УСТАНОВКА И СПОСОБ ДЛЯ ИЗОМЕРИЗАЦИИ ПОТОКА УГЛЕВОДОРОДОВ
INSTALLATION AND METHOD FOR ISOMERISATION OF HYDROCARBON FLOW

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к установке и способу для изомеризации потока углеводородов.
Уровень техники
Изомеризацию легких парафинов во многих случаях осуществляют для повышения октанового числа бензина. Обычно такие способы изомеризации осуществляют с отдельными фракциями легких углеводородов. В качестве примера изомеризацию бутана или пентана,и/или гексана (здесь и далее может быть названа сокращенно изомеризацией пентан-гексана) проводят с целью повышения качества бензина в отдельных устройствах для изомеризации. Как правило, изомеризацию бутана и пентан-гексана осуществляют в технологическом процессе с жидкой/паровой или паровой фазами в неподвижном слое катализатора. В реактор может поступать исходное сырье из легких парафинов, смешанных с газом, содержащим значительное количество водорода.
При изомеризации бутана или пентан-гексана вода является вредным веществом, которое может уменьшить срок службы катализатора в реакторе. В силу этого желательно удалить воду перед тем, как богатый водородом газ и/или парафиновое сырье поступит в реактор. Поэтому обычно как исходное сырье, так и указанный газ для удаления воды пропускают через отдельные аппараты для осушки (осушители).
Во многих случаях оба осушителя используют при размещении их последовательно или параллельно с попеременным проведением операций регенерации, независимо от того, является ли обрабатываемая текучая среда газом, богатым водородом, или углеводородом, содержащим бутан или пентан-бутан. Соответственно, один осушитель может функционировать, в то время как другой осушитель может находиться в процессе регенерации. На завершающей стадии процесса регенерации в осушителе может находиться жидкий регенерирующий агент, если осушитель является осушителем углеводородного сырья, или газообразный регенерирующий агент, если осушитель представляет собой осушитель газа. В зависимости от углеводородной фракции, которую подвергают изомеризации, регенерирующий агент может содержать, главным образом, изомеризованный продукт, например изобутан или, по меньшей мере, один продукт из изопентана и метилпентана или диметилбутана (который здесь и далее может быть назван изопентан-изогексан); или регенерирующий агент может включать в себя смесь из одного или более различных соединений с разветвленной цепью, соединений нормального строения и циклических соединений. В другом примере, как правило, регенерирующий агент выдувают из осушителя прежде, чем регенерированный осушитель приводят в действие, или по мере ввода осушителя в действие. Регенерирующий агент обычно направляют в реактор.
Регенерирующий агент, газообразный или жидкий, может вызывать нарушения в работе размещенных после него технологических аппаратов. В частности, газообразный регенерирующий агент может вызывать падение температур реакции, по мере того, как этот регенерирующий агент замещает водород, используемый в реакторе, и нарушает мольное отношение водород-углеводород в реакторе. Кроме того, жидкий регенерирующий агент может вызвать падение температур в реакторе при замещении реагента, а именно сырья, содержащего парафинистые углеводороды. Помимо этого, обычно газообразный регенерирующий агент имеет больший молекулярный вес, чем газ, богатый водородом. В результате замещение газа, богатого водородом, может нарушать процессы регулирования расхода газа, а именно расхода подпиточного газа, а также нарушать регулирование давления в ректификационной колонне, которую обычно используют после реактора. Таким образом, существует необходимость в уменьшении указанного нежелательного воздействия после регенерации осушителя газа для того, чтобы предотвратить нарушения функционирования размещенных ниже по потоку аппаратов.
Сущность изобретения
Одним примером воплощения может быть установка для изомеризации потока углеводородов, богатого углеводородом С4 и/или, по меньшей мере, одним из углеводородов С5 и С6. Установка может содержать: емкость, в которой находится текучая среда, содержащая, по меньшей мере, один реагент; устройство для перемещения текучей среды, принимающее из указанной емкости указанную текучую среду, содержащую, по меньшей мере, один реагент; по меньшей мере, один осушитель, принимающий текучую среду, содержащую, по меньшей мере, один реагент, из указанного устройства для перемещения текучей среды; и реактор, сообщающийся, по меньшей мере, с одним осушителем для приема текучей среды, содержащей, по меньшей мере, один реагент. Кроме того, указанный, по меньшей мере, один осушитель может сообщаться с указанной емкостью, по меньшей мере, посредством подачи текучей среды, содержащей, по меньшей мере, один реагент или регенерирующий агент, через сужающее устройство для текучей среды. Указанное сужающее устройство для текучей среды может осуществлять регулирование расхода и/или уменьшение давления регенерирующего агента, поступающего в указанную емкость. Указанный, по меньшей мере, один осушитель, может функционировать в первом режиме для осушки текучей среды, содержащей, по меньшей мере, один реагент, и во втором режиме в условиях регенерации, проводимой с помощью регенерирующего агента.
Другим примером воплощения изобретения может быть способ регенерации, по меньшей мере, одного осушителя установки для изомеризации потока углеводородов, богатого углеводородом С4 и/или богатого, по меньшей мере, одним из углеводородов С5 и С6. Указанный способ может включать: регенерацию, по меньшей мере, одного осушителя с помощью регенерирующего агента, при этом указанный, по меньшей мере, один осушитель содержит использованный регенерирующий агент; и рециркуляцию использованного регенерирующего агента выше по потоку от указанного, по меньшей мере, одного осушителя для перемешивания в течение некоторого периода времени, достаточного для разбавления использованного регенерирующего агента текучей средой, содержащей, по меньшей мере, один подлежащий осушке реагент, для минимизации нарушений при проведении одной или большего числа операций ниже по ходу движения потока.
Еще одним примером воплощения изобретения может быть способ регенерации, по меньшей мере, одной зоны осушки установки для изомеризации потока углеводородов. Способ может включать рециркуляцию использованного регенерирующего агента, богатого углеводородом С4 и/или богатого, по меньшей мере, одним из углеводородов С5 и С6, выше по потоку, по меньшей мере, от одной зоны осушки для перемешивания в течение некоторого периода времени, достаточного для разбавления использованного регенерирующего агента текучей средой, содержащей, по меньшей мере, один подлежащий осушке реагент, для минимизации нарушений при проведении одной или большего числа технологических операций ниже по ходу движения потока.
Таким образом, раскрытые здесь воплощения могут минимизировать нарушения при проведении операций ниже по ходу движения потока от зоны осушки текучей среды путем рециркуляции использованного регенерирующего агента в направлении выше по потоку от зоны осушки. Использованный регенерирующий агент может быть пропущен через сужающее устройство для текучей среды с тем, чтобы обеспечить разбавление использованного регенерирующего агента поступающей текучей средой, подлежащей осушке.
Определения
Используемый в настоящем описании термин «поток» может означать поток, содержащий молекулы различных углеводородов таких, как алканы, алкены, алкадиены и алкины с нормальной неразветвленной цепью, с разветвленной структурой или циклические, и необязательно другие вещества такие, как газы, например водород или примеси, например, тяжелые металлы, и соединения серы или азота. Указанный поток может также содержать ароматические или не ароматические углеводороды. Помимо этого, молекулы углеводородов могут быть сокращенно обозначены как C1, C2, С3…Сn, где n - количество атомов углерода в молекуле углеводорода. Кроме того, термин «углеводород Сn-Сn+1», например, «углеводород С5-С6» может означать, по меньшей мере, один из углеводородов С5 и С6.
Используемый здесь термин «зона» может относиться к некоторой области, содержащей одну или большее число единиц оборудования и/или одну или более подзон. Единицы оборудования могут представлять собой один или большее число реакторов или емкостей реакторов, нагревателей, сепараторов, теплообменников, трубопроводов, насосов, компрессоров и регуляторов. Кроме того, единица оборудования, например реактор, осушитель, или емкость могут также образовать одну или большее количество зон или подзон. Следует понимать, что каждая зона может содержать большее количество оборудования и/или емкостей, чем показано на фигурах.
Используемый в данном описании термин «сужающее устройство для текучей среды» обычно означает устройство, которое, по меньшей мере, непосредственно или опосредованно регулирует расход или уменьшает давление текучей среды. Обычно сужающее устройство для текучей среды уменьшает расход текучей среды по сравнению с отсутствием сужающего устройства, например в трубопроводе, и может за счет уменьшения сечения регулировать расход текучей среды, а не прерывать подачу текучей среды. Примером такого сужающего устройства для текучей среды может служить ограничительное отверстие или регулятор, как например, регулятор с индикацией перепада давления, регулятор с индикацией давления, регулятор с индикацией расхода, индикатор расхода или индикатор давления, обычно согласованно действующие совместно с одним или большим количеством других устройств, таких как регулирующий клапан или ограничительное отверстие. Примеры осуществления сужающих устройств для текучей среды могут включать комбинацию из двух или более элементов, таких как ограничительное отверстие, индикатор расхода, регулятор с индикацией перепада давления и регулирующий клапан; или действующие совместно регулятор с индикацией расхода и регулирующий клапан. Сужающее устройство для текучей среды может быть установлено на одной или большем количестве трубопроводных линий для изменения расхода текучей среды или снижения давления.
Используемый здесь термин «устройство для перемещения текучей среды» обычно означает устройство для транспортирования текучей среды. Такие устройства представляют собой насосы, используемые, как правило, для жидкостей, и компрессоры, обычно для газов.
Используемый здесь термин «богатый» может, как правило, означать, содержание в потоке, по меньшей мере, 50% и предпочтительно 70% (мольное содержание) соединения или группы соединений в потоке.
Используемый здесь термин «главным образом» может, как правило, означать, по меньшей мере, 90%, предпочтительно 95% и оптимально 99% (мольное содержание) соединения или группы соединений в потоке.
Используемый здесь термин «абсорбция» может относиться к способности удерживать материал в слое, содержащем абсорбент и/или адсорбент, за счет химического или физического взаимодействия между веществом, таким как вода, и слоем, и включает, но не ограничивается абсорбцией и/или адсорбцией. Удаление вещества из абсорбента может быть здесь названо «десорбцией».
Используемый здесь термин «использованный регенерирующий агент» может относиться к регенерирующему агенту, который уже был использован для осушки или десорбирования, или который был пропущен через один или большее число аппаратов или единиц оборудования, таких как осушитель. Использованный регенерирующий агент может содержать или может не содержать десорбируемое вещество, такое как вода, но не исключено, что использованный регенерирующий агент находится в аппарате, после того, как размещенный внутри аппарата рабочий элемент, например молекулярное сито, был регенерирован.
Используемый здесь термин «соединенный» может означать, что два элемента непосредственно или опосредованно сочленены, скреплены, взаимосвязаны, соединены или сформованы вместе как единое целое с помощью химических или физических средств с использованием технологических процессов, таких как штамповка, литье или сварка. Кроме того, два элемента могут быть соединены с помощью третьего элемента, такого как крепежный элемент, например винт, шпилька, скоба или заклепка; или с помощью адгезива или припоя.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - принципиальная схема примера установки для изомеризации текучей среды.
Фиг.2А - принципиальная схема примера первого устройства для осушки текучей среды.
Фиг.2В - принципиальная схема примера второго устройства для осушки текучей среды.
Фиг.3 - принципиальная схема примера третьего устройства для осушки текучей среды.
Подробное описание
На фиг.1 показана установка 100 для изомеризации потока углеводородов. В установку 100 может поступать текучая среда, содержащая, по меньшей мере, один реагент 110, проходящий по трубопроводу 210 или трубопроводу 410. Обычно текучая среда 110 может представлять собой жидкий поток углеводородов в трубопроводе 210 или богатый водородом газ в трубопроводе 410. Жидким потоком углеводородов может быть поток, богатый углеводородом С4, например бутаном, если установка 100 является установкой для изомеризации углеводорода С4. В качестве альтернативы, жидкий поток углеводородов может быть богатым углеводородами С5-С6, такими как пентан-гексан, если установка 100 представляет собой установку для изомеризации углеводородов С5-С6. Типовые установки обеих типов раскрыты, например, в источнике: Nelson A. Cusher, UOP Butamer Process and UOP Penex Process of the Handbook of Petroleum Refining Processes, Third Edition, Robert A. Meyers, Editor, 2004, стр.9.7-9.27. Однако в некоторых примерах воплощения установка 100 может быть использована также для одновременной изомеризации потока одного или большего числа бутанов, одного или большего числа пентанов, и одного или большего числа гексанов. Следует отметить, что реакции изомеризации включают такие реакции, в которых в качестве исходного сырья используют, преимущественно, нормальные парафины и в качестве продукта изомеризации - разветвленные парафины, а также такие реакции, в которых в качестве исходного сырья преимущественно используют сильно разветвленные парафины, а в качестве продукта изомеризации - нормальные парафины. Другими словами, жидкий поток углеводородов может быть богатый изобутаном или разветвленными углеводородами С5-С6. Другие реакции изомеризации, при участии углеводородов С4 или С5-С6, также находятся в пределах объема настоящего изобретения.
Для упрощения приведенного ниже раскрытия изобретения термины «жидкий углеводород» и «регенерирующий агент» могут относиться к обобщенным терминам, и необходимо понимать, что они применимы, например, к установке для изомеризации углеводорода С4 или к установке для изомеризации углеводородов С5-С6. В качестве примера, поток углеводородов, богатый углеводородом С4, может быть подвергнут изомеризации в реакторе для изомеризации углеводорода С4, а продукт, содержащий изомеризованный углеводород С4, может быть использован в качестве регенерирующего агента в установке для изомеризации углеводорода С4. Подобным же образом, поток углеводородов, богатый углеводородами С5-С6, может быть изомеризован в реакторе для изомеризации углеводородов С5-С6, а продукт, содержащий изомеризованные углеводороды С5-С6, может быть использован в качестве регенерирующего агента в установке для изомеризации углеводородов С5-С6.
Установка 100 может содержать одну или большее число емкостей 130, одно или большее количество устройств 140 для перемещения текучей среды, одну или большее число зон 150 осушки, и один или большее количество технологических аппаратов 160, расположенных ниже по ходу движения потока. Одна или большее количество емкостей 130 могут включать уравнительную емкость 230 или приемный резервуар 230 ректификационной колонны (здесь и далее такая емкость может быть обобщенно названа уравнительной емкостью 230), служащий для приема потока углеводородов, и емкость 430 на всасывании (компрессора), служащую для приема газа, богатого водородом, например, рециркуляционного потока газообразного водорода.
Одно или большее количество устройств 140 для перемещения текучей среды может включать в себя насос 240 для приема потока углеводородов из уравнительной емкости 230, и компрессор 440 для приема газа, богатого водородом из емкости 430 на всасывании. Одна или большее количество зон 150 осушки может включать зону 250 обезвоживания жидкости, которая принимает жидкий поток углеводородов, нагнетаемый насосом 240, и зону 450 осушки газа, которая принимает газ, поступающий из компрессора 440.
Вообще, уравнительная емкость 230, насос 240 и зона 250 обезвоживания жидкости входят в состав первого устройства 200 для осушки текучей среды. Обычно жидкий поток углеводородов протекает по трубопроводу 210 и выходит через трубопровод 310. Кроме того, емкость 430 на всасывании, компрессор 440 и зона 450 осушки газа входят в состав второго устройства 400 для осушки текучей среды. Обычно газ протекает по трубопроводу 410 и выходит через трубопровод 510. Оба устройства 200 и 400 более подробно будут описаны ниже.
Один или большее количество технологических аппаратов 160, размещенных ниже по потоку, могут быть разделены с образованием реакционной зоны 170 и зоны фракционирования 180, в которых могут осуществляться технологические операции, предусмотренные ниже по ходу движения потока. После выхода из зон 250 и 450 осушки поток углеводородов и газ, богатый водородом, могут быть объединены в реакционной зоне 170. Реакционная зона 170 может содержать первый реактор 172 и второй реактор 174, размещенный последовательно с первым реактором 172. Хотя на фигуре показаны только первый реактор 172 и второй реактор 174, следует понимать, что реакционная зона 170 может также содержать другое оборудование или другие емкости, как например, один или большее количество нагревателей, компрессор рециркулирующего газа, разделительную емкость и дополнительные реакторы. В качестве альтернативы, реакторы 172 и 174 могут быть включены в проведение одной операции. Поток, вытекающий из реакционной зоны 170, может протекать по трубопроводу 176 в зону 180 фракционирования.
Зона 180 фракционирования может содержать ректификационную колонну 192, производящую один или более разделенных продуктов 182. Хотя на фиг.1 показана одна ректификационная колонна 192, в установке могут быть задействованы две или большее количество ректификационных колонн, установленных последовательно и/или параллельно. Один или более разделенных продуктов 182 могут включать в себя первый продукт, состоящий из одного или большего числа газообразных продуктов, направляемых, например, к горючему газу по трубопроводу 184, и второй или изомеризованный продукт, транспортируемый по трубопроводу 186. Некоторая часть второго продукта может быть отведена по трубопроводу 188 и использована в качестве регенерирующего агента. Использованный регенерирующий агент может быть возвращен обратно в изомеризованный продукт, протекающий в трубопроводе 190, как это будет описании ниже. Объединенный поток может быть направлен в резервуар для хранения изомеризованного продукта, в ректификационную колонну или в другой технологический аппарат.
На фиг.2 представлено первое устройство 200 для осушки текучей среды. Указанное первое устройство 200 для осушки текучей среды может быть использовано для обезвоживания жидкого потока углеводородов, как правило, представляющего собой поток легких нормальных парафинов. Обычно первое устройство 200 для осушки текучей среды содержит уравнительную емкость 230, насос 240, по меньшей мере, один осушитель 254, один или большее количество клапанов 260, суживающее устройство 290 для текучей среды и нагреватель 300.
Предпочтительно, по меньшей мере, один осушитель 254 включает в себя первый осушитель 256 жидкости и второй осушитель 258 жидкости. Указанные осушители 256 и 258 могут быть размещены в зоне 250 обезвоживания жидкости, как показано на фиг.1. Кроме того, каждый осушитель 256 и 258 может содержать молекулярное сито, на котором происходит абсорбция воды, и соответствующую внутреннюю зону или подзону осушки. Обычно каждый осушитель 256 и 258 функционирует в первом режиме для осушки потока углеводородов, проходящего через указанный осушитель, и во втором режиме для регенерации осушителя. Как правило, указанные осушители 256 и 258 могут быть размещены последовательно и регенерируются поочередно при работающем в режиме осушки другом осушителе.
Один или большее число клапанов 260 могут включать в себя клапан 262, клапан 264, клапан 264' клапан 266, клапан 268, клапан 270, клапан 270', клапан 272, клапан 274, клапан 276, клапан 278, клапан 280, клапан 282 и клапан 284. Различные комбинации клапанов 260 могут быть открыты и закрыты с тем, чтобы направлять технологические потоки для осуществления первого и второго режимов функционирования осушителей.
В рассматриваемом примере воплощения суживающее устройство 290 для текучей среды может включать в себя индикаторный регулятор 292 расхода, взаимодействующий с регулирующим клапаном 294, и может регулировать расход и уменьшать давление регенерирующего агента. Нагреватель 300 может включать в себя паровой нагреватель 304 и пароперегреватель 308, предназначенные для нагревания регенерирующего агента в целях обеспечения функционирования осушителя во втором режиме - режиме регенерации осушителя. В частности, паровой нагреватель 304 может быть использован для испарения регенерирующего агента перед повышением с помощью пароперегревателя 308 температуры регенерирующего агента до температуры, достаточной для десорбирования воды из молекулярного сита осушителя 256 или 258.
В одном примере осуществления операции регенерации жидкий поток углеводородов может быть транспортирован по трубопроводу 210 в уравнительную емкость 230. После этого жидкий поток углеводородов может поступать в насос 240 и затем в первый осушитель 256 или во второй осушитель 258. Обычно жидкий поток углеводородов поступает в один из осушителей, к примеру, проходит через клапаны 278 и 280 в осушитель 258 для удаления из него воды. Затем обезвоженный жидкий поток углеводородов может проходить через клапаны 272 и 268 и по трубопроводу 310 в реакционную зону 170, показанную на фиг.1. Как правило, жидкий поток углеводородов обезвоживают в осушителе 258 при закрытых клапанах 266, 270, 270' и 276, в то время как клапаны 278, 280, 268 и 272 открыты.
Все это время другой осушитель 256 газа может находиться в режиме регенерации. Обычно регенерация представляет собой многостадийный процесс, использующий жидкий регенерирующий агент, поступающий из трубопровода 188, показанного на фиг.1, направляемый в нагреватель 300. В процессе регенерации регенерирующий агент может быть постепенно нагрет - сначала с помощью парового нагревателя 304 и затем с помощью как парового нагревателя 304, так и пароперегревателя 308, причем нагревание проводится до тех пор, пока указанный регенерирующий агент не нагреется до температуры, достаточной для десорбирования воды из молекулярного сита. Обычно регенерирующий агент протекает через паровой нагреватель 304, пароперегреватель 308 и затем по трубопроводу 288, проходя через клапан 282, поступает вверх осушителя 256. Регенерирующий агент может последовательно проходить через осушитель 256, клапан 284 и трубопровод 298, перед его охлаждением с помощью, например, охлаждающего водяного теплообменника. После этого регенерирующий агент может быть возвращен с помощью трубопровода 190 к изомеризованному продукту, как показано на фиг.1.
Затем регенерирующий агент медленно охлаждают за счет вначале выключения пароперегревателя 308 и затем парового нагревателя 304, но в то же время продолжается непрерывное прохождение регенерирующего агента через осушитель 256. Таким образом, осушитель 256 и связанное с ним оборудование могут быть постепенно охлаждены, чтобы обеспечить медленное снижение температуры. В конце процесса регенерации в осушителе 256 обычно находится жидкий регенерирующий агент.
В случае использования жидкого потока углеводородов использованный регенерирующий агент может быть направлен из осушителя 256 вверх к трубопроводу 286 через открытые клапаны 262 и 264, как это показано на фиг.2А. В качестве альтернативы, при использовании жидкого потока углеводородов использованный регенерирующий агент может быть направлен из осушителя 256 вниз через открытые клапаны 274 и 264 к трубопроводу 286, как показано на фиг.2В. Использованный жидкий регенерирующий агент может протекать через регулятор 292 с индикацией расхода, взаимодействующий с регулирующим клапаном 294. Обычно регулирующий клапан 294 регулирует расход жидкости, возвращаемой в уравнительную емкость 230 или до нее. При прохождении использованного регенерирующего агента через регулирующий клапан 294 давление текучей среды может снижаться так, что обеспечивается ее прохождение в уравнительную емкость 230. Как правило, существует большая разность давлений использованного регенерирующего агента до регулирующего клапана 294 и в уравнительной емкости 230. Использование регулирующего клапана 294 для снижения давления использованного регенерирующего агента может предотвратить «продувку» уравнительной емкости 230. Обычно желательно не только регулировать расход использованного регенерирующего агента, но также уменьшить его давление. Регулируя возврат использованного регенерирующего агента в уравнительную емкость, можно перемешивать и разбавлять использованный регенерирующий агент текучей средой, поступающей в трубопровод 210, для уменьшения нежелательного воздействия регенерирующего агента на проводимые ниже по потоку технологические операции и находящееся ниже по потоку оборудование и/или емкости, к примеру, технологические аппараты 160, входящие в состав аппаратов реакционной зоны 170 и зоны 180 фракционирования, показанных на фиг.1. Хотя было указано на использование регулятора с индикацией расхода и регулирующего клапана, следует понимать, что могут быть использованы и другие типы сужающих устройств для текучей среды, такие как ограничительное отверстие или устройство другого типа. Кроме того, при протекании использованного регенерирующего агента обратно в уравнительную емкость 230 может быть вычислен период времени для достижения желаемого разбавления регенерирующего агента. Регулятор 292 расхода может быть настроен на увеличение или уменьшение расхода регенерирующего агента, проходящего через регулирующий клапан 294. Обычно наличие сужающего устройства 290 для текучей среды, такого как регулирующий клапан 294, может уменьшить количество жидкости, возвращаемой обратно в уравнительную емкость 230, по сравнению с количеством жидкости, возвращаемой обратно в случае отсутствия сужающего устройства.
Как указано выше, осушитель 258 может функционировать в первом режиме, а другой осушитель 256 может функционировать во втором режиме. Следует принимать во внимание, что на фиг.2А и 2В представлены лишь принципиальные схемы, и дополнительные трубопроводные линии и/или клапаны могут быть использованы для обеспечения работы осушителя 256 в первом режиме, осушителя 258 во втором режиме и работы обоих осушителей при последовательном соединении. В качестве примера, осушители 256 и 428 после регенерации могут быть возвращены обратно в режим последовательного функционирования, например, так, чтобы осушитель 256 функционировал с запаздывания во времени по отношению к осушителю 258.
На фиг.3 представлено второе устройство 400 для осушки текучей среды. Указанное второе устройство 400 для осушки текучей среды может быть использовано для осушки газового потока, к примеру, газового потока, богатого водородом. Обычно второе устройство 400 для осушки текучей среды содержит емкость 430 на всасывании, компрессор 440, по меньшей мере, один осушитель 454, один или большее количество клапанов 460, суживающее устройство 490 для текучей среды и нагреватель 500. Второе устройство 400 для осушки текучей среды может содержать также другое сужающее устройство 590 для текучей среды, которое может быть использовано в альтернативном воплощении, описанном ниже.
Предпочтительно, по меньшей мере, один осушитель 454 включает в себя первый осушитель 456 газа и второй осушитель 458 газа. Указанные осушители 456 и 458 могут входить в состав зоны 450 осушки газа, показанной на фиг.1. Кроме того, каждый осушитель 456 и 458 может содержать молекулярное сито, на котором происходит абсорбция воды, и включает в себя соответствующую внутреннюю зону или подзону осушки. Вообще, каждый осушитель 456 и 458 функционирует в первом режиме для осушки газа, богатого водородом, проходящего через осушитель 456 или 458, и во втором режиме для регенерации осушителя 456 или 458. Обычно указанные осушители 456 и 458 размещены последовательно и регенерируются поочередно при работающем в режиме осушки другом осушителе.
Один или большее число клапанов 460 могут включать в себя клапан 462, клапан 464, клапан 466, клапан 468, клапан 470, клапан 472, клапан 474, клапан 476, клапан 478, клапан 480, клапан 482, клапан 484, клапан 550 и клапан 554 и клапан 562. Различные комбинации клапанов 460 могут быть открыты и закрыты с тем, чтобы направлять технологические потоки при осуществлении первого и второго режима функционирования осушителей.
В рассматриваемом примере воплощения сужающее устройство 490 для текучей среды может содержать ограничительное отверстие 492 и индикатор 494 расхода, и может уменьшать расход и снижать давление регенерирующего агента. Нагреватель 500 может содержать паровой нагреватель 504 и пароперегреватель 508 для нагревания регенерирующего агента при функционировании осушителя во втором режиме - режиме регенерации осушителя. В частности, паровой нагреватель 504 может быть использован для испарения регенерирующего агента, прежде чем пароперегреватель 508 нагреет регенерирующий агент до температуры, достаточной для удаления воды из молекулярного сита осушителя 456 или 458.
В одном примере функционирования в режиме регенерации газ, например газ, богатый водородом, может поступать по трубопроводу 410 в емкость 430 на всасывании. Затем этот газ может последовательно проходить к компрессору 440 и к одному из осушителей 456 и 458. В качестве примера, газ через клапаны 478 и 480 может входить в осушитель 458 для десорбирования воды. После этого осушенный газ через клапаны 472 и 468 может проходить в трубопровод 510 для его объединения с жидким потоком углеводородов, перед поступлением в реакционную зону 170, как это показано на фиг.1. Обычно газовый поток осушают в осушителе 458 при закрытых клапанах 466, 470, 474 и 476, в то время как клапаны 478, 480, 468 и 472 открыты.
Все это время другой осушитель 456 газа может находиться в режиме регенерации. Обычно регенерация представляет собой многостадийный процесс, использующий жидкий регенерирующий агент, поступающий из трубопровода 188, показанного на фиг.1, направляемый в нагреватель 500. В процессе регенерации регенерирующий агент может быть постепенно нагрет - сначала с помощью парового нагревателя 504 и затем с помощью как парового нагревателя 504, так и пароперегревателя 508, причем нагревание продолжается до тех пор, пока регенерирующий агент не нагреется до температуры, достаточной для десорбирования воды из молекулярного сита. Обычно регенерирующий агент протекает через паровой нагреватель 504, пароперегреватель 508 и затем по трубопроводу 488, проходя через клапан 482, поступает вверх осушителя 456. Регенерирующий агент может последовательно проходить через осушитель 456, клапан 484 и трубопровод 498, перед его охлаждением с помощью, например, охлаждающего водяного теплообменника. После этого, регенерирующий агент может быть возвращен в трубопровод 190 к изомеризованному продукту, как показано на фиг.1. Клапаны 462,474, 476 и 562 в этом случае закрыты.
Затем регенерирующий агент может быть медленно охлажден за счет вначале выключения пароперегревателя 508, но в то же время продолжается непрерывное прохождение регенерирующего агента через осушитель 456. Таким образом, осушитель 456 и связанное с ним оборудование могут быть охлаждены, чтобы обеспечить медленное снижение температуры. В конце процесса регенерации в осушителе 456 обычно находится регенерирующий агент в виде газа.
При использовании газа, богатого водородом, использованный регенерирующий агент может быть направлен из осушителя 456 к трубопроводу 486 через открытые клапаны 462 и 464 и 550 при закрытом клапане 554. Газообразный использованный регенерирующий агент может протекать через регулятор 494 с индикацией расхода и ограничительное отверстие 492. Обычно ограничительное отверстие 492 уменьшает расход и, кроме того, снижает давление регенерирующего агента, циркулирующего обратно в емкость 430 на всасывании, или давление регенерирующего агента до емкости 430 на всасывании. Благодаря перепаду давления использованного регенерирующего агента при прохождении через ограничительное отверстие 492 снижение давления до желаемого уровня может предотвратить «продувку» емкости 430 на всасывании. Кроме того, обычно желательно уменьшить расход регенерирующего агента с тем, чтобы обеспечить его разбавление (снижение содержания) в указанной емкости 430 на всасывании. Смешивание использованного регенерирующего агента с подаваемой текучей средой в трубопроводе 410 позволяет разбавить регенерирующий агент и уменьшить его нежелательное воздействие на проводимые ниже по потоку операции и находящееся ниже по потоку оборудование и/или емкости, к примеру, на технологические аппараты 160, размещенные в реакционной зоне 170 и зоне 180 фракционирования, показанные на фиг.1. Хотя выше было указано на использование индикатора 494 расхода и ограничительного отверстия 492, следует понимать, что могут быть использованы и другие типы сужающих устройств для текучей среды, такие как регулятор с индикацией расхода, взаимодействующий с регулирующим клапаном или одним или более устройств другого типа. В общем, наличие сужающего устройства 490 для текучей среды, такого как ограничительное отверстие 492, может уменьшить количество газа, возвращаемого обратно в емкость 430 на всасывании, по сравнению с количеством газа, возвращаемым обратно в случае отсутствия ограничительного отверстия.
За счет выбора геометрических размеров ограничительного отверстия продолжительность рецикла может быть приспособлена для достаточного разбавления использованного регенерирующего агента в емкости 430 на всасывании перед прохождением разбавленного регенерирующего агента, по меньшей мере, через один из осушителей 454 и затем в реакционную зону 170, как показано на фиг.1. За счет уменьшения расхода и давления использованного регенерирующего агента, возвращаемого обратно в емкость 430 на всасывании, использованный регенерирующий агент может быть разбавлен другими газами, поступающими в емкость 430 по трубопроводу 410. В результате может быть минимизировано нежелательное влияние регенерирующего агента на проводимые ниже по потоку операции и находящееся ниже по потоку оборудование и/или технологические аппараты 160, показанные на фиг.1.
Альтернативное воплощение может предотвратить конденсацию и абсорбцию регенерирующего агента на молекулярном сите с тем, чтобы ускорить удаление использованного регенерирующего агента из регенерированного осушителя путем снижения давления газа, богатого водородом, поступающего в осушитель 456. В данном примере воплощения осушитель 456 в конце процесса регенерации обычно содержит использованный регенерирующий агент в виде газа. В случае использования газа, богатого водородом, этот газ может проходить через открытый клапан 476 при закрытом клапане 474. Указанный богатый водородом газ может проходить в трубопровод 564 и через сужающее устройство 590 для текучей среды, содержащее индикатор 594 расхода и ограничительное отверстие 592 для снижения давления газа. После этого газ может проходить через открытый клапан 562 в осушитель 456. Регенерирующий агент может быть вытеснен из осушителя 456 через открытые клапаны 462 и 464. Затем клапан 554 может быть открыт, а клапан 550 может быть закрыт, так что регенерирующий агент может быть направлен в обход суживающего устройства 490 для текучей среды по трубопроводу 558 и поступает в трубопровод 486. Затем регенерирующий агент может быть подан до емкости 430 на всасывании или сборника или в нее. Таким образом, суживающее устройство 590 для текучей среды может косвенно регулировать расход и уменьшать давление использованного регенерирующего агента, и поддерживать давление в осушителе 456 ниже давления насыщения использованного регенерирующего агента.
Как указано выше, осушитель 458 может функционировать в первом режиме, а другой осушитель 456 может функционировать во втором режиме. Следует принимать во внимание, что дополнительные трубопроводные линии и/или клапаны могут быть использованы для обеспечения работы осушителя 456 в первом режиме, осушителя 458 во втором режиме и для работы обоих осушителей при последовательном соединении. В качестве примера, осушители 456 и 458 после регенерации могут быть возвращены обратно в режим последовательного функционирования, например, так, чтобы осушитель 456 функционировал с запаздывания во времени по отношению к осушителю 458.
Полагают, что специалист в данной области техники, исходя из приведенного выше описания, без дальнейшей разработки может использовать настоящее изобретение во всей его полноте. Раскрытые выше предпочтительные конкретные воплощения, таким образом, следует истолковывать лишь как иллюстративные, и никаким образом не ограничивающие остальную часть раскрытия.
В изложенном выше описании все температуры не переведены в градусах Цельсия, а все доли и проценты выражены в молях, если не указано иное.
Из приведенного выше описания специалист в данной области техники легко может установить существенные признаки изобретения и, без выхода за пределы объема и сущности изобретения, произвести различные изменения и модификации изобретения с тем, чтобы приспособить его к различным условиям и случаям использования.