СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКООКТАНОВЫХ БЕНЗИНОВЫХ ФРАКЦИЙ
METHOD OF PRODUCING HIGH-OCTANE GASOLINE FRACTIONS

Изобретение относится к способам получения высокооктановых бензиновых фракций из выкипающего в области температур кипения бензино-лигроиновых фракций углеводородного сырья с применением цеолитсодержащих катализаторов и может быть использовано в нефте- и газоперерабатывающей промышленности.
2
12
1
5
Хорошо известно, что для переработки бензино-лигроиновых фракций в высокооктановые бензины и их компоненты наряду с платиносодержащими катализаторами риформинга применяют катализаторы, приготовленные на основе цеолитов типа ZSM-5 и ZSM-11, в т.ч. модифицированных различными элементами. Так, например, известен катализатор и способ превращения алифатических углеводородов С-С, спиртов С-С, их эфиров или их смесей друг с другом в высокооктановый компонент бензина или концентрат ароматических углеводородов [Пат. РФ №2658832, кл. B01J 29/04; C10G 35/095, 2018]. Согласно данному способу переработку сырья в высокооктановые бензиновые фракции или ароматические углеводороды осуществляют путем его контактирования при повышенных температуре и давлении с модифицированным различными элементами катализатором, содержащим цеолит пентасил со структурой ZSM-5 или ZSM-11.
1
10
-1
Известны установка и способ переработки смеси углеводородов С-С различного состава и кислородсодержащих соединений [Пат. РФ №2671568, C10G 35/095, 3/00; С07С 15/00; C10L 1/04, 2018]. Согласно данному способу указанное сырье перерабатывают в высокооктановый бензин следующим образом. Потоки углеводородного сырья и кислородсодержащих соединений смешивают, нагревают до температуры переработки и подают в один из двух или более реакторов, работающих попеременно в цикле «реакция - регенерация». Переработку сырья на стадии «реакция» осуществляют в присутствии катализаторов на основе цеолитов группы пентасилов (цеолиты ZSM-5, ZSM-11) при температуре 250-600°С, давлении 0,1-10,0 МПа, объемной скорости подачи жидкого сырья 0,1-10 ч. Продукты реакции охлаждают и разделяют в трехфазном сепараторе с выделением водной фазы, углеводородных газов и жидкого нестабильного углеводородного катализата. Нестабильный катализат подают в ректификационную колонну с получением верхом колонны фракции углеводородного газа, сжиженного углеводородного газа и кубом колонны - стабильной высокооктановой бензиновой фракции или концентрата ароматических углеводородов. Основным недостатком данного способа является невозможность регулирования температуры конца кипения производимого бензина, т.к. при переработке сырья в режиме получения высокооктанового бензина отбираемый кубом ректификационной колонны продукт будет иметь большую температуру конца выкипания, чем требуют современные стандарты.
Общими недостатками приведенных выше способов и их аналогов являются относительно низкие выходы получаемых бензиновых фракций.
6-
7+
1
3
6-
6-
4+
-1
4+
Для повышения выхода и/или октанового числа получаемых при помощи цеолитсодержащих катализаторов бензинов применяют комбинированные способы переработки углеводородного сырья, включающие предварительную ректификацию сырья. Одним из первых таких подходов является способ повышения октановых чисел бензинов каталитического крекинга [Пат. США №3759821, кл. C10G 35/06, C10L 1/06, 1973]. Согласно данному способу исходное сырье разделяют на головную фракцию С и фракцию С. Последнюю подвергают контактированию, возможно в присутствии водорода, при температурах 204-426°С, давлении до 7 МПа и объемной скорости подачи жидкого сырья 0,01-50 ч с катализаторами на основе цеолитов ZSM-5 или ZSM-8, в т.ч. модифицированными элементами I-VIII групп периодической системы элементов. Продукты контактирования разделяют с выделением углеводородов C-С и фракции С, которую компаундируют с головной фракцией С. Одним из недостатков данного способа является незначительное повышение октанового числа бензина - на 0,9-1,7 пункта. Другим недостатком способа является сложность регулирования давления насыщенных паров целевого продукта - при высоком давлении насыщенных паров исходного сырья выделенная из него головная фракция С будет иметь гораздо большее давление насыщенных паров, что при последующем ее компаундировании с продуктовой фракций С приведет для конечного продукта, по сравнению с требованиями стандартов, к значительному превышению давления насыщенных паров бензина.
Описанного выше недостатка лишены способы, в которых разделение продуктов реакции осуществляют по двухколонной схеме, например, установки и способы получения высокооктановых бензиновых фракций и/или ароматических углеводородов [Пат. РФ №2053013, B01J 8/06, C10G 35/04, 1996; Пат. РФ №2098173, B01J 19/00, C10G 35/04, 3/00, С07С 2/12, 1997], различающиеся между собой конструкцией реакторных блоков. Согласно этим способам применяемые каталитические установки в зависимости от вида исходного сырья могут не содержать, а могут и содержать от 1 до 4 ректификационных колонн для разделения сырья, в т.ч. для выделения фракции сырья для каталитического процесса. Получение высокооктановых бензиновых фракций на этих установках осуществляют путем подачи сырья каталитического процесса в попеременно работающие в цикле «реакция - регенерация» реакторные блоки с загруженным катализатором, содержащим цеолит ZSM-5 или ZSM-11. Переработку сырья на катализаторе осуществляют при повышенной температуре и избыточном давлении. Выходящие из реакторных блоков продукты реакции охлаждают и разделяют в сепараторе с выделением углеводородных газов и жидкого нестабильного углеводородного катализата, а в случае переработки кислородсодержащих соединений - и водной фазы. После сепаратора нестабильный катализат подают в продуктовую ректификационную колонну-стабилизатор с получением верхом колонны фракции углеводородного газа, возможно, сжиженного углеводородного газа, и кубом колонны - стабильной бензиновой фракции с необходимым давлением насыщенных паров. Выделенную стабильную бензиновую фракцию далее подают во вторую продуктовую ректификационную колонну, верхом которой отбирают целевой продукт - высокооктановую бензиновую фракцию с необходимыми температурами выкипания 90% об. и конца кипения, а кубом колонны - углеводородной фракции, выкипающей при температурах выше температур кипения бензина.
1
4
7
9
Наиболее близким по своей технической сути и достигаемому эффекту является способ получения высокооктанового бензина и ароматических углеводородов [Пат. РФ №2078791, кл. C10G 35/095, 1997]. Согласно выбранному прототипу углеводородное сырье - стабильный газовый конденсат - подвергают ректификации с выделением прямогонных фракций, в т.ч. легкой бензиновой фракции (фракции н.к.-58°С) и тяжелой бензиновой фракции (фракции 58°-(140÷195)°С). Бензиновую фракцию 58°-(140÷195)°С испаряют и подогревают до температуры переработки и затем подвергают при температуре 300-500°С и давлении 1-5 МПа последовательному, с промежуточным подогревом, контактированию в двух или нескольких адиабатических реакторах со стационарными слоями цеолитсодержащего катализатора, приготовленным на основе пентасила. Продукты реакции охлаждают и подают в сепаратор, где выделяют газообразную фракцию C-C в качестве конечного продукта и жидкую нестабильную углеводородную фракцию, которую далее подают в ректификационную колонну-стабилизатор. Верхом стабилизационной колонны отбирают пропан-бутановую фракцию в качестве конечного продукта, а кубовый продукт стабилизационной колонны подают в ректификационную колонну. Кубом ректификационной колоны отбирают фракцию тяжелого остатка, а верхом колонны отбирают высокооктановую бензиновую фракцию, которую компаундируют с легкой бензиновой фракцией н.к.-58°С сырья для получения товарного бензина и/или направляют на экстрактивную ректификацию для выделения ароматических углеводородов С-С.
Основными недостатком прототипа является сложность регулирования давления насыщенных паров производимого бензина, обусловленного повышенным содержанием растворенных углеводородных газов, что может приводить к превышению требуемого стандартами его значения. Последнее связано с тем, что при смешении головной фракции сырья, имеющей высокое давление насыщенных паров, с выделенной из продуктов контактирования бензиновой фракцией получается продукт с большим, по сравнению с бензиновой фракцией, давлением насыщенных паров. Поэтому, для получения бензина со стандартным значением давления насыщенных паров необходимо добавлять к бензиновой фракции только определенную часть головной фракции, что приводит к уменьшению выхода целевого продукта.
Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является упрощение регулирования давления насыщенных паров производимого бензина.
Поставленная цель достигается тем, что высокооктановые бензиновые фракции получают из бензино-лигроиновых фракций путем их ректификации с выделением головной фракции сырья и тяжелой бензиновой фракции, последующего нагрева, испарения и перегрева до температуры переработки тяжелой бензиновой фракции и ее контактирования при повышенных температурах и избыточном давлении с цеолитсодержащим катализатором, охлаждения и разделения продуктов контактирования на газообразные и жидкие продукты путем сепарации, подачи жидких продуктов контактирования в стабилизационную колонну для выделения углеводородных газов и стабильной жидкой фракции, подачи последней в продуктовую ректификационную колонну для выделения высокооктановой бензиновой фракции и фракции тяжелого остатка, и подачи головной фракции сырья в стабилизационную колонну, в промежуточное сечение колонны между вводом жидких продуктов контактирования и вводом холодного орошения.
Поставленная задача достигается так же тем, что головная фракция сырья имеет температуру конца кипения 40-65°С.
Поставленная задача достигается так же тем, что катализатор содержит цеолит или ферроалюмосиликат со структурой ZSM-5 или ZSM-11 (структурный тип MFI и MEL соответственно).
Основным отличительным признаком является подача головной фракции сырья в промежуточное сечение стабилизационной колонны между вводом жидких продуктов контактирования и вводом холодного орошения.
Основным техническим результатом предлагаемого способа является упрощение регулирование давления насыщенных паров производимого бензина, которое определяется режимом работы стабилизационной колонны.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Углеводородное сырье, имеющее температуру выкипания в области температур кипения бензино-лигроиновых фракций, подают в ректификационную сырьевую колонну. С верха колонны отводят пары головной фракции сырья, которые охлаждают, конденсируют и подают в емкость-сепаратор или дефлегматор, где разделяют с выделением углеводородного газа и головной фракции сырья с температурой конца кипения 40÷65°С.Часть головной фракции сырья возвращают в сырьевую колонну в качестве холодного орошения, а балансовую часть подают в продуктовую стабилизационную колонну, в промежуточное сечение между вводом жидких продуктов контактирования и вводом холодного орошения.
-1
Кубом сырьевой колонны отбирают тяжелую бензиновую фракцию сырья с температурой начала кипения 40÷65°С, которую после нагрева, испарения и перегрева до температуры переработки в соответствующих технологических аппаратах (теплообменники, печи, и т.п.) подают в реактор или в несколько реакторов, где при температуре 320-480°С, избыточном давлении (лучше 0,7-4,0 МПа) и весовой скорости подачи сырья 1-6 ч подвергают контактированию с периодически регенерируемым цеолитсодержащим катализатором. Возможно постепенное повышение температуры реакции в ходе осуществления процесса. Продукты контактирования охлаждают и подвергают сепарации с выделением углеводородных газов и жидкой нестабильной бензиновой фракции (нестабильного катализата).
Нестабильный катализат (жидкие продукты контактирования) подают в питательную секцию ректификационной колонны-стабилизатора, работающую при повышенном давлении (лучше 0,7-2,4 МПа). В эту же колонну, в промежуточное сечение между вводом жидких продуктов контактирования и вводом холодного орошения подают головную фракцию сырья. Верхом стабилизационной колонны отводят пары легкой фракции, которые после охлаждения разделяют с выделением углеводородного газа и жидкого дистиллята. Часть дистиллята стабилизационной колонны возвращают в колонну в качестве холодного орошения, а балансовая часть -широкая фракция легких углеводородов или сжиженный углеводородный газ - является побочным продуктом. Кубом стабилизационной колонны отводят стабильную бензиновую фракцию, которую подают в продуктовую ректификационную колонну, работающую при атмосферном или небольшом избыточном давлении.
Изменением режима работы стабилизационной колонны (давление, температурный режим, кратность орошения и пр.) регулируют давление насыщенных паров выделяемой бензиновой фракции для получения бензинов с различными классами испаряемости.
Верхом продуктовой ректификационной колонны отводят пары бензина, которые после охлаждения и конденсации направляют частично в ректификационную колонну в качестве орошения, а балансовую часть отбирают в качестве целевого продукта - высокооктановой бензиновой фракцией. Кубом ректификационной колонны отводят побочный продукт - тяжелую остаточную фракцию, выкипающую выше температуры кипения бензина (выше 185-215°С).
Изменением режима работы ректификационной колонны (температурный режим, кратность орошения и пр.) регулируют температуры выкипания 90% об. и конца кипения выделяемой целевой бензиновой фракции.
Сырьем процесса могут быть газовые бензины, прямогонные и/или гидроочищенные бензиновые и бензино-лигроиновые фракции нефтей и газовых конденсатов, бензиновые фракции вторичного происхождения и т.п.
Применяемые катализаторы содержат цеолит или ферроалюмосиликат со структурой ZSM-5 (MFI) или ZSM-11 (MEL). Катализаторы готовят известными методами.
Периодически осуществляют регенерацию катализатора, которую проводят известными способами при температуре 350-550°С и давлении 0,1-4,0 МПа первоначально регенерирующим газом с содержанием кислорода 0,1-5% об., а затем, по мере выгорания основной части кокса - с содержанием кислорода 7-21% об. Регенерирующий газ получают путем смешения воздуха с азотом. Возможно получение регенерирующего газа путем смешения части отработанных газов регенерации, подаваемых на рециркуляцию, с воздухом или с воздухом и азотом.
Сущность предлагаемого способа и его практическая применимость иллюстрируется нижеприведенными примерами: примеры №№1-4 - предлагаемый способ, пример №5 - аналогичен прототипу.
Пример 1.
3
4
4
5
5
6
6
6
7
7
7
8
8
8
8
9
9
9+
9+
В качестве сырья используют бензиновую фракцию с давлением насыщенных паров 67 кПа (при 38°С), содержащую углеводороды, % мас.: С- 0,6; i-C - 1,2; н-С - 2,7; i-С - 3,9; н-С - 6,3; i-С - 7,0; н-С - 8,7; нфт-С -9,4; бензол - 0,6; i-С - 6,3; н-С - 5,9; нфт-С - 8,8; толуол - 2,4; i-C - 6,8; н-C- 3,4; нфт-C - 6,3; арены-C - 2,1; i-С - 5,2; н-С - 2,6; арены-С - 2,2; остальные парафино-нафтеновые С - 7,6.
Исходное сырье подогревают до температуры 100°С и под давлением 0,46 МПа подают в сырьевую ректификационную колонну, оснащенную дефлегматором и кипятильником. Сырьевая колонна имеет 16 теоретических тарелок, тарелка питания - 8, давление вверху колонны - 0,4 МПа, температура верха - 78°С, температура куба - 150°С, температура орошения - 57°С, температура пара из кипятильника - 159°С, флегмовое число - 2,0. Верхом колонны отбирают головную фракцию сырья н.к.-65°С (17,1% мас.), которую подают в продуктовую стабилизационную колонну. Головная фракцию сырья н.к.-65°С имеет давление насыщенных паров более 300 кПа (при 38°С).
-1
2
3
Кубом сырьевой колонны отбирают основную фракцию сырья 65°С-к.к. (82,9% мас.), которую испаряют и перегревают до температуры 360°С, и при давлении 1,6 МПа и весовой скорости подачи сырья 2 ч подвергают контактированию с цеолитсодержащим катализатором. Катализатор содержит 30% мас. AlO и 70% ферроалюмосиликата со структурой ZSM-5.
Продукты контактирования охлаждают и при температуре 45°С и давлении 1,52 МПа подвергают сепарации с выделением фракции углеводородных газов (1,4% мас.) и жидкого нестабильного катализата - нестабильной высокооктановой бензиновой фракции (81,5%).
Нестабильный катализат подогревают до температуры 100°С и подают в питательную секцию ректификационной колонны-стабилизатора, оснащенную дефлегматором и кипятильником. Стабилизационная колонна имеет 16 теоретических тарелок, тарелка питания - 8, давление вверху колонны 1,4 МПа, температура верха - 68°С, куба - 156°С, орошения - 47°С, температура пара из кипятильника - 184°С, флегмовое число - 2. В эту же колонну, в промежуточное сечение между вводом жидких продуктов контактирования и вводом орошения, на 4-ю тарелку подают выделенную в сырьевой колонне головную фракцию сырья н.к.-65°С (17,1% мас. от исходного сырья).
1
4
3
4
Верхом стабилизационной колонны отбирают пары легкой фракции, которые разделяют с выделением углеводородного газа C-C (2,7% мас.) и жидкого дистиллята; часть которого направляют в стабилизационную колонну в качестве холодного орошения, а балансовую часть (27,2%) отводят в качестве побочного продукта - сжиженного углеводородного газа С-С, имеющего давление насыщенных паров 1,50 МПа (при 45°С). Кубом стабилизационной колонны отбирают стабильный катализат (68,7%) - стабилизированную бензиновую фракцию, имеющую давление насыщенных паров ~68 кПа (при 38°С).
Стабильный катализат подогревают и с температурой 200°С под давлением 0,17 МПа подают в питательную секцию продуктовой ректификационной колонны, оснащенную дефлегматором и кипятильником. Продуктовая ректификационная колонна имеет 14 теоретических тарелок, тарелка питания - 7, давление вверху колонны 0,12 МПа, температура верха -126°С, куба - 230°С, орошения - 55°С, температура пара из кипятильника - 239°С, флегмовое число - 0,5.
10+
Кубом ректификационной колонны отводят побочный продукт (1,7% мас.) - тяжелую остаточную фракцию, содержащую ароматические углеводороды С. Верхом продуктовой ректификационной колонны отбирают высокооктановую бензиновую фракцию (67,0%), с давлением насыщенных паров 70 кПа (класс испаряемости В (для летнего периода)), содержащую 37,2% мас. ароматических углеводородов и имеющую октановое число 83,7 ММ.
В результате осуществления описанного способа в целом получают, на поданное сырье: углеводородных газов - 4,1% мас; тяжелой остаточной фракции - 1,7%; сжиженного углеводородного газа - 27,2%; высокооктанового бензина с классом испаряемости «В» и октановым числом 83,7 ММ - 67,0%.
Пример 2.
Аналогичен примеру 1 с разницей в условиях разделения продуктов контактирования в ректификационных колоннах.
Продукты контактирования охлаждают и при температуре 45°С и давлении 1,52 МПа подвергают сепарации с выделением фракции углеводородных газов (1,4% мас.) и жидкого нестабильного катализата - нестабильной высокооктановой бензиновой фракции (81,5%).
Нестабильный катализат подогревают до температуры 100°С и подают в питательную секцию ректификационной колонны-стабилизатора, оснащенную дефлегматором и кипятильником. Стабилизационная колонна имеет 16 теоретических тарелок, тарелка питания - 8, давление вверху колонны 1,4 МПа, температура верха - 64°С, куба - 146°С, орошения - 46°С, температура пара из кипятильника - 174°С, флегмовое число - 2. В эту же колонну, в промежуточное сечение между вводом жидких продуктов контактирования и вводом орошения, на 4-ю тарелку подают выделенную в сырьевой колонне головную фракцию сырья н.к.-65°С (17,1% мас. от исходного сырья).
1
4
3
4
Верхом стабилизационной колонны отбирают пары легкой фракции, которые разделяют с выделением углеводородного газа С-С (4,0% мас.) и жидкого дистиллята, часть которого направляют в стабилизационную колонну в качестве холодного орошения, а балансовую часть (22,8%) отводят в качестве побочного продукта - сжиженного углеводородного газа С-С, имеющего давление насыщенных паров 1,50 МПа (при 45°С). Кубом стабилизационной колонны отбирают стабильный катализат (71,8%) -стабилизированную бензиновую фракцию, имеющую давление насыщенных паров ~88 кПа (при 38°С).
Стабильный катализат подогревают и с температурой 200°С под давлением 0,17 МПа подают в питательную секцию продуктовой ректификационной колонны, оснащенную дефлегматором и кипятильником. Продуктовая ректификационная колонна имеет 14 теоретических тарелок, тарелка питания - 7, давление вверху колонны 0,12 МПа, температура верха - 124°С, куба - 230°С, орошения - 46°С, температура пара из кипятильника - 239°С, флегмовое число - 0,5.
10+
Кубом ректификационной колонны отводят побочный продукт (1,7% мас.) - тяжелую остаточную фракцию, содержащую ароматические углеводороды С. Верхом продуктовой ректификационной колонны отбирают высокооктановую бензиновую фракцию (70,1%) с давлением насыщенных паров 90 кПа (класс испаряемости D (для зимнего периода)), содержащую 34,6% мас. ароматических углеводородов и имеющую октановое число 86,7 ММ.
В результате осуществления описанного способа в целом получают, на поданное сырье: углеводородных газов - 5,4% мас.; тяжелой остаточной фракции - 1,7%; сжиженного углеводородного газа - 22,8%; высокооктанового бензина с классом испаряемости «В» и октановым числом 86,7 ММ - 70,1%.
Пример 3.
Аналогичен примеру 1. Сырье примера 1 разделяют в сырьевой ректификационной колонне с выделением верхом колонны 17,1% мас. головной фракции сырья н.к.-65°С, которую подают в стабилизационную колонну, в промежуточное сечение между вводом жидких продуктов контактирования - нестабильного катализата и вводом орошения, и с выделением кубом сырьевой колонны 82,9% мас. тяжелой фракции сырья 65°С-к.к.
-1
2
3
Выделенную фракцию сырья 65°С-к.к. испаряют и перегревают до температуры 370°С, и при давлении 1,6 МПа и весовой скорости подачи сырья 2 ч подвергают контактированию с цеолитсодержащим катализатором. Катализатор содержит 35% мас. AlO и 65% цеолита ZSM-5, модифицированного 0,05% La.
Продукты контактирования охлаждают и при температуре 45°С и давлении 1,52 МПа подвергают сепарации с выделением фракции углеводородных газов (1,8% мас.) и жидкого нестабильного катализата - нестабильной высокооктановой бензиновой фракции (81,1%).
Нестабильный катализат подогревают до температуры 100°С и подают в питательную секцию ректификационной колонны-стабилизатора, оснащенную дефлегматором и кипятильником. Стабилизационная колонна имеет 16 теоретических тарелок, тарелка питания - 8, давление вверху колонны 1,4 МПа, температура верха - 64°С, куба - 156°С, орошения - 47°С, температура пара из кипятильника - 184°С, флегмовое число - 2. В эту же колонну, в промежуточное сечение между вводом питания и вводом орошения, на 4-ю тарелку подают выделенную в сырьевой колонне фракцию н.к.-65°С (17,1% мас. от исходного сырья).
1
4
3
4
Верхом стабилизационной колонны отбирают пары легкой фракции, которые разделяют с выделением углеводородного газа С-С (4,5% мас.) и жидкого дистиллята; часть которого направляют в стабилизационную колонну в качестве холодного орошения, а балансовую часть (27,1%) отводят в качестве побочного продукта - сжиженного углеводородного газа С-С, имеющего давление насыщенных паров 1,50 МПа (при 45°С). Кубом стабилизационной колонны отбирают стабильный катализат (66,6%) - стабилизированную бензиновую фракцию, имеющую давление насыщенных паров ~68 кПа (при 38°С).
Стабильный катализат подогревают и с температурой 200°С под давлением 0,17 МПа подают в питательную секцию продуктовой ректификационной колонны, оснащенную дефлегматором и кипятильником. Продуктовая ректификационная колонна имеет 14 теоретических тарелок, тарелка питания - 7, давление вверху колонны 0,12 МПа, температура верха - 126°С, куба - 222°С, орошения - 55°С, температура пара из кипятильника - 228°С, флегмовое число - 0,5.
10+
Кубом ректификационной колонны отводят побочный продукт (2,0% мас.) - тяжелую остаточную фракцию, содержащую ароматические углеводороды С. Верхом продуктовой ректификационной колонны отбирают высокооктановую бензиновую фракцию (64,6%), с давлением насыщенных паров 70 кПа (класс испаряемости В (для летнего периода)), содержащую 40,6% мас. ароматических углеводородов и имеющую октановое число 85,6 ММ.
В результате осуществления описанного способа в целом получают, на поданное сырье: углеводородных газов - 6,3% мас.; тяжелой остаточной фракции - 2,0%; сжиженного углеводородного газа - 27,1%; высокооктанового бензина с классом испаряемости «В» и октановым числом 85,6 ММ - 64,6%.
Пример 4.
3
4
4
5
5
6
6
6
7
7
7
8
8
8
8
9
9
9+
9+
В качестве сырья используют бензиновую фракцию с давлением насыщенных паров 75 кПа (при 38°С), содержащую углеводороды, % мас.: С - 0,3; i-С - 1,8; н-С - 4,4; i-С - 4,8; н-C - 6,2; i-С - 8,2; н-С - 7,9; нфт-С - 8,9; бензол - 0,5; i-С - 5,9; н-С - 6,9; нфт-С - 7,1; толуол - 2,3; i-C - 5,8; н-C - 3,7; нфт-С - 4,3; арены-С - 2,0; i-С - 4,0; н-С - 2,5; арены-С - 3,1; остальные парафино-нафтеновые С - 9,4.
Исходное сырье подогревают до температуры 100°С и под давлением 0,55 МПа подают в сырьевую ректификационную колонну, оснащенную дефлегматором и кипятильником. Сырьевая колонна имеет 16 теоретических тарелок, тарелка питания - 8, давление вверху колонны - 0,5 МПа, температура верха - 72°С, куба - 146°С, температура орошения - 59°С, температура пара из кипятильника - 159°С, флегмовое число - 2,0. Верхом колонны отбирают головную фракцию сырья н.к.-40°С (14,2% мас.), которую подают в продуктовую стабилизационную колонну. Головная фракцию сырья н.к.-40°С имеет давление насыщенных паров более 300 кПа (при 38°С).
-1
2
3
Кубом сырьевой колонны отбирают тяжелую фракцию сырья 40°С-к.к. (85,8% мас.), которую испаряют и перегревают до температуры 360°С, и при давлении 1,6 МПа и весовой скорости подачи сырья 2 ч подвергают контактированию с цеолитсодержащим катализатором. Катализатор содержит 30% мас. AlO и 70% цеолита ZSM-11.
Продукты контактирования охлаждают и при температуре 45°С и давлении 1,52 МПа подвергают сепарации с выделением фракции углеводородных газов (1,4% мас.) и жидкого нестабильного катализата - нестабильной высокооктановой бензиновой фракции (84,4%).
Нестабильный катализат подогревают до температуры 100°С и подают в питательную секцию ректификационной колонны-стабилизатора, оснащенную дефлегматором и кипятильником. Стабилизационная колонна имеет 16 теоретических тарелок, тарелка питания - 8, давление вверху колонны 1,4 МПа, температура верха - 68°С, куба - 156°С, орошения - 47°С, температура пара из кипятильника - 184°С, флегмовое число - 2. В эту же колонну, в промежуточное сечение между вводом питания и вводом орошения, на 3-ю тарелку подают выделенную в сырьевой колонне головную фракцию н.к.-40°С (17,1% мас. от исходного сырья).
1
4
3
4
Верхом стабилизационной колонны отбирают пары легкой фракции, которые разделяют с выделением углеводородного газа С-С (3,3% мас.) и жидкого дистиллята, часть которого направляют в стабилизационную колонну в качестве холодного орошения, а балансовую часть (25,4%) отводят в качестве побочного продукта - сжиженного углеводородного газа С-С, имеющего давление насыщенных паров 1,50 МПа (при 45°С). Кубом стабилизационной колонны отбирают стабильный катализат (69,9%) - стабилизированную бензиновую фракцию, имеющую давление насыщенных паров ~68 кПа (при 38°С).
Стабильный катализат подогревают и с температурой 200°С под давлением 0,17 МПа подают в питательную секцию продуктовой ректификационной колонны, оснащенную дефлегматором и кипятильником. Продуктовая ректификационная колонна имеет 14 теоретических тарелок, тарелка питания - 7, давление вверху колонны 0,12 МПа, температура верха - 124°С, куба - 232°С, орошения - 46°С, температура пара из кипятильника - 242°С, флегмовое число - 0,5.
10+
Кубом ректификационной колонны отводят побочный продукт (1,8% мас.) - тяжелую остаточную фракцию, содержащую ароматические углеводороды С. Верхом продуктовой ректификационной колонны отбирают высокооктановую бензиновую фракцию (68,2%), с давлением насыщенных паров 90 кПа (класс испаряемости D (для зимнего периода)), содержащую 37,2% мас. ароматических углеводородов и имеющую октановое число 83,1 ММ.
В результате осуществления описанного способа в целом получают, на поданное сырье: углеводородных газов - 4,7% мас.; тяжелой остаточной фракции - 1,8%; сжиженного углеводородного газа - 25,4%; высокооктанового бензина с классом испаряемости «D» и октановым числом 83,1 ММ - 68,2%.
Пример 5 (для сравнения).
В качестве сырья используют сырье примера 1. Исходное сырье подогревают до температуры 100°С и под давлением 0,46 МПа подают в сырьевую ректификационную колонну, оснащенную дефлегматором и кипятильником. Сырьевая колонна и условия разделения сырья полностью аналогичны примеру 1. Верхом колонны отбирают головную фракцию сырья н.к.-65°С (17,1% мас.), которую подают на смешение с бензиновой фракцией, выделенной в продуктовой ректификационной колонне. Головная фракцию сырья н.к.-65°С имеет при 38°С давление насыщенных паров более 300 кПа (при 38°С) и средний молекулярный вес 68,6 г/моль.
-1
Кубом сырьевой колонны отбирают тяжелую фракцию сырья 65°С-к.к. (82,9% мас.), которую испаряют и перегревают до температуры 360°С и в реакторе при давлении 1,6 МПа и весовой скорости подачи сырья 2 ч подвергают контактированию с цеолитсодержащим катализатором примера 1.
Продукты контактирования охлаждают и при температуре 45°С и давлении 1,52 МПа подвергают сепарации с выделением фракции углеводородных газов (1,4% мае) и жидкого нестабильного катализата - нестабильной высокооктановой бензиновой фракции (81,5% мас.). Нестабильный катализат подогревают до температуры 100°С и подают в питательную секцию ректификационной колонны-стабилизатора, оснащенную дефлегматором и кипятильником.
1
4
3
4
Стабилизационная колонна имеет 16 теоретических тарелок, тарелка питания - 8, давление вверху колонны 1,4 МПа, температура верха - 61°С, куба - 159°С, орошения - 46°С, температура пара из кипятильника - 196°С, флегмовое число - 2. Верхом стабилизационной колонны отбирают пары легкой фракции, которые разделяют с выделением углеводородного газа С-С (3,3% мас.) и жидкого дистиллята; часть которого направляют в стабилизационную колонну в качестве холодного орошения, а балансовую часть (24,5% мас.) отводят в качестве побочного продукта - сжиженного углеводородного газа С-С с давлением насыщенных паров 1,50 МПа (при 45°С). Кубом стабилизационной колонны отбирают стабильный катализат (53,7% мас.) - стабилизированную бензиновую фракцию, имеющую давление насыщенных паров ~30 кПа (при 38°С).
Стабильный катализат подогревают и с температурой 200°С под давлением 0,17 МПа подают в питательную секцию продуктовой ректификационной колонны, оснащенную дефлегматором и кипятильником. Продуктовая ректификационная колонна имеет 14 теоретических тарелок, тарелка питания - 7, давление вверху колонны 0,12 МПа, температура верха - 137°С, куба - 229°С, орошения - 83°С, температура пара из кипятильника - 238°С, флегмовое число - 0,5.
Кубом ректификационной колонны отводят побочный продукт (1,7% мас.) - тяжелую остаточную фракцию. Верхом продуктовой ректификационной колонны отбирают высокооктановую бензиновую фракцию (52,0% мас.), давление насыщенных паров ~30 кПа.
В случае смешения (блендирования) полученной высокооктановой бензиновой фракции со всем количеством выделенной в сырьевой колонне головной фракции сырья н.к.-65°С (17,1% мас. на исходное сырье) полученный продукт (69,1% мас.) будет иметь давление насыщенных паров 96 кПа, что не позволяет производить автобензин для летнего периода класса испаряемости «В», поэтому для получения бензина с необходимым классом испаряемости на блендирование направляется только часть головной фракцию сырья н.к.-65°С.
При блендировании полученной высокооктановой бензиновой фракции (52,0% мас.) с головной бензиновой фракцией сырья н.к.-65°С в количестве 8,7% мас. от исходного сырья получают высокооктановый бензин (60,7% мас.) для летнего периода с давлением насыщенных паров 70 кПа (класс испаряемости В), содержащий 39,8% мас. ароматических углеводородов и имеющий октановое число 83,2 ММ.
В результате осуществления способа аналогично прототипу в целом получают, на поданное сырье: углеводородных газов - 4,7% мас.; избыток нестабильной головной бензиновой фракции сырья н.к.-65°С - 8,4%; тяжелой остаточной фракции - 1,7%; сжиженного углеводородного газа - 24,5; - высокооктанового бензина с классом испаряемости «В» и октановым числом 83,2 ММ - 60,7%.
3
4
Как видно из примеров 1 и 2 предлагаемый способ позволяет варьировать давление насыщенных паров бензинов в заданных пределах их значений и производить высокооктановые бензины необходимого класса испаряемости. При этом по сравнению с прототипом, предлагаемый способ позволяет получать бензины с большим выходом и большим октановым числом (см. примеры 1, 2 и 5). Последнее связано с дополнительным вовлечением в состав производимого бензина больших количеств изопентановой фракции при получении летних бензинов или бутан-изопентановой фракции при получении зимних видов бензина. Кроме того, предлагаемый способ позволяет получать сжиженный углеводородный газ С-С, аналогичный маркам СПБТ, ПБТ или ПБА, с большим выходом, чем по прототипу (см. примеры 1 и 5).