Устройство для алкилирования и способ уменьшения утечки жидкости из нижней зоны реактора алкилирования

 

В процессе алкилирования, в котором количество фтористоводородного /HF/ кислотного катализатора, необходимое для образования желательного соотношения количества HF кислоты и количества углеводорода в множестве реакторов алкилирования, содержится в нижней части общего резервуара отстойника, при этом усовершенствование включает: деление нижней части общего резервуара отстойника на множество камер для помещения желаемого количества кислотного катализатора с тем, чтобы течь, возникающая в устройстве подачи катализатора в одном из множества реакторов, привела бы только к утечке того количества жидкой кислоты, которое содержится в одной из камер, и не повлияло бы на уровень жидкой кислоты в камере, где нет течи. 2 с. и 4 з. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение касается в основном способа и установки для работы с жидкостями. С одной стороны, оно касается установки для работы с жидкостью в процессе алкилирования. С другой стороны, оно касается способа для уменьшения потерь от утечки кислотных веществ в случае течи при процессах алкилирования.

В нефтяной промышленности распространенной практикой является получение высокооктанового двигательного топлива путем алкилирования изопарафина с олефином в присутствии катализатора, который является предпочтительно жидкой фтористоводородной кислотой, или фтористым соединением водорода /HF/. Такой процесс широко известен как HF процесс алкилирования или просто процесс алкилирования. Вытекающий из реактора алкилирования поток, содержащий углеводород, обычно подается как правило вертикально расположенному резервуару отстойнику на уровне промежуточной точки вдоль по высоте резервуара отстойника. Углеводородная фаза отделяется от кислотной фазы в резервуаре отстойника с размещением углеводородной фазы в верхней части резервуара отстойника и размещением кислотной фазы в нижней части резервуара отстойника. Соответственно межжидкостная поверхность раздела между кислотной фазой и углеводородной фазой формируется в пределах резервуара отстойника. В указанном случае межжидкостная поверхность раздела размещается на уровне точки вдоль по высоте резервуара отстойника, где кислотная концентрация вещества в резервуаре отстойника больше на заданную величину, чем кислотная концентрация в продукте алкилирования поданного в отстойник из реактора. Углеводородная фаза фракционируется, чтобы отделить низкокипящие углеводороды, в то время как кислотная фаза охлаждается и рециркулируется в реактор алкилирования для повторного использования в процессе алкилирования. При необходимости кислотный катализатор может быть отделен из устройства очистки. Очищенный кислотный катализатор и при необходимости дополнительная свежая кислота возвращаются в реактор алкилирования.

Известно, что это повышает экономичность процесса алкилирования использования двух или более реакторов алкилирования и подачи отдельных потоков продуктов алкилирования в общий резервуар отстойник, образуя таким образом общий бассейн кислотного катализатора в нижней части указанного общего резервуара отстойника. Кислотный катализатор затем отводится из общего бассейна и отдельными потоками подается в соответствующие реакторы алкилирования. Хотя установка алкилирования, использующая множество реакторов и общий бассейн кислотного катализатора, является эффективной для снижения стоимости оборудования при поддержании желаемого соотношения количества углеводорода с количеством катализатора для каждого реактора, а также является эффективной для увеличения производства высококачественных веществ в пределах кипения бензинового диапазона, тем не менее указанная установка вызывает определенные соображения в отношении безопасности. Например, при общем бассейне кислотного катализатора течь в одном реакторе может привести к утечке всего катализаторного бассейна, который снабжает множество реакторов.

Устройства подачи кислотной катализаторной жидкости, связанные с процессами алкилирования, разрабатываются с должным вниманием в отношении создания устройства подачи катализированной жидкости, исключающего течь. Однако, чтобы обеспечить большую безопасность, желательно уменьшить, насколько это возможно, утечку, которая могла бы произойти в случае возникновения течи жидкого кислотного катализатора.

Соответственно, целью настоящего изобретения является повышение безопасности управления процессом алкилирования, безопасности процесса очистки нефти и используемой в нем установки и создание установки и способа для уменьшения утечки кислотного катализатора в случае течки в устройстве для подачи кислотного катализатора, связанном с процессом алкилирования.

На фиг. 1 схематическое изображение вертикальной проекции вертикальных реакторов, резервуара отстойника и охладителей, представленных в расположение, пригодное для осуществления настоящего изобретения.

На фиг.2 вид сбоку по стрелке 2 на фиг.1.

На фиг.3 вид сбоку по стрелке 3 на фиг.1.

На фиг.4 вид поперечного сечения А-А на фиг.1.

Устройство содержит вертикальные реакторы 1,2,3 и 4, соединенные в верхней части с вертикально расположенным резервуаром отстойником 5 посредством трубопроводов 6,7,8,9. Резервуар для отстаивания 5 представляет собой вертикально вытянутую разделительную зону с нижней частью, верхней частью и промежуточной частью. Резервуар для отстаивания 5 предусматривает устройство для разделения смеси, содержащей более тяжелую жидкость и более легкую жидкость. Вытекающий алкилат вместе с кислотным катализатором подается в нижнюю часть резервуара 5 из выходов реакторов 1,2,3 и 4 через трубопроводы 6,7,8 и 9. Хотя на фиг.1-4 показаны четыре реактора, в методике изображения может применяться любое количество реакторов.

Устройство работает следующим образом.

Нижние концы вертикальных реакторов 1,2,3 и 4 соединяются в жидкостную коммуникацию открытого типа с охладителями 10,11,12 и 13 соответственно. Исходный углеводород подается к охладителям 10, 11,12 и 13 через трубопровод 14 вместе с дополнительной свежей кислотой, где охлажденный рециклированный или повторно обработанный кислотный катализатор подхватывается, образуя углеводородную и кислотную катализаторную смесь. Углеводород и кислотная катализаторная смесь диспергируются вверх с большой скоростью через охладители 10,11,12 и 13 и в соответствующие входы вертикальных реакторов 1,2,3 и 4 соответственно.

Для отбора жидкого кислотного катализатора для повторного цикла на дне общего резервуара 5 предусмотрены выходные трубопроводы 15,16,17 и 18, которые идут к низу от резервуара 5. Трубопроводы 15, 16,17 и 18 в нижней их части соединены с охладителями 10,11,12 и 13 соответственно через соответствующие трубопроводы 19,20,21 и 22. На уровне промежуточной точки вдоль по высоте резервуара 5 предусмотрен выходной трубопровод 23 для вывода разделенного продукта жидкого углеводорода.

В процессе эксплуатации жидкий углеводород, подпитываемый смесью, состоящей из смеси алкилирующего агента, такого как низкокипящий олефин, например, бутилен, и алкилируемого углеводорода, такого как низкокипящий изопарафин, например, изобутан, подается через трубопровод 14, а также и свежий состав кислотного катализатора. Исходная смесь диспергируется на большой скорости в кожухах охладителей 10,11,12 и 13, которые содержат охлажденный жидкий кислотный катализатор, индуцируя таким образом, циркуляцию кислотного катализатора в углеводородной исходной смеси за счет разницы плотности между осевшей кислотой 36 из отстойника 14 и свежим составом кислотного катализатора, диспергированным с углеводородным исходным материалом. В настоящем способе катализатор подхватывается действием потока исходной смеси жидкого углеводорода. Углеводородная исходная смесь и охлажденный и рециркулированный кислотный катализатор проходят через реакторы 1,2,3 и 4 в общем потоке, который приводит к образованию углеводородного вещества с более высоким молекулярным весом, или алкилата с увеличенным октановым числом, как это хорошо известно в технике.

Вытекающий после реакции поток, содержащий алкилат /т.е. продукт углеводорода/, катализатор и непрореагировавший исходный углеводород, выходит из реакторов 1,2,3 и 4 и входит в резервуар 5 через трубопроводы 6,7,8 и 9. В пределах резервуара 5 вытекающий поток из реакторов 1,2,3 и 4 разделяется ни нижнюю жидкую кислотную фазу и верхнюю жидкую углеводородную фазу. Однако, в соответствии с настоящим изобретением целесообразно, чтобы резервуар 5 работал как с жидкой, так и газообразной углеводородной фазами, как показано на фиг.1.

Межжидкостная поверхность раздела образуется на уровне расположения трубопроводов 6,7,8,9 в резервуаре отстойника 14. Разделительная поверхность размещается на уровне между нижней тяжелой кислотной фазой 24 и более легкой углеводородной фазой 25. Применяемой здесь разделительной поверхностью считается место вдоль по вертикальной высоте камеры общего резервуара 5, где кислотная концентрация вещества, осевшего в нижней части резервуара 5 равна или больше на заданную величину, чем кислотная концентрация вещества, вытекающего из реактора и подаваемого в общий резервуар 5 через трубопроводы 7 и 9.

Как показано на фиг.4, нижняя часть общего резервуара отстойника 5 снабжена перегородками 26 и 27, которые разделяют нижнюю часть резервуара 5 на четыре камеры 28,29,30 и 31. Как показано на фиг. 1,2 и 3, перегородки 26 и 27 поднимаются от дна резервуара отстойника 5 по крайней мере в непосредственной близости от уровня поверхности раздела. Таким образом, кислотный катализатор, подаваемый в резервуар отстойник из двух вертикальных реакторов по одну сторону от резервуара 5, и который спускается в основном вдоль стенок резервуара 5, в большей своей части возвращается в соответствующую пару вертикальных реакторов.

Установка для алкилирования, такая как показано на чертежах, может работать таким образом, что поверхность раздела в разных камерах 28,29,30 и 31 различна. Поэтому перегородки 26 и 27 могут подниматься вверх в непосредственной близости от уровня поверхности раздела в одной камере, поднимаясь в то же время в соседней камере значительно выше. Соответственно, перегородки 26 и 27 могут быть любой желаемой высоты и могут быть при необходимости значительно продлены в углеводородную осадочную зону 25. Требуется, чтобы перегородки 26 и 27 поднимались до высоты, достаточной для обеспечения того, чтобы в камеры 28,29,30 и 31 вмещался по существу весь кислотный катализатор в нижней части резервуара.

Кислотный катализатор отводится из камер 28,29,30 и 31 через выходные отверстия 32,33,34 и 36, соответственно, как показано на фиг.4, при этом указанные выходные отверстия предусмотрены в дне общего резервуара 5 и соединены в коммуникацию жидкостного потока с трубопроводами 17,15,16, и 18 соответственно, и кислотный катализатор рециркулирует в вертикальные реакторы через охладители и соединительные трубопроводы.

Настоящее изобретение не зависит от специфики условий реакции или от реагентов, как это имеет место в традиционном и хорошо известном способе. Однако, как предварительно указывалось, желательно эксплуатировать общий отстойник 5, не полностью заполненный жидкостью и при низком давлении так, чтобы свести до минимума степень течи в случае аварии. Таким образом, настоящее изобретение широко применяется для помещения тяжелой жидкости в резервуаре отстойника. Различные модификации настоящего изобретения, как, например, создание дополнительных камер для помещения кислотных катализаторов, могут быть сделаны при рассмотрении вышеуказанного описания и нижеследующей формулы изобретения. Такие варианты и модификации делаются в рамках настоящего изобретения, как это заявлено в формуле.

Формула изобретения

1. Устройство для алкилирования, содержащее вертикальный резервуар для отстаивания, имеющий нижнюю, промежуточную и верхнюю зоны для разделения смеси, содержащей тяжелую и легкую жидкости, средство для подачи смеси, предпочтительно выполненное в виде вертикально установленных реакторов алкилирования, соединенных с зоной разделения, отличающееся тем, что оно снабжено разделительными средствами, установленными в нижней зоне резервуара с образованием множества камер.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что разделительные средства содержат множества вертикальных перегородок, простирающихся от дна нижней зоны разделения до промежуточной зоны разделения резервуара.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что каждая камера снабжена выпускным трубопроводом и соединенными с ним рециркуляционными трубопроводами.

4. Способ уменьшения утечки жидкости из нижней зоны реактора алкилирования, имеющего верхнюю, нижнюю и промежуточные зоны, заполненного смесью, содержащей тяжелую и легкую фазы, отличающийся тем, что создают межжидкостную поверхность раздела, а жидкость в нижней части реактора, состоящую в основном из тяжелой фазы, разделяют на множество объемов.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что в качестве тяжелой фазы используют фтористоводородный катализатор и в качестве легкой фазы жидкий углеводород.

6. Способ no пп.4 и 5, отличающийся тем, что в качестве смеси используют продукт, получаемый на выходе процесса алкилирования олефинов в присутствии фтористоводородного катализатора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4