СПОСОБ ГИДРООЧИСТКИ УЛЕВОДОРОДНОГО МАСЛА
METHOD OF HYDROTREATING HYDROCARBON OIL

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу гидроочистки углеводородного масла, использующему по меньшей мере первый и второй реактор.
Уровень техники
Способы гидроочистки углеводородных масел хорошо известны. К тому же способы, которые используют два или более реактора, описаны в литературе.
Процессы уменьшения количества соединений, содержащих серу или азот, и ароматических соединений, как правило, называются процессами гидроочистки. Эти процессы могут быть дополнительно разделены на процессы, которые главным образом направлены на насыщение ненасыщенных соединений, таких как ароматические соединения и олефины, в этом случае они называются процессами гидрирования, и процессы, которые главным образом направлены на уменьшение количества серосодержащих соединений и часто в то же самое время также азотсодержащих соединений, в этом случае они называются процессами гидродесульфуризации. Существуют также процессы, которые специально направлены на понижение количества азотсодержащих соединений, и в которых удаляется только относительно небольшое количество серосодержащих соединений. Они называются процессами гидроденитрогенирования. Под выражением «процессы гидродесульфуризации», которое используется в дальнейшем в этом документе, понимаются процессы, которые направлены на удаление серосодержащих соединений и необязательно некоторого количества азота. Процессы, в которых линейные парафиновые углеводороды изомеризуются в разветвленные алканы, называются гидроизомеризацией или процессами гидродепарафинизации. Эти процессы могут применяться к средним дистиллятам, чтобы понизить температуру застывания. В качестве альтернативы этот процесс может применяться к смазочным маслам для повышения индекса вязкости.
Процесс гидроочистки, использующий два последовательных реактора, был описан в WO 2011/006952 А2. В нем описан процесс гидроочистки, в котором смесь углеводородного масла и водородсодержащего газа пропускают через первую печь, и нагретую смесь приводят в контакт с катализатором гидроочистки в емкости первого реактора. Выходящий поток данного контакта разделяют на частично гидроочищенное углеводородное масло и загрязненный водородсодержащий газ. Разделение осуществляют в отпарной колонне с использованием водорода в качестве отпарного газа. Частично гидроочищенное углеводородное масло пропускают через вторую печь, и нагретое масло приводят в контакт в емкости второго реактора с катализатором гидроочистки в присутствии водородсодержащего газа. Продукт данной стадии разделяют на гидроочищенное углеводородное масло и использованный водородсодержащий газ, при этом гидроочищенное углеводородное масло может быть извлечено в качестве продукта, а использованный водородсодержащий газ рециркулируют в отпарную колонну.
Поскольку свойства продукта требуют изменения в течение года в том смысле, что свойства текучести на холоде продукта являются менее обязательными в летний период, чем в другие месяцы года, желательно иметь гибкий процесс гидроочистки, в котором первая и вторая стадия гидроочистки выгодным образом могут быть разъединены. Такое разъединение позволит использовать только емкость первого реактора в летний период и объединять использование емкостей двух реакторов в оставшуюся часть года. Основную трудность, однако, представляет запуск второй стадии гидроочистки, как только две стадии гидроочистки должны быть объединены снова, поскольку емкость второго реактора может быть легко повреждена в процессе запуска. Задачей настоящего изобретения является предложить способ, который облегчает объединение двух реакторных емкостей приемлемым образом, в то же время повышая рентабельность объединенного процесса.
Раскрытие изобретения
Соответственно настоящее изобретение предлагает способ гидроочистки углеводородного масла, использующий по меньшей мере первый реактор и второй реактор, включающий:
(i) обеспечение первого потока водородсодержащего газа;
(ii) гидроочистку углеводородного масла в первом реакторе с первым катализатором гидроочистки в присутствии первого потока водородсодержащего газа, обеспеченного на стадии (i), с получением первого выходящего потока;
(iii) разделение первого выходящего потока, полученного на стадии (ii) на гидроочищенное углеводородное масло и использованный водородсодержащий газ с помощью отпарной колонны, использующей водородсодержащий газ в качестве отпарного газа;
(iv) обеспечение второго потока водородсодержащего газа, который нагрет в секции нагревательного устройства, которое расположено выше по потоку от первого реактора, с получением потока нагретого водородсодержащего газа; и
(v) контактирование во втором реакторе по меньшей мере части потока нагретого водородсодержащего газа, полученного на стадии (iv), необязательно в присутствии по меньшей мере части гидроочищенного углеводородного масла, полученного на стадии (iii), со вторым катализатором гидроочистки для получения потока использованного водородсодержащего газа и второго выходящего потока, который содержит дополнительно гидроочищенное углеводородное масло, в том случае, когда гидроочищенное углеводородное масло, полученное на стадии (iii), также присутствует.
Осуществление изобретения
В соответствии с настоящим изобретением второй поток чистого водородсодержащего газа нагревают в секции нагревательного устройства, которое расположено выше по потоку от первого реактора, с получением потока нагретого чистого водородсодержащего газа.
Соответственно первый поток водородсодержащего газа и/или углеводородное масло нагревают в том же самом нагревательном устройстве перед тем, как нагретая смесь подается в первый реактор. В частном варианте осуществления настоящего изобретения первый поток водородсодержащего газа и углеводородное масло объединяют и нагревают в нижней секции нагревательного устройства перед тем, как нагретая смесь подается в первый реактор, тогда как второй поток водородсодержащего газа нагревают в верхней секции нагревательного устройства. Таким образом, рентабельность интегрированного способа значительно повышается, поскольку отдельная вторая печь выше по потоку от емкости второго реактора больше не требуется, тогда как в то же время использование такого нагревательного устройства позволяет осуществлять разогрев второго водородсодержащего газа тщательно контролируемым и гибким образом, как только работу второго реактора нужно будет объединять снова с работой первого реактора, после того, как он был отсоединен на летний период.
Настоящее изобретение включает в себя фазу разогрева второго реактора. Во время указанной фазы второй поток нагретого водородсодержащего газа подается во второй реактор, что позволяет второму реактору разогреваться и находиться под давлением регулируемым образом. Как только второй реактор разогрелся до требуемой температуры, к нему может быть приложено давление. Дополнительное преимущество настоящего способа заключается в том, что во время разогрева второго реактора катализатор гидроочистки внутри второго реактора может быть соответствующим образом восстановлен за счет второго потока нагретого водородсодержащего газа перед тем, как второй реактор снова будет введен в работу вместе с первым реактором. Соответственно при таком процессе разогрева температура в реакторе постепенно повышается. Повышение температуры соответственно может быть в диапазоне от 5 до 40°C/ч. После того, как достигнута температура в диапазоне от 240 до 350°C, второй катализатор гидроочистки соответственно может быть восстановлен за период времени от 4 до 16 часов, предпочтительно от 6 до 10 часов, перед тем как работа второго реактора снова будет объединена с работой первого реактора. Еще одно преимущество настоящего способа заключается в том, что второй поток нагретого водородсодержащего газа может соответственно использоваться для отпаривания углеводородного масла, которое присутствует на втором катализаторе гидроочистки, перед тем, как второй реактор отсоединяют или по меньшей мере часть второго катализатора гидроочистки меняют.
В соответствии с настоящим изобретением первый поток чистого водородсодержащего газа и второй поток водородсодержащего газа предпочтительно происходят из одного и того же источника чистого водородсодержащего газа. В течение периода, пока ко второму реактору не может быть приложено давление, резервный компрессор может использоваться для циркуляции потока водородсодержащего газа.
В общем, будет выгодно осуществлять гидроочистку углеводородного масла, из которого преобладающее количество, например более 70% по массе, целесообразно более 80% по массе и предпочтительно более 90% по массе, находится в жидкой фазе в условиях процесса, преобладающих в первом реакторе. Углеводородные масла, которые могут быть соответствующим образом гидроочищены в соответствии с настоящим изобретением, представляют собой керосиновые фракции, газойлевые фракции и смазочные масла. Особенно газойлевую фракцию вполне целесообразно подвергать настоящему изобретению, поскольку экологические ограничения на газойли ужесточаются. Подходящим газойлем может быть газойль, в котором большая часть углеводородов, например по меньшей мере 75% по массе, кипит в диапазоне от 150 до 400°C. Подходящее смазочное масло содержит по меньшей мере 95% по массе углеводородов, кипящих в диапазоне от 320 до 600°C.
Способ гидроочистки может быть процессом окончательной гидроочистки, в котором углеводородное масло незначительно изменяется, он может быть процессом гидрокрекинга, в котором понижается среднее количество атомов углерода в молекулах масла, он может быть процессом гидродеметаллизации, в котором металлические компоненты удаляются из углеводородного масла, он может быть процессом гидрирования, в котором ненасыщенные углеводороды становятся гидрированными и насыщенными, он может быть процессом гидродепарафинизации, в котором прямолинейные цепи молекул изомеризуются, или он может быть процессом гидродесульфуризации, в котором соединения серы удаляются из исходного сырья. Обнаружено, что настоящий способ особенно полезен, когда углеводородное масло содержит соединения серы, и условия гидроочистки включают в себя условия гидродесульфуризации. Способ также очень выгоден при очистке серосодержащих углеводородных масел, которые содержат так называемые термостойкие сернистые соединения, т.е. дибензотиофеновые соединения.
-1
-1
Условия гидроочистки, которые могут использоваться в способе настоящего изобретения, не являются критически важными и могут быть скорректированы в соответствии с типом конверсии, которой подвергается углеводородное масло. Обычно условия гидроочистки на стадиях (ii) и (v) включают в себя температуру, находящуюся в диапазоне от 250 до 480°C, предпочтительно от 320 до 400°C, давление от 10 до 150 бар, предпочтительно от 20 до 90 бар, и среднечасовую скорость подачи сырья от 0,1 до 10 ч, предпочтительно от 0,4 до 4 ч. Специалист сможет привести условия в соответствие с типом сырья и желаемой гидроочисткой.
Предпочтительно второй поток водородсодержащего газа, обеспечиваемый на стадии (iv), содержит менее 0,1% по объему сероводорода.
Катализатор гидроочистки на стадии (ii) подходящим образом представляет собой катализатор гидродесульфуризации, а катализатор гидроочистки на стадии (v) подходящим образом представляет собой катализатор гидродепарафинизации.
Подходящим образом катализатор гидродесульфуризации на стадии (ii) содержит один или несколько металлов из групп VB, VIB и VIII периодической системы элементов на твердом носителе.
Подходящим образом катализатор депарафинизации, используемый на стадии (v), содержит в качестве каталитически активного металла один или несколько благородных металлов из группы VIII периодической системы элементов на твердом носителе.
Подходящие катализаторы содержат по меньшей мере один металл из группы VB, VIB и/или VIII периодической системы элементов на подходящем носителе. Примеры подходящих металлов включают кобальт, никель, молибден и вольфрам, но также могут использоваться благородные металлы, такие как палладий или платина. Особенно в тех случаях, когда углеводородное масло содержит серу, катализатор подходящим образом содержит носитель и по меньшей мере один металл из группы VIB и VIII. В то время как данные металлы могут присутствовать в форме своих оксидов, предпочтительно использовать металлы в форме сульфидов. Поскольку обычно катализатор может быть получен в своей оксидной форме, катализаторы впоследствии могут подвергаться предварительному сульфидированию, которое может осуществляться ex-situ, но предпочтительно проводится in-situ, в частности в условиях, которые сходны с осуществляемой конверсией.
Металлы соответствующим образом объединяются на носителе. Носитель может быть аморфным тугоплавким оксидом, таким как диоксид кремния, оксид алюминия или диоксид кремния-оксид алюминия. Также могут быть использованы другие оксиды, такие как диоксид циркония, диоксид титана или оксид германия. Для процессов гидродепарафинизации могут использоваться кристаллические алюмосиликаты, такие как бета-цеолит, ZSM-5, морденит, ферриерит, ZSM-11, ZSM-12, ZSM-23 и другие среднепористые цеолиты. Если условия гидроочистки включают гидрокрекинг, катализатор предпочтительно может содержать другой цеолит. Подходящими цеолитами являются цеолиты фожазитового типа, такие как цеолит Х или Y, в частности сверхстабильный цеолит Y. Другие, предпочтительно крупнопористые цеолиты, также могут использоваться. Цеолиты, как правило, объединяют с аморфным связующим, таким как оксид алюминия. Металлы соответствующим образом объединяют с катализатором с помощью пропитки, погружения, совместного дробления, замешивания или дополнительно в случае цеолитов с помощью ионного обмена. Очевидно, что специалист в данной области будет знать, какие катализаторы являются подходящими, и как такие катализаторы могут быть получены.
Первый и второй катализаторы гидроочистки могут присутствовать в соответствующем реакторе в одном или нескольких слоях.
Подходящим образом по меньшей мере часть потока использованного водородсодержащего газа, полученного на стадии (v), может использоваться в качестве отпарного газа на стадии (iii).
Кроме того, газообразные углеводороды, которые могут быть получены во втором реакторе гидроочистки, могут использоваться при отпаривании. Кроме того, поскольку поток использованного водородсодержащего газа, полученный на стадии (v), выходит из второго реактора гидроочистки, он может стать доступным в условиях гидроочистки, что влечет за собой повышенную температуру. Поток использованного водородсодержащего газа при такой повышенной температуре будет способствовать дальнейшему отпариванию и улучшит рекуперацию тепла использованного водородсодержащего газа.
Подходящим образом как первый, так и второй потоки углеводородсодержащего газа содержат чистый водородсодержащий газ. Под «чистым водородсодержащим газом» понимается газ, который содержит менее 0,1 об.% сероводорода, исходя из общего объема газа, предпочтительно менее 0,01 об.%, более предпочтительно менее 20 ppmv (объемных частей на миллион) и наиболее предпочтительно менее 5 ppmv. Примеры чистого водородсодержащего газа могут включать свежий подпиточный водород, полученный, например, с помощью парового риформинга, или загрязненный водородсодержащий газ, который был подвергнут очистке, например, амином. Такой загрязненный газ может быть получен в настоящем способе, но также загрязненный водородсодержащий газ из других источников или процессов может подвергаться очистке и использоваться впоследствии в настоящем способе. Содержание водорода в чистом водородсодержащем газе предпочтительно составляет по меньшей мере 95 об.%, более предпочтительно по меньшей мере 97 об.%, исходя из всего чистого водородсодержащего газа.
В первом варианте осуществления водородсодержащий газ, используемый на стадии (ii) в первом реакторе, представляет собой чистый водородсодержащий газ. Это гарантирует, что количество газа, которое должно быть подано в первый реактор, может быть сведено к минимуму. Такой газ подходящим образом может быть получен в результате очистки загрязненного водородсодержащего газа, например такого загрязненного газа, который становится доступным в настоящем способе.
В предпочтительном варианте осуществления выходящий поток из первого реактора подается в газожидкостный сепаратор перед использованием в отпарной колонне. Газовая фаза в выходящем потоке обычно содержит большие количества, такие как от 0,5 до 5,0 об.%, исходя из общего объема газовой фазы, загрязнителей, таких как сероводород. Данная фаза поэтому отводится в виде загрязненного водородсодержащего газа в газожидкостном сепараторе и предпочтительно может подаваться в секцию очистки, такую как аминовый скруббер. Жидкая фаза, содержащая частично гидроочищенное углеводородное масло, отводится из газожидкостного сепаратора и подается в отпарную колонну. Отпарная колонна работает с по меньшей мере частью потока использованного водородсодержащего газа, полученного на стадии (v) из второго реактора. Комбинация потока использованного водородсодержащего газа и очищенного газа, полученного на стадии (iii), может подаваться в первый реактор в качестве водородсодержащего газа. Очевидно, что в таком варианте осуществления первый выходящий поток подается в газожидкостный сепаратор перед использованием отпарной колонны. Большинство загрязнителей будет удалено в газожидкостном сепараторе.
Следует понимать, что в процессах гидроочистки на стадиях (ii) и (v) будет потребляться водород. Как правило, потребление водорода на стадиях гидроочистки не является критическим для способа и зависит от типа углеводородного масла, которое подвергается обработке. Подходящим образом потребление водорода в каждом из реакторов в условиях гидроочистки варьирует в диапазоне от 0,1 до 2,5% масс., исходя из массы углеводородного масла для первого реактора и массы частично гидроочищенного углеводородного масла для второго реактора. Водород, потребляемый в первом и втором реакторе, соответственно восполняется по меньшей мере на 80% с помощью добавления чистого водородсодержащего газа во второй реактор. Таким путем количество газа, который становится загрязненным значительными количествами загрязнителей в первом реакторе, сводится к минимуму. Дополнительная минимизация может быть соответствующим образом достигнута с помощью восполнения по меньшей мере 90%, более предпочтительно практически 100% водорода, потребленного в первом и втором реакторе, чистым водородсодержащим газом, подаваемым во второй реактор.
Первый выходящий поток из первого реактора содержит частично гидроочищенное углеводородное масло. На стадии (iii) данное частично гидроочищенное углеводородное масло отделяется от загрязненного водородсодержащего газа. В предпочтительном варианте осуществления подлежащее очистке углеводородное масло представляет собой газойль, который обычно содержит соединения серы. В первом реакторе эти соединения серы конвертируются в сероводород, который загрязняет водородсодержащий газ. В соответствии со способом настоящего изобретения загрязненный водородсодержащий газ отделяется на стадии (iii) от частично гидроочищенного углеводородного масла в отпарной колонне. В процессе отпаривания водородсодержащий газ, предпочтительно по меньшей мере часть потока использованного водородсодержащего газа, полученного на стадии (v), используется в качестве отпарного газа. Загрязненный водородсодержащий газ, полученный таким образом в отпарной колонне, подходящим образом очищается и повторно используется в качестве чистого водородсодержащего газа на стадии (v) и необязательно на стадии (ii).
Очистка загрязненных водородсодержащих газов, особенно при загрязнении сероводородом и другими соединениями серы, такими как сернистый углерод или сульфоксид углерода, хорошо известна. Подходящий способ удаления этих загрязнителей кратко описан в ЕР-А 611816 и осуществляется с помощью аминовой очистки. Таким образом, загрязненный водородсодержащий газ предпочтительно очищают с помощью обработки амином.
В таких ситуациях загрязненный водородсодержащий газ соответствующим образом приводится в контакт с водным аминовым раствором. Водный раствор содержит одно или несколько аминовых соединений. Подходящими аминовыми соединениями являются первичные, вторичные и третичные амины. Предпочтительно амины содержат по меньшей мере один гидроксиалкильный фрагмент. Алкильная группа в таком фрагменте предпочтительно содержит от 1 до 4 атомов углерода. В случае вторичных и третичных аминов аминовые соединения предпочтительно содержат одну или несколько алкильных и гидроксиалкильных групп, каждая из которых предпочтительно содержит от 1 до 4 атомов углерода. Подходящие примеры аминовых соединений включают моноэтаноламин, монометаноламин, монометил-этаноламин, диэтил-моноэтаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин, диизопропаноламин, диэтиленгликоль моноамин, метилдиэтаноламин и их смеси. Другими подходящими соединениями являются N,N'-ди(гидроксиалкил)пиперазин, N,N,N',N'-тетракис(гидроксиалкил)-1,6-гександиамин, в которых алкильный фрагмент может содержать от 1 до 4 атомов углерода.
Водный раствор может также содержать физические растворители. Подходящие физические растворители включают в себя тетраметиленсульфон (сульфолан) и производные, амиды алифатических карбоновых кислот, N-алкилпирролидон, в частности N-метилпирролидон, N-алкилпиперидоны, в частности N-метилпиперидон, метанол, этанол, этиленгликоль, полиэтиленгликоли, моно- или ди(C1-C4)алкиловые эфиры этиленгликоля или полиэтиленгликолей, подходящим образом имеющие молекулярную массу от 50 до 800, и их смеси.
Концентрация аминового соединения в водном растворе может варьировать в широких пределах. Специалист сможет определить подходящие концентрации без лишнего труда. Предпочтительно водный раствор содержит по меньшей мере 15% масс. воды, от 10 до 65% масс., предпочтительно от 30 до 55% масс. аминовых соединений, и от 0 до 40% масс. физического растворителя, при этом все процентные содержания приводятся на основе массы воды, аминового соединения и физического растворителя.
Условия, при которых загрязненный водородсодержащий газ подвергается аминовой очистке, включают температуру от 0 до 150°C, предпочтительно от 10 до 60°C, и давление от 10 до 150 бар, предпочтительно от 35 до 120 бар.
Отпарной газ в отпарной колонне содержит водородсодержащий газ. Поскольку по меньшей мере часть отпарного газа может подходящим образом стать доступной в результате реакции гидроочистки на стадии (v), она становится доступной при повышенной температуре. Поскольку повышенная температура дает улучшенную эффективность отпаривания по сравнению с эффективностью отпаривания холодного газа и противодействует охлаждающему эффекту отпаривания, очевидно, что настоящий способ обеспечивает дополнительное преимущество в том, что получают улучшенное отпаривающее действие. Водородсодержащий газ, используемый в качестве отпарного газа на стадии (iii), выгодным образом имеет температуру от 250 до 480°C, предпочтительно от 320 до 400°C.
Часть или все частично гидроочищенное углеводородное масло подвергают дальнейшей гидроочистке на стадии (v). Как указано выше, настоящий способ является особенно предпочтительным, когда очищаемым углеводородным маслом является газойль. Таким образом, особенно предпочтительный катализатор гидроочистки на стадии (ii) представляет собой катализатор гидродесульфуризации, а катализатор гидроочистки на стадии (v) представляет собой катализатор гидродепарафинизации. В таких случаях катализатор гидродесульфуризации подходящим образом содержит необязательно сульфидированный катализатор, содержащий один или несколько металлов из групп V, VI и VIII периодической системы элементов на твердом носителе. Как указывалось ранее, твердый носитель может быть выбран из любых тугоплавких оксидов, описанных выше. Катализатор гидродесульфуризации, в частности, может содержать один или более из металлов никеля и кобальта и один или более из металлов молибдена и вольфрама. Катализатор может быть выгодным образом сульфидированным, как описано выше.
Катализатор депарафинизации подходящим образом содержит в качестве каталитически активного металла один или несколько благородных металлов из группы VIII периодической системы элементов на твердом носителе. Предпочтительно благородный металл выбирают из группы, состоящей из платины, палладия, иридия и рутения. Носитель предпочтительно содержит описанный выше цеолит в сочетании со связующим материалом. Подходящий связующий материал включает оксид алюминия, диоксид кремния и диоксид кремния-оксид алюминия. Однако также могут использоваться другие тугоплавкие оксиды.
Как указано выше, настоящий способ может быть соответствующим образом использован в период запуска второго реактора или непосредственно перед отсоединением второго реактора от первого реактора.
Соответственно настоящее изобретение также предлагает в одном варианте осуществления способ гидроочистки углеводородного масла, использующий по меньшей мере первый реактор и второй реактор, включающий:
(i) обеспечение первого потока водородсодержащего газа;
(ii) гидроочистку углеводородного масла в первом реакторе с первым катализатором гидроочистки в присутствии первого потока водородсодержащего газа, обеспеченного на стадии (i), с получением первого выходящего потока;
(iii) разделение первого выходящего потока, полученного на стадии (ii), на гидроочищенное углеводородное масло и использованный водородсодержащий газ с помощью отпарной колонны, использующей водородсодержащий газ в качестве отпарного газа;
(iv) обеспечение второго потока водородсодержащего газа, который нагрет в секции нагревательного устройства, которое расположено выше по потоку от первого реактора, с получением потока нагретого водородсодержащего газа; и
(v) контактирование во втором реакторе по меньшей мере части потока нагретого водородсодержащего газа, полученного на стадии (iv), со вторым катализатором гидроочистки с получением потока использованного водородсодержащего газа.
Следует иметь ввиду, что в таких вариантах осуществления (a) запуска второго реактора или (b) отпаривания углеводородного масла из второго катализатора гидроочистки перед отсоединением второго реактора частично гидроочищенное углеводородное масло не будет подаваться во второй реактор.
Настоящее изобретение также предлагает способ гидроочистки, в котором объединена работа первого и второго реакторов.
Следовательно, настоящее изобретение также предлагает во втором варианте осуществления способ гидроочистки углеводородного масла, использующий по меньшей мере первый реактор и второй реактор, включающий:
(i) обеспечение первого потока водородсодержащего газа;
(ii) гидроочистку углеводородного масла в первом реакторе с первым катализатором гидроочистки в присутствии первого потока водородсодержащего газа, обеспеченного на стадии (i), с получением первого выходящего потока;
(iii) разделение первого выходящего потока, полученного на стадии (ii), на гидроочищенное углеводородное масло и использованный водородсодержащий газ с помощью отпарной колонны, использующей водородсодержащий газ в качестве отпарного газа;
(iv) обеспечение второго потока водородсодержащего газа, который нагрет в секции нагревательного устройства, которое расположено выше по потоку от первого реактора, с получением потока нагретого водородсодержащего газа; и
(v) контактирование во втором реакторе по меньшей мере части потока нагретого водородсодержащего газа, полученного на стадии (iv), в присутствии по меньшей мере части гидроочищенного углеводородного масла, полученного на стадии (iii), со вторым катализатором гидроочистки с получением потока использованного водородсодержащего газа и второго выходящего потока, который содержит дополнительно гидроочищенное углеводородное масло.
На стадии (vi) второй выходящий поток гидроочистки во втором реакторе может быть извлечен и разделен на гидроочищенное углеводородное масло и поток использованного водородсодержащего газа. В соответствии с настоящим изобретением на стадии (vii) по меньшей мере часть потока использованного водородсодержащего газа может быть передана на стадию (iii) для использования в качестве отпарного газа. Предпочтительно по меньшей мере 90 об.% потока использованного водородсодержащего газа передается на стадию (iii), более предпочтительно по меньшей мере 95 об.% и наиболее предпочтительно весь объем потока использованного водородсодержащего газа передается на стадию (iii).
Разделение на стадии (vi) может осуществляться любым подходящим способом. Подходящий способ включает использование средств разделения внутри второго реактора, содержащего направленную вниз тарелку, имеющую отверстие между нижним краем тарелки и стенкой реактора. Предпочтительно у нижнего края тарелки предусмотрен направленный вниз фланец. Это соответствует аналогичной тарелке, описанной в ЕР-А 611861. В качестве альтернативы разные разделительные тарелки могут использоваться в нижней части второго реактора. В еще одном варианте осуществления разделение выходящего потока гидроочистки во втором реакторе осуществляют в отдельном газожидкостном сепараторе, необязательно с дополнительной интеграцией тепла. Выходящий поток до или после разделения может быть подходящим образом использован для теплообмена с частично гидроочищенным углеводородным маслом, выходящим из отпарной колонны. Это имеет преимущество в том, что выходящий поток охлаждается, тогда как частично гидроочищенное углеводородное масло может нагреваться до требуемой температуры гидроочистки без использования дополнительной печи. Очевидно, что это даст значительное преимущество экономической и тепловой эффективности.
На фиг. 1 показана упрощенная технологическая схема двух вариантов осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 2 показана упрощенная технологическая схема дополнительного варианта осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 1 показана линия 1, по которой углеводородное масло проходит через теплообменник 2, и в которую добавляют чистый водородсодержащий газ по линии 3е, выше или ниже по потоку от теплообменника 2. Смесь водородсодержащего газа и углеводородного масла пропускается через нижнюю секцию печи 4, и нагретая смесь пропускается по линии 5 в первый реактор 6 гидроочистки. Первый реактор 6 гидроочистки снабжен тремя катализаторами. Между последовательными слоями, по линиям 3c и 3d соответственно добавляется квенч, например чистый водородсодержащий газ. В принципе поток в первом и втором реакторе может быть восходящим или нисходящим. Предпочтительно прямоточное прохождение водородсодержащих газов и углеводородного масла или частично гидроочищенного углеводородного масла через реакторные емкости в нисходящем направлении. Таким путем поток газа и поток жидкости можно надежно регулировать. Кроме того, можно легче регулировать температуры реакции. Выходящий поток из первого реактора отводится по линии 7. Выходящий поток также проходит через теплообменник 2 для предварительного нагревания очищаемого углеводородного масла и впоследствии поступает в отпарную колонну 8. В отпарной колонне отпарной газ в виде использованного водородсодержащего газа подается в нижнюю часть по линии 10, и газообразные компоненты в выходящем потоке из линии 7 вместе с отпарным газом отводятся в виде загрязненного водородсодержащего газа по линии 9. Загрязненный водородсодержащий газ очищается в колонне 16 аминовой абсорбции, и очищенный, чистый водородсодержащий газ извлекается по линии 3. Линия 3 разделяется на линию 3e, которая приводит водородсодержащий газа в углеводородное масло, линию 3b, которая разделяется впоследствии на линии 3c и 3d для обеспечения первого реактора 6 дополнительным водородом для регулирования температуры реактора, и линию 3a, с помощью которой водородсодержащий газ нагревается в верхней секции печи 4. Полученный таким образом нагретый водородсодержащий газ затем через линию 14 объединяется с частично гидроочищенным углеводородным маслом в линии 11, и таким образом полученные объединенные потоки затем вводятся во второй реактор 12 по линии 23. Следует понимать, что хотя аминовая абсорбция показана на фигуре в виде единственной абсорбционной колонны 16, установка аминовой очистки содержит абсорбционную и десорбционную колонны и необязательно один или несколько компрессоров. Кроме того, чистый водородсодержащий газ в линии 3 может быть подвергнут теплообмену с одним или несколькими другими технологическими потоками, такими как загрязненный водородсодержащий газ в линии 9 и/или выходящий поток из первого реактора в линии 7. Отпаренное, частично гидроочищенное углеводородное масло отводится из отпарной колонны 8 по линии 11, в результате чего во время объединенной работы двух реакторов вентиль 17 закрыт.Частично гидроочищенное углеводородное масло в линии 11 может подаваться во второй реактор 12. В соответствии с настоящим изобретением по меньшей мере 80% водорода, потребленного в реакторах 6 и 12, будет добавлено в реактор 12. Специалисту будет ясно, что при необходимости порция свежего подпиточного водорода, т.е. до 20% от потока газообразного водорода, может быть восполнено потоком водородсодержащего газа из линии 3. Очищенное углеводородное масло из реактора 12 разделяется на газообразный и жидкий поток или внутри реактора с помощью специальной разделительной тарелки 13, или в отдельном каплеотбойнике. Газообразные компоненты, т.е. использованный водородсодержащий газ отводится из реактора 12 по линии 10, которая передает использованный водородсодержащий газ в отпарную колонну 8. Жидкое гидроочищенное углеводородное масло извлекается по линии 15. Продукты в линии 15 могут быть разделены на фракции любым известным способом. Во время процесса запуска реактора 12, непосредственно перед отсоединением реактора 12, когда углеводородное масло отпаривается из катализатора в реакторе 12, или когда нужно заменить катализатор в реакторе 12, чистый нагретый водородсодержащий газ может вводиться в реактор 12 по линии 14, тогда как поток частично гидроочищенного углеводородного масла больше не может поступать в реактор 12 благодаря закрытому вентилю 20, и частично гидроочищенное углеводородное масло может быть извлечено по линии 21 при открытом вентиле 17. Когда реактор 12 полностью отсоединен от реактора 6, поток водорода в реактор 12 по линии 14 также будет прекращен с помощью закрытых вентилей 19 и 22, и отведение выходящего потока из реактора 12 будет остановлено с помощью закрытого вентиля 18. Кроме того, по меньшей мере часть водородсодержащего газа может обходить печь 4 посредством линии 21 и вентиля 22 и может быть объединена с нагретым водородсодержащим газом в линии 14.
В дополнительном варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 2, добавлена линия 24 для циркуляции потока водородсодержащего газа. Добавлены вентили 25 и 26. Линия 3 теперь разделяется на линию 3e, которая приводит водородсодержащий газ в углеводородное масло, линию 3b, которая впоследствии разделяется на линии 3c и 3d для обеспечения первого реактора 6 дополнительным водородом для регулирования температуры реактора, и линию 3a, с помощью которой водородсодержащий газ нагревается в верхней секции печи 4. В течение периода, пока ко второму реактору не может быть приложено давление, резервный компрессор может использоваться для циркуляции потока водородсодержащего газа по линии 24 при закрытых вентилях 25 и 26.