Способы и установки для изомеризации парафинов

Изобретение относится к вариантам способа изомеризации парафинов. Один из вариантов включает в себя стадии сжатия парообразного потока стабилизатора, содержащего C₄ ^- углеводороды из приемника головного погона стабилизатора секции изомеризации C₅/C₆, с образованием сжатого потока стабилизатора, содержащего C₄ ^- углеводороды; контактирования в секции изомеризации С₄ углеводородов С₄ углеводородсодержащего сырьевого потока, который содержит неразветвленные С₄ углеводороды, с промотированным хлоридом катализатором изомеризации в присутствии водорода с образованием выходящего из реакционной зоны потока, содержащего разветвленные С₄ углеводороды; объединения по меньшей мере части сжатого потока стабилизатора, содержащего C₄ ^- углеводороды, с выходящим из реакционной зоны потоком, содержащим разветвленные С₄ углеводороды, с образованием объединенного потока, содержащего С₄ углеводороды; и разделения объединенного потока, содержащего С₄ углеводороды, на парообразный поток стабилизатора, содержащий C₃ ^- углеводороды, и поток продукта, богатый С₄ углеводородами, который содержит С₄ углеводороды, причем перед стадией сжатия парообразный поток стабилизатора, содержащий C₄ ^- углеводороды, осушают для удаления капель влаги и/или отложений из парообразного потока стабилизатора, содержащего C₄ ^- углеводороды. Использование предлагаемого изобретения позволяет обеспечить извлечение С₄ углеводородов с пониженными капиталовложениями и эксплуатационными затратами. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Заявление о приоритете

Данная заявка испрашивает приоритет по заявке US №13/672256, поданной 8 ноября 2012 года, полное содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Область техники относится в целом к способам и установкам для изомеризации углеводородов и, в частности, относится к способам и установкам для изомеризации парафинов с получением С4 углеводородов.

Уровень техники

Процессы изомеризации широко используются многими нефтепереработчиками для изменения молекулярной структуры парафиновых углеводородов с прямолинейной цепью в углеводороды с более разветвленной структурой. Как правило, эти углеводороды с более разветвленной структурой имеют относительно высокое октановое число.

Парафиновое сырье для процессов изомеризации С₅/С₆ углеводородов может содержать циклические С₆ ⁺ углеводороды, такие как бензол, и циклические С₇ ⁺ углеводороды. В настоящем документе C_x углеводороды означают углеводородные молекулы, которые имеют «X» атомов углерода, C_x ⁺ углеводороды означают углеводородные молекулы, которые имеют «X» и более чем «X» атомов углерода, и C_x ^- углеводороды означают углеводородные молекулы, которые имеют «X» и менее чем «X» атомов углерода. В настоящем документе С₅/С₆ углеводороды означают С₅ углеводороды и/или С₆ углеводороды. Когда массовый процент циклических С₆ ⁺ углеводородов в парафиновом сырье составляет 20% или более (также называется Х-фактор 20 или выше, где Х-фактор определяется как сумма массовых процентов циклических С₆ ⁺ углеводородов плюс С₇ ⁺ углеводородов в сырье, например бензол + циклогексан + метилциклопентан + С₇ ⁺), парафиновое сырье считается «сырьем, трудным для изомеризации». В частности, С₇ ⁺ углеводороды и в гораздо меньшей степени С₅ и С₆ углеводороды в реакторе обычно подвержены гидрокрекингу, образуя С₄ углеводороды, а также другие более легкие углеводороды, например С₃ ^- углеводороды. С₄ углеводороды имеют значительную энергетическую и экономическую ценность. К сожалению, С₄ углеводороды традиционно удаляются в потоке отходящих газов процессов изомеризации С₅/С₆ углеводородов и сжигаются, поскольку капитальные и эксплуатационные затраты на извлечение С₄ углеводородов являются недопустимо высокими.

Соответственно, желательно создать способы и установки для изомеризации парафинов, включающие извлечение С₄ углеводородов с пониженными совокупными капиталовложениями и/или эксплуатационными затратами. Кроме того, желательно создать способы и установки для изомеризации парафинов, включающие извлечение С₄ углеводородов, такие как процессы изомеризации С₅/С₆ углеводородов, использующие потоки парафинового сырья, которые могут содержать некоторое количество C₇ ⁺ углеводородов. Кроме того, другие желательные признаки и характеристики настоящего изобретения станут ясны из последующего подробного описания и прилагаемой формулы изобретения, рассматриваемых вместе с сопровождающими чертежами и данным описанием уровня техники.

Краткое изложение сущности изобретения

В данном описании представлены способы и установки для изомеризации парафинов. В соответствии с иллюстративным вариантом осуществления способ изомеризации парафинов включает в себя стадии сжатия парообразного потока стабилизатора, содержащего С₄ ^- углеводороды, с образованием сжатого потока стабилизатора, содержащего С₄ ^- углеводороды. С₄ углеводородсодержащий сырьевой поток, который содержит неразветвленные С₄ углеводороды, приводится в контакт с промотированным хлоридом катализатором изомеризации в присутствии водорода с образованием выходящего из реакционной зоны потока, содержащего разветвленные С₄ углеводороды. По меньшей мере часть сжатого потока стабилизатора, содержащего С₄ ^- углеводороды, объединяется с выходящим из реакционной зоны потоком, содержащим разветвленные С₄ углеводороды, с образованием объединенного потока, содержащего С₄ углеводороды. Объединенный поток, содержащий С₄ углеводороды, разделяется на парообразный поток стабилизатора, содержащий С₃ ^- углеводороды, и поток продукта, богатый С₄ углеводородами, который содержит разветвленные С₄ углеводороды.

В соответствии с другим иллюстративным вариантом осуществления предложен способ изомеризации парафинов. Способ включает в себя стадии контактирования С₅ ⁺ углеводородсодержащего сырьевого потока, который содержит неразветвленные С₅/С₆ углеводороды, с промотированным хлоридом катализатором изомеризации в присутствии водорода с образованием выходящего из реакционной зоны потока, содержащего разветвленные C₅ ⁺ углеводороды. Выходящий из реакционной зоны поток, содержащий разветвленные C₅ ⁺ углеводороды, разделяется на парообразный поток стабилизатора, содержащий С₄ ^- углеводороды, и поток продукта, богатый C₅ ⁺ углеводородами, который содержит разветвленные C₅ ⁺ углеводороды. Парообразный поток стабилизатора, содержащий С₄ ^- углеводороды, сжимается с образованием сжатого потока стабилизатора, содержащего С₄ ^- углеводороды. Сжатый поток стабилизатора, содержащий С₄ ^- углеводороды, охлаждается с образованием охлажденного сжатого потока стабилизатора, содержащего С₄ ^- углеводороды. Охлажденный сжатый поток стабилизатора, содержащий С₄ ^- углеводороды, разделяется на жидкий поток, содержащий С₄ углеводороды, и отходящий газовый поток, содержащий С₃ ^- углеводороды. Жидкий поток, содержащий С₄ углеводороды, объединяется с выходящим из реакционной зоны потоком, содержащим разветвленные С₄ углеводороды, с образованием объединенного потока, содержащего С₄ углеводороды. Объединенный поток, содержащий С₄ углеводороды, разделяется на парообразный поток стабилизатора, содержащий С₃ ^- углеводороды, и поток продукта, богатый С₄ углеводородами, который содержит разветвленные С₄ углеводороды.

В соответствии с другим иллюстративным вариантом осуществления предложена установка для изомеризации парафинов. Установка включает в себя компрессор, выполненный с возможностью получения и сжатия парообразного потока стабилизатора, содержащего С₄ ^- углеводороды, с образованием сжатого потока стабилизатора, содержащего С₄ ^- углеводороды. Реакционная зона содержит промотированный хлоридом катализатор изомеризации в присутствии водорода. Реакционная зона выполнена с возможностью получения С₄ углеводородсодержащего сырьевого потока, который содержит неразветвленные С₄ углеводороды, и с возможностью работы в условиях изомеризации, эффективных для образования выходящего из реакционной зоны потока, содержащего разветвленные С₄ углеводороды. Установка выполнена с возможностью объединения по меньшей мере части сжатого потока стабилизатора, содержащего С₄ ^- углеводороды, и выходящего из реакционной зоны потока, содержащего разветвленные С₄ углеводороды, с образованием объединенного потока, содержащего С₄ углеводороды. Зона стабилизатора выполнена с возможностью получения и разделения объединенного потока, содержащего С₄ углеводороды, на парообразный поток стабилизатора, содержащий С₃ ^- углеводороды, и поток продукта, богатый С₄ углеводородами, который содержит разветвленные С₄ углеводороды.

Краткое описание чертежей

Различные варианты осуществления будут описаны ниже вместе со следующими чертежами, на которых одинаковые позиции обозначают одинаковые элементы, и где:

на фиг. 1 приводится схематическое изображение установки и способа изомеризации парафинов в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления; и

на фиг. 2 приводится схематическое изображение установки и способа изомеризации парафинов в соответствии с другим иллюстративным вариантом осуществления.

Подробное описание

Нижеследующее подробное описание носит чисто иллюстративный характер и не имеет целью ограничить различные варианты осуществления или их применение и использование. Кроме того, не существует намерения быть связанным какой-либо теорией, представленной в предыдущем описании уровня техники или в нижеследующем подробном описании.

Рассматриваемые здесь различные варианты осуществления относятся к способам и установкам для изомеризации парафинов. В отличие от известного уровня техники в описанных здесь иллюстративных вариантах осуществления установки секция изомеризации C₅/С₆ углеводородов интегрирована с секцией изомеризации С₄ углеводородов. В секции изомеризации С₅/С₆ углеводородов С₅ ⁺ углеводородсодержащий сырьевой поток, который содержит неразветвленные С₅/С₆ углеводороды, приводится в контакт с промотированным хлоридом катализатором изомеризации в присутствии водорода в первой реакционной зоне с образованием выходящего из реакционной зоны потока, содержащего разветвленные C₅ ⁺ углеводороды. Используемый в настоящем документе термин «зона» относится к участку, включающему одну или более единиц оборудования и/или одну или более подзон. Единицы оборудования могут включать в себя один или несколько реакторов или реакционных сосудов, нагревателей, теплообменников, осушителей, трубопроводов, насосов, компрессоров и регуляторов. Кроме того, единица оборудования, такая как реактор, осушитель или сосуд, может дополнительно включать в себя одну или более зон или подзон.

В иллюстративном варианте осуществления выходящий из реакционной зоны поток, содержащий разветвленные С₅ ⁺ углеводороды, вводится в зону первого стабилизатора и разделяется на парообразный поток стабилизатора, содержащий C₄ ^- углеводороды, и поток продукта, богатый C₅ ⁺ углеводородами, который содержит разветвленные C₅ ⁺ углеводороды. С₄ ^- углеводородсодержащий парообразный поток стабилизатора содержит С₄ углеводороды, С₃ ^- углеводороды, водород и HCl. Парообразный поток стабилизатора, содержащий С₄ ^- углеводороды, сжимается с образованием сжатого потока стабилизатора, содержащего С₄ ^- углеводороды.

В секции изомеризации С₄ углеводородов С₄ углеводородсодержащий сырьевой поток, который содержит неразветвленные С₄ углеводороды, приводится в контакт с промотированным хлоридом катализатором изомеризации в присутствии водорода во второй реакционной зоне с образованием выходящего из реакционной зоны потока, содержащего разветвленные С₄ углеводороды. В иллюстративном варианте осуществления по меньшей мере часть сжатого потока стабилизатора, содержащего С₄ ^- углеводороды, из секции изомеризации С₅/С₆ углеводородов вводится и объединяется с выходящим из реакционной зоны потоком, содержащим разветвленные С₄ углеводороды, с образованием объединенного потока, содержащего С₄ углеводороды. Объединенный поток, содержащий С₄ углеводороды, разделяется во втором стабилизаторе на парообразный поток стабилизатора, содержащий С₃ ^- углеводороды, и поток продукта, богатый С₄ углеводородами. В иллюстративном варианте осуществления поток продукта, богатый С₄ углеводородами, содержит как разветвленные, так и неразветвленные С₄ углеводороды соответственно из секции изомеризации С₄ углеводородов и секции изомеризации С₅/С₆ углеводородов. С₃ ^- углеводородсодержащий парообразный поток стабилизатора содержит С₃ ^- углеводороды, водород и HCl. В иллюстративном варианте осуществления парообразный поток стабилизатора, содержащий С₃ ^- углеводороды, вводится в скрубберную зону 32 и промывается щелочью для нейтрализации HCl. Нейтрализованный парообразный поток стабилизатора, содержащий С₃ ^- углеводороды, отводится и может сжигаться в виде топливного газа.

В настоящее время некоторые нефтепереработчики применяют отдельные процессы изомеризации для своих операций, один для изомеризации С₅/С₆ углеводородов и другой для изомеризации С₄ углеводородов. В этих процессах изомеризации часто используются соответственно аналогичные, но независимые единицы оборудования, как например оборудование для скрубберных зон, что может приводить к значительным капитальным и эксплуатационным расходам. С помощью интегрирования секции изомеризации С₅/С₆ углеводородов с секцией изомеризации С₄ углеводородов в соответствии с различными описанными здесь вариантами осуществления, С₄ углеводороды в парообразном потоке стабилизатора, содержащем С₄ ^- углеводороды, из секции изомеризации C₅/С₆ углеводородов могут быть получены в секции изомеризации С₄ углеводородов. Кроме того, в иллюстративном варианте осуществления может использоваться одна единственная скрубберная зона в секции изомеризации С₄ углеводородов для нейтрализации HCl как из секции изомеризации C₅/С₆ углеводородов, так и из секции изомеризации С₄ углеводородов, благодаря чему исключается отдельная скрубберная зона для процесса изомеризации C₅/С₆ углеводородов. Таким образом, общие капиталовложения и эксплуатационные расходы для процесса изомеризации могут быть снижены по сравнению с общими капиталовложениями и эксплуатационными расходами для двух отдельных процессов изомеризации, одного для изомеризации С₅/С₆ углеводородов и другого для изомеризации С₄ углеводородов.

На фиг. 1 приводится схематическое изображение установки 10 для изомеризации парафинов в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления. Установка 10 используется для процесса изомеризации парафинов, в котором нормальные парафины превращаются в разветвленные парафины. Как проиллюстрировано, установка 10 включает в себя секцию 12 изомеризации С₅/С₆ углеводородов и секцию 14 изомеризации С₄ углеводородов, которая находится в сообщении по текучей среде с секцией 12 изомеризации С₅/С₆ углеводородов.

В иллюстративном варианте осуществления секция 12 изомеризации C₅/С₆ углеводородов включает в себя реакционную зону 16, зону 18 стабилизатора, сборник 20 на всасывании компрессора, компрессор 22, охладитель 24 и сепаратор 26, которые находятся в сообщении по текучей среде. Секция 14 изомеризации С₄ углеводородов включает в себя реакционную зону 28, зону 30 стабилизатора и скрубберную зону 32, которые находятся в сообщении по текучей среде.

С₅ ⁺ углеводородсодержащий сырьевой поток 33 вводится в секцию 12 изомеризации C₅/С₆ углеводородов. C₅ ⁺ углеводородсодержащий сырьевой поток 33 содержит нормальные или неразветвленные парафиновые C₅/С₆ углеводороды, такие как нормальный пентан и нормальный гексан. В иллюстративном варианте осуществления C₅ ⁺ углеводородсодержащий сырьевой поток 33 относительно обогащен C₅/С₆ углеводородами и дополнительно содержит циклические С₆ ⁺ и С₇ ⁺ углеводороды. В одном примере C₅ ⁺ углеводородсодержащий сырьевой поток 33 содержит циклические С₆ ⁺ и С₇ ⁺ углеводороды в количестве 10 массовых процентов (% мас.) или более, таком как от 10 до 50% мас. или более, например от 20 до 30% мас. C₅ ⁺ углеводородсодержащего сырьевого потока 33. В связи с этим, C₅ ⁺ углеводородсодержащий сырьевой поток 33 считается сырьевым потоком, который «трудно изомеризовать», что может приводить к некоторому гидрокрекингу циклических С₆ ⁺ и С₇ ⁺ углеводородов во время изомеризации С₅/С₆ углеводородов, благодаря чему образуются С₄ ^- углеводороды.

Водородсодержащее газовое сырье 34 и поток 36 хлоридного промотора (например, содержащий перхлорэтилен и т.п.) вводятся в C₅ ⁺ углеводородсодержащий сырьевой поток 33 с образованием объединенного потока 38. Хотя это и не показано, C₅ ⁺ углеводородсодержащий сырьевой поток 33, водородсодержащее газовое сырье 34, поток 36 хлоридного промотора и/или объединенный поток 38 могут пропускаться через осушитель (осушители), теплообменник (теплообменники) и/или нагреватель (нагреватели), чтобы объединенный поток 38 являлся сухим и нагретым при прохождении через реакционную зону 16. В иллюстративном варианте осуществления объединенный поток 38 находится при температуре от 90 до 210°С в реакционной зоне 16.

В иллюстративном варианте осуществления реакционная зона 16 содержит каталитический реактор с неподвижным слоем, работающий при температуре от 90 до 210°С, и содержит катализатор изомеризации, который активируется HCl при разложении хлоридного промотора из потока 36 хлоридного промотора с образованием высокоактивного катализатора изомеризации, промотированного хлоридом. Неограничивающие примеры катализатора изомеризации включают в себя катализатор на основе оксида алюминия, платиново-алюминиевый катализатор и тому подобное, которые могут быть хлорированы. Промотированный хлоридом катализатор изомеризации в присутствии водорода является эффективным для изомеризации нормальных парафинов в разветвленные парафины (например, разветвленный пентан и/или разветвленный гексан) с образованием выходящего из реакционной зоны потока 40, содержащего разветвленные C₅ ⁺ углеводороды. Выходящий из реакционной зоны поток 40, содержащий разветвленные С₅ ⁺ углеводороды, содержит разветвленные и некоторое количество неразветвленных С₅/С₆ углеводородов, С₄ углеводороды, С₃ ^- углеводороды, некоторое количество нафтенов и С₇ парафинов, водород (например, непрореагировавший водород), HCl и, возможно, другие хлоридсодержащие соединения.

Выходящий из реакционной зоны поток 40, содержащий разветвленные C₅ ⁺ углеводороды, передается в зону 18 стабилизатора и разделяется в условиях разделения на парообразный поток стабилизатора 42, содержащий С₄ ^- углеводороды, и поток 44 продукта, богатый C₅ ⁺ углеводородами. В иллюстративном варианте осуществления зона 18 стабилизатора (например, приемник головного погона стабилизатора) работает при температуре от 30 до 45°С и давлении от 1030 до 1720 кПа (изб.). В иллюстративном варианте осуществления парообразный поток стабилизатора 42, содержащий С₄ ^- углеводороды, содержит С₄ углеводороды, С₃ ^- углеводороды, водород и HCl. Богатый C₅ ⁺ углеводородами поток 44 продукта обогащен разветвленными C₅ ⁺ углеводородами (например, С₅/С₆ углеводородами), такими как разветвленные пентаны и/или разветвленные гексаны, и отводится из установки 10 в качестве продукта.

Как проиллюстрировано, парообразный поток 42 стабилизатора, содержащий С₄ ^- углеводороды, проходит через сборник 20 на всасывании компрессора для удаления капель влаги и/или отложений из парообразного потока 42 и для образования осушенного парообразного потока 46 стабилизатора, содержащего С₄ ^- углеводороды. В иллюстративном варианте осуществления осушенный парообразный поток 46 стабилизатора, содержащий С₄ ^- углеводороды, вводится в компрессор 22 при температуре от 30 до 45°С и давлении от 1030 до 1720 кПа (изб.). Компрессор 22 сжимает осушенный парообразный поток 46 стабилизатора, содержащий С₄ ^- углеводороды, с образованием сжатого потока 48 стабилизатора, содержащего С₄ ^- углеводороды. В иллюстративном варианте осуществления компрессор 22 сжимает парообразный поток 46 с образованием сжатого потока 48 стабилизатора, содержащего С₄ ^- углеводороды, имеющего давление от 2760 до 4210 кПа (изб.) и температуру от 70 до 120°С.

Как проиллюстрировано, сжатый поток 48 стабилизатора, содержащий С₄ ^- углеводороды, передается в охладитель 24, который охлаждает сжатый поток 48 стабилизатора, содержащий С₄ ^- углеводороды, с образованием охлажденного сжатого потока 50 стабилизатора, содержащего С₄ ^- углеводороды. В иллюстративном варианте осуществления охлажденный сжатый поток 50 стабилизатора, содержащий С₄ ^- углеводороды, имеет температуру от 0 до 45°С, такую как от 30 до 45°С, и давление от 2660 до 4140 кПа (изб.). Охлажденный сжатый поток 50 стабилизатора, содержащий С₄ ^- углеводороды, разделяется в сепараторе 26 с образованием жидкого потока 52, содержащего С₄ углеводороды, и отходящего газового потока 54, содержащего С₃ ^- углеводороды. В иллюстративном варианте осуществления жидкий поток 52, содержащий С₄ углеводороды, обогащен С₄ углеводородами, например, разветвленными и/или неразветвленными парафиновыми С₄ углеводородами, значительная часть которых образовалась в реакционной зоне 16 благодаря гидрокрекингу C₇ ⁺ углеводородов, входящих в состав С₅ ⁺ углеводородсодержащего сырьевого потока 33. С₃ ⁺ углеводородсодержащий отходящий газовый поток 54 содержит С₃ ^- углеводороды, водород и HCl.

Отходящий газовый поток 54, содержащий С₃ ^- углеводороды, может быть разделен на части 55 и 57. В иллюстративном варианте осуществления по меньшей мере часть 55 отходящего газового потока 54, содержащего С₃ ^- углеводороды, рециркулирует обратно в С₅ ⁺ углеводородсодержащий сырьевой поток 33, например, с помощью прямого введения в поток 33, 34 или 38 для ввода в реакционную зону 16. Как проиллюстрировано, часть 55 отходящего газового потока 54, содержащего С₃ ^- углеводороды, вводится в водородсодержащее газовое сырье 34, которое вводится в C₅ ⁺ углеводородсодержащий сырьевой поток 33 с образованием объединенного потока 38. В связи с этим, HCl и водород, входящие в состав части 55 отходящего газового потока 54, содержащего С₃ ^- углеводороды, способствуют восполнению водорода и хлоридного промотора, израсходованных во время реакции изомеризации, тем самым уменьшая количество необходимой подпитки водорода и хлоридного промотора, соответственно из водородсодержащего газового сырья 34 и потока 36 хлоридного промотора. В иллюстративном варианте осуществления по меньшей мере часть 57 отходящего газового потока 54, содержащего С₃ ^- углеводороды, передается в секцию 14 изомеризации G₄ углеводородов для последующей обработки и для нейтрализации HCl в потоке 54 отходящего газа, как описано более подробно ниже. В иллюстративном варианте осуществления и как проиллюстрировано, по меньшей мере часть 57′ от части 57 отходящего газового потока 54, содержащего С₃ ^- углеводороды, вводится в поток 58 и/или 62, чтобы помочь восполнить водород и хлоридный промотор, израсходованные во время реакции изомеризации, тем самым уменьшая количество необходимой подпитки водорода и/или хлоридного промотора из, соответственно, водородсодержащего газового сырья 58 и/или потока 60 хлоридного промотора. В иллюстративном варианте осуществления отходящий газовый поток 54, содержащий С₃ ^- углеводороды, разделяется таким образом, что часть 55 соответствует 30-70%, как например 40-60% массового расхода отходящего газового потока 54, содержащего С₃ ^- углеводороды, и часть 57 соответствует 30-70%, как например 40-60% массового расхода отходящего газового потока 54. В данном варианте осуществления соотношение части 55 к части 57 такое, что в секции 12 изомеризации C₅/С₆ углеводородов сохраняется подходящий баланс веществ, в котором не слишком много легких углеводородов, например, С₃ ^- углеводородов.

Жидкий поток 52, содержащий С₄ углеводороды, передается в секцию 14 изомеризации С₄ углеводородов ниже по потоку от реакционной зоны 28. Выше по потоку от реакционной зоны 28 сырьевой поток 56, содержащий С₄ углеводороды, вводится в секцию 14 изомеризации С₄ углеводородов. С₄ углеводородсодержащий сырьевой поток 56 содержит нормальные или неразветвленные парафиновые С₄ углеводороды, такие как нормальный бутан. Водородсодержащее газовое сырье 58 и поток 60 хлоридного промотора (например, содержащий перхлорэтилен и т.п.) вводятся в сырьевой поток 56, содержащий С₄ углеводороды, с образованием объединенного потока 62. Хотя это и не показано, сырьевой поток 56, содержащий С₄ углеводороды, водородсодержащее газовое сырье 58, поток 60 хлоридного промотора и/или объединенный поток 62 могут пропускаться через осушитель (осушители), теплообменник (теплообменники) и/или нагреватель (нагреватели), чтобы объединенный поток 62 был сухим и нагретым при прохождении через реакционную зону 28. В иллюстративном варианте осуществления объединенный поток 38 находится при температуре от 90 до 210°С в реакционной зоне 16.

В иллюстративном варианте осуществления реакционная зона 28 содержит каталитический реактор с неподвижным слоем, работающий при температуре от 90 до 210°С, и содержит катализатор изомеризации, который активируется HCl при разложении хлоридного промотора из потока 60 хлоридного промотора с образованием высокоактивного катализатора изомеризации, промотированного хлоридом, как описано выше применительно к реакционной зоне 16. Промотированный хлоридом катализатор изомеризации в присутствии водорода является эффективным для изомеризации нормальных парафинов в разветвленные парафины (например, разветвленный бутан) с образованием выходящего из реакционной зоны потока 64, содержащего разветвленные С₄ углеводороды. Выходящий из реакционной зоны поток 64, содержащий разветвленные С₄ углеводороды, содержит разветвленные и неразветвленные С₄ углеводороды, С₃ ^- углеводороды, водород (например, непрореагировавший водород), HCl и, возможно, другие хлоридсодержащие соединения и другие углеводороды, такие как С₅ углеводороды и следовое количество некоторых С₆ ⁺ углеводородов.

В иллюстративном варианте осуществления жидкий поток 52, содержащий С₄ углеводороды, объединяется с выходящим из реакционной зоны потоком 64, содержащим разветвленные С₄ углеводороды, с образованием объединенного потока 66, содержащего С₄ углеводороды. В иллюстративном варианте осуществления объединенный поток 66, содержащий С₄ углеводороды, имеет давление от 2000 до 2760 кПа (изб.) и температуру от 30 до 150°С, как например от 80 до 110°С. Объединенный поток 66, содержащий С₄ углеводороды, проходит через зону 30 стабилизатора и разделяется на парообразный поток 68 стабилизатора, содержащий С₃ ^- углеводороды, и поток 70 продукта, богатый С₄ углеводородами. Богатый С₄ углеводородами поток 70 продукта обогащен С₄ углеводородами, в том числе разветвленными С₄ углеводородами, такими как разветвленный бутан или изобутан, и отводится из установки 10 в качестве продукта. С₃ ^- углеводородсодержащий парообразный поток 68 стабилизатора содержит С₃ ^- углеводороды, водород и HCl. В иллюстративном варианте осуществления парообразный поток 68 стабилизатора, содержащий С₃ ^- углеводороды, имеет давление от 1000 до 2410 кПа (изб.), как например от 1720 до 2410 кПа (изб.), и температуру от 0 (или ниже, например, -40°С) до 45°С.

В иллюстративном варианте осуществления по меньшей мере часть 57 отходящего газового потока 54, содержащего С₃ ^- углеводороды, объединяется с парообразным потоком 68 стабилизатора, содержащим С₃ ^- углеводороды, с образованием объединенного потока 72, содержащего С₃ ^- углеводороды. С₃ ^- углеводородсодержащий объединенный поток 72 содержит С₃ ^- углеводороды, водород и HCl. С₃ ^- углеводородсодержащий объединенный поток 72 подается в скрубберную зону 32. В скрубберной зоне 32 происходит промывка объединенного потока 72, содержащего С₃ ^- углеводороды, с помощью нейтрализации содержащейся в нем HCl щелочью 74, например, гидроксидом натрия, с образованием нейтрализованного отходящего газового потока 76, который удаляется из установки 10 и может, например, быть сожжен в качестве топливного газа.

На фиг. 2 приводится схематическое изображение установки 10 в соответствии с другим иллюстративным вариантом осуществления. Показанная на фиг. 2 установка 10 имеет конфигурацию, аналогичную установке 10, показанной на фиг. 1 и описанной выше, но без охладителя 24, сепаратора 26 и обусловленных ими потоков 50, 52, 54, 55 и 57. В данном варианте осуществления сжатый поток 48 стабилизатора, содержащий С₄ ^- углеводороды, из секции 12 изомеризации С₅/С₆ углеводородов передается в секцию 14 изомеризации С₄ углеводородов и объединяется с выходящим из реакционной зоны потоком 64, содержащим разветвленные С₄ углеводороды, с образованием объединенного потока 66, содержащего С₄ углеводороды. В иллюстративном варианте осуществления объединенный поток 66, содержащий С₄ углеводороды, имеет давление от 2000 до 2760 кПа (изб.) и температуру от 30 до 150°С.

Как отмечалось выше, объединенный поток 66, содержащий С4 углеводороды, разделяется в зоне 30 стабилизатора на парообразный поток 68 стабилизатора, содержащий С₃ ^- углеводороды, и поток 70 продукта, богатый С₄ углеводородами. Богатый С₄ углеводородами поток 70 продукта обогащен С₄ углеводородами, в том числе разветвленными С₄ углеводородами, такими как разветвленный бутан или изобутан, и отводится из установки 10 в качестве продукта. С₃ ^- углеводородсодержащий парообразный поток 68 стабилизатора содержит С₃ ^- углеводороды, водород и HCl. В иллюстративном варианте осуществления парообразный поток 68 стабилизатора, содержащий С₃ ^- углеводороды, имеет давление от 1000 до 2410 кПа (изб.), как например от 1720 до 2410 кПа (изб.), и температуру от 0 (или ниже, например, -40°С) до 45°С.

В иллюстративном варианте осуществления парообразный поток 68 стабилизатора, содержащий С₃ ^- углеводороды, подается в скрубберную зону 32. В скрубберной зоне 32 происходит промывка парообразного потока 68 стабилизатора, содержащего С₃ ^- углеводороды, с помощью нейтрализации содержащейся в нем HCl щелочью 74, с образованием нейтрализованного отходящего газового потока 76, который удаляется из установки 10 и может, например, сжигаться в качестве топливного газа.

Таким образом, описаны способы и установки для изомеризации парафинов. В описанных здесь иллюстративных вариантах осуществления секция изомеризации C₅/С₆ углеводородов интегрирована с секцией изомеризации С₄ углеводородов. С помощью интегрирования секции изомеризации C₅/С₆ углеводородов с секцией изомеризации С₄ углеводородов, как описано в настоящем документе, С₄ углеводороды, содержащиеся в парообразном потоке стабилизатора из секции изомеризации C₅/С₆ углеводородов, которые могли бы в других случаях сжигаться в качестве топливного газа, могут быть получены в секции изомеризации С₄ углеводородов как часть потока продукта.

Несмотря на то, что только один иллюстративный вариант осуществления был представлен в вышеизложенном подробном описании изобретения, следует принимать во внимание, что существует огромное количество вариантов. Следует также понимать, что иллюстративный вариант осуществления или иллюстративные варианты осуществления являются только примерами и не предназначены для ограничения объема, применимости или конфигурации изобретения каким бы то ни было образом. Скорее вышеизложенное подробное описание снабдит специалистов подходящей последовательностью действий для реализации иллюстративного варианта осуществления изобретения. При этом предполагается, что различные изменения могут быть сделаны в функции и компоновке элементов, описанных в иллюстративном варианте осуществления, без отклонения от объема изобретения, как изложено в прилагаемой формуле изобретения.

1. Способ изомеризации парафинов, включающий в себя стадии:
сжатия парообразного потока стабилизатора, содержащего C₄ ^- углеводороды из приемника головного погона стабилизатора секции изомеризации C₅/C₆, с образованием сжатого потока стабилизатора, содержащего C₄ ^- углеводороды;
контактирования в секции изомеризации С₄ углеводородов С₄ углеводородсодержащего сырьевого потока, который содержит неразветвленные С₄ углеводороды, с промотированным хлоридом катализатором изомеризации в присутствии водорода с образованием выходящего из реакционной зоны потока, содержащего разветвленные С₄ углеводороды;
объединения по меньшей мере части сжатого потока стабилизатора, содержащего C₄ ^- углеводороды, с выходящим из реакционной зоны потоком, содержащим разветвленные С₄ углеводороды, с образованием объединенного потока, содержащего С₄ углеводороды; и
разделения объединенного потока, содержащего С₄ углеводороды, на парообразный поток стабилизатора, содержащий C₃ ^- углеводороды, и поток продукта, богатый С₄ углеводородами, который содержит С₄ углеводороды, причем перед стадией сжатия парообразный поток стабилизатора, содержащий C₄ ^- углеводороды, осушают для удаления капель влаги и/или отложений из парообразного потока стабилизатора, содержащего C₄ ^- углеводороды.

2. Способ по п. 1, в котором стадия сжатия включает сжатие парообразного потока стабилизатора, содержащего C₄ ^- углеводороды, до давления от 2760 до 4210 кПа (изб.) с образованием сжатого потока стабилизатора, содержащего C₄ ^- углеводороды.

3. Способ по п. 1, в котором стадия объединения включает образование объединенного потока, содержащего С₄ углеводороды, имеющего давление от 2000 до 2760 кПа (изб.).

4. Способ по п. 1, в котором стадия объединения включает образование объединенного потока, содержащего С₄ углеводороды, имеющего температуру от 30 до 150°С.

5. Способ по п. 1, в котором стадия разделения включает образование парообразного потока стабилизатора, содержащего C₃ ^- углеводороды, имеющего давление от 1000 до 2410 кПа (изб.).

6. Способ по п. 1, в котором стадия разделения включает образование парообразного потока стабилизатора, содержащего C₃ ^- углеводороды, имеющего температуру от -40 до 45°С.

7. Способ изомеризации парафинов, включающий в себя стадии:
контактирования в секции изомеризации C₅/C₆ C₅ ⁺углеводородсодержащего сырьевого потока, который содержит неразветвленные C₅/C₆ углеводороды, с промотированным хлоридом катализатором изомеризации в присутствии водорода с образованием выходящего из реакционной зоны потока, содержащего разветвленные C₅ ⁺ углеводороды;
разделения выходящего из реакционной зоны потока, содержащего разветвленные C₅ ⁺ углеводороды, в приемнике головного погона стабилизатора на парообразный поток стабилизатора, содержащий C₄ ^- углеводороды, и поток продукта, богатый C₅ ⁺ углеводородами, который содержит разветвленные C₅ ⁺ углеводороды;
сжатия парообразного потока стабилизатора, содержащего C₄ ^- углеводороды, с образованием сжатого потока стабилизатора, содержащего C₄ ^- углеводороды;
охлаждения сжатого потока стабилизатора, содержащего C₄ ^- углеводороды, с образованием охлажденного сжатого потока стабилизатора, содержащего C₄ ^- углеводороды; и
разделения охлажденного сжатого потока стабилизатора, содержащего C₄ ^- углеводороды, на жидкий поток, содержащий С₄ углеводороды, и отходящий газовый поток, содержащий C₃ ^- углеводороды;
объединения жидкого потока, содержащего С₄ углеводороды, с выходящим из реакционной зоны потоком, содержащим разветвленные С₄ углеводороды, в секции изомеризации С₄ с образованием объединенного потока, содержащего С₄ углеводороды; и
разделения объединенного потока, содержащего С₄ углеводороды, на парообразный поток стабилизатора, содержащий C₃ ^- углеводороды, и поток продукта, богатый С₄ углеводородами, который содержит С₄ углеводороды, причем перед стадией сжатия парообразный поток стабилизатора, содержащий C₄ ^- углеводороды, осушают для удаления капель влаги и/или отложений из парообразного потока стабилизатора, содержащего C₄ ^- углеводороды.

8. Способ по п. 7, в котором стадия контактирования включает контактирование промотированного хлоридом катализатора изомеризации с C₅ ⁺ углеводородсодержащим сырьевым потоком, который дополнительно содержит циклические C₆ ⁺ и C₇ ⁺ углеводороды.

9. Способ по п. 8, в котором стадия контактирования включает контактирование промотированного хлоридом катализатора изомеризации с C₅ ⁺ углеводородсодержащим сырьевым потоком, который содержит циклические C₆ ⁺ и С₇ ⁺ углеводороды в количестве 10 мас.% или более.

10. Способ по п. 7, в котором стадия сжатия включает сжатие парообразного потока стабилизатора, содержащего C₄ ^- углеводороды, до давления от 2760 до 4210 кПа (изб.) с образованием сжатого потока стабилизатора, содержащего C₄ ^- углеводороды.

11. Способ по п. 7, в котором стадия сжатия включает образование сжатого потока стабилизатора, содержащего C₄ ^- углеводороды, имеющего температуру от 70 до 120°С.

12. Способ по п. 7, в котором стадия охлаждения включает образование охлажденного сжатого потока стабилизатора, содержащего C₄ ^- углеводороды, имеющего температуру от 0 до 45°С.

13. Способ по п. 7, в котором стадия разделения включает разделение охлажденного сжатого потока стабилизатора, содержащего C₄ ^- углеводороды с давлением от 2660 до 4140 кПа (изб.).

14. Способ по п. 7, в котором стадия разделения включает разделение охлажденного сжатого потока стабилизатора, содержащего C₄ ^- углеводороды, имеющего температуру от 0 до 45°С.

15. Способ по п. 7, который дополнительно включает стадии:
объединения по меньшей мере части отходящего газового потока, содержащего C₃ ^- углеводороды, с парообразным потоком стабилизатора, содержащим C₃ ^- углеводороды, с образованием объединенного потока, содержащего C₃ ^- углеводороды, водород и HCl; и
промывки объединенного потока, содержащего C₃ ^- углеводороды, щелочью для нейтрализации HCl.

16. Способ по п. 7, который дополнительно включает рецикл по меньшей мере части отходящего газового потока, содержащего C₃ ^- углеводороды, водород и HCl, в C₅ ⁺ углеводородсодержащий сырьевой поток.

17. Способ по п. 16, в котором рециклу подвергают от 30 до 70 мас.% отходящего газового потока, содержащего C₃ ^- углеводороды.