Способы и устройство для изомеризации углеводородов
Изобретение относится к способу изомеризации потока углеводородного сырья, содержащего по меньшей мере один из C4-C7 углеводородов. При этом способ включает в себя: изомеризацию первой части потока углеводородного сырья в присутствии катализатора изомеризации и водорода в реакторе изомеризации в условиях изомеризации с получением потока изомеризованного продукта; стабилизацию потока изомеризованного продукта в установке стабилизации для обеспечения потока отходящего газа стабилизатора, содержащего хлориды, и потока жидкого изомеризата; охлаждение второй части потока углеводородного сырья до температуры от
-40°С (-40°F) до -7°C (20°F) с обеспечением потока охлажденного углеводородного сырья; приведение в контакт первой части потока отходящего газа стабилизатора с потоком охлажденного углеводородного сырья в колонне абсорбции с обеспечением потока верхнего продукта абсорбера и потока нижнего продукта абсорбера, содержащего хлориды; и поступление потока нижнего продукта абсорбера в реактор изомеризации. Предложенное изобретение позволяет снизить потребление хлоридов. 9 з.п. ф-лы, 3 табл., 2 ил.
Область изобретения
Объект изобретения по настоящему описанию по существу относится к способам и устройству для изомеризации углеводородов, и в частности относится к минимизации расхода хлоридов и каустика в способе и устройстве для изомеризации углеводородов.
Предпосылки создания изобретения
Для поддержания активности кислотных центров катализатора изомеризации требуется непрерывное введение хлоридов в реакторы изомеризации со скоростью 150 ч.н.м. мас. в составе объединенного сырья, как, например, в процессах UOP PENEX™. Из-за хлоридов, вводимых в реакторы изомеризации, в газообразных и жидких продуктах, полученных из установки изомеризации, образуется хлороводород и/или другие хлорированные соединения, вследствие чего неизбежно происходит коррозия оборудования, образуются хлорсодержащие отложения или соли или ускоряется загрязнение катализаторов, которые могут быть расположены ниже по направлению движения относительно установки изомеризации. Таким образом, важно удалять все следы хлороводорода или других хлорированных соединений из этих продуктов.
Как правило, такие хлориды промывают с помощью каустического раствора в скруббере сухих газов (NGS) перед подачей отходящих газов в коллектор топливного газа или в альтернативные места сбора. Для этого нужно использовать большое количество каустика на постоянной основе, и желательно снижать затраты на утилизацию отработанного каустика. Транспортировка и утилизация каустика наносят вред окружающей среде и очень затратны.
Таким образом, существует потребность в улучшенных способах и устройстве для эффективной транспортировки хлора, вводимого в ходе изомеризации, и снижении потребления хлоридов. Кроме того, желательно снижать общее потребление каустика в способе и тем самым уменьшать сопутствующие расходы. Другие желательные признаки и характеристики настоящего объекта изобретения станут понятными 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
Различные варианты осуществления, рассмотренные в настоящем документе, относятся к способам и устройствам для изомеризации углеводородов. За счет примеров осуществления, описанных в настоящем документе, сводится к минимуму потребление хлоридов и каустика в способах и устройстве для изомеризации углеводородов.
В соответствии с примером осуществления предложен способ для изомеризации потока углеводородного сырья, содержащего по меньшей мере один из C4-C7 углеводородов. Способ включает в себя изомеризацию первой части потока углеводородного сырья в присутствии катализатора изомеризации и водорода в реакторе изомеризации в условиях изомеризации с получением потока изомеризованного продукта. Поток изомеризованного продукта стабилизируют в стабилизаторе для обеспечения потока отходящего газа стабилизатора, содержащего хлориды, и потока жидкого изомеризата. Вторую часть потока углеводородного сырья охлаждают до температуры от -40°F до 20°F с обеспечением охлажденного углеводородного сырья. Первая часть потока отходящего газа стабилизатора входит в контакт с охлажденным углеводородным сырьем в колонне абсорбции с обеспечением потока верхнего продукта абсорбера и потока нижнего продукта абсорбера, содержащего хлориды. После этого поток нижнего продукта абсорбера поступает в реактор изомеризации.
В соответствии с другим примером осуществления предложен способ для изомеризации потока углеводородного сырья, содержащего по меньшей мере один из C4-C7 углеводородов. Способ включает в себя изомеризацию по меньшей мере части потока углеводородного сырья в присутствии катализатора изомеризации и водорода в реакторе изомеризации в условиях изомеризации с получением потока изомеризованного продукта. Поток изомеризованного продукта стабилизируют в стабилизаторе для обеспечения потока отходящего газа стабилизатора, содержащего хлориды, и потока жидкого изомеризата. Поток жидкого изомеризата поступает в колонну деизогексанизации для получения готового изомеризата и бокового потока из колонны деизогексанизации. Часть потока отходящего газа стабилизатора входит в контакт с частью бокового отводного потока из колонны деизогексанизации в колонне абсорбции с обеспечением потока верхнего продукта абсорбера и потока нижнего продукта абсорбера, содержащего хлориды. После этого поток нижнего продукта абсорбера поступает в реактор изомеризации.
С помощью описанных объектов можно восстанавливать хлориды из паров стабилизатора и возвращать их в секцию реактора изомеризации, за счет чего можно сводить к минимуму потребление хлоридов и, таким образом, сводить к минимуму потребление каустика.
Эти и другие признаки, аспекты и преимущества настоящего описания станут более понятными после изучения представленного ниже подробного описания, чертежей и прилагаемой формулы изобретения.
Краткое описание графических материалов
Далее различные варианты осуществления будут описаны в сочетании со следующими чертежами, на которых аналогичные цифровые обозначения обозначают аналогичные элементы.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема способа и устройства для изомеризации углеводородов в соответствии с примером осуществления.
На фиг. 2 представлена принципиальная схема способа и устройства для изомеризации углеводородов в соответствии с примером осуществления.
Специалистам в данной области будет очевидно, что элементы на фигурах показаны для упрощения и ясности описания и не обязательно представлены в масштабе. Например, для облегчения понимания различных вариантов осуществления настоящего описания размеры некоторых элементов на фигурах могут быть чрезмерно увеличены по сравнению с другими элементами. Кроме того, обычные, но хорошо известные элементы, используемые или требуемые в экономически целесообразном варианте осуществления, часто не показаны для облегчения рассмотрения этих различных вариантов осуществления настоящего описания.
Подробное описание
Представленное ниже подробное описание носит лишь иллюстративный характер и не предназначено для ограничения различных вариантов осуществления или их применения и использования. Более того, авторы не имеют намерения ограничиваться какой-либо теорией, представленной выше в разделе о предпосылках создания изобретения или ниже в подробном описании изобретения.
В настоящем документе предложены способы и устройство для изомеризации углеводородов. Способ включает изомеризацию по меньшей мере части потока углеводородного сырья, содержащего по меньшей мере один из C4-C7 углеводородов, в присутствии катализатора изомеризации и водорода при условиях изомеризации с получением потока изомеризованного продукта. Поток изомеризованного продукта стабилизируют в стабилизаторе с обеспечением потока отходящего газа стабилизатора, содержащего хлориды, и потока жидкого изомеризата. По меньшей мере часть потока отходящего газа стабилизатора входит в контакт с потоком теплообменной среды с обеспечением потока верхнего продукта абсорбера и потока нижнего продукта абсорбера, содержащего хлориды. Поток нижнего продукта абсорбера поступает в реактор изомеризации. Поток жидкого изомеризата поступает в колонну деизогексанизации для обеспечения готового изомеризата и бокового потока колонны деизогексанизации. Поток теплообменной среды может представлять собой часть потока углеводородного сырья в реактор изомеризации или боковой отводной поток из колонны деизогексанизации, расположенной ниже по направлению движения относительно реактора изомеризации.
Как показано, линии технологического потока на фигурах могут упоминаться взаимозаменяемо, как, например, трубопроводы, трубы, ветви, распределительные элементы, потоки, стоки, продукты подачи, продукты, части, катализаторы, отборы, рециклы, отсосы, сливы и каустики.
При использовании в настоящем документе термин «установка» 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 сосудов 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 один или более углеводородов или состоять из них.
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. В заключение термин «поток Cx-» может включать в себя поток, в котором в большинстве молекул углеводородов содержится число атомов углерода, равное x или менее, 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, отводимый 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 и возврата 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 нагревать. 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, отводимый 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 мол.%, предпочтительно 95 мол.% и оптимально 99 мол.% соединения или класса соединений в потоке.
Пример осуществления способа и устройства для изомеризации углеводородов рассматривается со ссылкой на способ и устройство 100 в соответствии с вариантом осуществления, как показано на фиг. 1. Способ и устройство 100 включают в себя колонну 110 осушки, реактор 120 изомеризации, установку 130 стабилизатора, колонну 140 абсорбции, колонну 150 деизогексанизации и скруббер 160.
В соответствии с примером осуществления, как показано на фиг. 1, поток углеводородного сырья в трубопроводе 102 может поступать в колонну 110 осушки. Как правило, сушку осуществляют путем адсорбции на молекулярном сите. Боковой отводной поток из колонны деизогексанизации в трубопроводе 154 может также смешиваться с потоком углеводородного сырья перед подачей в колонну 110 осушки. Поток углеводородного сырья может представлять собой сырье, содержащее по меньшей мере один из C4-C7 углеводородов. В одном варианте осуществления поток углеводородного сырья может преимущественно включать в себя C5-C6 углеводороды. В другом варианте осуществления поток углеводородного сырья может преимущественно включать в себя C4 углеводороды. В еще одном варианте осуществления поток углеводородного сырья может преимущественно включать в себя C7 углеводороды. В еще одном варианте осуществления поток углеводородного сырья может содержать C5, C6 и C7 углеводороды. Для целей описания настоящего варианта осуществления поток углеводородного сырья может преимущественно включать в себя C5 и C6 углеводороды.
Поток сухого углеводородного сырья отводят по трубопроводу 112 и затем дополнительно обрабатывают. Как показано на фиг. 1, поток сухого углеводородного сырья разделяют на первую часть потока углеводородного сырья в трубопроводе 114 и вторую часть потока углеводородного сырья в трубопроводе 116. В первом трубопроводе 114 для углеводородов и во втором трубопроводе 116 для углеводородов могут быть установлены один или более клапанов для управления долями разделения в процентах потока углеводородного сырья. Вторая часть потока углеводородного сырья составляет от 20 до 40 мас.%, или от 20 до 35 мас.%, или от 25 до 35 мас.% потока углеводородного сырья. Первая часть потока углеводородного сырья в трубопроводе 114 может быть подвергнута изомеризации в реакторе 120 изомеризации в присутствии катализатора изомеризации и водорода в условиях изомеризации. Как показано, подпиточный газообразный водород в трубопроводе 115 и хлоридное соединение, такое как хлороводород, в трубопроводе 117 могут быть введены в первую часть в трубопроводе 114 перед поступлением в реактор 120 изомеризации. Поток нижнего продукта абсорбера в трубопроводе 144 может быть дополнительно впрыснут в первую часть в трубопроводе 114 перед подачей в реактор 120 изомеризации.
Поток изомеризованного продукта в трубопроводе 122, выведенный из реактора 120 изомеризации, может поступать в установку 130 стабилизатора. В установке стабилизатора осуществляется разделение с обеспечением потока отходящего газа стабилизатора в трубопроводе 132, содержащего хлориды, и потока жидкого изомеризата в трубопроводе 134. Промежуточный поток, содержащий C3 и C4 углеводороды (СУГ), может быть отведен в трубопровод 136 для уменьшения накапливания СУГ в системе. Хотя это не показано, установка 130 стабилизатора может включать в себя охладитель на приемнике отходящего газа стабилизатора и стриппер СУГ, имеющий общую головную часть с установкой 130 стабилизатора, для получения промежуточного потока, содержащего C3 и C4 углеводороды, в трубопроводе 136.
Что касается второй части потока углеводородного сырья в трубопроводе 116, вторая часть в трубопроводе 116 может проходить через охладитель 118 с обеспечением потока охлажденного углеводородного сырья в трубопроводе 119. Вторую часть в трубопроводе 116 можно охлаждать до температуры от -40°F до 20°F, или от -40°F до -0°F, или от -10°F до 10°F с обеспечением потока охлажденного углеводородного сырья.
По меньшей мере часть потока отходящего газа стабилизатора входит в контакт с потоком охлажденного углеводородного сырья в колонне 140 абсорбции с обеспечением потока верхнего продукта абсорбера в трубопроводе 142 и потока нижнего продукта абсорбера в трубопроводе 144, содержащего хлориды. Оставшаяся часть потока отходящего газа стабилизатора может направляться в обход колонны 140 абсорбции и может поступать в скруббер 160. Как показано на фиг. 1, первая часть потока отходящего газа стабилизатора в трубопроводе 135 может поступать в колонну 140 абсорбции, а вторая часть потока отходящего газа стабилизатора в трубопроводе 137 может направляться в обход колонны 140 абсорбции. Вторая часть потока отходящего газа стабилизатора может составлять от 10 до 40% или от 10 до 15% потока отходящего газа стабилизатора. На второй части отходящего газа стабилизатора в трубопроводе 137 могут быть размещены один или более клапанов для управления частью отходящего газа стабилизатора, направляемой в обход колонны 140 абсорбции. В одном примере по меньшей мере часть второй части отходящего газа стабилизатора может быть рециклирована (не показано) в реактор 120 изомеризации. В аспекте по меньшей мере часть второй части отходящего газа стабилизатора может быть рециклирована в реактор 120 изомеризации путем пропускания через паровой эжектор (не показан), расположенный выше по направлению движения относительно реактора изомеризации. По меньшей мере рециклированная часть второй части отходящего газа стабилизатора составляет от 50 до 80 мас.% второй части потока отходящего газа стабилизатора. В варианте осуществления поток верхнего продукта абсорбера в трубопроводе 142 может быть пропущен через дополнительный охладитель (не показан), расположенный в верхней части колонны 142 абсорбции. Заявители обнаружили, что поток верхнего продукта абсорбера содержит небольшое количество C5+ углеводородов. Дополнительный охладитель конденсирует C5+ углеводороды, присутствующие в потоке верхнего продукта абсорбера с обеспечением потока конденсированного продукта, который может быть затем возвращен обратно в колонну абсорбции, а оставшаяся часть потока верхнего продукта абсорбера, по существу не содержащая углеводороды C5+, может поступать в скруббер 160. Соответственно, за счет наличия дополнительного охладителя в верхней части абсорбера предотвращается потеря углеводородов C5+.
Что касается колонны 140 абсорбции, первая часть потока отходящего газа стабилизатора в трубопроводе 135 и поток охлажденного углеводородного сырья в трубопроводе 119 могут быть введены в отдельные местоположения в колонне 140 абсорбции, как показано на фиг. 1. Приведение в контакт в колонне 140 абсорбции можно осуществлять при рабочем давлении 160-300 фунтов/кв. дюйм изб. или 180-220 фунтов/кв. дюйм изб. Поток охлажденного углеводородного сырья абсорбирует хлоридные соединения из первой части потока отходящего газа стабилизатора и обеспечивает поток нижнего продукта абсорбера в трубопроводе 144, включающий хлоридные соединения. Поток нижнего продукта абсорбера в трубопроводе 144 может поступать в реактор 120 изомеризации. В варианте осуществления поток нижнего продукта абсорбера можно нагревать посредством теплообмена с боковым отводным потоком из колонны деизогексанизации в трубопроводе 154 перед поступлением в реактор 120 изомеризации. Как показано на фиг. 1, поток нижнего продукта абсорбера может смешиваться с первой частью потока углеводородов в трубопроводе 114 и поступать в реактор 120 изомеризации.
Поток верхнего продукта абсорбера в трубопроводе 142 может поступать в скруббер 160. Как показано на фиг. 1, вторая часть отходящего газа стабилизатора в трубопроводе 137, направленная в обход колонны 140 абсорбции, может также быть введена в поток верхнего продукта абсорбера или в оставшуюся часть потока верхнего продукта абсорбера с обеспечением объединенного потока в трубопроводе 146. В одном примере по меньшей мере часть объединенного потока в трубопроводе 146 может быть рециклирована (не показано) в реактор 120 изомеризации. В аспекте часть объединенного потока может быть рециклирована в реактор изомеризации путем пропускания через паровой эжектор, расположенный выше по потоку от реактора изомеризации. Рециклированная часть объединенного потока составляет от 50 до 80 мас.% объединенного потока. В одном варианте осуществления поток верхнего продукта абсорбера или оставшаяся часть потока верхнего продукта абсорбера и вторая часть потока отходящего газа стабилизатора могут быть введены в скруббер 160 по отдельности. Потоки сырья, входящие в скруббер 160, обрабатывают потоком каустика (не показан) для удаления из него всех хлоридных соединений и обеспечения в трубопроводе 162 не содержащего хлоридов отходящего газа.
Что касается установки 130 стабилизатора, жидкий изомеризат в трубопроводе 134 может быть направлен в колонну 150 деизогексанизации для разделения. Боковой отводной поток из колонны деизогексанизации в трубопроводе 154, содержащий линейный гексан, циклические углеводороды и монометилразветвленный пентан, может быть выведен из колонны 150 деизогексанизации и рециркулирован для объединения с потоком углеводородного сырья в трубопроводе 102. Пентаны, диметилбутаны и некоторые монометилалканы, удаленные из потока верхнего продукта колонны деизогексанизации в трубопроводе 152, объединяют с C6 нафтенами и с C7+ в потоке нижнего продукта колонны деизогексанизации в трубопроводе 156 для формирования потока продукта изомеризата в трубопроводе 158.
В соответствии с примером осуществления заявители дополнительно обнаружили, что объединенный поток, включающий в себя поток верхнего продукта абсорбера или оставшуюся часть потока верхнего продукта абсорбера и вторую часть потока отходящего газа стабилизатора, направленного в обход колонны абсорбции, может непосредственно поступать в отработанный катализатор в установке каталитического риформинга (не показана). В таком варианте осуществления скруббер 160 может не потребоваться.
На фиг. 2 представлен другой пример осуществления способа и устройства для изомеризации углеводородов со ссылкой на способ и устройство 200. Многие элементы на фиг. 2 имеют такую же конфигурацию, как и на фиг. 1, носят такой же соответствующий номер позиции и имеют аналогичные рабочие условия. Элементы на фиг. 2, которые соответствуют элементам на фиг. 1, но имеют другую конфигурацию, носят те же номера позиций, что и на фиг. 1, но отмечены символом штриха (’). На фиг. 2 показаны такие же устройство и способ, как на фиг. 1, за исключением указанных ниже отличий. В соответствии с примером осуществления, как показано на фиг. 2, поток углеводородного сырья в трубопроводе 112’ может поступать в реактор 120 изомеризации для изомеризации потока углеводородного сырья в присутствии катализатора изомеризации и водорода в условиях изомеризации с получением потока изомеризованного продукта в трубопроводе 122, обрабатываемого дополнительно, как описано на фиг. 1.
В данном варианте осуществления первая часть потока отходящего газа стабилизатора входит в контакт с частью бокового отводного потока из колонны деизогексанизации в колонне 140 абсорбции. Как показано на фиг. 2, боковой поток из колонны деизогексанизации в трубопроводе 154 может быть разделен на первую часть бокового отводного потока из колонны деизогексанизации в трубопроводе 202 и вторую часть бокового отводного потока из колонны деизогексанизации в трубопроводе 204. В трубопроводе 202 первого бокового отводного потока из колонны деизогексанизации и в трубопроводе 204 второго бокового отводного потока из колонны деизогексанизации могут быть установлены один или более клапанов для управления долями разделения в процентах бокового отводного потока из колонны деизогексанизации. Вторая часть бокового отводного потока из колонны деизогексанизации составляет от 40 до 80 мас.% или от 50 до 70 мас.% бокового отводного потока из колонны деизогексанизации. Первая часть бокового отводного потока из колонны деизогексанизации в трубопроводе 202 может быть пропущена через охладитель 118 с обеспечением потока охлажденных углеводородов в трубопроводе 119. Как показано на фиг. 2, первая часть потока отходящего газа стабилизатора в трубопроводе 135 входит в контакт с потоком охлажденных углеводородов в трубопроводе 119 с обеспечением потока верхнего продукта абсорбера в трубопроводе 142 и потока нижнего продукта абсорбера, содержащего хлориды, в трубопроводе 144, обрабатываемых дополнительно, как показано на фиг. 1. Вторая часть бокового отводного потока из колонны деизогексанизации в трубопроводе 204 может быть введена в поток углеводородного сырья в трубопроводе 102 и направлена на колонну 110 осушки с обеспечением потока углеводородного сырья в трубопроводе 112’. Остальная часть способа аналогична описанию на фиг. 1.
Было обнаружено, что общая скорость введения хлоридов, т. е. требуемое количество хлоридных соединений и расход каустика для предлагаемой технологической схемы, как описано в настоящем описании, может быть уменьшена на величину до 15% по сравнению с традиционными схемами. Кроме того, благодаря предложенной технологической схеме возрастает производство СУГ из-за извлечения C3 и C4 из отходящих газов, а также извлечения HCl в колонне абсорбции.
Заявители обнаружили, что выраженная в процентах степень извлечения хлороводорода из отходящего газа в колонне абсорбции варьируется в зависимости от изменения количества второй части потока углеводородного сырья, поступающего в колонну абсорбции, т. е. от потока жидкости в колонну абсорбции при различных температурах охладителя. Заявители обнаружили, что оптимальное количество второй части углеводородного сырья, направляемого в обход реактора изомеризации, составляет от 20 мас.% до 35 мас.%, при этом вследствие какого-либо дополнительного возрастания снижается доход из-за крайне низкого увеличения извлечения хлороводорода. Например, в таблице 1 показано, что извлечение хлороводорода осуществляют в оптимальных условиях, когда вторая часть потока углеводородного сырья составляет от 20 мас.% до 25 мас.% потока углеводородного сырья при температуре охладителя 0 °F. При уровне ниже 20 мас.% извлечение происходит в гораздо меньшей степени. В случае превышения 25 мас.% извлечение практически достигает максимального уровня, а при любом дополнительном разделении сырья снижается доход. При температуре на выходе охладителя, равной 40 °F, извлечение хлороводорода осуществляется в оптимальных условиях, в которых вторая часть потока углеводородного сырья, направляемая в обход реактора изомеризации, составляет от 20 мас.% до 35 мас.% потока углеводородного сырья, как показано в таблице 2.
Таблица 1
| Поток жидкости в колонну абсорбции (% от объединенного сырья) |
Рабочие условия абсорбера | |||
| Температура на выходе охладителя, °F | Давление, фунты на кв. дюйм изб. | Стадии | % извлечения HCl в колонне абсорбции | |
| 10% | 0 | 200 | 10 | 38,82% |
| 15% | 0 | 200 | 10 | 51,49% |
| 20% | 0 | 200 | 10 | 96,00% |
| 25% | 0 | 200 | 10 | 99,63% |
| 30% | 0 | 200 | 10 | 99,93% |
| 35% | 0 | 200 | 10 | 99,98% |
| 40% | 0 | 200 | 10 | 99,99% |
| 45% | 0 | 200 | 10 | 100,00% |
Таблица 2
| Поток жидкости в колонну абсорбции (% от объединенного сырья) |
Рабочие условия абсорбера | |||
| Температура на выходе охладителя, °F | Давление, фунты на кв. дюйм изб. | Стадии | % извлечения HCl в колонне абсорбции | |
| 10% | 40 | 200 | 10 | 34,40% |
| 15% | 40 | 200 | 10 | 43,80% |
| 20% | 40 | 200 | 10 | 55,70% |
| 25% | 40 | 200 | 10 | 89,10% |
| 30% | 40 | 200 | 10 | 97,30% |
| 35% | 40 | 200 | 10 | 99,20% |
| 40% | 40 | 200 | 10 | 99,70% |
| 45% | 40 | 200 | 10 | 99,94% |
Кроме того, в таблице 3 показано изменение выраженного в процентах коэффициента извлечения HCl в колонне абсорбции по мере изменения температуры на выходе охладителя. Как показано в таблице 3, заявители обнаружили, что коэффициент извлечения хлороводорода значительно снижается и составляет менее 96 мас.%, когда температура охладителя достигает 20°F. Соответственно, заявители обнаружили, что оптимальная температура охладителя должна находиться в диапазоне от -40°F до 20°F для получения желаемого коэффициента извлечения HCl.
Таблица 3
| Поток жидкости в колонну абсорбции (% от объединенного сырья) |
Рабочие условия абсорбера | |||
| Температура на выходе охладителя, °F | Давление, фунты на кв. дюйм изб. | Стадии | % извлечения HCl в колонне абсорбции | |
| 25% | -40 | 200 | 10 | 99,99% |
| 25% | -30 | 200 | 10 | 99,95% |
| 25% | -20 | 200 | 10 | 99,90% |
| 25% | -10 | 200 | 10 | 99,80% |
| 25% | 0 | 200 | 10 | 99,60% |
| 25% | 10 | 200 | 10 | 99,10% |
| 25% | 20 | 200 | 10 | 97,93% |
| 25% | 30 | 200 | 10 | 95,55% |
| 25% | 40 | 200 | 10 | 91,05% |
| 25% | 60 | 200 | 10 | 71,24% |
| 25% | 80 | 200 | 10 | 51,75% |
| 25% | 100 | 200 | 10 | 48,89% |
Кроме того, с помощью способа, описанного в настоящем описании, как показано на фиг. 1 и фиг. 2, удается сэкономить 10,4 млн. долл. США в год по сравнению со стандартными схемами без абсорбера и сэкономить 1,1 млн. долл. США по сравнению со схемой, имеющей абсорбер без охладителей.
Кроме того, заявители применяли паровой эжектор, как описано в настоящем описании, для частичной рециркуляции отходящего газа, поступающего из потока верхнего продукта колонны абсорбции или из объединенного потока в реактор изомеризации. В современной практике такую рециркуляцию осуществляют с применением компрессора. За счет применения парового эжектора можно реализовать эту рециркуляцию без каких-либо движущихся частей, а значит, обеспечить дополнительную экономию капитальных затрат.
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 изомеризации потока углеводородного сырья, содержащего по меньшей мере один из C4-C7 углеводородов, причем способ включает в себя изомеризацию первой части потока углеводородного сырья в присутствии катализатора изомеризации и водорода в реакторе изомеризации в условиях изомеризации с получением потока изомеризованного продукта; стабилизацию потока изомеризованного продукта в установке стабилизации для обеспечения потока отходящего газа стабилизатора, содержащего хлориды, и потока жидкого изомеризата; охлаждение второй части потока углеводородного сырья до температуры от -40°F до 20°F с обеспечением потока охлажденного углеводородного сырья; приведение в контакт первой части потока отходящего газа стабилизатора с потоком охлажденного углеводородного сырья в колонне абсорбции с обеспечением потока верхнего продукта абсорбера и потока нижнего продукта абсорбера, содержащего хлориды; и подачу потока нижнего продукта абсорбера в реактор изомеризации. 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, в котором вторую часть потока углеводородного сырья охлаждают до температуры от -10°F до 10°F с получением потока охлажденного углеводородного сырья. 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, в котором вторая часть потока углеводородного сырья составляет от 20 до 35 мас.% потока углеводородного сырья. 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, дополнительно включающий в себя направление второй части потока отходящего газа стабилизатора в обход абсорбера. 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, в котором вторая часть потока отходящего газа стабилизатора составляет от 10 до 40% потока отходящего газа стабилизатора. 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, дополнительно включающий в себя поступление потока верхнего продукта абсорбера в дополнительный охладитель для обеспечения потока конденсированного потока, поступающего обратно в колонну абсорбции, и при этом оставшаяся часть потока верхнего продукта абсорбера поступает в скруббер. 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, в котором приведение в контакт осуществляют в колонне абсорбции при рабочем давлении 160-300 фунтов/кв. дюйм изб. 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, дополнительно включающий в себя разделение потока углеводородного сырья на первую часть потока углеводородного сырья и вторую часть потока углеводородного сырья. 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, в котором поток нижнего продукта абсорбера поступает ниже по направлению движения от места разделения потока углеводородного сырья. 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, дополнительно включающий в себя рециркуляцию по меньшей мере одной из части потока верхнего продукта абсорбера и части второй части потока отходящего газа стабилизатора в реактор изомеризации путем пропускания через паровой эжектор, расположенный выше по потоку от реактора изомеризации. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, дополнительно включающий в себя поступление по меньшей мере части потока верхнего продукта абсорбера и второй части потока отходящего газа стабилизатора на отработанный катализатор в установке каталитического риформинга.
Второй вариант осуществления изобретения представляет собой способ изомеризации потока углеводородного сырья, содержащего по меньшей мере один из C4-C7 углеводородов, причем способ включает в себя изомеризацию по меньшей мере части потока углеводородного сырья в присутствии катализатора изомеризации и водорода в реакторе изомеризации в условиях изомеризации с получением потока изомеризованного продукта; стабилизацию потока изомеризованного продукта в установке стабилизации для обеспечения потока отходящего газа стабилизатора, содержащего хлориды, и потока жидкого изомеризата; поступление потока жидкого изомеризата в колонну деизогексанизации для обеспечения готового изомеризата и бокового потока колонны деизогексанизации. Приведение в контакт первой части потока отходящего газа стабилизатора с первой частью бокового отводного потока из колонны деизогексанизации в колонне абсорбции с обеспечением потока верхнего продукта абсорбера и потока нижнего продукта абсорбера, содержащего хлориды; и подачу потока нижнего продукта абсорбера в реактор изомеризации. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном разделе, дополнительно включающий в себя охлаждение первой части бокового отводного потока из колонны деизогексанизации до температуры от -40°F до 20°F перед поступлением в колонну абсорбции для осуществления стадии приведения в контакт. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном разделе, дополнительно включающий в себя поступление второй части бокового отводного потока из колонны деизогексанизации в реактор изомеризации. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном разделе, дополнительно включающий в себя направление второй части потока отходящего газа стабилизатора в обход колонны абсорбции. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном разделе, в котором вторая часть потока отходящего газа стабилизатора составляет от 10 до 40% потока отходящего газа стабилизатора. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном разделе, дополнительно включающий в себя поступление потока верхнего продукта абсорбера в дополнительный охладитель для обеспечения потока конденсированного продукта, поступающего обратно в колонну абсорбции, и при этом оставшаяся часть потока верхнего продукта абсорбера поступает в скруббер. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном разделе, дополнительно включающий в себя рециркуляцию по меньшей мере одной из части потока верхнего продукта абсорбера и части второй части потока отходящего газа стабилизатора в реактор изомеризации путем пропускания через паровой эжектор, расположенный выше по направлению движения относительно реактора изомеризации. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном разделе, дополнительно включающий в себя поступление по меньшей мере части потока верхнего продукта абсорбера и второй части потока отходящего газа стабилизатора на отработанный катализатор в установке каталитического риформинга. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном разделе, в котором приведение в контакт осуществляют в колонне абсорбции при рабочем давлении 160-300 фунтов/кв. дюйм изб.
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 Фаренгейта, а все доли и процентные значения даны по массе.
1. Способ изомеризации потока углеводородного сырья, содержащего по меньшей мере один из C4-C7 углеводородов, причем способ включает в себя:
изомеризацию первой части потока углеводородного сырья в присутствии катализатора изомеризации и водорода в реакторе изомеризации в условиях изомеризации с получением потока изомеризованного продукта;
стабилизацию потока изомеризованного продукта в установке стабилизации для обеспечения потока отходящего газа стабилизатора, содержащего хлориды, и потока жидкого изомеризата;
охлаждение второй части потока углеводородного сырья до температуры от
-40°С (-40°F) до -7°C (20°F) с обеспечением потока охлажденного углеводородного сырья;
приведение в контакт первой части потока отходящего газа стабилизатора с потоком охлажденного углеводородного сырья в колонне абсорбции с обеспечением потока верхнего продукта абсорбера и потока нижнего продукта абсорбера, содержащего хлориды; и
поступление потока нижнего продукта абсорбера в реактор изомеризации.
2. Способ по п. 1, в котором вторая часть потока углеводородного сырья охлаждена до температуры от -23°C (-10°F) до -12°C (10°F) с обеспечением потока охлажденного углеводородного сырья.
3. Способ по п. 1, в котором вторая часть потока углеводородного сырья составляет от 20 до 35 мас.% потока углеводородного сырья.
4. Способ по п. 1, дополнительно включающий в себя направление второй части потока отходящего газа стабилизатора в обход абсорбера.
5. Способ по п. 4, в котором вторая часть потока отходящего газа стабилизатора составляет от 10 до 40% потока отходящего газа стабилизатора.
6. Способ по п. 1, дополнительно включающий в себя поступление потока верхнего продукта абсорбера в дополнительный охладитель для обеспечения потока конденсированного продукта, поступающего обратно в колонну абсорбции, и при этом оставшаяся часть потока верхнего продукта абсорбера поступает в скруббер.
7. Способ по п. 1, в котором приведение в контакт осуществляют в колонне абсорбции при рабочем давлении 1103-2068 кПа (160–300 фунтов/кв. дюйм изб.).
8. Способ по п. 1, в котором поток нижнего продукта абсорбера поступает ниже по направлению движения от места разделения потока углеводородного сырья.
9. Способ по п. 1, дополнительно включающий в себя рециркуляцию по меньшей мере одной из части потока верхнего продукта абсорбера и части второй части потока отходящего газа стабилизатора в реактор изомеризации путем пропускания через паровой эжектор, расположенный выше по направлению движения относительно реактора изомеризации.
10. Способ по п. 1, дополнительно включающий в себя подачу по меньшей мере части потока верхнего продукта абсорбера и второй части потока отходящего газа стабилизатора на отработанный катализатор в установке каталитического риформинга.
