СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ГАЗОВОГО КОНДЕНСАТА
PROCEDURE FOR PROCESSING GAS CONDENSATE

Предлагаемое изобретение относится к нефтехимической промышленности, в частности к получению высококачественных моторных топлив из газового конденсата.
Значительный рост потребления моторных топлив в труднодоступных районах добычи нефти, газа и газового конденсата ставит задачу обеспечения собственных нужд указанных районов высококачественным моторным топливом путем их производства на местах добычи сырья.
Известный традиционный способ получения моторных топлив каталитическим риформингом на алюмоплатиновых или полиметаллических катализаторах при маломасштабном производстве, совершенно очевидно, нерентабелен. Более перспективны процессы переработки указанного сырья на пентасилсодержащих катализаторах (Патенты США №3729409, 4590323).
Известен способ переработки газового конденсата в высокооктановые топлива, согласно которому сырье, прямогонную фракцию начала кипения 170°С, выделенную из стабильного газового конденсата, фракционируют с выделением прямогонных бензиновых фракций - начало кипения 58°С; 58-140°С или 62-170°С. Фракцию 58-140°С или 62-170°С испаряют, перегревают и подвергают каталитической переработке в реакторе в присутствии высококремнеземного катализатора при температуре 300-450°С (380-450°С) и давлении 1-5 МПа (1-2 МПа). Продукты реакции сепарируют, стабилизируют. Ректификацией выделяют целевую высокооктановую бензиновую фракцию, которую компаундируют с бензиновой прямогонной фракцией - начало кипения 58°С (А.Г.Агабалян и др. Химия и технология топлива и масел, 1988, N5, с.6-7).
Известен также способ получения высокооктанового бензина и ароматических углеводородов (патент РФ №2078791, кл. C10G 35/095, 1997), в котором применяют катализатор, содержащий цеолит пентасил. Согласно способу исходное сырье - стабильный газовый конденсат предварительно подвергают ректификации с выделением ряда фракций, в т.ч. прямогонной бензиновой фракции. Выделенную прямогонную бензиновую фракцию испаряют и подогревают до температуры, близкой к температуре реакции в соответствующем технологическом оборудовании (теплообменник, печь), и последовательно подвергают контактированию в двух или нескольких адиабатических реакторах со стационарными слоями цеолитсодержащего катализатора при повышенных температуре (до 480°С) и давлении (до 4,0 МПа), продукты реакции охлаждают и разделяют путем сепарации и ректификации на газообразные и жидкие фракции в соответствующем технологическом оборудовании (теплообменники, холодильники, сепараторы, ректификационные колонны), а стадию регенерации катализатора осуществляют при температуре 350-550°С и давлении 0,1-4 МПа первоначально регенерирующим газом с содержанием кислорода 0,1-3 об.%, а затем 10-21 об.%. Выделенную высокооктановую бензиновую фракцию компаундируют с одной или несколькими прямогонными фракциями газового конденсата для получения целевого продукта высокооктанового бензина.
Недостатками способов является обязательное использование двух или нескольких адиабатических реакторов.
Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения высокооктановых бензиновых фракций и ароматических углеводородов (патент РФ №2186089, кл. C10G 35/095, 2002 г., прототип). Согласно этому способу высокооктановые бензиновые фракции и/или ароматические углеводороды получают путем переработки сырья (возможно, в присутствии водорода) при температурах 240-480°С (лучше 320-440°С) и давлении 0,1-4,0 МПа (лучше 0,5-2 МПа) на катализаторе, содержащем цеолит пентасил (ZSM-5 или ZSM-11), с последующим охлаждением и разделением продуктов контактирования на газообразные и жидкие фракции путем охлаждения, конденсации, сепарации и ректификации. Регенерацию катализатора (для выжигания катализаторного кокса с целью восстановления его каталитических свойств) осуществляют при температуре 450-540°С и давлении 0,1-4 МПа первоначально регенерирующим газом с содержанием кислорода 0,3-5 об.%, а затем с содержанием кислорода 15-21 об.%.
Для проведения регенерации закоксованного катализатора в состав установок, как правило, включается комплект дорогостоящего оборудования для получения регенерирующего газа (очистки отработанных газов регенерации и смешения их с воздухом или с воздухом и азотом с последующим компримированием смеси перед подачей в реактор). Кроме того, необходимость наличия в составе установки двух или нескольких адиабатических реакторов, работающих при высоком давлении и температуре, для маломасштабного производства также является весьма затратной.
Перечисленные недостатки существенно увеличивают стоимость процесса переработки газового конденсата на малогабаритной блочной установке.
Задачей настоящего изобретения является сокращение времени процесса регенерации закоксованного катализатора, а также снижение затрат на проведение процесса регенерации.
Поставленная задача достигается тем, что в способе переработки газового конденсата, включающем его предварительный нагрев в соответствующих технологических аппаратах, контактирование в адиабатическом реакторе при температуре 320-480°С и давлении 0,1-4 МПа с цеолитсодержащим катализатором, охлаждение и разделение продуктов реакции на газообразные и жидкие фракции путем сепарации и ректификации с последующей окислительной регенерацией катализатора, перед процессом регенерации проводят удаление тяжелых смол, накопленных на катализаторе, путем вакуумирования адиабатического реактора в течение 0,5-6,0 ч, а регенерацию катализатора осуществляют в регенераторе при температуре 350-620°С и давлении 0,1-0,2 МПа воздухом с содержанием кислорода 21 об.%, который подают после прогрева верхнего или нижнего слоя катализатора, причем со стороны, противоположной нагретому слою.
-1
-1
Регенерацию катализатора осуществляют в две стадии: на первой стадии - с объемным расходом воздуха не менее 85 ч, на второй - с объемным расходом воздуха не более 1,5 ч. Подачу воздуха в регенератор осуществляют после прогрева верхнего или нижнего слоя катализатора на толщину 1-2 см до температуры 300-320°С.
Основными отличительными признаками предлагаемого способа являются:
- проведение регенерации катализатора после удаления тяжелых смол, накопленных на катализаторе при переработке газового конденсата, за счет проведения процесса вакуумирования адиабатического реактора при температуре 250-480°С в течение 0,5-6,0 ч;
- проведение процесса регенерации катализатора в отдельном аппарате-регенераторе - при температуре 350-620°С и давлении 0,1-0,2 МПа с использованием воздуха без разбавления, с максимальным содержанием кислорода - 21 об.%;
- осуществление подачи воздуха в регенератор только после прогрева верхнего или нижнего слоя катализатора на толщину 1-2 см до температуры 300-320°С, причем со стороны, противоположной нагретому слою;
-1
-1
- проведение процесса регенерации катализатора в две стадии: на первой стадии - с объемным расходом воздуха не менее 85 ч, на второй - с объемным расходом воздуха не более 1,5 ч.
Достигаемый результат связан с организацией процесса таким образом, что стадию регенерации катализатора осуществляют в отдельном аппарате после завершения процесса переработки, предварительно удалив тяжелые смолы, накопленные на катализаторе в процессе переработки газового конденсата, методом вакуумирования.
Способ осуществляют следующим образом. Газовый конденсат предварительно нагревают до температуры реакции в соответствующих технологических аппаратах (теплообменники, печи и т.п.) и подвергают контактированию в адиабатическом реакторе со стационарным слоем цеолитсодержащего катализатора. После реактора продукты реакции охлаждают и разделяют на газообразные и жидкие фракции путем сепарации и ректификации с выделением целевых продуктов.
В ходе переработки газового конденсата на цеолитсодержащем катализаторе протекают процессы коксообразования, приводящие со временем к обратимой дезактивации катализатора, в результате чего происходит снижение уровня его активности и вследствие этого - ухудшение качества бензина (снижение октанового числа) и снижение выхода ароматических углеводородов. Для восстановления уровня активности катализатора осуществляют его регенерацию, заключающуюся в выжигании образовавшегося на катализаторе кокса кислородом воздуха.
Во время осуществления переработки сырья, по меньшей мере, одна партия катализатора находится на стадии регенерации.
После завершения процесса переработки - дезактивации катализатора адиабатический реактор вакуумируют для удаления тяжелых смол, накопленных на катализаторе в ходе проведении процесса (до 10 мас.%). Это обеспечивает сокращение времени собственно процесса регенерации и проведение его в более мягком режиме.
Продолжительность процесса вакуумирования адиабатического реактора определялась временем снижения температуры катализатора от реакционной (320-480°С) до 250°С и составляет 0,5-6,0 часов.
-1
-1
Процесс регенерации катализатора осуществляют воздухом в отдельном аппарате-регенераторе при температуре не выше 620°С и давлении 0,1-0,2 МПа в две стадии. Воздух для проведения регенерации как на первой, так и на второй стадии используют без разбавления, с максимальным содержанием кислорода (21 об.%). На первой стадии - с объемным расходом воздуха не менее 85 ч, на второй - с расходом воздуха не более 1,5 ч.
Кроме того, особенность проведения регенерации заключается в том, что воздух в регенератор подают только после прогрева верхнего или нижнего слоя катализатора толщиной 1-2 см до температуры 300-320°С, со стороны, противоположной слою нагретой зоны катализатора. Прогрев верхнего или нижнего слоя катализатора, размещенного в регенераторе, может быть осуществлен как электрическими устройствами, например ТЭНами, так и газовой горелкой. Температурный режим процесса регенерации регулируют расходом воздуха.
Сущность предлагаемого способа и его практическая применимость иллюстрируются нижеприведенными примерами. Примеры 1-3 иллюстрируют предлагаемый способ, пример 4 - прототип. Полученные результаты приведены в таблице.
Пример 1.
В качестве сырья используют газовый конденсат Ковыктинского месторождения, следующего состава: фракция нк - 180°С - 90 об.%, фракция 180°С - кк - 10 об.%: имеющий фракционный состав: н.к. - 38,9; 10 об.% - 62; 50 об.% - 121,3; 90 об.% - 168,8; к.к. - 269,6 и содержащий углеводороды, мас.%: парафины - 21,7; изопарафины - 22,5; нафтены - 26,4; ароматика - 5,7.
-1
Газовый конденсат предварительно нагревают до температуры реакции последовательно в теплообменниках и печи и подвергают контактированию в адиабатическом реакторе со стационарным слоем свежего цеолитсодержащего катализатора со структурой ZSM-5 со скоростью 2 час и давлении 1,0 МПа. Начальная температура потока сырья на входе в реактор составляет 350°С. В течение процесса переработки, для обеспечения постоянства состава и качества продуктов, температуру сырья на входе в реактор ступенчато увеличивают до 420°С. Продукты реакции охлаждают и разделяют путем сепарации и ректификации с выделением углеводородных газов, бензиновой и дизельной фракций.
-1
-1
После завершения процесса переработки (начала ухудшения качества продукта из-за дезактивации катализатора) реактор вакуумируют в течение 0.75 часа для удаления тяжелых смол, накопленных на катализаторе, и определяют их остаточное количество. Далее катализатор с помощью пневмотранспорта перемещают в отдельный аппарат - регенератор и проводят регенерацию катализатора воздухом без разбавления, с максимальным содержанием кислорода (21 об %), при температуре 610°С и давлении 0,15 МПа в две стадии. На первой - с объемным расходом воздуха 90 ч, на второй - с расходом воздуха 1,25 ч. При проведении регенерации подачу воздуха осуществляют со стороны нижнего слоя катализатора. Верхний, противоположный, слой катализатора толщиной 2 см нагревают до температуры 310°С газовой горелкой. Температурный режим процесса регенерации как на первой, так и на второй стадии регулируют расходом воздуха. Определяют время проведения процесса регенерации до полного восстановления активности катализатора. В результате осуществления такого способа регенерации катализатора состав продуктов и их качество в течение 215 часов работы остаются постоянными.
Пример 2.
Аналогичен примеру 1, но после завершения процесса переработки (начала ухудшения качества продукта из-за дезактивации катализатора), реактор вакуумируют в течение 2,5 часа для удаления тяжелых смол, накопленных на катализаторе.
-1
-1
Процесс регенерации катализатора проводят при температуре 550°С и объемном расходе воздуха на первой стадии - 87 ч, на второй - 1,3 ч. Определяют время проведения процесса регенерации до полного восстановления активности катализатора. В результате осуществления такого способа регенерации в течение 260 часов работы катализатора групповой состав продуктов реакции и качество производимой продукции остаются постоянными.
Пример 3.
Аналогичен примеру 1, но после завершения процесса переработки (начала ухудшения качества продукта из-за дезактивации катализатора) реактор вакуумируют в течение 5,75 часа для удаления тяжелых смол, накопленных на катализаторе.
-1
-1
Процесс регенерации катализатора проводят при температуре 520°С и объемном расходе воздуха на первой стадии - 85 ч, на второй - 1,5 ч. Определяют время проведения процесса регенерации до полного восстановления активности катализатора. В результате осуществления такого способа регенерации катализатора состав продуктов и их качество в течение 320 часов работы остаются постоянными.
Пример 4 (по прототипу).
Аналогичен примеру 1, но стадию регенерации катализатора проводят непосредственно в реакторе при давлении 1 МПа, первоначально регенерирующим газом с содержанием кислорода 1,5 об.% при температуре 450°С, а затем с содержанием кислорода - 21 об.% при температуре 540°С и определяют суммарное время проведения процесса регенерации до полного восстановления активности катализатора.
В результате осуществления такого способа регенерации катализатора состав продуктов и их качество остаются постоянными в течение 180 часов работы.
Как видно из таблицы, предлагаемый способ переработки газового конденсата позволяет существенно сократить время регенерации катализатора и увеличить время межрегенерационного пробега. При этом обеспечивается получение продуктов, аналогичных полученным известным способом.
Таким образом, реализация предлагаемого способа позволяет существенно сократить время процесса регенерации закоксованного катализатора и снизить затраты на его проведение, что является существенно важным для условий маломасштабного производства.