлетворение техническим характеристикам по качеству при использовании существующих технологических схем. Вследствие наличия данных новых более жестких технических характеристик по качеству существующие способы необходимо модифицировать таким образом, чтобы сделать возможной переработку дистиллятного исходного сырья для получения продуктов, которые удовлетворяют техническим характеристикам. Кроме того, желательно разработать новые способы, которые могут обеспечить изготовление дистиллятных продуктов, которые удовлетворяют более жестким стандартам. Для товарного дизельного топлива качество коррелирует с цетановым индексом. В общем случае желательно иметь высокий цетановый индекс, который предпочтительно составляет более, чем 40. Значение цетанового индекса для дизельного топлива имеет тенденцию к отрицательной корреляции с уровнем концентрации ароматических соединений, при этом более высокие концентрации ароматических соединений имеют тенденцию к уменьшению цетанового индекса, а более низкие концентрации имеют тенденцию к увеличению цетанового индекса.
При переработке исходного сырья для дизельного топлива обычно более трудными являются преобразование или удаление концентраций полиароматических соединений в сопоставлении с преобразованием или удалением сравнимых концентраций моноароматических соединений, а также более трудными являются преобразование или удаление концентраций органического азота в сопоставлений с преобразованием или удалением сравнимых уровней концентрации органической серы.
Один способ получения низкосернистого товарного дизельного топлива, характеризующегося высоким цетановым числом, описывается в патенте США 7790020. В данном способе подаваемый поток дизельного топлива сначала подвергают воздействию стадии гидродесульфурирования, осуществляемой в условиях низкого давления, при минимальном насыщении ароматических соединений. После этого отходящий продукт из зоны десульфурирования вводят в зону разделения, в результате чего его разделяют на поток пара и поток жидкого углеводорода. Однако сепаратор либо не функционирует в качестве отпарной колонны, либо не использует отпаривающий газ при разделении. К потоку жидкого углеводорода из сепаратора подмешивают водород, и смесь перепускают в зону по существу жидкофазной непрерывной реакции, которая функционирует в условиях высокого давления, значительно большего, чем на стадии гидродесульфурирования, для обеспечения насыщения ароматических соединений и получения отходящего продукта, характеризующегося улучшенным цетановым числом, составляющим, по меньшей мере, 40. В патенте '020 отсутствует какое-либо описание сепаратора второй ступени для паро/жидкостного разделения отходящего продукта второй ступени реактора его способа, и, таким образом, не продемонстрирована какая-либо рециркуляция водорода второй ступени. Вследствие функционирования зоны гидрообработки при низком давлении для рециркуляции водорода с отправлением в зону гидродесульфурирования первой ступени используют небольшой рециркуляционый компрессор низкого давления вместо рециркуляционного компрессора высокого давления.
В патенте '020 отсутствует какое-либо упоминание о гидроденитрогенировании или частичном насыщении полиароматических соединений с образованием моноароматических соединений, имеющих место на первой стадии способа. Вследствие функционирования на первой стадии при низком давлении предположительно какого-либо значительного гидроденитрогенирования исходного сырья, характеризующегося высокой концентрацией органического азота, не протекает. Кроме того, необходимо отметить то, что отсутствует какое-либо упоминание использования множества слоев катализатора, заключенных в одну реакторную емкость, или использования межслоевого закаливания.
Еще один способ, описанный на современном уровне техники гидрообработки среднедистиллятных подаваемых потоков для получения низкосернистого и низкоароматического товарного дизельного топлива, описывается в патенте США 5110444. В данном способе используют три последовательные зоны реакции, при этом первые две зоны реакции предназначены для получения высокой степени десульфурирования, а третья зона реакции предназначена для получения высокой степени насыщения ароматических соединений. В первой зоне реакции используют катализатор десульфурирования, который содержит никель и молибден или кобальт и молибден на носителе.
Углеводороды, покидающие первую и вторую зоны реакции способа, подвергают противоточному отпариванию при использовании водорода для удаления сероводорода перед перепусканием в следующую зону реакции. Головной продукт отпарной колонны первой ступени не отправляют на рециркуляцию в реактор первой ступени, но вместо этого его объединяют с отпаренной жидкостью из отпарной колонны второй ступени перед подачей смеси на третью ступень реактора. Головной продукт из отпарной колонны второй ступени либо не отправляют на рециркуляцию, либо не используют в качестве отпаривающей текучей среды в отпарной колонне первой ступени. Вместо этого его отправляют на рециркуляцию совместно с подаваемым потоком на первую ступень реактора.
Вторая зона реакции способа из патента США 5110444 обеспечивает прохождение мягкого десульфурирования, и в ней используют катализатор на основе благородного металла. Вторая зона реакции функционирует в условиях десульфурирования, подобных условиям первой зоны реакции, но при более высоком давлении и более низкой температуре. Третья зона реакции функционирует в качестве зоны гидрирования, которая содержит катализатор, содержащий благородный металл на неорганическом носителе. Условия проведения реакции в третьей зоне реакции выдерживают для обеспечения насыщения существенной части ароматических углеводородов, присутствующих в поступающих материалах, при низкой концентрации сероводорода. Данные условия проведения реакции включают наибольшее давление и наименьшую температуру среди трех зон реакции способа.
В патенте США 5114562 описывается способ гидрообработки среднедистиллятных подаваемых потоков для получения низкосернистого и низкоароматического продукта. В способе патента США 5114562 используют всего лишь две зоны реакции, функционирующие в последовательности, вместо трех зон реакции, которые функционируют в последовательности, как в способе патента США 5110444. Первая зона реакции предназначена для обеспечения достижения высокой степени десульфурирования, а вторая зона реакции предназначена для обеспечения достижения высокой степени насыщения ароматических соединений. Отходящий продукт из первой зоны реакции продувают от сероводорода в результате противоточного отпаривания при использовании водорода перед его перепусканием во вторую зону реакции. Отпаривающий водород показывается как поступающий из источника, внешнего для способа, и исполняет функцию подпиточного газообразного водорода. Водород, отделенный при использовании отпарной колонны, после обработки для удаления сероводорода и часть обогащенного по водороду газа сепаратора второй ступени объединяют с жидкой фазой из отпарной колонны, а после этого перепускают в качестве подаваемого потока во вторую зону реакции. В первой зоне реакции используют катализатор десульфурирования, содержащий никель и молибден или кобальт и молибден на носителе, а во второй зоне реакции используют катализатор гидрирования на основе благородного металла, который содержит пластину или палладий на оксиде алюминия.
Несмотря на наличие широкого спектра принципиальных технологических схем рабочие условия и катализаторы, которые используют при переработке среднедистиллятного исходного сырья для получения товарного дизельного топлива, всегда существует желание предложить новые и более экономичные или лучшие способы изготовления товарного дизельного топлива. Во многих случаях даже незначительные вариации технологических потоков или рабочих условий или использующегося катализатора могут оказывать значительное воздействие на технологические эксплуатационные характеристики и качество конечных продуктов.
Краткое изложение изобретения
В соответствии с этим, предлагается способ улучшения свойств дистиллятного исходного сырья, характеризующегося концентрацией азота, концентрацией полиароматических соединений и цетановым индексом. Данный способ включает введение дистиллятного исходного сырья в контакт с первым катализатором, содержащимся в первой зоне реакции, что обеспечивает гидроденитрогенирование органических азотсодержащих соединений и насыщение полиароматических соединений, где первая зона реакции функционирует в подходящих для использования условиях гидроденитрогенирования и насыщения полиароматических соединений. Из первой зоны реакции получают подвергнутый обработке отходящий продукт, характеризующийся пониженной концентрацией азота по отношению к данной концентрации азота и пониженной концентрацией полиароматических соединений по отношению к данной концентрации полиароматических соединений. После этого подвергнутый обработке отходящий продукт перепускают в межступенчатую отпарную колонну высокого давления, включающую емкость отпарной колонны, которая определяет нижнюю секцию, включающую зону отпаривания, и верхнюю секцию, включающую зону фазового разделения, и вводят в верхнюю секцию емкости отпарной колонны. Из нижней секции межступенчатой отпарной колонны высокого давления получают отпаренную жидкую фракцию, а из верхней секции межступенчатой отпарной колонны высокого давления получают газообразную фракцию. Отпаренную жидкую фракцию вводят в контакт со вторым катализатором, содержащимся во второй зоне реакции, для насыщения моноароматических соединений, где вторая зона реакции функционирует в подходящих для использования условиях насыщения моноароматических соединений. Продукт реактора получают из второй зоны реакции, которая содержит второй катализатор, который включает катализатор на основе неблагородного металла, содержащий либо никелевый компонент, либо кобальтовый компонент и либо молибденовый компонент, либо вольфрамовый компонент, нанесенные на носитель на основе неорганического оксида. Продукт реактора включает дистиллятную часть, характеризующуюся улучшенным цетановым индексом по отношению к цетановому индексу для дистиллятного исходного сырья. После этого продукт реактора перепускают во второй сепаратор для разделения продукта реактора на водородную часть и деароматизированную дистиллятную часть. Первую водородную часть из второго сепаратора вводят в нижнюю секцию емкости отпарной колонны.
Краткое описание чертежа
ФИГУРА 1 представляет собой упрощенную принципиальную технологическую схему, представляющую один вариант осуществления способа изобретения, предназначенного для улучшения свойств дистиллятного исходного сырья в целях получения высококачественного товарного дизельного топлива.
Подробное описание изобретения
Как это упоминалось выше, способ изобретения имеет дело с переработкой среднедистиллятного исходного сырья в целях получения низкосернистого дизельного топлива, которое характеризуется низким уровнем содержания ароматических соединений. Низкий уровень содержания ароматических соединений обеспечивает получение товарного дизельного топлива, которое характеризуется высоким значением своего цетанового индекса. Данный способ является в особенности хорошо подходящим для использования при переработке среднедистиллятного исходного сырья, характеризующегося высокими концентрациями органических азотсодержащих соединений, которые должны быть удалены, а также высокими концентрациями органических серосодержащих соединений, для получения низкосернистого, а предпочтительно ультранизкосернистого, товарного дизельного топлива. Признак способа также заключается в обеспечении переработки такого среднедистиллятного исходного сырья, которое также характеризуется концентрацией полиядерных ароматических соединений, которые должны быть удалены для получения товарного дизельного топлива, удовлетворяющего требуемым характеристикам по качеству, представляемым его характеристическим цетановым индексом.
Способы предшествующего уровня техники обычно не фокусируются на удалении органических азотсодержащих соединений из дистиллятного исходного сырья, но вместо этого концентрируются на десульфурировании. Данные способы, кроме того, не обращаются ни к денитрогенированию, ни к насыщению полиядерных ароматических соединений дистиллятного исходного сырья, характеризующегося атипично высокими концентрациями как органического азота, так и полиядерных ароматических соединений, а также концентрациями органической серы. Однако способ изобретения обеспечивает переработку такого трудного для обработки исходного сырья в целях получения низкосернистого, предпочтительно ультранизкосернистого, товарного дизельного топлива, которое характеризуется в особенности низкими концентрациями как полиядерных, так и моноароматических соединений.
Еще один признак способа изобретения заключается в обеспечении в нем переработки трудного для обработки исходного сырья без использования исключительно дорогостоящих катализаторов на основе благородных металлов. Способ обеспечивает использование определенных малоценных катализаторов на основе неблагородных металлов при насыщении ароматических соединений.
Исходное сырье способа изобретения выбирают из средних дистиллятов, таких как дизельное топливо, реактивное топливо, керосин и газойли. Конкретным исходным сырьем, на котором фокусируется способ, является то среднедистиллятное исходное сырье, которое характеризуется значительными концентрациями органических азотсодержащих соединений и полиядерных ароматических соединений, которые должны быть удалены в целях получения конечного товарного дизельного топлива, которое удовлетворяет требуемым стандартам по качеству. Данное исходное сырье обычно отличительным образом характеризуется низким цетановым индексом вследствие присутствия значительных концентраций моно- или полиядерных ароматических соединений. Данное исходное сырье также обычно характеризуется в значительной степени высокими концентрациями органической серы, которая также должна быть удалена в целях получения конечного товарного дизельного топлива, характеризующегося достаточно низкой концентрацией серы для удовлетворения требованиям к низкосернистому товарному дизельному топливу, а предпочтительно ультранизкосернистому товарному дизельному топливу.
Средние дистилляты обычно содержат углеводородную фракцию, кипящую в интервале от около 300°F (149°C) до около 700°F (371°C) согласно определению при использовании метода испытания ASTM D86. Интервал температур кипения керосина находится в диапазоне от около 300°F (149°C) до около 450°F (232°C), а интервал температур кипения дизельного топлива находится в диапазоне от около 450°F (232°C) до около 700°F (371°C). Бензин обычно характеризуется интервалом температур кипения в диапазоне от температуры кипения амиленов до температуры выкипания, составляющей около 400°F (204°C). Фракция газойля обычно будет характеризоваться интервалом температур кипения в диапазоне от около 600°F (316°C) до около 780°F (416°C). Интервалы температур кипения у различных фракций продуктов будут варьироваться в зависимости от конкретной рыночной конъюнктуры, местоположений нефтеперерабатывающих предприятий и тому подобного. Обычным делом являются различие или перекрывание интервалов температур кипения при переходе от одного нефтеперерабатывающего предприятия к другому.
Среднедистиллятное исходное сырье может включать любых одного или нескольких представителей из широкого спектра исходного сырья, такого как прямогонное дизельное топливо, реактивное топливо, керосин или газойли, вакуумные газойли, дистилляты коксования, дистилляты установки каталитического крекинга и дистилляты установки гидрокрекинга. Предпочтительным среднедистилятным исходным сырьем является то, которое может быть подвергнуто переработке при использовании способа изобретения в целях получения конечного товарного дизельного топлива, которое удовлетворяет техническим характеристикам продукции, отвечающей требованиям рынка, но в особенности низкосернистого или ультранизкосернистого товарного дизельного топлива, которое характеризуется высоким цетановым индексом.
Предпочитается, чтобы среднедистиллятное исходное сырье для способа характеризовалось бы температурой начала кипения, большей, чем около 350°F (177°C), а также предпочитается, чтобы оно характеризовалось бы температурой выкипания 10%, составляющей, по меньшей мере, около 370°F (188°C). Предпочитается, чтобы температура выкипания 90% среднедистиллятного исходного сырья составляла бы менее, чем около 700°F (371°C).
Среднедистиллятное исходное сырье для способа характеризуется концентрацией азотсодержащих соединений, большинство из которых представляют собой азоторганические соединения, величиной в диапазоне от 100 ч./млн. (масс.) до 3500 ч./млн. (масс.). Более часто для дистиллятного исходного сырья, с которым предположительно обращаются в способе, концентрация азота в среднедистиллятном исходном сырье находится в диапазоне от 200 ч./млн. (масс.) до 2500 ч./млн. (масс.), а наиболее часто от 250 ч./млн. (масс.) до 1000 ч./млн. (масс.).
При обращении в настоящем документе к уровню содержания азота в потоке исходного сырья, продукта или другого углеводорода приведенная концентрация представляет собой величину уровня содержания азота согласно определению при использовании метода испытания ASTM D5762-12, названного «Standard Test Method for Nitrogen in Petroleum and Petroleum Products by Boat-Inlet Chemiluminescence». Единицы измерения, использующиеся в данном описании изобретения, такие как ч./млн. (масс.) или % (масс.), при обращении к уровню содержания азота, представляют собой величины, которые соответствуют тем величинам, которые приводят согласно документу ASTM D5762, то есть, микрограммы/грамм (мкг/г) азота, но при преобразовании в упомянутую единицу измерения.
Уровень содержания совокупной серы в среднедистиллятном исходном сырье обычно будет находиться в диапазоне от около 0,1% (масс.) до около 3,5% (масс.). Однако, более часто уровень содержания совокупной серы, которая в общем случае имеет форму органических серосодержащих соединений, находится в диапазоне от 0,15% (масс.) до 2,0% (масс.).
При обращении в настоящем документе к терминам «уровень содержания серы» или «совокупная сера» или при другом подобном обращении к количеству серы, которое содержится в потоке исходного сырья, продукта или другого углеводорода, подразумевается величина для совокупной серы согласно определению при использовании метода испытания ASTM D2622-10, названного «Standard Test Method for Sulfur in Petroleum Products by Wavelength Dispersive X-ray Fluorescence Spectrometry». Использование значений в массовых процентах (% (масс.)) в данном описании изобретения при обращении к уровню содержания серы соответствует значениям в % (масс.), которые бы приводились в соответствии с методом испытания ASTM D2622-10.
Одна из конкретных проблем, к которым способ изобретения пытается обратиться, заключается в переработке среднедистиллятного исходного сырья, которое характеризуется значительными концентрациями полиароматических или полиядерных ароматических углеводородов, в целях получения товарного дизельного топлива, которое характеризуется в значительной степени низким уровнем содержания ароматических соединений, таким, что его цетановый индекс является приемлемо высоким. Не все исходное сырье будет характеризоваться значительными концентрациями полиароматических соединений. Полиароматические соединения, как это известно, являются в особенности активными загрязнителями атмосферы, и их присутствие в дизельном топливе имеет тенденцию к уменьшению его цетанового индекса.
Полиароматические соединения в общем случае состоят из конденсированных ароматических колец и обычно не содержат гетероатомов и не имеют заместителей. Наиболее простым из полиароматических соединений является нафталин, который содержит только два ароматических кольца. Другие простые полиароматические соединения включают, например, антрацен (3 кольца) и тетрацен (4 кольца). Полиароматические молекулы преимущественно включают соединения с двумя и тремя кольцами при очень малом, если вообще хоть каком-либо, содержании соединений с четырьмя кольцами. Ароматические кольца полиароматических соединений могут быть скомпонованы в любом порядке и при отсутствии какой-либо конкретной геометрической компоновки друг относительно друга.
Концентрация полиароматических соединений в среднедистиллятном исходном сырье изобретения обычно будет составлять, по меньшей мере, около 12% (масс.) исходного сырья. Один из признаков способа изобретения заключается в обеспечении переработки среднедистиллятного исходного сырья, которое характеризуется в значительной степени высокими концентрациями полиароматических соединений, и, таким образом, количество полиароматических соединений, содержащихся в исходном сырье для способа, может превосходить 15% (масс.), и оно может составлять даже более, чем 17% (масс.). Верхняя граница диапазона концентрации полиароматических соединений в среднедистиллятном исходном сырье может составлять менее, чем 50% (масс.) или менее, чем 30% (масс.) или даже менее, чем 15% (масс.). Типичный диапазон концентрации полиароматических соединений может находиться в пределах от 12% (масс.) до 50% (масс.) или от 15% (масс.) до 30% (масс.) или до 25% (масс.).
Что касается моноароматических соединений, например, бензола и производных бензола, таких как алкилароматические соединения толуола, ксилола, этилбензола и тому подобного, то их концентрация в среднедистиллятном исходном сырье составляет, самое большее, 40% (масс.). Обычно концентрация моноароматических соединений в среднедистиллятном исходном сырье находится в диапазоне от более, чем 1% (масс.) и до менее, чем 25% (масс.), а более часто она находится в диапазоне от 2% (масс.) до 15% (масс.).
Методом, использующимся для определения типа углеводорода (то есть насыщенных, моноароматических, диароматических и полиароматических соединений) и измерения количеств моноароматических углеводородов, диароматических углеводородов, триароматических углеводородов в потоке исходного сырья, продукта или другого углеводорода, является метод IP391, в котором используют высокоэффективную жидкостную хроматографию (ВЭЖХ) при детектировании показателя преломления.
Среднедистиллятное исходное сырье для способа в общем случае будет характеризоваться низким цетановым индексом, что делает его неподходящим для использования даже в случае необходимости для исходного сырья удовлетворения другим образом определенным другим техническим характеристикам продукта, таким как уровень содержания серы и уровень содержания азота. Таким образом, цетановый индекс для среднедистиллятного исходного сырья составляет менее, чем около 40. Однако более часто его цетановый индекс составляет менее, чем 35 и даже менее, чем 30.
Один из выгодных аспектов способа изобретения заключается в обеспечении переработки среднедистиллятного исходного сырья для получения конечного товарного дизельного топлива, характеризующегося в подходящем для использования случае высоким цетановым индексом. Предпочитается, чтобы цетановый индекс для конечного товарного дизельного топлива составлял бы, по меньшей мере, 40. Обычно способ может обеспечить получение товарного дизельного топлива, характеризующегося цетановым индексом, в диапазоне от около 40 до около 50. Наиболее предпочитается, чтобы цетановый индекс был бы по возможности более высоким и, таким образом, большим, чем 45 и даже большим, чем 49. Практическая верхняя граница у диапазона значений цетанового индекса для конечного товарного дизельного топлива, полученного при использовании способа, составляет менее, чем 65 или даже менее, чем 60.
Термин «цетановый индекс», который используется в данном описании изобретения, представляет рассчитанное число на основе плотности дизельного топлива и его интервала выкипания согласно определению при использовании метода испытания ASTM D86. Поэтому термин «цетановый индекс» в соответствии с его использованием в настоящем документе обозначает рассчитанное число согласно его определению при использовании метода испытания ASTM D4737, названного «Calculated Cetane Index by Four Variable Equation». Данный метод четырех контрольных точек базируется на плотности дизельного топлива и температурах извлечения при выкипании 10%, 50% и 90% для перегонки дизельного топлива согласно определению при использовании метода испытания ASTM D86.
Способ изобретения включает две зоны реакции. Первая зона реакции, которая определяется первой реакторной емкостью или несколькими реакторными емкостями, функционирует в подходящих для использования условиях гидроденитрогенирования и насыщения полиароматических соединений в целях обеспечения гидроденитрогенирования органического азота и насыщения полиароматических соединений, которые содержатся в среднедистиллятном исходном сырье, до получения, по меньшей мере, моноароматических соединений.
Из первой зоны реакции получают подвергнутый обработке отходящий продукт. Подвергнутый обработке отходящий продукт характеризуется концентрацией органического азота и концентрацией полиароматических соединений, которые понижены ниже таких концентраций в дистиллятном исходном сырье, загружаемом в первую зону реакции. Подвергнутый обработке отходящий продукт перепускают из первой зоны реакции и вводят в межступенчатую отпарную колонну высокого давления.
Вторая зона реакции, определяемая второй реакторной емкостью, функционирует в подходящих для использования условиях насыщения моноароматических соединений в целях обеспечения удаления в результате насыщения, по меньшей мере, части моноароматических соединений, которые содержатся в отпаренной жидкой фракции, получаемой из межступенчатой отпарной колонны высокого давления и загружаемом во вторую зону реакции.
Отпаренную жидкую фракцию подают из межступенчатой отпарной колонны высокого давления, которая располагается в промежутке между первой зоной реакции и второй зоной реакции. Межступенчатая отпарная колонна высокого давления определяет нижнюю секцию, которая включает зону отпаривания, и верхнюю секцию, которая включает зону фазового разделения. Подвергнутый обработке отходящий продукт из первой зоны реакции вводят в верхнюю секцию межступенчатой отпарной колонны высокого давления, где газообразную фракцию отделяют и получают. Газообразную фракцию перепускают из зоны фазового разделения межступенчатой отпарной колонны высокого давления в рециркуляционный компрессор, а отпаренную жидкую фракцию перепускают из зоны отпаривания межступенчатой отпарной колонны высокого давления в качестве подаваемого потока во вторую зону реакции.
Из второй зоны реакций получают продукт реактора, который содержит дистиллятную часть. Данный продукт реакции характеризуется концентрацией моноароматических соединений, которая понижена по отношению к концентрации моноароматических соединений в отпаренной жидкой фракции, загружаемой во вторую зону реакции вследствие насыщения, по меньшей мере, части моноароматических соединений, содержащихся в отпаренной жидкой фракции. Данное уменьшение величины концентрации ароматических соединений в отпаренной жидкой фракции коррелирует с улучшением или усовершенствованием цетанового индекса для дистиллятной части отпаренной жидкой фракции в сопоставлении с цетановым индексом для дистиллятного исходного сырья для способа.
В способ обычно требуется добавлять водород вследствие гидроденитрогенирования, гидродесульфурирования и насыщения ароматических соединений, которые обеспечиваются в способе. Таким образом, в способ вводят подпиточный водород. Введение в способ подпиточного водорода может иметь место в любом одном из нескольких подходящих для использования местоположений. Подпиточный водород может быть введен совместно с дистиллятным исходным сырьем, или он может быть введен на стороне всасывания рециркуляционного компрессора для водорода (описываемого ниже), или он может быть введен в отпаренную жидкую фракцию, или он может быть введен в любом количестве других подходящих для использования местоположений в способе. В одном желательном варианте осуществления способа изобретения подаваемый поток подпиточного водорода, который содержит водород, вводят в отпаренную жидкую фракцию перед введением получающейся в результате смеси, содержащей подпиточный водород и отпаренную жидкую фракцию, во вторую зону реакции.
Водород и более легкие углеводороды должны быть отделены от продукта реактора второй зоны реакции в целях получения конечного товарного дизельного топлива, которое удовлетворяет требуемым техническим характеристикам продукта. После этого продукт реактора перепускают из второй зоны реакции во второй сепаратор. Второй сепаратор определяет вторую зону разделения, которая принимает продукт реактора и обеспечивает его разделение на первую водородную часть и деароматизированную дистиллятную часть. Первая водородная часть содержит водород, а также может включать легкие, обычно газообразные в условиях второй зоны разделения, углеводороды.
Деароматизированную дистиллятную часть перепускают в отпарную колонну для продукта. Отпарная колонна для продукта определяет зону отпаривания и обеспечивает удаление более легких углеводородов, сероводорода и аммиака из деароматизированной дистиллятной части. Из отпарной колонны для продукта получают товарное дизельное топливо и головной продукт, который содержит более легкие углеводороды, сероводород и аммиак. Таким образом, в качестве кубового продукта из отпарной колонны для продукта получают товарное дизельное топливо, которое отличительным образом характеризуется высоким цетановым индексом. Товарное дизельное топливо также характеризуется значительно пониженными уровнями концентраций полиароматических соединений и моноароматических соединений в сопоставлении с тем, что имеет место для дистиллятного исходного сырья для способа. Кроме того, товарное дизельное топливо характеризуется значительно пониженными концентрациями азота и совокупной серы. Таким образом, полученное товарное дизельное топливо имеет очень высокое качество вследствие его способности удовлетворять техническим характеристикам для низкосернистого товарного дизельного топлива, характеризующегося высоким цетановым индексом.
Товарное дизельное топливо, получаемое при использовании способа, является низкосернистым дизельным топливом, характеризующимся концентрацией совокупной серы, которая обычно составляет менее, чем 50 ч./млн. (масс.), но более желательно, чтобы концентрация серы для товарного дизельного топлива составляла бы менее, чем 25 ч./млн. (масс.). Предпочтительно концентрация серы для товарного дизельного топлива составляет менее, чем 15 ч./млн. (масс.), а наиболее предпочтительно она составляет менее, чем 10 ч./млн. (масс.).
Цетановый индекс для товарного дизельного топлива обычно составляет, по меньшей мере, или более, чем 40, но предпочтительно он составляет, по меньшей мере, или более, чем 42. В особенности предпочитается, чтобы цетановый индекс для товарного дизельного топлива составлял бы, по меньшей мере, или более, чем 45. Товарное дизельное топливо из способа может быть перемешано с другими компонентами дизельного топлива, которые характеризуются меньшими значениями или большими значениями своего цетанового индекса, в целях получения смешанного продукта, который удовлетворяет определенным специфическим требованиям к цетановому индексу.
Как это обсуждается в других местах в настоящем документе, в особенности выгодный признак способа изобретения заключается в обеспечении получения конечного товарного дизельного топлива, характеризующегося очень низкой концентрацией совокупного азота. Обычно способ обеспечивает получение товарного дизельного топлива, характеризующегося концентрацией органического азота, которая составляет менее, чем 100 ч./млн. (масс.). Однако предпочитается, чтобы концентрация азота составляла бы менее, чем 50 ч./млн. (масс.), а более предпочтительно чтобы концентрация азота составляла бы менее, чем 30 ч./млн. (масс.). Одна в особенности предпочтительная концентрация азота составляет менее, чем 25 ч./млн. (масс.). Нижняя граница для концентрации азота обычно является неизмеримой.
Еще один из особенно выгодных признаков способа изобретения заключается в том, что он обеспечивает удаление полиароматических и моноароматических соединений из среднедистиллятного исходного сырья для получения товарного дизельного топлива, характеризующегося существенно пониженным уровнем содержания ароматических соединений в сопоставлении с тем, что имеет место для среднедистиллятного исходного сырья для способа. Преимущественно этого добиваются в результате насыщения водородом в первой зоне реакции и во второй зоне реакции способа. Таким образом, уровень содержания совокупных ароматических соединений в товарном дизельном топливе для способа составляет менее, чем 40% (масс.).
Концентрация полиароматических соединений в товарном дизельном топливе составляет менее, чем 11% (масс.), при этом остальное представляет собой моноароматические соединения. Предпочитается, чтобы концентрация полиароматических соединений в товарном дизельном топливе составляла бы менее, чем 8% (масс.), более предпочтительно концентрация полиароматических соединений составляет менее, чем 5% (масс.), а наиболее предпочтительно менее, чем 2% (масс.).
Количество моноароматических соединений, содержащихся в товарном дизельном топливе, обычно может находиться в диапазоне от около 0,5% (масс.) до около 30% (масс.). Более часто концентрация моноароматических соединений находится в диапазоне от 5% (масс.) до 25% (масс.). Наиболее часто концентрация находится в диапазоне от 10% (масс.) до 20% (масс.).
Газообразную фракцию из межступенчатой отпарной колонны высокого давления перепускают в рециркуляционный компрессор, который обеспечивает компримирование газообразной фракции и введение компримированной газообразной фракции совместно с дистиллятным исходным сырьем в первую зону реакции.
В одном варианте осуществления способа газообразная фракция может быть подвергнута обработке для удаления из нее сероводорода и аммиака перед отправлением получающейся в результате подвергнутой обработке газообразной фракции на рециркуляцию при использовании рециркуляционного компрессора, в качестве подаваемого потока в первую реакторную емкость. В данном признаке способа газообразную фракцию вводят в емкость аппарата для введения в контакт. Емкость аппарата для введения в контакт определяет зону введения в контакт и обеспечивает введение газообразной фракции в контакт с абсорбционным растворителем, функция которого заключается в удалении сероводорода и аммиака из газообразной фракции. Абсорбционный растворитель противоточным и ступенчатым образом вводят в контакт с газообразной фракцией в подходящих для использования условиях введения в контакт при абсорбировании. Абсорбционным растворителем может быть любой подходящий для использования растворитель, известный для специалистов в соответствующей области техники своим вышеупомянутым применением. Существует множество известных аминовых соединений, которые используются для таких областей применения.
После этого подвергнутую обработке газообразную фракцию перепускают из зоны введения в контакт на сторону всасывания рециркуляционного компрессора. Рециркуляционный компрессор обеспечивает компримирование и отправление подвергнутой обработке газообразной фракции на рециркуляцию в первую зону реактора. После этого получающуюся в результате компримированную и подвергнутую обработке газообразную фракцию перепускают со стороны нагнетания рециркуляционного компрессора и вводят в качестве подаваемого потока в первую зону реакции способа совместно с введением среднедистиллятного исходного сырья.
Один уникальный и необходимый признак способа изобретения заключается в том, что первую водородную часть из второго сепаратора отправляют на рециркуляцию и вводят в качестве отпаривающего газа в зону отпаривания нижней секции межступенчатой отпарной колонны высокого давления. Таким образом, первую водородную часть либо перепускают из второй зоны разделения второго сепаратора непосредственно в межступенчатую отпарную колонну высокого давления без проведения предшествующей обработки, либо она может быть подвергнута обработке перед ее введением в межступенчатую отпарную колонну высокого давления.
В способе изобретения как первая зона реакции, так и вторая зона реакции могут функционировать в условиях проведения реакции при высоком давлении, или в способе могут быть использованы две зоны реакции таким образом, чтобы первая зона реакции функционировала бы в условиях низкого давления, а вторая зона реакции функционировала бы в условиях высокого давления. Однако условия проведения реакции при низком давлении обычно не будут обеспечивать желательного значительного насыщения ароматических соединений или удаления органического азота. Таким образом, предпочитается, чтобы первая зона реакции функционировала бы в условиях повышенного давления.
Вторая зона реакции может функционировать при только слегка большем давлении реакции в сопоставлении с тем, что имеет место в первой зоне реакции. В данном рабочем режиме давление реакции во второй зоне реакции на величину в диапазоне от 10 до 100 фунт/дюйм2 (изб.) (от 0,069 до 0,69 МПа (изб.)) является большим, чем давление в первой зоне реакции. Предпочтительно давление реакции во второй зоне реакции на величину в диапазоне от 20 до 80 фунт/дюйм2 (изб.) (от 0,14 до 0,55 МПа (изб.)) является большим, чем давление в первой зоне реакции, а наиболее предпочтительно на величину в диапазоне от 25 до 75 фунт/дюйм2 (изб.) (от 0,17 до 0,52 МПа (изб.)).
Первый реактор функционирует в качестве реактора с капельным орошением в том смысле, что среднедистяллятный подаваемый поток, который загружают в первую зону реакции, в общем случае имеет форму жидкости, перемешивается либо с подпиточным водородом, либо с рециркуляционным водородом, либо с их комбинацией и загружается в первую зону реакции в направлении течения нисходящего потока.
Условия проведения реакции в первой зоне реакции предпочтительно являются такими, чтобы быть эффективными для обеспечения значительного гидроденитрогенирования органических азотсодержащих соединений среднедистиллятного исходного сырья и значительного насыщения водородом полиароматических соединений в целях получения подвергнутого обработке отходящего продукта из первой зоны реакции, который характеризуется пониженной концентрацией органического азота по отношению к концентрации органического азота в среднедистиллятном исходном сырье и пониженной концентрацией полиароматических соединений по отношению к концентрации полиароматических соединений в среднедистиллятном исходном сырье.
Таким образом, первая зона реакции будет функционировать при температуре в первой зоне реакции в диапазоне от 400°F до 800°F (от 204°C до 427°C), предпочтительно от 450°F до 750°F (от 232°C до 399°C), а наиболее предпочтительно от 500°F до 700°F (от 260°C до 371°C).
Давление, при котором может находиться первая зона реакции, в дополнение к конкретному типу катализатора, который используют в первой зоне реакции, представляет собой важный, если не существенный, источник вклада в обеспечение насыщения водородом органического азота и полиароматических соединений среднедистиллятного исходного сырья для способа.
Давление в первой зоне реакции способа обычно будет находиться в диапазоне от 1000 до 2000 фунт/дюйм2 (изб.) (от 6,9 до 13,8 МПа (изб.)), но предпочтительно оно находится в диапазоне от 800 до 1500 фунт/дюйм2 (изб.) (от 5,5 до 10,3 МПа (изб.)). Более предпочтительно давление в первой зоне реакции находится в диапазоне от 900 фунт/дюйм2 (изб.) до 1200 фунт/дюйм2 (изб.) (от 6,2 МПа (изб.) до 8,3 МПа (изб.)).
Часовая объемная скорость жидкости (ЧОСЖ), при которой функционирует первая зона реакции, обычно находится в диапазоне от 0,1 час-1 до 100 час-1. Предпочтительно величина ЧОСЖ находится в диапазоне от 0,5 час-1 до 10 час-1.
Катализатор, который используется в первой зоне реакции и в настоящем документе называется первым катализатором, должен представлять собой любую композицию катализатора, которая в подходящем для использования случае обеспечивает гидроденитрогенирование и насыщение полиароматических соединений, требуемые для способа.
В общем случае первым катализатором является катализатор на основе неблагородного металла в том смысле, что он содержит металл из группы VIII, который представляет собой либо кобальт, либо никель, либо их комбинацию, или металл из группы VI, который представляет собой либо молибден, либо вольфрам, либо их комбинацию, или комбинацию из любого металла из группы VIII и любого металла из группы VI, нанесенные на материал, характеризующийся большой площадью удельной поверхности, который предпочтительно представляет собой неорганический оксид, такой как диоксид кремния, оксид алюминия, диоксид кремния-оксид алюминия или их комбинация.
Металл из группы VIII в катализаторе на основе неблагородного металла обычно присутствует в количестве в диапазоне от около 2 до около 20 массовых процентов, предпочтительно от около 4 до около 12 массовых процентов.
Металл из группы VI в катализаторе на основе неблагородного металла обычно присутствует в количестве в диапазоне от около 1 до около 25 массовых процентов, предпочтительно от около 2 до 25 массовых процентов.
В особенности предпочтительными композициями катализаторов, предназначенными для использования в качестве первого катализатора, являются те, которые раскрываются или заявляются в патенте США 8262905, выданном 11 сентября 2012 года, где данный патент посредством ссылки включается в настоящий документ. Данный катализатор является предпочтительным вследствие его выгодных свойств в сопоставлении с тем, что имеет место для других композиций катализаторов на основе неблагородных металлов, и вследствие того, как он способствует обеспечению гидроденитрогенирования и насыщения полиароматических соединений, которые требуются для первой стадии реакции способа изобретения. Данный катализатор в общем случае содержит материал носителя, в который вводят компонент на основе неблагородного металла, который превращают или могут превратить в соединение металла, обладающее активностью в отношении гидрирования, и который импрегнируют полярной добавкой в присутствии или в отсутствие сопутствующего углеводородного масла. Катализатор также может представлять собой производное описанного выше катализатора, такое как импрегнированный катализатор, который был подвергнут обработке при использовании водорода и серы. Подходящие для использования и типичные катализаторы подробно описываются в вышеупомянутом патенте США №8262905. Уровни введения металла находятся в пределах описанных выше диапазонов.
Еще одна предпочтительная композиция катализатора, предназначенная для использования в качестве первого катализатора в первой зоне реакции, включает те варианты, которые раскрываются или заявляются в патенте США 6218333, выданном 17 апреля 2001 года, или патенте США 6281158, выданном 28 августа 2001 года, или патенте США 6290841, выданном 18 сентября 2001 года. Данные патенты посредством ссылки включаются в настоящий документ. Данный катализатор обеспечивает получение множества тех же самых выгод, как и катализатор из патента США 8262905. В общем случае данный катализатор содержит композицию, которую получают в результате объединения пористого носителя с неблагородным металлом и понижения уровня содержания летучих соединений в смеси комбинации для получения предшественника, который не прокаливают перед сульфурированием смеси комбинации после уменьшения количества летучих веществ. Уровни введения металла находятся в пределах описанных выше диапазонов.
В одном конкретном варианте осуществления способа изобретения первая зона реакции, которая определяется первым реактором, включает, по меньшей мере, два различных или два и более слоя катализаторов. В пределах каждого слоя катализатора располагается слой частиц катализатора для первого катализатора, который наносят на несущую внутреннюю оснастку реактора, которая простирается по поверхности поперечного сечения первого реактора и обеспечивает получение носителя для каждого из слоев частиц катализатора, формируя глубину слоя. Множество слоев катализатора, заключенных в первой зоне реакции, располагают при разнесении слоев друг от друга в целях получения пространства объема пустот в промежутке между каждыми из слоев в пределах первой зоны реакции. Формирование пространств объемов пустот в промежутке между слоями катализатора делает возможным введение закалочного газа в каждое из пространств объемов для лучшего регулирования температурных условий в пределах первой зоны реакции. Данное регулирование температурных условий также делает возможным лучшее регулирование условий проведения реакции в пределах первой зоны реакции в целях регулирования условий насыщения полиароматических соединений и гидрирования органического азота.
В еще одном аспекте способа изобретения во второй зоне реакции в дополнение к функционированию в условиях высокого давления реактора используют катализатор, который не является катализатором на основе благородного металла, как это используют во множестве способов предшествующего уровня техники. Вместо этого катализатор, использующийся во второй зоне реакции, является катализатором на основе неблагородного металла. Поэтому второй катализатор, содержащийся во второй зоне реакции, которая должна быть использована во второй зоне реакции, содержит металл из группы VIII, который представляет собой либо кобальт, либо никель, либо их комбинацию, или металл из группы VI, который представляет собой либо молибден, либо вольфрам, либо их комбинацию, или комбинацию из любого металла из группы VIII и любого металла из группы VI, нанесенные на материал, характеризующийся большой площадью удельной поверхности, который предпочтительно представляет собой неорганический оксид, такой как диоксид кремния, оксид алюминия, диоксид кремния-оксид алюминия или их комбинация. Уровни введения металла находятся в пределах тех же самых диапазонов, что и описанные выше для первого катализатора.
Также необходимо отметить то, что предпочтительные композиции катализаторов, предназначенные для использования в качестве второго катализатора способа, включают композиции катализаторов, раскрытые или заявленные в патенте США 8262,905 или патенте США 6218333 или патенте США 6281158 или патенте США 6290841 и описанные выше для первого катализатора.
Вторая зона реакции способа функционирует в целях обеспечения насыщения моноароматических соединений, которые содержатся в отпаренной жидкой фракции из межступенчатой отпарной колонны высокого давления. Поэтому отпаренную жидкую фракцию вводят в контакт со вторым катализатором второй зоны реакции, которая функционирует в подходящих для использования условиях в отношении насыщения моноароматических соединений отпаренной жидкой фракции и получения продукта реактора второй зоны реакции.
Давление и температура, при которых функционирует вторая зона реакции, являются такими, чтобы обеспечить насыщение водородом моноароматических соединений отпаренной жидкой фракции способа. Высокое рабочее давление во второй зоне реакции представляет собой необходимое рабочее условие способа изобретения. Давление во второй зоне реакции способа обычно будет находиться в диапазоне от 1000 до 2000 фунт/дюйм2 (изб.) (от 6,9 до 13,8 МПа (изб.)), но предпочтительно оно находится в диапазоне от 1000 до 1500 фунт/дюйм2 (изб.) (от 6,9 до 10,3 МПа (изб.)). Более предпочтительно давление во второй зоне реакции находится в диапазоне от 1050 фунт/дюйм2 (изб.) до 1200 фунт/дюйм2 (изб.) (от 7,2 МПа (изб.) до 8,3 МПа (изб.)).
Однако, рабочее давление во второй зоне реакции, как это обсуждалось выше, на величину в диапазоне от 10 до 60 фунт/дюйм2 (изб.) (от 0,069 до 0,41 МПа (изб.)) является большим, чем давление в первой зоне реакции или на величину в диапазоне от 15 до 50 фунт/дюйм2 (изб.) (от 0,10 до 0,35 МПа (изб.)) является большим, чем давление в первой зоне реакции или на величину в диапазоне от 25 до 40 фунт/дюйм2 (изб.) (от 0,17 до 0,28 МПа (изб.)) является большим, чем давление в первой зоне реакции.
Вторая зона реакции функционирует при температуре во второй зоне реакции в диапазоне от 400°F до 800°F (от 204°C до 427°C), предпочтительно от 450°F до 750°F (от 232°C до 399°C), а наиболее предпочтительно от 500°F до 700°F (от 260°C до 371°C). Часовая объемная скорость жидкости (ЧОСЖ), при которой функционирует вторая зона реакции, обычно находится в диапазоне от 0,1 час-1 до 100 час-1. Предпочтительно величина ЧОСЖ находится в диапазоне от 0,5 час-1 до 10 час-1.
На ФИГУРЕ 1 приведена представительная технологическая схема одного варианта осуществления способа изобретения 10. Способ 10 обеспечивает улучшение свойств дистиллятного исходного сырья, характеризующегося значительными концентрациями азота и полиароматических соединений.
Среднедистиллятное исходное сырье перепускают на первую ступень реакции 14 при использовании канала 12. Первая ступень реакции 14 включает первую зону реакции, которая определяется одним или несколькими реакторами. На ФИГУРЕ 1 изображены две реакторные емкости 16 и 18. Реакторные емкости 16 и 18 в комбинации определяют первую зону реакции, которая включает первую зону реакции 16a, определяемую реакторной емкостью 16, и первую зону реакции 18a, определяемую реакторной емкостью 18. Перед введением среднедистиллятного исходного сырья в первую зону реакции 16a его объединяют с потоком рециркулирующего водорода, который перепускают на первую ступень реакции 14 при использовании канала 19.
Первый реактор 16 определяет первую зону реакции 16a, которая включает один или несколько различных слоев катализатора 20. В пределах каждого из слоев катализатора 20 располагается слой частиц катализатора, нанесенных на несущую внутреннюю оснастку реактора 22, которая простирается по поверхности поперечного сечения первого реактора 16 и обеспечивает получение носителя для каждого из слоев частиц катализатора, формируя глубину слоя. Частицы катализатора слоев катализатора 20 включают первый катализатор в соответствии с описанием в настоящем документе.
Первый реактор 18 определяет первую зону реакции 18a, которая включает один или несколько различных слоев катализатора 24. В пределах каждого из слоев катализатора 24 располагается слой частиц катализатора, нанесенных на несущую внутреннюю оснастку реактора 26, которая простирается по поверхности поперечного сечения первого реактора 18 и обеспечивает получение носителя для каждого из слоев частиц катализатора, формируя глубину слоя. Частицы катализатора слоев катализатора 24 включают первый катализатор в соответствии с описанием в настоящем документе.
Объединенные дистиллятное исходное сырье и рециркулирующий водород перепускают при использовании канала 30 и вводят в первую зону реакции 16a, где их вводят в контакт с первым катализатором, содержащимся в слоях катализатора 20 первой зоны реакции 16a. Отходящий продукт из первой зоны реакции 16a перепускают при использовании канала 32 и вводят в первую зону реакции 18a, где его вводят в контакт с первым катализатором, содержащимся в слоях катализатора 24 первой зоны реакции 18a. Первые зоны реакции 16a и 18a функционируют в условиях гидроденитрогенирования и насыщения полиароматических соединений в соответствии с описанием в других местах в настоящем документе.
Получают подвергнутый обработке отходящий продукт, который перепускают из первой зоны реакции 18a при использовании канала 34 для введения в межступенчатую отпарную колонну высокого давления 38. Подвергнутый обработке отходящий продукт характеризуется значительно пониженными концентрациями органического азота и полиароматических соединений по отношению к таким концентрациям в среднедистиллятном исходном сырье. Межступенчатая отпарная колонна высокого давления 38 определяет нижнюю секцию 40, которая включает зону отпаривания 42, и верхнюю секцию 44, которая включает зону фазового разделения 46.
Межступенчатая отпарная колонна высокого давления 38 обеспечивает отпаривание газообразной фракции из подвергнутого обработке отходящего продукта и получение отпаренной жидкой фракции. Подвергнутый обработке отходящий продукт перепускают из первой зоны реакции 18a через канал 34 и вводят в верхнюю секцию 44 межступенчатой отпарной колонны высокого давления 38, где газообразную фракцию отделяют и получают.
Газообразную фракцию перепускают из зоны фазового разделения 46 межступенчатой отпарной колонны высокого давления 38 через канал 52 в рециркуляционный компрессор 54. Рециркуляционый компрессор 54 определяет зону компримирования 88 и обеспечивает компримирование и отправление газообразной фракции на рециркуляцию в первую зону реактора 16a. Компримированную газообразную фракцию перепускают из рециркуляционного компрессора 54 через канал 19 для перемешивания со среднедистиллятным исходным сырьем, перепускаемым через канал 12. После этого смесь из среднедистиллятного исходного сырья и компримированной газообразной фракции перепускают через канал 30 для введения на первую ступень реакции 14 способа 10.
Межступенчатая отпарная колонна высокого давления 38 функционирует в качестве горячей отпарной колонны-сепаратора высокого давления в том смысле, что подвергнутый обработке отходящий продукт из первой зоны реакции 18a, который вводят в верхнюю секцию 44 межступенчатой отпарной колонны высокого давления 38, не подвергают значительному охлаждению перед его введением, и рабочее давление в межступенчатой отпарной колонне высокого давления 38 выдерживают только слегка меньшим рабочего давления в первой зоне реакции 18a. Разница давлений между межступенчатой отпарной колонной высокого давления 38 и первой зоной реакции 18a является такой, чтобы обеспечить получение движущей силы для течения подвергнутого обработке отходящего продукта в межступенчатую отпарную колонну высокого давления 38 и сделать возможным ее эффективное регулирование.
Отпаренную жидкую фракцию перепускают из нижней секции 40 межступенчатой отпарной колонны высокого давления 38 через канал 58 во второй реактор 60. Второй реактор 60 определяет вторую зону реакции 64, которая включает или содержит, по меньшей мере, один слой второго катализатора. Второй катализатор подробно описывается в других местах в настоящем документе. Вторая зона реакции 64 функционирует в условиях насыщения моноароматических соединений в соответствии с описанием в других местах в настоящем документе.
Подпиточный водород, перепускаемый при использовании канала 68, объединяют с отпаренной жидкой фракцией перед введением получающейся в результате смеси из подпиточного водорода и отпаренной жидкой фракции во вторую зону реакции 64 при использовании канала 58. Отпаренную жидкую фракцию вводят в контакт со вторым катализатором, содержащимся во второй зоне реакции 64.
Получают продукт реактора, который перепускают из второй зоны реакции 64 через канал 70 во второй сепаратор 72. Продукт реактора содержит дистиллятную часть, характеризующуюся значением своего цетанового индекса, которое является намного улучшенным в сопоставлении с цетановым индексом для среднедистиллятного исходного сырья, загружаемого в способ 10.
Продукт реактора вводят во второй сепаратор 72, который определяет вторую зону разделения 74, которая принимает продукт реактора, и обеспечивает разделение продукта реактора на первую водородную часть и деароматизированную дистиллятную часть. Первая водородная часть содержит водород, а также может включать легкие, обычно газообразные в условиях второй зоны разделения, углеводороды. Первую водородную часть перепускают из второй зоны сепаратора 74 второго сепаратора 72 через канал 90 для отправления на рециркуляцию и введения в качестве отпаривающего газа в зону отпаривания 42 нижней секции 40 межступенчатой отпарной колонны высокого давления 38.
Первую водородную часть либо перепускают из второй зоны разделения 74 второго сепаратора 72 непосредственно в межступенчатую отпарную колонну высокого давления 38 без проведения предшествующей обработки, либо она может быть подвергнута обработке перед ее введением в межступенчатую отпарную колонну высокого давления 38. Таким образом, в канал 90 в промежуточном положении может быть введена необязательная установка обработки 92. Установка обработки 92 обеспечивает наличие средства для обработки первой водородной части в целях удаления загрязняющих соединений, например, сероводорода или аммиака или обоих таких соединений. Одним примером установки обработки, которая в подходящем для использования случае может быть использована в качестве установки обработки 92, является установка аминовой обработки.
Деароматизированную дистиллятную часть перепускают из второй зоны разделения 74 при использовании канала 76 и вводят в зону отпаривания 80, которая определяется отпарной колонной для продукта 82. Отпарная колонна для продукта 82 обеспечивает наличие средства для отпаривания или удаления более легких углеводородов из деароматизированной дистиллятной части, загружаемой в отпарную колонну для продукта 82, и она обеспечивает получение товарного дизельного топлива. Полученное товарное дизельное топливо, обладающее свойствами, указанными в настоящем документе, перепускают из зоны отпаривания 80 через канал 84, а более легкие углеводороды, которые отпаривают из деароматизированной дистиллятной части, перепускают из зоны отпаривания 80 при использовании канала 86.
Специалисты в соответствующей области техники должны понимать то, что в изобретение может быть внесено множество изменений и модификаций без отклонения от его объема и сущности, представленных в настоящем документе.
1. Способ улучшения свойств дистиллятного исходного сырья, характеризующегося концентрацией азота, концентрацией полиароматических соединений и цетановым индексом, где упомянутый способ включает:
введение упомянутого дистиллятного исходного сырья в контакт с первым катализатором, который представляет собой катализатор на основе неблагородного металла в том смысле, что он содержит металл из группы VIII, который представляет собой либо кобальт, либо никель, либо их комбинацию, или металл из группы VI, который представляет собой либо молибден, либо вольфрам, либо их комбинацию, или комбинацию из любого указанного металла из группы VIII и любого указанного металла из группы VI, нанесенные на материал, характеризующийся большой площадью удельной поверхности, который предпочтительно представляет собой неорганический оксид, такой как диоксид кремния, оксид алюминия, диоксид кремния-оксид алюминия или их комбинацию, содержащимся в первой зоне реакции, для гидроденитрогенирования органических азотсодержащих соединений и насыщения полиароматических соединений, где упомянутая первая зона реакции функционирует в подходящих для гидроденитрогенирования и насыщения полиароматических соединений условиях, и получение из упомянутой первой зоны реакции подвергнутого обработке отходящего продукта, характеризующегося пониженной концентрацией азота по отношению к упомянутой концентрации азота в исходном сырье и пониженной концентрацией полиароматических соединений по отношению к упомянутой концентрации полиароматических соединений в исходном сырье;
перепускание подвергнутого обработке отходящего продукта в межступенчатую отпарную колонну высокого давления, содержащую емкость отпарной колонны, которая определяет нижнюю секцию, включающую зону отпаривания, и верхнюю секцию, включающую зону фазового разделения, и введение упомянутого подвергнутого обработке отходящего продукта в упомянутую верхнюю секцию упомянутой емкости отпарной колонны и получение из упомянутой нижней секции отпаренной жидкой фракции и получение из упомянутой верхней секции газообразной фракции;
введение упомянутой отпаренной жидкой фракции в контакт со вторым катализатором, содержащимся во второй зоне реакции, для насыщения моноароматических соединений, где упомянутая вторая зона реакции функционирует в подходящих для насыщения моноароматических соединений условиях, и получение из второй зоны реакции продукта реактора, где упомянутый второй катализатор включает катализатор на основе неблагородного металла, содержащий либо никелевый компонент, либо кобальтовый компонент и либо молибденовый компонент, либо вольфрамовый компонент, нанесенные на носитель на основе неорганического оксида, и где упомянутый продукт реактора включает дистиллятную часть, характеризующуюся улучшенным цетановым индексом по отношению к цетановому индексу для упомянутого дистиллятного исходного сырья;
перепускание упомянутого продукта реактора в сепаратор для разделения упомянутого продукта реактора на водородную часть и деароматизированную дистиллятную часть; и
введение упомянутой первой водородной части в нижнюю секцию упомянутой емкости отпарной колонны.
2. Способ по п. 1, дополнительно включающий:
перепускание части упомянутой газообразной фракции в рециркуляционный компрессор, который обеспечивает компримирование упомянутой газообразной фракции, и введение получающейся в результате компримированной газообразной фракции совместно с упомянутым дистиллятным исходным сырьем в упомянутую первую зону реакции.
3. Способ по п. 2, дополнительно включающий:
введение подпиточного водорода в упомянутую отпаренную жидкую фракцию перед введением получающейся в результате смеси, содержащей упомянутый подпиточный водород и упомянутую отпаренную жидкую фракцию, в упомянутую вторую зону реакции.
4. Способ по п. 3, дополнительно включающий:
перепускание упомянутой деароматизированной дистиллятной части в отпарную колонну для продукта для удаления более легких углеводородов из упомянутой деароматизированной дистиллятной части и получения товарного дизельного топлива, характеризующегося высоким цетановым индексом.
