СПОСОБЫ ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МОНООЛЕФИНОВ И УСТАНОВКА ДЛЯ ИХ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHODS FOR PROCESSING HYDROCARBONS TO OBTAIN MONOOLEFINS AND DEVICE FOR THEIR REALISATION

Заявление о приоритете
Данная заявка испрашивает приоритет заявки США №13/399796, которая была подана 17 февраля 2012 года.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в общем случае относится к способам и аппаратуре для переработки углеводородов, предназначенным для получения моноолефинов, а говоря более конкретно, относится к способам и аппаратуре для переработки углеводородов, предназначенным для превращения парафинов в углеводородном подаваемом исходном сырье с образованием моноолефинов.
Уровень техники
Легкие моноолефины, такие как этилен, пропилен и бутилен, используются в качестве подаваемого исходного сырья для получения многочисленных химических соединений, в том числе полимеров на углеводородной основе, таких как полиэтилен, полипропилен и тому подобное. Легкие моноолефины в общем случае получают из углеводородного подаваемого исходного сырья, которое может быть произведено из нефти или возобновляемого исходного сырья. Углеводородное подаваемое исходное сырье в общем случае включает смесь из парафинов и других углеводородов, таких как диены, ацетилены и тому подобное, а также различных примесей, таких как серо-, ртуть-, мышьяк-, азот- и/или кислородосодержащие соединения.
Способы получения моноолефинов из углеводородного подаваемого исходного сырья в современном уровне техники хорошо известны и в общем случае включают комбинацию из стадий разделения и стадий реакции для оптимизации выхода требуемых моноолефинов. В частности, способы получения моноолефинов в общем случае включают разделение углеводородного подаваемого исходного сырья в одной или нескольких колоннах фракционирования для отделения, тем самым, фракций, имеющих большее давление паров, от фракций, имеющих меньшее давление паров, при последовательном отделении фракций от фракций, имеющих большие давления паров, до фракций, имеющих меньшие давления паров, в последовательных колоннах фракционирования, которые функционируют при последовательном соединении. После этого разделенные фракции подвергают реакции крекинга или дегидрирования, в зависимости от состава исходного сырья и технологического решения конкретного способа, для получения моноолефинов. Реакции крекинга и дегидрирования также приводят к получению диенов и/или ацетиленов, которые в случае рецикла в реакции крекинга или дегидрирования могут в результате приводить к отложению кокса на катализаторах конверсии, таких как катализаторы дегидрирования, использующихся в реакциях крекинга и дегидрирования. Отложение кокса на катализаторах конверсии, использующихся в реакциях крекинга и дегидрирования, является нежелательным, и поэтому разделяемые фракции в общем случае подвергают реакции селективного гидрирования для превращения диенов и/или ацетиленов из выделенной фракции в соответствующие моноолефины после прохождения реакций крекинга или дегидрирования.
После проведения для разделенных фракций реакций крекинга или дегидрирования и селективного гидрирования из них затем выделяют моноолефины, при этом непрореагировавшие парафины и другие компоненты отправляют на рецикл в колонны фракционирования. Для выделения моноолефинов разделяемый поток продуктов должен находиться в форме жидкости. Однако реакции крекинга и дегидрирования протекают в жестких условиях, при этом поток продуктов в общем случае находится в форме пара. В таком случае поток продуктов с реакций крекинга или дегидрирования требует охлаждения и конденсации перед выделением моноолефинов.
Для охлаждения и конденсации парообразных потоков реакций крекинга или дегидрирования известны различные установки и устройства. Для охлаждения потоков парообразных продуктов перед компримированием парообразных потоков в компрессоре, как правило, используют аппаратуру с воздушным и водяным охлаждением. Такая аппаратура с воздушным и водяным охлаждением в общем случае имеет гидравлическое сопротивление 27,5 килопаскаля (кПа) при прохождении потока через аппаратуру с воздушным и водяным охлаждением, что, тем самым, требует прохождения реакции крекинга или дегидрирования при давлениях 35,5 кПа для поддержания течения парообразных потоков через аппаратуру с воздушным и водяным охлаждением и в компрессор.
(изб.)
(изб.)
2
После этого поток испарившихся продуктов компримируют до достаточно высоких давлений (в общем случае в диапазоне от 700 до 1400 кПа (100-200 фунт/дюйм)) для обеспечения охлаждения и конденсации при использовании воздушного или водяного охлаждения после компримирования. Для сведения к минимуму энергии, связанной с компримированием парообразных потоков, перед поступлением в компрессор обычно проводят охлаждение парообразного потока до 38°C при использовании теплообменников с воздушным или водяным охлаждением. Однако гидравлическое сопротивление для парообразного потока, связанное с прохождением через такие теплообменники с воздушным или водяным охлаждением, обычно в диапазоне от 10 до 20 кПа, стимулирует проведение реакции крекинга или дегидрирования при более высоких давлениях, которые не являются благоприятными для реакций. В частности, для реакций крекинга и дегидрирования в общем случае желательны меньшие давления реакции, при этом более высокая степень превращения парафинов в олефины может быть получена вследствие благоприятных равновесий дегидрирования при меньших давлениях.
В производственной компоновке желательным может оказаться использование контактного охлаждения для охлаждения парообразных потоков продуктов при использовании холодного потока жидких углеводородов, содержащих примеси, такие как поток легкого рециклового газойля, после реакций крекинга или дегидрирования вследствие легкой доступности таких холодных потоков жидких углеводородов, содержащих примеси. Контактное охлаждение может оказаться желательным вследствие низкого гидравлического сопротивления 3,5 кПа, которое в общем случае имеет место при прохождении потока через аппаратуру контактного охлаждения, что, тем самым, делает возможным протекание реакций крекинга и гидрирования при меньших давлениях, что позволяет достигать максимальной степени превращения парафинов в олефины. Однако катализаторы селективного гидрирования, которые включают благородные металлы, чувствительны ко многим примесям, которые превалируют в потоках жидких углеводородов, содержащих примеси, таких как легкий рецикловый газойль, и могут демонстрировать дезактивирование или обратимое ингибирование, что требует регенерирования катализатора при воздействии таких примесей. В таком случае, контактное охлаждение потоков парообразных продуктов при использовании холодного потока жидких углеводородов зачастую является невозможным или требует использования в реакции селективного гидрирования нетрадиционных катализаторов селективного гидрирования, которые не содержат благородных металлов.
В соответствии с этим, желательным является создание способов получения моноолефинов, которые делают возможным использование контактного охлаждения при использовании потока жидких углеводородов, содержащих примеси, в сочетании с селективным гидрированием диенов и/или ацетиленов, даже в случае использования катализаторов селективного гидрирования, которые включают благородные металлы. Также желательным является создание установки, сконфигурированной для обеспечения осуществления способов получения моноолефинов, которая включает ступень селективного гидрирования и ступень контактного охлаждения, в которой на ступени контактного охлаждения может быть использован поток жидких углеводородов, содержащих примеси, при минимальном воздействии на катализаторы селективного гидрирования, даже в случае использования катализаторов селективного гидрирования, включающих благородные металлы. Кроме того, исходя из последующего подробного описания изобретения и прилагаемой формулы изобретения, взятых в сочетании с сопутствующими чертежами и данными предпосылками создания изобретения, станут очевидными и другие желательные признаки и характеристики настоящего изобретения.
Сущность изобретения
Предложены способы и установки для переработки углеводородов, предназначенные для получения моноолефинов. В одном варианте осуществления способ включает разделение углеводородного исходного сырья на первую фракцию углеродосодержащих соединений, содержащих не более 5 атомов углерода, и вторую фракцию соединений, которые имеют меньшее давление паров в сопоставлении с давлением паров для первой фракции. Диены и/или ацетилены из первой фракции подвергают селективному гидрированию с образованием соответствующих моноолефинов. Парафины из первой фракции подвергаются превращению с образованием соответствующих моноолефинов в потоке конверсии. Моноолефины из потока конверсии подвергают контактному охлаждению при использовании потока жидких углеводородов, содержащих примеси, при этом примеси в потоке жидких углеводородов, содержащих примеси, имеют меньшее давление паров в сопоставлении с давлением паров соединений в первой фракции. Диены и/или ацетилены из первой фракции подвергают селективному гидрированию перед превращением парафинов из первой фракции с образованием моноолефинов и после выделения первой фракции из углеводородного подаваемого исходного сырья.
В еще одном варианте осуществления предлагается способ получения моноолефинов в установке для переработки углеводородов. Способ включает разделение углеводородного исходного сырья на первую фракцию углеродосодержащих соединений, содержащих не более 5 атомов углерода, и вторую фракцию соединений, которые имеют меньшее давление паров в сопоставлении с давлением паров для первой фракции, на ступени фракционирования установки для переработки углеводородов. Диены и/или ацетилены из первой фракции подвергают селективному гидрированию с образованием соответствующих моноолефинов на ступени селективного гидрирования установки для переработки углеводородов. Парафины из первой фракции подвергаются превращению с образованием соответствующих моноолефинов в потоке конверсии на стадии конверсии установки для переработки углеводородов. Моноолефины из потока конверсии подвергают контактному охлаждению при использовании потока жидких углеводородов, содержащих примеси, на стадии контактного охлаждения установки для переработки углеводородов, при этом примеси в потоке жидких углеводородов, содержащих примеси, имеют меньшее давление паров в сопоставлении с давлением паров соединений в первой фракции. Поток конверсии разделяют на фракцию моноолефинов и фракцию, содержащую парафины, на стадии выделения моноолефинов после контактного охлаждения моноолефинов из потока конверсии. Фракция, содержащая парафины, содержит примеси из потока жидких углеводородов, содержащих примеси, и фракцию, содержащую парафины, отправляют на рецикл на стадию разделения углеводородного исходного сырья на стадии фракционирования. Диены и/или ацетилены из первой фракции подвергают селективному гидрированию перед превращением парафинов из первой фракции с образованием моноолефинов и после выделения первой фракции из углеводородного исходного сырья.
В еще одном варианте осуществления предлагается установка для переработки углеводородов, предназначенная для получения моноолефинов. Установка включает ступень фракционирования, предназначенную для приема углеводородного исходного сырья и разделения углеводородного исходного сырья на множество фракций. В сообщении через текучую среду со ступенью фракционирования находится ступень селективного гидрирования, предназначенная для приема фракции со ступени фракционирования и селективного гидрирования диенов и/или ацетиленов во фракции с образованием соответствующих моноолефинов. В сообщении через текучую среду со ступенью селективного гидрирования находится ступень конверсии, предназначенная для приема отходящего потока, полученного при селективном гидрировании диенов и/или ацетиленов, и для превращения парафинов в отходящем потоке с образованием соответствующих моноолефинов в потоке конверсии. В сообщении через текучую среду со ступенью конверсии находится ступень контактного охлаждения, предназначенная для охлаждения моноолефинов из потока конверсии. Ступень селективного гидрирования находится перед ступенью конверсии и после ступени фракционирования по ходу технологического потока.
Краткое описание чертежей
Ниже в настоящем документе настоящее изобретение будет описываться в сочетании со следующей далее единственной фигурой, где аналогичные элементы имеют одинаковые обозначения и где
фиг. 1 является схематическим представлением одного варианта осуществления установки для переработки углеводородов.
Осуществление изобретения
Следующее далее подробное описание изобретения представляет собой просто пример и не предназначено для ограничения изобретения или области применения и вариантов использования изобретения. Кроме того, отсутствует какое-либо намерение связывать себя любой теорией, представленной в предшествующих предпосылках изобретения или последующем подробном описании изобретения.
В настоящем документе предлагаются способы и установки для переработки углеводородов, предназначенные для получения моноолефинов. Способы и установка для переработки углеводородов, предлагаемые в настоящем документе, делают возможными превращение парафинов из углеводородного исходного сырья с образованием соответствующих моноолефинов в потоке конверсии и последующее контактное охлаждение моноолефинов из потока конверсии при использовании потока жидких углеводородов, содержащих примеси. Кроме того, способы и установка для переработки углеводородов делают возможным селективное гидрирование диенов и/или ацетиленов в сочетании с вышеупомянутым контактным охлаждением при использовании потока жидких углеводородов, содержащих примеси, вне зависимости от типов использующегося катализатора селективного гидрирования. В частности, в соответствии с более подробным описанием, представленным ниже, способы и установка для переработки углеводородов сконфигурированы таким образом, чтобы диены и/или ацетилены были бы подвергнуты селективному гидрированию перед превращением парафинов с образованием моноолефинов и после выделения первой фракции углеродосодержащих соединений, содержащих не более 5 атомов углерода, из углеводородного исходного сырья. Таким образом, любые диены и/или ацетилены, которые присутствуют в углеводородном подаваемом исходном сырье, которое может быть свежим подаваемым исходным сырьем и/или рецикловым подаваемым исходным сырьем, подвергают селективному гидрированию перед превращением парафинов из углеводородного подаваемого исходного сырья с образованием соответствующих моноолефинов, где присутствие диенов и/или ацетиленов могло бы в результате приводить к частому возникновению нежелательного отложения кокса и ускоренному расходованию катализатора конверсии, такого как катализаторы дегидрирования. В то же самое время выделенная первая фракция может, по существу, не содержать таких примесей, как серо-, ртуть-, мышьяк-, азот- и/или кислородосодержащие соединения, в результате выделения первой фракции из углеводородного подаваемого исходного сырья перед селективным гидрированием, что, тем самым, позволяет, по существу, избегать неблагоприятных воздействий любых таких примесей на катализаторы селективного гидрирования. В данном отношении рецикловое подаваемое исходное сырье, которое может содержать примеси, вводимые в результате контактного охлаждения при использовании потока жидких углеводородов, содержащих примеси, может быть включено в углеводородное подаваемое исходное сырье, поскольку примеси отделяются и, по существу, отсутствуют в первой фракции. Поскольку контактное охлаждение при использовании потока жидких углеводородов, содержащих примеси, может быть использовано при незначительном воздействии на катализаторы селективного гидрирования, использующиеся в установке и способах для переработки углеводородов, описывающихся в настоящем документе, превращение парафинов из первой фракции с образованием соответствующих моноолефинов в потоке конверсии может быть проведено при меньших давлениях в сопоставлении с теми, которые возможны при использовании другой охлаждающей аппаратуры, что, тем самым, делает возможным достижение максимальной степени превращения парафинов в олефины.
Один пример варианта осуществления установки 12 для переработки углеводородов 12, предназначенной для получения моноолефинов, проиллюстрирован на фиг. 1. Способ получения моноолефинов при использовании установки 12 для переработки углеводородов включает направление углеводородного исходного сырья 14 на ступени 26 фракционирования. Углеводородное подаваемое исходное сырье 14 относится ко всем источникам углеводородов, которые подвергают разделению на одну или несколько первых фракций 16а и/или 16b и вторую фракцию 18, и может включать свежее подаваемое исходное сырье 20, то есть подаваемое исходное сырье, которое обеспечивается из источника, который находится за пределами способа, и/или рекцикловое подаваемое исходное сырье 22, то есть подаваемое исходное сырье, которое обеспечивается из источника в пределах способа, такое как фракция 22, содержащая парафины, в соответствии с более подробным описанием, представленным ниже. Свежее подаваемое исходное сырье 20 может происходить из других способов нефтепереработки и может быть подвергнуто адсорбированию для удаления из него некоторых примесей. В одном варианте осуществления рецикловое подаваемое исходное сырье 22 составляет от половины до большей части углеводородного подаваемого исходного сырья 14. Например, рецикловое подаваемое исходное сырье 22 может составлять от 50 до 80 массовых процентов (масс. %) от углеводородного подаваемого исходного сырья 14, в расчете на общую массу углеводородного подаваемого исходного сырья 14, при этом баланс углеводородного подаваемого исходного сырья 14 представляет собой свежее подаваемое исходное сырье 20. Углеводородное подаваемое исходное сырье 14, по меньшей мере, содержит парафиновый компонент. Парафиновый компонент может включать С1-С12 парафины, такие как С2-С5 парафины или С2-С4 парафины. В дополнение к парафиновому компоненту углеводородное подаваемое исходное сырье 14 также включает и другие углеводороды, такие как нижеследующие, но не ограничивающиеся только этим: диены, ацетилены и их комбинации, и может, кроме того, включать моноолефины. В дополнение к этому, в углеводородном подаваемом исходном сырье 14 также могут присутствовать и примеси, которые могут включать серо-, ртуть-, мышьяк-, азот- и/или кислородосодержащие соединения, при этом примеси отделяют от первой фракции 16а и/или 16b в соответствии более подробным описанием, представленным ниже.
Как упоминалось выше, один пример способа включает стадию выделения первой фракции 16а и/или 16b углеродосодержащих соединений, содержащих не более 5 атомов углерода, из углеводородного подаваемого исходного сырья 14. В одном варианте осуществления, продемонстрированном на фиг. 1, стадия выделения первой фракции 16а и/или 16b из углеводородного подаваемого исходного сырья 14 может быть проведена на ступени 26 фракционирования одного варианта осуществления установки 12 для переработки углеводородов. Ступень 26 фракционирования конфигурируют для приема углеводородного подаваемого исходного сырья 14 и разделения углеводородного подаваемого исходного сырья 14 на множество фракций 16а и/или 16b и 18 в соответствии с более подробным описанием, представленным ниже. Способы фракционирования для разделения соединений, имеющих различные молекулярные массы, хорошо известны из уровня техники. Свежее подаваемое исходное сырье 20 и рецикловое подаваемое исходное сырье 22 может быть объединено перед введением углеводородного подаваемого исходного сырья 14 на ступень 26 фракционирования или может быть раздельно подано на ступень 26 фракционирования и объединено там. Углеводородное подаваемое исходное сырье 14 разделяют на первую фракцию 16а и/или 16b углеродосодержащих соединений, содержащих не более 5 атомов углерода, и вторую фракцию 18 соединений, которые имеют меньшее давление паров в сопоставлении с давлением паров для первой фракции 16а и/или 16b, таких как углеродосодержащие соединения, содержащие более чем 5 атомов углерода, и примеси, такие как серо-, ртуть-, мышьяк-, азот- и/или кислородосодержащие соединения, которые имеют меньшее давление паров с сопоставлением с давлением паров углеродосодержащих соединений, содержащих не более 5 атомов углерода. В результате разделения углеводородного подаваемого исходного сырья 14 на первую фракцию 16а и/или 16b углеродосодержащих соединений, содержащих не более 5 атомов углерода, и вторую фракцию 18 соединений, которые имеют меньшее давление паров в сопоставлении с давлением паров для первой фракции 16а и/или 16b, примеси, такие как серо-, ртуть-, мышьяк-, азот- и/или кислородосодержащие соединения, которые имеют меньшее давление паров в сопоставлении с давлением паров углеродосодержащих соединений, содержащих не более 5 атомов углерода, могут быть эффективно отделены от первой фракции 16а и/или 16b. Необходимо понимать, что в некоторых обстоятельствах в углеводородном подаваемом исходном сырье могут присутствовать примеси, которые имеют большее давление паров в сопоставлении с давлением паров углеродосодержащих соединений, содержащих не более 5 атомов углерода. В случае необходимости удаления таких примесей, например, в случае возможного неблагоприятного воздействия таких примесей на катализаторы селективного гидрирования, использующиеся в способе, первая фракция 16а и/или 16b может включать только углеродосодержащие единения, такие как углеродосодержащие соединения, содержащие не более 3 атома углерода, которые имеют большее давление паров в сопоставлении с давлением паров рассматриваемых примесей. В любом случае первая фракция 16а и/или 16b включает только углеродосодержащие соединения, которые имеют большее давление паров в сопоставлении с давлением паров рассматриваемых примесей, чье присутствие во время селективного гидрирования является нежелательным.
В соответствии с более подробным описанием, представленным ниже, диены из первой фракции 16а и/или 16b подвергают селективному гидрированию, а парафины из первой фракции 16а и/или 16b подвергаются превращению с образованием соответствующих моноолефинов в потоке 37 конверсии. В соответствии с изобретением первой фракцией 16а и/или 16b является любая фракция или любые фракции, включающие углеродосодержащие соединения, содержащие не более 5 атомов углерода, которые подвергают дальнейшей переработке в результате селективного гидрирования и превращения парафинов. В данном отношении первая фракция 16а и/или 16b может относиться к нескольким раздельным потокам 16а, 16b, которые подвергают индивидуальной переработке в результате селективного гидрирования и превращения парафинов, или может относиться к одному потоку 16а или 16b, который подвергают такой переработке. В любом случае первая фракция 16а и/или 16b, по существу, не содержит примесей, присутствующих в ней, при этом такие примеси (а также углеводороды, имеющие меньшие давления паров в сопоставлении с давлениями паров соединений, присутствующих в первой фракции 16а и/или 16b), присутствуют во второй фракции 18.
В одном варианте осуществления стадия разделения углеводородного подаваемого исходного сырья 14 включает множество стадий разделения. В данном варианте осуществления первые фракции 16а, 16b включают С3 фракцию 16а и С4 фракцию 16b, которые выделяют из углеводородного подаваемого исходного сырья 14 при использовании множества стадий выделения. Что касается фиг. 1, то ступень 26 фракционирования может включать множество колонн 28, 30 фракционирования, которые могут быть использованы для разделения углеводородного подаваемого исходного сырья 14 на множестве стадий разделения. В данном варианте осуществления С3 фракцию 16а и С4 фракцию 16b выделяют из углеводородного исходного сырья 14 при использовании множества колонн 28, 30 фракционирования. В частности, множество колонн 28, 30 фракционирования может включать пропаноотгонную колонну 28, расположенную последовательно по ходу технологического потока после бутаноотгонной колонны 30. Пропаноотгонная колонна 28 может принимать углеводородное подаваемое исходное сырье 14 и выделять из него С3 фракцию 16а, при этом поток кубового продукта пропаноотгонной колонны 32 из пропаноотгонной колонны 28 подают в бутаноотгонную колонну 30. Бутаноотгонная колонна 30 может выделять С4 фракцию 16b из потока кубового продукта пропаноотгонной колонны 32, который вводят в нее, при этом поток кубового продукта бутаноотгонной колонны 18 из бутаноотгонной колонны 30 представляет собой вторую фракцию 18, которая включает углеводороды и примеси, имеющие меньшее давление паров в сопоставлении с давлением паров соединений, присутствующих в первой фракции 16а и/или 16b. В данном отношении вторую фракцию 18 выделяют из С4 фракции после выделения С3 фракции из С4 фракции. В альтернативном, хотя и не показанном, варианте углеводородное исходное сырье 14 может быть разделено на дополнительные фракции помимо С3 фракции 16а и С4 фракции 16b. Например, после выделения С4 фракции 16b из углеводородного исходного сырья 14 также может быть выделена С5 фракция (не показана), при этом вместо С4 фракции 16b вторую фракцию 18 выделяют из С5 фракции. В данном варианте осуществления последовательно с пропаноотгонной колонной 28 и бутаноотгонной колонной 30 также могла бы быть включена пентаноотгонная колонна (не показана), предназначенная для выделения С5 фракции, при этом вторую фракцию 18 выделяют из С5 фракции. В качестве еще одного альтернативного варианта также может быть использована одна колонна фракционирования (не показана), при этом С3 фракцию 16а, С4 фракцию 16b, С5 фракцию и вторую фракцию 18 отбирают на различных уровнях в пределах одной колонны фракционирования.
После этого диены и/или ацетилены из первой фракции 16а и/или 16b подвергают селективному гидрированию с образованием соответствующих моноолефинов перед превращением парафинов из первой фракции 16а и/или 16b с образованием моноолефинов и после выделения первой фракции 16а и/или 16b из углеводородного исходного сырья 14. Селективное гидрирование диенов и/или ацетиленов известно из уровня техники, и для селективного гидрирования диенов и/или ацетиленов известен широкий спектр способов. Способы селективного гидрирования включают, например, способ селективного гидрирования Hüls Selective Hydrogenation Process (SHP), при котором гидрирование диенов и/или ацетиленов проводят в мягких условиях при незначительном стехиометрическом избытке водорода в присутствии катализатора селективного гидрирования. Подходящие для использования катализаторы селективного гидрирования включают нижеследующее, но не ограничиваются только теми вариантами, которые содержат благородные металлы, такие как палладий. Как было представлено выше, способы и установка 12 для переработки углеводородов, описанные в настоящем документе, делают возможным селективное гидрирование диенов и/или ацетиленов вне зависимости от типа используемого катализатора селективного гидрирования вследствие отделения примесей от первой фракции 16а и/или 16b, в отличие от случаев, в которых данные примеси могут определять типы катализаторов селективного гидрирования, которые могли бы быть использованы.
Как было представлено выше, селективное гидрирование диенов и/или ацетиленов является выгодным перед превращением парафинов в первой фракции 16а и/или 16b с образованием соответствующих моноолефинов, поскольку присутствие диенов и/или ацетиленов могло бы в результате приводить к частому возникновению нежелательного отложения кокса и ускоренному расходованию катализатора конверсии, такого как катализаторы дегидрирования. В результате селективного гидрирования диенов и/или ацетиленов перед превращением парафинов из первой фракции 16а и/или 16b с образованием моноолефинов образование кокса на катализаторе конверсии может быть сведено к минимуму. Кроме того, вследствие, по существу, отсутствия в первой фракции 16а и/или 16b примесей, которые могли бы оказать воздействие на катализаторы селективного гидрирования, возможно эффективно избежать неблагоприятного воздействия любых таких примесей на катализаторы селективного гидрирования.
Несмотря на селективное гидрирование диенов и/или ацетиленов во время селективного гидрирования диенов и/или ацетиленов также могут присутствовать и другие углеводороды, присутствующие в первой фракции 16а и/или 16b после разделения углеводородного подаваемого исходного сырья 14, хотя на такие другие углеводороды (в том числе моноолефины и парафины) способы селективного гидрирования в общем случае неблагоприятного воздействия не оказывают. В одном варианте осуществления первую фракцию 16а и/или 16b непосредственно подвергают селективному гидрированию, хотя необходимо понимать, что первая фракция 16а и/или 16b может быть подвергнута воздействию стадий промежуточной переработки между стадией выделения первой фракции 16а и/или 16b и стадией селективного гидрирования диенов и/или ацетиленов из первой фракции 16а и/или 16b. В вариантах осуществления, в которых первые фракции 16а и 16b включают С3 фракцию 16а и С4 фракцию 16b, каждый из диенов и/или ацетиленов в соответствующих фракциях может быть раздельно подвергнут селективному гидрированию.
Что касается фиг. 1, то один пример варианта осуществления установки 12 для переработки углеводородов включает ступень 34 селективного гидрирования, находящуюся в сообщении через текучую среду со ступенью 26 фракционирования и предназначенную для приема фракции со ступени 26 фракционирования и селективного гидрирования диенов и/или ацетиленов во фракции с образованием соответствующих моноолефинов отходящего потока 35. Ступень 34 селективного гидрирования находится по ходу технологического патока до ступени 36 конверсии в соответствии с более подробным описанием, представленным ниже, и по ходу технологического потока после ступени 26 фракционирования. Способ в соответствии с одним вариантом осуществления включает селективное гидрирование диенов и/или ацетиленов из первой фракции 16а и/или 16b с образованием соответствующих моноолефинов на ступени 34 селективного гидрирования установки 12 для переработки углеводородов. Диены и/или ацетилены из первой фракции 16а и/или 16b подвергают селективному гидрированию перед превращением парафинов из первой фракции 16а и/или 16b с образованием моноолефинов в соответствии с более подробным описанием, представленным ниже, и после выделения первой фракции 16а и/или 16b из углеводородного подаваемого исходного сырья 14. В случае включения в установку 12 для переработки углеводородов множества колонн 28, 30 фракционирования, как это продемонстрировано на фиг. 1, индивидуальные колонны 28, 30 фракционирования могут быть раздельно соединены с различными ступенями селективного гидрирования (хотя продемонстрирована только одна ступень 34 селективного гидрирования), что, тем самым, делает возможной раздельную переработку С3 фракции 16а и C4 фракции 16b.
После селективного гидрирования парафины из первой фракции 16а и/или 16b подвергают превращению с образованием соответствующих моноолефинов в потоке 37 конверсии. Один пример варианта осуществления установки 12 для переработки углеводородов включает ступень 36 конверсии, находящуюся в сообщении через текучую среду со ступенью 34 селективного гидрирования и предназначенную для приема отходящего потока 35 со ступени 34 селективного гидрирования и превращения парафинов в отходящем потоке 35 с образованием соответствующих моноолефинов в потоке 37 конверсии. В данном варианте осуществления парафины из первой фракции 16а и/или 16b подвергают превращению с образованием соответствующих моноолефинов на ступени 36 конверсии установки 12 для переработки углеводородов, при этом моноолефины присутствуют в потоке 37 конверсии, который покидает ступень 36 конверсии. Как продемонстрировано в варианте осуществления установки 12 для переработки углеводородов фиг. 1, необходимо понимать, что превращение парафинов из первой фракции 16а и/или 16b с образованием соответствующих моноолефинов может быть проведено отдельно для С3 фракции 16а и С4 фракции 16b в случае включения указанной фракции в первую фракцию 16а и 16b отдельно друг от друга. Хотя фиг. 1 демонстрирует только одну ступень 34 селективного гидрирования и ступень 36 конверсии, при этом парафины из С3 фракции 16а и С4 фракции 16b подвергают превращению с образованием соответствующих моноолефинов на общей ступени 36 конверсии, необходимо понимать, что для соответствующих первых фракций 16а, 16b могут быть предусмотрены специально разработанные ступени селективного гидрирования и ступени конверсии (не показаны).
Для превращения парафинов с образованием соответствующих моноолефинов известны различные способы, включающие нижеследующее, но не ограничивающиеся только этим: паровой крекинг, дегидрирование С3-С5 парафинов, крекинг с псевдоожиженным слоем катализатора и тому подобное. В одном варианте осуществления парафины из первой фракции 16а и/или 16b подвергают превращению с образованием моноолефинов в результате дегидрирования, которое в общем случае включает нагревание парафинов в условиях катализа в присутствии катализатора дегидрирования в качестве катализатора конверсии. Один пример подходящего для использования способа дегидрирования в уровне техники известен под наименованием способа дегидрирования UOP Pacol Dehydrogenation Process. В данном варианте осуществления ступень 36 конверсии установки 12 для переработки углеводородов, кроме того, представляет собой ступень 36 дегидрирования, на которой парафины из первой фракции 16а и/или 16b подвергают превращению с образованием моноолефинов в результате дегидрирования. Подходящие для использования катализаторы дегидрирования и диапазоны температур реакции известны в общем случае из уровня техники, исходя из конкретного распределения подвергаемых превращению парафинов (то есть для С3 фракции 16а и С4 фракции 16b). Подобно селективному гидрированию и в соответствии с демонстрацией на фиг. 1 в случае включения первыми фракциями 16а и 16b раздельных С3 фракции 16а и С4 фракции 16b парафины в соответствующих фракциях 16а, 16b могут быть раздельно подвергнуты превращению с образованием соответствующих моноолефинов на раздельных стадиях конверсии, которые являются специально разработанными для соответствующих фракций 16а, 16b.
Превращение парафинов с образованием соответствующих моноолефинов является наиболее эффективным при минимальном давлении, вследствие благоприятного равновесия дегидрирования, достигаемого при меньших давлениях. В соответствии с вариантом осуществления, в котором парафины из первой фракции 16а и/или 16b подвергаются превращению с образованием соответствующих моноолефинов в результате дегидрирования, парафины могут быть подвергнуты дегидрированию при давлении, меньшем или равном 27,5 килопаскаля (кПа), таком как в диапазоне от 20 до 27,5 кПа, что, тем самым, делает возможным достижение максимальной степени превращения парафинов в олефины. Такие низкие давления возможны с учетом использования контактного охлаждения в соответствии с более подробным описанием, представленным ниже.
Побочные продукты дегидрирования парафинов из первой фракции 16а и/или 16b включают диены и/или ацетилены. Диены и/или ацетилены включают, например, в поток 37 конверсии совместно с непрореагировавшими парафинами и моноолефинами после превращения. В соответствии с более подробным описанием, представленным ниже, поток 37 конверсии может быть разделен на фракцию 58 моноолефинов и фракцию 22, содержащую парафины, которая включает диены и/или ацетилены совместно с непрореагировавшими парафинами. После этого фракция 22, содержащая парафины, может быть отправлена на рецикл в виде части углеводородного подаваемого исходного сырья 14.
В одном варианте осуществления отходящий поток 35, производимый в результате селективного гидрирования диенов и/или ацетиленов из первой фракции 16а и/или 16b, подвергают превращению парафинов в нем с образованием моноолефинов. В данном отношении отходящий поток 35 со стадии селективного гидрирования диенов и/или ацетиленов может быть подвергнут непосредственному превращению без добавления или удаления любых компонентов для отходящего потока 35. Отходящий поток 35 может быть подвергнут воздействию одной или нескольких стадий теплообмена для увеличения его температуры перед дегидрированием, и такие стадии теплообмена могут быть проведены между ступенью 34 селективного гидрирования и ступенью 36 конверсии. Например, как продемонстрировано на фиг. 1, пример варианта осуществления установки 12 для переработки углеводородов включает необязательную холодильную камеру 42 и необязательный дополнительный теплообменник 44, расположенный при последовательном соединении между ступенью 34 селективного гидрирования и ступенью 36 конверсии. В данном варианте осуществления отходящий поток 35 со ступени 34 селективного гидрирования может быть сначала направлен через холодильную камеру 42, где тепло отводится от потока 37 конверсии, который включает моноолефины после проведения для потока 37 конверсии предшествующих стадий охлаждения в соответствии с более подробным описанием, представленным ниже. После этого отходящий поток 35 может проходить через дополнительный теплообменник 44, который передает тепло от потока 37 конверсии к отходящему потоку 35 со ступени 34 селективного гидрирования непосредственно после превращения парафинов на ступени 36 конверсии, после чего отходящий поток 35 подают на ступень 36 конверсии. Поток 37 конверсии находится в форме пара при прохождении через дополнительный теплообменник 44 и может находиться в форме жидкости при прохождении через холодильную камеру 42 в соответствии с более подробным описанием, представленным ниже.
Со ступени 36 конверсии моноолефины из потока 37 конверсии подвергают контактному охлаждению при использовании потока 46 жидких углеводородов, содержащих примеси, на ступени 38 контактного охлаждения при подготовке для выделения подвергшихся превращению моноолефинов из потока 37 конверсии. Поток 46 жидких углеводородов, содержащих примеси, может быть любым потоком углеводородов, который находится в форме жидкости и предназначен для охлаждения потока 37 конверсии, и может включать примеси, которые имеют меньшее давление паров в сопоставлении с давлением паров соединений в первой фракции 16а и/или 16b, которые могут включать серо-, ртуть-, мышьяк-, азот- и/или кислородосодержащие соединения. Примеси даже могут оказывать неблагоприятное воздействие на катализаторы селективного гидрирования, которые используют во время селективного гидрирования первой фракции 16а и/или 16b. Вследствие легкой доступности из определенных технологических установок, поток 46 жидких углеводородов, содержащих примеси, может, кроме того, представлять собой легкий рецикловый газойль 46, который включает серосодержащие примеси, такие как нижеследующие, но не ограничивающиеся только этим: сероводород и карбонилсульфид. Присутствие примесей в потоке 46 жидких углеводородов, содержащих примеси, является несущественным, поскольку для степени, с которой примеси из потока 46 жидких углеводородов, содержащих примеси, переносятся в поток 37 конверсии во время контактного охлаждения, селективное гидрирование потока 37 конверсии является излишним, и поток 37 конверсии не подвергается дальнейшим реакциям перед выделением подвергнутых превращению моноолефинов из потока 37 конверсии. Поскольку примеси имеют меньшее давление паров в сопоставлении с давлением паров соединений, которые находятся в первой фракции 16а и/или 16b, любые такие примеси, которые присутствуют в потоке 37 конверсии после контактного охлаждения, могут быть, по существу, удалены из рецикловых фракций 22 потока 37 конверсии во время выделения первой фракции 16а и/или 16b из углеводородного подаваемого исходного сырья 14.
Как продемонстрировано на фиг. 1, ступень 38 контактного охлаждения может включать одну или несколько охлаждающих колонн 48, которые облегчают непосредственный контакт между потоком 37 конверсии и потоком 46 жидких углеводородов, содержащих примеси. Поток 37 конверсии может находиться в форме пара до и после контактного охлаждения, и, поскольку поток 46 жидких углеводородов, содержащих примеси, находится в форме жидкости, имеет место незначительная потеря компонентов из потока 37 конверсии в поток 46 жидких углеводородов, содержащих примеси, в таких условиях. Ступень 38 контактного охлаждения также может включать систему 50 рецикла, которая отправляет на рецикл часть потока жидкого кубового продукта 52 из охлаждающей колонны 48. Часть 54 потока жидкого кубового продукта 52 удаляют со ступени 38 контактного охлаждения и может быть использована в других способах. Свежие углеводороды 56, содержащие примеси, объединяют с рецикловой частью потока 52 жидкого кубового продукта и возвращают в охлаждающую колонну 48 в качестве потока 46 жидких углеводородов, содержащих примеси.
Как упоминалось выше и продемонстрировано на фиг. 1, один вариант установки 12 для переработки углеводородов в дополнение к ступени 38 контактного охлаждения может включать холодильную камеру 42 и дополнительный теплообменник 44. В данном варианте осуществления поток 37 конверсии подают со ступени 36 конверсии в дополнительный теплообменник 44, где производят теплообмен между потоком 37 конверсии (который находится в форме пара) и отходящим потоком 35 со ступени 34 селективного гидрирования (который находится в форме жидкости). В данном варианте осуществления также из дополнительного теплообменника 44 поток 37 конверсии подают на ступень 38 контактного охлаждения. Поток 37 конверсии после пропускания через ступень 38 контактного охлаждения все еще находится в форме пара и впоследствии может быть сконденсирован в необязательном конденсаторе 60. Сконденсированный поток 37 конверсии подают в холодильную камеру 42, где сконденсированный поток 37 конверсии, кроме того, охлаждают в результате теплопередачи с отходящим потоком 35 со ступени 34 селективного гидрирования. Сконденсированный поток 37 конверсии может быть подвергнут обработке (не показано), такой как адсорбирование, перед подачей в холодильную камеру 42.
Способ продолжается путем разделения потока 37 конверсии на фракцию 58 моноолефинов и фракцию 22, содержащую парафины. Разделение потока 37 конверсии, подобное разделению первоначального углеводородного подаваемого исходного сырья 14, может включать множество стадий разделения, на которых из потока 37 конверсии выделяют фракции, имеющие последовательно меньшие давления паров. Из современного уровня техники известны способы выделения моноолефинов из потока конверсии, который содержит моноолефины и непрореагировавшие парафины. Что касается фиг. 1, то один вариант осуществления установки 12 для переработки углеводородов может включать ступень 40 выделения моноолефинов, через текучую среду находящуюся в сообщении со ступенью 38 контактного охлаждения и предназначенную для приема потока 37 конверсии, полученного в результате дегидрирования, и разделения потока 37 конверсии на фракцию 58 моноолефинов и фракцию 22, содержащую парафины. В варианте осуществления фиг. 1 поток 37 конверсии может быть разделен на фракцию 58 моноолефинов и фракцию 22, содержащую парафины, на ступени 40 выделения моноолефинов после контактного охлаждения подвергнутых превращению моноолефинов в потоке 37 конверсии. Как было представлено выше, фракция 22, содержащая парафины, может включать примеси из потока 46 жидких углеводородов, содержащих примеси, который используют при контактном охлаждении. Как также было продемонстрировано на фиг. 1, фракция 22, содержащая парафины, может быть отправлена на рецикл в углеводородное подаваемое исходное сырье 14 или на ступень 26 фракционирования, хотя необходимо понимать, что отправление на рецикл является необязательным. В частности, в данном варианте осуществления стадия 40 выделения моноолефинов помимо соединения по текучей среде со ступенью 38 контактного охлаждения, дополнительно, через текучую среду соединяется со ступенью 26 фракционирования и предназначена для отправления на рецикл фракции 22, содержащей парафины, на ступень 26 фракционирования. Необходимо понимать, что в одном варианте осуществления установки 12 для переработки углеводородов, продемонстрированном на фиг. 1, необязательная холодильная камера 42 и необязательный конденсатор 60 могут быть размещены между ступенью 38 контактного охлаждения и ступенью 40 выделения моноолефинов. Как было представлено выше, примеси из фракции 22, содержащей парафины, могут быть отделены от углеводородного подаваемого исходного сырья 14 во вторую фракцию 18 на ступени 26 фракционирования.
Фракция 22, содержащая парафины, которую выделяют из потока 37 конверсии, относится к любой фракции, выделенной из потока 37 конверсии, которая содержит преимущественно парафины (хотя необходимо понимать, что следовые количества парафинов могут содержаться и во фракции моноолефинов). В случае использования множества стадий выделения, любые фракции, которые преимущественно содержат моноолефины, считаются частью фракции 58 моноолефинов, и любые фракции, которые преимущественно содержат парафины, считаются частью фракции 22, содержащей парафины. Фракция 22, содержащая парафины, включает примеси из потока 46 жидких углеводородов, содержащих примеси, который используют при контактном охлаждении, а также включает диены и/или ацетилены, которые представляют собой результат превращения парафинов с образованием моноолефинов. Фракция 22, содержащая парафины, может быть отправлена на рецикл в углеводородное подаваемое исходное сырье 14 или на ступень 26 фракционирования, где примеси из фракции 22, содержащей парафины, отделяют из углеводородного подаваемого исходного сырья 14 во вторую фракцию 18. Данным образом, примеси, которые могут оказывать неблагоприятное воздействие на катализаторы селективного гидрирования, могут быть удалены из способа перед селективным гидрированием диенов и/или ацетиленов из первой фракции 16а и/или 16b. Кроме того, диены и/или ацетилены, которые представляют собой результат превращения парафинов с образованием моноолефинов, также могут быть отправлены на рецикл в способе и подвергнуты селективному гидрированию для получения дополнительных моноолефинов.
Несмотря на представление в предшествующем подробном описании изобретения, по меньшей мере, одного примера варианта осуществления, необходимо понимать, что существует огромное количество вариаций. Также необходимо понимать то, что пример варианта осуществления или примеры вариантов осуществления являются всего лишь примерами и никоим образом не предназначены для ограничения объема, применимости или конфигурации изобретения. Вместо этого, предшествующее подробное описание изобретения будет предоставлять специалистам в соответствующей области техники удобный путь для осуществления варианта изобретения. Необходимо понимать, что без отклонения от объема изобретения, представленного в прилагаемой формуле изобретения, в функции и компоновке элементов, описанных в одном примере варианта осуществления, могут быть сделаны различные изменения.