Способы и устройство для изомеризации углеводородов
Изобретение касается способа изомеризации потока углеводородного сырья, содержащего по меньшей мере один из углеводородов C4–C7, включающего: сушку потока углеводородного сырья в зоне сушки, выполненной с возможностью удаления воды из потока углеводородного сырья и обеспечения потока высушенного углеводородного сырья; абсорбцию хлоридов из потока газа с использованием потока высушенного углеводородного сырья в сосуде, содержащем секцию абсорбции, выполненную с возможностью обеспечения потока углеводородного сырья, обогащенного хлоридами, и пара, обедненного хлоридами, причем температура потока высушенного углеводородного сырья на входе в сосуд по существу равна температуре потока высушенного углеводородного сырья в зоне сушки, причем секция абсорбции принимает от 60 до 100% (по объему) потока высушенного углеводородного сырья; изомеризацию потока углеводородного сырья, обогащенного хлоридами, в присутствии катализатора изомеризации в реакционной зоне изомеризации при условиях изомеризации с получением потока изомеризованного продукта; и стабилизацию потока изомеризованного продукта в зоне стабилизации для обеспечения потока отходящего газа стабилизатора, содержащего хлориды, и потока жидкого изомеризата, причем по меньшей мере часть потока отходящего газа стабилизатора образует поток газа. Технический результат эффективная транспортировка хлора, вводимого в процесс изомеризации, и снижение потребления хлоридов. 8 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил.
Область применения изобретения
Объект настоящего изобретения по существу относится к способам и устройствам для изомеризации углеводородов и, более конкретно, относится к минимизации расхода хлоридов и каустика в таких способах и устройствах.
Предпосылки создания изобретения
Для поддержания активности кислотных центров катализатора изомеризации требуется непрерывно вводить в реакторы изомеризации хлориды со скоростью 150 ч. н. м. мас. в составе объединенного сырья, как, например, в процессах UOP PENEX™. Вследствие введения в реакторы изомеризации хлоридов в газообразных и жидких продуктах, полученных из установки изомеризации, присутствует хлороводород и/или другие хлорированные соединения. Как известно в данной области, эти соединения неизбежно приводят к коррозии оборудования, образованию отложений или солей на основе хлора и/или ускоренному загрязнению катализаторов, которые могут быть расположены ниже по потоку от установки изомеризации. Таким образом, важно удалить какие-либо следы хлороводорода или других хлорированных соединений из этих продуктов.
Как правило, такие хлориды отмывают с помощью каустического раствора в скруббере сухих газов (NGS) перед подачей отходящих газов в коллектор топливного газа или в альтернативные места сбора. Это требует потребления больших количеств каустика на постоянной основе, и желательно снизить затраты на утилизацию отработанного каустика. Транспортировка и утилизация каустика наносят вред окружающей среде и требуют больших затрат.
Желательно обеспечить улучшенные способы и устройство для эффективной транспортировки хлора, вводимого в процесс изомеризации, и снижения потребления хлоридов. Кроме того, желательно снизить общее потребление каустика в процессе и, соответственно уменьшить сопутствующие расходы.
Соответственно, настоящий заявитель в заявке на патент США № 15/813,057, поданной 14 ноября 2017 г. (содержание которой полностью включено в настоящий документ путем ссылки), предложил способы и устройства, в которых используется абсорбционный сосуд для удаления хлоридов из изомеризованного продукта с помощью части потока сырья процесса изомеризации.
Несмотря на эффективность описанных способов для предполагаемых целей в этих способах применялись различные единицы холодильного оборудования или иного оборудования для охлаждения потока сырья перед абсорбцией хлоридов. Соответственно, было бы желательно обеспечить процессы для абсорбции хлоридов из изомеризованного продукта с помощью части потока сырья процесса изомеризации, для которых не требовалось бы оборудование для охлаждения или холодильное оборудование. Другие желательные признаки и характеристики настоящего объекта изобретения станут понятны из приведенного ниже подробного описания объекта изобретения и прилагаемой формулы изобретения, рассматриваемых совместно с сопровождающими графическими материалами и настоящим описанием предпосылок создания объекта изобретения.
Изложение сущности изобретения
Были изобретены различные способы и устройства, относящиеся к изомеризации углеводородов и удалению хлоридов из изомеризованного продукта. Примеры осуществления, описанные в настоящем документе, сводят к минимуму потребление хлоридов и каустика в способах и устройстве для изомеризации углеводородов. В описанных способах хлориды восстанавливают из паров стабилизатора и возвращают их в секцию реактора изомеризации, что позволяет свести к минимуму чистое потребление хлоридов и, таким образом, свести к минимуму потребление каустика. Более того, в способах и устройствах настоящего изобретения достижение желаемых уровней хлорида осуществляется без необходимости использования такого оборудования, как холодильные установки и экономайзеры.
Таким образом, по меньшей мере в одном аспекте настоящее изобретение может быть охарактеризовано как предложение способа изомеризации потока углеводородного сырья, содержащего по меньшей мере один из углеводородов C4–C7, включающего сушку потока углеводородного сырья в зоне сушки, выполненной с возможностью удаления воды из потока углеводородного сырья и обеспечения потока высушенного углеводородного сырья; абсорбцию хлоридов из потока газа с использованием потока высушенного углеводородного сырья в сосуде, имеющем секцию абсорбции, выполненную с возможностью обеспечения потока углеводородного сырья, обогащенного хлоридами, и пара, обедненного хлоридами, причем температура потока высушенного углеводородного сырья на входе в сосуд по существу равна температуре потока высушенного углеводородного сырья в зоне сушки; изомеризацию потока углеводородного сырья, обогащенного хлоридами, в присутствии катализатора изомеризации в реакционной зоне изомеризации при условиях изомеризации с получением потока изомеризованного продукта; и стабилизацию потока изомеризованного продукта в зоне стабилизации для обеспечения потока отходящего газа стабилизатора, содержащего хлориды, и потока жидкого изомеризата, причем по меньшей мере часть потока отходящего газа стабилизатора образует поток газа. Весь поток высушенного углеводородного сырья может направляться в сосуд. Данный способ может включать обход секции абсорбции частью потока высушенного углеводородного сырья. Сосуд может иметь первую секцию, представляющую собой секцию абсорбции, и вторую секцию, представляющую собой уравнительную секцию. Первая секция может быть расположена по вертикали над второй секцией. Сосуд может дополнительно включать в себя холодильную установку, расположенную по вертикали над первой секцией и имеющую рабочую температуру от -40 до 4 °C (от -40 до 40 °F). Вторая секция сосуда может принимать часть потока высушенного углеводородного сырья, которая направляется в обход секции абсорбции. Часть потока высушенного углеводородного сырья, которая направляется в обход секции абсорбции, может составлять от 5 до 40% (по объему) потока высушенного углеводородного сырья. Способ может включать мониторинг уровня хлоридов в паре, обедненном хлоридами, и регулирование отношения части потока высушенного углеводородного сырья, которая направляется в обход секции абсорбции, к величине потока высушенного углеводородного сырья, подаваемого в секцию абсорбции, на основании уровня хлоридов в паре, обедненном хлоридами. Секция абсорбции может принимать от 60 до 100% (по объему) потока высушенного углеводородного сырья.
Согласно другим аспектам настоящего изобретения настоящее изобретение также может быть охарактеризовано как предложение способа изомеризации потока углеводородного сырья, который содержит по меньшей мере один из углеводородов C4–C7, включающего сушку потока углеводородного сырья в зоне сушки, выполненной с возможностью удаления воды из потока углеводородного сырья и обеспечения потока высушенного углеводородного сырья; абсорбцию хлоридов из потока газа с использованием потока высушенного углеводородного сырья в сосуде, имеющем секцию абсорбции, выполненную с возможностью обеспечения потока углеводородного сырья, обогащенного хлоридами, и пара, обедненного хлоридами; изомеризацию потока углеводородного сырья, обогащенного хлоридами, в присутствии катализатора изомеризации в реакционной зоне изомеризации при условиях изомеризации с получением потока изомеризованного продукта; стабилизацию потока изомеризованного продукта в зоне стабилизации для обеспечения потока отходящего газа стабилизатора, который содержит хлориды, и потока жидкого изомеризата, причем по меньшей мере часть потока отходящего газа стабилизатора образует поток газа; и охлаждение пара, обедненного хлоридами, в холодильной установке, расположенной на сосуде, с получением потока охлажденного пара, обедненного хлоридами. Весь поток высушенного углеводородного сырья может направляться в сосуд. Данный способ может включать обход секции абсорбции частью потока высушенного углеводородного сырья. Сосуд может иметь первую секцию, представляющую собой секцию абсорбции, и вторую секцию, представляющую собой уравнительную секцию. Первая секция может быть расположена или располагаться по вертикали над второй секцией, а холодильная установка может быть расположена по вертикали над первой секцией. Вторая секция сосуда может принимать часть потока высушенного углеводородного сырья, которая направляется в обход секции абсорбции. Часть потока высушенного углеводородного сырья, которая направляется в обход секции абсорбции, может составлять от 5 до 40% (по объему) потока высушенного углеводородного сырья. Секция абсорбции может принимать от 60 до 100% (по объему) потока высушенного углеводородного сырья. Температура потока высушенного углеводородного сырья на входе в сосуд может быть по существу равна температуре потока высушенного углеводородного сырья в зоне сушки.
В соответствии с некоторыми аспектами настоящее изобретение также может быть по существу охарактеризовано как предложение устройства для изомеризации потока углеводородного сырья, содержащего по меньшей мере один из углеводородов C4–C7. Устройство может включать в себя зону сушки, выполненную с возможностью удаления воды из потока углеводородного сырья и обеспечения потока высушенного углеводородного сырья; сосуд, выполненный с возможностью приема потока высушенного углеводородного сырья и потока газа, содержащего хлориды, и обеспечения потока углеводородного сырья, обогащенного хлоридами, и пара, обедненного хлоридами; реакционную зону изомеризации, имеющую реактор, выполненный с возможностью приема потока углеводородного сырья, обогащенного хлоридами, и в условиях изомеризации обеспечения потока изомеризованного продукта; зону стабилизации, имеющую стабилизационную колонну, выполненную с возможностью приема и разделения потока изомеризованного продукта на поток отходящего газа стабилизатора, содержащий хлориды, и поток жидкого изомеризата, причем по меньшей мере часть потока отходящего газа стабилизатора образует поток газа; и холодильную установку, выполненную с возможностью охлаждения пара, обедненного хлоридами, из сосуда и обеспечения потока охлажденного пара, обедненного хлоридами.
Дополнительные аспекты, варианты осуществления и подробные сведения об изобретении, которые могут комбинироваться любым образом, представлены в приведенном ниже подробном описании изобретения.
Подробное описание графических материалов
Один или более примеров осуществления настоящего изобретения будут описаны ниже вместе с приведенным ниже графическим материалом, причем:
на фигуре представлена принципиальная схема способа и устройства для изомеризации углеводородов в соответствии с примером осуществления.
Подробное описание изобретения
Как указано выше, в настоящем документе предложены способы и устройство для изомеризации углеводородов. Эти способы включают изомеризацию по меньшей мере части потока углеводородного сырья, содержащего по меньшей мере один из углеводородов C4–C7, в присутствии катализатора изомеризации и водорода при условиях изомеризации с получением потока изомеризованного продукта. Изомеризованный поток стабилизируют в стабилизаторе для обеспечения потока отходящего газа стабилизатора, который содержит хлориды, и потока жидкого изомеризата. По меньшей мере часть потока отходящего газа стабилизатора приводят в контакт с потоком высушенного сырья для удаления хлоридов из потока отходящего газа стабилизатора. Поток высушенного сырья не охлаждается перед абсорбцией хлоридов. Часть потока высушенного сырья может направляться в обход секции абсорбции. Холодильная установка располагается поверх сосуда, содержащего секцию абсорбции. Поток нижнего продукта абсорбера подают в реактор изомеризации.
Как показано, линии технологического потока на фигуре могут упоминаться взаимозаменяемо, как, например, трубопроводы, трубы, ветви, распределительные устройства, потоки, стоки, продукты подачи, продукты, части, катализаторы, отборы, рециклы, отсосы, сливы и каустики.
При использовании в настоящем документе термин «блок» или «зона» может относиться к объекту, включающему в себя одну или более единиц оборудования и/или одну или более подзон. Единицы оборудования могут включать в себя один или более реакторов или аппаратов реактора, нагревателей, обменников, труб, насосов, компрессоров и контроллеров. Кроме того, единица оборудования, такая как реактор, осушитель или сосуд, может дополнительно включать в себя одну или более зон или подзон.
В настоящем документе термин «пар» может означать газ или дисперсию, которые могут включать в себя или состоять из одного или более углеводородов.
При использовании в настоящем документе термин «поток» может включать в себя различные углеводородные молекулы и другие вещества. Кроме того, термин «поток, содержащий углеводороды Cx», может включать в себя поток, содержащий углеводород с x атомами углерода, преимущественно поток, в котором большинство углеводородов содержат x атомов углерода, и предпочтительно поток, в котором молекулы по меньшей мере 75% мас. углеводородов, соответственно, содержат x атомов углерода. Кроме того, термин «поток, содержащий углеводороды Cx+» может включать в себя поток, в котором в большинстве молекул углеводородов содержится число атомов углерода, которое больше или равно x, и преимущественно менее 10% мас. и предпочтительно менее 1% мас. молекул углеводородов содержат x - 1 атомов углерода. И, наконец, термин «поток Cx-», может включать в себя поток, в котором в большинстве молекул углеводородов содержится число атомов углерода, которое меньше или равно x, и преимущественно менее 10% мас. и предпочтительно менее 1% мас. молекул углеводородов содержат x + 1 атомов углерода.
При использовании в настоящем документе термин «поток верхнего продукта» может означать поток, отбираемый в верхней части или вблизи верхней части сосуда, такого как колонна.
Термин «колонна» означает ректификационную колонну или колонны для разделения одного или более компонентов разной летучести. Если не указано иное, каждая колонна включает в себя конденсатор, расположенный в верхней части колонны, для конденсации пара, отводимого с верхней части колонны, и орошения части потока верхнего продукта назад в верхнюю часть колонны. Она также включает в себя нагреватель, расположенный в нижней части колонны, для испарения и возврата части потока нижнего продукта назад в нижнюю часть колонны для подачи энергии фракционирования. Входные потоки колонн можно предварительно нагреть. Верхнее давление представляет собой давление верхнего пара на выпускном отверстии колонны. Температура нижнего продукта представляет собой температуру на выпускном отверстии жидкого продукта. Ссылка на трубопроводы верхнего продукта и трубопроводы нижнего продукта относится к отводным трубопроводам колонны после контуров конденсации или нагрева с возвратом в колонну.
При использовании в настоящем документе термин «поток нижнего продукта» может означать поток, отбираемый в нижней части или вблизи нижней части сосуда, такого как колонна.
При использовании в настоящем документе термин «по существу» может означать величину в общем случае по меньшей мере 90%, предпочтительно 95% и оптимально 99% мол. соединения или класса соединений в потоке.
С учетом перечисленных общих принципов один или более вариантов осуществления настоящего изобретения будут описаны с учетом того, что приведенное ниже описание не носит ограничительного характера.
Пример осуществления способа и устройства для изомеризации углеводородов рассматривается со ссылкой на способ и устройство 100 в соответствии с вариантом осуществления, как показано на фигуре.
В соответствии с примером осуществления, как показано на фигуре, поток 102 углеводородного сырья может быть направлен в зону 104 сушки, которая включает в себя, например, устройство 106 сушки. Как правило, сушка осуществляется в устройстве 106 сушки путем адсорбции на молекулярном сите с удалением воды из потока 102 углеводородного сырья. Рециркуляционный поток 108 (описан ниже) также может смешиваться с потоком 102 углеводородного сырья перед подачей в зону 104 сушки.
Поток 102 углеводородного сырья включает в себя по меньшей мере один из углеводородов C4–C7. В одном варианте осуществления поток 102 углеводородного сырья может преимущественно состоять из углеводородов C5 и C6. В другом варианте осуществления поток 102 углеводородного сырья может преимущественно состоять из углеводородов C4. В еще одном варианте осуществления поток 102 углеводородного сырья может преимущественно состоять из углеводородов C7. В еще одном варианте осуществления поток 102 углеводородного сырья может включать в себя углеводороды C5, C6 и C7. Для целей описания настоящего варианта осуществления поток 102 углеводородного сырья преимущественно состоит из углеводородов C5 и C6; однако представлены некоторые признаки, в контексте которых поток 102 углеводородного сырья преимущественно состоит из углеводородов C4.
По меньшей мере часть потока 110 высушенного углеводородного сырья подается из зоны 104 сушки в зону 112 абсорбции, которая включает в себя сосуд 114, имеющий секцию 116 абсорбции. Температура потока 110 высушенного углеводородного сырья на входе в сосуд 114 по существу равна температуре потока 110 высушенного углеводородного сырья в зоне 104 сушки. Иными словами, температура потока 110 высушенного углеводородного сырья не снижается намеренно с помощью холодильной установки, теплообменника, охладителя или другого оборудования; однако следует понимать, что температура потока 110 высушенного углеводородного сырья может изменяться из-за тепловых потерь в окружающую среду. В секции 116 абсорбции поток 110 высушенного углеводородного сырья абсорбирует хлориды из потока 118 газа. Зона 112 абсорбции и сосуд 114 более подробно описаны ниже.
На фигуре поток 120 углеводородного сырья, обогащенного хлоридами, может проходить через сырьевые насосы 122. Как показано, в поток 120 углеводородного сырья, обогащенного хлоридами, можно вводить подпиточный газообразный водород 124 и хлоридное соединение 126, такое как хлороводород или перхлорэтилен, и поток 120 углеводородного сырья, обогащенного хлоридами, может нагреваться в одном или более теплообменниках 128, 130 перед подачей в реакционную зону 132 изомеризации, имеющую по меньшей мере один реактор 134. Реактор 134 содержит подходящий катализатор изомеризации и работает в условиях изомеризации, подходящих для изомеризации углеводородов из потока 120 углеводородного сырья, обогащенного хлоридами, и обеспечения изомеризированного продукта 136.
Изомеризированный продукт 136 можно использовать для нагревания потока 120 углеводородного сырья, обогащенного хлоридами, в теплообменнике 128, а затем направлять в зону 138 стабилизации, имеющую стабилизационную установку 140. Разделение изомеризованного продукта 136 осуществляется в стабилизационной установке 140 для обеспечения потока 142 отходящего газа стабилизатора, содержащего хлориды, и потока 144 жидкого изомеризата. Кроме того, из зоны 138 стабилизации может быть выведен промежуточный поток 146, содержащий углеводороды C3 и C4 (СПГ), чтобы уменьшить накапливание СПГ в устройстве 100.
Жидкий изомеризат 144 может подаваться в зону 148 разделения, содержащую, например, колонну 150 деизогексанизации, для разделения. Отводной поток 152 со стороны колонны деизогексанизации, содержащий линейный гексан, циклические углеводороды и монометилразветвленный пентан, можно вывести из колонны 150 деизогексанизации и использовать в качестве рециркуляционного потока 108, объединяемого с потоком 102 углеводородного сырья (как описано выше). Пентаны, диметилбутаны и некоторые монометилалканы можно удалить в потоке 154 верхнего продукта колонны деизогексанизации и можно объединить с нафтенами C6 и углеводородами C7+ в потоке 156 нижнего продукта колонны деизогексанизации с образованием потока 158 изомеризатного продукта.
В зоне 138 стабилизации поток 142 отходящего газа стабилизатора содержит хлориды, которые необходимо удалить и вернуть в реакционную зону 132 изомеризации. Соответственно, поток 142 отходящего газа стабилизатора или его часть направляется в сосуд 114 зоны 112 абсорбции в виде потока 118 газа. Можно удалить поток 160 продувочного отходящего газа стабилизатора, например, от 10 до 20% (по объему), и обработать его дополнительно, как описано ниже.
Как указано выше, внутри сосуда 114 зоны 112 абсорбции хлоридные соединения из потока 142 отходящего газа стабилизатора абсорбируются посредством контактирования с потоком 110 высушенного углеводородного сырья и возвращаются в реакционную зону 132 изомеризации в потоке 120 углеводородного сырья, обогащенного хлоридами. В то время как в известных способах и устройствах для абсорбции хлоридов использовались потоки охлажденного сырья, в настоящем описании приемлемое, в некоторых случаях до 99,5%, удаление хлоридов обеспечивается посредством увеличения расхода потока 110 высушенного углеводородного сырья в зону 112 абсорбции. Ниже в таблице 1 представлены сводные данные по моделям способов, основанных на принципах настоящего изобретения, которые указывают на то, что при увеличении расхода можно достичь высоких уровней извлечения хлоридов.
Таблица 1. Производительность абсорбера по углеводородам C5–C7 без охлаждения сырья
| Расход жидкости к абсорберу (% от объединенного сырья) |
Рабочие условия абсорбера | Расход газа к абсорберу (% от отходящего газа стабилизатора) |
% извлечения HCl в абсорбере | |
| Давление, кПа (фунтов/кв. дюйм изб.) |
Число стадий | |||
| 100% | 1241 (180) | 10 | 85% | 99,99% |
| 90% | 1241 (180) | 10 | 85% | 99,99% |
| 80% | 1241 (180) | 10 | 85% | 99,97% |
| 70% | 1241 (180) | 10 | 85% | 99,91% |
| 60% | 1241 (180) | 10 | 85% | 99,71% |
| 50% | 1241 (180) | 10 | 85% | 98,65% |
| 40% | 1241 (180) | 10 | 85% | 89,70% |
| 30% | 1241 (180) | 10 | 85% | 57,20% |
| 20% | 1241 (180) | 10 | 85% | 45,02% |
| 10% | 1241 (180) | 10 | 85% | 26,80% |
| 5% | 1241 (180) | 10 | 85% | 16,50% |
| 0% | 1241 (180) | 10 | 85% | 0,00% |
Этот увеличенный расход обеспечивает такое же или лучшее удаление хлоридов, при этом не требуется снижение температуры, как в известных способах. Таким образом, это позволяет сократить расходы на оборудование и эксплуатационные расходы.
Кроме того, как показано выше в таблице 1, может не потребоваться полностью использовать поток 110 высушенного углеводородного сырья в зоне 112 абсорбции. Соответственно, как показано на фигуре, часть 110a потока 110 высушенного углеводородного сырья может направляться в обход секции 116 абсорбции зоны 112 абсорбции. Например, величина потока 110 высушенного углеводородного сырья, который направляется в обход секции 116 абсорбции, может составлять от 5 до 40%, или от 10 до 40%, или от 10 до 20% (по объему) от потока 110 высушенного углеводородного сырья. Аналогично величина потока 110 высушенного углеводородного сырья, который направляется в секцию 116 абсорбции, может составлять от 60 до 100% или от 70 до 90% (по объему) от сырья, которое преимущественно содержит углеводороды C5–C6. Для сырья, которое преимущественно содержит углеводороды C4, величина потока 110 высушенного углеводородного сырья, который направляется в секцию 116 абсорбции, может составлять от 10 до 40% или от 15 до 25% (по объему).
В одном варианте осуществления сосуд 114 зоны 112 абсорбции имеет уравнительную секцию 162, выполненную с возможностью приема части 110a потока 110 высушенного углеводородного сырья, которая направляется в обход секции 116 абсорбции. Секция 116 абсорбции может быть расположена сверху уравнительной секции 162 таким образом, что обе секции 116, 162 находятся в одном и том же сосуде 114, но часть 110a потока 110 высушенного углеводородного сырья, которая направляется в обход секции 116 абсорбции, вводится в сосуд 114 на такой высоте, чтобы она не могла контактировать с потоком 142 отходящего газа стабилизатора в сосуде 114. Диаметр уравнительной секции 162 может быть больше диаметра секции 116 абсорбции. Направление части высушенного сырья непосредственно в уравнительную секцию 162 сосуда 114 позволяет уменьшить размер секции 116 абсорбции.
Кроме того, сосуд 114 также может содержать холодильную установку 164, установленную сверху секции 116 абсорбции сосуда 114. Холодильная установка 164 охлаждает пар, обедненный хлоридами, из сосуда 114 для удаления углеводородов C5+, когда поток 102 углеводородного сырья преимущественно содержит углеводороды C5–C7, или углеводородов C4+, когда сырье преимущественно содержит углеводород C4, унесенный паром, выходящим из сосуда 114, и обеспечения потока 166 охлажденного пара, обедненного хлоридами. Холодильная установка 164 может иметь рабочую температуру от -40°C (-40°F) до 4°C (40°F). Ниже в таблице 2 представлены сводные данные, указывающие на то, что количество потерь углеводородов C5+ в потоке 166 уменьшается по мере изменения рабочей температуры холодильной установки 164.
Таблица 2. Производительность абсорбера с холодильной установкой по потоку газа C5–C7
| Расход жидкости к абсорберу (% от объединенного сырья) |
100,0% | 100,0% | 100,0% | 100,0% |
| Рабочие условия абсорбера Темп. жидкого сырья, °C (°F) Давление, кПа (фунтов/кв. дюйм изб.) Стадии |
40 (104) | 40 (104) | 40 (104) | 40 (104) |
| 1241 (180) | 1241 (180) | 1241 (180) | 1241 (180) | |
| 10 | 10 | 10 | 10 | |
| Поток газа к абсорберу (% от отходящего газа стабилизатора) |
85,0% | 85,0% | 85,0% | 85,0% |
| % извлечения HCl в абсорбере | 99,99% | 99,99% | 99,99% | 99,99% |
| Темп верхнего продукта абсорбера на выходе холодильной установки, °C (°F) | 40 (104) | 4,4 (40) | -17,8 (0) | -40 (-40) |
| Потери C5+ в газе абсорбера ABS C5+ в верхнем продукте абсорбера (фунтов/ч) Потери сырья в абсорбере (% мас.) |
47,60 | 18,10 | 6,80 | 1,87 |
| 0,168 | 0,041 | 0,014 | 0,004 |
Поток 166 охлажденного пара, обедненного хлоридами, можно объединить с потоком 160 продувочного отходящего газа стабилизатора (как описано выше) и направить в зону 168 отмывки, выполненную с возможностью удаления любых следов хлоридов и обеспечения потока 170 отходящего газа, не содержащего хлоридов. Хотя в зоне 168 отмывки может использоваться каустик, за счет наличия секции 116 абсорбции он используется в значительно меньшем объеме. В альтернативном варианте осуществления, поскольку в соответствии с вариантами осуществления настоящего способа содержание хлоридов в потоке 166 охлажденного пара, обедненного хлоридами, уменьшается на 80–90%, секцию 168 отмывки также можно заменить установкой очистки от хлоридов, которая содержит адсорбент для удаления оставшихся следов хлоридов.
Для регулирования расхода потока 110 высушенного углеводородного сырья, включающего величину, которая направляется в обход секции 116 абсорбции, регулировку различных клапанов 172, 174 можно осуществлять с помощью контроллера 176. Сигналы, измерения и/или данные, сформированные или зарегистрированные компонентами мониторинга, могут быть переданы на одно или более вычислительных устройств или систем, таких как контроллер 176. Вычислительные устройства или системы могут включать в себя по меньшей мере один процессор и память, хранящую машиночитаемые инструкции, которые при исполнении по меньшей мере одним процессором приводят к выполнению одним или более вычислительными устройствами процесса, который может включать одну или более стадий. Например, одно или более вычислительных устройств могут быть выполнены с возможностью приема от одного или более компонентов мониторинга, относящихся к по меньшей мере одному компоненту оборудования, связанного с процессом. Одно или более вычислительных устройств или систем могут быть выполнены с возможностью анализа данных. На основании анализа данных одно или более вычислительных устройств или систем могут быть выполнены с возможностью определения одной или более рекомендуемых корректировок для одного или более параметров одного или более способов, описанных в настоящем документе. Одно или более вычислительных устройств или систем могут быть выполнены с возможностью передачи зашифрованных или незашифрованных данных, которые включают в себя одну или более рекомендуемых корректировок одного или более параметров одного или более способов, описанных в настоящем документе.
Любые из упомянутых выше трубопроводов, каналов, блоков, отдельных устройств, сосудов, окружающего пространства, зон и т. п. могут быть оборудованы одним или более компонентами мониторинга, включая датчики, измерительные устройства, устройства считывания данных или устройства передачи данных. Результаты измерения сигналов, процесса или состояния, а также данные от компонентов мониторинга могут быть использованы для отслеживания условий внутри технологического оборудования, а также вокруг него и на его поверхности. Сигналы, результаты измерений и/или данные, сформированные или зарегистрированные компонентами мониторинга, могут быть собраны, обработаны и/или переданы через одну или более сетей или соединений, которые могут быть защищенными или открытыми, общими или выделенными, прямыми или непрямыми, проводными или беспроводными, шифрованными или без шифрования и/или представлять собой их комбинацию (-и); данное описание в этом отношении не устанавливает никаких ограничений. Например, датчик 178 хлоридов или датчики 180, 182, 184 расхода могут передавать данные на контроллер 176, обеспечивая данные для сравнения и определения потребности в регулировке (через связанные клапаны) и/или величины регулировки.
В настоящем описании предложены способы и устройства, обладающие повышенной надежностью и улучшенной стабильностью в широком диапазоне значений производительности оборудования в достижении желаемого уровня извлечения хлоридов. Оно также позволяет легко модернизировать существующие системы и требует меньше оборудования, чем другие конфигурации.
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 настоящего изобретения представляет собой способ изомеризации потока углеводородного сырья, который содержит по меньшей мере один из углеводородов C4–C7, причем способ включает сушку потока углеводородного сырья в зоне сушки, выполненной с возможностью удаления воды из потока углеводородного сырья и обеспечения потока высушенного углеводородного сырья; абсорбцию хлоридов из потока газа с использованием потока высушенного углеводородного сырья в сосуде, содержащем секцию абсорбции, выполненную с возможностью обеспечения потока углеводородного сырья, обогащенного хлоридами, и пара, обедненного хлоридами, причем температура потока высушенного углеводородного сырья на входе в сосуд по существу равна температуре потока высушенного углеводородного сырья в зоне сушки; изомеризацию потока углеводородного сырья, обогащенного хлоридами, в присутствии катализатора изомеризации в реакционной зоне изомеризации при условиях изомеризации с получением потока изомеризованного продукта; и стабилизацию потока изомеризованного продукта в зоне стабилизации для обеспечения потока отходящего газа стабилизатора, содержащего хлориды, и потока жидкого изомеризата, причем по меньшей мере часть потока отходящего газа стабилизатора образует поток газа. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, где весь поток высушенного углеводородного сырья направляют в сосуд. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, с дополнительным включением обхода секции абсорбции частью потока высушенного углеводородного сырья. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, где сосуд имеет первую секцию, представляющую собой секцию абсорбции, и вторую секцию, представляющую собой уравнительную секцию. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, где первая секция расположена по вертикали над второй секцией. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, где сосуд дополнительно включает в себя холодильную установку, расположенную по вертикали над первой секцией и имеющую рабочую температуру от -40 до 4°C (от -40 до 40°F). Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, где вторая секция сосуда принимает часть потока высушенного углеводородного сырья, которая направляется в обход секции абсорбции. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, где часть потока высушенного углеводородного сырья, которая направляется в обход секции абсорбции, составляет от 5 до 40% (по объему) потока высушенного углеводородного сырья. Один вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, с дополнительным включением мониторинга уровня хлоридов в паре, обедненном хлоридами; и регулирование отношения части потока высушенного углеводородного сырья, которая направляется в обход секции абсорбции, к величине потока высушенного углеводородного сырья, подаваемого в секцию абсорбции, на основании уровня хлоридов в паре, обедненном хлоридами. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, где секция абсорбции принимает от 60 до 100% (по объему) потока высушенного углеводородного сырья.
Второй вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой способ изомеризации потока углеводородного сырья, который содержит по меньшей мере один из углеводородов C4–C7, причем способ включает сушку потока углеводородного сырья в зоне сушки, выполненной с возможностью удаления воды из потока углеводородного сырья и обеспечения потока высушенного углеводородного сырья; абсорбцию хлоридов из потока газа с использованием потока высушенного углеводородного сырья в сосуде, имеющем секцию абсорбции, выполненную с возможностью обеспечения потока углеводородного сырья, обогащенного хлоридами, и пара, обедненного хлоридами; изомеризацию потока углеводородного сырья, обогащенного хлоридами, в присутствии катализатора изомеризации в реакционной зоне изомеризации при условиях изомеризации с получением потока изомеризованного продукта; стабилизацию потока изомеризованного продукта в зоне стабилизации для обеспечения потока отходящего газа стабилизатора, содержащего хлориды, и потока жидкого изомеризата, причем по меньшей мере часть потока отходящего газа стабилизатора образует поток газа; и охлаждение пара, обедненного хлоридами, в холодильной установке, расположенной на сосуде, с получением потока охлажденного пара, обедненного хлоридами. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном разделе, где весь поток высушенного углеводородного сырья направляют в сосуд. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном разделе, с дополнительным включением обхода секции абсорбции частью потока высушенного углеводородного сырья. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном разделе, где сосуд имеет первую секцию, представляющую собой секцию абсорбции, и вторую секцию, представляющую собой уравнительную секцию. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном разделе, где первая секция располагается по вертикали над второй секцией, и причем рабочая температура составляет от -40 до 4°C (от -40 до 40°F). Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном разделе, где вторая секция сосуда принимает часть потока высушенного углеводородного сырья, которая направляется в обход секции абсорбции. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до второго варианта осуществления, где часть потока высушенного углеводородного сырья, которая направляется в обход секции абсорбции, составляет от 5 до 40% (по объему) потока высушенного углеводородного сырья. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до второго варианта осуществления, где секция абсорбции принимает от 60 до 100% (по объему) потока высушенного углеводородного сырья. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до второго варианта осуществления, где температура потока высушенного углеводородного сырья на входе в сосуд по существу равна температуре потока высушенного углеводородного сырья в зоне сушки.
Третий вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой устройство для изомеризации потока углеводородного сырья, содержащего по меньшей мере один из углеводородов C4–C7, причем аппарат содержит зону сушки, выполненную с возможностью удаления воды из потока углеводородного сырья и обеспечения потока высушенного углеводородного сырья; сосуд, выполненный с возможностью приема потока высушенного углеводородного сырья и потока газа, содержащего хлориды, и обеспечения потока углеводородного сырья, обогащенного хлоридами, и пара, обедненного хлоридами; реакционную зону изомеризации, имеющую реактор, выполненный с возможностью приема потока углеводородного сырья, обогащенного хлоридами, и в условиях изомеризации обеспечения потока изомеризованного продукта; зону стабилизации, имеющую стабилизационную колонну, выполненную с возможностью приема и разделения потока изомеризованного продукта на поток отходящего газа стабилизатора, содержащий хлориды, и поток жидкого изомеризата, причем по меньшей мере часть потока отходящего газа стабилизатора образует поток газа; и холодильную установку, выполненную с возможностью охлаждения пара, обедненного хлоридами, из сосуда и обеспечения потока охлажденного пара, обедненного хлоридами.
Без дополнительной проработки считается, что с использованием предшествующего описания специалист в данной области может в полной мере использовать настоящее изобретение и легко устанавливать основные характеристики настоящего изобретения, чтобы без отступления от его сущности и объема вносить в изобретение различные изменения и модификации и адаптировать его 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 описания 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 число его вариантов. Следует также 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 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 изомеризации потока (102) углеводородного сырья, содержащего по меньшей мере один из углеводородов C4–C7, включающий:
сушку потока (102) углеводородного сырья в зоне (104) сушки, выполненной с возможностью удаления воды из потока (102) углеводородного сырья и обеспечения потока (110) высушенного углеводородного сырья;
абсорбцию хлоридов из потока (118) газа с использованием потока (110) высушенного углеводородного сырья в сосуде (114), содержащем секцию (116) абсорбции, выполненную с возможностью обеспечения потока (120) углеводородного сырья, обогащенного хлоридами, и пара (166), обедненного хлоридами, причем температура потока (110) высушенного углеводородного сырья на входе в сосуд (114) по существу равна температуре потока (110) высушенного углеводородного сырья в зоне (104) сушки, причем секция (116) абсорбции принимает от 60 до 100% (по объему) потока (110) высушенного углеводородного сырья;
изомеризацию потока (120) углеводородного сырья, обогащенного хлоридами, в присутствии катализатора изомеризации в реакционной зоне (132) изомеризации при условиях изомеризации с получением потока (136) изомеризованного продукта; и
стабилизацию потока (136) изомеризованного продукта в зоне (138) стабилизации для обеспечения потока (142) отходящего газа стабилизатора, содержащего хлориды, и потока (144) жидкого изомеризата, причем по меньшей мере часть потока (142) отходящего газа стабилизатора образует поток (118) газа.
2. Способ по п. 1, в котором весь поток (110) высушенного углеводородного сырья направляют в сосуд (114).
3. Способ по п. 1, дополнительно включающий:
обход секции (116) абсорбции частью (110a) потока (110) высушенного углеводородного сырья.
4. Способ по п. 3, в котором сосуд (114) имеет первую секцию, представляющую собой секцию (116) абсорбции, и вторую секцию, представляющую собой уравнительную секцию (162).
5. Способ по п. 4, в котором первая секция (116) расположена по вертикали над второй секцией (162).
6. Способ по п. 4 или 5, в котором сосуд (114) дополнительно содержит холодильную установку (164), расположенную по вертикали над первой секцией (116) и имеющую рабочую температуру от -40 до 4 °C (от -40 до 40 °F).
7. Способ по п. 4 или 5, в котором вторая секция (162) сосуда (114) принимает часть (110a) потока (110) высушенного углеводородного сырья, которая направляется в обход секции (116) абсорбции.
8. Способ по любому из пп. 3–5, в котором часть (110a) потока (110) высушенного углеводородного сырья, которая направляется в обход секции (116) абсорбции, содержит от 5 до 40% (по объему) потока (110) высушенного углеводородного сырья.
9. Способ по любому из пп. 3–5, дополнительно включающий:
мониторинг уровня хлоридов в паре (166), обедненном хлоридами; и
регулирование отношения части (110a) потока (110) высушенного углеводородного сырья, которая направляется в обход секции (116) абсорбции, к величине (110) потока высушенного углеводородного сырья, подаваемого в секцию (116) абсорбции, на основании уровня хлоридов в паре (166), обедненном хлоридами.
