Способ повышения выхода углеводородов из установки каталитического риформинга
Изобретение относится к способу повышения выхода углеводородов C5+ в реакторе риформинга, включающему пропускание катализатора через нереакционную зону реактора в первую реакционную зону реактора, причем нереакционная зона содержит первую часть и вторую часть, при этом первая часть и вторая часть разделены дефлектором; подачу потока углеводородного сырья в первую часть нереакционной зоны реактора; подачу продувочного газа во вторую часть нереакционной зоны реактора для создания положительного дифференциального давления между первой частью и второй частью нереакционной зоны; пропускание потока сырья из первой части нереакционной зоны в первую реакционную зону. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.
Заявление о приоритете предшествующей национальной заявки
Настоящая заявка испрашивает приоритет по заявке на патент США № 62/368,064, поданной 28 июля 2016 г., содержание указанной заявки полностью включено в настоящий документ путем ссылки.
Область применения изобретения
Настоящее изобретение относится в целом к устройству и способу каталитического риформинга углеводородов, а более конкретно к устройству и способу повышения выхода из такого устройства.
Предпосылки создания изобретения
Риформинг сырьевых нефтепродуктов является важным способом получения полезных продуктов. Например, риформинг можно применять в способах разделения и обогащения углеводородов, предназначенных для применения в качестве транспортного топлива, например, для получения потока сырьевой нафты и повышения октанового числа нафты, используемой для получения бензина. Кроме того, углеводороды в потоках сырья из источников сырой нефти можно также использовать для получения необходимых химических прекурсоров, предназначенных для применения в производстве пластиков, моющих средств и других продуктов. Соответственно, риформинг можно применять для получения необходимых химических прекурсоров.
Способ каталитического риформинга известен в данной области. Основные протекающие реакции включают в себя дегидрирование нафтенов в ароматические соединения, дегидроциклизацию парафинов, изомеризацию парафинов и нафтенов, гидрокрекинг парафинов в легкие углеводороды и образование кокса, который осаждается на катализаторе. Образование кокса на катализаторе приводит к тому, что со временем катализатор постепенно теряет активность. Соответственно, катализатор требуется регенерировать и/или заменять. Крайне желательным является непрерывный транспортировка катализатора из реактора и в него.
Как правило, в таком реакторе углеводородное сырье и газ, обогащенный водородом, предварительно нагревают и подают в зону риформинга, содержащую обычно от двух до пяти последовательных реакторов. Продукт из первого реактора отбирается, нагревается и подается во второй реактор. Продукт из второго реактора отбирается, повторно нагревается и подается в третий реактор. Отбор и повторное нагревание продукта продолжаются до последнего реактора, и такую схему обычно называют радиальным потоком. Продукт из последнего реактора отбирается и направляется на дальнейшую переработку.
Потоки сырья/частично конвертированного продукта зачастую подаются в систему реакторов через нереакционные секции, которые являются термически неустойчивыми. Катализатор протекает вниз через нереакционные секции по трубопроводам так, чтобы исключать контакт с потоками сырья/частично конвертированного продукта. Это пустое пространство требуется для соблюдения требований к гидравлической системе в некоторых реакторах. В других реакторах пространство требуется для проверки, обслуживания и ремонта реактора.
Однако внутри нереакционных зон, предшествующих каждой реакционной зоне или расположенных выше по потоку от каждой реакционной зоны, соединения в сырье для такой реакционной зоны могут подвергаться нежелательной некаталитической трансформации, сопровождаемой снижением молекулярной массы. Эти трансформации, сопровождаемые снижением молекулярной массы, происходят в отсутствие катализатора, приводят к получению менее желательных химических веществ и снижают выход продукции из реактора.
Таким образом, было бы желательно свести к минимуму снижение молекулярной массы, сохранив при этом требуемое пространство, необходимое для работы гидравлической системы или обслуживания.
Изложение сущности изобретения
Авторы изобрели реактор и способ риформинга с его использованием, в котором сохраняется требуемое пространство, необходимое для работы гидравлической системы или обслуживания, но уменьшается снижение молекулярной массы посредством сведения к минимуму или уменьшения объема пространства, доступного для потоков сырья/частично конвертированного продукта. Было обнаружено, что посредством сведения к минимуму этого пространства или по меньшей мере объема пространства, доступного для потоков сырья/частично конвертированного продукта, можно свести к минимуму некаталитическую трансформацию, сопровождаемую снижением молекулярной массы, в результате распада молекул на две или более молекул меньшего размера с меньшей молекулярной массой в отсутствие каталитической среды.
Таким образом, в первом аспекте изобретения настоящее изобретение может быть в общих чертах охарактеризовано как обеспечивающее способ повышения выхода углеводородов C5+ в реакторе риформинга посредством: пропускания катализатора через первую нереакционную зону реактора в первую реакционную зону реактора, причем нереакционная зона содержит первую часть и вторую часть, при этом первая часть и вторая часть разделены дефлектором; подачи потока углеводородного сырья в первую часть первой нереакционной зоны реактора; подачи потока продувочного газа во вторую часть первой нереакционной зоны реактора; пропускания продувочного газа в реакционную зону; и пропускания потока сырья из первой нереакционной зоны в первую реакционную зону.
По меньшей мере в одном варианте осуществления способ также включает в себя подачу катализатора в зону восстановления реактора и пропускание катализатора из зоны восстановления реактора в первую реакционную зону. Зона восстановления может быть расположена над первой нереакционной зоной реактора.
В некоторых вариантах осуществления способ также включает в себя изоляцию катализатора и потока сырья в первой нереакционной зоне.
В одном или более вариантах осуществления реактор включает в себя множество реакционных зон, расположенных последовательно. Предполагается, что реактор также включает в себя множество нереакционных зон, причем каждая нереакционная зона из множества нереакционных зон расположена между последовательными реакционными зонами и каждая нереакционная зона включает в себя первую часть и вторую часть, причем первая часть и вторая часть разделены дефлектором c по меньшей мере одним отверстием.
По меньшей мере в одном варианте осуществления давление в первой части нереакционной зоны на 1,24-68,9 кПа (0,18-10 фунтов/кв. дюйм) ниже давления во второй части нереакционной зоны. Предполагается, что способ дополнительно включает в себя поддержание во второй части нереакционной зоны давления, которое на 1,24-68,9 кПа (0,18-10 фунтов/кв. дюйм) больше давления в первой части нереакционной зоны.
В различных вариантах осуществления способ также включает в себя смешивание продувочного газа и потока углеводородного сырья в первой части нереакционной зоны с образованием объединенного газа и пропускание объединенного газа в первую реакционную зону.
В различных вариантах осуществления первая реакционная зона и нереакционная зона могут быть разделены пластиной, имеющей множество отверстий.
По меньшей мере в одном варианте осуществления скорость потока продувочного газа из второй части нереакционной зоны в первую часть нереакционной зоны составляет 0,06-3 м/с (0,2-10 фут/с).
Во втором аспекте изобретения настоящее изобретение может быть в общих чертах охарактеризовано как обеспечивающее реактор риформинга с: по меньшей мере одной нереакционной зоной, имеющей первую часть и вторую часть, разделенные по меньшей мере одним дефлектором, при этом первая часть по меньшей мере одной нереакционной зоны включает в себя вход для потока углеводородного сырья, а вторая часть по меньшей мере одной нереакционной зоны включает в себя вход для продувочного газа; по меньшей мере одну реакционную зону, отделенную от по меньшей мере одной нереакционной зоны пластиной; и по меньшей мере один трубопровод катализатора для транспортировки катализатора через нереакционную зону, при этом выход по меньшей мере одного трубопровода катализатора расположен в по меньшей мере одной реакционной зоне.
По меньшей мере в одном варианте осуществления дефлектор включает в себя по меньшей мере одно отверстие.
В различных вариантах осуществления дефлектор включает в себя горизонтальную плоскую пластину. Предполагается, что расстояние между входом для потока углеводородного сырья и горизонтальной плоской пластиной составляет 2,5-61 см (1-24 дюйма).
В некоторых вариантах осуществления дефлектор включает в себя плоскую горизонтальную часть и часть в виде вертикальной стенки. Предполагается, что расстояние между входом для потока углеводородного сырья и плоской горизонтальной частью дефлектора составляет 2,5-30,5 см (1-12 дюймов), а расстояние между частью дефлектора в виде вертикальной стенки и стенкой реактора составляет 15,2-61 см (6-24 дюйма).
В различных вариантах осуществления реактор риформинга дополнительно содержит зону восстановления, причем нереакционная зона расположена между зоной восстановления и по меньшей мере одной реакционной зоной.
В одном или более вариантах осуществления реактор риформинга дополнительно содержит по меньшей мере один трубопровод сырья для пропускания потока углеводородного сырья из по меньшей мере одной нереакционной зоны в по меньшей мере одну реакционную зону.
По меньшей мере в одном варианте осуществления реактор риформинга дополнительно содержит по меньшей мере одно отверстие в пластине, отделяющей по меньшей мере одну реакционную зону от по меньшей мере одной нереакционной зоны.
В различных вариантах осуществления реактор риформинга дополнительно содержит множество реакционных зон и множество нереакционных зон. Каждая нереакционная зона из множества нереакционных зон расположена между последовательными реакционными зонами и каждая нереакционная зона включает в себя первую часть и вторую часть. Первая часть и вторая часть разделены дефлектором с по меньшей мере одним отверстием.
В некоторых вариантах осуществления реактор риформинга включает в себя линию, выполненную с возможностью пропускания по меньшей мере части продукта из реакционной зоны ко входу продувочного газа нереакционной зоны, расположенной ниже по потоку.
Дополнительные аспекты, варианты осуществления и подробности изобретения представлены в приведенном ниже подробном описании изобретения.
Краткое описание графических материалов
На графических материалах настоящего изобретения показаны один или более вариантов осуществления, в которых одинаковые цифры обозначают эквивалентные компоненты и в которых:
на фиг. 1 показан реактор в соответствии с одним или более вариантами осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 2 показан вид сбоку в разрезе части реактора в соответствии с одним или более вариантами осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 3 показан другой вид сбоку в разрезе части другого реактора в соответствии с одним или более вариантами осуществления настоящего изобретения; и
на фиг. 4 показан еще один вид сбоку в разрезе части еще одного реактора в соответствии с одним или более вариантами осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание изобретения
Как упомянуто выше, авторы изобрели реактор и способ с его использованием, в котором по-прежнему имеется нереакционное пространство, предшествующее реакционной зоне в реакторе риформинга, но объем, доступный для потоков сырья/частично конвертированного продукта, сведен к минимуму, а расход через него контролируется с помощью одного или более дефлекторов. Дефлекторы позволяют подавать потоки сырья/частично конвертированного продукта внутрь нереакционных пространств, при этом сводя к минимуму объем, доступный для потоков сырья/частично конвертированного продукта. Считается, что благодаря сведению этого объема к минимуму конверсия легких фракций будет ниже, что, таким образом, приведет к повышению выхода углеводородов C5+.
Принимая во внимание эти принципы, опишем далее один или более вариантов осуществления настоящего изобретения, понимая, что эти варианты осуществления не имеют ограничительного характера.
Как упомянуто выше со ссылкой на фиг. 1, настоящее изобретение относится к реактору 8 риформинга потока 12 углеводородного сырья. Поток 12 углеводородного сырья обычно содержит нафтены и парафины, кипящие в интервале кипения бензиновой фракции. Предпочтительные потоки 12 сырья включают в себя прямогонные нафты, нафты термического или каталитического крекинга, частично риформированные нафты, рафинаты в результате экстракции ароматических соединений и т.п. Как правило, такие потоки 12 сырья подвергаются гидроочистке для удаления загрязняющих веществ, в особенности серы и азота. Потоки 12 сырья в интервале кипения бензиновой фракции могут представлять собой неочищенную нафту, имеющую начальную температуру кипения 40-70°C и конечную температуру кипения в пределах диапазона 160-220°C, или могут представлять собой ее отдельную фракцию. Поток 12 сырья можно нагревать в нагревателе 10 сырья и пропускать в реактор 8 риформинга вместе с катализатором по линии 9 транспорта катализатора.
Условия эксплуатации, используемые для процессов риформинга, обычно включают в себя абсолютное давление, выбранное из диапазона 100-7000 кПа (14,5-1015 фунтов/кв. дюйм) или 350-4250 кПа (51-616 фунтов/кв. дюйм). Считается, что особенно хорошие результаты можно получить при низком давлении, а именно при абсолютном давлении 350-2500 кПа (51-363 фунта/кв. дюйм). Условия риформинга включают в себя температуру в диапазоне 315-600°C (599-1112°F) или 425°565°C (797-1049°F). Как известно специалистам в области риформинга, первоначальный выбор температуры в пределах этого широкого диапазона осуществляется преимущественно в зависимости от требуемого октанового числа риформата продукта с учетом характеристик потока сырья и катализатора.
Условия риформинга в соответствии с настоящим изобретением также, как правило, включают в себя достаточное количество водорода для обеспечения количества 1-20 моль водорода на моль углеводородного сырья, поступающего в зону риформинга, при этом улучшенные результаты достигаются при использовании 2-10 моль водорода на моль углеводородного сырья. Соответственно, часовая объемная скорость жидкости (LHSV), используемая при риформинге, выбирается из диапазона 0,1-10 ч-1 или 1-5 ч-1.
В каталитическом риформинге обычно используется многофункциональный каталитический композит, который содержит металлический компонент катализатора гидрирования-дегидрирования на пористом носителе из неорганического оксида, обеспечивающем кислотные центры для крекинга и изомеризации. Бóльшая часть катализатора риформинга представлена в форме сфер или цилиндров, имеющих средний диаметр частиц или средний диаметр поперечного сечения 1,59-4,76 мм (1/16-3/16 дюйма). Каталитические композиты, содержащие платину на носителе из высокочистого глинозема или цеолита, известны специалистам в данной области особенно хорошо. В катализатор также могут быть включены металлические модификаторы, повышающие выходы продукта или срок службы катализатора, такие как рений, иридий, олово и германий.
Как показано на фиг. 1, реактор 8 риформинга содержит последовательность из четырех реакционных зон 30, 40, 50, 70, расположенных в реакторе 8 риформинга вертикально. Это только одна конфигурация, и она не имеет ограничительного характера; для практической реализации настоящего изобретения можно использовать и другие конфигурации. Частицы катализатора поступают через верх реактора 8 риформинга по линии 9 транспорта катализатора и проходят через последовательность реакционных зон 30, 40, 50, 70 под действием силы тяжести. После прохождения через все из реакционных зон 30, 40, 50, 70 частицы катализатора выводятся из нижней части реактора 8 риформинга по одной или более линиям 11 вывода катализатора. Катализатор, выведенный по линиям 11 вывода катализатора, можно подвергнуть регенерации посредством окисления и удаления отложений кокса в зоне регенерации (не показана). После регенерации частицы катализатора можно повторно вернуть в процесс и реактор 8 риформинга по линии 9 транспорта катализатора.
После того как поток 12 сырья нагревается в нагревателе 10 сырья, нагретое сырье 14 можно пропустить в первую реакционную зону 30. Продукт 32 первого реактора пропускают в первый нагреватель 20 для получения нагретого второго сырья 22 реактора. Продукт 42 второго реактора пропускают в другой нагреватель 60 для получения нагретого третьего сырья 62 реактора. Продукт 52 третьего реактора пропускают в другой нагреватель 80 для получения нагретого четвертого сырья 82 реактора. Продукт 72 четвертого реактора содержит полученный продукт-риформат, который можно извлечь из реактора 8 и направить на дополнительную переработку известным способом. В способах риформинга с неподвижным слоем и непрерывной регенерацией катализатора обычно используются нагреватели для нагрева потоков 14, 22, 62, 82 сырья до повышенной температуры и катализа на металлическом катализаторе в каталитической реакционной зоне с получением продукта, соответствующего требованиям качества по таким характеристикам, как октановое число продукта, выход товарных ароматических соединений и выход товарного водорода.
Как показано на фиг. 1, подача нагретых потоков 14, 22, 62, 82 сырья и вывод потоков 32, 42, 52, 72 продуктов осуществляются в нереакционных зонах 31, 41, 51, 71. Как можно видеть, некоторые из нереакционных зон 31, 41, 51, 71 расположены между последовательными реакционными зонами 30, 40, 50, 70, причем первая нереакционная зона 31 расположена между первой реакционной зоной 30 и зоной 90 введения катализатора. Зона 90 введения катализатора может содержать зону восстановления. В зоне восстановления окисленный катализатор из секции регенерации катализатора (не показана) восстанавливается до восстановленного состояния для оптимальной производительности. Альтернативно зона 90 введения катализатора может содержать зону выравнивания потока катализатора, в которой обеспечивается выравнивание потока катализатора.
Нереакционные зоны 31, 41, 51, 71 обычно содержат зону распределения, которая обычно является термически неустойчивой и в которой катализатор по существу отсутствует. Как упомянуто выше, в этих нереакционных зонах 31, 41, 51, 71 компоненты тяжелых углеводородных фракций, преимущественно C6+ (молекулы из шести и более атомов углерода), в потоках 14, 22, 62, 82 сырья могут подвергаться некаталитической трансформации, сопровождаемой снижением молекулярной массы, в результате распада молекул на две или более молекул меньшего размера с меньшей молекулярной массой. Данная некаталитическая трансформация, сопровождаемая снижением молекулярной массы, протекает в отсутствие катализатора, когда эти тяжелые углеводородные фракции находятся в течение достаточного времени пребывания в нереакционных зонах 31, 41, 51, 71 в условиях значительно повышенной температуры, обычно 482°C (900°F) или более высокой. Кроме того, как правило, молекулы, участвующие в трансформации, сопровождаемой снижением молекулярной массы, присоединяют водород.
В типичном способе риформинга в неподвижном слое или способе с непрерывной регенерацией рабочая температура близка к 480°C (950°F) или более высокая. Это явление некаталитической трансформации, сопровождаемой снижением молекулярной массы, хорошо известно в способе риформинга в неподвижном слое и в способах с непрерывной регенерацией катализатора. Некаталитическая трансформация, сопровождаемая снижением молекулярной массы, перед поступлением в реакционную зону 30, 40, 50, 70 приводит к снижению выхода углеводородов C5+, снижению выхода ароматических соединений и снижению выхода водорода. Степень и количество углеводородов, подвергающихся этой нежелательной некаталитической трансформации, сопровождаемой снижением молекулярной массы, зависят от ряда факторов, включая рабочую температуру, температуру кипения углеводородных соединений, типы углеводородных соединений и продолжительность времени пребывания углеводородов, проведенного в условиях повышенной температуры, перед поступлением в реакционную зону 30, 40, 50, 70.
Размер или объем нереакционных зон 31, 41, 51, 71 обычно определяется требованиями по доступу персонала для выполнения работ по техническому обслуживанию и установки внутренних устройств реактора. Кроме того, как описано ниже, размер нереакционных зон 31, 41, 51, 71 также определяется требованием к гидравлической системе для надлежащей транспортировки потока катализатора между верхним резервуаром, содержащим катализатор, таким как зона 90 введения катализатора или реакционная зона 30, 40, 50, и другой реакционной зоной 30, 40, 50, 70. Эти требования по существу определяют размер нереакционных зон 31, 41, 51, 71, и размер зачастую превышает требуемый размер или объем для надлежащего распределения сырья с целью достижения равномерного потока. Как правило, объем нереакционных зон 31, 41, 51, 71 определяет время пребывания нагретых потоков 14, 22, 62, 82 сырья в нереакционных зонах 31, 41, 51, 71.
Настоящее изобретение относится к уменьшению нежелательного объема в нереакционных зонах 31, 41, 51, 71 и, таким образом, уменьшению времени пребывания нагретых потоков 14, 22, 62, 82 сырья внутри нереакционных зон 31, 41, 51, 71. Снижение времени пребывания приводит к снижению количества тяжелых углеводородных фракций в потоках 14, 22, 62, 82 сырья, подвергающихся некаталитической трансформации, сопровождаемой снижением молекулярной массы, в нереакционных зонах 31, 41, 51, 71. За счет уменьшения некаталитической трансформации, сопровождаемой снижением молекулярной массы, можно увеличить выход требуемых углеводородов из реактора. Как будет описано, уменьшения времени пребывания можно достичь без уменьшения объема нереакционных зон 31, 41, 51, 71.
Например, на фиг. 2 показан реактор 88, который включает в себя зону 100 источника катализатора, нереакционную зону 102 и реакционную зону 104. Зона 100 источника катализатора может содержать зону 90 введения катализатора (с фиг. 1) или реакционную зону 30, 40, 50 (с фиг. 1) в зависимости от числа реакционных зон и типа реактора 88. По трубопроводам 106 катализатор 109 транспортируют из зоны 100 источника катализатора через нереакционную зону 102, так чтобы внутри нереакционной зоны 102 катализатор 109 был изолирован от каких-либо реагентов. Выходы 108 для трубопроводов 106 расположены внутри реакционной зоны 104.
В этом показанном варианте осуществления нереакционная зона 102 разделена на две части 110, 112. Первая часть 110 нереакционной зоны 102 предпочтительно может содержать термически неустойчивую зону. Вторая часть 112 нереакционной зоны 102 может содержать термически устойчивую зону. Первая часть 110 нереакционной зоны 102 предпочтительно физически и гидравлически отделена от второй части нереакционной зоны 102. Например, для разделения двух частей 110, 112 нереакционной зоны 102 можно использовать дефлектор 114, имеющий по меньшей мере одно отверстие 116. Дефлектор 114 предпочтительно расположен как можно ближе к форсунке 118 на входе сырья для подачи сырья (которое может представлять собой один из нагретых потоков 14, 22, 62, 82 сырья с фиг. 1). Расстояние (D1) между форсункой 118 на входе сырья и дефлектором 114 предпочтительно составляет 2,5–61 см (от менее 1 дюйма до 24 дюймов). Дефлектор 114 может представлять собой сплошную пластину, которая может иметь плоскую конфигурацию с ориентированной горизонтально плоскостью и наружной формой, повторяющей форму горизонтального поперечного сечения реактора 88 (например, имеющей форму круга).
Вторая часть 112 нереакционной зоны 102 включает в себя вход 120 для продувочного газа. Продувочный газ содержит газ, имеющий стабильную молекулярную массу при рабочей температуре реактора 88, и может представлять собой, например, инертный газ, такой как галогенид, азот или водородсодержащий газ, содержащий более 70% об. водорода, легких углеводородных фракций (углеводороды C5-) и менее 5% об. углеводородов C6, предпочтительно содержащий 80% об. или более водорода и менее 1% об. углеводородов C6.
Как показано на фиг. 1, предполагается, что продувочный газ для нереакционной зоны может содержать часть продукта 32, 42, 52, 72 из реакционной зоны 30, 40, 50, 70, предпочтительно из реакционной зоны, расположенной выше по потоку. Например, как показано со ссылкой на фиг. 1, часть продукта 52, образованного в третьей реакционной зоне 50 в линии 52a, может использоваться в качестве продувочного газа в нереакционной зоне 71, связанной с четвертой реакционной зоной 70. Использование части продукта 32, 42, 52, 72 сведет к минимуму потребность в применении внешнего продувочного газа, что может быть особенно полезно в сферах применения, в которых изобретение реализуется посредством модернизации существующей установки для риформинга.
Чтобы предотвратить диффузию сырья во вторую часть 112 нереакционной зоны 102 и заполнение ее сырьем, во второй части 112 нереакционной зоны 102 предпочтительно поддерживать более высокое давление, чем в первой части 110 нереакционной зоны 102, с помощью регулятора и управляющего клапана дифференциального давления (не показаны). Управляющий клапан дифференциального давления поддерживает на постоянной основе достаточный расход продувочного газа для постоянного поддержания положительного дифференциального давления между первой частью 110 и второй частью 112, которое предпочтительно составляет 1,24-68,9 кПа (0,18-10 фунтов/кв. дюйм).
Предпочтительно, чтобы дефлектор 114 содержал множество отверстий 116, позволяющих продувочному газу перемещаться (или проходить) через вторую часть 112 нереакционной зоны 102 со скоростью газа 0,06-3 м/с (0,2-10 фут/с). Это поможет предотвратить миграцию сырья во вторую часть 112 нереакционной зоны 102. Эта скорость также препятствует избыточному давлению продувочного газа на дефлектор 114.
Во время работы сырье проходит в направлении внутрь к центральной трубе 122 реактора. Продувочный газ пройдет через отверстие (-я) 116 в дефлекторе 114 и смешается с сырьем, которое находится внутри первой части 110 нереакционной зоны 102. Объединенный газ может проходить в реакционную зону 104 по трубопроводам 124, таким как каналы. См., например, патенты США №№ 5,366,704, 6,224,838 и 7,842,257. Трубопроводы 124 обычно включают в себя перфорированную пластину или экран и распределяют сырье, поступающее в реакционную зону 104. Предпочтительно, чтобы положительное дифференциальное давление между первой частью нереакционной зоны 110 и трубопроводами 124 составляло 0,2-24 кПа (0,03-3,5 фунта/кв. дюйм). Этот перепад давлений позволяет первой части 110 нереакционной зоны функционировать как распределительная камера для сырья, поступающего через вход 118. В тех случаях, в которых продувочный газ содержит часть продукта из реактора риформинга, смесь продукта с продувочным газом будет, таким образом, проходить в реакционную зону 102 вместе с потоком сырья.
В некоторых реакторах 88 продукт реактора протекает вверх внутри центральной трубы 122 реактора. Продукт реактора пройдет через колено 126 продукта реактора, расположенное над пластиной 128, разделяющей реакционную зону 104 и нереакционную зону 102, и выйдет из реактора 88 через выход 130. Хотя это не показано, продукт может протекать вниз по центральной трубе 122 реактора внутри центральной трубы реактора с нисходящим потоком, проходить через колено продукта реактора, расположенное ниже реакционной зоны, и выходить из реактора 88. В пластине 128 могут иметься небольшие прорези или отверстия, через которые часть объединенного газа может проходить в реакционную зону 104, не проходя по трубопроводам 124. Этот обходной поток составляет 2-10% об., предпочтительно 3-7% от общего объема смешанного газа.
На фиг. 3 дефлектор 114, разделяющий первую часть 110 и вторую часть 112 нереакционной зоны 102, включает в себя горизонтальную часть 132 и вертикальную часть 134.
Горизонтальная часть 132 дефлектора 114 предпочтительно расположена как можно ближе к форсунке 118 на входе сырья в реактор, предпочтительно на расстоянии D1 в диапазоне 61-2,5 см (от 24 дюймов до менее 1 дюйма). Расстояние от стенки 138 нереакционной зоны 102 до вертикальной части 134 может находиться в диапазоне 15,2-61 см (6-24 дюйма), предпочтительно 20,3-35,6 см (8-14 дюймов). Желательно, чтобы расстояние D2 от стенки 138 нереакционной зоны 102 до вертикальной части 134 было как можно меньше, чтобы свести к минимуму объем первой части 110; однако расстояние D2 должно быть достаточно большим, чтобы служить в качестве камеры или устройства распределения потока для равномерного распределения флюида по всем трубопроводам 124 так, чтобы каждый из трубопроводов 124 получал одинаковое количество сырья. Однако данное расстояние D2 также не должно ограничивать поток объединенного газа настолько, чтобы это приводило к чрезмерному падению давления между форсункой 118 на входе сырья и реакционной зоной 104. Разделяющий части дефлектор 114 создает распределительную камеру, что приводит к формированию падения давления между первой частью 110 нереакционной зоны 102 и трубопроводами 124 реакционной зоны 104, составляющего 0,2-24 кПа (0,03-3,5 фунта/кв. дюйм). Дефлектор 114 предпочтительно проходит до пластины 128 с образованием уплотнения для удержания сырья внутри первой части 110 нереакционной зоны 102. Опять же, разделяющий части дефлектор 114 содержит одно или более отверстий 116, позволяющих продувочному газу смешиваться с сырьем внутри первой части 110 нереакционной зоны 102, чтобы предотвращать поступление сырья во вторую часть 112 нереакционной зоны 102. Остальные элементы данного варианта осуществления аналогичны элементам, описанным выше со ссылкой на фиг. 2.
Как показано на фиг. 4, дефлектор 114, разделяющий первую часть 110 и вторую часть 112 нереакционной зоны 102, включает в себя вертикальную часть 134 и верхнюю часть 136. Верхняя часть 136 дефлектора 114 расположена под углом (или наклонена) к центру реактора 88. Могут применяться другие конфигурации. Более того, в отличие от изображений, показанных на фиг. 2 и 3, дефлектор 114 не включает в себя каких-либо отверстий, как показано на фиг. 4. Таким образом, сырье будет подаваться в первую часть 110 нереакционной зоны 102 и пройдет по трубопроводам 124 в реакционную зону 104. Продувочный газ подается во вторую часть 112 нереакционной зоны 102, например, через вход 120. Затем продувочный газ поступит в реакционную зону 104 реактора 88. Чтобы можно было подавать продувочный газ в реакционную зону 104, пластина 128, разделяющая реакционную зону 104 и нереакционную зону 102, может включать в себя одно или более отверстий 140.
Хотя это и не показано, предполагается, что дефлектор, применяемый для реализации на практике настоящего изобретения, может включать в себя любую из следующих частей, отдельно или в комбинации: горизонтальные части, вертикальные части и наклонные части, включая только горизонтальные, вертикальные и наклонные части.
В любой конфигурации уменьшение пространства внутри нереакционной зоны, занимаемого сырьем, позволяет уменьшить время пребывания внутри нереакционной зоны. Считается, что, сокращая это время пребывания, можно уменьшить величину, на которую снижается молекулярная масса, и повысить выход углеводородов C5+.
Следует понимать и специалистам в данной области должно быть понятно, что на графических материалах не показаны различные другие компоненты, такие как клапаны, насосы, фильтры, охладители и т.д., поскольку считается, что данные устройства хорошо известны специалистам в данной области и их описание не является необходимым для практической реализации или понимания вариантов осуществления настоящего изобретения.
Конкретные варианты осуществления
Хотя приведенное ниже описание относится к конкретным вариантам осуществления, следует понимать, что настоящее описание предназначено для иллюстрации, а не ограничения объема предшествующего описания и прилагаемой формулы изобретения.
Первый вариант осуществления изобретения представляет собой способ повышения выхода углеводородов C5+ в реакторе риформинга, причем переработка включает в себя пропускание катализатора через первую нереакционную зону реактора в первую реакционную зону реактора, причем первая нереакционная зона содержит первую часть и вторую часть, при этом первая часть и вторая часть разделены дефлектором; подачу потока углеводородного сырья в первую часть первой нереакционной зоны реактора; подачу продувочного газа во вторую часть первой нереакционной зоны реактора; пропускание продувочного газа в первую реакционную зону; и пропускание потока сырья из первой части первой нереакционной зоны в первую реакционную зону. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном пункте, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном пункте, в которых дефлектор включает в себя по меньшей мере одно отверстие, выполненное с возможностью обеспечения пропускания продувочного газа из второй части первой нереакционной зоны в первую часть нереакционной зоны. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном пункте, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном пункте, в которых реактор включает в себя множество реакционных зон, расположенных последовательно. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном пункте, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном пункте, в которых реактор включает в себя множество нереакционных зон, причем каждая нереакционная зона из множества нереакционных зон расположена между последовательными реакционными зонами и каждая нереакционная зона включает в себя первую часть и вторую часть, при этом первая часть и вторая часть разделяются дефлектором. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном пункте, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном пункте, в которых продувочный газ для по меньшей мере одной нереакционной зоны содержит по меньшей мере часть продукта из реакционных зон, расположенных выше по потоку. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном пункте, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном пункте, в которых давление в первой части первой нереакционной зоны на 1,24-68,9 кПа (0,18-10 фунтов/кв. дюйм) ниже давления во второй части первой нереакционной зоны. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном пункте, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном пункте, в которых поток сырья проходит из первой части нереакционной зоны по одному или более трубопроводам сырья и в которых давление в первой части первой нереакционной зоны на 0,2-24 кПа (0,03-3,5 фунта/кв. дюйм) выше давления в трубопроводах сырья. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном пункте, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном пункте, дополнительно включающие в себя смешивание продувочного газа и потока углеводородного сырья в первой части первой нереакционной зоны с образованием объединенного газа и пропускание объединенного газа в первую реакционную зону. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном пункте, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном пункте, в которых первая реакционная зона и нереакционная зона разделены пластиной, имеющей множество отверстий. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном пункте, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном пункте, в которых скорость потока продувочного газа из второй части нереакционной зоны в первую часть нереакционной зоны составляет 0,06-3 м/с (0,2-10 фут/с).
Второй вариант осуществления изобретения представляет собой реактор риформинга, содержащий по меньшей мере одну нереакционную зону, имеющую первую часть и вторую часть, разделенные по меньшей мере одним дефлектором, причем первая часть по меньшей мере одной нереакционной зоны включает в себя вход для потока углеводородного сырья, а вторая часть по меньшей мере одной нереакционной зоны включает в себя вход для продувочного газа; по меньшей мере одну реакционную зону, отделенную от по меньшей мере одной нереакционной зоны пластиной; и по меньшей мере один трубопровод катализатора для транспортировки катализатора через нереакционную зону, при этом выход по меньшей мере одного трубопровода катализатора расположен в по меньшей мере одной реакционной зоне. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном пункте, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном пункте, дополнительно включающие в себя пластину, включающую в себя по меньшей мере одно отверстие. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном пункте, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном пункте, в которых дефлектор содержит горизонтальную плоскую пластину, имеющую по меньшей мере одно отверстие. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном пункте, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном пункте, в которых расстояние между входом для потока углеводородного сырья и горизонтальной плоской пластиной составляет 2,5-30,5 см (1-12 дюймов). Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном пункте, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном пункте, в которых дефлектор содержит горизонтальную плоскую часть и часть в виде вертикальной стенки. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном пункте, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном пункте, в которых расстояние между входом для потока углеводородного сырья и горизонтальной плоской частью дефлектора составляет 2,5-30,5 см (1-12 дюймов), а расстояние между частью в виде вертикальной стенки дефлектора и стенкой реактора составляет 15,2-61 см (6-24 дюйма). Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном пункте, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном пункте, дополнительно включающие в себя зону восстановления, причем между зоной восстановления и по меньшей мере одной реакционной зоной расположена по меньшей мере одна нереакционная зона. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном пункте, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном пункте, дополнительно включающие в себя по меньшей мере один трубопровод сырья для пропускания потока углеводородного сырья из по меньшей мере одной нереакционной зоны в по меньшей мере одну реакционную зону. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном пункте, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном пункте, дополнительно включающие в себя множество реакционных зон; и множество нереакционных зон, причем каждая нереакционная зона из множества нереакционных зон расположена между последовательными реакционными зонами и каждая нереакционная зона включает в себя первую часть и вторую часть, причем первая часть и вторая часть разделяются дефлектором, при этом первая часть включает в себя вход для потока углеводородного сырья, а вторая часть включает в себя вход для продувочного газа. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном пункте, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном пункте, дополнительно включающие в себя линию для транспортировки по меньшей мере части продукта из реакционной зоны ко входу продувочного газа нереакционной зоны, расположенной ниже по потоку.
Не вдаваясь в подробности, отметим, что считается, что, используя предшествующее описание, специалист в данной области может в полной мере использовать настоящее изобретение и легко установить основные характеристики настоящего изобретения, чтобы без отступления от его сущности и объема внести в настоящее изобретение различные изменения и модификации с целью его адаптации к различным вариантам применения и условиям. Таким образом, предшествующие предпочтительные конкретные варианты осуществления следует рассматривать как исключительно иллюстративные, не накладывающие каких-либо ограничений на остальную часть раскрытия и охватывающие различные модификации и эквивалентные конструкции, входящие в объем прилагаемой формулы изобретения.
Если не указано иное, в приведенном выше описании все температуры представлены в градусах по шкале Цельсия, а все доли и процентные значения даны по массе.
В приведенном выше подробном описании изобретения был представлен по меньшей мере один пример осуществления, но следует понимать, что существует большое количество его вариантов. Также следует понимать, что пример осуществления или примеры осуществления являются лишь примерами и не предназначены для ограничения каким-либо образом объема, применимости или конфигурации изобретения. Наоборот, приведенное выше подробное описание предоставит специалистам в данной области техники удобную концепцию для реализации примера осуществления изобретения, при этом следует понимать, что функции и расположения элементов, описанные в примере осуществления, могут быть различным образом изменены без отступления от объема изобретения, изложенного в прилагаемой формуле изобретения и ее правовых эквивалентах.
1. Способ повышения выхода углеводородов C5+ в реакторе риформинга, включающий:
пропускание катализатора через нереакционную зону реактора в первую реакционную зону реактора, причем нереакционная зона содержит первую часть и вторую часть, при этом первая часть и вторая часть разделены дефлектором;
подачу потока углеводородного сырья в первую часть нереакционной зоны реактора;
подачу продувочного газа во вторую часть нереакционной зоны реактора для создания положительного дифференциального давления между первой частью и второй частью нереакционной зоны;
пропускание потока сырья из первой части нереакционной зоны в первую реакционную зону.
2. Способ по п. 1, в котором дефлектор включает в себя по меньшей мере одно отверстие, выполненное с возможностью обеспечения пропускания продувочного газа из второй части нереакционной зоны в первую часть нереакционной зоны.
3. Способ по п. 1, в котором реактор включает в себя множество реакционных зон и множество нереакционных зон, причем каждая нереакционная зона из множества нереакционных зон расположена между последовательными реакционными зонами и каждая нереакционная зона включает в себя первую часть и вторую часть.
4. Способ по п. 3, в котором продувочный газ для по меньшей мере одной нереакционной зоны содержит по меньшей мере часть продукта из реакционных зон, расположенных выше по потоку.
5. Способ по п. 1, в котором давление в первой части нереакционной зоны на 1,24–68,9 кПа (0,18–10 фунтов/кв. дюйм) ниже давления во второй части нереакционной зоны.
6. Способ по п. 1, в котором поток сырья проходит из первой части нереакционной зоны по одному или более трубопроводам сырья, и при этом давление в первой части нереакционной зоны на 0,2–24 кПа (0,03–3,5 фунта/кв. дюйм) выше давления в трубопроводах сырья.
7. Способ по любому из пп. 1–6, в котором первая реакционная зона и нереакционная зона разделены пластиной, имеющей множество отверстий.
8. Реактор риформинга, содержащий:
по меньшей мере одну нереакционную зону, имеющую первую часть и вторую часть, разделенные по меньшей мере одним дефлектором, причем первая часть по меньшей мере одной нереакционной зоны включает в себя вход для потока углеводородного сырья, а вторая часть по меньшей мере одной нереакционной зоны включает в себя вход для продувочного газа; при этом продувочный газ подается во вторую часть нереакционной зоны реактора через указанный вход для создания положительного дифференциального давления между первой частью и второй частью нереакционной зоны;
по меньшей мере одну реакционную зону, отделенную от по меньшей мере одной нереакционной зоны пластиной; и
по меньшей мере один трубопровод катализатора для транспортировки катализатора через нереакционную зону, при этом выход по меньшей мере одного трубопровода катализатора расположен в по меньшей мере одной реакционной зоне.
9. Реактор риформинга по п. 8, в котором дефлектор содержит горизонтальную плоскую пластину, имеющую по меньшей мере одно отверстие.
10. Реактор риформинга по п. 8, в котором дефлектор содержит плоскую горизонтальную часть и часть в виде вертикальной стенки.
