Способ каталитической ароматизации углеводородов с3-с4

Авторы патента:

Курочкин Андрей Владиславович (RU)

C10G35/04 - каталитический реформинг

C07C4/06 - каталитические способы

C07C2/76 - конденсацией углеводородов с частичным отщеплением водорода

C07C2/58 - каталитические способы

C07C15/08 - ксилолы

C07C15/06 - толуол

C07C15/04 - бензол

Владельцы патента RU 2783925:

Курочкин Андрей Владиславович (RU)

Изобретение относится к способу каталитической ароматизации углеводородов С₃-С₄. Способ включает каталитическую переработку сырья при повышенных температуре и давлении, в по меньшей мере двух реакторах, один из которых находится в режиме переработки, а другой в режиме регенерации, охлаждение и разделение продуктов реакции, а также окислительную регенерацию катализатора. Способ характеризуется тем, что сырье предварительно смешивают с непревращенными компонентами сырья, циркулирующий метансодержащий газ смешивают с природным газом, нагревают до температуры, превышающей температуру реакции, и подают в каждую секцию по меньшей мере двухсекционного реактора. Каталитическое превращение сырья осуществляют с конверсией не более 80-95%, продукты реакции разделяют с получением непревращенных компонентов сырья и циркулирующего метансодержащего газа. При этом подачу природного газа осуществляют в количестве, компенсирующем убыль метана за счет химических превращений и потерь, кроме того, по мере дезактивации катализатора осуществляют подъем температуры в реакторе для поддержания его активности, а мольное соотношение метана, содержащегося в смеси природного и циркулирующего метансодержащего газа, к сырью составляет не менее чем 4:1. Технический результат - повышение выхода ароматических углеводородов и увеличение межрегенерационного периода. 1 ил., 5 пр.

Изобретение относится к способам каталитической переработки сжиженных углеводородных газов и может найти применение в нефтехимической промышленности.

Известен способ получения высокооктановых бензиновых фракций и ароматических углеводородов [RU 2186089, МПК C10G 35/095, B01J 29/46, опубл. 27.07.2002 г.], включающий предварительный нагрев сырья, его контактирование в одном или более реакторах при 240-480°С и 0,1-4 МПа с цеолитным катализатором, с последующим охлаждением и разделением продуктов контактирования на газообразные и жидкие фракции путем сепарации и ректификации и включающий стадию окислительной регенерации катализатора кислородсодержащим газом при 450-540°С и 0,14 МПа. При этом стадию контактирования сырья с катализатором осуществляют последовательно в нескольких адиабатических реакторах с промежуточным подводом или отводом тепла с подъемом температуры реакции пропорционально степени дезактивации катализатора.

Недостатком известного способа является низкий выход ароматических углеводородов.

Известно явление повышения выхода ароматических углеводородов и увеличения межрегенерационного пробега катализатора ароматизации при смешении сырья с метаном [Ечевский Г.В. Получение ароматических углеводородов из ПНГ и других легких фракций, Oil & Gas Journal Russia. 2012. Т. 58. №3. С. 83-88]. Однако достижение указанного эффекта требует безвозвратного расхода метана, превышающего расход сырья в 4-10 раз, что препятствует практическому использованию смешения сырья с метаном и вызывает необходимость разработки технических решений, снижающих расход метана, подаваемого со стороны, до приемлемого.

Наиболее близким по технической сущности является способ каталитической переработки легкого углеводородного сырья [RU 2568809, МПК C10G 50/00,C07C 2/00, B01J 38/12, опубл. 20.11.2015 г.], включающий каталитическую переработку при повышенных температуре и давлении, в по меньшей мере в двух изотермических реакторах, один из которых находится в режиме переработки, а другой в режиме регенерации, охлаждение и разделение продуктов реакции, а также окислительную регенерацию катализатора, при этом применяют реакторы, оборудованные устройствами для подачи тепла в слой катализатора теплоносителем, в качестве которого используют газ окисления воздухом смеси топлива с отходящим газом окислительной регенерации.

Недостатками данного способа являются: низкий выход ароматических углеводородов из-за неоптимального состава сырьевой смеси, малый межрегенерационный период и небольшой срок службы катализатора из-за его перегрева при контакте с поверхностями нагревательных устройств.

Задачей изобретения является повышение выхода ароматических углеводородов и увеличение межрегенерационного периода.

Техническим результатом является повышение выхода ароматических углеводородов и увеличение межрегенерационного периода за счет: а) предварительного смешения сырья с непревращенными компонентами сырья, которые выделяют из продуктов реакции, б) подачи в каждую секцию много секционного реактора смеси природного газа и циркулирующего метансодержащего газа, нагретой до температуры, превышающей температуру реакции, и в) за счет разделения продуктов реакции с получением непревращенных компонентов сырья и циркулирующего метансодержащего газа.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе, включающем каталитическую переработку сырья при повышенных температуре и давлении, в по меньшей мере двух реакторах, один из которых находится в режиме переработки, а другой в режиме регенерации, охлаждение и разделение продуктов реакции, а также окислительную регенерацию катализатора, особенностью является то, что сырье предварительно смешивают с непревращенными компонентами сырья,

циркулирующийметансодержащий газ смешивают с природным газом, нагревают до температуры, превышающей температуру реакции, и подают в каждую секцию по меньшей мере двухсекционного реактора,

каталитическое превращение сырья осуществляют с конверсией не более 80-95%,

продукты реакции разделяют с получением непревращенных компонентов сырья и циркулирующего метансодержащего газа,

при этом подачу природного газа осуществляют в количестве, компенсирующем у быль метана за счет химических превращений и потерь,

кроме того, по мере дезактивации катализатора осуществляют подъем температуры в реакторе для поддержания его активности,

а мольное соотношение метана, содержащегося в смеси природного и циркулирующего метансодержащего газа, к сырью составляет не менее чем 4:1.

Часть циркулирующего метансодержащего газа может подаваться на предварительное смешение с сырьем для повышения степени рекуперации тепла продуктов реакции в рекуперативномтеплообменнике.

Нагрев смеси природного и циркулирующего метансодержащего газа осуществляют до температуры не выше температуры начала термического разложения метана (800-850°С). Смешение метана с потоком катализата осуществляют до слоя катализатора, не допуская его перегрева. Оптимальную степень конверсии сырья устанавливают, подбирая термобарические условия проведения процесса в интервале 450-540°С и 0,1-1,0 МПа в зависимости от состава сырья. Подъем температуры в реакторе по мере дезактивации катализатора осуществляют до восстановления его каталитической активности. При разделении продуктов реакции сначала осуществляют выделение ароматических углеводородов и непревращенных компонентов сырья, например, путем охлаждения с последующей сепарацией и ректификацией жидких продуктов, а затем разделение газообразных продуктов известными методами адсорбционного, абсорбционного, мембранного или криогенного разделения газов в различных комбинациях в зависимости от заданного ассортимента конечных газообразных продуктов переработки. Нагрев осуществляют за счет огневого сжигания или каталитического окисления топлива. В качестве топлива может быть использован в том числе топливный газ собственной выработки, получаемый при газоразделении продуктов реакции. В качестве ароматических углеводородов могут быть получены индивидуальные ароматические углеводороды С₆₊, преимущественно С₆-C₈, или их смеси. В качестве газообразных продуктов переработки могут быть получены: водород, метан этан, пропан или их смеси. Остальные составляющие способа представляют собой стадии соответствующего назначения, известные из уровня техники.

Предварительное смешение сырья с непревращенными компонентами сырья позволяет увеличить выход ароматических углеводородов за счет возврата на переработку непревращенных компонентов.

Подача нагретой смеси циркулирующего метансодержащего газа с природным газом в первую секцию реактора позволяет поднять температуру смеси сырья и непревращенных компонентов до температуры реакции. Подача нагретой смеси циркулирующего метансодержащего газа с природным газом во вторую и последующие секции (при их наличии) позволяет скомпенсировать падение температуры в реакторе из-за поглощения тепла в ходе эндотермической реакции ароматизации (дегидроциклодимеризации) и восстановить оптимальную температуру процесса.

Поддержание мольного соотношения метана, содержащегося в смеси природного и циркулирующего метансодержащего газа, к сырью не менее чем 4:1 позволяет увеличить выход ароматических углеводородов за счет торможения реакций гидрокрекинга и вовлечения метана в реакции ароматизации, а также увеличивает межрегенерационный период за счет подавления процессов коксообразования. Снижение указанного соотношения метан:сырье ниже 4:1 снижает выход ароматических углеводородов и продолжительность межрегенерационного периода, а увеличение соотношения метан:сырье выше 7:1 повышает затраты на рециркуляцию метана и ухудшает экономику процесса в целом. При этом подача в реактор нагретой смеси природного и циркулирующего метансодержащего газа позволяет поддерживать оптимальную температуру процесса без использования устройств косвенного нагрева. Распределение указанной подачи между секциями реактора определяется условиями в реакторе, складывающимися в каждый данный момент, исходя из условий максимизации текущего выхода ароматических углеводородов, и при контроле температурына входе в каждую секцию.

Каталитическое превращение сырья с конверсией не более 80-95% позволяет снизить температуру процесса, за счет чего уменьшить скорость реакций гидрокрекинга и увеличить выход ароматических углеводородов. При этом снижение конверсии ниже указанного интервала повышает затраты на рециркуляцию непревращенных компонентов, а увеличение - повышает долю реакций гидрокрекинга, что снижает общий выход (с учетом рециркуляции) ароматических углеводородов.

Подъем температуры в реакторе пропорционально степени дезактивации катализатора позволяет поддерживать его активность на протяжении всего межрегенерационного периода, что способствует увеличению выхода ароматических углеводородов.

Установка для осуществления способа показана на прилагаемом чертеже и включает каталитические реакторы (условно показано два реактора с двумя секциями в каждом), попеременно работающие в режиме переработки (реактор 1) и регенерации катализатора (реактор 2), рекуперативный теплообменник 3, блок разделения катализата 4 и нагреватель 5.

При осуществлении способа сырье (смесь углеводородов С₃-С₄), подаваемое по линии 6, смешивают с потоком непревращенных компонентов сырья, подаваемым по линии 7, нагревают в теплообменнике 3 и направляют в реактор 1, в который перед каждым слоем катализатора по линиям 8 подают нагретую смесь метансодержащего газа и природного газа из нагревателя 5. Продукты реакции выводят по линии 9, охлаждают в теплообменнике 3 и разделяют в блоке 4 с получением газообразных продуктов, ароматических углеводородов и непревращенных компонентов сырья, выводимых по линиям 10,11 и 7, соответственно. Кроме того, из блока 4 по линии 12 циркулирующий метансодержащий газ направляют в линию 13, по которой природный газ подают в нагреватель 5, в который по линии 14 подают также топливо. Окислительную регенерацию катализатора осуществляют в реакторе 2, для чего катализатор при температуре регенерации продувают кислородсодержащим газом, подаваемым по линии 15, а полученный газ регенерации либо выводят по линии 16, либо подают на дожит в нагреватель 5. Часть циркулирующего метансодержащего газа из линии 12 может подаваться по линии 17 на предварительное смешение с сырьем для повышения степени рекуперации тепла продуктов реакции в рекуперативном теплообменнике 3.

Работоспособность способа подтверждается следующими примерами. Пример 1. 10 т/час фракции углеводородов С₄, выделенной из продуктов пиролиза, смешивают с 1,1 т/час непревращенных компонентов сырья и подвергают каталитическому превращению на катализаторе ПК-17М при 490-540°С и 0,4 МПа, подавая перед слоями катализатора первой и второй секций реактора 6,6 т/час и 10,4 т/час смеси природного и циркулирующего метансодержащего газа, соответственно, нагретой до 800°С. Мольное соотношение метана, содержащегося в смеси природного и циркулирующего метансодержащего газа, к сырью составило 5,2:1. При разделении продуктов реакции получают 6,6 т/час стабильной бензол-толуол-ксилольной фракции, циркулирующий метансодержащий газ и 9,1 т/час топливного газа. Выход жидких продуктов составил 66% масс., межрегенерационный период составил 410 часов.

Пример 2. В условиях примера 1 во вторую секции реактора подают 3,2 т/час нагретой смеси циркулирующего метансодержащего газа и природного газа. Мольное соотношение метана, содержащегося в смеси природного и циркулирующего метансодержащего газа, к сырью составило 3,0:1. При разделении продуктов реакции получают 3,9 т/час стабильной бензол-толуол-ксилольной фракции. Выход жидких продуктов составил 39% масс., межрегенерационный период составил 290 часов.

Пример 3. В условиях примера 1 во вторую секции реактора подают 6,5 т/час нагретой смеси циркулирующего метансодержащего газа и природного газа. Мольное соотношение метана, содержащегося в смеси природного и циркулирующего метансодержащего газа, к сырью составило 4,0:1. При разделении продуктов реакции получают 6,2 т/час стабильной бензол-толуол-ксилольной фракции. Выход жидких продуктов составил 62% масс., межрегенерационный период составил 390 часов.

Пример 4. В условиях примера 1 во вторую секции реактора подают 16,6 т/час нагретой смеси циркулирующего метансодержащего газа и природного газа. Мольное соотношение метана, содержащегося в смеси природного и циркулирующего метансодержащего газа, к сырью составило 7,1:1. При разделении продуктов реакции получают 6,9 т/час стабильной бензол-толуол-ксилольной фракции. Выход жидких продуктов составил 69% масс., межрегенерационный период составил 420 часов.

Пример 5. В условиях примера 1 во вторую секции реактора подают 26,2 т/час нагретой смеси циркулирующего метансодержащего газа и природного газа. Мольное соотношение метана, содержащегося в смеси природного и циркулирующего метансодержащего газа, к сырью составило 10,0:1. При разделении продуктов реакции получают 7,1 т/час стабильной бензол-толуол-ксилольной фракции. Выход жидких продуктов составил 71% масс., межрегенерационный период составил 425 часов.

Таким образом оптимальные результаты переработки получены при мольном соотношении метана, содержащегося в смеси природного и циркулирующего метансодержащего газа, к сырью не менее чем 4:1.

В аналогичных условиях по прототипу из 5234 нм³/час газа стабилизации конденсата, имеющего плотность при нормальных условиях 1,6 кг/м³, получено 2,2 т/час жидких продуктов, что составляет около 26,3% масс. При этом межрегенерационный период составил 180 часов.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить выход ароматических углеводородов, увеличить межрегенерационный период и может быть использован в промышленности.

Способ каталитической ароматизации углеводородов С₃-С₄, включающий каталитическую переработку сырья при повышенных температуре и давлении, в по меньшей мере двух реакторах, один из которых находится в режиме переработки, а другой в режиме регенерации, охлаждение и разделение продуктов реакции, а также окислительную регенерацию катализатора, отличающийся тем, что сырье предварительно смешивают с непревращенными компонентами сырья, циркулирующий метансодержащий газ смешивают с природным газом, нагревают до температуры, превышающей температуру реакции, и подают в каждую секцию по меньшей мере двухсекционного реактора, каталитическое превращение сырья осуществляют с конверсией не более 80-95%, продукты реакции разделяют с получением непревращенных компонентов сырья и циркулирующего метансодержащего газа, при этом подачу природного газа осуществляют в количестве, компенсирующем убыль метана за счет химических превращений и потерь, кроме того, по мере дезактивации катализатора осуществляют подъем температуры в реакторе для поддержания его активности, а мольное соотношение метана, содержащегося в смеси природного и циркулирующего метансодержащего газа, к сырью составляет не менее чем 4:1.

Настоящее изобретение относится к области конверсии углеводородов, более конкретно к риформингу углеводородного сырья в присутствии катализатора с целью производства бензиновых фракций и ароматических соединений. Описан катализатор риформинга, содержащий подложку, по меньшей мере, один благородный металл М, выбранный из платины и палладия, олово, фосфор и иттербий, при этом элементное содержание фосфора больше или равно 0,2% вес.

Содержащие внутренние устройства реакторы с неподвижным или подвижным слоем и радиальным течением обрабатываемого технологического потока // 2767954

Изобретение относится к реакторам с подвижным или неподвижным слоем с радиальным течением обрабатываемого технологического потока в процессах каталитического риформинга бензинов, скелетной изомеризации бензинов, обменного диспропорционирования олефинов, олигокрекинга, дегидрирования парафинов или ароматических соединений, производства аммиака.

Катализатор риформинга бензиновых фракций и способ его получения // 2767882

Изобретение относится к получению катализатора риформинга бензиновых фракций в движущемся слое с его непрерывной регенерацией, на основе сферического алюмооксидного носителя, приготовленного методом углеводородно-аммиачного формования, содержащего платину, олово и хлор. Описанный катализатор риформинга бензиновых фракций содержит, мас.%; платина 0,1-0,3, олово 0,1-0,4, хлор 1,0-1,1 и алюмооксидный носитель из смеси порошков гидроксида алюминия, содержащей гидроксид алюминия в виде 60 мас.% высокопористого бемита, имеющего объем пор 0,9-1,1 см3/г, и 40 мас.% малопористого псевдобемита, имеющего объем пор 0,5 см3/г - остальное, а также описан способ его получения.

Катализатор риформинга бензиновых фракций и способ его получения // 2767681

Настоящее изобретение относится к получению катализатора для процесса риформинга бензиновых фракций в движущемся слое с непрерывной регенерацией катализатора, с отрегулированной пористой структурой сферического алюмооксидного носителя, приготовленного методом масляного формования, содержащего платину, олово и модифицирующий компонент.

Способ конфигурирования производства нефтехимического сырья // 2766508

Изобретение относится к способу производства углеводородов. Описан способ производства лёгких олефинов и ароматических углеводородов из остаточных потоков углеводородов, включающий: a) подвергают остаточный поток углеводородов каталитическому крекингу с последующим фракционированием на поток C3-C4, лёгкую нафту крекинга, тяжёлую нафту крекинга, лёгкий рецикловый газойль и осветленную нефть, b) разделение потока C3-C4 на пропиленсодержащий поток и бутилен- и пентенсодержащий поток, c) подвергают бутилен- и пентенсодержащий поток метатезису и разделению для производства пропилена и гексенов, причём гексены ароматизируют для производства бензола и алкилзамещенных бензолов и непревращенного потока, d) селективно гидрируют лёгкую нафту крекинга для производства селективно гидрированного потока, содержащего олефины и насыщенные углеводороды, e) подвергают селективно гидрированный поток экстрактивной перегонке с использованием растворителя для образования потока экстракта, содержащего ароматические соединения вместе с соединениями серы, и потока рафината, содержащего олефины, и подвергают гидроочистке поток экстракта для получения потока, f) комбинируют тяжёлую нафту крекинга вместе с потоками жидких углеводородов, кипящими в диапазоне C5-210ºC, из установки замедленного коксования в реакторе с циркулирующим псевдоожиженным слоем для фракционирования на сухой газ, поток C3-C4, потоки жидких углеводородов, кипящие в диапазоне C5-70ºC, 70-170ºC и 170ºC+, g) подвергают гидроочистке лёгкий рецикловый газойль для производства промежуточного потока, h) подвергают гидрокрекингу промежуточный поток для производства гидрокрекированного потока, который фракционируют на дополнительные продукты, i) подвергают гидроочистке осветленную нефть для производства гидроочищенного потока, причём гидроочищенный поток подают в установку замедленного коксования для производства более лёгких продуктов и игольчатого кокса, причём более лёгкие продукты представляют собой газы, потоки жидких углеводородов, кипящие в диапазоне C5-210ºC, и дизельное топливо, причём способ дает выход лёгких олефинов в диапазоне 11–15 вес.% и ароматических соединений в диапазоне 15-21 вес.%, причём вес.% относятся к остаточному потоку углеводородов.

Способ и система риформинга нафты // 2765372

Изобретение относится к способу риформинга нафты, включающему: введение потока углеводородного сырья в первый реактор, работающий в условиях адиабатического риформинга нафты, при этом указанный первый реактор содержит первый катализатор риформинга нафты, и при этом поток углеводородного сырья содержит конвертируемый углеводород; превращение в первом реакторе по меньшей мере части конвертируемого углеводорода в потоке углеводородного сырья в ароматический углеводород с получением выходящего потока первого реактора; прохождение выходящего потока первого реактора из первого реактора во второй реактор, работающий в условиях изотермического риформинга нафты, при этом указанный второй реактор содержит множество трубок, расположенных внутри реакторной печи; и второй катализатор риформинга нафты, причем частицы второго катализатора риформинга нафты расположены в множесте трубок; при этом по меньшей мере одна трубка из множества трубок содержит множество каталитических зон, и при этом первый катализатор риформинга нафты и второй катализатор риформинга нафты являются одинаковыми или разными; нагревание выходящего потока первого реактора; превращение во втором реакторе по меньшей мере дополнительной части конвертируемого углеводорода в выходящем потоке первого реактора в дополнительное количество ароматического углеводорода с получением выходящего потока второго реактора; и извлечение выходящего потока второго реактора из второго реактора.

Установка каталитической переработки легкого углеводородного сырья для выработки ароматических углеводородов // 2762508

Изобретение относится к установке каталитической переработки легкого углеводородного сырья для выработки ароматических углеводородов, включающей блок каталитической переработки, узел сепарации катализата в составе аппарата воздушного охлаждения, сепаратора, компрессора с холодильником, и узел адсорбционной очистки, включающей также блок фракционирования.

Установка каталитической переработки легкого углеводородного сырья для получения ароматических углеводородов // 2762507

Изобретение относится к установке каталитической переработки легкого углеводородного сырья для получения ароматических углеводородов, включающей блок каталитической переработки, который состоит из узла каталитической переработки с линией подачи сырья, узла сепарации катализата в составе аппарата воздушного охлаждения, первого холодильника, сепаратора и компрессора со вторым холодильником и узла адсорбционной очистки, включающей также блок фракционирования.

Катализатор для процесса гидроизомеризации бензолсодержащих бензиновых фракций // 2762251

Предложен катализатор для процесса гидроизомеризации бензолсодержащих бензиновых фракций, содержащий Pt в количестве 0,1-0,5 мас.% и Cl в количестве 0,1-0,5 мас.%, нанесенные на поверхность носителя, а также цеолит в количестве 10,0-30,0 мас.% и γ-Al2O3 - остальное в качестве носителя, при этом выбран цеолит типа Y с силикатным модулем М = 30-80 в аммонийной или водородной форме.

Установка каталитической переработки легкого углеводородного сырья с выработкой ароматических углеводородов // 2758765

Изобретение относится к установкам получения ароматических углеводородов из углеводородов С3+ и может найти применение в нефтегазовой промышленности. Изобретение касается установки каталитической переработки легкого углеводородного сырья с выработкой ароматических углеводородов, включающей блок каталитической переработки, который состоит из узла каталитической переработки с линией подачи сырья, узла сепарации катализата, включающего аппарат воздушного охлаждения, сепаратор и компрессор с холодильником, а также узла адсорбционной очистки, и, кроме того, включающей блок фракционирования и линию подачи абсорбента.

Способ переработки нефтяных остатков // 2774177

Изобретение относится к нефтепереработке. Описан способ переработки тяжелых нефтяных остатков, включающий вакуумную перегонку мазута с выделением прямогонного вакуумного дистиллята и гудрона, причем вакуумную перегонку мазута ведут с разделением прямогонного вакуумного дистиллята на фракции, одна из которых выкипает в пределах 360-390°С, фракцию вакуумного газойля, которая выкипает в пределах 380-540°С, и фракцию тяжелого вакуумного газойля, которая выкипает в пределах 420-594°С, затем фракцию вакуумного газойля, которая выкипает в пределах 380-540°С, направляют на стадию гидрокрекинга на установке гидрокрекинга, а фракцию вакуумного газойля, которая выкипает в пределах 420-594°С, направляют на установку каталитического крекинга, на которых из продуктов выделяют углеводородный газ, бензин и дизельное топливо.