Установка для переработки легких парафинсодержащих углеводородных фракций в ароматические углеводороды
Полезная модель относится к комплексным устройствам и может найти применение в нефтехимии и нефтепереработке. Технический результат заключается в обеспечении по всему слою катализатора в реакторе, работающем как в режиме синтеза, так и в режиме регенерации, оптимального температурного режима. Сущность полезной модели выражается в том, что для получения ароматических углеводородов С6-С10 из легких парафинсодержащих углеводородных фракций предлагается использовать установку, состоящую из блока каталитических реакторов, представляющих аппараты полочного типа, и технологически обвязанных с ними многосекционных печей, теплообменников, сепараторов, ректификационной колонны.
Изобретение относится к комплексным устройствам и может найти применение в нефтехимии и нефтепереработке.
Известна установка для получения ароматических углеводородов из сжиженного нефтяного газа по процессу ЦИКЛАР (Нефтехимия и нефтепереработка. 1994, №11, С.3-6).
Она состоит из четырех вертикально соосно расположенных адиабатических реактора с радиальным вводом сырья и технологически обвязанных с ними секции регенерации катализатора, подогревателей сырья, теплообменника, сепаратора, отпарной колонны, секции газоразделения.
Процесс ароматизации характеризуется жестким технологическим режимом (высокая температура, низкое давление), это приводит к быстрой дезактивации катализатора.
В данной установке дезактивированный катализатор постоянно выводится из реакторной зоны и подается пневмотранспортом в секцию регенерации. В процессе работы установки катализатор проходит через все четыре реактора, выводится из последнего в секцию регенерации, а эквивалентный объем регенерированного катализатора транспортируется в реакторный блок.
Практически полным аналогом представленной выше установки является установка для процесса АЛИФАР (Сборник «Курсы повышения квалификации по катализаторам и каталитическим процессам». Новосибирск. ИК СО РАН - 2002, С.299-300).
Общим недостатком установок (Нефтепереработка и нефтехимия. 1994, №11, С.3-6; Сборник «Курсы повышения квалификации по катализаторам и каталитическим процессам». Новосибирск. ИК СО РАН 2002, С.299-300) является сложность аппаратурного оформления стадии синтеза и регенерации
катализатора: реакторы и регенератор связаны между собой сложной системой пневмотранспорта гранул катализатора; регенерация катализатора требует специальных аппаратов; реакторы и вспомогательное оборудование имеют сложную и дорогостоящую аппаратуру.
Кроме того, движущийся катализатор разрушается, что требует постоянного удаления разрушенных гранул и, следовательно, специальной аппаратуры для отсева крошки катализатора.
Такое аппаратурное оформление процесса предъявляет повышенные требования к прочности катализатора.
Наиболее близкой по технической сущности является установка для ароматизации парафиновых углеводородов, предложенная в Патенте РФ №2069227.
Согласно прототипу, установка включает два каталитических реактора кожухотрубчатого типа, содержащих катализатор в межтрубном пространстве реактора.
С реакторами технологически обвязаны технологические печи, теплогенераторы, кипятильники, теплообменники, конденсаторы, холодильники, сепарирующая, емкостная и запорнорегулирующая аппаратура, насосы.
В данной установке один из реакторов работает в режиме синтеза, а второй - в режиме регенерации и по мере закоксовывания катализатора реактора попеременно переключаются в режимы регенерации-синтеза. На установке прототипа процесс ароматизации осуществляется на стационарном слое катализатора.
Использование реактора со стационарным слоем катализатора упрощает аппаратурное оформление установки, кроме того, в этом случае не предъявляется повышенных требований к прочности катализатора.
Недостатком указанной установки является сложность поддержания оптимального температурного режима на стадиях синтеза и регенерации катализатора.
Задачей, решаемой предложенной полезной моделью, является обеспечение работы реакторов в оптимальном температурном режиме.
Технический результат заявленной полезной модели заключается в обеспечении по всему слою катализатора в реакторе, работающем как в режиме синтеза, так и в режиме регенерации, оптимального температурного режима.
Это достигается заменой в структуре установки трубчатых реакторов на полочные.
В таком реакторе катализатор располагается стационарно на нескольких полках и на каждой из них устанавливается индивидуальный температурный режим, оптимальный для данной стадии процесса. Это способствует повышению степени конверсии сырья и селективности процесса.
В установке ароматизации с таким типом реакторов исходное сырье, поступающее в реактор, последовательно проходит все полки с катализатором, причем перед подачей на каждую последующую полку реактора сырье подогревается в многосекционной печи.
Согласно предложенной полезной модели реакторный узел состоит из трех реакторов полочного типа, соединенный системой трубопроводов, при этом два из них находятся в режиме синтеза, а третий - в режиме регенерации.
Наличие в структуре установки специальной системы трубопроводов и запорных клапанов позволяет переключать любой из реакторов в необходимый режим.
Сущность полезной модели выражается в том, что для получения ароматических углеводородов С6-С10 из легких парафинсодержащих фракций предлагается использовать установку, состоящую из блока каталитических реакторов, представляющих аппараты полочного типа, и технологически обвязанных с ними многосекционных печей, теплообменников, сепараторов, ректификационной колонны.
На фигуре приведена принципиальная схема установки получения фракции ароматических углеводородов С6-С 10 из легких парафинсодержащих фракций.
Установка содержит технологически обвязанные полочные реакторы 1, 2, 3; многосекционные технологические печи 4, 5, 6; теплообменники 7, 8, 9, 10;
сепараторы 11, 12 и ректификационную колонну 13.
На фигуре показаны основные технологические потоки: исходное сырье (легкая парафинсодержащая фракция) (I), топливный газ (II), фракция ароматических углеводородов С 6-С10 (ароматический концентрат) (III), компонент котельного топлива (IV); азот (V) и азотно-воздушная смесь (VI) на регенерацию.
В процессе работы установки в режиме синтеза постоянно находятся два реактора - 1 (2, 3) и 2 (3, 1) и один реактор 3 (2, 1)- в режиме регенерации.
Установка работает следующим образом.
Исходное сырье подается в теплообменник 7, а затем печь 4 (5, 6) для нагрева до заданной температуры; после печи разогретый поток сырья последовательно проходит все три полки с катализатором реактора 1 (2, 3), предварительно подогреваясь до заданной температуры в печи 4 (5, 6); образовавшийся катализат охлаждается в теплообменниках 7, 8 и направляется в сепаратор 11, где разделяется на газовую и жидкую фазы; жидкая фаза направляется в ректификационную колонну 13, где верхом колонны выходит топливный газ, низом - компонент котельного топлива, а с расчетной тарелки -фракция ароматических углеводородов С 6-С10.
Газовая фаза катализата после сепаратора 11 подается в теплообменник 9, а затем печь 5 (6, 4) для нагрева до заданной температуры; после печи разогретый поток сырья последовательно проходит все три полки с катализатором реактора 2 (3, 1), предварительно подогреваясь до заданной температуры в печи 5 (6, 4); образовавшийся катализат охлаждается в теплообменниках 9, 10 и подается в сепаратор 12, где разделяется на жидкую и газовую фазу,
жидкая фаза направляется в ректификационную колонну 13, работающую как описано выше, а газовая фаза используется как топливный газ.
Работа установки в режиме регенерации осуществляется следующим образом.
Азотно-воздушная смесь нагревается в печи 6 (4, 5) и подается в реактор 3. После реактора газы регенерации сбрасываются, и реактор готов для перевода в режим синтеза.
Предлагаемая полезная модель поясняется примером.
Пример
В данном примере в режиме синтеза работают реактора 2 и 3, а в режиме регенерации - реактор 1.
В качестве сырья для получения ароматических углеводородов используют пропан-бутановую фракцию состава, % маc.: пропана-28; бутанов-72.
Исходное сырье (I) под давлением 0,2 МПа и с объемной скоростью 1,5 ч-1 (по массе) подается в теплообменник 7, а затем печь 5. Нагретый сырьевой поток с температурой 540°С направляется на первую полку реактора 2, выходящий после полки газовый поток направляется для подогрева в печь 5, а затем с температурой 545°С - на вторую полку реактора, выходящий с последней газовый поток подается в печь 5, а затем с температурой 550°С - на третью полку реактора; выходящий из реактора катализат охлаждается в теплообменнике 7, а затем теплообменнике 8 и направляется в сепаратор 11, где разделяется на жидкую и газовую фазы; жидкая фаза подается в ректификационную колонну 13, где верхом колонны выходит топливный газ (II), низом - компонент котельного топлива (IV), а с расчетной тарелки - фракция ароматических углеводородов С 6-С10(III).
Газовая фаза катализата после сепаратора 11 направляется в теплообменник 9, а затем печь 6; нагретый сырьевой поток с температурой 555°С подается на первую полку реактора 3, выходящий с последней газовый поток направляется в печь 6, а затем с температурой 560°С - на вторую полку реактора,
выходящий со второй полки газовый поток подается в печь 6, а затем с температурой 565°С - на третью полку реактора; выходящий из реактора катализат охлаждается в теплообменнике 9, а затем теплообменнике 10 и направляется в сепаратор 12, где разделяется на жидкую и газовую фазы: газовая фаза подается в трубопровод топливного газа, а жидкая - ректификационную колонну 13, где верхом колонны выводится топливный газ (II), низом - компонент котельного топлива (IV), а с расчетной тарелки - фракция ароматических углеводородов С6 -С10 (III).
Регенерация закоксованного катализатора в реакторе 1 осуществляется следующим образом.
Реактор 1 продувается первоначально инертным газом - азотом (V), а затем азотно-воздушной смесью (VI), нагретыми в печи 4 до температуры 550°С. Концентрация воздуха в азоте постепенно увеличивается по мере выжига с катализатора кокса.
Установка получения ароматических углеводородов С 6-С10, состоящая из блока каталитических реакторов и технологически обвязанных с ними многосекционных печей, теплообменников, сепараторов, ректификационной колонны, отличающаяся тем, что реакторы представляют аппараты полочного типа.
