Способ и установка для гидрообработки двух потоков
Предложены способ и установка для гидрообработки двух потоков углеводородов при двух различных давлениях. Способ включает сжатие потока подпиточного водорода в первом компрессоре с получением первого потока сжатого подпиточного водорода; сжатие первой части первого потока сжатого подпиточного водорода во втором компрессоре с получением второго потока сжатого подпиточного водорода; отбор второй части первого потока сжатого подпиточного водорода в качестве второго потока водорода для гидрообработки; гидрообработку первого потока углеводородов в присутствии первого потока водорода для гидрообработки, содержащего второй поток сжатого подпиточного водорода, и первого катализатора гидрообработки с получением первого выходящего потока продуктов гидрообработки; гидрообработку второго потока углеводородов в присутствии второго потока водорода для гидрообработки, содержащего первый поток сжатого подпиточного водорода, и второго катализатора гидрообработки с получением второго выходящего потока продуктов гидрообработки; разделение указанного второго выходящего потока продуктов гидрообработки с получением парообразного второго выходящего потока продуктов гидрообработки; и добавление указанного парообразного второго выходящего потока продуктов гидрообработки к указанному потоку подпиточного водорода выше по ходу потока от указанного первого компрессора. Настоящее изобретение предоставляет усовершенствование подачи водорода к отдельным технологическим установкам. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.
По данной заявке испрашивается приоритет по заявкам на патент США 13/076647, 13/076658, 13/076670 и 13/076680, дата подачи всех указанных заявок - 31 марта 2011 г.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к гидрообработке двух потоков углеводородов при различных давлениях.
Уровень техники
Гидрокрекинг относится к процессу, в котором углеводороды подвергаются крекингу в присутствии водорода и катализатора для получения углеводородов с меньшим молекулярным весом. В зависимости от желаемой производительности зона гидрокрекинга может содержать один или большее число слоев одного и того же катализатора или различных катализаторов. Гидрокрекинг представляет собой процесс, используемый для крекирования углеводородного сырья, такого как вакуумный газойль (VGO), с получением дизельного топлива, включая керосин, и топлива для бензиновых двигателей.
Обычно выше по потоку от установки для проведения каталитического крекинга в псевдоожиженном слое (FCC) или другой технологической установки осуществляют мягкий гидрокрекинг для улучшения качества непереработанной нефти, которая может быть направлена в находящуюся ниже по потоку установку, и в то же время осуществляют конверсию части сырья с получением более легких продуктов, таких как дизельное топливо.
Поскольку мировая потребность в топливе для дизельных двигателей возрастает по отношению к топливу для бензиновых двигателей, мягкий гидрокрекинг рассматривается в целях смещения выхода продуктов в сторону дизельного топлива в ущерб выходу бензина. Мягкий гидрокрекинг может быть осуществлен с меньшей жесткостью режима, по сравнению с гидрокрекингом, проводимым с частичной или полной конверсией углеводородов, для того чтобы привести в соответствие производство дизельного топлива с возможностями установки для проведения крекинга в псевдоожиженном слое катализатора, которую используют, главным образом, для получения нафты. Гидрокрекинг с частичной или полной конверсией углеводородов используется для производства дизельного топлива с меньшим выходом непревращенной нефти, которая может быть направлена в установку, находящуюся ниже по потоку.
По экологическим соображениям и согласно вновь узаконенным правилам и нормативным требованиям товарное дизельное топливо должно удовлетворять все более низким пределам по загрязнениям, такими веществами как сера и азот. Новые нормативы требуют по существу полного удаления серы из дизельного топлива. Например, требованием для дизельного топлива с ультранизким содержанием серы обычно является содержание серы менее 10 wppm (весовых частей на миллион).
Объединение из установок гидрообработки в единый комплекс может встречать такие ситуации, в которых одна установка работает при более высоком давлении, чем другая. Например, установка для гидрокрекинга работает при более высоком давлении, чем установка для гидроочистки. Водород необходимо подавать при различных давлениях. Избыточный водород рециркулирует с помощью компрессора для рециркуляции газа, предназначенного специально для каждой установки гидрообработки.
Следовательно, существует постоянная необходимость в усовершенствованных способах производства дизельного топлива из исходного углеводородного сырья в большем количестве, чем производимое количество бензина. Такие способы должны обеспечить, чтобы дизельное топливо удовлетворяло все более строгим требованиям к продукту. Существует также необходимость в усовершенствованных способах подачи водорода к отдельным технологическим установкам при различных давлениях.
Раскрытие изобретения
В одном воплощении, относящемся к способу, изобретение включает способ производства дизельного топлива из потока углеводородов, включающий сжатие потока подпиточного водорода в первом компрессоре с получением первого потока сжатого подпиточного водорода. Первую часть первого потока сжатого подпиточного водорода сжимают во втором компрессоре с получением второго потока сжатого подпиточного водорода. Вторую часть первого потока сжатого подпиточного водорода отбирают в качестве второго потока водорода для гидрообработки. Поток углеводородов подвергают гидрокрекингу в присутствии второго потока сжатого подпиточного водорода и катализатора гидрокрекинга с получением выходящего потока продуктов гидрокрекинга. Поток дизельного топлива подвергают гидроочистке в присутствии второго потока водорода для гидрообработки и катализатора гидроочистки с получением второго выходящего потока продукта гидрообработки. Наконец, по меньшей мере, часть указанного первого выходящего потока продукта гидрообработки подвергают фракционированию для получения потока дизельного топлива.
В другом воплощении, относящемся к способу, изобретение включает способ производства дизельного топлива из потока углеводородов, включающий сжатие потока подпиточного водорода в первом компрессоре с получением первого потока сжатого подпиточного водорода. Первую часть первого потока сжатого подпиточного водорода сжимают во втором компрессоре с получением второго потока сжатого подпиточного водорода. Вторую часть первого потока сжатого подпиточного водорода отбирают в качестве второго потока водорода для гидрообработки. Поток дизельного топлива подвергают гидроочистке в присутствии второго потока водорода для гидрообработки и катализатора гидроочистки с получением второго выходящего потока продуктов гидрообработки. Поток углеводородов подвергают гидрокрекингу в присутствии первого потока водорода для гидрообработки, содержащего второй поток сжатого подпиточного водорода, и катализатора гидрокрекинга с получением выходящего потока продуктов. По меньшей мере, часть указанного первого выходящего потока продуктов гидрообработки подвергают фракционированию с получением потока дизельного топлива. Первый выходящий поток продуктов гидрообработки разделяют и получают парообразный первый выходящий поток продуктов гидрообработки, содержащий водород. Парообразный первый выходящий поток продуктов гидрообработки сжимают с получением потока рециркулируемого водорода. Наконец, поток рециркулируемого водорода добавляют к первому потоку водорода для гидрообработки.
В соответствии с еще одним воплощением, относящемся к способу, изобретение включает способ производства дизельного топлива из потока углеводородов, включающий сжатие потока подпиточного водорода в первом компрессоре с получением первого потока сжатого подпиточного водорода. Первую часть первого потока сжатого подпиточного водорода сжимают во втором компрессоре с получением второго потока сжатого подпиточного водорода. Поток углеводородов подвергают гидрокрекингу в присутствии первого потока водорода для гидрообработки, содержащего второй поток сжатого подпиточного водорода, и катализатора гидрокрекинга с получением первого выходящего потока продуктов гидрообработки. Вторую часть первого потока сжатого подпиточного водорода отбирают в качестве второго потока водорода для гидрообработки. Поток дизельного топлива подвергают гидроочистке в присутствии второго потока водорода для гидрообработки и катализатора гидроочистки с получением второго выходящего потока продуктов гидрообработки. По меньшей мере, часть указанного первого выходящего потока продуктов гидрообработки подвергают фракционированию для получения потока дизельного топлива. Наконец, по меньшей мере, часть второго выходящего потока продуктов гидрообработки подвергают фракционированию с получением дизельного топлива с низким содержанием серы.
В одном воплощении, относящемся к устройству, изобретение включает установку для производства дизельного топлива, содержащую трубопровод подпиточного водорода, предназначенный для транспортирования потока подпиточного водорода; первый компрессор, который сообщается с трубопроводом подпиточного водорода и предназначен для сжатия потока подпиточного водорода с получением первого потока сжатого подпиточного водорода; разделительное устройство, сообщающееся с первым компрессором, которое служит для разделения первого потока сжатого подпиточного водорода на первую часть, транспортируемую через первое ответвление трубопровода, и вторую часть, содержащую второй поток водорода для гидрообработки, транспортируемую через второе ответвление трубопровода; причем второй компрессор сообщается с первым ответвлением трубопровода для сжатия первой части первого потока сжатого подпиточного водорода с получением второго потока сжатого подпиточного водорода, транспортируемого через второй трубопровод для сжатого подпиточного водорода; реактор гидрокрекинга, сообщающийся с первым ответвлением трубопровода и предназначенный для осуществления гидрокрекинга потока углеводородов с получением потока дизельного топлива; при этом реактор гидроочистки сообщается со вторым ответвлением трубопровода и реактором гидрокрекинга и служит для гидроочистки потока дизельного топлива.
В другом воплощении, относящемся к устройству, изобретение включает установку для производства дизельного топлива, содержащую трубопровод подпиточного водорода, предназначенный для транспортирования потока подпиточного водорода; первый компрессор, который сообщается с трубопроводом подпиточного водорода и предназначен для сжатия потока подпиточного водорода с получением первого потока сжатого подпиточного водорода; второй компрессор, сообщающийся с первым компрессором для сжатия части первого потока сжатого подпиточного водорода с получением второго потока сжатого подпиточного водорода; реактор гидрокрекинга, сообщающийся со вторым компрессором, предназначенный для гидрокрекинга потока углеводородов с получением потока дизельного топлива; при этом реактор гидроочистки сообщается с первым компрессором и реактором гидрокрекинга и служит для гидроочистки потока дизельного топлива.
В следующем воплощении, относящемся к устройству, изобретение включает установку для производства дизельного топлива, содержащую трубопровод подпиточного водорода, предназначенный для транспортирования потока подпиточного водорода; первый компрессор, который сообщается с трубопроводом подпиточного водорода и предназначен для сжатия потока подпиточного водорода с получением первого потока сжатого подпиточного водорода; реактор гидроочистки, сообщающийся с первым компрессором, предназначенный для гидрообработки потока дизельного топлива; второй компрессор, сообщающийся с первым компрессором для сжатия части первого потока сжатого подпиточного водорода с получением второго потока сжатого подпиточного водорода; реактор гидрокрекинга, сообщающийся со вторым компрессором, предназначенный для осуществления гидрокрекинга потока углеводородов с получением более низкокипящих углеводородов; холодный сепаратор, сообщающийся с реактором гидроочистки, предназначенный для разделения второго выходящего потока продуктов гидрообработки с получением парообразного второго выходящего потока продуктов гидрообработки, содержащего водород, транспортируемого по головному трубопроводу, и жидкого второго выходящего потока продуктов гидрообработки, отводимого через донный трубопровод, при этом второй компрессор сообщается с головным трубопроводом.
В еще одном воплощении, относящемся к способу, изобретение включает способ гидрообработки двух потоков углеводородов, включающий сжатие потока подпиточного водорода в первом компрессоре с получением первого потока сжатого подпиточного водорода. Первую часть первого потока сжатого подпиточного водорода сжимают во втором компрессоре с получением второго потока сжатого подпиточного водорода. Вторую часть первого потока сжатого подпиточного водорода отбирают в качестве второго потока водорода для гидрообработки. Первый поток углеводородов подвергают гидрообработке в присутствии первого потока водорода для гидрообработки, содержащего второй поток сжатого подпиточного водорода, и первого катализатора гидрообработки с получением первого выходящего потока продуктов гидрообработки. Второй поток углеводородов подвергают гидрообработке в присутствии второго потока водорода для гидрообрабтки, содержащего первый поток сжатого подпиточного водорода, и второго катализатора гидрообработки с получением второго выходящего потока продуктов гидрообработки. Указанный второй выходящий поток продуктов гидрообработки разделяют и получают парообразный второй выходящий поток продуктов гидрообработки. Наконец, полученный парообразный второй выходящий поток продуктов гидрообработки добавляют к потоку подпиточного водорода выше по ходу потока от второго компрессора.
В соответствии с еще одним воплощением, относящемся к способу, изобретение включает способ гидрообработки двух потоков углеводородов, включающий сжатие потока подпиточного водорода в первом компрессоре с получением первого потока сжатого подпиточного водорода. Первую часть первого потока сжатого подпиточного водорода сжимают во втором компрессоре с получением второго потока сжатого подпиточного водорода. Вторую часть первого потока сжатого подпиточного водорода отбирают в качестве второго потока водорода для гидрообработки. Первый поток углеводородов подвергают гидрообработке в присутствии первого потока водорода для гидрообработки, содержащего второй поток сжатого подпиточного водорода, и катализатора гидрокрекинга с получением первого выходящего потока продуктов гидрообработки. Второй поток углеводородов подвергают гидроочистке в присутствии второго потока водорода для гидрообработки и катализатора гидроочистки с получением второго выходящего потока продуктов гидрообработки. Указанный второй выходящий поток продуктов гидрообработки разделяют для получения парообразного второго выходящего потока продуктов гидрообработки. Наконец, полученный парообразный второй выходящий поток продуктов гидрообработки добавляют к первой части первого потока сжатого подпиточного водорода.
В соответствии с другим воплощением, относящемся к способу, изобретение включает способ гидрообработки двух потоков углеводородов, включающий сжатие подпиточного потока водорода в первом компрессоре с получением первого потока сжатого подпиточного водорода. Первую часть первого потока сжатого подпиточного водорода сжимают во втором компрессоре с получением второго потока сжатого подпиточного водорода. Вторую часть первого потока сжатого подпиточного водорода подвергают сжатию в качестве второго потока водорода для гидрообработки. Первый поток углеводородов подвергают гидрокрекингу в присутствии первого потока водорода для гидрообработки, содержащего второй поток сжатого подпиточного водорода, и катализатора гидрокрекинга с получением первого выходящего потока продуктов гидрообработки. Второй поток углеводородов подвергают гидроочистке в присутствии второго потока водорода для гидрообработки и катализатора гидроочистки с получением второго выходящего потока продуктов гидрообработки. Указанный второй выходящий поток продуктов гидрообработки разделяют для получения парообразного второго выходящего потока продуктов гидрообработки. Полученный парообразный второй выходящий поток продуктов гидрообработки добавляют к потоку подпиточного водорода выше по потоку от первого компрессора.
В еще одном воплощении, относящемся к устройству, изобретение включает установку для гидрообработки двух потоков углеводородов, содержащую трубопровод подпиточного водорода, предназначенный для транспортирования потока подпиточного водорода; первый компрессор, который сообщается с трубопроводом подпиточного водорода и предназначен для сжатия потока подпиточного водорода с получением первого потока сжатого подпиточного водорода; разделительное устройство, сообщающееся с первым компрессором, которое служит для разделения первого потока сжатого подпиточного водорода на первую часть, транспортируемую через первое ответвление трубопровода, и вторую часть, содержащую второй поток водорода для гидрообработки, транспортируемую через второе ответвление трубопровода; второй компрессор, сообщающийся с первым ответвлением трубопровода, служащий для сжатия первой части первого потока сжатого подпиточного водорода с получением второго потока сжатого подпиточного водорода, транспортируемого через второй трубопровод для сжатого подпиточного водорода; первый реактор гидрообработки, сообщающийся с первым ответвлением трубопровода и предназначенный для гидрообработки первого потока углеводородов; второй реактор гидрообработки, который сообщается со вторым ответвлением трубопровода и служит для гидрообработки второго потока углеводородов; сепаратор, сообщающийся со вторым реактором гидрообработки и предназначенный для разделения второго выходящего потока продуктов гидрообработки с получением парообразного второго выходящего потока продуктов гидрообработки, содержащего водород, транспортируемого в головном трубопроводе, при этом второй компрессор сообщается с головным трубопроводом.
В другом воплощении, относящемся к устройству, изобретение дополнительно включает установку для гидрообработки двух потоков углеводородов, содержащую трубопровод подпиточного водорода, предназначенный для транспортирования потока подпиточного водорода; первый компрессор, который сообщается с трубопроводом подпиточного водорода и предназначен для сжатия потока подпиточного водорода с получением первого потока сжатого подпиточного водорода; разделительное устройство, сообщающееся с первым компрессором и предназначенное для разделения первого потока сжатого подпиточного водорода на первую часть, транспортируемую через первое ответвление трубопровода, и вторую часть, содержащую второй поток водорода для гидрообработки, транспортируемую через второе ответвление трубопровода; второй компрессор, который сообщается с первым ответвлением трубопровода и служит для сжатия первой части первого потока сжатого подпиточного водорода с получением второго потока сжатого подпиточного водорода, транспортируемого через второй трубопровод для сжатого подпиточного водорода; реактор гидрокрекинга, сообщающийся с первым ответвлением трубопровода и служащий для проведения гидрокрекинга первого потока углеводородов с получением более низкокипящих углеводородов; реактор гидроочистки, сообщающийся со вторым ответвлением трубопровода и служащий для проведения гидроочистки второго потока углеводородов; сепаратор, сообщающийся с реактором гидроочистки и предназначенный для разделения второго выходящего потока продуктов гидрообработки с получением парообразного второго выходящего потока продуктов гидрообработки, содержащего водород, транспортируемого в головном трубопроводе; при этом второй компрессор сообщается с головным трубопроводом в месте соединения на первом ответвлении трубопровода.
Согласно еще одному воплощению, относящемуся к устройству, изобретение включает установку для гидрообработки двух потоков углеводородов, содержащую трубопровод подпиточного водорода, предназначенный для транспортирования потока подпиточного водорода; первый компрессор, который сообщается с трубопроводом подпиточного водорода и предназначен для сжатия потока подпиточного водорода с получением первого потока сжатого подпиточного водорода; разделительное устройство, сообщающееся с первым компрессором и служащее для разделения первого потока сжатого подпиточного водорода на первую часть, транспортируемую через первое ответвление трубопровода, и вторую часть, содержащую второй поток водорода для гидрообработки, транспортируемую через второе ответвление трубопровода; второй компрессор, сообщающийся с первым ответвлением трубопровода и предназначенный для сжатия первой части первого потока сжатого подпиточного водорода с получением второго потока сжатого подпиточного водорода, транспортируемого через второй трубопровод для сжатого подпиточного водорода; реактор гидрокрекинга, сообщающийся с первым ответвлением трубопровода и служащий для проведения гидрокрекинга первого потока углеводородов с получением более низкокипящих углеводородов; реактор гидроочистки, который сообщается со вторым ответвлением трубопровода и служит для гидроочистки второго потока углеводородов; сепаратор, сообщающийся с реактором гидроочистки и предназначенный для разделения второго выходящего потока продуктов гидрообработки с получением парообразного второго выходящего потока продуктов гидрообработки, содержащего водород, транспортируемого в головном трубопроводе; при этом первый компрессор сообщается с головным трубопроводом в месте его соединения с трубопроводом для подпиточного водорода.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - упрощенная схема технологического процесса для воплощения настоящего изобретения.
Фиг.2 - упрощенная схема технологического процесса для альтернативного воплощения настоящего изобретения.
Определения
Термин «сообщение» означает, что при функционировании установки между перечисленными компонентами обеспечивается материальный поток.
Термин «сообщение ниже по потоку» означает, что при функционировании установки, по меньшей мере, часть материала, проходящего к объекту взаимодействия, может при сообщении ниже по потоку проходить от субъекта взаимодействия, с которым сообщается указанный объект.
Термин «сообщение выше по потоку» означает, что при функционировании установки, по меньшей мере, часть материала, проходящего от субъекта взаимодействия, может при сообщении выше по потоку проходить к объекту взаимодействия, с которым сообщается указанный субъект.
Термин «колонна» означает дистилляционную колонну или колонны, предназначенные для отделения одного или большего числа компонентов с различной летучестью. Если не оговорено иное, каждая колонна наверху содержит конденсатор, служащий для конденсирования и возврата части отводимого сверху (головного) потока обратно в верхнюю часть колонны, и в нижней части колонны кипятильник для испарения и направления части отводимого снизу (донного) потока обратно в нижнюю часть колонны. Сырье, направляемое в колонны, может быть предварительно нагрето. Давление вверху колонны представляет собой давление головных паров у выходного отверстия для паров колонны. Кубовая температура представляет собой выходную температуру кубовой жидкости. Трубопроводы для верхнего (головного) потока и трубопроводы для нижнего (донного) потока относятся к сети трубопроводов, проходящих из колонны ниже по ходу движения потока от места возврата флегмы или возврата потока кипячения в колонну.
Используемый здесь термин «истинная точка кипения» (ТВР) относится к методу проведения испытаний для определения температуры кипения материала, который соответствует методу ASTM D-2892 для производства сжиженного газа, дистиллятных фракций и остатка стандартного качества, по результатам которых могут быть получены аналитические данные, и определению выхода вышеуказанных фракций по массе и объему. По результатам этих испытаний получают график температуры в зависимости от подвергнувшейся перегонке массы (в масс.%), из расчета пятнадцати теоретических тарелок в колонне с кратностью орошения 5:1.
Используемый здесь термин «конверсия» означает конверсию сырья в материал, который кипит при температуре в интервале температур кипения дизельного топлива или при более низких температурах. Граница кипения фракции из интервала кипения дизельного топлива находится в интервале от 343° до 399°С (от 650° до 750°F), используя метод определения фракционного состава по «истинным температурам кипения».
Приведенный здесь термин «интервал кипения дизельного топлива» подразумевает углеводороды, кипящие в интервале от 132° до 399°С (от 270° до 750°F), и при определении этого интервала используют метод определения фракционного состава по «истинным температурам кипения».
Подробное описание изобретения
Двухступенчатые установки для гидрообработки часто работают при различных давлениях, и каждая из двух установок гидрообработки содержит свой собственный специально выделенный компрессор рециркулирующего газа. Если одна из установок для гидрообработки представляет собой типичную установку для гидроочистки, она содержит компрессор рециркулирующего газа, который отводит свой газ из холодного сепаратора, находящегося ниже по потоку от реактора гидроочистки, и возвращает богатый водородом газ на вход реактора гидрообработки. Обычно для обеих установок гидрообработки необходим подвод потока подпиточного газа.
Компрессор рециркулирующего газа в одной установке для гидрообработки может быть исключен за счет отбора газа из системы компримирования подпиточного газа, используемой в первой установке гидрообработки, которая может быть установкой для гидрокрекинга. Поток подпиточного газа может отводиться из выхода первой ступени сжатия и возвращаться выше по потоку или ниже по потоку от первой ступни сжатия. Вторая ступень сжатия, находящаяся ниже по потоку от первой ступени сжатия, может повышать давление подпиточного газа до более высокого давления, необходимого для работы первой установки для гидрообработки. Только часть подпиточного водорода направляют во вторую установку для гидрообработки, которая может быть установкой гидроочистки.
Реакторы для проведения мягкого гидрокрекинга работают при низкой жесткости режима и, следовательно, обеспечивают низкую степень конверсии. Дизельное топливо, произведенное в результате мягкого гидрокрекинга, имеет недостаточное качество для того, чтобы удовлетворить существующие технические требования к топливу, в частности, в отношении содержания серы. В связи с этим дизельное топливо, произведенное путем мягкого крекинга, может быть обработано в установке для гидроочистки с тем, чтобы его можно было подмешивать в готовое дизельное топливо.
Во многих случаях представляется привлекательным объединить установку для мягкого гидрокрекинга и установки для гидроочистки для уменьшения капитальных и эксплуатационных затрат.
На фиг.1 представлены устройство и способ 8 для производства дизельного топлива, которые включают компрессорный участок 10, первую установку 12 для гидрообработки, вторую установку 14 для гидрообработки и участок 16 фракционирования. Первое углеводородное сырье 38 может быть подано в первую установку 12 для гидрообработки и превращено в низкокипящие углеводороды, такие как дизельное топливо. Выходящий поток продуктов из установки 12 гидрообработки может быть подвергнут фракционированию на участке 16 фракционирования, и продукт фракционирования может быть направлен во вторую установку 14 для гидрообработки. Первая установка 12 для гидрообработки работает при более высоком давлении, чем вторая установка 14 для гидрообработки.
Поток подпиточного водорода через трубопровод 20 для подпиточного водорода подают в первый компрессор 22 для повышения давления потока подпиточного водорода и получения первого сжатого потока подпиточного водорода в трубопроводе 24. Поток подпиточного водорода в трубопроводе 20 сначала может быть объединен с парообразным вторым выходящим потоком продукта, транспортируемым по трубопроводу 98, в точке 25 соединения указанных трубопроводов с получением объединенного потока в трубопроводе 26 выше по ходу потока от первого компрессора 22. Объединенный поток в трубопроводе 26 затем может быть подвергнут сжатию в первом компрессоре 22 с получением первого потока сжатого подпиточного водорода в трубопроводе 24 для сжатого подпиточного водорода. Первый компрессор может представлять собой ряд последовательно соединенных компрессоров.
Разделительное устройство 27, установленное на трубопроводе 24 для сжатого подпиточного водорода, позволяет получить первую часть сжатого подпиточного водорода, которая поступает в первое ответвление 28 трубопровода, и вторую часть сжатого подпиточного водорода, поступающую во второе ответвление 30 трубопровода. Вторую часть сжатого подпиточного водорода, проходящую по второму ответвлению 30 трубопровода, направляют во вторую установку 14 гидрообработки.
Первая часть сжатого подпиточного водорода, проходящая через первое ответвление 28 трубопровода, может быть подвергнута дополнительному сжатию во втором компрессоре 32, который может представлять собой ряд последовательно соединенных компрессоров, с получением в трубопроводе 34 второго сжатого подпиточного потока. Второй сжатый подпиточный поток в трубопроводе 34 может быть объединен с потоком рециркулирующего водорода, транспортируемым по трубопроводу 56, с получением в трубопроводе 36 первого потока водорода для гидрообработки. Первая установка 12 для гидрообработки работает при более высоком давлении, чем вторая установка 14 для гидрообработки.
Первый поток водорода для гидрообработки, транспортируемый по трубопроводу 36, который отбирают от второго потока сжатого подпиточного водорода, может быть объединен с первым потоком углеводородного сырья, проходящим по трубопроводу 38, с получением первого потока сырья для гидрообработки, транспортируемого через трубопровод 40.
Поток углеводородного сырья вводят в трубопровод 38, к примеру, через промежуточную уравнительную емкость. Согласно одному аспекту описанные здесь способ и устройство, в частности, являются эффективными для гидрообработки углеводородного исходного сырья. Примеры такого углеводородного сырья включают углеводородсодержащие потоки, содержащие компоненты, кипящие при температуре более 288°С (550°F), такие как атмосферные газойли, вакуумный газойль (ВГО), деасфальтированные остатки вакуумной перегонки и перегонки при атмосферном давлении, дистилляты коксования, дистилляты прямой перегонки, деасфальтированные сольвентом масла, масла пиролиза, высококипящие синтетические масла, рецикловые газойли, нефтяное сырье гидрокрекинговой очистки, дистилляты установки каталитического крекинга и тому подобное. Это углеводородное сырье может содержать от 0,1 до 4 масс.% серы.
Подходящим углеводородным сырьем является ВГО или другая подходящая углеводородная фракция, содержащая, по меньшей мере, 50 масс.% и, как правило, по меньшей мере, 75 масс.% компонентов, кипящих при температуре выше 399°С (750°F). Типичный ВГО обычно имеет температуру кипения в интервале от 315°С (600°F) до 565°C(1050°F).
Первый реактор 42 гидрообработки может ниже по потоку сообщаться с одним или большим числом компрессоров 22 и 32, установленных на трубопроводной линии 20 подпиточного водорода, с первой трубопроводной линией 38 для углеводородного сырья и с первым ответвлением 28 трубопроводной линии. Первый поток сырья для гидрообработки может обмениваться теплотой с первым выходящим потоком продуктов гидрообработки, проходящим через трубопровод 44, и дополнительно нагрет в огневом подогревателе перед поступлением в первый реактор 42 гидрообработки для проведения гидрообработки первого потока углеводородов. Первый реактор 42 гидрообработки может содержать одну или большее число емкостей, множество слоев катализатора в каждой емкости и различные комбинации из катализатора гидроочистки и катализатора гидрокрекинга в одной или большем числе емкостей.
Гидрообработка, проводимая в первом реакторе 42 гидрообработки, может представлять собой гидрококрекинг. Согласно одному аспекту первая установка для гидрообработки может быть установкой 12 для гидрокрекинга, и в этом случае первый поток водорода для гидрообработки представляет собой поток водорода для гидрокрекинга в трубопроводе 36, первый реактор 42 гидрообработки представляет собой реактор гидрокрекинга, который ниже по потоку сообщается с первым ответвлением 28 трубопровода, а поток сырья в трубопроводе 40 представляет собой поток сырья для гидрокрекинга.
Гидрокрекинг относится к процессу, в котором углеводороды крекируются в присутствии водорода до углеводородов с меньшим молекулярным весом. В некоторых аспектах реакция гидрокрекинга обеспечивает общую конверсию углеводородного сырья, по меньшей мере, 20 объем. % и, как правило, более 60 объем. % с получением продуктов, кипящих при температурах ниже границы кипения фракций дизельного топлива. Реактор 42 гидрокрекинга может работать с частичной конверсией, составляющей более 50 объем. %, или с глубокой конверсией, составляющей, по меньшей мере, 90 объем. % сырья, исходя из полной конверсии. Для получения максимального количества дизельного топлива эффективна глубокая конверсия. Первая емкость или слой в реакторе 42 гидрокрекинга могут содержать катализатор гидроочистки, проводимой с целью деметаллизации, обессеривания или деазотирования сырья гидрокрекинга.
Реактор 42 гидрокрекинга может работать в условиях мягкого гидрокрекинга. В условиях мягкого гидрокрекинга происходит избирательная конверсия сырья в тяжелые продукты, такие как дизельное топливо и керосин, с низким выходом более легких углеводородов, таких как нафта и газ. Давление также выбирают умеренным, чтобы ограничить гидрогенизацию кубовых продуктов до уровня, оптимального для проведения обработки ниже по ходу потока. Условия, в которых осуществляется мягкий гидрокрекинг, будут обеспечивать общую конверсию углеводородного сырья от 20 до 60 объем. %, предпочтительно от 20 до 50 объем. % с получением продуктов, кипящих при температурах ниже границы кипения фракций дизельного топлива. При работе реактора в режиме мягкого гидрокрекинга катализатор гидроочистки играет точно такую же или большую роль в конверсии, чем катализатор гидрокрекинга. Конверсия, проходящая на катализаторе гидроочистки, может быть значительной частью общей конверсии. Если первый реактор 42 гидрообработки предназначен для проведения мягкого гидрокрекинга, то предполагается, что реактор 42 мягкого гидрокрекинга может быть загружен полностью катализатором гидроочистки или полностью катализатором гидрокрекинга или некоторым количеством слоев катализатора гидроочистки и катализатора гидрокрекинга. В последнем случае слои катализатора гидрокрекинга могут обычно следовать за слоями катализатора гидроочистки. Наиболее часто три слоя катализатора гидроочистки могут предшествовать одному или двум слоям катализатора гидрокрекинга, или же последующие слои катализатора гидрокрекинга вообще отсутствуют.
Первый реактор 42 гидрообработки, показанный на фиг.1, содержит в одной реакционной емкости четыре слоя катализатора. Если требуется проведение мягкого гидрокрекинга, то предусмотрено, что первые три слоя катализатора содержат катализатор гидроочистки, а последний слой катализатора содержит катализатор гидрокрекинга. Если предпочтительно проведение частичного или глубокого гидрокрекинга, могут быть использованы дополнительные слои катализатора гидрокрекинга по отношению к количеству слоев катализатора гидрокрекинга при проведении мягкого гидрокрекинга.
Согласно одному аспекту, например, если в продукте конверсии предпочтителен баланс среднего дистиллята и бензина, может быть осуществлен мягкий гидрокрекинг в первом реакторе 42 гидрообработки с использованием катализатора гидрокрекинга, в котором используются аморфные алюмосиликатные основы или основы с низким содержанием цеолита, скомбинированные с одним или большим количеством металлических гидрирующих компонентов Группы VIII или Группы VIB (Периодической таблицы Менделеева). Согласно другому аспекту, если средний дистиллят в продукте конверсии является в значительной степени предпочтительным по отношению к бензину, в первом реакторе 42 гидрообработки может быть осуществлена частичная или глубокая конверсия с использованием катализатора, который содержит, вообще, любую основу из кристаллического цеолита для катализатора крекинга, на который осажден металлический гидрирующий компонент Группы VIII. Дополнительные гидрирующие компоненты могут быть выбраны из Группы VIB для объединения с цеолитной основной.
Цеолитные основы катализатора крекинга в уровне техники иногда называют молекулярными ситами, и обычно они образованы из оксида кремния, оксида алюминия и одного или большего числа обменных катионов, таких как натрий, магний, кальций, редкоземельные металлы и т.п. Эти основы, кроме того, характеризуются наличием в кристаллической структуре пор относительно однородного диаметра размером в интервале от 4 до 14 ангстрем (10-10 м). Предпочтительно использовать цеолиты, имеющие относительно высокое мольное отношение оксид кремния/оксид алюминия, в интервале от 3 до 12. Подходящими природными цеолитами являются, например, морденит, стильбит, гейландит, феррьерит, дакиардит, шабазит, эрионит и фожазит. Подходящие синтетические цеолиты включают, например, типы В, X, Y и L кристаллических цеолитов, например, синтетические фожазит и морденит. Предпочтительно использовать цеолиты, кристаллы которых имеют диаметр пор в интервале от 8 до 12 Ангстрем (10-10 м), при этом мольное отношение оксид кремния/оксид алюминия составляет от 4 до 6. Показательным примером цеолита предпочтительной группы является синтетическое молекулярное сито типа Y.
Встречающиеся в природе цеолиты обычно находятся в натриевой форме, в форме щелочно-земельного металла и в смешанной форме. Синтетические цеолиты почти всегда приготавливают сначала в натриевой форме. В любом случае для использования в качестве основы катализатора крекинга предпочтительно, чтобы большинство или все одновалентные металлы - источники получения цеолитов были замещены на ионы многовалентного металла и/или соль аммония с последующим нагреванием для расщепления ионов аммония, связанных с цеолитом, оставляя на их месте ионы водорода и/или ионообменные участки, которые фактически были бы декатионированы при последующем удалении воды. Водородные или «декатионированные» цеолиты типа Y данной природы более подробно описаны в патентном документе US 3130006.
Смешанные поливалентные металл-водородные цеолиты могут быть приготовлены путем ионообмена сначала с солью аммония, затем частично обратным обменом с солью поливалентного металла и затем кальцинированием. В некоторых случаях, как в случае синтетического морденита, водородные формы могут быть приготовлены прямой обработкой кислотой цеолитов со щелочным металлом. Согласно одному аспекту предпочтительными основами для катализатора крекинга являются те, которые являются, по меньшей мере, на 10 процентов, и предпочтительно, по меньшей мере, на 20 процентов дефицитными по катиону металла, исходя из начальной емкости ионного обмена. Согласно другому аспекту желаемым и стабильным классом цеолитов является такой, в котором, по меньшей мере, 20 процентов емкости ионного обмена насыщено ионами водорода.
Активными металлами, используемыми в предпочтительных катализаторах гидрокрекинга, соответствующих настоящему изобретению, в качестве гидрирующих компонентов, являются металлы Группы VIII, то есть железо, кобальт, никель, рутений, родий, палладий, осмий, иридий и платина. В дополнение к данным металлам в сочетании с ними могут также использоваться другие промоторы, включая металлы Группы VIB, например, молибден и вольфрам. Количество гидрирующего металла в катализаторе может изменяться в широких пределах. В общем случае может быть использовано любое количество в интервале от 0,05 до 30 масс.%. В случае благородных металлов обычно предпочтительно использовать от 0,05 до 2 масс.%.
Предпочтительным способом внедрения гидрирующего металла является контактирование материала цеолитной основы с водным раствором подходящего соединения желаемого металла, в котором металл присутствует в катионной форме. После добавления выбранного гидрирующего металла или металлов полученный порошок катализатора затем фильтруют, сушат, таблетируют с добавленными смазочными материалами, связующими или подобными веществами, если это необходимо, и кальцинируют на воздухе при температуре, например, в интервале от 371°С до 649°С (от 700° до 1200°F) для активации катализатора и разложения ионов аммония. В качестве альтернативы, сначала может таблетироваться цеолитный компонент с последующим добавлением гидрирующего компонента и активацией путем кальцинирования.
Вышеупомянутые катализаторы могут быть использованы в неразбавленной форме, или же порошкообразный цеолитный катализатор может смешиваться и таблетироваться совместно с другими относительно менее активными катализаторами, разбавителями или связующими веществами, такими как оксид алюминия, силикагель, алюмосиликатные когели, активированные глины и т.п. в соотношениях, находящихся в интервале от 5 до 90 масс.%. Указанные разбавители могут быть использованы как таковые или могут содержать незначительную долю добавленного гидрирующего металла, такого как металл Группы VIB и/или Группы VIII.
Катализаторы гидрокрекинга, промотированные дополнительным металлом, которые также могут использоваться в способе согласно настоящему изобретению, который предполагает, например, использование алюмофосфатных молекулярных сит, кристаллических хромосиликатов и других кристаллических силикатов. Кристаллические хромосиликаты более полно описаны в патентном документе US 4363718.
В соответствии с одним подходом условия гидрокрекинга могут включать температуру от 290°С (550°F) до 468°С (875°F), предпочтительно от 343°С (650°F) до 435°С (815°F), избыточное давление в интервале от 3,5 МПа (500 psig) до 20,7 МПа (3000 psig), часовую объемную скорость жидкости (LHSV) от 1,0 до менее 2,5 час-1 и скорость циркуляции водорода от 421 до 2527 нормальных м3/м3 нефти (от 2500 до 15000 стандартных кубических футов на баррель). Если желательно проведение мягкого гидрокрекинга, условия могут включать температуру от 315°С (600°F) до 441°С (825°F), избыточное давление в интервале от 5,5 до 13,8 МПа (от 800 до 2000 psig) или более предпочтительно от 6, 9 до 11,0 МПа (от 1000 до 1600 psig), часовую объемную скорость жидкости (LHSV) от 0,5 до 2 час-1 и предпочтительно от 0,7 до 1,5 час-1, и скорость циркуляции водорода от 421 до 1685 нормальных м3/м3 нефти (от 2500 до 10000 стандартных кубических футов на баррель).
Гидрообработка, осуществляемая в первом реакторе 42 гидрообработки, может представлять собой гидроочистку. Гидроочистка представляет собой процесс, в котором газ, содержащий водород, контактирует с углеводородом в присутствии подходящих катализаторов, которые активны, главным образом, для удаления из исходного углеводородного сырья гетероатомов, таких как сера, азот и металлы. При проведении гидроочистки углеводороды с двойными и тройными связями могут стать насыщенными. Ароматические соединения также могут быть насыщены. Некоторые процессы гидроочистки предназначены специально для насыщения ароматических соединений.
Катализаторами гидрокрекинга, подходящими для использования в настоящем изобретении, являются любые известные традиционные катализаторы гидроочистки, которые включают катализаторы, образованные из, по меньшей мере, одного металла Группы VIII, предпочтительно использовать железо, кобальт и никель, более предпочтительно кобальт и/или никель, по меньшей мере, один металл Группы VI, предпочтительно молибден и вольфрам, на материале носителе с большой площадью поверхности, предпочтительно оксида алюминия. Другие подходящие катализаторы гидроочистки включают цеолитные катализаторы, а также катализаторы из благородных металлов, для которых благородный металл выбирают из палладия и платины. В пределах объема настоящего изобретения во втором реакторе 42 гидрообработки может быть использован более чем один тип катализатора гидроочистки в одной и той же емкости. Металл Группы VIII обычно находится в количестве от 2 до 20 масс.%, предпочтительно в интервале от 4 до 12 масс.%. Металл Группы VI обычно находится в количестве от 1 до 25 масс.%, предпочтительно от 2 до 25 масс.%.
Предпочтительные условия гидроочистки могут включать температуру от 290°С (550°F) до 455°С (850°F), приемлемо от 316°С (600°F) до 427°С (800°F) и предпочтительно от 343°С (650°F) до 399°С (750°F), давление в интервале от 3,4 МПа (500 psig), предпочтительно от 4,1 МПа (600 psig) до 6,2 МПа (900 psig), часовую объемную скорость свежего углеводородного сырья от 0,5 до 4 час-1, предпочтительно от 1,5 до 3,5 час-1, скорость циркуляции водорода от 168 до 1011 нормальных м3/м3 нефти (от 1000 до 6000 стандартных кубических футов на баррель), предпочтительно от 168 до 674 нормальных м3/м3 нефти (от 1000 до 4000 стандартных кубических футов на баррель), для сырья, содержащего дизельное топливо, с использованием катализатора гидроочистки или комбинации катализаторов гидроочистки.
Гидрообработка, осуществляемая в первом реакторе 42 гидрообработки, может быть гидроизомеризацией. Процесс гидроизомеризации может также включать каталитическую депарафинизацию. Гидроизомеризация проставляет собой процесс, в котором в одном аспекте, по меньшей мере, 10 процентов, в другом аспекте, по меньшей мере, 50 процентов и, согласно еще одному аспекту, от 10 до 90 процентов н-парафинов исходного углеводородного сырья конвертируется до изопарафинов эффективно с получением выходящего потока продуктов, по меньшей мере, с одной из величин температуры помутнения 0°С (32°F) или менее, температуры потери текучести 0°С (32°F) или менее и/или температуры холодной закупорки фильтра 0°С (32°F) или менее.
Обычно условия процесса гидроизомеризации включают температуру от 260°С (500°F) до 371°С (700°F), давление от 1,38 МПа (200 psig) до 8,27 МПа (1200 psig), часовую объемную скорость свежего углеводородного сырья от 0,1 до 10 час-1, скорость циркуляции водорода от 168 до 1011 нормальных м3/м3 нефти (от 1000 до 6000 стандартных кубических футов на баррель). Однако возможны также и другие условия процесса гидроизомеризации, в зависимости от качества сырья и других факторов.
Подходящими катализаторами гидроизомеризации являются любые известные традиционные катализаторы гидроизомеризации. Например, подходящие катализаторы могут включать цеолитные компоненты, компоненты гидрогенизации/дегидрогенизации, и/или кислотные компоненты. В некоторых формах катализаторы могут включать, по меньшей мере, один металл Группы VIII, такой как благородный металл (т.е. платину или палладий). В других формах катализатор может также включать алюмокремниевый фосфат и/или цеолитный алюмосиликат. Примеры подходящих катализаторов описаны в патентных документах US 5976351; US 4960504; US 4788378; US 4683214; US 4501926 и US 4419220. Однако могут быть также использованы другие катализаторы изомеризации в зависимости от состава исходного сырья, рабочих параметров процесса, желаемой производительности и других факторов.
Первый выходящий поток продуктов гидрообработки выходит из первого реактора 42 гидрообработки по трубопроводу 44. Если первый реактор 42 гидрообработки представляет собой реактор гидрокрекинга, первый выходящий поток продуктов гиброобработки в трубопроводе 44 представляет собой выходящий поток продуктов гидрокрекинга. Первый выходящий поток продуктов гиброобработки, проходящий по трубопроводу 44, обменивается теплотой с первым сырьем для гидрообработки, транспортируемым по трубопроводу 40, и в одном воплощении может быть охлажден перед входом в первый холодный сепаратор 46. Первый холодный сепаратор 46 ниже по потоку сообщается с первым реактором 42 гидрообработки. Первый холодный сепаратор может работать при температуре от 46° до 63°С (от 115° до 145°F) и при давлении немного ниже давления в первом реакторе 42 гидрообработки, учитывая перепад давления для поддерживания потока водорода и легких газов, содержащихся в головном потоке, и жидких, в нормальных условиях, углеводородов в донном потоке. Первый холодный сепаратор 46 обеспечивает получение парообразного первого выходящего потока для гидрообработки, содержащего водород, в головном трубопроводе 48 и жидкий первый выходящий поток для гидрообработки в донном трубопроводе 50. Первый холодный сепаратор имеет также отстойник для сбора водяной фазы, отводимой по трубопроводу 52.
Парообразный первый выходящий поток для гидрообработки, который может быть парообразным выходящим потоком для гидрокрекинга, транспортируемым по трубопроводу 48, может быть повергнут сжатию в компрессоре 54 рециркулирующего газа с получением потока рециркулирующего водорода в трубопроводе 56. Компрессор 54 рециркулирующего газа может ниже по потоку сообщаться с первым реактором 42 гидрообработки, который может представлять собой реактор гидрокрекинга. Компрессор 54 рециркулирующего газа может сжимать парообразный первый выходящий поток, содержащий водород, предназначенный для гидрообработки, поступающий по трубопроводу 48, с получением потока рециркулирующего водорода, и транспортировать сжатый поток через трубопровод 56. Второй поток сжатого подпиточного водорода, транспортируемый через трубопровод 34, объединяется с рециркулирующим водородом, поступающим по трубопроводу 56, который представляет собой сжатый парообразный первый выходящий поток продуктов для гидрообработки, для обеспечения получения первого потока водорода для гидрообработки, подаваемого по трубопроводу 36. Реактор 42 гидрокрекинга сообщается ниже по потоку с трубопроводом 56 для рециркулирующего водорода через трубопроводы 36 и 40.
Как было отмечено выше, в одном воплощении поток рециркулирующего водорода в трубопроводе 56 может быть объединен со вторым потоком сжатого подпиточного водорода, транспортируемым через трубопровод 34, ниже по потоку от компрессора 54 рециркулирующего газа. Однако, если давление потока рециркулирующего водорода в трубопроводе 56 слишком высокое для того, чтобы подмешивать к нему поток подпиточного водорода без добавления дополнительных компрессоров выше по потоку от трубопровода 34 для второго сжатого подпиточного водорода, второй поток сжатого подпиточного водорода может быть добавлен к парообразному выходящему потоку продуктов гидрокрекинга в трубопроводе 48 выше по ходу потока от компрессора 54 рециркулирующего газа. Это может повысить производительность компрессора 54 рециркулирующего газа благодаря большему количеству пропускаемого газа.
По меньшей мере, часть первого выходящего потока продуктов гидрообработки, отводимого по трубопроводу 44, может быть фракционирована на участке 16, который ниже по потоку сообщается с первым реактором 42 гидрообработки для производства второго потока углеводородов, транспортируемого по трубопроводу 86. Согласно одному аспекту жидкий первый выходящий поток продуктов гиброобработки, который может представлять собой жидкий выходящий поток продуктов гидрокрекинга, транспортируемый по трубопроводу 50, может быть подвергнут фракционированию на участке 16 фракционирования. Согласно другому аспекту участок 16 фракционирования может содержать холодный испарительный барабан 58. Жидкий первый выходящий поток продуктов гидрокрекинга, транспортируемый по трубопроводу 50, может быть быстро испарен в холодном испарительном барабане 58, который может работать при такой же температуре, что и холодный сепаратор 46, но при более низком избыточном давлении, в интервале от 1,4 МПа до 3,1 МПа (200-450 psig) для получения из жидкого первого выходящего потока продуктов гидрообработки потока легкой жидкости в донном трубопроводе 62 и потока легких фракций, отводимого через головной трубопровод 64. Водный поток по трубопроводу 52 из отстойника холодного сепаратора может быть также направлен в холодный испарительный барабан 58. Водный поток, остающийся после быстрого испарения, отводится из отстойника холодного испарительного барабана 58 по трубопроводу 66. Поток легкой жидкости в донном трубопроводе 62 может быть дополнительно фракционирован на участке 16 фракционирования.
Участок 16 фракционирования может содержать отпарную колонну 70 и колонну 80 фракционирования. Поток легкой жидкости в донном трубопроводе 62 может быть нагрет и направлен в отпарную колонну 70. Поток легкой жидкости, который представляет собой жидкий первый выходящий поток продуктов гидрообработки, может быть подвергнут отпариванию с помощью водяного пара, поступающего по трубопроводу 72, с получением потока легких фракций, включающих водород, сероводород, водяной пар и другие газы, отводимые по головному трубопроводу 74. Часть потока легких фракций может быть сконденсирована и возвращена в качестве флегмы в отпарную колонну 70. Отпарная колонна 70 может функционировать при температуре кубового остатка в интервале от 232° до 288°С (от 450° до 550°F) и избыточном давлении газов, отводимых с верха колонны, в интервале от 690 до 1034 кПа (от 100 до 150 psig). Донный поток гидрообработки, проходящий через трубопровод 76, может быть нагрет в огневом подогревателе и направлен в колонну 80 фракционирования. Часть донного потока гидрообработки, проходящего по трубопроводу 76, может быть подвергнута кипячению и возвращена в отпарную колонну 70 вместо использования водяного пара для отпаривания.
Колонна 80 фракционирования может также осуществлять отпаривание донного потока после гидрокрекинга с использованием пара, поступающего через трубопровод 82, с получением головного потока нафты, отводимого по трубопроводу 84, потока дизельного топлива, отводимого через трубопровод 86 в качестве боковой фракции, и отводимого по трубопроводу 88 потока непереработанной нефти, который может быть подходящим для дальнейшей обработки, например, в установке для каталитического крекинга в псевдоожиженном слое. Для головного потока нафты, отводимого по трубопроводу 84, может быть необходимым проведение дополнительной обработки перед смешением в парке смешения бензина. Обычно для повышения октанового числа бензина необходимо проведение каталитического риформинга. Для каталитического риформинга часто бывает необходимым, чтобы перед его проведением отведенная сверху колонны нафта была обессерена в установке гидроочистки нафты. Согласно одному аспекту подвергнутая гидрокрекингу нафта может быть обессерена в интегрированной установке для гидроочистки. Предполагается, что дополнительная боковая фракция может быть отобрана так, чтобы обеспечить отдельный поток легкого дизельного топлива или керосина, отобранный выше места отбора потока тяжелого дизельного топлива, отведенного по трубопроводу 86. Часть головного потока нафты, отводимого по трубопроводу 84, может быть сконденсирована и возвращена в качестве флегмы в колонну 80 фракционирования. Колонна 80 фракционирования может работать при температуре кубового остатка в интервале от 288° до 385°С (от 550° до 725°F), предпочтительно от 315° до 357°С (от 600° до 675°F) и при давлении равном или близком к атмосферному. Часть донного продукта гидрокрекинга может быть подвергнута кипячению и возвращена в колонну 80 фракционирования вместо использования для отпаривания водяного пара.
В потоке дизельного топлива, отведенного по трубопроводу 86, может быть уменьшено содержание серы, но он не удовлетворяет техническому требованию низкого содержания серы в дизельном топливе (LSD), которое составляет менее 50 wppm серы, требованию ULSD (сверхнизкое содержание серы в дизельном топливе), которое соответствует содержанию серы менее 10 wppm, или другим нормам. Следовательно, топливо может быть дополнительно повергнуто окончательной обработке во второй установке 14 гидробработки, которая может представлять собой установку 14 гидроочистки. Соответственно поток дизельного топлива в трубопроводе 86 может представлять собой второй поток углеводородов. Второй поток углеводородов может иметь более низкую среднюю температуру кипения, чем первый поток углеводородов.
Второй поток углеводородов, транспортируемый по трубопроводу 86, может быть объединен со вторым потоком водорода для гидрообработки, содержащим вторую часть первого потока сжатого подпиточного водорода, поступающего из первого ответвления 30 трубопровода для получения второго потока 90 сырья для гидрообработки. Второй поток углеводородов, транспортируемый по трубопроводу 86, может быть также смешан с совместно подаваемым сырьем, которое не показано. Второй поток 90 сырья для гидрообработки может обмениваться теплотой со вторым выходящим потоком гидрообработки, транспортируемым по трубопроводу 94, затем может быть нагрет в огневом подогревателе и направлен во второй реактор 92 гидрообработки.
Соответственно, второй реактор 92 гидрообработки ниже по потоку сообщается с участком 16 фракционирования, разделительным устройством 27 и первым реактором 42 гидрообработки. Во втором реакторе 92 гидрообработки второй поток углеводородов, который может представлять собой поток дизельного топлива, подвергается гидрообработке в присутствии второго потока водорода для гидрообработки и второго катализатора гидрообработки с получением второго выходящего потока 94 продуктов гидробработки.
Второй реактор 92 гидрообработки может содержать более чем одну емкость и множество слоев катализатора. Второй реактор 92 гидрообработки, показанный на фиг.1, содержит два слоя катализатора в одной реакционной емкости. Второй реактор 92 гидрообработки может работать в качестве реактора гидрокрекинга, реактора гидроочистки или реактора гидроизомеризации, в который загружен соответствующий катализатор, как было описано выше в отношении первого реактора 42 гидрообработки. Второй реактор 92 гидрообработки ниже по потоку может быть сообщен со вторым ответвлением 30 трубопровода и первым реактором 42 гидрообработки, который может представлять собой реактор гидрокрекинга.
Гидрообработка, осуществляемая во втором реакторе 92 гидрообработки, может быть гидроочисткой. Согласно одному аспекту вторая установка для гидрообработки может представлять собой установку 14 гидроочистки, и в этом случае второй поток водорода для гидрообработки может представлять собой поток водорода для гидроочистки, проходящий через трубопровод 30. Второй реактор 92 для гидрообработки представляет собой реактор гидроочистки, который сообщается ниже по потоку со вторым ответвлением 30 трубопровода, а сырьевой поток в трубопроводе 90 представляет собой поток сырья для гидроочистки.
В реакторе 92 для гидроочистки углеводороды с гетероатомами могут быть дополнительно деметаллизированы, обессерены и деазотированы путем гидрообработки так, как описано выше в отношении установки 12 для гидрообработки. Реактор 92 гидроочистки может также содержать катализатор гидроочистки, который является подходящим для насыщения ароматических соединений, гидродепарафинизации и гидроизомеризации.
Если первый реактор 42 гидрообработки работает в качестве реактора мягкого гидрокрекинга, указанный первый реактор 42 гидрообработки может конвертировать от 20 до 60 объем. % сырья, кипящего при температуре выше интервала кипения дизельного топлива, для получения температуры кипения ниже границы кипения фракций дизельного топлива. Второй реактор 92 гидрообработки может иметь очень низкую степень конверсии и может быть использован, главным образом, для обессеривания, если он объединен с реактором 42 мягкого гидрокрекинга, в целях обеспечения технических характеристик топлива, например, удовлетворения требований к дизельному топливу с ультранизким содержанием серы (ULSD).
Второй выходящий поток продуктов гидрообработки, транспортируемый через трубопровод 94, может обмениваться теплотой со вторым потоком гидрообработанного сырья, проходящим по трубопроводу 90. Второй выходящий поток продуктов гидрообработки, транспортируемый через трубопровод 94, может быть разделен во втором холодном сепараторе 96 для получения парообразного второго выходящего потока продуктов гидрообработки, содержащего водород, в головном трубопроводе 98 и жидкого второго потока продуктов гидрообработки в донном трубопроводе 100.
Второй холодный сепаратор 96 может работать при температуре от 46° до 63°С (от 115° до 145°F) и давлении, которое немного ниже давления во втором реакторе 92 гидрообработки, принимая во внимание перепад давления для поддерживания водорода и легких газов в головном потоке и обычно жидких углеводородов в донном потоке. Водный поток может быть удален из отстойника второго холодного сепаратора 96 через трубопровод 102.
Парообразный второй выходящий поток продуктов гидрообработки, содержащий водород, проходящий по головному трубопроводу 98, может быть направлен на рециркуляцию и добавлен к потоку подпиточного водорода, проходящему через трубопровод 20 выше по потоку от второго компрессора. В воплощении с «рециркуляцией», представленном на фиг.1, парообразный второй выходящий поток продуктов гидрообработки, содержащий водород, транспортируемый по трубопроводу 98, добавляют в точке 25 соединения трубопроводов к потоку подпиточного водорода, транспортируемому по трубопроводу 20, выше по потоку от первого компрессора 22. Подпиточный газ в трубопроводе 20 и рециркуляционный газ в трубопроводе 98 объединяют и направляют в трубопровод 26, затем смешивают и направляют на сжатие, как это описано выше. Соответственно, первый компрессор 22 и второй компрессор 32 ниже по потоку сообщаются с головным трубопроводом 98.
Жидкий второй выходящий поток продуктов гидрообработки, проходящий через трубопровод 100, может быть фракционирован в колонне 104 фракционирования, которая может быть отпарной колонной. При этом перед его подачей в отпарную колонну 104 жидкий второй выходящий поток продуктов гидрообработки, транспортируемый по трубопроводу 100, может быть нагрет. Указанный жидкий второй выходящий поток продуктов гидрообработки может быть отпарен в отпарной колонне 104 с использованием водяного пара, подаваемого из трубопровода 110, для получения потока нафты и легких фракций, отводимых через головной трубопровод 112. Поток продукта может быть отведен через донный трубопровод 114. В одном воплощении поток продукта представляет собой поток дизельного топлива, содержащего серу в количестве менее 50 wppm, квалифицируемого как LSD, и предпочтительно менее 10 wppm, квалифицируемого как ULSD. Предполагается, что отпарная колонна 104 может работать, как колонна фракционирования с использованием кипятильника (ребойлера) вместо использования водяного пара для отпаривания.
За счет рециркуляции водорода из второй установки 14 гидрообработки обратно на сторону нагнетания первого компрессора 22 вторая установка гидрообработки может работать без компрессора для рециркуляции газа. Рециркулирующий водород из второй установки 14 для гидрообработки подвергают дополнительному сжатию и используют в первой установке 12 для гидрообработки.
На фиг.2 представлено воплощение «с рециркуляцией» устройства и способа 8', в которых осуществляется рециркуляция парообразного второго выходящего потока продуктов гидрообработки по трубопроводу 98' во второй компрессор 24' и используется горячий сепаратор выше по потоку от первого холодного сепаратора. Многие из элементов, показанных на фиг.2, имеют такую же конструкцию, что и показанные на фиг.1, и обозначены такими же ссылочными номерами позиций. Элементы на фиг.2, которые соответствуют элементам на фиг.1, но имеют иную конструкцию, обозначены такими же номерами позиции, что и на фиг.1, но отмечены символом в виде штриха ('). Воплощение на фиг.2 отличается от представленного на фиг.1 схемой компрессорного участка 10' и первой установки 12' гидрообработки.
На компрессорном участке 10' поток подпиточного водорода в трубопроводе 20' для подпиточного водорода направляют в первый компрессор 22 для повышения давления потока подпиточного водорода и получения первого потока сжатого подпиточного водорода в трубопроводе 24'. Первый компрессор 22 может быть выполнен в виде ряда последовательно установленных компрессоров.
Разделительное устройство 27', установленное на трубопроводе 24' для первого потока сжатого подпиточного водорода, обеспечивает отбор части сжатого подпиточного водорода в первое ответвление 28' трубопровода и отбор второй части сжатого подпиточного водорода во второе ответвление 30' трубопровода. Вторую часть сжатого подпиточного водорода во втором ответвлении 30' трубопровода направляют во вторую установку 14 для гидрообработки. Соединение 25' между вторым ответвлением 28' трубопровода и головным трубопроводом 98', транспортирующим парообразный второй выходящий поток продуктов гидробработки, обеспечивает сообщение между указанным головным трубопроводом 98' и первым ответвлением 28' трубопровода. Клапан, понижающий давление, установленный на первом ответвлении 28' трубопровода, может уравнивать давление между первым потоком сжатого подпиточного водорода и парообразным вторым выходящим потоком продуктов гидрообработки, чтобы обеспечить подвод и смешивание указанных двух потоков в трубопроводе 26'.
Полученная смесь второй части потока сжатого подпиточного водорода в первом ответвлении 28' трубопровода и парообразного второго выходящего потока продуктов гидрообработки в трубопроводе 26' может быть дополнительно сжата во втором компрессоре 32, который может быть выполнен в виде ряда последовательно установленных компрессоров, с получением в трубопроводе 34 второго сжатого подпиточного потока. Соответственно, второй компрессор 32 ниже по потоку сообщается с головным трубопроводом 98', который направляет поток в обход первого компрессора 22.
Второй поток сжатого подпиточного водорода, проходящий через трубопровод 34, может быть объединен с потоком рециркулирующего водорода, проходящим по трубопроводу 56, с получением в трубопроводе 36 первого потока водорода для гидрообработки. Указанный первый поток водорода для гидрообработки, проходящий по трубопроводу 36, отбираемый из второго потока сжатого подпиточного водорода, может быть объединен с первым потоком углеводородного сырья, транспортируемым через трубопровод 38, для получения первого потока углеводородного сырья для гидрообработки, проходящего через трубопровод 40. Остальная часть воплощения на фиг.2 работает, как и на фиг.1, за исключением изложенного ниже.
Второе отличие воплощения, иллюстрируемого на фиг.2, от представленного на фиг.1, заключается в выполнении первой установки 12' гидрообработки. Первая установка 12' гидрообработки может содержать горячий сепаратор 120, который ниже по потоку сообщается с первым реактором 42 гидрообработки посредством трубопровода 44' и обеспечивает получение парообразного потока углеводородов в головном трубопроводе 122, и получение жидкого потока углеводородов в донном трубопроводе 124. Горячий сепаратор 120 работает при температуре от 177° до 343°С (от 350° до 650°F) и предпочтительно - при температуре от 232° до 288°С (от 450° до 550°F). Горячий сепаратор может работать при давлении немного меньшем, чем в реакторе 42 гидрокрекинга, учитывая необходимость перепада давления между ними. Парообразный поток углеводородов, отводимый через трубопровод 122, может быть охлажден перед поступлением в первый холодный сепаратор 46. Соответственно, парообразный первый выходящий поток продуктов гидрообработки может быть разделен в первом холодном сепараторе 46 с получением парообразного выходящего потока продуктов гидрокрекинга, содержащего водород, транспортируемого по трубопроводу 48, и жидкого выходящего потока продуктов гидрокрекинга в трубопроводе 52. Указанные потоки обрабатывают затем так, как описано выше в отношении воплощения, показанного на фиг.1. В связи с этим первый холодный сепаратор 46 ниже по потоку сообщается с головным трубопроводом 122 горячего сепаратора 120.
Жидкий поток углеводородов в донном трубопроводе 124 может быть подвергнут фракционированию на участке 16' фракционирования. Согласно одному аспекту жидкий поток углеводородов, проходящий по трубопроводу 124, может быть подвергнут быстрому испарению в горячем испарительном барабане 130, в результате чего получают поток легких фракций в головном трубопроводе 132 и поток тяжелых жидких фракций в донном трубопроводе 134. Горячий испарительный барабан 130 может функционировать при такой же температуре, что и горячий сепаратор 120, но при более низком избыточном давлении, в интервале от 1,4 МПа до 3,1 МПа (от 200 до 450 psig). Жидкий поток тяжелых фракций в донном трубопроводе 134 может быть подвергнут дальнейшему фракционированию на участке 16' фракционирования. В соответствии с одним аспектом жидкий поток тяжелых фракций, транспортируемый по трубопроводу 134, может быть введен в отпарную колонну 70 на более низком уровне, чем место подачи жидкого потока легких фракций, проходящего по трубопроводу 62.
Остальная часть воплощения изобретения, иллюстрируемого на фиг.2, может быть такой же, как и описанная на фиг.1, с предварительным отмеченным исключением в отношении компрессорного участка 10'. Воплощение горячего сепаратора 120, только что раскрытое на фиг.2, может быть также использовано в воплощении на фиг.1.
Здесь описаны предпочтительные воплощения настоящего изобретения, включая наилучшие варианты, известные авторам изобретения, для осуществления изобретения.
Следует понимать, что иллюстрируемые воплощения являются лишь примерами, и их не следует рассматривать как ограничивающие объем изобретения.
Считается, что специалист в данной области техники без проведения дополнительных проработки и исследований, используя вышеприведенное описание изобретения, может использовать настоящее изобретение в его наибольшей полноте. Предшествующие предпочтительные конкретные воплощения следует понимать, таким образом, лишь как иллюстративные, не ограничивающие каким бы то ни было образом остальную часть описания.
В изложенном выше описании все температуры приведены в градусах Цельсия, а все доли и проценты весовые, если не указано иное. Давления приведены на выходе из колонн и, в частности, на выходе парового потока из колонн, имеющих ряд выходов.
Из вышеприведенного описания специалист в данной области техники легко может установить существенные признаки настоящего изобретения, и без выхода за пределы объема и сущности изобретения может произвести различные изменения и модификации изобретения, чтобы приспособить его к различным условиям и случаям применения.
1. Способ гидрообработки двух потоков углеводородов, включающий
сжатие потока подпиточного водорода в первом компрессоре с получением первого потока сжатого подпиточного водорода;
сжатие первой части первого потока сжатого подпиточного водорода во втором компрессоре с получением второго потока сжатого подпиточного водорода;
отбор второй части первого потока сжатого подпиточного водорода в качестве второго потока водорода для гидрообработки;
гидрообработку первого потока углеводородов в присутствии первого потока водорода для гидрообработки, содержащего второй поток сжатого подпиточного водорода, и первого катализатора гидрообработки с получением первого выходящего потока продуктов гидрообработки;
гидрообработку второго потока углеводородов в присутствии второго потока водорода для гидрообработки, содержащего первый поток сжатого подпиточного водорода, и второго катализатора гидрообработки с получением второго выходящего потока продуктов гидрообработки;
разделение указанного второго выходящего потока продуктов гидрообработки с получением парообразного второго выходящего потока продуктов гидрообработки; и
добавление указанного парообразного второго выходящего потока продуктов гидрообработки к указанному потоку подпиточного водорода выше по ходу потока от указанного первого компрессора.
2. Способ по п.1, в котором указанный первый поток для гидрообработки подвергают гидрокрекингу в присутствии катализатора гидрокрекинга, а указанный второй поток для гидрообработки подвергают гидроочистке в присутствии катализатора гидроочистки.
3. Способ по п.1, дополнительно включающий фракционирование, по меньшей мере, части первого выходящего потока продуктов гидрообработки с получением указанного второго потока углеводородов, который представляет собой поток дизельного топлива.
4. Способ по п.1, дополнительно включающий разделение первого выходящего потока продуктов гидрообработки на парообразный первый выходящий поток продуктов гидрообработки, содержащий водород и жидкий первый выходящий поток продуктов гидрообработки; сжатие указанного парообразного первого выходящего потока продуктов гидрообработки с получением рециркулирующего потока водорода; добавление второго потока сжатого подпиточного водорода к указанному парообразному первому выходящему потоку продуктов гидрообработки или к рециркулирующему потоку водорода с получением указанного первого потока водорода для гидрообработки.
5. Способ по п.1, дополнительно включающий разделение второго выходящего потока продуктов гидрообработки с получением жидкого второго выходящего потока продуктов гидрообработки и последующее фракционирование указанного жидкого второго выходящего потока продуктов гидрообработки для получения дизельного топлива с низким содержанием серы.
6. Установка для гидрообработки двух потоков углеводородов, содержащая:
трубопровод подпиточного водорода, предназначенный для транспортирования потока подпиточного водорода;
первый компрессор, который сообщается с указанным трубопроводом подпиточного водорода и предназначен для сжатия указанного потока подпиточного водорода с получением первого потока сжатого подпиточного водорода;
разделительное устройство, которое сообщается с указанным первым компрессором и служит для разделения указанного первого потока сжатого подпиточного водорода на первую часть, транспортируемую по первому ответвлению трубопровода, и вторую часть, транспортируемую по второму ответвлению трубопровода;
второй компрессор, сообщающийся с указанным первым ответвлением трубопровода и предназначенный для сжатия указанной первой части указанного первого потока сжатого подпиточного водорода с получением второго потока сжатого подпиточного водорода во втором трубопроводе для сжатого подпиточного водорода;
первый реактор гидрообработки, сообщающийся с указанным первым ответвлением трубопровода, предназначенный для гидрообработки первого потока углеводородов;
второй реактор гидрообработки, сообщающийся с указанным вторым ответвлением трубопровода, предназначенный для гидрообработки второго потока углеводородов;
сепаратор, сообщающийся с указанным вторым реактором гидрообработки, предназначенный для разделения второго выходящего потока продуктов гидрообработки с получением парообразного второго выходящего потока продуктов гидрообработки, содержащего водород, проходящего по головному трубопроводу;
причем указанный второй компрессор сообщается с указанным головным трубопроводом; и указанный первый компрессор сообщается с указанным головным трубопроводом в точке соединения на указанном трубопроводе подпиточного водорода.
7. Установка по п.6, дополнительно содержащая холодный сепаратор, сообщающийся с указанным вторым реактором для гидрообработки, предназначенный для разделения второго выходящего потока продуктов гидрообработки на парообразный второй выходящий поток продуктов гидрообработки, содержащий водород, транспортируемый по головному трубопроводу, и жидкий второй выходящий поток продуктов гидрообработки, в донном трубопроводе, при этом указанный второй компрессор сообщается с указанным головным трубопроводом в точке соединения на указанном втором ответвлении трубопровода.
8. Установка по п.6, в которой указанный первый реактор гидрообработки представляет собой реактор гидрокрекинга, а указанный второй реактор гидрообработки представляет собой реактор гидроочистки.
9. Установка по п.6, дополнительно содержащая колонну фракционирования, которая сообщается с указанным донным трубопроводом и предназначена для фракционирования указанного жидкого второго выходящего потока продуктов гидрообработки и получения фракции дизельного топлива.
