Зона изомеризации в алкилатном комплексе
Изобретение относится к способам переработки углеводородов. Описан способ дегидрирования и алкилирования потока углеводородов, содержащего н-бутан, включающий подачу потока углеводородов, содержащего н-бутан, в зону изомеризации для получения потока продуктов зоны изомеризации, содержащего 60 мас.% изобутана и 40 мас.% н-бутана; подачу потока продуктов зоны изомеризации в зону дегидрирования для получения потока продуктов зоны дегидрирования, содержащего смешанные бутены, изобутан и н-бутан, причем смешанные бутены содержат 60 мас.% изобутена и 40 мас.% н-бутена; подачу потока продуктов зоны дегидрирования в зону алкилирования для получения потока продуктов зоны алкилирования; подачу потока продуктов зоны алкилирования в зону разделения для получения потока изобутана, потока н-бутана и потока продуктов алкилирования и подачу потока н-бутана в зону изомеризации. Технический результат - расширение способов переработки углеводородов. 9 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл., 1 пр.
Предпосылки создания изобретения
Способ превращения парафинов в олефины включает пропускание потока парафина над высокоизбирательным катализатором, при этом происходит дегидрирование парафина до соответствующего олефина. Реакция дегидрирования осуществляется в рабочих условиях, выбранных из соображений минимизации потери сырья.
Типичный способ включает использование реактора (например, с радиальным потоком, неподвижным слоем, псевдоожиженным слоем и т.п.), в котором парафиновое сырье приводят в контакт с катализатором дегидрирования в условиях протекания реакции. Способ включает дегидрирование парафинов в диапазоне C2–C17 для получения олефинов, используемых в качестве мономеров, используемых при образовании полимеров, или в качестве пластификаторов, или для дегидрирования парафинов в диапазоне C10–C14 для получения олефинов для производства алкилбензолов (линейных алкилбензолов (LAB)), для дегидрирования парафинов в диапазоне C12–C17 для получения детергентных спиртов или олефинсульфонатов и для получения олефинов C4 для производства метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ) или бензин-алкилата.
Установку дегидрирования на основе C4 можно использовать для получения потока, содержащего олефин C4, который можно направить в расположенную ниже по потоку установку алкилирования. Например, олефины С4 предпочтительно использовать в качестве сырья при алкилировании серной кислотой, поскольку алкилирование н-бутеном и изобутаном приводит к образованию более высокооктанового алкилата, чем алкилирование изобутиленом и изобутаном, так как высокооктановый алкилат является синонимом высокооктанового бензина. Как правило, олефины либо приобретают у сторонних компаний, либо они присутствуют во внутренних потоках нефтеперерабатывающего завода (НПЗ). Недавние изменения цен на сырье и его доступности возбудили интерес сначала к получению олефинов с помощью процесса дегидрирования, а затем — к последующему алкилированию.
Краткое описание графических материалов
На фиг. 1 проиллюстрирован один пример по способу предшествующего уровня техники.
На фиг. 2 проиллюстрирован один вариант осуществления способа по настоящему изобретению.
На фиг. 3 проиллюстрирован другой вариант осуществления способа по настоящему изобретению.
На фиг. 4 проиллюстрирован другой вариант осуществления способа по настоящему изобретению.
Краткое описание и подробное описание изобретения
Бутены и бутадиены являются важными химическими предшественниками каучуков, полимеров и других материалов, используемых в распространенных продуктах. Н-бутены и изобутилен также используются в производстве алкилата, который может использоваться в коллекторе для смешивания бензина.
Алкилирование олефинов С4 с образованием алкилата выполняют в процессе алкилирования. Существует несколько типов алкилирования, включая, без ограничений, алкилирование серной кислоты (SA), алкилирование фтористоводородной кислотой (HF) и алкилирование ионными жидкостями (IL). В зависимости от используемого способа изменяется предпочтительное олефиновое сырье. Например, предпочтительным олефиновым сырьем для алкилирования HF является изобутиленовое сырье, а предпочтительным сырьем для алкилирования SA является н-бутеновое сырье.
В конфигурации процесса, иллюстрирующей конфигурацию предшествующего уровня техники (фиг. 1), сырье для зоны дегидрирования может быть выбрано таким образом, чтобы предпочтительный олефин производился как сырье для расположенной ниже по потоку установки алкилирования. Конфигурация процесса, показанная на фиг. 1, демонстрирует, какой может быть конфигурация, когда расположенная ниже по потоку установка алкилирования представляет собой установку алкилирования SA. В этой конфигурации процесса получают максимальное количество н-бутена, который является предпочтительным сырьем для установки алкилирования SA. Однако для этого требуется дополнительное оборудование (такое как колонна деизобутанизации сырья, связанная с зоной изомеризации) и дополнительные коммуникации для комплекса. Данный способ не позволяет получать максимальный выход октан-баррелей (определяется как произведение октанового числа на количество баррелей получаемого алкилата). Кроме того, он не является гибким с точки зрения состава свежего бутанового сырья, поскольку для приспособления ряда составов свежего бутанового сырья может потребоваться слишком большой размер колонны деизобутанизации, связанной с зоной изомеризации.
В способе, включающем зону предварительной изомеризации, такую как зона изомеризации бутана, 100% н-бутана или жидкостей, получаемых из природного газа на промысле, могут быть преобразованы в смесь, содержащую 60 мас.% изобутана и 40 мас.% н-бутана, называемую изомеризатом. Эту смесь можно использовать в качестве сырья для зоны дегидрирования, в которой будет получаться олефиновый продукт, подходящий для всех типов зон алкилирования, несмотря на описанные выше предпочтения в отношении сырья. В зоне предварительной изомеризации происходит дополнительная стабилизация состава сырья, так что зона дегидрирования и зона алкилирования всегда работают с одним и тем же сырьем, несмотря на любые изменения чистоты сырья, поступающего в комплекс.
Такая конфигурация является преимущественной, поскольку она устраняет необходимость в колонне деизобутанизации сырья. Более того, поскольку в зоне дегидрирования в качестве продуктов образуются изобутан, изобутен, н-бутан и н-бутены, и все они, за исключением н-бутана, вступают в реакцию в зоне алкилирования, более низкая концентрация н-бутана в сырье означает, что через зону алкилирования проходит меньше непрореагировавшего н-бутана, что сводит к минимуму рециркуляцию и обработку н-бутана. Также, поскольку в системе присутствует меньше н-бутана, в колонну деизобутанизации зоны алкилирования поступает меньше сырья.
Размещение зоны изомеризации в этом месте также представляет собой наилучший вариант интеграции с зоной алкилирования любого типа, поскольку на зону изомеризации не влияет тип обработки потоков внутри установки алкилирования. Кроме того, предполагается, что этот вариант будет иметь более высокое удерживание С4 для олефинов в зоне дегидрирования из-за различий в скоростях термического крекинга изобутана и н-бутана. Наконец, секция предварительной обработки сырья для алкилирования может работать таким образом, чтобы подавать более подходящее сырье через зону селективного гидрирования с возможностями изомеризации бутена-1 в бутен-2 или без них.
В некоторых вариантах осуществления после зоны изомеризации добавляют ректификационную колонну для удаления любых следовых тяжелых фракций, образовавшихся в зоне изомеризации, перед подачей потока в зону дегидрирования. Это также обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что любые C5 в свежем бутановом сырье могут быть направлены непосредственно в алкилатный коллектор. Ректификационная колонна также не дает возможности материалу типа C8+ поступать в зону дегидрирования в случае сбоев в работе колонны дебутанизации внутри зоны алкилирования.
Один аспект изобретения представляет собой способ дегидрирования и алкилирования. В одном варианте осуществления способ включает в себя подачу потока углеводородов, содержащего н-бутан, в зону изомеризации для получения потока продуктов зоны изомеризации, содержащего 60 мас.% изобутана и 40 мас.% н-бутана. Поток продуктов зоны изомеризации подают в зону дегидрирования для получения потока продуктов зоны дегидрирования, содержащего смешанные бутены, изобутан и н-бутан, причем смешанные бутены содержат 60 мас.% изобутена и 40 мас.% н-бутена. Поток продуктов зоны дегидрирования подают в зону алкилирования для получения потока продуктов зоны алкилирования. Поток продуктов зоны алкилирования подают в зону разделения для получения потока изобутана, потока н-бутана и потока продуктов алкилирования. Поток н-бутана подают в зону изомеризации.
В некоторых вариантах осуществления зона разделения содержит колонну деизобутанизации и колонну дебутанизации, и при этом подача потока продуктов зоны алкилирования в зону разделения включает: подачу потока продуктов зоны алкилирования в колонну деизобутанизации для получения потока изобутана и потока нижних продуктов колонны деизобутанизации; и подачу потока нижних продуктов колонны деизобутанизации в колонну дебутанизации для получения потока н-бутана и потока продуктов алкилирования.
В некоторых вариантах осуществления зона разделения содержит ректификационную колонну, и при этом подача потока продуктов зоны алкилирования в зону разделения включает: подачу потока продуктов зоны алкилирования в ректификационную колонну для получения потока изобутана, потока н-бутана и потока продуктов алкилирования.
В некоторых вариантах осуществления подача потока продуктов зоны изомеризации в зону дегидрирования включает: подачу потока продуктов зоны изомеризации в ректификационную колонну для получения потока верхних продуктов отгонки и потока нижних продуктов отгонки; и подачу потока верхних продуктов отгонки в зону дегидрирования.
В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно включает подачу потока нижних продуктов отгонки в зону разделения.
В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно включает подачу потока верхних продуктов отгонки в зону алкилирования.
В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно включает подачу потока изобутана в зону алкилирования.
В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно включает подачу части потока изобутана в зону дегидрирования.
В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно включает подачу части потока продуктов зоны изомеризации в зону алкилирования.
В некоторых вариантах осуществления подача потока продуктов зоны дегидрирования в зону алкилирования включает: подачу потока продуктов зоны дегидрирования в зону селективного гидрирования для получения потока продуктов зоны селективного гидрирования; и подачу потока продуктов зоны селективного гидрирования в зону алкилирования.
В некоторых вариантах осуществления зона селективного гидрирования работает таким образом, чтобы массовое отношение 2-бутена к 1-бутену превышало 8 к 1.
В некоторых вариантах осуществления подача потока продуктов зоны дегидрирования в зону алкилирования включает в себя: подачу потока продуктов зоны дегидрирования в зону фракционирования продуктов дегидрирования для получения потока легких фракций, потока тяжелых фракций и потока продуктов фракционирования продуктов дегидрирования; и подачу потока продуктов фракционирования продуктов дегидрирования в зону алкилирования.
В некоторых вариантах осуществления зона алкилирования представляет собой зону алкилирования серной кислотой, или зону алкилирования фтористоводородной кислотой, или зону алкилирования ионными жидкостями.
В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно включает в себя подачу части потока н-бутана во вторую зону изомеризации для получения потока продуктов второй зоны изомеризации; и подачу потока продуктов второй зоны изомеризации в зону разделения.
В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно включает в себя подачу потока средней фракции зоны разделения в третью зону изомеризации для получения потока продуктов третьей зоны изомеризации; и подачу потока продуктов третьей зоны изомеризации в зону разделения.
В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно включает в себя по меньшей мере одно из: регистрации по меньшей мере одного параметра способа и генерирования сигнала или данных по результатам регистрации; генерирования и передачи сигнала или генерирования и передачи данных.
В некоторых вариантах осуществления поток углеводородов содержит по меньшей мере 50 мас.% н-бутана, или по меньшей мере 60 мас.% н-бутана, или по меньшей мере 70 мас.% н-бутана, или по меньшей мере 80 мас.% н-бутана, или по меньшей мере 90 мас.% н-бутана.
Другой аспект изобретения представляет собой способ дегидрирования и алкилирования. В одном варианте осуществления способ включает в себя подачу потока углеводородов, содержащего н-бутан, в зону изомеризации для получения потока продуктов зоны изомеризации, содержащего 60 мас.% изобутана и 40 мас.% н-бутана. Поток продуктов зоны изомеризации подают в зону дегидрирования для получения потока продуктов зоны дегидрирования, содержащего смешанные бутены, изобутан и н-бутан, причем смешанные бутены содержат 60 мас.% изобутена и 40 мас.% н-бутена. Поток продуктов зоны дегидрирования подают в зону алкилирования для получения потока продуктов зоны алкилирования. Поток продуктов зоны алкилирования подают в колонну деизобутанизации для получения потока изобутана и потока нижних продуктов колонны деизобутанизации. Поток нижних продуктов колонны деизобутанизации подают в колонну дебутанизации для получения потока н-бутана и потока продуктов алкилирования.
В некоторых вариантах осуществления подача потока продуктов зоны дегидрирования в зону алкилирования включает: подачу потока продуктов зоны дегидрирования в зону селективного гидрирования для получения потока продуктов зоны селективного гидрирования; подачу потока продуктов зоны селективного гидрирования в зону фракционирования продуктов дегидрирования для получения потока продуктов фракционирования продуктов дегидрирования и подачу потока продуктов фракционирования продуктов дегидрирования в зону алкилирования.
В некоторых вариантах осуществления подача потока продуктов зоны изомеризации в зону дегидрирования включает: подачу потока продуктов зоны изомеризации в ректификационную колонну для получения потока верхних продуктов отгонки и потока нижних продуктов отгонки; и подачу потока верхних продуктов отгонки в зону дегидрирования.
Под «подачей потока» в зону подразумевается подача в зону по меньшей мере части потока, вплоть до и включая весь поток (например, более чем 10%, более чем 20%, более чем 30%, более чем 40%, или более чем 50%, или более чем 60%, или более чем 70%, или более чем 80%, или более чем 90%). Поток может быть направлен непосредственно в зону или он может быть направлен через другие зоны перед направлением в указанную зону. Под «подачей части потока» в зону подразумевается подача в зону менее чем всего потока (например, менее чем 90%, менее чем 80%, менее чем 70%, менее чем 60%, или менее чем 50%, или менее чем 40%, или менее чем 30%, или менее чем 20%, или менее чем 10%).
На фиг. 1 проиллюстрирован один пример конфигурации по способу предшествующего уровня техники для максимального увеличения производства н-бутена для зоны алкилирования серной кислотой. Такая конфигурация заключается в подаче потока 8 углеводородов в зону 10 дегидрирования для получения первого технологического потока 12, содержащего олефины. Зона 10 дегидрирования дополнительно создает поток продуктов, содержащий H2 (не показан). Первый технологический поток 12 подают в зону 18 фракционирования продуктов дегидрирования (при необходимости). В зоне 18 фракционирования продуктов дегидрирования образуются поток 20 верхних продуктов, поток 28 нижних продуктов и поток 22 продуктов. Поток 22 продуктов подают в зону 26 алкилирования, в которой образуется поток 29 продуктов алкилирования, содержащий алкилат и непрореагировавшие парафиновые соединения С4, который подают в первую колонну деизобутанизации 30. В некоторых вариантах осуществления зона 18 фракционирования продуктов дегидрирования может не требоваться.
Колонна деизобутанизации 30 создает поток 32 верхних продуктов, содержащий изобутан, который направляют обратно в зону 26 алкилирования, и поток 34 нижних продуктов колонны деизобутанизации, который подают в колонну дебутанизации 36. Колонна дебутанизации 36 создает поток 38 нижних продуктов, содержащий алкилат, и поток 40 верхних продуктов, который подают либо во вторую колонну деизобутанизации 42, либо в зону 50 изомеризации. Вторая колонна деизобутанизации 42 также принимает бутаны в потоке 48 и создает поток 9 верхних продуктов, содержащий изобутан, который подают в зону 26 алкилирования, поток 46 нижних продуктов, содержащий C5+, и поток 44 средней фракции, часть которого может быть направлена в зону 50 изомеризации. Количество потока 44, направляемого в зону 50 изомеризации, зависит от количества потока 40, направляемого непосредственно в зону 50 изомеризации. Оставшаяся часть потока 44 превращается в поток 8, содержащий н-бутан, который поступает в зону 10 дегидрирования. Зона 50 изомеризации создает поток 52 продукта, который направляют обратно во вторую колонну деизобутанизации 42.
В примере осуществления зона 26 алкилирования может содержать колонну депропанизации (не показана), а поток C3-, содержащий преимущественно C3-углеводороды, можно отвести в трубопровод 21 и направить обратно в бутановое сырье 8 с последующей подачей в зону 10 дегидрирования. Также необязательно продувочный поток C3- может быть выведен в трубопровод 25.
В альтернативном примере осуществления зона 26 алкилирования может не содержать колонны депропанизации (не показана), а поток C4-, содержащий преимущественно C3- и C4-углеводороды, можно отвести в трубопровод 21 и направить обратно в бутановое сырье 8 с последующей подачей в зону 10 дегидрирования. Также необязательно продувочный поток C4- может быть выведен в трубопровод 25. Также необязательно поток 23 C4- может быть возвращен обратно во вторую колонну деизобутанизации 42.
В вариантах осуществления, проиллюстрированных на фиг. 2–4, нет необходимости в двух отдельных колоннах деизобутанизации.
В способе 100, проиллюстрированном на фиг. 2, поток 105 бутанового сырья содержит н-бутан. Поток 105 бутанового сырья подают в зону 110 изомеризации, где бутаны изомеризуются в продукт 115 изомеризации, содержащий смесь 60 мас.% изобутана и 40 мас.% н-бутана.
Продукт 115 изомеризации разделяют на основной поток 120 изомеризации и небольшой обходной поток 125 изомеризации (при необходимости). Основной поток 120 изомеризации подают в зону 130 дегидрирования. Зона 130 дегидрирования создает поток продуктов, содержащий H2 (не показан). В зоне 130 дегидрирования образуется поток 135 продуктов дегидрирования, который направляют в зону 140 селективного гидрирования для получения потока 145 продуктов селективного гидрирования, который направляют в зону 150 фракционирования продуктов дегидрирования. В некоторых вариантах осуществления зона 140 селективного гидрирования и зона 150 фракционирования продуктов дегидрирования могут не требоваться.
В зоне 150 фракционирования продуктов дегидрирования образуются поток 152 верхних продуктов, поток 154 нижних продуктов и поток 155 продуктов, который подают в зону 160 алкилирования вместе с обходным потоком 125 изомеризации.
В зоне 160 алкилирования образуется поток 165 продуктов алкилирования, содержащий алкилат и непрореагировавшие С4-соединения, который подают в первую колонну деизобутанизации 170.
Колонна деизобутанизации 170 создает поток 175 верхних продуктов, содержащий изобутан, который направляют обратно в зону 160 алкилирования, и поток 180 нижних продуктов колонны деизобутанизации. В некоторых вариантах осуществления часть потока 175 верхних продуктов может быть рециклирована обратно для объединения с основным потоком 120 изомеризации (не показан).
Поток 180 нижних продуктов колонны деизобутанизации подают в колонну дебутанизации 185, в которой образуется поток 190 нижних продуктов, содержащий алкилат, и поток 195 верхних продуктов, который направляют обратно для объединения с потоком 105 бутанового сырья.
В некоторых вариантах осуществления среднюю фракцию 200 из колонны деизобутанизации 170 направляют во вторую зону 205 изомеризации, которая создает поток 210 продуктов, который направляют обратно в колонну деизобутанизации 170. В некоторых вариантах осуществления часть 215 потока 195 верхних продуктов из колонны дебутанизации 185 направляют в третью зону 220 изомеризации, которая создает поток 225, который направляют обратно в колонну деизобутанизации 170. В некоторых вариантах осуществления присутствуют как вторая зона 205 изомеризации, так и третья зона 220 изомеризации.
В одном примере осуществления зона 160 алкилирования может содержать колонну депропанизации (не показана), а поток C3-, содержащий преимущественно C3-углеводороды, можно отвести и направить обратно в бутановое сырье 105 (не показано). Также необязательно продувочный поток C3- может быть выведен (не показано).
В альтернативном примере осуществления зона 160 алкилирования может не содержать колонны депропанизации, а поток C4-, содержащий преимущественно C3- и C4-углеводороды, можно отвести и направить обратно в основной поток 120 изомеризации (не показан). Также необязательно продувочный поток C4- может быть выведен (не показано).
В одном из вариантов осуществления зоны 110, 205, 220 изомеризации могут содержать один или более реакторов, колонн осушки, отгоночных колонн, компрессор подпиточного газа и т.п., как известно в данной области.
В одном из вариантов осуществления зона 140 селективного гидрирования может содержать один или более реакторов гидрирования, отгоночную колонну и/или компрессор подпиточного газа (не показан), как известно в данной области.
В одном из вариантов осуществления зона 130 дегидрирования может содержать один или более реакторов дегидрирования, пламенных нагревателей, теплообменников, башенных охладителей, компрессоров, криогенных систем разделения, систем очистки, систем подготовки топливного газа, систем извлечения легких фракций, адсорбционных систем, колонн фракционирования (не показаны), оборудования для обработки/регенерации катализаторов, как известно в данной области.
В одном из вариантов осуществления зона 160 алкилирования может содержать один или более реакторов алкилирования, теплообменников, компрессоров, систему разделения, систем очистки, системы извлечения легких фракций, колонн фракционирования (не показаны), как известно в данной области.
Любые из упомянутых выше трубопроводов, каналов, зон, устройств, сосудов, окружающих сред, зон или т.п. могут быть оснащены одним или более компонентами мониторинга, включая датчики, измерительные устройства, устройства регистрации данных или устройства передачи данных. Результаты измерения сигналов, процесса или состояния, а также данные от компонентов мониторинга можно использовать для контроля условий внутри технологического оборудования, а также вокруг него и на его поверхности. Сигналы, результаты измерений и/или данные, сгенерированные или зарегистрированные компонентами мониторинга, могут быть собраны, обработаны и/или переданы через одну или более сетей или соединений, которые могут быть защищенными или открытыми, общими или выделенными, прямыми или непрямыми, проводными или беспроводными, шифрованными или без шифрования и/или могут представлять собой их комбинацию (-и); описание не устанавливает никаких ограничений в этом отношении. На фигуре выше однозначно показано как элемент 250.
Сигналы, измерения и/или данные, сгенерированные или зарегистрированные компонентами мониторинга, могут быть переданы на одно или более вычислительных устройств или систем. Вычислительные устройства или системы могут содержать по меньшей мере один процессор и память, хранящую машиночитаемые инструкции, которые при их исполнении по меньшей мере одним процессором приводят к выполнению одним или более вычислительными устройствами процесса, который может включать в себя одну или более стадий. Например, одно или более вычислительных устройств могут быть выполнены с возможностью приема от одного или более компонентов мониторинга данных, относящихся к по меньшей мере одному компоненту оборудования, связанного со способом. Одно или более вычислительных устройств или систем могут быть выполнены с возможностью анализа данных. На основании анализа данных одно или более вычислительных устройств или систем могут быть выполнены с возможностью определения одной или более рекомендованных корректировок для одного или более параметров одного или более способов, описанных в настоящем документе. Одно или более вычислительных устройств или систем могут быть выполнены с возможностью передачи шифрованных данных или данных без шифрования, которые включают в себя одну или более рекомендованных корректировок для одного или более параметров одного или более способов, описанных в настоящем документе. На фигуре выше однозначно показано как элемент 250.
В способе 300, показанном на фиг. 3, поток 305 бутанового сырья, содержащий н-бутан, подают в зону 310 изомеризации, в которой бутаны подвергаются изомеризации с образованием продукта 315 изомеризации, содержащего смесь 60 мас.% изобутана и 40 мас.% н-бутана.
Продукт 315 изомеризации направляют в ректификационную колонну 320, где он разделяется на поток 325 верхних продуктов отгонки, содержащий C4--углеводороды, и поток 330 нижних продуктов отгонки, содержащий C5+-углеводороды.
Поток 325 верхних продуктов отгонки разделяют на основной поток 335 и подпиточный (при необходимости) поток 340 изобутана. Основной поток 335 подают в зону 345 дегидрирования. В зоне 345 дегидрирования образуется поток 350 продуктов дегидрирования, который направляют в зону 355 селективного гидрирования для получения потока 360 продуктов селективного гидрирования, который направляют в зону 365 фракционирования продуктов дегидрирования. В некоторых вариантах осуществления зона 355 селективного гидрирования и зона 365 фракционирования продуктов дегидрирования могут не требоваться.
В зоне 365 фракционирования продуктов дегидрирования образуются поток 367 верхних продуктов, поток 369 нижних продуктов и поток 370 продукта, который подают в зону 375 алкилирования вместе с потоком 340 подпиточного изобутана.
В зоне 375 алкилирования образуется поток 380 продуктов алкилирования, содержащий алкилат и непрореагировавшие С4-соединения, который подают в первую колонну деизобутанизации 385.
Колонна деизобутанизации 385 образует пар 390 верхних продуктов, содержащий изобутан, который направляют обратно в зону 375 алкилирования, и поток 395 нижних продуктов колонны деизобутанизации. В некоторых вариантах осуществления часть потока 390 верхних продуктов можно рециркулировать обратно для объединения с основным потоком 335 (не показан).
Поток 395 нижних продуктов колонны деизобутанизации и поток 330 нижних продуктов отгонки подают в колонну дебутанизации 400, в которой образуется поток 405 нижних продуктов, содержащий алкилат, и поток 410 верхних продуктов, содержащий н-бутан, который направляют обратно для объединения с потоком 305 бутанового сырья.
В некоторых вариантах осуществления среднюю фракцию 415 из колонны деизобутанизации 385 направляют во вторую зону 420 изомеризации, которая создает поток 425 продуктов, который направляют обратно в колонну деизобутанизации 385. В некоторых вариантах осуществления часть 430 потока 410 верхних продуктов из колонны дебутанизации 400 направляют в третью зону 435 изомеризации, которая создает поток 440, который направляют обратно в колонну деизобутанизации 385. В некоторых вариантах осуществления присутствуют как вторая зона 420 изомеризации, так и третья зона 435 изомеризации.
Как описано выше, в одном примере осуществления зона 375 алкилирования может содержать колонну депропанизации (не показана), а поток C3-, содержащий преимущественно C3-углеводороды, можно отводить и подавать обратно в поток 335 бутанового сырья (не показан). Также необязательно продувочный поток C3- может быть выведен (не показано).
В альтернативном примере осуществления зона 375 алкилирования может не содержать колонну депропанизации, а поток C4-, содержащий преимущественно C3- и С4-углеводороды, можно отводить и подавать обратно в основной поток 335 (не показан). Также необязательно продувочный поток C4- может быть выведен (не показано).
Зоны 310, 420, 435 изомеризации, зона 355 селективного гидрирования, зона 345 дегидрирования и зона 375 алкилирования могут содержать описанное выше оборудование, известное в данной области.
Способ 300 может включать в себя компоненты мониторинга и т.д., что описано выше как элемент 250.
Способы, показанные на любой из фиг. 2 или фиг. 3, могут включать в себя комбинированную колонну деизобутанизации/дебутанизации вместо отдельных колонн, как показано на фиг. 4 (где одинаковыми ссылочными номерами обозначены одинаковые компоненты и потоки).
На этой схеме поток 380 продукта алкилирования направляют в комбинированную колонну 450. В комбинированной колонне 450 образуется поток 390 верхних продуктов, содержащий изобутан, и поток 405 нижних продуктов, содержащий алкилат.
Среднюю фракцию 455, содержащую н-бутан, направляют обратно для объединения с потоком 305 бутанового сырья. В некоторых вариантах осуществления часть 460 потока 455 средней фракции направляют во вторую зону 465 изомеризации, в которой образуется поток 470 продуктов, который направляют обратно в колонну 450.
Пример
Для демонстрации различий между стандартной блок-схемой и настоящим изобретением исследование конкретного случая проводили с тщательным моделированием с использованием доступного в продаже имитатора процессов (такого как Aspen или Unisim). Моделирование позволило провести относительное сравнение для каждой секции комплекса и для материального баланса комплекса. В основу моделирования было заложено строго одинаковое количество бутанового сырья. Для целей данного исследования исключили материал C5+, так что показанные чистые октан-баррели были получены исключительно с использованием бутанового сырья. Наконец, в данном анализе предполагалось алкилирование серной кислотой. Результаты моделирования приведены в таблице 1.
Таблица 1
| Сырье для дегидрирования | Сырье для колонны деизобутанизации (DIB) | Величины расхода применительно к процессу, проиллюстрированному на фиг. 1 | |||||
| nC4 | iC4 | Сырье для дегидрирования | Сырье для системы алкилирования (RXS) | Сырье для алкилирования DIB | Продукт октан-баррели (BBL) | ||
| мас.% | мас.% | ||||||
| Фиг. 1 | 100 | 0 | 100% | 100% | 100% | 100% | 100,0% |
| Фиг. 2 и 3 | 40 | 60 | 0% | ~100 | 85% | 66% | 100,4% |
Результаты, приведенные в таблице 1, были нормализованы таким образом, чтобы все сравнения с предшествующим уровнем техники производились в относительных молярных долях. Колонну деизобутанизации (DIB) сырья полностью удаляли. Секция дегидрирования имеет приблизительно такой же размер, как на традиционной блок-схеме, поскольку производится приблизительно такое же количество олефинов. Подача сырья на реакторы алкилирования и DIB алкилирования существенно меньше, чем на традиционной блок-схеме, поскольку в сырье для этих секций содержится меньше н-бутана. Один из неожиданных результатов заключается в том, что общий выход октан-баррелей при использовании блок-схемы по изобретению оказался более высоким вследствие повышенной селективности в секции дегидрирования, хотя ожидается, что исследовательское октановое число (RON) будет несколько ниже. Поскольку в зоне алкилирования перерабатывается меньшее общее количество сырья, ожидается, что для зоны алкилирования комплекса потребуются более низкие капитальные затраты и она будет менее дорогостоящей в работе. Таким образом, в соответствии с изобретением производится больше октан-баррелей с меньшими капитальными затратами и меньшими эксплуатационными расходами.
Хотя в изобретении описаны варианты осуществления, которые в настоящее время считаются предпочтительными, следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается описанными вариантами осуществления, а охватывает различные изменения и эквивалентные конструкции, включенные в объем прилагаемой формулы изобретения.
Конкретные варианты осуществления
Хотя приведенное ниже описание относится к конкретным вариантам осуществления, следует понимать, что настоящее описание предназначено для иллюстрации, а не ограничения объема предшествующего описания и прилагаемой формулы изобретения.
Первый вариант осуществления изобретения представляет собой способ дегидрирования и алкилирования, включающий подачу потока углеводородов, содержащего н-бутан, в зону изомеризации для получения потока продуктов зоны изомеризации, содержащего 60 мас.% изобутана и 40 мас.% н-бутана; подачу потока продуктов зоны изомеризации в зону дегидрирования для получения потока продуктов зоны дегидрирования, содержащего смешанные бутены, изобутан и н-бутан, причем смешанные бутены содержат 60 мас.% изобутена и 40 мас.% н-бутена; подачу потока продуктов зоны дегидрирования в зону алкилирования для получения потока продуктов зоны алкилирования; подачу потока продуктов зоны алкилирования в зону разделения для получения потока изобутана, потока н-бутана и потока алкилированных продуктов и подачу потока н-бутана в зону изомеризации. Один из вариантов осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем зона разделения содержит колонну деизобутанизации и колонну дебутанизации, и при этом подача потока продуктов зоны алкилирования в зону разделения включает в себя подачу потока продуктов зоны алкилирования в колонну деизобутанизации для получения потока изобутана и потока нижних продуктов колонны деизобутанизации и подачу потока нижних продуктов колонны деизобутанизации в колонну дебутанизации для получения потока н-бутана и потока продуктов алкилирования. Один из вариантов осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем зона разделения содержит ректификационную колонну, и при этом подача потока продуктов зоны алкилирования в зону разделения включает в себя подачу потока продуктов зоны алкилирования в ректификационную колонну для получения потока изобутана, потока н-бутана и потока продуктов алкилирования. Один из вариантов осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем подача потока продуктов зоны изомеризации в зону дегидрирования включает в себя подачу потока продуктов зоны изомеризации в ректификационную колонну для получения потока верхних продуктов отгонки и потока нижних продуктов отгонки и подачу потока верхних продуктов отгонки в зону дегидрирования. Один из вариантов осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, дополнительно включающий подачу потока нижних продуктов отгонки в зону разделения. Один из вариантов осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, дополнительно включающий подачу потока верхних продуктов отгонки в зону алкилирования. Один из вариантов осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, дополнительно включающий подачу потока изобутана в зону алкилирования. Один из вариантов осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, дополнительно включающий подачу части потока изобутана в зону дегидрирования. Один из вариантов осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, дополнительно включающий подачу части потока продуктов зоны изомеризации в зону алкилирования. Один из вариантов осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем подача потока продуктов зоны дегидрирования в зону алкилирования включает в себя подачу потока продуктов зоны дегидрирования в зону селективного гидрирования для получения потока продуктов зоны селективного гидрирования и подачу потока продуктов зоны селективного гидрирования в зону алкилирования. Один из вариантов осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем зона селективного гидрирования работает для получения массового отношения 2-бутена к 1-бутену, превышающего 8 к 1. Один из вариантов осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем подача потока продуктов зоны дегидрирования в зону алкилирования включает в себя подачу потока продуктов зоны дегидрирования в зону фракционирования продуктов дегидрирования для получения потока легких продуктов, потока тяжелых продуктов и потока продуктов фракционирования продуктов дегидрирования и подачу потока продуктов фракционирования продуктов дегидрирования в зону алкилирования. Один из вариантов осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем зона алкилирования представляет собой зону алкилирования серной кислотой, зону алкилирования фтористоводородной кислотой или зону алкилирования ионными жидкостями. Один из вариантов осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, дополнительно включающий подачу части потока н-бутана во вторую зону изомеризации для получения потока продуктов второй зоны изомеризации и подачу потока продуктов второй зоны изомеризации в зону разделения. Один из вариантов осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, дополнительно включающий подачу потока средней фракции зоны разделения в третью зону изомеризации для получения потока продуктов третьей зоны изомеризации и подачу потока продуктов третьей зоны изомеризации в зону разделения. Один из вариантов осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, дополнительно включающий по меньшей мере одно из регистрации по меньшей мере одного параметра способа и генерирования сигнала или данных по результатам регистрации; генерирования и передачи сигнала или генерирования и передачи данных. Один из вариантов осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем поток углеводородов содержит по меньшей мере 50 мас.% н-бутана.
Второй вариант осуществления изобретения представляет собой способ дегидрирования и алкилирования, включающий подачу потока углеводородов, содержащего н-бутан, в зону изомеризации для получения потока продуктов зоны изомеризации, содержащего 60 мас.% изобутана и 40 мас.% н-бутана; подачу потока продуктов зоны изомеризации в зону дегидрирования для получения потока продуктов зоны дегидрирования, содержащего смешанные бутены, изобутан и н-бутан, причем смешанные бутены содержат 60 мас.% изобутена и 40 мас.% н-бутена; подачу потока продуктов зоны дегидрирования в зону алкилирования для получения потока продуктов зоны алкилирования; подачу потока продуктов зоны алкилирования в колонну деизобутанизации для получения потока изобутана и потока нижних продуктов колонны деизобутанизации и подачу потока нижних продуктов колонны деизобутанизации в колонну дебутанизации для получения потока н-бутана и потока продуктов алкилирования. Один из вариантов осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем подача потока продуктов зоны дегидрирования в зону алкилирования включает в себя подачу потока продуктов зоны дегидрирования в зону селективного гидрирования для получения потока продуктов зоны селективного гидрирования; подачу потока продуктов зоны селективного гидрирования в зону фракционирования продуктов дегидрирования для получения потока продуктов фракционирования продуктов дегидрирования и подачу потока продуктов фракционирования продуктов дегидрирования в зону алкилирования. Один из вариантов осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем подача потока продуктов зоны изомеризации в зону дегидрирования включает в себя подачу потока продуктов зоны изомеризации в ректификационную колонну для получения потока верхних продуктов отгонки и потока нижних продуктов отгонки; и подачу потока верхних продуктов отгонки в зону дегидрирования.
Без дополнительной проработки считается, что с использованием предшествующего описания специалист в данной области может в полной мере использовать настоящее изобретение и легко устанавливать основные характеристики настоящего изобретения, чтобы без отступления от его сущности и объема вносить в изобретение различные изменения и модификации настоящего изобретения и адаптировать его к различным вариантам применения и условиям. Таким образом, предшествующие предпочтительные конкретные варианты осуществления следует рассматривать как исключительно иллюстративные, не накладывающие каких-либо ограничений на остальную часть описания и охватывающие различные модификации и эквивалентные конструкции, входящие в объем прилагаемой формулы изобретения.
Если не указано иное, в приведенном выше описании все температуры представлены в градусах по шкале Цельсия, а все доли и процентные значения даны по массе.
1. Способ дегидрирования и алкилирования потока углеводородов, содержащего н-бутан, включающий:
подачу потока (305) углеводородов, содержащего н-бутан, в зону (310) изомеризации для получения потока (315) продуктов зоны изомеризации, содержащего 60 мас.% изобутана и 40 мас.% н-бутана;
подачу потока (315) продуктов зоны изомеризации в зону (345) дегидрирования для получения потока (350) продуктов зоны дегидрирования, содержащего смешанные бутены, изобутан и н-бутан, причем смешанные бутены содержат 60 мас.% изобутена и 40 мас.% н-бутена;
подачу потока (350) продуктов зоны дегидрирования в зону (375) алкилирования для получения потока (380) продуктов зоны алкилирования;
подачу потока (380) продуктов зоны алкилирования в зону разделения для получения потока (390) изобутана, потока (410) н-бутана и потока (405) продуктов алкилирования и подачу потока (410) н-бутана в зону (310) изомеризации.
2. Способ по п. 1, в котором зона разделения содержит колонну деизобутанизации (385) и колонну дебутанизации (400), и при этом подача потока (380) продуктов зоны алкилирования в зону разделения включает в себя:
подачу потока (380) продуктов зоны алкилирования в колонну деизобутанизации (385) для получения потока (390) изобутана и потока (395) нижних продуктов колонны деизобутанизации и
подачу потока (395) нижних продуктов колонны деизобутанизации в колонну дебутанизации (400) для получения потока (410) н-бутана и потока (405) продуктов алкилирования.
3. Способ по п. 1, в котором зона разделения содержит ректификационную колонну (450), и при этом подача потока (380) продуктов зоны алкилирования в зону разделения включает в себя
подачу потока (380) продуктов зоны алкилирования в ректификационную колонну (450) для получения потока (390) изобутана, потока (455) н-бутана и потока (405) продуктов алкилирования.
4. Способ по любому одному из пп. 1, 2, в котором подача потока (315) продуктов зоны изомеризации в зону (345) дегидрирования включает в себя:
подачу потока (315) продуктов зоны изомеризации в ректификационную колонну (320) для получения потока (325) верхних продуктов отгонки и потока (330) нижних продуктов отгонки и
подачу потока (325) верхних продуктов отгонки в зону (345) дегидрирования.
5. Способ по любому одному из пп. 1, 2, в котором подача потока (350) продуктов зоны дегидрирования в зону (375) алкилирования включает в себя:
подачу потока (350) продуктов зоны дегидрирования в зону (355) селективного гидрирования для получения потока (360) продуктов зоны селективного гидрирования и
подачу потока (360) продуктов зоны селективного гидрирования в зону (375) алкилирования.
6. Способ по п. 5, в котором зона (355) селективного гидрирования работает таким образом, чтобы массовое отношение 2-бутена к 1-бутену превышало 8 к 1.
7. Способ по любому одному из пп. 1, 2, в котором подача потока (350) продуктов зоны дегидрирования в зону (375) алкилирования включает в себя:
подачу потока (350) продуктов зоны дегидрирования в зону (365) фракционирования продуктов дегидрирования для получения потока (367) легких продуктов, потока (369) тяжелых продуктов и потока (370) продуктов фракционирования продуктов дегидрирования и
подачу потока (370) продуктов фракционирования продуктов дегидрирования в зону (375) алкилирования.
8. Способ по любому одному из пп. 1, 2, дополнительно включающий:
подачу части (430) потока (410) н-бутана во вторую зону (435) изомеризации для получения потока (440) продуктов второй зоны изомеризации и
подачу потока (440) продуктов второй зоны изомеризации в зону разделения.
9. Способ по любому одному из пп. 1, 2, дополнительно включающий:
подачу потока (415) средней фракции зоны разделения в третью зону (420) изомеризации для получения потока (425) продуктов третьей зоны изомеризации и
подачу потока (425) продуктов третьей зоны изомеризации в зону разделения.
10. Способ по любому одному из пп. 1, 2, дополнительно включающий по меньшей мере одно из: регистрации по меньшей мере одного параметра способа и генерирования сигнала или данных по результатам регистрации; генерирования и передачи сигнала или генерирования и передачи данных.
