Способ гидрообработки углеводородного сырья
Изобретение относится к способу гидрообработки углеводородного сырья, заключающумуся в том, что а) углеводородное сырье (УС) и водород смешивают в необходимом соотношении путем подачи обоих потоков в струйный насос, причем подача УС осуществляется в инициирующую часть насоса с давлением, обеспечивающим необходимые технологические объемный расход и давление смеси, б) смесь со стадии а) подают в реактор гидрообработки, в) поток смеси выходящий из реактора гидрообработки, охлаждают до температуры ниже критической температуры (Ткр) самого легкого компонента УС, но выше самого тяжелого компонента газовой фазы и разделяют на два потока, жидкостной и газообразный, г) газообразный поток сепарируют, последовательно снижая его температуру, тем самым, отделяя от него сконденсированные компоненты имеющие на каждой стадии самую высокую критическую температуру, далее водород очищают методом короткоцикловой адсорбции и подают на вход струйного насоса, замыкая тем самым контур его рециркуляции или газообразный поток направляют в реактор дополнительной гидрообработки и лишь затем приступают к его сепарации, очистке методом короткоцикловой адсорбции и возврату водорода в контур его рециркуляции, д) жидкостной поток очищают от сжиженных газов, последовательно дросселируя давление потока. Данный способ позволяет снижать капиталоемкость, энергозатраты, а также снижать паразитное растворение газов в жидкости.
Каталитической гидрообработкой в нефтеперерабатывающей промышленности принято называть взаимодействие нефтяного сырья с водородом в присутствии соответствующего катализатора в соответствующих условиях. Весьма широкий спектр технологических процессов попадают под это определение: гидроочистка, гидрообессеривание, гидрокрекинг, гидрооблагораживание, гидродепарафинизация, гидроизомеризация и даже в известной степени риформинг. Интервал объемных соотношений углеводородного сырья и водорода в этих процессах весьма широк (100-1000), при таком кажущемся великом преобладании водорода в этом соотношении массовая же доля его соизмерима с массовой долей обрабатываемого сырья.
Традиционно в процессах гидрообработки смесь на выходе из реактора охлаждают в последовательных теплообменниках различного типа и лишь затем отделяют жидкую фазу смеси от газообразной [1]. Логика такого построения технологического процесса понятна, но она не учитывает тот факт, что со снижением температуры жидкой фазы существенно возрастает растворимость компонентов газовой фазы в ней.
Известен способ гидроочистки топлив [2], включающий стадии смешения исходного топлива с водородсодержащим газом, каталитического гидрирования смеси с получением гидрогенизата, охлаждения гидрогенизата, разделения в сепараторе высокого давления с получением газовой и жидких фаз, дросселирования газовой и жидких фаз, дросселирования газовой и жидких фаз, отделения от жидкой фазы углеводородного газа, стабилизации с получением стабильного гидроочищенного топлива, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности процесса, охлаждение гидрогенизата проводят до температуры на 5-20°С выше температуры начала однократного испарения топлива, перед дросселированием газовую фазу конденсируют и охлаждают до 35-40°С, отделяют водородсодержащий газ, конденсат дросселируют и после отделения от него углеводородов C4-C5 нагревают и направляют на стабилизацию с получением стабильной головной фракции топлива, жидкую фазу перед дросселированием газовую фазу конденсируют и охлаждают до 35-40°С и после отделения углеводородных газов смешивают со стабильной головной фракцией топлива с получением стабильного гидроочищенного топлива.
Данный способ является развитием традиционного, действительно, если охлаждать поток смеси на выходе реактора и проводить это не снижая давление потока, то данное давление в дальнейшем существенно облегчает дегазацию гидрогенизата.
Задача компремирования водорода в традиционных технологических схемах гидрообработки является самой капиталоемкой и энергозатратной. Действительно, сжимать водород до необходимых давлений (порой до 30 мПа) в компрессорных машинах с высоким кпд невозможно, поскольку мгновенная масса сжимаемого объема ничтожно мала в сравнении с массой движущихся частей компрессора. Использование для таких целей по изобретению современных струйных насосов более выгодно, поскольку для создания тех же давлений и объемных расходов водородной среды энергозатраты в десятки раз ниже, а о материалоемкости даже не стоит упоминать в их сравнении. Использование в качестве рабочего инициирующего потока подачу собственно самого же углеводородного сырья вообще позволяет считать такую идею непревзойденной по технической привлекательности. Современные насосы-дозаторы позволяют производить подачу сырья с требуемыми для осуществления такого процесса давлениями. Также к неоспоримым преимуществам такого метода стоит отнести и тот факт, что в струйном насосе происходит максимально достижимая степень гомогенизации потока жидкой и газовой фаз.
Для исключения факта паразитного растворения, свойственного всем известным ранее методам разделения потока смеси, по изобретению на выходе из реактора гидрообработки, предлагается разделять поток на газовый и жидкостной лишь охладив этот поток до температуры несколько ниже критической температуры для самого «легкого» целевого компонента процесса гидрообработки, но более высокой, чем критическая температура самого тяжелого компонента газовой фазы. Использование для разделения жидкой и газовой фаз циклонных или вихревых сепараторов позволяет осуществить этот процесс с достаточно удовлетворительной степенью разделения. Остаточные следы компонентов жидкой фазы в газовой составляют сотые доли процента.
Газовая фаза, в случае отделения ее от жидкой в зоне максимальных температур, будет представлена из собственно водорода, метана, пропана, бутана и этана, в некоторых процессах к ним добавятся сероводород и аммиак. Критическая температура всех этих газов существенно больше, чем у водорода, поэтому использование последовательного снижения температуры потока, без снижения его давления позволяет переводить их в конденсированную фазу, отделяя тем самым их от газообразного водорода.
Этан с метаном целесообразно отделять от потока методом короткоцикловой адсорбции.
Процесс получения высокооктановых бензинов можно технологически существенно упростить, так гидроочистке можно подвергать всю широкую фракцию бензинов, не отделяя от него фракцию нк - 82°С. Подвергая риформингу всю эту широкую фракцию, мы не подвергаем никаким технологическим рискам катализатор, лишь несколько вынуждены увеличить его объем. Отделив газовую и жидкую фазы при температуре 300-330°С можно отсечь из основного потока все компоненты фракции нк - 82°С, а также бензол и толуол и направить этот газовый поток в реактор гидроизомеризации. Присутствие в газовом потоке побочных газов метана, пропана и пр. не мешает проведению процесса, лишь вынуждает несколько повысить объем катализатора. Такая организация процесса позволяет исключить целую технологическую линию гидроизомеризации.
Литература
1. Суханов В.П., каталитические процессы в нефтепереработке, М.: Химия, 1979, с.238.
2. Способ гидроочистки топлив. Авторское свидетельство СССР SU 1086007, 15.04.1984 (прототип).
Способ гидрообработки углеводородного сырья, заключающийся в том, что
а) углеводородное сырье (УС) и водород смешивают в необходимом соотношении путем подачи обоих потоков в струйный насос, причем подача УС осуществляется в инициирующую часть насоса с давлением, обеспечивающим необходимые технологические объемный расход и давление смеси,
б) смесь со стадии а) подают в реактор гидрообработки,
в) поток смеси, выходящий из реактора гидрообработки, охлаждают до температуры ниже критической температуры (Ткр) самого легкого компонента УС, но выше самого тяжелого компонента газовой фазы и разделяют на два потока, жидкостной и газообразный,
г) газообразный поток сепарируют, последовательно снижая его температуру, тем самым, отделяя от него сконденсированные компоненты, имеющие на каждой стадии самую высокую критическую температуру, далее водород очищают методом короткоцикловой адсорбции и подают на вход струйного насоса, замыкая тем самым контур его рециркуляции, или газообразный поток направляют в реактор дополнительной гидрообработки и лишь затем приступают к его сепарации, очистке методом короткоцикловой адсорбции и возврату водорода в контур его рециркуляции,
д) жидкостной поток очищают от сжиженных газов последовательно, дросселируя давление потока.
