Способ и устройство для превращения этилена, присутствующего в головном потоке из установки fcc, в целях повышения производства пропилена
Изобретение относится к двум вариантам устройства фракционирования газообразной фракции, выходящей из верхней части фракционной колонны установки каталитического крекинга, причем фракция содержит сжиженный нефтяной газ (СНГ), легкий бензин и остаточный газ, называемый "горючим газом", который сам содержит некоторое количество этилена. При этом по одному из вариантов устройство включает в себя: первую секцию абсорбции, позволяющую разделить горючий газ и поток легкого бензина и СНГ, причем указанная секция обычно имеется в существующей установке каталитического крекинга, установку каталитической конверсии этилена в пропилен и другие представляющие интерес продукты, причем сырьем для нее является горючий газ, в которой большая часть этилена превращается преимущественно в пропилен, а также ароматические соединения и другие представляющие интерес продукты в присутствии катализатора на основе цеолита, новую секцию абсорбции, в которую вводят потоки с установки конверсии после повторного сжатия, причем пропилен, бутен и бензиновые фракции, содержащиеся в указанных потоках, извлекают в указанной секции абсорбции, используя бензин, поступающий из существующего дебутанизатора, вторую секцию вспомогательной абсорбции, в которую вводят газ, выходящий из новой секции абсорбции, секцию дебутанизации, в которую вводят фракции СНГ и бензина, выходящие из новой секции абсорбции, и которая производит стабилизированный бензин и легкую фракцию СНГ. Использование предлагаемого изобретения позволяет выделить максимальную часть этилена, содержащегося в горючем газе, чтобы превратить его в основном в пропилен. Образуются и другие ценные продукты, главным образом бутен и ароматические соединения. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил., 3 табл., 2 пр.
Описание
Контекст изобретения
В установке каталитического крекинга (обычно называемого FCC), на выходе системы реакция/регенерация, находится фракционная колонна, которая позволяет разделить тяжелые фракции, тяжелую нафту и легкие фракции: газ, сжиженный нефтяной газ (СНГ) и легкие бензины, которые возвращают в голову колонны. Эти легкие головные фракции направляют затем в секцию, позволяющую извлечь максимум СНГ и бензина и, возможно, очистить газ перед его отправкой в горючий газ. Этот газ, называемый "горючим газом", содержит довольно значительное количество этилена (иногда обозначаемого C2-), который часто сжигают вместе с горючим газом. Довольно полную ссылку можно найти в Reza Sadeghbeigi, "Fluid Catalytic Cracking Handbook", 3 ed., pt 1.
В редких случаях горючий газ очищают дополнительно путем криогенного фракционирования, позволяющего извлечь этилен. Эта опция является дорогостоящей и оправдана только для крупных установок, с большими расходами этилена. Соединениями, пользующимися наибольшим спросом на практике, являются пропилен (иногда обозначаемый C3-) и бензин, и имеется много патентов, направленных на повышение их производства. В настоящее время существует тенденция к повышению выхода установок FCC по пропилену: обычно выход составляет менее 5%, но, изменяя тип сырья и рабочие условия, можно иметь до 18% пропилена от сырья. Количество произведенного этилена также повышается, но так как этилен выходит в газообразной форме, очень сильно разбавленный азотом, диоксидом углерода, водородом, метаном, этаном, другими алканами, другими олефинами и другими примесями (CO, H2S, NH3, SO2, NO2 и т.д.), его очень сложно выделить и обычно его направляют в горючий газ нефтеперерабатывающего завода.
Краткое описание фигур
Фигура 1, соответствующая уровню техники, показывает схему фракционирования потоков с установки каталитического крекинга (FCC), ограниченную легкой частью указанных потоков, то есть легким бензином, СНГ и остаточным газом, называемым "горючим газом", так как, согласно уровню техники, этот газ чаще всего направляют в топливную сеть нефтеперерабатывающего завода без позднейшего разделения.
Фигура 2 показывает принципиальную схему способа по изобретению, согласно которой горючий газ направляют на установку (22) конверсии этилена в пропилен. Схема дополнена секцией абсорбции (31) и секцией дебутанизации (35).
Фигура 3 показывает вариант схемы согласно изобретению, в котором конверсия этилена в установке конверсии (22) не является полной, может быть выгодным вернуть часть газа, выходящего из установки конверсии (22), после сжатие в компрессоре (26), в секцию конверсии (22) по линии (38).
Фигура 4 более детально показывает установку (22) конверсии этилена в пропилен согласно изобретению. Так как основная реакция является сильно экзотермической, необходимо иметь по меньшей мере два реактора (223) и (227) с промежуточным охлаждением (225).
Фигура 5 показывает вариант установки конверсии (22) согласно изобретению, в соответствии с которым сырье для установки (22) конверсии этилена в пропилен содержит высокую долю рециркулирующего потока (222), что позволяет эксплуатировать установку с единственным реактором (223).
Краткое описание изобретения
Настоящее изобретение относится к способу, позволяющему превратить в пропилен и другие экстрагируемые продукты этилен, содержащийся в горючем газе, то есть в головном газе, выходящем с фракционирования потоков из установки каталитического крекинга, после отделения фракции легкого бензина и СНГ. Действительно, головной газ, выходящий с фракционирования потоков из установки FCC, содержит фракцию легкого бензина, СНГ (сжиженный нефтяной газ) и остаточный газ, который обычно используется как горючее. Однако этот горючий газ содержит некоторую долю этилена, который можно превратить в более ценный продукт посредством реакции конверсии этилена в основном в пропилен и другие представляющие интерес продукты, что требует установки каталитической конверсии, которая, согласно уровню техники, включена в схему обработки головных потоков.
Таким образом, задача настоящее изобретения заключается в том, чтобы выделить максимальную часть этилена, содержащегося в горючем газе, чтобы превратить его в основном в пропилен. Образуются и другие ценные продукты, главным образом бутен и ароматические соединения. Эти продукты будут экстрагированы соответственно в СНГ и бензиновую фракцию.
Установка конверсии этилена в пропилен интегрирована в схему фракционирования головных потоков из FCC, которая более точно называется секцией рекуперации, для обработки легких потоков, выходящих сверху главной фракционной колонны.
Катализатор, использующийся в установке конверсии этилена в пропилен, содержит цеолит, который при высокой температуре (500-650°C) позволяет работать без слишком быстрой дезактивации, несмотря на неуглеводородные примеси, присутствующие вместе с этиленом в сырье. Предпочтительным катализатором является катализатор, содержащий ZSM-5 в инертной матрице, например, оксида кремния. Можно провести пост-обработку этого катализатора, чтобы ограничить его дезактивацию в цикле. Для этого процесса подходит любой цеолит, позволяющий осуществить реакции взаимопревращения олефинов (то есть конверсию между олефинами, как происходит на установке конверсии (22)). Конверсия этилена в пропилен является сильно экзотермической, но так как этилен сильно разбавлен, и так как другие реакции, протекающие на других олефинах, присутствующих в смеси, являются эндотермическими, эта сильная экзотермичность не вызывает проблем, и во многих случаях можно использовать всего один реактор. Обычно экзотермичность реакции конверсии C2- в C3-используют для осуществления предварительного нагрева сырья с помощью теплообменника сырье - выходящий поток.
Реактор или реактора, использующиеся для реакции конверсии C2- в C3-, представляют собой радиальные реактора с восходящим или нисходящим потоком, то есть с поперечным течением сырья через катализаторный слой. Катализаторный слой может быть неподвижным или движущимся слоем. Движущийся слой представляет собой слой с гравитационным течением типа, какой встречается в установках каталитического риформинга бензинов.
Реактор или реактора связаны также с контуром регенерации путем сжигания, что позволяет осуществлять процесс в непрерывном режиме. Реакция конверсии требует парциального давления олефинов от 1 до 2 бар, предпочтительно от 1,25 до 1,75 бар, но благодаря сильному разбавлению можно работать при давлении в интервале от 6 до 12 бар, в зависимости от ситуации, то есть при давлении, не слишком сильно отличающемся от давления в секции рекуперации (15-20 бар).
Регенерацию проводят при той же температуре, при какой осуществляют реакцию, и предпочтительно при том же давлении, что позволяет быстро перевести реактор из режима реакции в режим регенерации и из режима регенерации в режим реакции. Реактор, переведенный в режим регенерации (тогда как регенерированный реактор переведен в режим реакции), соединен с секцией регенерации, содержащей теплообменник сырье - выходящий поток, охлаждающий теплообменник, сепаратор, позволяющий сконденсировать воду реакции, и компрессор рециркуляции регенерационного газа.
Регенерацию осуществляют путем сжигания кокса, осажденного на катализаторе, в течение нескольких часов, нагнетая в регенерационный газ подходящее количество воздуха, возможно разбавленного инертным газом, например, азотом, или горючими газами, обедненными кислородом, чтобы ограничить повышение температуры в реакторе максимум 50°C, что позволяет пройти через регенерационную печь. Число реакторов подбирают так, чтобы всегда иметь по меньшей мере один реактор в стадии реакции и по меньшей мере один реактор в стадии регенерации.
Размещение установки конверсии между первой и второй секциями абсорбции, обычно уже имеющимися в схеме фракционирования согласно уровню техники, позволяет легко и с малыми затратами переналадить FCC, без изменения основного существующего оборудования. Дополнительная выработка пропилена составляет порядка 10%, что позволяет на находящихся ниже по потоку установках (так называемая колонна "суперфракционирования", в частности пропан/пропилен) перерабатывать эту дополнительную продукцию с незначительным модификациями или даже без каких-либо модификаций, если проектные допуски на размеры являются достаточными.
Более точно, настоящее изобретение относится к способу фракционирования газообразной фракции, выходящей сверху фракционной колонны установки каталитического крекинга (FCC), причем фракция содержит СНГ (сокращение от сжиженного нефтяного газа), легкий бензин и остаточный газ, называемый "горючим газом", который сам содержит некоторое количество этилен. Именно этот этилен в настоящем изобретении стремятся использовать для превращения в пропилен и другие представляющие интерес продукты.
Способ согласно изобретению обычно включает в себя:
- первую секцию абсорбции (6), позволяющую разделить горючий газ (15) и поток (10) легкого бензина и СНГ, эта секция обычно имеется в FCC и не требует никаких модификаций в связи с размещением оборудования согласно настоящему изобретению (установка конверсии (22) и секции абсорбции (31) и дебутанизации (35),
- установку конверсии (22) этилена в пропилен, в которой большая часть этилена превращается преимущественно в пропилен, ароматику и другие представляющие интерес продукты, причем другие присутствующие олефины (C4, C5+) также частично преобразуются, главным образом в пропилен,
- новую секцию абсорбции (31), в которую вводят потоки с установки конверсии (22) после разделения в сепараторе (24), производящую газовую фазу (25), которую повторно сжимают в компрессоре (26) перед вводом в новую секцию абсорбции (31), и жидкую фазу (28), которую перекачивают насосом (29), чтобы также ввести в новую секцию абсорбции (31). Пропилен, бутен, бензиновые фракции, содержащиеся в газообразной фракции (27), и жидкую фракцию (30) извлекают в указанной секции абсорбции (31), используя бензин (32), поступающий из имеющегося дебутанизатора (11),
- вторую секцию абсорбции (16), в которую вводят газ (33), выходящий из новой секции абсорбции. Эта вторая секция абсорбции (16) используется обычно в классической схеме FCC и не требует никаких модификаций, которые могли бы быть вызваны размещением оборудования по настоящему изобретению (то есть секции абсорбции (31), описанной выше, и описываемых ниже установки конверсии (22) и секции дебутанизации (35),
- новую секцию дебутанизации (35), в которую вводят фракции СНГ и бензина (34), выходящие из новой секции абсорбции (31), и которая производит стабилизированный бензин (36) и легкую фракцию (37), которую можно смешать с полученным СНГ.
Установка конверсии (22) этилена в пропилен и другие представляющие интерес продукты представляет собой каталитическую установку, использующую катализатор на основе цеолита, работающий при температуре от 500°C до 650°C и парциальном давлении олефинов от 1 до 2 бар.
В первом варианте способ фракционирования согласно настоящему изобретению часть (27) газообразного потока (23) с установка конверсии этилена в пропилен и другие представляющие интерес продукты возвращают на вход установки конверсии после сжатия в компрессоре (26), причем указанная возвращаемая фракция может варьироваться от 10% до 75% от полного потока (27), поступающего в секцию (31).
В способе фракционирования согласно настоящему изобретению установка (22) конверсии этилена в пропилен и другие желаемые продукты содержит по меньшей мере два реактора (223) и (227), разделенных промежуточным охлаждением потока (224) из первого реактора (223), направляемого во второй реактор (227), с помощью первого теплообменника (225), затем на выходе из реактора (227) преобразованный поток (228) направляют в теплообменник (221) сырье - выходящий поток, где он охлаждается за счет непрямого обмена с сырьем (15), затем в холодильник (230), где охлаждение завершается с помощью охлаждающей воды.
В другом варианте способа фракционирования согласно настоящему изобретению сырье (15) из установки конверсии (22) поступает в смеси с рециркулирующим потоком (38), происходящим из части потока (27), в теплообменник (221) сырье - выходящий поток, где эти два потока предварительно нагревают до рабочей температуры, затем направляют в реактор (223) установки конверсии (22), причем преобразованный поток (228) направляют в теплообменник (221) сырье - выходящий поток, в котором он охлаждается в результате косвенного обмена с сырьем (15), затем в холодильник (230), где охлаждение завершается с помощью охлаждающей воды, и охлажденный поток (23) направляют в сепаратор (24), в котором жидкую фазу отделяют от газовой фазы, и указанную газовую фазу (25) сжимают в компрессоре (26), затем направляют в секцию абсорбции (31), а жидкость (28) направляют в секцию абсорбции (31) с помощью насоса (29).
В одном предпочтительном варианте способа фракционирования согласно настоящему изобретению установка (22) конверсии этилена в пропилен и другие представляющие интерес продукты функционирует с катализатором на основе цеолита в следующих рабочих условиях:
- температура от 500°C до 650°C,
- парциальное давление этилена от 1 до 2 бар абс.
Подробное описание изобретения
Настоящее изобретение станет более понятным из описания фигур, иллюстрирующих изобретение. При этом фигура 1 соответствует уровню техники, а фигуры 2, 3, 4 и 5 соответствуют настоящему изобретению.
Описание фигуры 1 (уровень техники): фракционирование легких фракций, выходящих из FCC. Из главной фракционной колонны FCC (1) сверху выходит парообразный дистиллят (2) и жидкий дистиллят (3). Эти две фракции содержат преимущественно легкие углеводороды (парафины и олефины), от метана до легкого бензина, водород, азот, оксиды углерода (CO и CO2), воду и небольшие количества H2S и NH3, а также следы SOx и NOx. Паровую фракцию сжимают в компрессоре (4) и направляют по линии (5) в первую секцию абсорбции (6).
Жидкую фракцию перекачивают насосом (7) и отправляют по линии (8) в секцию абсорбции (6). Эта секция использует абсорбированный бензин, поступающий по линии (9), для извлечения основной массы жидких фракций, которые отправляют по линии (10) в секцию дебутанизации (11), где отделяют с одной стороны бензин, выходящий по линии (12), и СНГ (C3/C4), выходящий по линии (14). Часть бензина возвращают по линии (9) в секцию (6), а остальной образует продуктовый бензин, отправляемый по линии (13) наружу установки.
Из секции (6) по линии (15) выходит также газообразная фракция, лишенная по существу всего СНГ и бензина. Чтобы завершить выделение остальных ценных продуктов, этот газ направляют во вторую секцию абсорбции (16), где тяжелая фракция, поступающая из фракционной колонны (1) по линии (17), позволяет вернуть в колонну по линии (18) вместе с тяжелой фракцией большую часть этого остатка СНГ и бензина. Очищенный легкий газ направляют по линии (19) в секцию очистки (20) перед тем как отправить его в горючий газ по линии (21).
Весь этилен, содержащийся в потоке (21), сжигают. Его извлечение потребовало бы очень глубокой очистки и последующей криогенной перегонки, что предполагает расходы, часто считающиеся слишком высокими по отношению к получаемому количеству. Задачей настоящего изобретения является осуществить конверсию этилена без его очистки и превратить его в основном в пропилен и другие представляющие интерес продукты, которые будут частично извлечены в существующей установке. Это станет более понятным из рассмотрения фигуры 2, которая показывает схему способа согласно изобретению.
Описание фигуры 2 (согласно изобретению): фракционирование легких фракций, выходящий из FCC, с конверсией этилена в пропилен и другие представляющие интерес продукты.
Газообразную фракцию, выходящую из секции (6) по линии (15), направляют теперь не во вторую секцию абсорбции (16), а в новую установку конверсии (22), в которой большая часть этилена превращается в основном в пропилен, ароматику и другие представляющие интерес продукты. Другие присутствующие олефины (C4, C5+) также частично конвертируются, в основном в пропилен. На выходе установки (22) газ находится при более низком давлении и должен быть снова сжат, чтобы его можно было отправить в секцию абсорбции. Поэтому его отправляют по линии (23) в сепаратор (24), а паровую фазу направляют по линии (25) в устройство (26) сжатия, откуда она выходит по линии (27) при более высоком давлении.
Жидкую фазу отправляют по линии (28) на насос (29), откуда она выходит при более высоком давлении по линии (30), чтобы войти в секцию абсорбции (31). Пропилен, бутен и бензиновые фракции, содержащиеся в газе (25), извлекают в секции абсорбции (31), используя бензин, поступающий по линии (32) из существующего дебутанизатора (11). Газ после абсорбции отправляют по линии (33) в существующую секцию (16) вспомогательной абсорбции, а фракции СНГ и бензина направляют по линии (34) в секцию (35) дебутанизации. Стабилизированный бензин выходит по линии (36), его можно отправить на хранение в смеси с бензином, выходящим по линии (13). Легкая фракция из дебутанизатора выходит по линии (37), ее можно смешать с полученным СНГ, выходящим по линии (14).
Можно было бы использовать существующие секции (6) и (11) вместо использования нового оборудования, соответствующего новым секциям (31) и (35). Однако, оборудования секций (6) и (11) может оказаться недостаточным и потребует существенных модификаций, что повлекло бы остановку установки FCC на несколько месяцев. Преимущество создания новых секций (31) и (35) состоит в том, что можно реконструировать существующую установку FCC без больших модификаций, только с несколькими подсоединениями к новой установке, что можно было бы сделать за короткий период во время штатной остановки.
Описание фигуры 3 (вариант по изобретению): фракционирование легких фракций, выходящих из FCC, с конверсией этилена в пропилен и другие представляющие интерес продукты, и возврат части газа, выходящего из установки конверсии.
Так как конверсия этилена в установке конверсии (22) не является полной, может быть выгодным вернуть часть газа, выходящего из установки конверсии (22), сжав его в компрессоре (26), в секцию конверсии (22) по линии (38).
Поскольку этилен, остающийся после конверсии, является еще более разбавленным, чем в сырье (15), это позволит иметь более высокое давление в реакторе конверсии при том же парциальном давлении олефинов, что благоприятно их экономических соображений. Кроме того, уменьшается экзотермичность реакции конверсии в пропилен, что может позволить работать с единственным реактором, то есть снизить расходы на установку, несмотря на ее повышенную производительность.
Описание фигуры 4 (секция конверсии согласно изобретению): установка конверсии этилена с двумя реакторами с промежуточным охлаждением.
Поток, выходящий из существующего абсорбера (6), поступает по линии (15) в теплообменник (221) сырье - выходящий поток, где его предварительно нагревают до рабочей температуры, и отправляют в первый реактор (223). Так как реакция является сильно экзотермической, необходимо проводить охлаждение на выходе из этого первого реактора в парогенераторе (225), чтобы охладить поток (224) до рабочей температуры. Охлажденный поток направляют по линии (226) во второй реактор (227). На этой схеме представлены два реактора (223) и (227). В некоторых случаях может потребоваться разместить еще больше реакторов, если доля этилена на входе, то есть экзотермичность реакции конверсии этилена в пропилен, будет очень высокой. После выхода из второго реактора (227) конвертированный поток отправляют по линии (228) в теплообменник (221) сырье - выходящий поток, где он охлаждается за счет непрямого обмена с сырьем, а затем в холодильник (230), в котором охлаждение завершается с помощью охлаждающей воды. Можно также использовать воздух, чтобы обеспечить охлаждение в холодильнике (230).
На выходе из холодильника (230) этого теплообменника выходящий поток отправляют по линии (23) в сепаратор (24), где жидкую фазу отделяют от газовой фазы. Газовую фазу вводят в линию (25), сжимают в компрессоре (26) и направляют в секцию абсорбции по линии (27). Жидкость, отбираемую по линии (28), отправляют по линии (30) в ту же секцию абсорбции с помощью насоса (29).
Этот первый вариант обычно требует 2, 3 или 4 реакторов (223), работающих последовательно, плюс некоторое число реакторов, работающих в режиме регенерации, чтобы иметь непрерывное производство, плюс, при необходимости, еще некоторое число "резервных" реакторов, в случае, если срок службы катализатора будет меньше 1 года, чтобы можно было заменить катализатор, не останавливая работу. Помимо потерь напора во всех этих реакторах, к этому добавляется потеря напора в парогенераторах, что повышает степень сжатия в компрессоре для рециркуляции газа, и, следовательно, его стоимость и расход электроэнергии. В итоге, капитальные затраты и эксплуатационные расходы будут довольно высокими.
Поэтому можно вернуть часть газового потока, выходящего из сепаратора (24), для дополнительного разбавления олефинов, уменьшения экзотермичности и повышения рабочего давления, что снижает цену и потребление электроэнергии компрессором (26). Другое оборудование тогда станет более дорогим, так как его производительность и рабочее давление будут выше, но число реакторов (223) уменьшится. Можно работать всего с одним реактором при достаточной степени рециркуляции, то есть 3 реактора в сумме: 1 в режиме работы, 1 в режиме регенерации и 1 "резервный".
Оборудование для пуска (в частности, пусковая печь) и регенерации (компрессор, теплообменники, сепаратор и т.д.) на фигурах 4 и 5 не показаны.
Описание фигуры 5 (вариант секции конверсии согласно изобретению): установка конверсии этилена в пропилен и другие представляющие интерес продукты с единственным реактором и возврат части потока из установки конверсии.
Поток, выходящий из существующего абсорбера (6), поступает по линии (15) в смеси с рециклом, поступающим по линии (38), в теплообменник (221) сырье - выходящий поток, где он предварительно нагревается до рабочей температуры, и отправляется по линии (222) в реактор (223). Реакция является сильно экзотермической, но благодаря разбавлению вследствие рециркуляции можно иметь умеренное повышение температуры в 30-50°C, то есть можно работать с единственным реактором. На выходе реактора (223) конвертированный поток отправляют по линии (228) в теплообменник (221) сырье - выходящий поток, где он охлаждается за счет непрямого обмена с сырьем, затем в холодильник (230), где охлаждение завершается с помощью охлаждающей воды. Для охлаждения можно также использовать воздух. На выходе из этого теплообменника поток отправляют по линии (23) в сепаратор (24), где жидкая фаза отделяется от газовой фазы. Газовую фазу вводят в линию (25), сжимают в компрессоре (26) и отправляют в секцию абсорбции (31).
Жидкость, откачиваемую по линии (28), направляют в секцию абсорбции (31) по линии (30) с помощью насоса (29).
Примеры согласно изобретению
Пример 1
В этом первом примере согласно изобретению рассматривается установка FCC производительностью 2 т/год, работающая так, чтобы производить максимум пропилена (C3-).
Процесс осуществляют в соответствии со схемами с фигур 2 и 4. Применяется установка (22) конверсии этилена в пропилен с двумя реакторами, один из которых находится в режиме реакции, а другой в режиме регенерации.
Сырье поступает в установку конверсии этилена по линии (15) с расходом 16350 кг/ч и имеет следующий состав (в моль.%):
| азот: | 17,8 |
| водород: | 14,2 |
| метан: | 27,3 |
| этан: | 13,7 |
| этилен: | 13,7 |
| пропан: | 0,3 |
| пропилен: | 3,2 |
| бутан: | 0,3 |
| бутены: | 0,4 |
| бензин: | 3,9 |
| вода: | 0,5 |
| CO: | 1,0 |
| CO2: | 3,8 |
H2S, NH3, SOx, NOx присутствуют в следовых количествах.
Давление на входе реакторов конверсии составляет 7,8 бар абс., что позволяет иметь парциальное давление олефинов 1,5 бара и давление на входе компрессора 5,5 бар.
Температура на входе реакторов составляет 550°C. Применяется два реактора, соединенные последовательно, с повышением температуры на выходе реактора 43°C для каждого реактора, и с промежуточным охлаждением благодаря генерации пара. В сепараторе имеют 390 кг/ч жидкости.
На выходе из второго реактора состав следующий (моль.%):
| азот: | 18,7 |
| водород: | 15,0 |
| метан: | 28,7 |
| этан: | 14,4 |
| этилен: | 2,9 |
| пропан: | 0,7 |
| пропилен: | 8,5 |
| бутан: | 0,7 |
| бутены: | 0,6 |
| бензин: | 4,5 |
| вода: | 0,5 |
| CO: | 1,0 |
| CO2: | 3,8 |
H2S, NH3, SOx, NOx присутствуют в следовых количествах.
Итого, выработка пропилена, которая составляла 21 т/ч без конверсии этилена, повышается на 1,8 т/ч, то есть на 9%, и образуется также небольшой дополнительный поток бутенов (70 кг/ч) и бензина (400 кг/ч).
Пример 2
Рассматривается установка FCC производительностью 2 т/год, работающая так, чтобы получать максимум пропилена. Действуют в соответствии со схемами с фигур 3 и 5, то есть с возвратом части газа, выходящего из установки конверсии (22), после сжатия в компрессоре (26), в секцию конверсии (22) по линии (38).
Сырье поступает в секцию конверсии этилена по линии (15) с расходом 16350 кг/ч, как в примере 1, и имеет тот же состав, что и в примере 1.
Возвращаемый поток из выхода компрессора составляет 15150 кг/ч. Давление на входе реактора равно 9 бар абс, что позволяет иметь парциальное давление олефинов 1,5 бара и давление на входе компрессора 7,7 бар. Температура на входе реактора составляет 550°C.
Работают с единственным реактором в установке конверсии (22) и при повышении температуры в реакторе на 44°C. В сепараторе (24) имеют 660 кг/ч жидкости.
На выходе реактора состав следующий (моль.%):
| азот: | 7618,8 |
| водород: | 15,0 |
| метан: | 28,9 |
| этан: | 14,6 |
| этилен: | 1,6 |
| пропан: | 0,7 |
| пропилен: | 10,2 |
| бутан: | 0,7 |
| бутены: | 0,4 |
| бензин: | 3,5 |
| вода: | 0,5 |
| CO: | 1,0 |
| CO2: | 3,9 |
H2S, NH3, SOx, NOx присутствуют в следовых количествах.
Итого, выработка пропилена, которая составляла 21 т/ч без установки конверсии этилена, повышается на 2,3 т/ч благодаря установке конверсии этилена в пропилен (22), то есть выигрыш составляет 11%. Как вторичный эффект изобретения создается также небольшой дополнительный поток бутенов (30 кг/ч) и бензина (200 кг/ч).
1. Устройство фракционирования газообразной фракции, выходящей из верхней части фракционной колонны установки каталитического крекинга, причем фракция содержит сжиженный нефтяной газ (СНГ), легкий бензин и остаточный газ, называемый "горючим газом", который сам содержит некоторое количество этилена, причем устройство включает в себя:
- первую секцию абсорбции (6), позволяющую разделить горючий газ (15) и поток (10) легкого бензина и СНГ, причем указанная секция обычно имеется в существующей установке каталитического крекинга,
- установку (22) каталитической конверсии этилена в пропилен и другие представляющие интерес продукты, причем сырьем для нее является горючий газ (15), в которой большая часть этилена превращается преимущественно в пропилен, а также ароматические соединения и другие представляющие интерес продукты в присутствии катализатора на основе цеолита,
- новую секцию абсорбции (31), в которую вводят потоки с установки конверсии (22) после повторного сжатия, причем пропилен, бутен и бензиновые фракции, содержащиеся в указанных потоках, извлекают в указанной секции абсорбции (31), используя бензин (32), поступающий из существующего дебутанизатора (11),
- вторую секцию (16) вспомогательной абсорбции, в которую вводят газ (33), выходящий из новой секции абсорбции (31),
- секцию дебутанизации (35), в которую вводят фракции СНГ и бензина (34), выходящие из новой секции абсорбции (31), и которая производит стабилизированный бензин (36) и легкую фракцию СНГ (37).
2. Устройство фракционирования газообразной фракции, выходящей из верхней части фракционной колонны установки каталитического крекинга по п. 1, причем установка (22) конверсии этилена в пропилен содержит по меньшей мере два реактора (223) и (227), разделенных промежуточным охлаждением потока (224) из первого реактора (223), идущего во второй реактор (227), в теплообменнике (225) на выходе реактора (227), и преобразованный поток (228) направляют на охлаждение.
3. Способ фракционирования газообразной фракции, выходящей из верхней части фракционной колонны установки каталитического крекинга, причем указанная фракция содержит СНГ, легкий бензин и остаточный газ, называемый "горючим газом", который в свою очередь содержит некоторое количество этилена, причем способ включает следующие стадии:
- разделение горючего газа (15) и потока (10) легкого бензина и СНГ в первой секции абсорбции (6), причем указанная первая секция имеется в существующей установке каталитического крекинга,
- превращение большой части этилена главным образом в пропилен, а также в ароматические соединения и другие представляющие интерес продукты, в присутствии катализатора на основе цеолита в установке (22) каталитической конверсии этилена в пропилен и другие представляющие интерес продукты, сырьем для которой является горючий газ (15),
- впуск потока, выходящего из установки конверсии (22), после повторного сжатия, в новую секцию абсорбции (31), причем пропилен, бутен и бензиновые фракции, содержащиеся в указанных потоках, выделяют в указанной новой секции абсорбции (31), используя бензин, поступающий из существующего дебутанизатора (11),
- ввод газа (33) из новой секции абсорбции (31) во вторую секцию вспомогательной абсорбции (16),
- ввод фракций СНГ и бензина (34), выходящих из новой секции абсорбции (31), в секцию дебутанизации (35), чтобы получить стабилизированный бензин (36) и легкую фракцию СНГ (37).
4. Способ по п. 3, причем установка (22) конверсии этилена в пропилен содержит по меньшей мере два реактора (223) и (227), разделенных промежуточным охлаждением потока (224) из первого реактора (223), направляемого во второй реактор (227), посредством теплообменника (225), причем на выходе реактора (227) преобразованный поток (228) направляют на охлаждение.
5. Способ по п. 3, причем часть газообразного потока (27), выходящего с установки (23) конверсии этилена в пропилен, возвращают на вход установки конверсии (22) после сжатия в компрессоре (26), причем указанная возвращаемая часть может составлять от 25% до 200% от потока (27), поступающего в новую секцию адсорбции (31).
6. Способ по п. 4, причем оба реактора установки конверсии (22) работают поочередно один в режиме реакции, а другой в режиме регенерации, причем реактор, работающий в режиме регенерации, соединен с секцией регенерации, содержащей теплообменник сырье/выходящий поток, холодильник, сепаратор, позволяющий сконденсировать воду реакции, и компрессор для рециркуляции регенерационного газа.
7. Способ по п. 6, причем когда один из двух реакторов установки конверсии (22) находится в режиме регенерации, указанная регенерация осуществляется путем сжигания кокса, осажденного на катализаторе, в течение нескольких часов, нагнетая в регенерационный газ подходящее количество воздуха, возможно разбавленного инертным газом, например азотом, или газообразными продуктами горения, обедненными кислородом, чтобы повышение температуры в реакторе не превышало 50°C.
8. Способ по п. 3, причем сырье (15) для установки конверсии (22) поступает в смеси с возвращаемым потоком (38), представляющим собой часть потока (27) на теплообменник (221) сырье/выходящий поток, причем оба смешанных потока предварительно нагревают до рабочей температуры, а затем направляют в реактор (223) установки конверсии (22), преобразованный поток (228) направляют в теплообменник (221) сырье/выходящий поток, где он охлаждается за счет косвенного обмена с сырьем (объединение потоков 15 и 38), затем в холодильник (230), где охлаждение завершается с помощью охлаждающей воды, и охлажденный поток (23) направляют в сепаратор (24), где жидкая фаза отделяется от газовой фазы, указанную газовую фазу (25) сжимают в компрессоре (26), затем направляют в новую секцию абсорбции (31), а жидкость (28) направляют в новую секцию абсорбции (31) с помощью насоса (29).
9. Способ по п. 3, причем установка конверсии этилена в пропилен (22) функционирует с катализатором на основе цеолита в следующих рабочих условиях:
- температура от 500°C до 650°C,
- парциальное давление этилена от 1 до 2 бар абс.
