3
4
УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРАТА АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ ИЗ УГЛЕВОДОРОДОВ Cи C

Установка относится к области получения ароматических углеводородов из легких углеводородов и может быть использована в нефтяной и газовой промышленности.
Широкие фракции легких углеводородов, состоящие в основном из пропана и бутана, являются побочным продуктом на газодобывающих и газоперерабатывающих предприятиях. Низшие парафины и олефины получают также в качестве побочных продуктов на нефтеперерабатывающих заводах. Их излишки могут быть переработаны в ароматические углеводороды с использованием катализаторов на основе среднепористых металлосиликатов, проявляющих высокую активность, селективность и стабильность в реакциях образования ароматических углеводородов из алифатических.
2
4
В большинстве известных способов получения ароматических углеводородов из легких алифатических сырьевой поток состоит в основном из углеводородов С-С и превращение сырья осуществляют без разделения на компоненты, в единой реакционной зоне, характеризующейся определенными условиями контакта сырья с катализатором, тогда как пропан превращается в ароматические углеводороды с высоким выходом при более высокой температуре, чем бутан, пропилен и бутилены, а для превращения этана требуется еще более высокая температура. Поэтому контакт смешанного сырья с катализатором осуществляют либо при высокой температуре, ориентируясь на менее активные компоненты сырья, тем самым увеличивая скорость коксообразования и снижая продолжительность работы
5+
5+
катализатора, либо при более низкой температуре, при относительно невысокой степени конверсии пропана и этана, с высоким рециклом непревращенного сырья. В других способах осуществляют конверсию компонентов сырья в нескольких зонах. Так, в патенте US №5171912, 1992 г., С 07 С 1/00 на процесс получения бензина С из пропана и бутана описана установка для получения углеводородов С, включающая два реактора для превращения отдельно пропана и бутана, причем разделение сырья на фракцию, содержащую пропан и фракцию, содержащую бутан, а также стабилизацию и разделение газов стабилизации на сырьевые фракции осуществляют в одной ректификационной колонне.
2
12
В патенте RU №2175959, 2001 г., С 07 С 001/00 на способ переработки в ароматические углеводороды или высокооктановый бензин алифатических углеводородов C-C, представленных двумя потоками, включающими соответственно легкие и тяжелые компоненты, описана установка, включающая нагреватели сырья, реактор с двумя реакционными зонами (высоко- и низкотемпературной) и двумя линиями ввода сырья, теплообменники и холодильник для охлаждения и частичной конденсации потока продуктов, выводимого из реактора, парожидкостной сепаратор для выделения из потока продуктов нестабильного жидкого продукта, содержащего ароматические углеводороды, стабилизационную колонну для его стабилизации. Газы стабилизации и часть парофазного потока из сепаратора направляют в первую зону реактора.
Образующийся в первой зоне реактора или в первом реакторе продукт поступает во вторую зону реактора или во второй реактор и целевой продукт выделяют из продукта второй зоны реакции (второго реактора). Образующиеся в первой зоне реактора ароматические углеводороды контактируют с катализатором во второй зоне и участвуют в реакциях алкилирования и образования кокса, что приводит к увеличению доли тяжелых алкилбензолов в продукте и сокращению продолжительности работы катализатора второй зоны. Другим недостатком установки является
5+
высокое содержание углеводородов С, в том числе ароматических, в отходящем газе и рецикловых потоках, что создает такие же проблемы для первой зоны.
В патенте RU №2001124533, 2003 г., С 10 G 35/095 на способ получения высокооктановых бензиновых фракций или ароматических углеводородов целевой продукт получают хотя бы в двух реакторах с промежуточным подводом тепла для поддержания температуры промежуточного реакционного потока на входе во второй реактор на 5-50°С ниже, чем в первый реактор или для поддержания температуры во втором реакторе на 5-50°С ниже, чем в первом. Получают поток продуктов и разделяют его при охлаждении, конденсации, сепарации и ректификации. Этот способ и любая установка для его реализации имеют те же недостатки, связанные с осуществлением каталитического процесса, что и описанный выше.
1
4
6
8
1
4
3
4
При контакте сырья с катализатором в условиях образования ароматических углеводородов получают поток продуктов, содержащий водород, парафины С-С и ароматические углеводороды, в основном С-C. Сырьевые углеводороды возвращают в процесс в составе фракции C-C или выделяют фракцию С-С. Степень очистки рецикла от ароматических углеводородов в первом случае и глубина извлечения сырьевых углеводородов из отходящих газов влияют на экономику процесса.
Для разделения продуктов осуществляют их охлаждение, конденсацию, компримирование, сепарацию, ректификацию и некоторые другие процессы и используют соответствующее технологическое оборудование. Для четкого разделения газообразных продуктов требуется высокое давление и глубокий холод в зоне сепарации. В противном случае потери целевого продукта и сырья могут быть велики, особенно при использовании разбавленного сырья.
В патенте US №4634799, 1987 г., С 07 С 015/42 на способ разделения продуктов процесса дегидроциклодимеризации описана установка получения
3
4
ароматических углеводородов из сырья, содержащего С и/или С, включающая аппараты для охлаждения, частичной конденсации, сепарации и ректификации компонентов, причем сырьевой поток используют в качестве холодного орошения колонны стабилизации жидкого продукта.
6+
1
2
6
6
7+
3+
1
2
2+
6+
В патенте US №4528412, 1985 г., С 07 С 003/03 (прототип) на процесс дегидроциклодимеризации продукт из реактора, содержащий ароматические углеводороды С, охлаждают, конденсируют, разделяют в сепараторе на жидкофазный поток, содержащий ароматические углеводороды, и парофазный поток, содержащий водород, углеводороды C, C, сырьевые и С. Жидкий продукт разделяют в ректификационной колонне на фракцию С и c, часть которой используют в качестве абсорбента для выделения компонентов С из парофазного потока, полученного при первичном разделении продукта реактора, а из отходящего из абсорбера газа, содержащего водород и углеводороды C, C и сырьевые, выделяют жидкий поток сырьевых углеводородов и затем жидкий поток углеводородов С, используя частичную конденсацию и сепарацию парофазных потоков. Рецикловые потоки на установке практически не содержат водорода и метана. Таким образом, после первичного разделения продуктов для выделения из парофазного потока компонентов С используют абсорбцию, а сырьевые углеводороды выделяют с использованием глубокого охлаждения.
3
4
Установка для получения ароматических углеводородов из сырья, содержащего углеводороды С и С, позволяет осуществлять конверсию сырья в оптимальных для групп его компонентов условиях без его предварительного разделения, в условиях повышенной стабильности действия катализатора, что обусловлено использованием двух реакторов и выделением ароматических углеводородов из промежуточного продукта. Другие отличительные признаки связаны с использованием процесса адсорбции для удаления ароматических углеводородов из газовых потоков и процессов абсорбции или адсорбции для извлечения углеводородов сырья из отходящих газов.
Установка описана как последовательность основных элементов (основного технологического оборудования), с указанием их функций и некоторых условий функционирования. Каждый аппарат функционирует в условиях осуществления указанной для него функции. Варианты установки отличаются наличием дополнительных аппаратов или функционально связанных групп аппаратов (блоков) для осуществления какого-либо воздействия на входящий в аппарат или блок поток, изменяющего его свойства, и выходящий из блока поток с измененными свойствами направляют вместо исходного на вход в аппарат или блок или выводят с установки. Предполагается наличие насосов, трубопроводов, а также других коммуникаций между аппаратами для продвижения по установке сырья и продуктов и осуществления управления технологическим процессом. Предполагается также наличие огневых нагревателей или рекуперационных теплообменников для нагревания поступающего в аппараты сырья для достижения требуемой для их эффективного функционирования температуры. Установка включает известное в технике ректификационное, теплообменное, насосное и компрессорное оборудование, а также известные реакторы, адсорберы, абсорберы.
3
4
5+
Установка для получения концентрата ароматических углеводородов из сырья, содержащего углеводороды С и C, включает последовательно связанные трубопроводами нагреватель сырья, реактор для контакта нагретого сырья с катализатором дегидроциклодимеризации в условиях превращения не более 70% пропана и не менее 80%, из которого выводят первый поток продуктов, содержащий водород, метан, этан, углеводороды сырья и ароматические углеводороды, теплообменники и холодильники для охлаждения потока продуктов и конденсации углеводородов С, парожидкостной сепаратор для разделения парожидкостной смеси, из которого выводят парофазный поток, содержащий водород, метан, этан и в основном углеводороды сырья, и жидкофазный поток, содержащий ароматические углеводороды, ректификационную колонну для стабилизации
5+
жидкофазного потока, содержащего ароматические углеводороды, из которой выводят концентрат ароматических углеводородов и газы стабилизации концентрата ароматических углеводородов, и отличается тем, что установка включает последовательно связанные трубопроводами аппараты для получения ароматических углеводородов из углеводородов сырья, содержащихся в парофазном потоке из сепаратора: нагреватель парофазного потока, (второй) реактор для контакта нагретого парофазного потока с катализатором дегидроциклодимеризации в условиях образования ароматических углеводородов из пропана, из которого выводят второй поток продуктов, содержащий водород, метан, этан, углеводороды сырья и ароматические углеводороды, а также теплообменники и холодильники для охлаждения второго потока продуктов и конденсации углеводородов С и парожидкостной сепаратор для разделения парожидкостной смеси, из которого выводят парофазный поток, содержащий водород, метан, этан и в основном углеводороды сырья, и жидкофазный поток, содержащий ароматические углеводороды, который направляют в ректификационную колонну для стабилизации.
3
4
3
4
1
4
5+
3
4
В качестве сырья используют углеводородные фракции, содержащие углеводороды С и С пропан-бутановые, олефинсодержащие фракции С-С, смеси парафинов и олефинов C-C, широкие фракции легких углеводородов. Если сырье содержит компоненты С, их отделяют в стабилизационной колонне. В этом случае установка дополнительно включает ректификационную колонну и необходимое для ее функционирования оборудование: нагреватель сырья, рибойлер или испаритель для нагрева куба колонны, холодильник, а также рефлюксная емкость и насос для подачи в колонну холодного орошения. На переработку направляют содержащий углеводороды С и C парофазный поток с верха колонны после выделения рефлюкса.
Если сырье представлено отдельными фракциями насыщенных углеводородов и олефинсодержащими фракциями, последние можно
3
4
подавать отдельно в каждый реактор для снижения эндотермического эффекта превращения пропана и бутана, вплоть до получения близких к изотермическим условий химического процесса. В предпочтительном случае содержащее олефины сырье смешивают с содержащим парафины сырьем каждого реактора и получают смесь углеводородов С и C, 25% м. которой - олефины. Потоки смешивают перед подачей сырья в нагреватели.
3
4
3
4
-4%
Сырье может включать вредные для катализатора дегидроциклодимеризации примеси, например, соединения серы. Присутствие серы также может быть нежелательно в продукте установки - в концентрате ароматических углеводородов, и самый надежный способ получения продукта требуемого качества - удаление серы из сырья. Предпочтительно использование сухих методов очистки, например, с использованием активного оксида цинка (Справочник азотчика. Под ред. Е.Я.Мельникова. М., Химия, 1967, т.1, с.491; Производство технологического газа для синтеза аммиака и метанола из углеводородных газов. Под. ред. А.Г.Лейбуш. М., химия, 1971, с.286). Для очистки сырья от соединений серы установка дополнительно включает реактор (контактный аппарат) и нагреватель сырья. Очистке подвергают сырьевые потоки с высоким содержанием серы или смесь сырьевых фракций. Сырье, содержащее углеводороды С-С, или его смесь с возвратными потоками направляют в нагреватель и затем в реактор сероочистки, из реактора выводят очищенное сырье. В предпочтительном случае содержание серы в сырье не превышает 5·10 м. в расчете на углеводороды С и C. Очищенное сырье направляют в нагреватель и затем в реактор дегидроциклодимеризации.
Контакт сырья с катализатором в предпочтительном случае осуществляют в неподвижным слое гранулированного катализатора в изотермическом или адиабатическом реакторе. Использование изотермического реактора позволяет исключить или снизить содержание инертных компонентов-теплоносителей в сырье и создает предпочтительные
температурные условия для его превращения. Предпочтительные условия работы адиабатического реактора включают перепад температуры в реакторе не более чем на 30°С при соответствующем объеме теплоносителя в потоке сырья реактора.
Используют известные катализаторы дегидроциклодимеризации, активные в образовании ароматических углеводородов из низших олефинов и парафинов при температурах 400-650°С. Предпочтительными продуктами являются бензол, толуол и ксилолы. Высокой селективностью в образовании этих углеводородов обладают катализаторы на основе среднепористых цеолитов и других металлосиликатов, например, со структурой пентасилов. Такие катализаторы широко известны в технике (А.З.Дорогочинский и др. Ароматизация низкомолекулярных парафиновых углеводородов на цеолитных катализаторах. Обзорная информация. М., ЦНИИТЭНефтехим, 1989, вып.4). Известные катализаторы включают хотя бы один металл, обладающий дегидрирующей активностью, например, платину, палладий, цинк, хром, кадмий, молибден, галлий. Катализатор может также содержать фосфор, фтор, оксиды редкоземельных элементов и другие компоненты, повышающие его активность, селективность или стабильность. Могут быть использованы катализаторы по патентам RU №2165293, 20.04.2001 г., В 01 J 29/40; RU №2098455, 10.12.1997 г., С 10 G 35/095; RU №2133640 27.07.1999 г., В 01 J 29/46; RU №2087191, 20.08.1997 г., В 01 J 29/40. В реакторах установки могут быть использованы одинаковые или разные катализаторы.
В процессе превращения сырья на катализаторе образуется кокс, что приводит к снижению его активности, обычно компенсируемому повышением температуры процесса. При некотором уровне дезактивации катализатора прекращают подачу сырья в реактор и осуществляют регенерацию катализатора известными методами, обычно окисляют кокс азото-воздушной смесью. Для непрерывного осуществления процесса установка включает параллельные основным реакторы, хотя бы по одному
для каждого, а также блок регенерации катализатора известной структуры и известным образом интегрированный с установкой, не оказывающий влияния на связь и функционирование основных элементов установки.
5+
5+
Контакт сырья с катализатором в первом реакторе осуществляют в условиях образования ароматических углеводородов, предпочтительно при температуре 460-610°С и давлении до 1,8 МПа. В первом реакторе практически полностью превращаются олефины, не менее 80% бутана и не более 70% пропана. Предпочтительны условия, при которых конверсия пропана не превышает 50%, в том числе относительно низкая температура. Из реактора выводят поток продуктов, содержащий водород, метан, этан, непревращенные углеводороды сырья, а также компоненты С, в основном ароматические. Предпочтительно содержание алифатических углеводородов во фракции С не более 1%. Дальнейшее превращение пропана и других более активных компонентов сырья осуществляют во втором реакторе, предварительно отделив полученные в первом реакторе ароматические углеводороды.
5+
Поток продуктов из первого реактора охлаждают и конденсируют компоненты С. Установка включает последовательно соединенные трубопроводами с выходом первого реактора рекуперационные теплообменники и холодильники - воздушный, водяной или пропановый, в которых поток продуктов постепенно охлаждается, образуя парожидкостную смесь, поступающую в парожидкостной сепаратор при температуре не выше 40°С, предпочтительно не выше -5°С. Из сепаратора выводят парофазный поток, содержащий водород, метан, этан, углеводороды сырья и ароматические углеводороды, и жидкофазный поток, содержащий ароматические углеводороды и растворенные газы. Чем сильнее охлаждение потока продуктов, тем ниже доля тяжелых паров в парофазном потоке и тем лучше выполняется задача очистки сырья второго реактора от ароматических углеводородов.
5+
5+
Более полная конденсация компонентов С может быть достигнута при повышении давления парофазного потока. В таком варианте установка включает блок компрессии: последовательно соединенные трубопроводами с выходом парофазного потока из сепаратора первого потока продуктов компрессор для повышения давления парофазного потока из сепаратора, холодильник для охлаждения сжатого потока и конденсации компонентов С и парожидкостной сепаратор для разделения парожидкостной смеси, из которого выводят жидкую фазу, содержащую ароматические углеводороды, которую направляют в ректификационную колонну для стабилизации, и паровую фазу. Парофазный поток при повышенном давлении направляют в нагреватель второго реактора. Такой вариант выделения ароматических углеводородов предпочтителен при осуществлении контакта сырья с катализатором во втором реакторе при более высоком давлении, чем в первом.
1
4
Для более полного извлечения ароматических углеводородов из сырья второго реактора без применения высокого давления и глубокого холода установка может включать один адсорбер или более - для обеспечения непрерывной очистки парофазного потока, выделенного из первого потока продуктов. Для адсорбции ароматических углеводородов из смеси углеводородов C-C могут быть использованы известные адсорбенты: активированный уголь, силикагель, цеолиты. Предпочтительно использование активированного угля как легко регенерируемого сорбента с высокой адсорбционной емкостью. Адсорбцию осуществляют в обычных адсорберах. Условия адсорбции ароматических углеводородов зависят от свойств используемого сорбента и в предпочтительном случае совпадают с характеристиками очищаемого парофазного потока.
Парофазный поток из сепаратора направляют в адсорбер в предпочтительном случае без предварительной подготовки и из адсорбера выводят обедненный ароматическими углеводородами парофазный поток, содержащий водород, метан, этан и углеводороды сырья. Степень извлечения
ароматических углеводородов из парофазного потока в предпочтительном случае не ниже 95% за полный цикл адсорбции.
Насыщенный ароматическими углеводородами адсорбент регенерируют, повышая температуру в адсорбере с одновременной продувкой адсорбента частью обедненного ароматическими углеводородами потока из другого адсорбера (отдувочным газом). Десорбированные ароматические углеводороды выделяют из насыщенного отдувочного газа с меньшим объемом неконденсируемых компонентов, чем в потоке, поступающем на адсорбцию, и их конденсация и сепарация может быть осуществлена с меньшей потерей.
В режиме регенерации в адсорбер подают нагретый отдувочный газ - часть обедненного ароматическими углеводородами потока из другого адсорбера и выводят отдувочный газ, насыщенный ароматическими углеводородами. Для регенерации адсорбента установка включает нагреватель для нагревания отдувочного газа и последовательно соединенные с выходом из адсорбера теплообменники и холодильники для охлаждения и конденсации ароматических углеводородов из насыщенного отдувочного газа, а также сепаратор для разделения парожидкостной смеси, из которого выводят жидкофазный поток, содержащий ароматические углеводороды, который направляют в ректификационную колонну для стабилизации, и парофазный поток, который смешивают с обедненным ароматическими углеводородами потоком из другого адсорбера.
Адсорберы и оборудование для регенерации адсорбента образуют блок адсорбции. Входящий поток - содержащий ароматические углеводороды парофазный поток из сепаратора потока продуктов или из блока компрессии, выходящий поток - парафазный поток, обедненный ароматическими углеводородами.
Возможен вариант установки с последовательными блоками компрессии парофазного потока из сепаратора первого потока продуктов и адсорбции ароматических углеводородов из полученного в блоке компрессии
парофазного потока при повышенном давлении. Структура блоков описана выше.
Парофазный поток из сепаратора первого потока продуктов, в вариантах установки с блоком компрессором или с блоком адсорбции обедненный ароматическими углеводородами, поступает в нагреватель и затем во второй реактор. Во втором реакторе контакт сырья с катализатором осуществляют в условиях образования ароматических углеводородов из пропана при температуре 460-610°С и давлении до 1,8 МПа. В предпочтительном случае степень конверсии пропана во втором реакторе не превышает 70%. Из реактора выводят поток продуктов, содержащий водород, метан, этан, непревращенный пропан и, возможно, незначительное количество бутана, а также ароматические углеводороды.
5+
Поток продуктов из второго реактора охлаждают и конденсируют компоненты С. Установка включает последовательно соединенные трубопроводами с выходом  второго реактора рекуперационные теплообменники и холодильники - воздушный, водяной или пропановый, в которых поток продуктов постепенно охлаждается, образуя парожидкостную смесь, поступающую в парожидкостной сепаратор при температуре не выше 40°С, предпочтительно не выше -5°С. Из сепаратора выводят парофазный поток, содержащий водород, метан, этан, пропан и ароматические углеводороды, и жидкофазный поток, содержащий ароматические углеводороды и растворенные газы.
Жидкие потоки из всех сепараторов установки представляют собой нестабильный концентрат ароматических углеводородов, их направляют в ректификационную колонну для стабилизации. Из куба колонны выводят целевой продукт установки - концентрат ароматических углеводородов, а с верха колонны выводят газы стабилизации, часть которых после выделения рефлюксного потока направляют на смешение с сырьем хотя бы одного реактора во всех вариантах установки.
3
4
Способ переработки парофазного потока из сепаратора первичного разделения продуктов второго реактора зависит от заданной степени превращения сырья, активности катализатора и от некоторых других факторов и определяет варианты структуры установки. Так, при. рецикле непревращенного сырья возникает необходимость очистки возвратных потоков от ароматических углеводородов и, возможно, отходящего с установки газа от углеводородов сырья. При использовании адиабатического реактора рецикл может включать метан и этан, но может быть выделена для рецикла фракция углеводородов С-С.
5+
3+
Для более полного извлечения ароматических углеводородов и компонентов сырья возможно применение компрессии и охлаждения парофазного потока из сепаратора второго потока продуктов. В таком варианте установка включает блок компрессии: последовательно соединенные трубопроводами с выходом парофазного потока из сепаратора второго потока продуктов компрессор для повышения давления парофазного потока, холодильники для охлаждения сжатого потока и конденсации углеводородов С, предпочтительно С, и парожидкостной сепаратор для разделения парожидкостной смеси, из которого выводят жидкофазный поток, содержащий ароматические углеводороды, который направляют в ректификационную колонну, и парофазный поток, из которого выделяют рецикловый поток хотя бы в один реактор или который выводят с установки.
Для более полной очистки рециклового потока от ароматических углеводородов парофазный поток из блока компрессии или из сепаратора второго потока продуктов может быть направлен в блок адсорбции, описанный выше. Из блока адсорбции выводят обедненный ароматическими углеводородами парофазный поток, из которого выделяют рецикловый поток хотя бы в один реактор или который выводят с установки.
На установке, включающей два блока адсорбции ароматических углеводородов, для регенерации адсорбентов в качестве отдувочного газа может быть использован очищенный газ конечного блока.
При необходимости извлечения непревращенных углеводородов сырья, обычно пропана, из отходящего газа установка включает блок абсорбции или блок адсорбции пропана.
5+
3
4
3
4
В первом варианте хотя бы часть очищенного от ароматических углеводородов парофазного потока из блока адсорбции ароматических углеводородов направляют в абсорбционную колонну, куда подают в качестве абсорбента охлажденную в холодильнике блока расходную бензиновую фракцию или стабильный бензин С или его фракцию, выделенные на установке в головной ректификационной колонне из сырья. Из абсорбера выводят очищенный от пропана и бутана водородсодержащий газ, который направляют на выделение водорода или используют как топливо, и насыщенный углеводородами С и С абсорбент. Насыщенный абсорбент направляют в последовательно соединенные трубопроводами нагреватель абсорбента и колонну стабилизации насыщенного абсорбента, из которой выводят стабильный абсорбент, который направляют в теплообменник и холодильник для охлаждения, и газы стабилизации абсорбента, хотя бы часть которых смешивают с сырьем хотя бы одного реактора. Таким образом, циркуляцию абсорбента в блоке абсорбции осуществляют по контуру, включающему последовательно соединенные трубопроводами теплообменник и холодильник для охлаждения абсорбента, абсорбционную колонну, нагреватель насыщенного адсорбента и стабилизационную колонну. В блок абсорбции вводят обедненный ароматическими углеводородами поток из блока адсорбции, содержащий углеводороды С-С, и подпитку абсорбента, а выводят сухой водородсодержащий газ как продукт установки и поток углеводородов сырья, который смешивают с сырьем хотя бы одного реактора. Если в качестве абсорбента используют выделенную на установке бензиновую фракцию, то насыщенный абсорбент направляют для стабилизации в головную ректификационную колонну, и выделенные при этом углеводороды сырья поступают в первый реактор.
Блок адсорбции пропана образуют адсорбер или адсорберы и оборудование для регенерации адсорбента. В блок адсорбции пропана вводят хотя бы часть очищенного от ароматических углеводородов газа из блока адсорбции ароматических углеводородов. Из блока абсорбции выводят сухой водородсодержащий газ как продукт установки и поток углеводородов сырья, который смешивают с сырьем хотя бы одного реактора. Структура и функционирование блока адсорбции пропана и блока адсорбции ароматических углеводородов аналогичны.
3+
1
4
Для адсорбции компонентов С из водородсодержащей смеси углеводородов C-C могут быть использованы известные адсорбенты: активированный уголь, силикагель, цеолиты. Адсорбцию осуществляют в обычных адсорберах. Условия адсорбции зависят от свойств используемого сорбента и в предпочтительном случае совпадают с характеристиками очищаемого потока.
3+
Поток из блока адсорбции ароматических углеводородов или его часть после отделения возвратного потока направляют в адсорбер в предпочтительном случае без предварительной подготовки и из адсорбера выводят обедненный углеводородами С парофазный поток, содержащий в основном водород, метан и этан - сухой водородсодержащий газ.
Насыщенный адсорбированными углеводородами сорбент регенерируют, повышая температуру в адсорбере с одновременной продувкой адсорбента частью очищенного потока, в предпочтительном случае выводимого из другого адсорбера (отдувочным газом). Десорбированные углеводороды выделяют из насыщенного отдувочного газа с меньшим объемом неконденсируемых компонентов, чем в потоке, поступающем на адсорбцию, и их конденсация и сепарация может быть осуществлена с меньшей потерей.
3+
В режиме регенерации в адсорбер подают нагретый отдувочный газ - часть обедненного углеводородами С потока из другого адсорбера и выводят отдувочный газ, насыщенный десорбированными углеводородами.
3+
3+
3+
Для регенерации адсорбента установка включает нагреватель для нагревания отдувочного газа и последовательно соединенные с выходом из адсорбера теплообменники и холодильники для охлаждения и конденсации углеводородов С из насыщенного отдувочного газа, а также сепаратор для разделения парожидкостной смеси на жидкофазный поток, содержащий углеводороды С, который направляют в стабилизационную колонну, и парофазный поток, который смешивают с обедненным углеводородами С потоком из другого адсорбера.
Комбинация описанных блоков разделения продуктов создает множество вариантов структуры установки для получения ароматических углеводородов из сырья различного состава. Во всех вариантах установка продемонстрирует увеличение продолжительности стабильной работы использованного объема катализатора в двух реакторах по сравнению с однореакторной при том же объеме катализатора при равной степени превращения сырья. Потери сырья и продуктов будут определяться методом и условиями  разделения продуктов.
1
4
На рис.1 приведена упрощенная схема установки для получения ароматических углеводородов из фракции C-C, содержащей пропан, бутан и бутилен, принципиально демонстрирующей преимущества при простейшем способе разделения продуктов. В качестве рецикла на установке используют только газы стабилизации жидкого продукта.
6+
Сырье смешивают с рециклом, нагревают в рекуперационном теплообменнике Т-1 и в печи П-1 и подают в реактор дегидроциклодимеризации Р-1, где осуществляю контакт с катализатором при температуре на выходе из реактора 460°С и давлении 1,8 МПа при степени конверсии бутана 80% и пропана - 23%. Из реактора выводят первый поток продуктов, содержащий водород, метан, этан, прапан, бутан и ароматические углеводороды. Поток охлаждают в теплообменнике Т-1 и холодильниках Х-1 и Х-2 и в парожидкостном сепараторе из него выделяют жидкофазный поток, содержащий углеводороды С и растворенные газы, и
6+
6+
парофазный поток, который нагревают в рекуперационном теплообменнике Т-2 и печи П-2 и направляют в реактор дегидроциклодимеризации Р-2 и осуществляют контакт с катализатором при температуре на входе в реактор 610°С и давлении 1,6 МПа при степени конверсии пропана 70%. Из реактора Р-2 выводят второй поток продуктов, содержащий водород, метан, этан, пропан и углеводороды С, охлаждают его в теплообменнике Т-2 и холодильниках Х-3 и Х-4 и в парожидкостном сепараторе С-2 выделяют жидкофазный поток, содержащий углеводороды С и растворенные газы, и парофазный поток, который выводят с установки. Жидкофазные потоки из сепараторов С-1 и С-2 (насос на потоке из сепаратора С-2 не указан) направляют в колонну стабилизации К-1. Нагрев куба колонны обеспечивает испаритель Т-3, а холодное орошение в колонну подают насосом Н-1 из рефлюксной емкости С-3. Пары с верха колонны охлаждают в холодильнике Х-5 и циркуляционным компрессором ПК-1 направляют на смешение с сырьем. Из куба колонны выводят целевой продукт - концентрат ароматических углеводородов, который используют в качестве высокооктанового - компонента бензина. Продолжительность стабильной работы катализатора на установке в 1,3 раза выше, чем при конверсии сырья при такой же загрузке катализатора в одном реакторе.
5+
3
6
4
8
5+
3+
На рис.2 приведена схема установки для получения ароматических углеводородов из ШФЛУ, содержащей 20% компонентов С, и пропилен-бутиленовой фракции углеводородов, содержащей 50% СН, 50% CH. Установка включает ректификационную колонну для выделения компонентов С из ШФЛУ, реактор для очистки сырья от серы, два реактора дегидроциклодимеризации, колонну стабилизации концентрата ароматических углеводородов, блок компрессии парофазного потока первичного разделения потока продуктов второго реактора, два блока адсорбции ароматических углеводородов, включающих по два адсорбера, поочередно осуществляющих циклы адсорбции и десорбции (регенерации), блок абсорбции компонентов С из отходящего с установки газа. На
2
3
установке осуществляют рецикл газов стабилизации концентрата ароматических углеводородов во второй реактор и рецикл газов, выделенных из второго потока продуктов и очищенных от ароматических углеводородов во втором блоке адсорбции. Используют обогреваемые теплом дымовых газов изотермические трубчатые реакторы, по два в блоке, поочередно работающие в режимах реакции и регенерации для непрерывного осуществления процесса (на рисунке указан только один, в режиме реакции). Катализатор содержит 65% АlО, 33% цеолита типа ZSM-5 в декатионированной форме и 2% ZnO, нанесенного на катализатор методом пропитки.
5
6
6+
3
4
ШФЛУ из сырьевой емкости Е-1 насосом Н-1 подают в теплообменник Т-1 и нагретый до 120°С при давлении 1,6 МПа поток - в ректификационную колонну К-1, подогрев куба которой обеспечивает с помощью термосифонного испарителя Т-1. Из колонны выводят средний погон, содержащий в основном углеводороды C и С, охлаждают в холодильнике Х-2 и направляют на склад. Из куба колонны при температуре 235°С выводят бензиновую фракцию, содержащую в основном углеводороды С, часть которой используют в качестве абсорбента в блоке абсорбции. С верха колонны выводят пары при температуре 63°С, охлаждают в холодильнике Х-1, конденсат из рефлюксной емкости Е-3 насосом Н-2 подают на орошение колонны, а пары, содержащие углеводороды С и С, смешивают с частью олефинсодержащего сырья и с рецикловым потоком, нагревают в теплообменнике Т-2 и направляют в заполненный оксидом цинка реактор очистки РО, где при давлении 1,2 МПа и температуре 300°С осуществляют очистку от серы. Очищенную сырьевую фракцию нагревают в рекуперативных теплообменниках Т-3 и Т-4 и направляют в реактор Р-1, где осуществляют контакт с катализатором при температуре 550°С и давлении 1,1 МПа, при степени конверсии пропана 50%, бутана - 93%. Из реактора Р-1 выводят первый поток продуктов, охлаждают его до -5°С в теплообменниках Т-3 и Т-2, воздушном холодильнике ХВ-1, водяном и
1
4
пропиленовом холодильниках Х-3 и Х-4, теплообменнике Т-5 и в парожидкостном сепараторе Е-4 при давлении 0,83 МПа выделяют жидкофазный поток, содержащий в основном ароматические углеводороды, и парофазный поток, содержащий водород, углеводороды C-C, в том числе непревращенные углеводороды сырья, и ароматические углеводороды, причем этот поток содержит около 33% образовавшихся в первом реакторе ароматических углеводородов. Жидкофазный поток из сепаратора насосом Н-3 направляют в колонну стабилизации концентрата ароматических углеводородов К-2. Парофазный поток из сепаратора смешивают с газами стабилизации концентрата ароматических углеводородов и направляют в заполненный активированным углем адсорбер А-1/1 первого блока адсорбции, работающий в режиме адсорбции ароматических углеводородов. Адсорбцию осуществляют при -4°С и давлении 0,82 МПа. Из адсорбера выводят обедненный ароматическими углеводородами поток, его нагревают в теплообменнике Т-5, смешивают с частью олефинсодержащего сырья и рецикловым потоком - паровой фазой из емкости дегазации жидких продуктов Е-10, нагревают в рекуперационных теплообменниках Т-6 и Т-7 и направляют в реактор Р-2 дегидроциклодимеризации. Контакт сырья с катализатором осуществляют при температуре 600°С и давлении 0,66 МПа, степень конверсии пропана 70%. Из реактора выводят второй поток продуктов, охлаждают его в теплообменнике Т-6 и далее в воздушном холодильнике ХВ-2 и в водяном холодильнике Х-5 до 40°С и полученную парожидкостную смесь направляют в парожидкостной сепаратор Е-5. Из сепаратора выводят жидкофазный поток, содержащий в основном ароматические углеводороды, и насосом Н-4 направляют на стабилизацию в колонну К-2. Парофазный поток из сепаратора второго потока продуктов при 40°С и давлении 0,5 МПа содержит 9,3% ароматических углеводородов или около 65% их количества во втором потоке продуктов и его направляют в блок компрессии, включающий буферные емкости компрессора Е-6 и Е-7, компрессор ПК-1, холодильники Х-6, Х-7 и теплообменник Т-8 и для
3+
3+
3+
охлаждения сжатого потока до -5°С и сеператор Е-8. Жидкофазные потоки из блока компрессии направляют в емкость дегазации Е-10 и из нее насосом Н-5 в стабилизационную колонну К-2. Парофазный поток из сепаратора Е-8 при температуре -5°С и давлении 1,44 МПа содержит 0,85% ароматических углеводородов или 5,5% их количества во втором потоке продуктов и дальнейшую его очистку во втором блоке адсорбции ароматических углеводородов. Парофазный поток из сепаратора Е-8 направляют в адсорбер А-2/1, из которого выводят обедненный ароматическими углеводородами поток и выделяют из него рецикловый поток, который нагревают в теплообменнике Т-8 и смешивают с сырьем первого реактора перед нагревателем реактора сероочистки. Часть потока, выходящего из второго блока адсорбции, нагревают в теплообменниках Т-9 и Т-10 и направляют в качестве отдувочного газа в адсорберы А-1/2 и А-2/2, работающие в режиме десорбции. Насыщенные ароматическими углеводородами отдувочные газы из обоих адсорберов охлаждают в теплообменниках Т-9, Т-10 и в холодильниках Х-8 и Х-9 до -5°С и направляют в парожидкостной сепаратор Е-9, из которого выводя парофазный поток, который смешивают с газом, отходящим из второго блока адсорбции ароматических углеводородов, а жидкофазный поток из сепаратора направляют в емкость дегазации жидких потоков Е-10. Балансовое количество обедненного ароматическими углеводородами потока из второго блока адсорбции ароматических углеводородов очищают от компонентов С в абсорбере К-3. В качестве абсорбента подают охлажденную в теплообменнике Т-12 и пропиленовом холодильнике Х-10 до -5°С часть бензиновой фракции из куба колонны К-1 при давлении 1,35 МПа и выводят из колонны и с установки водородсодержащий газ, включающий 3,7% компонентов С, в основном пропан. Потери сырьевых компонентов на установке составляют 1,78% м. или 2,78% в пересчете на парафины. Насыщенный компонентами С абсорбент насосом Н-6 направляют в теплообменник Т-12 и затем на смешение с ШФЛУ для стабилизации в колонне К-1. Жидкофазные потоки из
всех сепараторов нагревают в теплообменнике Т-13 до 120°С и при давлении 1,6 МПа направляют в колонну стабилизации для выделения целевого продукта установки - концентрата ароматических углеводородов. С верха колонны выводят пары при температуре 61°С и охлаждают в холодильнике Х-11, из рефлюксной емкости Е-11 насосом Н-7 отводят орошение в колонну, и газы стабилизации направляют на смешение с сырьем второго реактора и с парофазным потоком из сепаратора первого потока продуктов, поступающим в блок адсорбции. Куб колонны нагревают с помощью термосифонного испарителя колонны Т-14, стабильный концентрат ароматических углеводородов выводят с низа колонны и через теплообменник Т-13 и холодильник Х-12 направляют на склад.