Линия по регенерации с рециклом цеолитсодержащих катализаторов облагораживания прямогонных бензиновых фракций

Линия предназначена для восстановления активности цеолитсодержащих катализаторов путем окислительной регенерации в токе азотно-кислородной смеси с рециклом отходящих из блока регенерации газов и может быть внедрена на предприятиях нефтегазового комплекса для производства высокооктановых компонентов моторных топлив с улучшенными экологическими характеристиками. Линия включает емкость для отрегенерированного катализатора, а также от четырех до шести реакторных узлов и узел регенерации, расположенных на различных высотных отметках. При этом емкость с отрегенерированным катализатором располагается выше реакторных узлов, а регенератор расположен ниже уровня реакторов. Реакторные узлы связаны с единым узлом регенерации и установлены с возможностью пропускания через них катализатора самотеком под действием силы тяжести. Для этого каждый реактор связан с приемным бункером узла регенерации, а приемный бункер каждого реактора узла связан с емкостью для отрегенерированного катализатора, в которую катализатор подается из регенератора транспортным катализаторопроводом, обеспечивающим возможность регулируемого перемещения катализатора. Схема предусматривает возврат в регенератор части отходящих газов окисления коксовых отложений, что позволяет снизить экологическую нагрузку за счет уменьшения количества продуктов неполного сгорания и более полно восстанавливать активность регенерируемого катализатора.

Линия предназначена для восстановления активности цеолитсодержащих катализаторов облагораживания прямогонных бензиновых фракций методом окислительной регенерации с рециклом отходящих с установки газов.

Наиболее близким к предлагаемой модели является линия реакторно-регенерационного блока установки каталитической конверсии углеводородов, включающая секцию подготовки сырья и расположенные на одном уровне реакторный узел и узел регенерации, содержащие несколько аппаратов, установленных с возможностью последовательного пропускания через все аппараты сыпучего катализатора, движущегося внутри аппаратов под действием силы тяжести, причем питатель реакторного узла связан с приемным бункером узла регенерации, а приемный бункер реакторного узла связан с питателем узла регенерации транспортными катализаторопроводами, обеспечивающими возможность регулируемого перемещения катализатора (Свидетельство на полезную модель РФ 3225).

Недостатком данной полезной модели является сброс всех образующихся на стадии регенерации газов в атмосферу.

Стадия регенерации является наиболее энергоемкой и экологически небезопасной благодаря вероятности образования продуктов неполного окисления коксовых отложений. Из газообразных продуктов, отходящих с верха регенератора, наиболее опасными с точки зрения экологии являются угарный газ и окислы серы. Окислы азота, входящего в состав окислительной смеси, в условиях регенерации не образуются, т.к. этот процесс проводится при температурах, на 300-400°С более низких, чем необходимо для окисления азота. Монооксид углерода целесообразно возвращать в процесс, т.к. при этом происходит его доокисление до менее токсичного диоксида углерода, что снимает экологическую нагрузку.

Задачей предлагаемого технического решения является создание линии по регенерации с рециклом цеолитсодержащего катализатора облагораживания низкооктановых бензиновых фракций с различными температурными интервалами выкипания, реагирующих в различных взаимно независимых технологических режимах в присутствии одного и того же катализатора, подвергаемого периодической регенерации в едином узле, с возвратом в регенератор части отходящих газов.

Решение поставленной задачи достигается тем, что технологическая линия по регенерации цеолитсодержащего катализатора включает емкость для отрегенерированного катализатора, а также от четырех до шести реакторных узлов и узел регенерации, расположенных на различных высотных отметках. При этом емкость с отрегенерированным катализатором располагается выше реакторных узлов, с тем, чтобы обеспечить перемещение катализатора в освобождаемый реактор под действием силы тяжести, а регенератор расположен ниже уровня реакторов для обеспечения возможности перемещения закокованного катализатора в регенератор также под действием силы тяжести. Реакторные узлы связаны с единым узлом регенерации и установлены с возможностью пропускания через них катализатора самотеком под действием силы тяжести. Для этого каждый реактор связан с приемным бункером узла регенерации, а приемный бункер каждого реактора узла связан с емкостью для отрегенерированного катализатора, в которую катализатор подается из регенератора транспортным катализаторопроводом, обеспечивающим возможность регулируемого перемещения катализатора. Отходящий с узла регенерации газ делится в тройнике разделения 19 на два потока, один из потоков далее смешивается со свежей окислительной смесью (N₂+O₂) в тройнике смешения 20 и поступает в нижнюю часть регенератора для окисления коксовых отложений.

На фиг.1 приведена схема линии по регенерации цеолитсодержащих катализаторов установки производства высокооктановых компонентов автомобильных бензинов путем облагораживания низкооктановых бензиновых фракций НК-120°С и 120-180°С, поступающих со шлема отбензинивающей и атмосферной колонн установок первичной переработки нефти. На фиг.2 показан вид сверху оборудования настоящей линии.

Линия состоит из обслуживаемых единым узлом регенерации четырех реакторных узлов (количество реакторов может быть доведено до шести), и промежуточной емкости для отрегенерированного катализатора. Первый реакторный узел содержит два основных аппарата, расположенных друг за другом по вертикали в следующем порядке (сверху вниз): приемный бункер 2, одноступенчатый реактор 3. Второй, третий и четвертый реакторные узлы содержат по два аппарата аналогичного назначения, устройства и расположения: приемные бункеры 4, 6, 8 и соответствующие им реакторы 5, 7, 9. Узел регенерации включает расположенные друг за другом по вертикали основные аппараты: емкость 1 для отрегенерированного катализатора, приемный бункер закоксованного катализатора 10, регенератор 11, пневматранспортный катализаторопровод 12, систему очистки газов регенерации 13, узел 19 разделения газового потока и узел 20 смешения отходящего газа со свежей окислительной смесью.

Линия включает также секцию подготовки сырья 14, связанную с реакторными узлами сырьевыми трубопроводами 15, 16, 17 и 18, число которых равно числу перерабатываемых сырьевых потоков.

На чертеже сплошными линиями обозначены катализаторопроводы, пунктирными - сырьевые трубопроводы. Римскими цифрами обозначены потоки: I - исходного сырья; II, III - перерабатываемого сырья, IV - газов регенерации, V - рециклового потока газов регенерации, VI - окислительной смеси.

Линия работает следующим образом.

Поток I газового конденсата или малосернистой сырой нефти поступает на установку первичной переработки нефти (AT или АВТ) откуда легкая бензиновая фракция НК-120°С потоком II по трубопроводам 15, 16 подается в реакторы 3 и 5, а тяжелая бензиновая фракция 120-180°С потоком III по трубопроводам 17, 18 поступает в реакторы 7, 9. В результате химических превращений, протекающих в реакторах на стационарном слое цеолитсодержащих катализаторов, углеводороды сырьевых фракций превращаются в газопродуктовую смесь, направляемую из реакторов в блок разделения продуктов (на чертеже не показан), где из указанной смеси выделяют следующие продукты: топливный газ и высокооктановый компонент моторного топлива. Раздельное каталитическое облагораживание бензиновых фракций НК-120°С и 120-180°С позволяет проводить процесс при различных температурах, достигая оптимальных технологических параметров, и позволяя регулировать селективность процесса в сторону преимущественного образования углеводородов изомерного строения.

Дезактивированный катализатор из реакторов 3, 5, 7 или 9 поступает под действием силы тяжести в бункер закоксованного катализатора 10 и далее в регенератор 11, в котором происходит его регенерация азотно-кислородной смесью при температуре 500-600°С.

Регенерированный катализатор подается по пневматранспортному катализаторопроводу 12 в емкость для отрегенерированного катализатора 1, откуда самотеком под действием силы тяжести поступает в соответствующий реактор. В результате контактирования с сырьем катализатор дезактивируется. Время его межрегенерационного пробега составляет 220-260 часов. По мере закоксовывания дезактивированный катализатор из реакторов 3, 5, 7 или 9 направляется на регенерацию, а на его место подается свежий отрегенерированный катализатор из емкости 1 под действием силы тяжести. Время регенерации составляет от 6 до 10 часов. По мере снижения активности в регенератор подается катализатор из следующего реактоpa. Таким образом, циклы реакция-регенерация по каждому из четырех реакторных блоков замыкаются. Отходящие из узла регенерации газы делятся в узле разделения 19 на два потока, один из которых поступает на рецикл для смешения в узле 20 со свежей окислительной смесью, состоящей из 95% азота и 5% кислорода (пропорции могут изменяться в сторону уменьшения количества кислорода в зависимости от характеристик катализатора). Рецикл газов позволяет увеличить степень конверсии продуктов сгорания кокса. Таким образом, в атмосферу поступают газы с минимальным содержанием продуктов неполного окисления коксовых отложений. Несмотря на большую продолжительность процесса (по сравнению с регенерацией аналогичных катализаторов без рецикла она может вырасти в 1,5-2 раза), отрегенерированный по данной схеме катализатор полнее восстанавливает свою активность, приближаясь по характеристикам к свежему.

Количество реакторных узлов в настоящей схеме может составлять от четырех до шести в зависимости от характеристик сырьевой фракции и свойств используемого катализатора.

Линия по регенерации цеолитсодержащих катализаторов предложенной конструкции может быть использована в составе любых промышленных нефтеперерабатывающих установок для каталитической переработки прямогонных бензиновых фракций с использованием единого катализатора. За счет расположения оборудования на различных высотных отметках достигается максимальное перемещение катализатора за счет силы тяжести, периодичность работы установки позволяет сохранять уникальные молекулярно-ситовые свойства цеолитсодержащих катализаторов за счет сведения к минимуму трения гранул при перемещении по катализаторопроводу. Возврат части газов регенерации в процесс позволяет снизить количество продуктов неполного окисления кокса, уменьшить экологическую нагрузку и лучше восстановить активность катализатора.

Линия по регенерации с рециклом цеолитсодержащих катализаторов облагораживания низкооктановых бензиновых фракций, содержащая емкость для отрегенерированного катализатора, расположенную над реакторными узлами, соединенными двумя независимыми трубопроводами с установками получения легкой и тяжелой низкооктановых бензиновых фракций, под реакторами расположен узел регенерации, включающий приемный бункер, регенератор, систему осушки и очистки газов регенерации и транспортный катализаторопровод для подъема катализатора в емкость для отрегенерированного катализатора, отличающаяся тем, что реакторные узлы в количестве от четырех до шести расположены над узлом регенерации, а трубопровод отходящих газов в узле регенерации связан рецикловым потоком с системой подачи свежей окислительной смеси, поступающей в нижнюю часть регенератора.