Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
УСТАНОВКА КАТАЛИТИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКООКТАНОВЫХ БЕНЗИНОВЫХ ФРАКЦИЙ И АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ
УСТАНОВКА КАТАЛИТИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКООКТАНОВЫХ БЕНЗИНОВЫХ ФРАКЦИЙ И АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ

УСТАНОВКА КАТАЛИТИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКООКТАНОВЫХ БЕНЗИНОВЫХ ФРАКЦИЙ И АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к комплексным устройствам для производства высокооктановых бензиновых фракций и/или ароматических углеводородов C6-C10 путем каталитической переработки органического сырья на основе углеводородов, кислородсодержащих соединений или их смесей. Установка содержит технологически обвязанные ректификационные колонны, сепараторы, теплообменную, емкостную, перекачивающую аппаратуру и реакторные блоки. Реакторный блок представляет собой объединенные газоходом и установленные последовательно, по ходу подачи газового теплоносителя, теплогенератор, каталитический реактор кожухотрубчатого типа и кожухотрубчатый теплообменный аппарат. Для улучшения регулирования температурных режимов работы загруженного в трубное пространство реактора катализатора на разных стадиях процесса протекающих с различными тепловыми эффектами реакций (в т.ч. с экзотермическим и эндотермическим тепловым эффектом) осуществляют подачу в межтрубное пространство реактора газового теплоносителя с заданной температурой (100-600oC). Газовый теплоноситель получают путем сжигания в теплогенераторе топливного газа с последующим смешением образовавшихся высокотемпературных дымовых газов с воздухом. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2098173
Класс(ы) патента: B01J19/00, C10G35/04, C10G3/00, C07C2/12
Номер заявки: 96106958/04
Дата подачи заявки: 09.04.1996
Дата публикации: 10.12.1997
Заявитель(и): Инженерно-техническая фирма в форме товарищества с ограниченной ответственностью "Цеоконсалт"
Автор(ы): Степанов В.Г.; Сенич В.Н.; Ионе К.Г.
Патентообладатель(и): Инженерно-техническая фирма в форме товарищества с ограниченной ответственностью "Цеоконсалт"
Описание изобретения: Изобретение относится к комплексным устройствам для производства неэтилированных высокооктановых бензиновых фракций и/или ароматических углеводородов C6-C10 путем каталитической переработки органического сырья на основе углеводородов, кислородсодержащих органических соединений или их смесей. На установке возможна переработка нефтей и газовых конденсатов, прямогонных и вторичных бензиновых фракций, конденсатов попутных газов, рафинатов риформинга, газовых бензинов, олефинсодержащих газов, спиртово-эфирных фракций и т. д. В зависимости от природы сырья на установке возможно получение дизельных и остаточных фракций. Установка может быть использована как в составах химкомбинатов, НПЗ, ГПЗ и пр. на объектах добычи и первичной переработки нефти и газового конденсата, так и в самостоятельной эксплуатации.
Известна установка каталитического крекинга тяжелых нефтяных фракций для производства светлых нефтепродуктов бензиновых и дизельных фракций [1] Установка содержит каталитический реактор, регенератор, ректификационные колонны, печь, электрофильтр, котел-утилизатор, емкости, топку под давлением, насосы, воздуходувку, пневмоподъемник. Углеводородное сырье на установке перерабатывают в движущемся слое катализатора, продуктами переработки являются: высокооктановый бензин, газойль и углеводородные газы. Основными недостатками установки каталитического крекинга являются:
организация движущегося слоя катализатора, что усложняет аппаратурное оформление установки и повышает расход катализатора вследствие его абразивного износа;
сырьем процесса являются тяжелые нефтяные фракции с температурой начала кипения 300oC и выше, что делает практически невозможным переработку углеводородных фракций, выкипающих до 200oC, и кислородсодержащих органических соединений.
Известна установка цеоформинга для переработки прямогонных фракций газового конденсата в высокооктановые неэтилированные бензины [2] которая содержит печь для нагрева и испарения сырья, каталитические реакторы адиабатического типа, три ректификационные колонны для фракционирования сырья и продуктов реакции и технологически обвязанную с ними сепарирующую и теплообменную аппаратуру. Узлы фракционирования сырья и продуктов реакции работают в непрерывном режиме, а реакторы по циклической схеме в режиме "реакция-регенерация" (т.е. один реактор работает в режиме производства бензина, а другой в режиме регенерации катализатора) с чередованием режимов работы. Целевым продуктом установки является высокооктановый бензин, побочными продуктами углеводородные газы и остаточная (> 185oC) фракция.
Известна каталитическая установка цеоформинга переработки бензиновых фракций для повышения их октанового числа по способу [3] Данная установка содержит печь для нагрева сырья, каталитические реакторы адиабатического типа для осуществления химического превращения сырья, две ректификационные колонны для стабилизации исходного сырья и выделения целевого продукта и технологически обвязанные с ними теплообменники, холодильники, конденсаторы и сепараторы. Узлы фракционирования сырья и продуктов реакции работают в непрерывном режиме, а реакторы в режиме "реакция-регенерация".
Общими недостатками описанных установок [2, 3] являются:
применение адиабатических реакторов (т.е. аппаратов пустотелого типа без дополнительного подвода или съема тепла), что вызывает сложность регулирования температурных режимов работы катализатора в ходе стадии производства бензина (падение температуры по слою катализатора, обусловленное эндотермическим эффектом реакции) и на стадии регенерации катализатора (необходим съем тепла для предотвращения роста температуры, возникающего вследствие высокого экзотермического эффекта реакции горения кокса);
ограничение по сырьевой базе (переработка углеводородов, выкипающих только в области температур кипения бензина ).
Наиболее близкой по своей технической сущности является установка каталитического получения бензина из углеводородного сырья [4] Согласно выбранного прототипа установка содержит технологически обвязанные: две ректификационные колонны; воздушные конденсаторы; емкости-сепараторы; теплообменники и два реакторно-тепловых блока. Каждый реакторно-тепловой блок (РТБ) представляет собой циркуляционный газоход, состоящий из дымососа, теплогенератора и реакторного блока, содержащего установленные последовательно (по ходу движения газового теплоносителя) перегреватель сырья, каталитический трубчатый реактор, испаритель сырья, два подогревателя кубовых продуктов ректификационных колонн и подогреватель сырья.
Установка прототипа работает следующим образом. Исходное сырье нагревают в подогревателях сырья обоих РТБ и подают в сырьевую ректификационную колонну, подвод тепла в которую осуществляют за счет циркуляции через подогреватели обоих РТБ части кубового продукта колонны, балансовую часть которого отводят с установки. Верхом сырьевой колонны отбирают дистиллят, который охлаждают и конденсируют в воздушном конденсаторе и направляют в емкость-сепаратор, из которого выделившиеся углеводородные газы отводят с установки, а жидкий дистиллят частично направляют на орошение колонны, а часть на каталитическую переработку в один из РТБ (другой РТБ при этом работает в режиме регенерации катализатора). В РТБ сырье процесса поступает последовательно через испаритель и перегреватель в трубчатый каталитический реактор, загруженный катализатором цеоформинга ИК-30, на котором происходит химическое превращение углеводородов сырья. После реактора продукты реакции охлаждают в теплообменнике, конденсируют в воздушном конденсаторе и направляют в емкость-сепаратор, откуда углеводородные газы отводят с установки, а жидкую фракцию направляют через теплообменник в продуктовую ректификационную колонну. Подвод тепла в колонну осуществляют за счет циркуляции через подогреватели обоих РТБ части кубового продукта колонны, балансовую часть которого отводят с установки. Верхом колонны отбирают пары бензина, которые охлаждают и конденсируют в воздушном конденсаторе и направляют в емкость-сепаратор. Выделившиеся углеводородные газы из сепаратора отводят с установки, а жидкий дистиллят частично направляют на орошение колонны, а часть отводят в товарный парк в качестве целевого бензина.
Процессы нагрева и испарения сырья, процессы ректификации, поддержание заданной температуры реакции в каталитическом реакторе обеспечиваются теплом от газового теплоносителя, циркулирующего по газоходам реакторно-тепловых блоков. В каждом РТБ газообразный теплоноситель готовят путем смешения части циркулирующего и охлажденного в РТБ до температуры 320-360oC теплоносителя с дымовыми газами, полученными при сжигании в теплогенераторе углеводородного газа. После теплогенератора горячий теплоноситель с температурой 550-600oC последовательно проходит межтрубные пространства перегревателя, реактора, испарителя, двух подогревателей кубовых продуктов колонн и подогревателя исходного сырья, где охлаждается за счет нагрева соответствующих потоков. Часть охлажденного теплоносителя подают дымососом, обеспечивающим циркуляцию теплоносителя, в теплогенератор для приготовления горячего теплоносителя с температурой 550-600oC, а избыточное количество сбрасывают на свечу.
Основными недостатками установки прототипа являются:
применение на установке реакторно-тепловых блоков в виде циркуляционного газохода, содержащего дымосос, теплогенератор, перегреватель сырья, каталитический трубчатый реактор, испаритель, два подогревателя кубовых продуктов ректификационных колонн и подогреватель сырья; применение на установке реакторных устройств данной конструкции приводит к усложнению регулирования технологических параметров работы отдельных аппаратов установки при изменении температурного режима работы реакторной секции РТБ путем изменения температуры или количества газообразного теплоносителя происходит изменение режима работ подогревателей, связанных с ректификационными колоннами, и, как следствие, изменение температурных режимов работы колонн, что влечет за собой изменение составов и качества продуктов колонн;
сложная конструкция реакторно-теплового блока;
применение на установке газового теплоносителя с температурой 550- 600oC, что затрудняет регулирование температуры в реакторе при протекании в нем экзотермических химических реакций (в т.ч. и на стадии регенерации катализатора), т.к. во избежание адиабатического разогрева катализатора необходим съем выделяющегося тепла химических реакций; ограниченный ассортимент перерабатываемого сырья.
Задачей предлагаемого изобретения, является упрощение регулирования и обеспечение более стабильных температурных режимов работы отдельных аппаратов установки и режимов работы катализатора в реакторе.
Поставленная задача достигается тем, что установка каталитического получения высокооктановых бензиновых фракций и/или ароматических углеводородов C6-C10 из сырья на основе углеводородов и/или органических кислородсодержащих соединений содержит ректификационные колонны, реакторные блоки для каталитического превращения сырья, технологически обвязанную с колоннами и с реакторными блоками нагревательную, теплообменную, емкостную и сепарирующую технологическую аппаратуру, устройства для принудительной подачи жидкостей и газов.
На фиг. 1 изображен реакторный блок, который представляет собой совокупность технологических аппаратов 1-3, объединенных для подачи в них газового теплоносителя газоходом 4 и которые последовательно расположены по ходу движения газового теплоносителя в следующем порядке: теплогенератор 3, реактор кожухотрубчатого типа 1 и кожухотрубчатый теплообменный аппарат 2. При этом газовый теплоноситель с заданной температурой готовят путем смешения в определенном соотношении воздуха с дымовыми газами, полученными при сжигании в теплогенераторе (3) углеводородного топливного газа.
Основными отличительными признаками изобретения являются:
использование в составе установки реакторных блоков, каждый из которых состоит из последовательно объединенных газоходом теплогенератора, реактора кожухотрубчатого типа и кожухотрубчатого теплообменного аппарата;
применение на установке газового теплоносителя приготовленного путем смешения воздуха с дымовыми газами, полученными при сжигании в теплогенераторе углеводородного топливного газа.
Использование предлагаемой установки, содержащей реакторные блоки, состоящие из последовательно объединенных газоходом теплогенератора, реактора кожухотрубчатого типа и кожухотрубчатого теплообменного аппарата и в которых газовый теплоноситель готовят путем смешения воздуха с дымовыми газами, полученными при сжигании в теплогенераторе углеводородного газа, позволяет упростить регулирование температурных режимов работы отдельных технологических аппаратов установки, а также упрощает регулирование температуры реакции в реакторе и обеспечивает более лучшие и стабильные температурные режимы работы катализатора (находящегося в трубном пространстве реактора) при протекании как эндотермических, так и экзотермических химических реакций.
Упрощение регулирования температурных режимов работы отдельных технологических аппаратов установки по сравнению с установкой прототипа обеспечивают за счет отделения систем теплоснабжения ректификационных колонн от систем теплоснабжения реакторных блоков, поэтому изменение режима работы одного технологического узла установки не приводит к изменению режима работы других технологических узлов.
Улучшению и стабилизацию температурных режимов работы катализатора в реакторе при протекании как эндотермических, так и экзотермических химических реакций обеспечивают возможностью получения в реакторном блоке за счет смешения в определенном соотношении воздуха с образующимися в теплогенераторе высокотемпературными дымовыми газами газового теплоносителя с широким интервалом рабочих температур (100-800oC), что позволяет осуществлять как подвод дополнительного тепла к катализатору в реакторе, так и съем избыточного количества тепла в случае протекания соответственно эндотермических и экзотермических химических реакций. В случае протекания на катализаторе (в трубном пространстве реактора) эндотермических химических реакций (при получении бензиновых фракций и/или ароматических углеводородов из парафино-нафтенового сырья) поддержание температуры процесса в трубном пространстве (т.е. предотвращение падения температуры вследствие химического поглощения тепла) обеспечивают в результате подвода тепла путем подачи в межтрубное пространство реактора газового теплоносителя с температурой выше, чем температура реакции. При протекании экзотермических химических реакций (получения бензина, ароматических углеводородов из олефинсодержащих газов, спиртово-эфирных фракций; на стадии регенерации катализатора) поддержание температуры процесса в трубном пространстве (т.е. предотвращение роста температуры реакции вследствие химического выделения тепла) обеспечивают в результате отвода избыточного тепла путем подачи в межтрубное пространство реактора газового теплоносителя с температурой ниже, чем температура реакции.
При одной и той же конструкции реакторного блока схемы узлов подготовки сырья и разделения продуктов (а следовательно, и их аппаратурное оформление) на предлагаемой установке могут различаться, что позволяет перерабатывать различное органическое сырье на основе углеводородов (нефтей и газовых конденсатов; прямогонных и вторичных бензинов; углеводородных газов и т.д.) и/или кислородсодержащих соединений (спиртово-эфирных фракций, сивушных масел и т.п.). В зависимости от условий ведения процесса, природы сырья, схем узлов подготовки сырья и разделения продуктов на установке возможно кроме высокооктановых бензиновых фракций и/или ароматических углеводородов C6-C10 производить керосиновые, дизельные фракции и мазут. Установка в зависимости от исходного сырья может не содержать, а может и содержать от 1 до 4 ректификационных колонн для разделения сырья. Так например, при переработке углеводородных газов или метанола установка не содержит ректификационные колонны для разделения сырья; при переработке нефти установка может содержать до 4 колонн для фракционирования нефти с выделением керосина, дизельной фракции, мазута и прямогонного бензина, подвергаемого затем контактированию с катализатором. При работе установки в режиме производства ароматических углеводородов установка может не содержать (производство ароматической фракции), а может и содержать от 1 до 4 ректификационных колонн для выделения из ароматической фракции индивидуальных углеводородов (бензола, толуола, ксилолов).
На фиг. 2 для примера приведена принципиальная схема установки каталитического получения высокооктановых бензиновых фракций и/или ароматических углеводородов C6-C10 из углеводородного сырья процессом цеоформинг. В данном варианте установка содержит технологически обвязанные: ректификационные колонны 5 и 6; теплообменники и подогреватели 7, холодильники и конденсаторы 8, сепараторы 9, емкости 10, воздуходувки 11, насосы 12 и реакторные блоки РБ-1, РБ-2. Каждый реакторный блок (фиг. 1) содержит объединенные газоходом 4 теплогенератор 3, кожухотрубчатый реактор 1 со стационарным слоем катализатора, кожухотрубчатый теплообменный аппарат - испаритель-перегреватель 2. Трубные пространства реакторов загружены катализатором цеоформинга. На схеме (фиг. 2) показаны основные технологические потоки: исходное сырье прямогонная бензиновая фракция I, продукты реакции II, углеводородные газы III и V, нестабильный катализат IV, стабильный катализат VI, высокооктановый бензин VII, остаточная фракция катализата VIII, регенерирующий газ IX, газы регенерации X, воздух XI, топливный газ XII, газовый теплоноситель XIII, отработанный теплоноситель XIV.
Установка работает следующим образом. Сырье I отбирают насосом из сырьевой емкости и подают через теплообменник в один из реакторных блоков, работающий в режиме получения бензина РБ-1 (при этом РБ-2 работает в режиме регенерации катализатора). В РБ-1 сырье I поступает в трубное пространство испарителя-перегревателя 2/1, где его испаряют и перегревают до температуры 340-480oC. Из испарителя-перегревателя 2/1 перегретое сырье поступает в трубное пространство реактора 1/1, в котором находится стационарный слой катализатора цеоформинга ИК-30. В реакторе 1/1 на катализаторе ИК-30 в результате протекания химических реакций при температуре реакции 340-480oC и избыточном давлении происходит превращение низкооктановых компонентов сырья в высокооктановые и в газообразные углеводороды.
После реактора 1/1 продукты реакции II охлаждают и конденсируют в теплообменной аппаратуре 7, 8 и разделяют в сепараторе 9 с выделением углеводородных газов III и жидкого нестабильного катализата IV. Нестабильный катализат IV направляют в ректификационную колонну-стабилизатор 5, технологически обвязанную теплообменной 7, 8 и сепарирующей 9 аппаратурой, где происходит удаление растворенных газов V. Низом колонны 5 отводят стабильный катализат VI, который направляют в ректификационную колонну 6, технологически обвязанную теплообменной 7, 8 и емкостной 10 аппаратурой. Верхом колонны 6 отбирают бензиновую фракцию (фр. < 205oC), которую охлаждают, конденсируют и отводят с установки в качестве целевого продукта - высокооктанового бензина VII. Низом колонны 6 отбирают остаточную фракцию (фр. > 185oC) катализата VIII, которую отводят с установки в качестве побочного продукта.
При работе РБ-1 в режиме получения бензина, РБ-2 работает в режиме регенерации закоксованного в режиме получения бензина катализатора. Стадия регенерации закоксованного катализатора заключается в регулируемом (при определенной температуре) выжиге кокса регенерирующим газом с определенным содержанием кислорода. Регенерирующий газ IX подают в трубное пространство испарителя-перегревателя 2/2, где его нагревают в зависимости от режима регенерации катализатора до температуры 340- 540oC. Нагретый регенерирующий газ из испарителя-перегревателя 2/2 поступает в трубное пространство реактора 1/2, где при температуре 500- 550oC происходит процесс регенерации закоксованного катализатора. После реактора газы регенерации XIV сбрасывают на "свечу" или в дымовую трубу.
После потери каталитической активности катализатора в реакторе 1/1 вследствие его закоксовывания производят переключение подачи сырья с РБ-1 на РБ-2, в котором осуществляют цеоформинг сырья, а в РБ-1 осуществляют стадию регенерации катализатора и т.д.
Поддержание температурных режимов работы аппаратов (кожухотрубчатого теплообменного аппарата и реактора) в каждом реакторном блоке обеспечивают за счет подачи в них по газоходам 4 газового теплоносителя с необходимой температурой (100-600oC). Газовый теплоноситель XIII получают путем сжигания в топках теплогенераторов 3/1, 3/2 смеси топливного газа XII с воздухом с последующим смешением в смесительных камерах теплогенераторов образовавшихся высокотемпературных дымовых газов с воздухом XI, подаваемым воздуходувками 11. Рабочий газовый теплоноситель XIII из теплогенераторов 3/1, 3/2 по газоходам 4 поступает первоначально в межтрубные пространства реакторов 1/1, 1/2, а затем по газоходам 4 в межтрубные пространства испарителей-перегревателей 2/1, 2/2, после которых отработанный теплоноситель XIV сбрасывают на дымовую трубу. При этом для подвода дополнительного количества тепла к катализатору в реакторе на стадии цеоформинга, протекающего в целом с химическим поглощением тепла (эндотермический тепловой эффект реакции), в межтрубное пространство реактора подают газовый теплоноситель с температурой 500-600oC; для отвода избыточного количества тепла из реактора, выделяющегося на стадии регенерации катализатора (экзотермический тепловой эффект реакции), в межтрубное пространство реактора подают газовый теплоноситель с температурой 300-500oC.
Промышленная применимость предлагаемого изобретения подтверждается следующими примерами.
Пример 1. Установка каталитического получения высокооктанового бензина (фиг. 2) установка цеоформинга содержит технологически обвязанные: ректификационные колонны 5-6; теплообменники и подогреватели 7, холодильники и конденсаторы 8, сепараторы 9, емкости 10, воздуходувки 11, насосы 12 и реакторные блоки РБ-1, РБ-2. Каждый реакторный блок содержит (фиг. 1) объединенные газоходом 4 теплогенератор 3, кожухотрубчатый реактор 1, кожухотрубчатый теплообменный аппарат испаритель-перегреватель 2. Трубные пространства реакторов содержат стационарные слои катализатора цеоформинга ИК-30-1. В качестве сырья установки используют прямогонную бензиновую фракцию нефти с октановым числом ОЧ 57 MM следующего фракционного состава, oC: н.к. 36, 10 об. 62, 50% 107, 90% 180, к.к. 195 и содержащую, мас. н-парафинов 35,1, изопарафинов и нафтенов 55,1, ароматических углеводородов 9,8.
На установке (фиг. 2) сырье 1 отбирают насосом из сырьевой емкости и под давлением 1,0-1,2 МПа подают через теплообменник в реакторный блок РБ-1 первоначально в трубное пространство испарителя-перегревателя 2/1, где испаряют и перегревают до температуры реакции (360-460oC), а затем в трубное пространство реактора 1/1, загруженное катализатором цеоформинга. В трубном пространстве реактора 1/1 на цеолитсодержащем катализаторе ИК-30-1 при температуре реакции 360- 460oC, давлении 1,0 МПа и весовой скорости подачи сырья 2 ч-1 происходит превращение низкооктановых компонентов сырья в высокооктановые и в газообразные углеводороды. Для компенсации потери активности катализатора, вызванной его закоксовыванием, и поддержания состава и качества продуктов на одном постоянном уровне процесс цеоформинга осуществляют с постепенным, в течение 150 ч, подъемом температуры реакции: начальная температура реакции 360oC, конечная 460oC. После потери каталитической активности катализатора в реакторе 1/1 вследствие его закоксовывания (после 150 ч работы) и достижения конечной температуры реакции производят переключение подачи сырья с РБ-1 на РБ-2, в котором осуществляют цеоформинг сырья, а в РБ-1 осуществляют стадию регенерации катализатора. После закоксовывания катализатора в реакторе 1/2 производят переключение подачи сырья с РБ-2 на РБ-1 и т. д.)
После реактора продукты реакции II охлаждают и конденсируют в соответствующей теплообменной аппаратуре и направляют в емкость-сепаратор для отделения углеводородных газов III от жидкого нестабильного катализата IV. Нестабильный катализат IV из емкости-сепаратора отбирают насосом и направляют через теплообменник, где нагревают до температуры 100oC, в ректификационную колонну-стабилизатор 5, где под давлением 0,8 МПа происходит выделение растворенных газов из бензиновой фракции. Верхом стабилизационной колонны при температуре 70oC отбирают легкую фракцию, которую охлаждают и частично конденсируют в конденсаторе и подают в емкость-сепаратор для выделения углеводородных газов V; жидкий дистиллят из емкости-сепаратора возвращают в колонну 5 в виде холодного орошения. Низом стабилизационной колонны 5 при температуре 120oC отбирают стабильный катализат VI, часть которого подогревают в теплообменнике до температуры 150oC и возвращают в колонну 5 в качестве "горячей струи", а балансовую часть подают через теплообменник, где догревают до 200oC, в ректификационную колонну 6, где под давлением 0,2 МПа происходит разделение стабильного катализата с выделением бензиновой фракции (фр. 35-195oC) и остаточной фракции (фр. > 185oC). С верха ректификационной колонны 6 при температуре 140oC отбирают пары бензина, которые охлаждают и конденсируют в конденсаторе и направляют в рефлюксную емкость, откуда часть бензина подают в колонну 6 в качестве холодного орошения, а балансовую часть отводят с установки в качестве целевого продукта неэтилированного высокооктанового бензина VII. Низом колонны 6 при температуре 220oC отбирают остаточную фракцию катализата, которую частично направляют через подогреватель, где догревают до температуры 240oC, в колонну 8 в качестве "горячей струи", а балансовую часть подают в теплообменник для охлаждения, а затем отводят с установки в качестве побочного продукта VIII.
Выделяемые в сепараторах углеводородные газы III и V или отводят с установки в качестве продуктов, или используют на ней полностью или частично в качестве топливного газа для энергообеспечения установки.
При работе РБ-1 в режиме цеоформинга получения бензина, РБ-2 работает в режиме регенерации ранее закоксованного катализатора, заключающегося в регулируемом выжиге коксовых отложений регенерирующим газом с определенным содержанием кислорода. Регенерирующий газ IX подают в РБ-2, первоначально в трубное пространство испарителя-перегревателя 2/2, где нагревают до температуры 380oC, а затем в трубное пространство реактора 1/2, где при температуре 500-540oC происходит процесс регенерации катализатора. После реактора отработанные газы регенерации Х сбрасывают на "свечу" или в дымовую трубу.
Поддержание температурных режимов работы катализатора в реакторах 1/1, 1/2 и нагрев подаваемых в трубные пространства испарителей-перегревателей 2/1, 2/2 материальных потоков (сырье, регенерирующий газ) в каждом реакторном блоке обеспечивают за счет подачи в них по газоходам 4 газового теплоносителя XIII, который получают путем смешения в определенном соотношении в смесительных камерах теплогенераторов 3/1, 3/2 высокотемпературных дымовых газов, образующихся в теплогенераторах при сжигании топливного углеводородного газа XII и воздуха XI, подаваемого воздуходувками 11. Рабочий газовый теплоноситель XIII из теплогенераторов 3/1, 3/2 по газоходам 4 поступает первоначально в межтрубные пространства реакторов 1/1, 1/2, а затем по газоходам 4 в межтрубные пространства испарителей-перегревателей 2/1, 2/2, после которых отработанный теплоноситель XIV сбрасывают на дымовую трубу.
На стадии цеоформинга стадии получения бензина, поддержание температурного режима катализатора в реакторе путем подвода дополнительного количества тепла к катализатору (для компенсации падения температуры процесса вследствие протекания химических реакций с эндотермическим тепловым эффектом) обеспечивают подачей в межтрубное пространство реактора газового теплоносителя с температурой 500- 600oC. На стадии регенерации катализатора поддержание температурного режима катализатора путем отвода избыточного количества тепла (для предотвращения роста температуры реакции вследствие химического выделения тепла, вызванного экзотермическим тепловым эффектом реакции) обеспечивают подачей в межтрубное пространство реактора газового теплоносителя с температурой 400-500oC.
В результате переработки прямогонной бензиновой фракции с октановым числом 57 ММ на описанной установке указанным способом из исходного сырья получают, мас. высокооктановой бензиновой фракции 35-195oC 60,7; остаточной фракции > 180oC 2,8; углеводородных газов 36,5% Бензиновая фракция имеет октановые числа 85,4 ММ и 93,8 ИМ и содержит 8,1 мас. н-парафинов, 41,3% изопарафинов и нафтенов, 50,6% ароматических углеводородов C6-C10 (в т.ч. C6 3,5; С7 14,6; C8 21,6; C9 10,2; C10 0,7); суммарный выход ароматических углеводородов 30,7 мас.
Пример 2. Установка каталитического получения высокооктанового бензина содержит технологически обвязанные: ректификационную колонну; теплообменники и подогреватели, холодильники и конденсаторы, сепараторы, емкости, воздуходувку, насосы и реакторный блок, аналогичный реакторным блокам примера 1. В качестве сырья процесса используют метанол-сырец с содержанием воды 7 мас.
На установке сырье отбирают насосом из сырьевой емкости и подают через рекуперативный теплообменник, где его нагревают за счет тепла продуктов реакции, в трубное пространство испарителя-перегревателя реакторного блока, где испаряют и перегревают до температуры ≈360oC, а затем направляют в трубное пространство реактора для контактирования с катализатором. В реакторе при температуре реакции ≈400oC, давлении 0,2 МПа и весовой скорости подачи сырья ≈2 ч-1 на стационарном слое цеолитсодержащего катализатора ИК-28 происходит превращение сырья (метанола) в углеводороды и воду. Продукты реакции частично охлаждают в рекуперативном теплообменнике за счет исходного сырья, дохолаживают и конденсируют в холодильнике-конденсаторе и направляют в трехфазный сепаратор для разделения газообразных продуктов реакции, жидких углеводородов (катализата) и воды. Воду из трехфазного сепаратора отбирают с нижнего слоя и отводят с установки.
Жидкие углеводородные продукты реакции (катализат) из трехфазного сепаратора отбирают насосом с верхнего слоя и подают через пароподогреватель в ректификационную колонну. С верха колонны отбирают парогазовую смесь, которую охлаждают в холодильнике и направляют в сепаратор для отделения углеводородных газов от бензина. Углеводородные газы из сепаратора отводят с установки, часть бензина из сепаратора подают в ректификационную колонну в качестве орошения, а балансовую часть бензина дохолаживают в холодильнике и отводят с установки в качестве целевого продукта неэтилированного высокооктанового бензина. Низом ректификационной колонны отбирают остаточную фракцию катализата (фр. > 185oC), которую частично направляют через подогреватель в колонну 8 в качестве "горячей струи", а балансовую часть охлаждают в холодильнике и отводят с установки в качестве побочного продукта.
После потери активности катализатора вследствие его закоксовывания (через 400-500 ч работы) осуществляют регенерацию катализатора аналогично примеру 1.
Обеспечение нагрева подаваемых в трубное пространство испарителя-перегревателя материальных потоков (сырье, регенерирующий газ), а также поддержание температурного режима катализатора в реакторе путем отвода избыточного количества тепла (для предотвращения роста температуры реакции вследствие химического выделения тепла, вызванного экзотермическими тепловыми эффектами реакций и на стадии превращения метанола и на стадии регенерации катализатора) осуществляют аналогично примеру 1. Температура подаваемого в межтрубное пространство реактора газового теплоносителя ≈380oC на стадии превращения метанола и 400-500oC на стадии регенерации катализатора.
В результате переработки метанола-сырца на описанной установке указанным способом, из исходного сырья в целом получают, мас. воды 47,7; углеводородных газов 19,1; остаточной фракции > 185oC 1,7; высокооктановой бензиновой фракции 35-195oC 31,5 (в т.ч. ароматических углеводородов C6-C10 18,5). Выход на углеводородные продукты, мас. углеводородных газов 36,6; остаточной фракции 3,2; высокооктановой бензиновой фракции 60,2 (в т.ч. ароматических углеводородов 36,2). Бензиновая фракция содержит 1,8 мас. н-парафинов, 39,5% изопарафинов и нафтенов, 58,7% ароматических углеводородов C6-C10 (в т.ч. C6 0,8; C7 11,5; C8 23,2; C9 15,1; C10 8,1) и имеет октановые числа 86 ММ и 95 ИМ.
Пример 3. Установка каталитического получения высокооктановых бензиновых фракций и ароматических углеводородов C6-C10 содержит технологически обвязанные: теплообменник, холодильник-конденсатор, емкость-сепаратор, компрессор, воздуходувки и два реакторных блока РБ-1, РБ-2, аналогичные реакторным блокам примера 1. В качестве сырья установки используют пропан-пропиленовую фракцию, содержащую C3H8 25% C3H6 75 мас.
Сырье подают компрессором первоначально в теплообменник, где подогревают за счет тепла продуктов реакции, а затем в реакторный блок РБ-1, первоначально в трубное пространство перегревателя, а затем в трубное пространство реактора для контактирования с цеолитсодержащим катализатором ИК-30-1. При этом РБ-2 работает в режиме регенерации катализатора.
В трубном пространстве реактора, при температуре реакции ≈400oC, давлении 0,5 МПа и весовой скорости подачи сырья 3 ч-1 на стационарном слое катализатора происходит превращение сырья с образованием продуктов реакции следующего состава, мас. H2 0,1; парафины C1 0,1; C2 1,2; C3 46,8; i-C4 4,3; n-C4 8,2; C5+ 3,7; олефины C2-C4 3,4; ароматические C6 1,7; C7 9,3; C8 13,1; C9 5,5; C10+ 2,6.
После реактора продукты контактирования подают в теплообменник, где частично охлаждают за счет сырья, дохолаживают и конденсируют в холодильнике-конденсаторе и подают в емкость-сепаратор для отделения газообразных углеводородов от жидкого катализата бензиновой фракции (фр. н.к. 220oC), являющейся целевым продуктом установки.
После потери каталитической активности катализатора в реакторе РБ-1 вследствие его закоксовывания (после 40-60 ч работы) производят переключение подачи сырья с РБ-1 на РБ-2, в котором осуществляют превращение сырья, а в РБ-1 осуществляют стадию регенерации катализатора аналогично примеру 1. После закоксовывания катализатора в реакторе РБ-2 производят переключение подачи сырья с РБ-2 на РБ-1 и т.д.
Обеспечение нагрева подаваемых в трубные пространства перегревателей реакторных блоков материальных потоков (сырье, регенерирующий газ), а также поддержание температурного режима катализатора в реакторах путем отвода избыточного количества тепла (для предотвращения роста температуры реакции вследствие химического выделения тепла, вызванного экзотермическими тепловыми эффектами реакций и на стадии превращения сырья и на стадии регенерации катализатора) осуществляют аналогично примеру 1. Температура подаваемого в межтрубное пространство реактора газового теплоносителя ≈380oC на стадии превращения сырья и 400-500oC на стадии регенерации катализатора.
В результате переработки на описанной установке пропан-пропиленовой фракции указанным способом образуется, мас. бензиновой фракции 35,9, в т.ч. ароматических углеводородов C6-C10 32,2 (в т.ч. C6 1,7; C7 9,3; C8 13,1; C9 5,5; C10+ 2,6). Полученная ароматическая фракция имеет октановое число ОЧ 98 ММ и может быть использована в качестве высокооктанового компонента бензина или как сырье для выделения индивидуальных ароматических углеводородов.
Формула изобретения: 1. Установка каталитического получения высокооктановых бензиновых фракций и/или ароматических углеводородов из сырья на основе углеводородов и/или органических кислородсодержащих соединений, содержащая реакторные блоки, состоящие из объединенных газоходом теплогенератора, теплообменных аппаратов и каталитического реактора, содержащая ректификационные колонны и технологически обвязанную с колоннами и с реакторными блоками нагревательную, теплообменную, емкостную, сепарирующую технологическую аппаратуру и устройства для принудительной подачи жидкостей и газов, отличающаяся тем, что каждый реакторный блок содержит последовательно расположенные по ходу движения газового теплоносителя теплогенератор, реактор кожухотрубчатого типа и кожухотрубчатый теплообменный аппарат.
2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что газовый теплоноситель в реакторном блоке получают путем смешения образующихся в теплогенераторе дымовых газов с воздухом.