СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКООКТАНОВЫХ БЕНЗИНОВЫХ ФРАКЦИЙ И АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ
METHOD OF PRODUCING HIGH-OCTANE GASOLINE FRACTIONS AND AROMATIC HYDROCARBONS

6
10
Изобретение относится к способам получения высокооктановых бензиновых фракций и ароматических углеводородов С-С из выкипающего в области температур кипения бензинолигроиновых фракций углеводородного сырья с применением цеолитсодержащих катализаторов и может быть использовано в нефте- и газоперерабатывающей промышленностях.
5
12
Из углеводородного сырья, выкипающего в области температур кипения бензинолигроиновых фракций, высокооктановые бензиновые фракции обычно получают процессами изомеризации и каталитического риформинга, которые предъявляют жесткие требования к качеству сырья [Гуреев А.А., Жоров Ю.М., Смидович Е.В. Производство высокооктановых бензинов. - М., - Химия, 1981, - 224 с.]. В настоящее время разрабатывают новые процессы и цеолитсодержащие катализаторы для них, позволяющие перерабатывать углеводородное сырье широкого фракционного состава (от углеводородов С до С и выше) в высокооктановые бензины за одну стадию. В качестве активного компонента катализатора чаще всего используют цеолит ZSM-5 (структурный тип MFI) или ZSM-11 (структурный тип MEL); возможно применение цеолитов, модифицированных элементами I-VIII групп.
6
10
2
12
Так, например, известны способы получения высокооктановых бензиновых фракций и/или ароматических углеводородов С-С [Пат. США №5961818, 1999; Пат. РФ №2372988, 2009; Пат. РФ №2417249, 2011; Пат. РФ №2518481, 2013; Пат. РФ №2658832, 2018] и многие другие их аналоги. Согласно данным способам высокооктановые бензиновые фракции получают из углеводородов C-C путем контактирования сырья в интервале температур 200-650°С и давлений 0,1-6,0 МПа с цеолитсодержащими катализаторами и последующего выделения целевого продукта. Общими недостатками приведенных выше способов и их аналогов являются относительно низкие выходы получаемых бензиновых фракций.
1
10
-1
Известны установка и способ переработки смеси углеводородов С-С различного состава и кислородсодержащих соединений [Пат. РФ №2671568, 2018]. Согласно данному способу, указанное сырье перерабатывают в высокооктановый бензин следующим образом. Потоки углеводородного сырья и кислородсодержащих соединений смешивают, нагревают до температуры переработки и подают в один из двух или более реакторов, работающих попеременно в цикле «реакция - регенерация». Переработку сырья на стадии «реакция» осуществляют в присутствии катализаторов на основе цеолитов группы пентасилов (цеолиты ZSM-5, ZSM-11) при температуре 250-600°С, давлении 0,1-10,0 МПа, объемной скорости подачи жидкого сырья 0,1-10 ч. Продукты реакции охлаждают и разделяют в трехфазном сепараторе с выделением водной фазы, углеводородных газов и жидкого нестабильного углеводородного катализата. Нестабильный катализат разделяют в ректификационной колонне с получением верхом колонны фракции углеводородного газа, сжиженного углеводородного газа и кубом колонны - стабильной высокооктановой бензиновой фракции или концентрата ароматических углеводородов. Основным недостатком данного способа является невозможность регулирования температуры конца кипения производимого бензина, т.к. при переработке сырья в режиме получения высокооктанового бензина отбираемый кубом ректификационной колонны продукт будет иметь более высокую температуру конца выкипания, чем требуют современные стандарты.
Описанного выше недостатка лишены способы, в которых разделение продуктов реакции осуществляют по двухколонной схеме, например, такие как установки и способы получения высокооктановых бензиновых фракций и/или ароматических углеводородов [Пат. РФ №2053013, 1996; Пат. РФ №2098173, 1997], различающиеся между собой конструкцией реакторных блоков. Согласно этим способам, применяемые каталитические установки в зависимости от вида исходного сырья могут не содержать, а могут и содержать от 1 до 4 ректификационных колонн для разделения сырья, в т.ч. для выделения фракции сырья для каталитического процесса. Получение высокооктановых бензиновых фракций на этих установках осуществляют путем подачи сырья каталитического процесса в попеременно работающие в цикле «реакция - регенерация» реакторные блоки с загруженным катализатором, содержащим цеолит ZSM-5 или ZSM-11. Переработку сырья на катализаторе осуществляют при повышенной температуре и избыточном давлении. Выходящие из реакторных блоков продукты реакции охлаждают и разделяют в сепараторе с выделением углеводородных газов и жидкого нестабильного углеводородного катализата, а в случае переработки кислородсодержащих соединений - и водной фазы. После сепаратора нестабильный катализат подают в ректификационную колонну-стабилизатор с получением верхом колонны фракции углеводородного газа, возможно, сжиженного углеводородного газа, и кубом колонны - стабильной бензиновой фракции с необходимым давлением насыщенных паров. Выделенную стабильную бензиновую фракцию далее подают во вторую продуктовую ректификационную колонну, верхом которой отбирают целевой продукт - высокооктановую бензиновую фракцию с необходимыми температурами выкипания 90% об. и конца кипения, а кубом колонны - углеводородной фракции, выкипающей при температурах выше температур кипения бензина. Общими недостатками этих способов являются относительно низкие выходы получаемых бензиновых фракций.
6
10
Наиболее близким по своей технической сути и достигаемому эффекту является способ получения высокооктановых бензиновых фракций и ароматических углеводородов [Пат. РФ №2334781, 2008]. Согласно выбранному прототипу, получение высокооктановых бензиновых фракций и ароматических углеводородов С-С из углеводородного сырья осуществляют следующим образом.
-1
1
4
3
4
6
10
Сырье нагревают до температуры переработки в соответствующих технологических аппаратах и в одном или в нескольких реакторах при давлении 0,4-4,0 МПа, температуре 320-480°С и массовой скорости подачи сырья до 10 ч подвергают контактированию с периодически регенерируемым катализатором, содержащим цеолит ZSM-5 или ZSM-11. Катализатор может быть модифицирован элементами I-VIII групп или их соединениями. Продукты реакции охлаждают в соответствующих технологических аппаратах до температуры 45-140°С и подвергают сепарации с выделением газообразной и жидкой фракции. Выделенную в сепараторе жидкую фракцию направляют в питательную секцию ректификационной колонны-стабилизатора, а газообразную фракцию после сепаратора подают в ту же стабилизационную колонну, в промежуточное сечение между вводом питания и вводом холодного орошения. Верхом стабилизационной колонны, работающей при повышенном давлении, отбирают легкую фракцию, которую охлаждают и разделяют в соответствующем технологическом оборудовании с выделением углеводородных газов C-C и жидкого дистиллята, который возвращают в колонну в виде холодного орошения, возможно с получением сжиженного газа С-С. Кубом колонны отбирают стабильный катализат, часть которого подогревают в соответствующем технологическом оборудовании до рабочей температуры и возвращают в колонну для поддержания теплового баланса работы колонны, а балансовую часть кубового продукта подают (возможно с дополнительным подогревом) во вторую ректификационную колонну, работающую при небольшом избыточном давлении. Во второй ректификационной колонне происходит разделение стабильного катализата с выделением верхом колонны - высокооктановой бензиновой фракции или фракции ароматических углеводородов С-С и кубом колонны - остаточной фракции, выкипающей выше температуры кипения бензинов (выше 185-205°С).
По прототипу стадию регенерации катализатора осуществляют при температуре 350-550°С и давлении 0,1-4,0 МПа первоначально регенерирующим газом с содержанием кислорода 0,1-5% об., а затем с содержанием кислорода 7-21% об. Возможно получение регенерирующего газа путем смешения части отработанных газов регенерации с воздухом или с воздухом и азотом.
Основным недостатком вышеуказанных способов и прототипа являются повышенные энергозатраты - количества тепла и хладоагента, необходимые для разделения продуктов реакции.
Задачей, решаемой настоящим изобретением, является снижение энергозатрат - количества тепла и хладоагента, необходимых для разделения продуктов реакции.
6
10
Поставленная задача решается тем, что получение высокооктановых бензиновых фракций и ароматических углеводородов С-С из выкипающего в области температур кипения бензинолигроиновых фракций углеводородного сырья осуществляют путем его нагрева, испарения и перегрева до температуры переработки, последующего его контактирования при температуре 320-480°С и повышенном давлении с периодически регенерируемым катализатором, содержащим цеолит ZSM-5 или ZSM-11, охлаждения и частичной конденсации продуктов контактирования, их разделения путем сепарации при температуре 150-220°С или при температуре, обеспечивающей содержание мольной доли жидкости в продуктах контактирования, равное 0,05-0,25, подачи полученной при сепарации продуктов контактирования парогазовой фракции в стабилизационную колонну с выделением верхом этой колонны углеводородных газов и кубом колонны стабильной бензиновой фракции, подачи стабильной бензиновой фракции совместно с выделенной на стадии сепарации продуктов контактирования жидкой фракцией в ректификационную колонну и выделения верхом этой колонны жидкого дистиллята в качестве целевого продукта и кубом колонны фракции тяжелого остатка.
Поставленная задача решается так же тем, что выделенную в стабилизационной колонне стабильную бензиновую фракцию подают в ректификационную колонну, в промежуточное сечение между вводом жидких продуктов сепарации и вводом орошения ректификационной колонны.
Поставленная задача решается так же тем, что стадию контактирования сырья с катализатором осуществляют при давлении 1-3 МПа.
Поставленная задача решается так же тем, что катализатор содержит ферроалюмосиликат со структурой цеолита ZSM-5 (MFI) или ZSM-11 (MEL).
Основными отличительными признаками предлагаемого способа являются:
- сепарация продуктов контактирования при температуре 150-220°С или при температуре, обеспечивающей содержание мольной доли жидкости в продуктах контактирования, равное 0,05-0,25;
- подача полученной при сепарации продуктов контактирования парогазовой фракции в стабилизационную колонну и подача полученной при сепарации продуктов контактирования жидкой фракции и выделенной в стабилизационной колонне стабильной бензиновой фракции в ректификационную колонну.
Основным преимуществом предлагаемого способа являются пониженные энергозатраты - количества тепла и хладоагента, необходимые для разделения продуктов реакции.
Достигаемый результат связан с тем, что охлаждение продуктов реакции перед их сепарацией осуществляют не до минимальной температуры
- обычно до температуры 25-45°С, обеспечивающей максимальную конденсацию углеводородов, или как по прототипу до температуры 100-140°С, а до более высокой температуры - до 150-220°С, что приводит к снижению количества необходимого хладоагента. Снижение же количества тепла, необходимого для разделения продуктов реакции, в большей мере для обеспечения теплом процесса ректификации в стабилизационной колонне, происходит вследствие того, что снижена материальная нагрузка на колонну и ее питание (поток парогазовой фракции, полученной при сепарации продуктов контактирования) не требует предварительного подогрева, т.к. имеет высокую температуру, достаточную для обеспечения оптимального теплового баланса колонны.
-1
Способ осуществляют следующим образом. Сырье нагревают до температуры переработки в соответствующих технологических аппаратах (теплообменники, печи и т.п.) и подают в реактор или в несколько реакторов, где при температуре 320-480°С, избыточном давлении (лучше 1,2-3,0 МПа, а еще лучше - 1,6-2,4 МПа) и массовой скорости подачи сырья 1-6 ч подвергают контактированию с периодически регенерируемым цеолитсодержащим катализатором. Возможно постепенное повышение температуры реакции в ходе осуществления процесса. В качестве катализатора используют системы, содержащие цеолит или ферроалюмосиликат со структурой ZSM-5 или ZSM-11 (структурный тип MFI и MEL соответственно), в т.ч. модифицированные элементами I-VIII групп или их соединениями. Катализаторы готовят известными методами.
Продукты реакции (продукты контактирования) охлаждают в соответствующих технологических аппаратах (рекуперативные теплообменники, холодильники) до температуры 150-220°С или до температуры, обеспечивающей содержание мольной доли жидкости в продуктах контактирования, равное 0,05-0,25, и при этой температуре подвергают сепарации с выделением парогазовой и жидкой фракций. Парогазовую фракцию далее подают в питательную секцию стабилизационной колонны, работающую при повышенном давлении (лучше 1,2-2,4 МПа). Возможно частичное дохолаживание парогазовой фракции до оптимальной температуры, которая зависит от состава питания колонны и условий ее работы.
1
4
3
4
Верхом стабилизационной колонны отбирают легкую фракцию, которую охлаждают и разделяют в соответствующем технологическом оборудовании с выделением углеводородных газов С-С и жидкого дистиллята, который возвращают в колонну в виде холодного орошения, возможно с выделением сжиженного газа С-С в качестве сопутствующего продукта, возможно в виде сжиженного углеводородного газа марок СПБТ, ПБТ или ПБА. Кубом стабилизационной колонны отбирают стабильный катализат - стабильную бензиновую фракцию, часть которой подогревают в соответствующем технологическом оборудовании (печь, кипятильник и т.п.) до рабочей температуры и возвращают в колонну-стабилизатор для поддержания теплового баланса работы колонны, а балансовую часть подают в ректификационную колонну, работающую при атмосферном или небольшом избыточном давлении. В эту же колонну подают, возможно с дополнительным подогревом, и жидкую фракцию, полученную при сепарации продуктов контактирования. В ректификационной колонне происходит разделение жидких продуктов реакции с выделением верхом колонны - целевой высокооктановой бензиновой фракции, и кубом колонны - тяжелой остаточной фракции ароматических углеводородов, выкипающей выше температуры кипения бензина.
Подача стабильной бензиновой фракции в ректификационную колонну возможна как в смеси с полученной при сепарации продуктов контактирования жидкой фракцией, так и отдельно - в промежуточное сечение между вводом жидких продуктов сепарации и вводом орошения ректификационной колонны, т.е. на промежуточную тарелку между тарелкой питания колонны и тарелкой ввода орошения.
Периодически, как описано в прототипе, осуществляют регенерацию катализатора.
Сущность предлагаемого способа и его практическая применимость иллюстрируется нижеприведенными примерами. Пример 1 аналогичен прототипу и приведен для сравнения с предлагаемым способом в аналогичных условиях с примерами 2 и 3; примеры 4-6 приведены для дополнительной иллюстрации осуществления предлагаемого способа.
Пример 1 (аналогичен прототипу).
3
4
5
6
7
8
9
10+
В качестве сырья используют прямогонную бензиновую фракцию нефти с октановым числом ОЧ = 62 ММ, содержащую углеводороды, % мас.: С - 0,1; С - 3,9; С - 10,2; С - 19,7; С - 26,1; С - 20,7; С - 11,1; С - 8,2, в т.ч. н-парафины - 29,8, изопарафины - 32,7, нафтены - 28,2, ароматические - 9,3.
-1
2
3
Сырье, в количестве 10 т/ч, имеющее температуру 45°С при избыточном давлении предварительно нагревают, испаряют, перегревают до температуры переработки, затрачивая в целом количество тепла в 10217 МДж/ч, и при температуре 350°С, давлении 1,5 МПа и массовой скорости подачи сырья 1,5 ч подвергают контактированию с периодически регенерируемым катализатором, содержащим 30% мае. AlO и 70% цеолита ZSM-5 (MFI), модифицированного 0,2% мас. La.
Продукты реакции (продукты контактирования) охлаждают с температуры 350°С до 100°С; при этом затраты на охлаждение 10 т/ч потока продуктов составляют 8117 МДж/ч и при давлении 1,41 МПа подвергают сепарации с выделением и 7,23 т/ч жидкой фракции и 2,77 т/ч парогазовой фракции. Выделенную фракцию нагревают до температуры 120°С, затрачивая при этом тепло в количестве 469 МДж/ч, и в качестве питания подают в ректификационную колонну-стабилизатор, оснащенную дефлегматором и кипятильником, а газообразную фракцию подают в эту же колонну, в промежуточное сечение между вводом питания и вводом холодного орошения.
Стабилизационная колонна имеет 16 теоретических тарелок, тарелка питания - 8, тарелка ввода парогазовой фазы - 5, флегмовое число - 1,5; давление вверху колонны - 1,33 МПа, температура верха колонны - 53°С, куба - 149°С, орошения - 40°С, пара из кипятильника - 181°С. Для обеспечения процесса ректификации в колонне-стабилизаторе затрачивают на подвод тепла к кипятильнику колонны - 2638 МДж/ч и на охлаждение дистиллята в дефлегматоре колонны - 2031 МДж/ч.
1
4
С дефлегматора колонны-стабилизатора отбирают 3,24 т/ч (32,4% мас. на сырье) фракции углеводородных газов C-C, являющейся побочным продуктом Кубом колонны отбирают 6,76 т/ч стабильного катализата - стабильную бензиновую фракцию. Стабильный катализат после сброса давления до 0,25 МПа нагревают с температуры 129°С до 200°С, затрачивая при этом тепло в количестве 2181 МДж/ч, и в качестве питания подают в ректификационную колонну, оснащенную конденсатором и кипятильником.
Ректификационная колонна имеет 14 теоретических тарелок, тарелка питания - 7, флегмовое число - 1,0; давление вверху колонны - 0,15 МПа, температура верха колонны - 139°С, куба - 258°С, орошения - 60°С, пара из кипятильника - 272°С.
Верхом ректификационной колонны отбирают 6,54 т/ч (65,4%) дистиллята - высокооктановой бензиновой фракции, являющейся целевым продуктом. Кубом колонны отбирают 0,22 т/ч (2,2%) тяжелой фракции ароматических углеводородов, выкипающей выше 200°С и являющейся побочным продуктом.
3
4
5+
5+
6
10
Полученная бензиновая фракция имеет давление насыщенных паров 82 кПа, содержит 8,9% мас. углеводородов С-С, 5,9% н-парафинов С, 41,8% изопарафинов и нафтенов С и 43,4% ароматических углеводородов С-С, и соответствует высокооктановому бензину Премиум-95 зимнего вида с классом испаряемости D.
Для обеспечения процесса ректификации в ректификационной колонне затрачивают на подвод тепла к кипятильнику колонны - 2353 МДж/ч и на охлаждение дистиллята в дефлегматоре колонны - 6371 МДж/ч. На дохолаживание бензина до температуры 45°С затрачивают 200 МДж/ч, на охлаждение кубового продукта колонны до 45°С - 118 МДж/ч.
В целом при переработке 10 т/ч сырья необходимые суммарные затраты тепла и хладоагента на разделение продуктов реакции составляют:
- количество подводимого тепла на ректификацию при разделении продуктов реакции (подогрев питания колонн и обогрев кипятильников колонн) - 7641 МДж/ч;
- количество отводимого тепла на охлаждение всех потоков (включая охлаждение продуктов реакции) - 16837 МДж/ч.
Пример 2.
3
4
5
6
7
8
9
10+
В качестве сырья используют прямогонную бензиновую фракцию нефти с октановым числом ОЧ = 62 ММ, содержащую углеводороды, % мае: С - 0,1; С - 3,9; С - 10,2; С - 19,7; С - 26,1; С - 20,7; С - 11,1; С - 8,2, в т.ч. н-парафины - 29,8, изопарафины - 32,7, нафтены - 28,2, ароматические - 9,3.
-1
2
3
Сырье, в количестве 10 т/ч, имеющее температуру 45°С при избыточном давлении нагревают, испаряют, перегревают до температуры переработки, затрачивая в целом количество тепла в 10217 МДж/ч, и при температуре 350°С, давлении 1,5 МПа и массовой скорости подачи сырья 1,5 ч подвергают контактированию с периодически регенерируемым катализатором, содержащим 30% мас. AlO и 70% цеолита ZSM-5 (MFI), модифицированного 0,2% мас. La.
Продукты реакции (продукты контактирования) охлаждают с температуры 350°С до 190°С, обеспечивающей мольную долю жидкости в смеси, равную 0,07. При этом затраты на охлаждение 10 т/ч потока продуктов реакции составляют 4402 МДж/ч. Охлажденный до 190°С поток продуктов при давлении 1,41 МПа подвергают сепарации с выделением 1,18 т/ч жидкой фракции и 8,82 т/ч парогазовой фракции. Парогазовую фракцию охлаждают до температуры 120°С, затрачивая при этом 2648 МДж/ч, и подают в качестве питания в ректификационную колонну-стабилизатор, оснащенную дефлегматором и кипятильником.
1
4
Стабилизационная колонна имеет 16 теоретических тарелок, тарелка питания - 8, флегмовое число - 1,5; давление вверху колонны - 1,33 МПа, температура верха колонны - 54°С, куба - 147°С, орошения - 41°С, пара из кипятильника - 176°С. Для обеспечения процесса ректификации в колонне-стабилизаторе затрачивают на подвод тепла к кипятильнику колонны - 1928 МДж/ч и на охлаждение дистиллята в дефлегматоре колонны - 1949 МДж/ч. С дефлегматора колонны-стабилизатора отбирают 3,25 т/ч (32,5% мас. на сырье) фракции углеводородных газов С-C, являющихся побочным продуктом. Кубом колонны отбирают 5,57 т/ч стабильного катализата -стабильную бензиновую фракцию.
Стабильный катализат после сброса давления до 0,25 МПа смешивают с жидкой фракцией, полученной при сепарации продуктов реакции. Полученную смесь нагревают с температуры 128°С до 200°С, затрачивая при этом тепло в количестве 2218 МДж/ч, и в качестве питания подают в ректификационную колонну, оснащенную конденсатором и кипятильником. Ректификационная колонна имеет 14 теоретических тарелок, тарелка питания - 7, флегмовое число - 1,0; давление вверху колонны - 0,15 МПа, температура верха колонны - 139°С, куба - 259°С, орошения - 52°С, пара из кипятильника - 273°С.
Верхом ректификационной колонны отбирают 6,53 т/ч (65,3%) дистиллята -бензиновой фракции, являющейся целевым продуктом. Кубом колонны отбирают 0,22 т/ч (2,2% мас.) тяжелой фракции ароматических углеводородов, выкипающей выше 200°С и являющейся побочным продуктом.
3
4
5+
5+
6
10
Полученная бензиновая фракция имеет давление насыщенных паров 87 кПа, содержит 8,8% мас. углеводородов С-С, 6,0% н-парафинов С, 41,7% изопарафинов и нафтенов С и 43,5% ароматических углеводородов С-С, и соответствует высокооктановому бензину Премиум-95 зимнего вида с классом испаряемости D.
Для обеспечения процесса ректификации в ректификационной колонне затрачивают на подвод тепла к кипятильнику колонны - 2458 МДж/ч и на охлаждение дистиллята в дефлегматоре колонны - 6675 МДж/ч. На дохолаживание бензина до температуры 45°С затрачивают 93 МДж/ч, на охлаждение кубового продукта колонны до 45°С - 118 МДж/ч.
В целом при переработке 10 т/ч сырья необходимые суммарные затраты тепла и хладоагента на разделение продуктов реакции составляют:
- количество подводимого тепла на ректификацию при разделении продуктов реакции (подогрев питания колонн и обогрев кипятильников колонн) - 6604 МДж/ч;
- количество отводимого тепла на охлаждение всех потоков (включая охлаждение продуктов реакции) - 15785 МДж/ч.
Пример 3.
Аналогичен примеру 2 с тем отличием что, выделенную в колонне-стабилизаторе стабильную бензиновую фракцию подают без дополнительного подогрева в ректификационную колонну, в промежуточное сечение между вводом полученной при сепарации продуктов контактирования жидкой фракцией и вводом холодного орошения - на 5 теоретическую тарелку.
1
4
Выходы и качество продуктов идентичны продуктам примера 2 и составляют, % мас.: фракция углеводородных газов С-С - 32,5, фракция тяжелого остатка - 2,2, высокооктановый бензин Премиум-95 зимнего вида с классом испаряемости D - 65,3.
Затраты тепла на охлаждение продуктов контактирования для стадии сепарации и ректификации в стабилизационной колоне идентичны примеру 2. Затраты тепла на подогрев сырья ректификационной колонны - полученной при сепарации продуктов контактирования жидкой фракции в количестве 1,18 т/ч до температуры 200°С составляют 347 МДж/ч.
Для обеспечения процесса ректификации в ректификационной колонне затрачивают на подвод тепла к кипятильнику колонны - 4327 МДж/ч и на охлаждение дистиллята в дефлегматоре колонны - 6573 МДж/ч. На дохолаживание бензина до температуры 45°С затрачивают 93 МДж/ч, на охлаждение кубового продукта колонны до 45°С - 118 МДж/ч.
В целом при переработке 10 т/ч сырья необходимые суммарные затраты тепла и хладоагента на разделение продуктов реакции составляют:
- количество подводимого тепла на ректификацию при разделении продуктов реакции (подогрев питания колонн и обогрев кипятильников колонн) - 6603 МДж/ч;
- количество отводимого тепла на охлаждение всех потоков (включая охлаждение продуктов реакции) - 15782 МДж/ч.
Пример 4.
4
5
6
7
8
9
10+
В качестве сырья используют прямогонную бензиновую фракцию газового конденсата с октановым числом ОЧ = 66 ММ, содержащую углеводороды, % мас.: С - 0,8; С - 5,7; С - 16,4; С - 25,9; С - 21,0; С - 18,4; С - 11,8, в т.ч. н-парафины - 27,3, изопарафины - 33,1 нафтены - 29,7, ароматические - 9,1.
-1
2
3
Сырье, в количестве 10 т/ч, при температуре 360°С, давлении 2,2 МПа и массовой скорости подачи сырья 2,0 ч подвергают контактированию с периодически регенерируемым катализатором, содержащим 30% мас. AlO и 70% ферроалюмосиликата со структурой цеолита ZSM-5 (MFI).
Продукты реакции (продукты контактирования) охлаждают с температуры 350°С до 215°С, обеспечивающей при давлении 2,0 МПа мольную долю жидкости в смеси, равную 0,05, и при этих условиях подвергают сепарации с выделением 0,77 т/ч жидкой фракции и 9,23 т/ч парогазовой фракции. Парогазовую фракцию охлаждают до температуры 110°С и подают в качестве питания в ректификационную колонну-стабилизатор, оснащенную дефлегматором и кипятильником.
Стабилизационная колонна имеет 16 теоретических тарелок, тарелка питания - 8, флегмовое число - 2,0; давление вверху колонны - 1,55 МПа, температура верха колонны - 65°С, куба - 174°С, орошения - 45°С, пара из кипятильника - 202°С.
1
4
3
4
С дефлегматора колонны-стабилизатора отбирают 1,45 т/ч (14,5% мае. на сырье) фракции углеводородных газов С-С, являющихся побочным продуктом и 1,27 т/ч (12,7%) сжиженного углеводородного газа С-С в качестве продукта. Кубом колонны отбирают 6,50 т/ч стабильного катализата - стабильную бензиновую фракцию с давлением насыщенных паров 56 кПа.
Стабильный катализат после сброса давления до 0,25 МПа смешивают с жидкой фракцией, полученной при сепарации продуктов реакции. Полученную смесь нагревают до температуры 200°С и в качестве питания подают в ректификационную колонну, оснащенную конденсатором и кипятильником.
Ректификационная колонна имеет 14 теоретических тарелок, тарелка питания - 7, флегмовое число - 1,0; давление вверху колонны - 0,15 МПа, температура верха колонны - 135°С, куба - 229°С, орошения - 65°С, пара из кипятильника - 238°С.
Верхом ректификационной колонны отбирают 7,11 т/ч (71,1%) дистиллята - бензиновой фракции, являющейся целевым продуктом. Кубом колонны отбирают 0,16 т/ч (1,6%) тяжелой фракции ароматических углеводородов, выкипающей выше 200°С и являющейся побочным продуктом.
3
4
5+
5+
6
10
Полученная бензиновая фракция имеет давление насыщенных паров 64 кПа, содержит 4,2% мае. углеводородов С-С, 8,7% н-парафинов С, 55,6% изопарафинов и нафтенов С и 42,7% ароматических углеводородов С-С, и соответствует высокооктановому бензину Премиум-95 летнего вида с классом испаряемости В.
Пример 5.
Аналогичен примеру 4 с тем отличием что, охлаждение продуктов контактирования осуществляют при давлении 1,4 МПа до температуры 175°С, обеспечивающей мольную долю жидкости в смеси, равную 0,25, и при этих условиях подвергают сепарации с выделением 3,35 т/ч жидкой фракции и 6,65 т/ч парогазовой фракции. Парогазовую фракцию охлаждают до температуры 120°С и подают в качестве питания в ректификационную колонну-стабилизатор, оснащенную дефлегматором и кипятильником.
Стабилизационная колонна имеет 16 теоретических тарелок, тарелка питания - 8, флегмовое число - 1,5; давление вверху колонны - 1,3 МПа, температура верха колонны - 61°С, куба - 163°С, орошения - 40°С, пара из кипятильника - 183°С.
1
4
3
4
С дефлегматора колонны-стабилизатора отбирают 1,46 т/ч (14,6% мае. на сырье) фракции углеводородных газов С-С, являющихся побочным продуктом и 1,26 т/ч (12,6%) сжиженного углеводородного газа С-С в качестве продукта - сжиженного газа марки СПБТ. Кубом колонны отбирают 3,93 т/ч стабильного катализата - стабильную бензиновую фракцию с давлением насыщенных паров 57 кПа.
Стабильный катализат после сброса давления до 0,25 МПа смешивают с жидкой фракцией, полученной при сепарации продуктов реакции. Полученную смесь нагревают до температуры 200°С и в качестве питания подают в ректификационную колонну, оснащенную конденсатором и кипятильником.
Ректификационная колонна имеет 14 теоретических тарелок, тарелка питания - 7, флегмовое число - 1,0; давление вверху колонны - 0,15 МПа, температура верха колонны - 135°С, куба - 240°С, орошения - 45°С, пара из кипятильника - 250°С.
Верхом ректификационной колонны отбирают 7,11 т/ч (71,1%) дистиллята - бензиновой фракции, являющейся целевым продуктом. Кубом колонны отбирают 0,17 т/ч (1,7%) тяжелой фракции ароматических углеводородов, выкипающей выше 200°С, и являющейся побочным продуктом.
3
4
5+
5+
6
10
Полученная бензиновая фракция имеет давление насыщенных паров 90 кПа, содержит 4,8% мас. углеводородов С-С, 8,7% н-парафинов С, 55,9% изопарафинов и нафтенов С и 42,4%) ароматических углеводородов С-С, и соответствует высокооктановому бензину Премиум-95 зимнего вида, соответствующим классам испаряемости от D до F.
Пример 6.
3
В качестве сырья используют прямогонную бензиновую фракцию газового конденсата, имеющую следующие характеристики: плотность - 742 кг/м; фракционный состав, °С: н.к. - 35%, 10% об. - 86, 50% - 116, 90% - 165, к.к. - 192.
-1
2
3
Сырье, в количестве 10 т/ч, при температуре 380°С, давлении 1,6 МПа и массовой скорости подачи сырья 2,0 ч подвергают контактированию с периодически регенерируемым катализатором, содержащим 35% мас. AlO и 65% цеолита ZSM-11 (MEL).
Продукты реакции (продукты контактирования) охлаждают и при давлении 1,4 МПа и температуре 200°С, обеспечивающей мольную долю жидкости в смеси, равную 0,19, подвергают сепарации с выделением 2,63 т/ч жидкой фракции и 7,37 т/ч парогазовой фракции. Парогазовую фракцию охлаждают до температуры 110°С и подают в качестве питания в ректификационную колонну-стабилизатор, оснащенную дефлегматором и кипятильником.
Стабилизационная колонна имеет 16 теоретических тарелок, тарелка питания - 8 флегмовое число - 2,0; давление вверху колонны - 1,55 МПа, температура верха колонны - 57°С, куба - 168°С, орошения - 40°С, пара из кипятильника - 196°С.
1
4
3
4
С дефлегматора колонны-стабилизатора отбирают 0,90 т/ч (9,0% мас. на сырье) фракции углеводородных газов С-С, являющихся побочным продуктом, и 1,48 т/ч (14,8%) сжиженного углеводородного газа С-С в качестве продукта - сжиженного газа марки ПБА. Кубом колонны отбирают 4,99 т/ч стабильного катализата - стабильную бензиновую фракцию с давлением насыщенных паров 50 кПа.
Стабильный катализат после сброса давления до 0,25 МПа смешивают с жидкой фракцией, полученной при сепарации продуктов реакции. Полученную смесь нагревают до температуры 200°С и в качестве питания подают в ректификационную колонну, оснащенную конденсатором и кипятильником.
Ректификационная колонна имеет 14 теоретических тарелок, тарелка питания - 7, флегмовое число - 1,0; давление вверху колонны - 0,15 МПа, температура верха колонны - 145°С, куба - 239°С, орошения - 64°С, пара из кипятильника - 249°С.
Верхом ректификационной колонны отбирают 7,40 т/ч (74,0%) дистиллята - бензиновой фракции, являющейся целевым продуктом. Кубом колонны отбирают 0,22 т/ч (2,2%) тяжелой фракции ароматических углеводородов, выкипающей выше 200°С и являющейся побочным продуктом.
3
4
5+
5+
6
10
Полученная бензиновая фракция имеет давление насыщенных паров 65 кПа, содержит 4,0% мас. углеводородов С-С, 8,2% н-парафинов С, 36,1%) изопарафинов и нафтенов С и 51,7% ароматических углеводородов С-С, и является базовым бензином с октановым числом 86 ММ.
Как следует из сопоставления примера 1 с примерами 2 и 3, при переработке одного и того же сырья при одинаковых условиях его контактирования с катализатором и получения практически одинаковых выходов продуктов аналогичного качества, суммарное количество тепла, затрачиваемого на охлаждение потоков и обеспечение ректификации продуктов, по предлагаемому способу меньше, чем по прототипу.