Способы и устройства для интегрированного процесса изомеризации и платформинга
Предложен способ изомеризации и риформинга углеводородов, включающий: подачу сырьевого потока, содержащего C5+ углеводороды, в разделяющее устройство с образованием первого углеводородного потока, содержащего главным образом C5-C6 углеводороды, и второго углеводородного потока, содержащего главным образом C7+ углеводороды; подачу первого потока углеводородного сырья, содержащего главным образом C5-C6 углеводороды, в первую реакционную зону изомеризации, содержащую первый катализатор изомеризации, с образованием потока, выходящего из первой реакционной зоны изомеризации; подачу потока, выходящего из первой реакционной зоны изомеризации, в колонну выделения изогексанов, чтобы получить поток, выходящий из колонны выделения изогексанов, который направляют на повторное использование в первую реакционную зону изомеризации; подачу второго углеводородного потока, содержащего главным образом C7+ углеводороды, в зону риформинга, чтобы получить поток, выходящий из зоны риформинга; подачу потока, выходящего из зоны риформинга, в сепаратор с образованием первого выделенного углеводородного потока, содержащего C7 углеводороды, и второго выделенного углеводородного потока, содержащего C8+ углеводороды; и подачу первого выделенного углеводородного потока, содержащего C7 углеводороды, во вторую реакционную зону изомеризации, содержащую второй катализатор изомеризации, чтобы получить поток, выходящий из второй реакционной зоны изомеризации. Также предложено устройство для изомеризации и риформинга углеводородов в соответствии со способом, который описан выше. Технический результат - создание доступных и усовершенствованных процессов, которые позволили бы получать бензин непосредственным смешением продукта изомеризации и продукта риформинга. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил.
Заявление приоритета
В этой заявке испрашивается приоритет по предварительной заявке США № 62/141074, поданной 31 мая 2015, полное содержание которой включено в настоящее описание посредством ссылки.
Область техники к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в общем относится к способам и устройствам для изомеризации и риформинга углеводородов. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способам и устройствам для изомеризации потока, содержащего углеводороды C5 и C6, и к риформингу и изомеризации потока, содержащего C7 углеводороды.
Уровень техники
В современных технических условиях на бензин обычно ограничивается содержание ароматических углеводородов в товарном бензине. Для бензинов по нормам Евро IV и V предельное содержание ароматических углеводородов составляет максимум 35%. Это требование ограничивает количество продукта риформинга, которое можно добавлять в бензин. Поскольку на нефтеперерабатывающих заводах обычно производится в 1,5 - 2,5 раза больше нафты во фракции C7+, чем во фракции C5-C6, как правило имеется слишком много продукта риформинга относительно продукта изомеризации, чтобы просто смешивать два указанных материала с получением товарного бензина. В результате на нефтеперерабатывающем заводе необходимо добавлять другие компоненты, поступающие или из внешнего источника, или получаемые на дополнительных установках завода. Конфигурацию и эксплуатацию нефтеперерабатывающего завода можно было бы упростить, если бы были доступны усовершенствованные процессы, которые позволяли бы получать бензин непосредственным смешиванием продукта изомеризации и продукта риформинга. Это особенно актуально для нефтеперерабатывающих заводов с процессом гидрокрекинга, ориентированным на высокий выход дистиллята.
Краткое изложение изобретения
Разработаны способы и устройства для изомеризации и риформинга углеводородов. В иллюстративном варианте осуществления описаны способы и устройства для изомеризации потока, содержащего C5 и C6 углеводороды, и риформинга и изомеризации потока, содержащего C7+ углеводороды, наряду с использованием единой конфигурации реакционной зоны риформинга и изомеризации.Примеры дополнительных объектов, преимуществ и новых признаков будут представлены частично в последующем описании и частично станут очевидными для специалистов в этой области техники, при рассмотрении следующего ниже описания и прилагаемых чертежей, или специалисты могут приобрести опыт при получении продукта или осуществлении примеров. Цели и преимущества принципов изобретения могут быть осуществлены и достигнуты с помощью методологий, средств и комбинаций, которые конкретно указаны в прилагаемой формуле изобретения.
Определения
Используемые в изобретении термины “поток”, “сырье”, “продукт”, “компонент” или “часть” могут включать различные углеводородные молекулы, такие как неразветвлённые, разветвлённые, или циклические алканы, алкены, алкадиены, и алкины, и необязательно другие вещества, такие как газы, например, водород, или примеси, такие как тяжелые металлы, и соединения серы и азота. Каждый указанный выше термин также может включать ароматические и неароматические углеводороды. Углеводородные молекулы могут сокращенно обозначаться C1, C2, C3, Cn, где “n” означает число атомов углерода в одной или нескольких углеводородных молекулах, или это сокращение может быть использовано как определение, например, для неароматических углеводородов или соединений. Аналогично, соединения ароматических углеводородов могут сокращенно обозначаться A6, A7, A8, An, где “n” означает число атомов углерода в одной или нескольких ароматических углеводородных молекулах. Кроме того, надстрочный индекс “+” или “-“ может быть использован с сокращенным обозначением одного или нескольких углеводородов, например, C3+ или C3-, которые сокращенно включают один или несколько углеводородов. В качестве примера, сокращение “C3+” означает молекулы одного или нескольких углеводородов, содержащих три или больше атомов углерода.Используемый в изобретении термин “зона” может относиться к области, включающей одну или несколько единиц оборудования, и/или одну или несколько субзон (подзон). Единицы оборудования могут включать (без ограничения указанным) один или нескольких реакторов или реакционных сосудов, разделительных сосудов, дистилляционных колонн, нагревателей, теплообменников, трубопроводов, насосов, компрессоров и регуляторов. Кроме того, единицы оборудования, такие как реактор, сушилка, или сосуд, могут дополнительно включать одну или несколько зон или субзон.Используемый в изобретении термин “обогащённый” обычно может означать количество, по меньшей мере, 50% и предпочтительно 70 мольных %, соединения или класса соединений в потоке.Используемый в изобретении термин “значительно” обычно может означать количество, по меньшей мере, 80%, предпочтительно 90%, и оптимально 99 мольных %, или масс.%, соединения или класса соединений в потоке.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 изображены один или несколько вариантов осуществления согласно настоящему изобретению, только для примера, не для ограничения. На фиг. 1 одинаковые номера позиций относятся к одинаковым или подобным элементам. Фиг. 1 представляет собой технологическую схему, иллюстрирующую способ, осуществленный в устройстве изомеризации и риформинга согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание изобретения
Следующее ниже подробное описание, по сути, является просто примерным, не предназначено для ограничения изобретения и применения описанных вариантов осуществления. Более того, у авторов нет намерения быть связанными с какой-либо теорией, представленной в предшествующем уровне техники или в следующем ниже подробном описании.В описании приведены процессы и оборудование для изомеризации и риформинга углеводородов. Более конкретно, настоящее изобретение относится к новой комбинации двух традиционно раздельных реакционных зон риформинга и изомеризации. Первый углеводородный поток, содержащий C5-C6 углеводороды, изомеризуется в первой зоне изомеризации. Второй углеводородный поток, содержащий C7+ углеводороды, подвергается риформингу в зоне риформинга, и таким образом, получается поток C7 углеводородов и поток C8 углеводородов. Затем риформированный поток C7 углеводородов изомеризуется во второй зоне изомеризации, где изомеризуется, по меньшей мере, часть C7 углеводородов.
Фиг. 1 представляет собой технологическую схему, иллюстрирующую способ, осуществленный в устройстве 100 изомеризации и риформинга согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения. В соответствии со способом, и как показано на фиг. 1, предусмотрен первый поток углеводородного сырья в линии подачи сырья 102. Первый поток 102 углеводородов включает в себя углеводороды, которые имеют от 5 до 7 атомов углерода, и кроме того, может включать различные другие углеводороды, имеющие 8 или больше атомов углерода. Углеводороды, находящиеся в первом потоке 102, могут быть ароматическими углеводородами, алифатическими насыщенными, алифатическими ненасыщенными, или циклическими углеводородами. Первый поток углеводородного сырья в линии подачи сырья 102 обычно обеднён углеводородами, которые имеют меньше, чем 5 атомов углерода, поскольку такие углеводороды обычно используются в других промышленных процессах. Первый поток 102 углеводородов может включать свежее сырье, повторно используемое сырье, или побочные продукты из процессов очистки других фракций, произведенных из нефти. Кроме того, может подаваться поток газообразного водорода (H2) в линию подачи сырья по дополнительным трубопроводам. В способах настоящего изобретения может быть использовано любое подходящее исходное сырье, содержащее парафины. Например, в качестве исходного сырья для процессов изомеризации наиболее часто используется бензино-лигроиновая фракция. Исходная бензино-лигроиновая фракция может включать парафины, нафтены, и ароматические углеводороды, и может включать небольшое количество олефинов, кипящих в диапазоне бензиновой фракции. Исходное сырье, которое может быть использовано, включает прямогонные бензино-лигроиновые фракции, природный бензин, синтетические бензино-лигроиновые фракции, бензин термических процессов, бензин каталитического крекинга, частично риформированные бензино-лигроиновые фракции, или рафинаты процесса экстракции ароматических углеводородов. Исходное сырье может быть охарактеризовано полным диапазоном бензино-лигроиновой фракции, или нафты, имеющей диапазон выкипания от 0°C до 230°C. В одном варианте осуществления исходное сырье представляет собой легкую нафту, имеющую температуру начала кипения от 10°C до 65°C и температуру конца кипения от 75°C до 110°C. Исходная бензино-лигроиновая фракция может содержать небольшое количество сернистых соединений, составляющее меньше, чем 10 массовых частей на миллион (масс. ч/млн) в расчете на элемент. Например, исходная бензино-лигроиновая фракция может быть получена из исходного сырья с помощью традиционной стадии предварительной обработки, такой как гидроочистка, гидрооблагораживание, или гидрообессеривание, с целью превращения указанных загрязнений, таких как сернистые, азотистые и кислородсодержащие соединения, соответственно в H2S, NH3 и H2O, которые могут быть отделены от углеводородов путем фракционирования или отпаривания. В указанном превращении можно использовать катализатор, известный из уровня техники, содержащий неорганический оксидный носитель и металлы, выбранные из групп VIB (ИЮПАК 6) и VIII (ИЮПАК 9-10) периодической системы элементов. Вода может оказывать ослабляющее действие на кислотность катализатора, как каталитическое основание, а сера временно дезактивирует катализатор, отравляя платину. На описанной выше стадии гидроочистки исходного материала могут восстанавливаться кислородсодержащие соединения, образующие воду, и удаляться сернистые соединения до приемлемого уровня, таким образом, другие средства, такие как адсорбционные устройства для удаления серы и воды из углеводородных потоков, обычно не требуются. Указанная необязательная стадия предварительной обработки находится в объёме настоящего изобретения и включена в комбинацию настоящего способа.
Первое углеводородное сырье 102 направляется в разделяющее устройство 104, которое обеспечивает по существу удаление углеводородов, имеющих больше, чем 6 атомов углерода, из углеводородного потока 106, содержащего углеводороды, имеющие от 5 до 6 атомов углерода. Термин “по существу удаление” означает, что углеводороды, имеющие 7 атомов углерода, могут присутствовать в количестве меньше, чем от 1 до 3 масс.%, в расчете на общую массу первого потока 106. Однако также предполагается, что может присутствовать больше C7 углеводородов. Кроме того, в разделяющем устройстве 104 получается второй углеводородный поток 108, включающий углеводороды, имеющие, по меньшей мере, 7 атомов углерода. Углеводороды, которые имеют 5 или 6 атомов углерода, могут присутствовать в неограниченном количестве во втором углеводородном потоке 108, при условии, что углеводороды, которые имеют, по меньшей мере, 7 атомов углерода, также присутствуют во втором углеводородном потоке 108, и по существу исключаются из первого углеводородного потока 106. Первый тяжелый поток фракционирования обычно отбирается таким образом, что включает ароматические углеводороды, имеющие, по меньшей мере, 7 атомов углерода, хотя следует признать, что некоторые ароматические углеводороды, имеющие, по меньшей мере, 7 атомов углерода, могут присутствовать во втором углеводородном потоке 108 в соответствии с ограничениями традиционных приемов фракционирования. Хотя отсутствуют конкретные пределы для общего содержания циклических углеводородов в исходном сырье, в некоторых вариантах осуществления сырье содержит между 15% и 60 масс.% циклических углеводородов, включая нафтены и ароматические углеводороды. Хотя содержание ароматических углеводородов в исходном сырье, представляющем бензино-лигроиновую фракцию, обычно составляет меньше, чем содержание алканов и циклоалканов, эта фракция может содержать от 5 до 25 масс.% ароматики. Обычно линейные парафины могут составлять, по меньшей мере, 15 масс.%, например, от 40, например, по меньшей мере, от 50 масс.% до практически 100% от всего сырья, используемого в способах настоящего изобретения. В исходной бензино-лигроиновой фракции, линейные парафины могут присутствовать в количестве, по меньшей мере 30%, например, от 30 до 70 масс.%. Массовое отношение нелинейных парафинов к линейным парафинам в исходном сырье может быть меньше, чем 3:1, например, от 0,3:1 до 1:1. Нелинейные парафины включают разветвлённые aциклические парафины и замещенные или незамещенные циклопарафины. Другие компоненты, такие как ароматические углеводороды и олефиновые соединения, также могут находиться в исходном сырье, как это описано выше. Линейные парафины обычно составляют от 25% до 60% от всего содержания парафинов в потоке сырья.Первый углеводородный поток в трубопроводе 106 поступает в первую реакционную зону изомеризации 110. Первая зона изомеризации 110 может включать больше, чем один реактор. Необходимо признать, что в альтернативных вариантах осуществления могут быть предусмотрены один, три, или больше реакторов. Как известно из уровня техники, «lead/lag» («опережение/запаздывание») конфигурация реакторов обеспечивает улучшение процесса изомеризации за счет регулирования температуры отдельного реактора и для частичной замены катализатора без прекращения процесса. Первая реакционная зона изомеризации 110 эксплуатируется путем приема сырьевого потока 123 в реактор, в котором сырье подвергается изомеризации при первых условиях процесса изомеризации с образованием изомеризованных парафиновых углеводородов, с большей степенью разветвления, чем в первом углеводородном потоке в трубопроводе 106. Поток 112, выходящий из первой реакционной зоны изомеризации, включает в себя комбинацию неразветвлённых парафинов, циклопарафинов и изомеризованных парафинов.Поток 112, выходящий из первой реакционной зоны изомеризации, проходит в колонну выделения изогексанов 114. В некоторых вариантах осуществления поток 112, выходящий из реакционной зоны изомеризации, может проходить в стабилизационную колонну, до поступления в колонну выделения изогексанов 114. Например, колонна 114 выделения изогексанов обеспечивает получение низкокипящей фракции, содержащей диметилбутаны в качестве продукта из головной части (поток 116) колонны выделения изогексанов 114, и высококипящей фракции, содержащей C7 и более тяжелые углеводороды, в качестве продукта из нижней части (поток 118) колонны выделения изогексанов 114. Как показано на фиг. 1, колонна выделения изогексанов 114 также приспособлена для получения бокового потока 122, который может включать нормальный гексан, метилпентаны, и метилциклопентан. Колонна выделения изогексанов 114 может быть насадочной или тарельчатой колонной, и обычно эксплуатируется при избыточном давлении в головной части от 50 до 500 кПа и температуре в нижней части от 75°C до 170 °C. Низкокипящая фракция отбирается из головной части колонны выделения изогексанов 114 по трубопроводу 116. Высококипящая фракция отбирается из нижней части колонны 114 выделения изогексанов по трубопроводу 118.
Боковая фракция 122 содержит нормальный гексан, метилпентаны, и метилциклопентан. Колонна выделения изогексанов 114 может быть предназначена для получения бокового потока, который содержит метилпентаны, метилциклопентан, нормальный гексан, диметилбутаны и циклогексан. В некоторых вариантах осуществления боковая фракция может содержать от 2 до 10 масс.% диметилбутанов, от 5 до 50 масс.% нормального гексана, от 20 до 60 масс.% метилпентанов, и от 5 до 25 масс.% метилциклопентана. Нижний поток 118 содержит циклогексан, и C7 и более тяжелые углеводороды.В альтернативном варианте осуществления поток 118 может проходить в колонну выделения изогептанов. Колонна выделения изогептанов может быть насадочной или тарельчатой колонной, и обычно эксплуатируется при избыточном давлении в головной части от 50 до 500 кПа и температуре в нижней части от 75°C до 170°C. Второй углеводородный поток 108, содержащий C7 углеводороды, проходит в зону риформинга 130. Эта зона риформинга 130 включает один или несколько реакторов, теплообменников сырья, и нагревателей для повышения температуры реагентов, когда они поступают в реакторы. Продукты реакции из зоны риформинга 130 обычно включают значительное количество водорода, а также других материалов лёгких фракций, таких как бутан, пропан, этан, и метан. После удаления газа, обогащённого водородом, конденсат из барабана может поступать в колонну отпаривания, где лёгкие фракции, такие как этан, пропан и бутан, удаляются с головной фракцией, тогда как нижний поток, содержащий C5+ углеводороды, собирается в качестве продукта. Продукты риформинга и изомеризации могут быть объединены, чтобы получить смешанный бензин с повышенным октановым числом. Зона риформинга 130 эксплуатируется в паровой фазе при температуре в слое катализатора в диапазоне от 400°C (750° F) до 570°C (1050° F). Другие условия риформинга включают избыточное давление, обычно в диапазоне от 140 кПа (20 фунт/кв. дюйм) до 6900 кПа (1000 фунт/кв. дюйм), причем давление в диапазоне от 210 кПа (30 фунт/кв. дюйм) до 3450 кПа (500 фунт/кв. дюйм) является предпочтительным. В комбинации процессов изомеризации и риформинга типичным условием является объемная скорость подачи жидкости от 0,5 до 5,0 ч-1 и молярное отношение водорода к углеводородам от 1,0 до 6,0, причем объемная скорость подачи жидкости в диапазоне от 1,0 до 4,0 ч-1 является предпочтительной. Обычно в зоне риформинга 130 может содержаться множество слоев катализатора. При практическом осуществлении этого объекта формулы изобретения может потребоваться пониженное октановое число продукта из зоны риформинга, так что используемые условия эксплуатации могут быть менее жесткими, по сравнению с обычно используемыми в типичной зоне риформинга.Слои катализатора в зоне риформинга 130 могут включать катализатор риформинга, который обычно содержит один или несколько благородных металлов VIII группы (платина, иридий, родий и палладий) и галоген, такой как хлор и/или фтор. Указанные компоненты катализатора наносят на пористый тугоплавкий материал носителя, такой как оксид алюминия. Кроме того, катализатор риформинга может содержать один или несколько дополнительных металлических каталитических компонентов, таких как рений, германий, или олово. Дополнительные детали о катализаторе, подходящем для каталитического риформинга, могут быть получены из ссылки на патенты США №№ 3,740,328, 3,745,112, 3,948,804 и 4,367,137. Могут быть использованы реакторы с неподвижным или подвижным слоем. Поэтому катализатор может находиться в форме экструдата или гранул. Напротив, предпочтительной физической формой катализатора для использования в процессе с подвижным слоем и системой регенерации являются твердые сферические частицы, имеющие диаметр от 1/64 дюйма (0,0397 см) до 5/32 дюйма (0,397 см). Катализатор риформинга промышленно доступен от ряда поставщиков, особенно от фирмы UOP, LLC в г. Des Plaines, шт. Illinois.Как отмечено выше, могут быть использованы реакторы риформинга с неподвижным слоем, работающие под давлением, равным давлению в зоне реактора изомеризации. Также может быть использован многоступенчатый реактор с подвижным слоем и радиальным потоком, описанный, например, в патентах США №№ 3,652,231, 3,692,496, 3,706,536, 3,785,963, 3,825,116, 3,839,196, 3,839,197, 3,854,887, 3,856,662, 3,918,930, 3,981,824, 4,094,814, 4,110,081, и 4,403,909. Кроме того, в этих патентах описаны системы регенерации катализатора и различные аспекты эксплуатации подвижного слоя катализатора и оборудования. Указанное устройство реактора широко применяется в промышленности при риформинге нафты.В устройстве с подвижным слоем небольшое количество катализатора периодически удаляется из реакторов и поступает в зону регенерации. Общий обзор способов регенерации и условий эксплуатации представлен в цитированных выше патентах США №№ 3,652,231, 3,981,824, 4,094,814, и 4,094,817. Способ регенерации катализатора включает в себя стадию выжигания углерода, и обычно может также включать последующие стадии сушки и галоидирования.Выходящий из зоны риформинга поток 132 направляется в сепаратор 134. В сепараторе 134 образуется множество потоков. Первый выделенный поток 136 включает в себя углеводороды, имеющие меньше, чем 7 атомов углерода. В одном варианте осуществления часть первого выделенного потока 136 содержит углеводороды, имеющие меньше, чем 7 атомов углерода, и может подаваться в колонну 114 выделения изогексанов. Второй выделенный поток 138 содержит углеводороды, имеющие 7 атомов углерода. Третий выделенный поток 140 содержит углеводороды, имеющие 8 или больше атомов углерода. Второй выделенный поток 138, содержащий углеводороды, имеющие 7 атомов углерода, направляется во вторую реакционную зону изомеризации 142.В некоторых вариантах осуществления состав второго выделенного потока 138 можно регулировать таким образом, чтобы он содержал часть третьего выделенного потока 140. Например, поток 138 может содержать небольшую часть C8+ углеводородов, кроме C7 углеводородов.Второй выделенный поток в трубопроводе 138, содержащий риформированные C7 углеводороды, может направляться во вторую зону изомеризации 142. Вторая реакционная зона изомеризации 142 эксплуатируется при вторых условиях процесса изомеризации, с образованием дополнительного количества изомеризованных парафинов. Продукт второй реакционной зоны изомеризации 142 включает в себя комбинацию неразветвлённых парафинов, циклопарафинов и изомеризованных парафиновых углеводородов.Во второй реакционной зоне изомеризации 142 второй выделенный поток в трубопроводе 138 обрабатывается в условиях второй зоны изомеризации, которые включают наличие второго катализатора изомеризации в присутствии ограниченного, но избыточного количества водорода, как описано в патентах США 4,804,803 и 5,326,296. Обычно изомеризация парафиновых углеводородов считается обратимой реакцией первого порядка. Таким образом, продукт или поток из процесса изомеризации будет содержать повышенную концентрацию нелинейных парафинов и пониженную концентрацию линейных парафинов и циклопарафинов, по сравнению с сырьем 138 процесса второй изомеризации. В некоторых вариантах осуществления, условия изомеризации являются достаточными, чтобы подвергнуть изомеризации, по меньшей мере 20%, например, между 30 и 60 масс.% нормальных парафиновых и циклопарафиновых углеводородов в сырье для изомеризации, между опережающим и запаздывающим реакторами. Например, в условиях изомеризации во второй реакционной зоне изомеризации 142 достигается превращение, по меньшей мере 70%, например, по меньшей мере 75%, или от 75 до 97% от равновесия для C5 и C6 парафиновых углеводородов, присутствующих в сырье 106 для изомеризации. Во многих случаях поток из процесса изомеризации имеет массовое отношение нелинейных парафинов к линейным парафиновым и циклопарафиновым углеводородам, по меньшей мере 2:1, например, от 2,5 до 4:1.Может быть использован любой подходящий катализатор изомеризации. Подходящие катализаторы изомеризации включают кислотные катализаторы, с использованием хлора для поддержания заданной кислотности, и сульфатированные катализаторы. Катализатор изомеризации может быть аморфным, например, на основе аморфного оксида алюминия, или цеолитным. Цеолитный катализатор обычно может также содержать аморфное связующее вещество. Катализатор может включать сульфатированный оксид циркония и платину, как описано в патенте США № 5,036,035 и в Европейской заявке 0 666 109 A1, или металл группы платины на хлорированном оксиде алюминия, как описано в патентах США №№ 5,705,730 и 6,214,764. Другой подходящий катализатор описан в патенте США № 5,922,639. В патенте США № 6,818,589 раскрыт катализатор, включающий вольфрамсодержащий носитель из оксида или гидроксида металла IVВ группы (ИЮПАК 4), например, оксида или гидроксида циркония, по меньшей мере, первый компонент, который представляет собой редкоземельный элемент и/или иттриевый компонент, и, по меньшей мере, второй компонент, который представляет собой компонент металла из группы платины. Указанные документы введены в изобретение только для сведений относительно состава катализаторов, технических условий изомеризации и методик.Контактирование во второй реакционной зоне изомеризации 142 может быть осуществлено с использованием катализатора в устройствах с неподвижным слоем, подвижным слоем, псевдоожиженным слоем, или в устройстве периодического действия. В качестве примера может быть использовано устройство с неподвижным слоем катализатора. Реагенты могут контактировать с частицами катализатора в слое в режиме восходящего, нисходящего или радиального потока. Реагенты, контактирующие с частицами катализатора, могут находиться в жидкой фазе, смешанной жидкостно-паровой фазе, или в паровой фазе. Вторая реакционная зона изомеризации 142 может включать соответствующее устройство, чтобы обеспечить поддержание заданной температуры изомеризации на входе в каждый реактор. Как отмечалось выше, типичная «lead/lag» («опережение/запаздывание») конфигурация последовательных реакторов обеспечивает улучшение режима изомеризации за счет индивидуального контроля температуры реакторов и частичной замены катализатора без остановки процесса.Условия изомеризации во второй реакционной зоне 142 могут включать температуру реактора, которая может составлять от 40°C до 250°C. Может быть использована пониженная температура (в заданном диапазоне), при которой улучшается равновесный состав смеси, имеющий максимальную концентрацию высокооктановых сильно разветвлённых изоалканов, и минимизируется расщепление сырья с образованием более легких углеводородов. В некоторых вариантах осуществления может быть использована температура от 100°C до 200°C. Рабочее давление (абсолютное) в реакторе может составлять от 100 кПа до 10 МПа, например, от 0,5 МПа до 4 МПа (абсолютное). Объемная скорость подачи жидкости может составлять от 0.2 до 25 объемов изомеризующегося углеводородного сырья в час на объем катализатора, например, от 0,5 до 15 ч-1.Водород можно необязательно добавлять или оставлять во втором выделенном потоке, в трубопроводе 138 из зоны риформинга 142 в реакторы изомеризации, чтобы обеспечить молярное отношение водорода к углеводородному сырью от 0,01 до 20, например, от 0,05 до 5. Водородное сырье полностью может поступать из смежного процесса или пополняться повторно используемым водородом после разделения потока из второй зоны изомеризации. В водороде могут присутствовать углеводороды и небольшое количество инертных газов, таких как азот и аргон. Из водорода, поступающего из смежного процесса, можно удалять воду, например, с помощью адсорбционного устройства, известного из уровня техники.Если при изомеризации применяется хлорированный катализатор, то поток из процесса изомеризации может дополнительно подвергаться щелочной промывке или поток из процесса изомеризации может контактировать с сорбентом, чтобы удалить любые хлористые компоненты. Подходящие для этого устройства описаны в патенте США № 5,705,730.Продукт из второй зоны изомеризации выходит как поток 144. В одном варианте осуществления поток 144 может подаваться на окончательное смешивание бензина. В другом варианте осуществления, поток 144 может подаваться в колонну выделения изогептанов, с целью повышения качества значительной части низкооктановых парафиновых углеводородов. В этом варианте осуществления, поток 144 из реакционной зоны изомеризации может проходить в стабилизационную колонну, до введения в колонну 146 выделения изогептанов. В колонне выделения изогептанов 146 получается низкокипящая фракция, содержащая диметилбутаны в виде продукта из головной части (поток 148) колонны выделения изогептанов 146, и высококипящая фракция, содержащая циклические C7 и более тяжелые углеводороды, например, в качестве продукта из нижней части (поток 150) колонны выделения изогептанов 146. Как показано на фигуре, колонна выделения изогептанов 146 также приспособлена для получения бокового потока 152, который может содержать нормальный гептан, метилгексаны и метилциклогексан. Колонна выделения изогептанов 146 может быть насадочной или тарельчатой колонной, и обычно она эксплуатируется при избыточном давлении в головной части от 50 до 500 кПа и температуре в нижней части от 105°C до 200°C. Низкокипящая фракция отбирается из головной части колонны выделения изогептанов 146 по трубопроводу 148. Высококипящая фракция отбирается из нижней части колонны 146 выделения изогептанов по трубопроводу 150.Боковая фракции 152 содержит нормальный гептан, метилгептаны, и метилциклогексан. В некоторых вариантах осуществления, боковая фракция может содержать от 2 до 20 масс.% диметилпентанов, от 5 до 50 масс.% нормального гептана, от 20 до 60 масс.% метилгексанов, и 5 до 25 масс.% метилциклогексана. Колонна выделения изогептанов 146 может быть разработана для получения бокового потока, который содержит метилгексаны, метилциклогексан, нормальный гептан и диметилпентаны. Нижний поток 150 содержит метилциклогексан и C8 и более тяжелые углеводороды.Следует отметить, что различные изменения и модификации предпочтительных вариантов осуществления, описанных в настоящем изобретений, будут очевидными для специалистов в этой области техники. Указанные изменения и модификации и могут быть осуществлены без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения и без уменьшения сопутствующих преимуществ.
Конкретные варианты осуществления Хотя следующий текст описан в сочетании с конкретными вариантами осуществления, следует понимать, что это описание предназначено для иллюстрации, и не ограничивает предшествующее описание и прилагаемую формулу изобретения.Первый вариант осуществления изобретения представляет собой способ изомеризации и риформинга углеводородов, включающий подачу потока сырья, содержащего C5+ углеводороды, в разделяющее устройство с образованием первого углеводородного потока, содержащего, главным образом, C5-C6 углеводороды, и второго углеводородного потока, содержащего, главным образом, C7 углеводороды; подачу первого потока углеводородного сырья, содержащего, главным образом C5-C6 углеводороды, в первую реакционную зону изомеризации, содержащую первый катализатор изомеризации, с образованием потока, выходящего из первой реакционной зоны изомеризации; и подачу второго углеводородного потока, содержащего, главным образом C7+ углеводороды, в зону риформинга, с образованием потока, выходящего из зоны риформинга; подачу потока, выходящего из зоны риформинга, в сепаратор, чтобы получить первый выделенный углеводородный поток, содержащий C7 углеводороды, и второй выделенный углеводородный поток, содержащий C8+ углеводороды; и подачу первого выделенного углеводородного потока, содержащего C7 углеводороды, во вторую реакционную зону изомеризации, содержащую второй катализатор изомеризации, чтобы получить второй поток, выходящий из реакционной зоны изомеризации. Вариантом осуществления изобретения является одна, любая или все предшествующие модификации в этом параграфе, начиная с первой модификации в этом параграфе, где первый выделенный углеводородный поток, содержащий C7 углеводороды, можно регулировать таким образом, чтобы он содержал часть второго выделенного углеводородного потока, содержащего C8+ углеводороды. Вариантом осуществления изобретения является одна, любая или все предшествующие модификации в этом параграфе, начиная с первой модификации в этом параграфе, кроме того, включающий подачу потока, выходящего из первой реакционной зоны изомеризации, в колонну выделения изогексанов, чтобы получить поток, выходящий из колонны выделения изогексанов, который может быть повторно использован в первой реакционной зоне изомеризации. Вариантом осуществления изобретения является одна, любая или все предшествующие модификации в этом параграфе, начиная с первой модификации в этом параграфе, кроме того, включающий подачу первого потока углеводородного сырья, содержащего главным образом C5-C6 углеводороды, в колонну выделения изопентана с образованием потока из колонны выделения изопентана, причем поток, выходящий из колонны выделения изопентана, проходит в первую реакционную зону изомеризации. Вариантом осуществления изобретения является одна, любая или все предшествующие модификации в этом параграфе, начиная с первой модификации в этом параграфе, где поток, выходящий из второй реакционной зоны изомеризации, можно повторно использовать и подавать в первую реакционную зону изомеризации. Вариантом осуществления изобретения является одна, любая или все предшествующие модификации в этом параграфе, начиная с первой модификации в этом параграфе, где первая реакционная зона изомеризации содержит, по меньшей мере, один реактор. Вариантом осуществления изобретения является одна, любая или все предшествующие модификации в этом параграфе, начиная с первой модификации в этом параграфе, где первая реакционная зона изомеризации эксплуатируется при температуре от 110°C (230ºF) до 204°C (400ºF). Вариантом осуществления изобретения является одна, любая или все предшествующие модификации в этом параграфе, начиная с первой модификации в этом параграфе, причем давление в первой реакционной зоне изомеризации составляет между 1,76 и 4,22 МПа (250 и 600 фунт/кв. дюйм). Вариантом осуществления изобретения является одна, любая или все предшествующие модификации в этом параграфе, начиная с первой модификации в этом параграфе, где вторая реакционная зона изомеризации содержит, по меньшей мере, один реактор. Вариантом осуществления изобретения является одна, любая или все предшествующие модификации в этом параграфе, начиная с первой модификации в этом параграфе, где вторая реакционная зона изомеризации эксплуатируется при температуре от 98°C (210ºF) до 149°C (300ºF). Вариантом осуществления изобретения является одна, любая или все предшествующие модификации в этом параграфе, начиная с первой модификации в этом параграфе, где давление во второй реакционной зоне изомеризации составляет между 1,76 и 3,16 МПа (250 и 450 фунт/кв. дюйм). Вариантом осуществления изобретения является одна, любая или все предшествующие модификации в этом параграфе, начиная с первой модификации в этом параграфе, где зона риформинга содержит, по меньшей мере, один реактор. Вариантом осуществления изобретения является одна, любая или все предшествующие модификации в этом параграфе, начиная с первой модификации в этом параграфе, где зона риформинга эксплуатируется при температуре от 371°C (700ºF) до 1050°C (1922ºF). Вариантом осуществления изобретения является одна, любая или все предшествующие модификации в этом параграфе, начиная с первой модификации в этом параграфе, где давление в зоне риформинга составляет между 0,07 и 2,11 МПа (10 и 300 фунт/кв. дюйм). Вариантом осуществления изобретения является одна, любая или все предшествующие модификации в этом параграфе, начиная с первой модификации в этом параграфе, где первый катализатор изомеризации и второй катализатор изомеризации содержит хлорированный оксид алюминия. Вариантом осуществления изобретения является одна, любая или все предшествующие модификации в этом параграфе, начиная с первой модификации в этом параграфе, где первый катализатор изомеризации и второй катализатор изомеризации включают катализатор, содержащий оксид циркония. Вариантом осуществления изобретения является одна, любая или все предшествующие модификации в этом параграфе, начиная с первой модификации в этом параграфе, где зона риформинга содержит адсорбент на основе силикалита. Вторым вариантом осуществления изобретения является устройство для изомеризации и риформинга углеводородов, где устройство содержит первую установку изомеризации, приспособленную для приема и изомеризации первого углеводородного потока в присутствии первого катализатора изомеризации и водорода, в условиях первой изомеризации, чтобы получить первый изомеризованный поток; установку риформинга, приспособленную для приема и риформинга второго углеводородного потока в присутствии адсорбента в зоне риформинга, в условиях зоны риформинга, чтобы получить риформированный поток; и вторую установку изомеризации, приспособленную для приема и изомеризации риформированного потока, в присутствии второго катализатора изомеризации и водорода, в условиях второй изомеризации, чтобы получить второй изомеризованный поток. Вариантом осуществления изобретения является одна, любая или все предшествующие модификации в этом параграфе, начиная со второй модификации в этом параграфе, кроме того, включающий колонну выделения изогексанов, в постоянном контакте с первой зоной изомеризации для приема первого изомеризованного потока, где колонна выделения изогексанов приспособлена для фракционирования первого изомеризованного потока с образованием первого потока продуктов, содержащего разветвлённые углеводороды, имеющие 6 атомов углерода или меньше, и линейные углеводороды, имеющие 5 атомов углерода или меньше, поток, обогащённый нормальным гексаном, и второго потока фракционирования, содержащего углеводороды, имеющие, по меньшей мере, 7 атомов углерода. Вариантом осуществления изобретения является одна, любая или все предшествующие модификации в этом параграфе, начиная со второй модификации в этом параграфе, кроме того, включающий колонну выделения изогептанов, в постоянном контакте со второй зоной изомеризации для приема второго тяжелого потока фракционирования, где колонна выделения изогептанов приспособлена для фракционирования второго тяжелого потока с образованием второго потока продуктов, содержащего разветвлённые углеводороды, имеющие 7 атомов углерода или меньше, поток, обогащённый нормальным гептаном, и третий тяжелый поток фракционирования, содержащий циклические углеводороды, имеющие, по меньшей мере, 7 атомов углерода, причем поток, обогащённый нормальным гептаном, объединяется со вторым углеводородным потоком. Авторы полагают, что, используя предшествующее описание, специалист в этой области техники, без дальнейшего уточнения, сможет использовать настоящее изобретение в его наиболее полном объеме и легко установить существенные характеристики настоящего изобретения, без отступления от его сущности и объема, сделать различные изменения и модификации изобретения, чтобы адаптировать его к различным областям применения и условиям. Следовательно, предшествующие предпочтительные конкретные варианты осуществления, следует рассматривать только как иллюстративные, а не ограничивающие оставшуюся часть описания каким-либо образом, причем они предназначены для охвата различных модификаций и эквивалентных компоновок устройств, включенных в объем прилагаемой формулы изобретения. В изложенном описании все температуры приведены в градусах Цельсия, и все части и проценты являются массовыми, если не указано другое.
1. Способ изомеризации и риформинга углеводородов, включающий:
подачу сырьевого потока, содержащего C5+ углеводороды в разделяющее устройство с образованием первого углеводородного потока, содержащего главным образом C5-C6 углеводороды, и второго углеводородного потока, содержащего главным образом C7+ углеводороды;
подачу первого потока углеводородного сырья, содержащего главным образом C5-C6 углеводороды, в первую реакционную зону изомеризации, содержащую первый катализатор изомеризации, с образованием потока, выходящего из первой реакционной зоны изомеризации;
подачу потока, выходящего из первой реакционной зоны изомеризации, в колонну выделения изогексанов, чтобы получить поток, выходящий из колонны выделения изогексанов, который направляют на повторное использование в первую реакционную зону изомеризации;
подачу второго углеводородного потока, содержащего главным образом C7+ углеводороды, в зону риформинга, чтобы получить поток, выходящий из зоны риформинга;
подачу потока, выходящего из зоны риформинга, в сепаратор с образованием первого выделенного углеводородного потока, содержащего C7 углеводороды, и второго выделенного углеводородного потока, содержащего C8+ углеводороды; и
подачу первого выделенного углеводородного потока, содержащего C7 углеводороды, во вторую реакционную зону изомеризации, содержащую второй катализатор изомеризации, чтобы получить поток, выходящий из второй реакционной зоны изомеризации.
2. Способ по п. 1, в котором первый выделенный углеводородный поток, содержащий C7 углеводороды, можно регулировать таким образом, чтобы он включал часть второго выделенного углеводородного потока, содержащего C8+ углеводороды.
3. Способ по п. 1, дополнительно включающий подачу первого потока углеводородного сырья, содержащего главным образом C5-C6 углеводороды, в колонну выделения изопентана, с образованием потока, выходящего из колонны выделения изопентана, причем поток, выходящий из колонны выделения изопентана, поступает в первую реакционную зону изомеризации.
4. Способ по п. 1, где поток, выходящий из второй реакционной зоны изомеризации, можно повторно использовать и подавать в первую реакционную зону изомеризации.
5. Способ по п. 1, в котором первая реакционная зона изомеризации эксплуатируется при температуре от 110°C (230ºF) до 204°C (400ºF), и давление в первой реакционной зоне изомеризации составляет между 1,76 и 4,22 МПа (250 и 600 фунт/кв. дюйм).
6. Способ по п. 1, в котором первый катализатор изомеризации и второй катализатор изомеризации содержат хлорированный оксид алюминия.
7. Способ по п. 1, в котором первый катализатор изомеризации и второй катализатор изомеризации представляют собой катализатор, содержащий оксид циркония.
8. Способ по п. 1, в котором зона риформинга содержит адсорбент на основе силикалита.
9. Устройство для изомеризации и риформинга углеводородов в соответствии со способом по п. 1, где устройство содержит:
первую установку изомеризации, приспособленную для приема и изомеризации первого углеводородного потока в присутствии первого катализатора изомеризации и водорода в условиях первой изомеризации, чтобы получить первый изомеризованный поток;
колонну выделения изогексанов, выполненную с возможностью получения первого изомеризованного потока и разделения компонентов первого изомеризованного потока с образованием потока, выходящего из колонны выделения изогексанов, который направляется на повторное использование в первую установку изомеризации;
установку риформинга, приспособленную для приема и риформинга второго углеводородного потока в присутствии адсорбента в зоне риформинга в условиях зоны риформинга, чтобы получить риформированный поток; и
вторую установку изомеризации, приспособленную для приема и изомеризации риформированного потока в присутствии второго катализатора изомеризации и водорода в условиях второй изомеризации, чтобы получить второй изомеризованный поток.
