УСТАНОВКА И ОБЪЕДИНЕННЫЙ СПОСОБ ГИДРООЧИСТКИ И ГИДРОКОНВЕРСИИ С ОБЩИМ ФРАКЦИОНИРОВАНИЕМ
INSTALLATION AND COMBINED METHOD FOR HYDROTREATING AND HYDROCONVERSION WITH GENERAL FRACTIONATION

Область техники, к которой относится изобретение
2
Изобретение относится к области процессов рафинирования, которые включают реакционную секцию, производящую HS и/или легкие соединения, секцию разделения продуктовых потоков, состоящую из по меньшей мере одного сепаратора, за которой следует секция фракционирования.
Предлагаемый настоящим изобретением способ состоит во фракционировании потоков, выходящих из по меньшей мере двух блоков, осуществляющих разные процессы, в общей секции без их предварительного смешения и в подаче полученных потоков в сепараторы в разные места фракционной колонны или колонн.
Согласно изобретению, общее фракционирование состоит из основной фракционной колонны и, факультативно, по меньшей мере одной колонны отделения легких фракций, называемой отпарной колонной, или стриппинг-колонной.
Предшествующий уровень техники
Патент US 5403469 описывает способ, в котором параллельно работают блок гидроочистки и блок гидрокрекинга. Поток из каждой реакционной секции собирают в общем сепараторе, а выходящую из него жидкую фракцию направляют в единую зону фракционирования. Таким образом, в этом способе все потоки, выходящие из реакционной секции, смешивают перед тем, как снова разделить в секции фракционирования. Кроме того, поскольку в этом способе сепаратор является общей для обоих блоков, рабочие давление в их реакционных секциях связаны между собой.
Патент US 5447621 описывает способ, в котором осуществляется гидрокрекинг, и гидрокрекированный поток дистиллируют в колонне фракционирования кислых газов с последующей гидроочисткой дизельной фракции, полученной при фракционировании, и гидроочищенный поток направляют целиком в боковую отпарную колонну (side stripper) основного фракционирования для отпарки дизеля. Таким образом, два зависящих друг от друга блоков требуют всего одну секцию фракционирования. В этом способе весь поток с гидроочистки дизеля подают в боковую отпарную колонну фракционной колонны агрегата гидрокрекинга. В этом патенте не описывается способ, в котором подача на общее фракционирование производилась бы отдельно для разных потоков из сепараторов, расположенных за реакционными секциями этих двух блоков и перед фракционированием, не описывается также способ с одной разделительной колонной, обрабатывающей легкие фракции до основной фракционной колонны.
В патентной заявке EP2710094 A4 описывается способ, в котором обрабатывают два типа углеводородного сырья в одном блоке гидрорафинирования (по-английски hydroprocessing) и одном блоке гидроочистки. Часть потока с блока гидроочистки смешивают с потоком, выходящим из блока гидрорафинирования. Затем по меньшей мере часть смеси отправляют в зону общего фракционирования. В указанной заявке не описывается способ, в котором подача на общее фракционирование производится отдельно для разных потоков из сепараторов, расположенных за реакционными секциями этих двух блоков и перед фракционированием.
Патенты US 8608940 B2, US 8747653 B2, EP 1319701 B2, US 9005430 B2 и патентная заявка US 2008/0093262 описывают способы, в которых применяются два блока гидрорафинирования, независимые или зависимые, секция сжатия которых является общей. Эту секцию легче всего сделать общей, так как речь идет о водороде, подаваемом на два разных блока. В этих патентах не описывается способ с единой секцией фракционирования для двух блоков гидрорафинирования, в котором подача на фракционирование производится раздельно для разных потоков из сепараторов, расположенных за реакционными секциями этих двух блоков и перед фракционированием.
2
Неопубликованная заявка FR 15/63.173 от 23 декабря 2015, поданная авторами настоящей заявки, описывает способ рафинирования, в котором используется реакционная секция, производящая HS и/или легкие соединения, секция разделения, состоящая из по меньшей мере одного сепаратора, по меньшей мере одна колонна отпарки легких фракций, выходящих из сепараторов, и колонна фракционирования основных продуктов, обрабатывающая кубовую фракцию отпарной колонны и тяжелые фракции из сепараторов, все потоки вводят в разные места фракционных колонн.
Ни в одном из документов уровня техники не предлагается решения для полного объединения фракционирования между двумя разными блоками, чтобы получать продукты оптимального качества в гибких условиях.
Согласно изобретению, не только фракционирование в обоих блоках является общим, и минимизируются затраты, но также максимально повышается энергоэффективность способа благодаря раздельной подаче каждого из потоков, полученных в разных сепараторах каждой секции разделения каждого блока, в оптимальные точки секции фракционирования.
Кроме того, согласно изобретению становится возможным менять точки отсечения для конечных продуктов второго блока, несмотря на то, что указанный блок обычно не содержит основной фракционной колонны.
Описание изобретения
Сущность изобретения
Изобретение относится к установке гидроочистки и гидроконверсии углеводородного сырья с общей секцией фракционирования для получения по меньшей мере одного из следующих продуктов: нафта (легкая и/или тяжелая), дизель, керосин, дистиллят и остаток, причем установка содержит по меньшей мере:
- реакционную секцию R-1, содержащую по меньшей мере один реактор гидроконверсии,
- горячий сепаратор высокого давления B-1, в который подается поток, полученный в реакционной секции R-1, а выходящий из него жидкий поток является тяжелой фракцией потока, полученного в реакционной секции R-1,
- холодный сепаратор высокого давления B-2, в который подается газовый поток из горячего сепаратора высокого давления B-1, в выходящей из него жидкий поток является легкой фракцией потока, полученного в реакторе R-1,
- факультативно, горячий сепаратор среднего давления B-3, в который подается жидкий поток из горячего сепаратора высокого давления B-1, а выходящий из B-3 жидкий поток подается в сепаратор B-5;
- факультативно, холодный сепаратор среднего давления B-4, в который подается жидкий поток из холодного сепаратора высокого давления B-2 и газовая фракция из горячего сепаратора среднего давления B-3, а выходящий из него жидкий поток образует входной поток для общей секции фракционирования,
- факультативно, горячий сепаратор низкого давления B-5, в который подается жидкий поток из горячего сепаратора среднего давления B-3, а выходящий из него жидкий поток образует входной поток для общей секции фракционирования,
- реакционную секцию R10, содержащую по меньшей мере один реактор гидроочистки,
- факультативно, горячий сепаратор высокого давления B-10, в который подается поток из реакционной секции R-10, а выходящий из него жидкий поток является тяжелой фракцией потока, полученного в реакционной секции R10,
- холодный сепаратор высокого давления B-20, в который подается газовый поток из факультативного горячего сепаратора высокого давления B-10, или напрямую подается поток из реакционной секции R-10, а выходящий из него жидкий поток образует легкую фракцию или смесь легкой фракции и тяжелой фракции потока, полученного в реакционной секции R-10, и этот жидкий поток подают либо в холодный сепаратор среднего или низкого давления, либо напрямую в общую секцию фракционирования,
- факультативно, горячий сепаратор среднего давления B-30, входным потоком для которого является жидкий поток из горячего сепаратора высокого давление B-10, если таковой имеется,
- факультативно, холодный сепаратор среднего давления B-40, в который подается жидкий поток из холодного сепаратора высокого давления B-20 и газовый поток из горячего сепаратора среднего давления B-30, если таковой имеется, а выходящий из него жидкий поток образует входной поток для общей секции фракционирования,
- факультативно, горячий сепаратор низкого давления B-50, в который подается жидкий поток из горячего сепаратора среднего давления B-30, а выходящие из него жидкий поток и паровой поток образуют один или несколько входных потоков для общей секции фракционирования,
- общую секцию фракционирования, содержащую по меньшей мере одну главную фракционную колонну C-2, позволяющую выделить головную фракцию, промежуточную фракцию и тяжелую фракцию, причем указанные фракции содержат разные продукты блоков,
причем поток или потоки из первого блока и поток или потоки из второго блока подаются в указанную общую секцию фракционирования раздельно.
В одном варианте осуществления общая секция фракционирования содержит разделительную колонну C-1, причем в указанную разделительную колонну C-1 раздельно подаются:
- с одной стороны, жидкий поток из холодного сепаратора высокого давления B-2 и, возможно, газовый поток из горячего сепаратора низкого давления B-5 первого блока,
- с другой стороны, жидкий поток из холодного сепаратора высокого давления B-20, и/или жидкий поток из холодного сепаратора среднего давления B-40, и/или газовый поток из холодного сепаратора низкого давления B-50 второго блока,
причем в главную фракционную колонну C-2 подается жидкий поток из указанной разделительной колонны C-1 и отдельно подаются жидкий поток из горячего сепаратора низкого давление B-5 первого блока и жидкий поток из горячего сепаратора среднего давления B-30 второго блока.
Кроме того, общая секция фракционирования может содержать:
- по меньшей мере одну боковую отпарную колонну C-4, C-5, или C-6, в которую подается один из продуктов промежуточной фракции, полученной в главной фракционной колонне C-2: керосин, дизель или остаток, что позволяет отделить сверху газовую фракцию, а снизу жидкую фракцию,
- линию, позволяющую отправить указанную головную газовую фракцию на главную фракционную колонну C-2;
- теплообменник E4 для охлаждения указанной нижней жидкой фракции из указанной боковой отпарной колонны;
- линию выпуска указанной охлажденной жидкой фракции.
Установка может содержать секцию обработки кислых газов C-7, содержащую абсорбер, работающий на аминах, или промывную колонну, функционирующую при очень низком давлении, в эту секцию подается по меньшей мере часть головной фракции из главной фракционной колонны C-2, содержащей остаточные кислые газы.
Установка может содержать секцию рекуперации сжиженного нефтяного газа, содержащую одну или несколько фракционных колонн, в которые подается по меньшей мере часть головной фракции из главной фракционной колонны C-2, содержащей остаточные кислые газы, или поток, выходящий из секции обработки кислых газов C7.
В одном варианте установки согласно изобретению одна из реакционных секций содержит секцию гидроизомеризации, включающую каталитическую депарафинизацию, содержащую по меньшей мере один слой катализатора, содержащего цеолит и обладающего гидрирующей/дегидрирующей функцией и кислотной функцией.
В одном варианте осуществления первый блок является блоком гидрокрекинга, а второй блок является блоком гидродесульфирования дизеля.
В другом варианте осуществления первый блок является блоком гидроконверсии остатка, или дистиллята, или деасфальтированного масла, работающим с кипящим слоем, а второй блок является блоком гидродесульфирования вакуумного дистиллята, или дизеля, или керосина.
Предпочтительно, первый блок является блоком гидроконверсии деасфальтированного масла в кипящем слое, а второй блок является блоком гидродесульфирования вакуумного дистиллята.
Изобретение относится также к объединенному способу гидроочистки и гидроконверсии газойлей, вакуумных дистиллятов, атмосферных или вакуумных остатков, в котором используется вышеописанная установка и в котором разделительная колонна C-1 работает в следующих условиях: полное давление от 0,4 МПа до 2,0 МПа, предпочтительно от 0,6 до 2,0 МПа, очень предпочтительно от 0,7 до 1,8 МПа.
Фракционная колонна C-2 предпочтительно работает в следующих условиях по давлению: полное давление от 0,1 МПа до 0,4 МПа, предпочтительно от 0,1 МПа до 0,3 МПа.
Боковая отпарная колонна или колонны C-4, C-5 и C-6 предпочтительно работают в следующих условиях по давлению: полное давление от 0,1 МПа до 0,4 МПа, предпочтительно от 0,1 МПа до 0,3 МПа.
-1
-1
3
3
Рабочие условия каталитических реакций гидроочистки, гидроконверсии и гидроизомеризации предпочтительно являются следующими: температура в реакционных секциях с неподвижным слоем от 200°C до 460°C, средняя температура каталитического слоя в реакционных секциях с кипящим слоем от 300°C до 600°C, предпочтительно от 350°C до 510°C, полное давление от 1,5 МПа до 35 МПа, предпочтительно от 2 до 25 МПа, полная объемная часовая скорость жидкого входного потока для каждой каталитической стадии от 0,1 до 20 ч, предпочтительно от 0,15 до 15 ч, количество водорода относительно жидкого входного потока от 50 до 2500 Нм/м.
Предпочтительно, углеводородное сырье выбрано из таких фракций как атмосферный дистиллят (нафта, бензин, керосин и газойли), вакуумный дистиллят, например, газойли, полученные при прямой перегонке сырой нефти или на установках конверсии, таких, как установки FCC (каталитический крекинг в псевдоожиженном слое), коксования (по-английски coker - установка коксования) или висбрекинга, как легкий газойль LCO (light cycle oil) с установки каталитического крекинга, фракции с установок экстракции ароматики, смазочные базовые масла или фракции с установок депарафинизации растворителем смазочных базовых масел, дистилляты с процессов обессеривания или гидроконверсии RAT (атмосферные остатки), и/или RSV (вакуумные остатки), и/или деасфальтированных масел в неподвижном слое или в кипящем слое, продуктовые потоки с установки Фишера-Тропша, растительные масла или животные жиры, используемых по отдельности или в смеси.
Предпочтительно, углеводородное сырье выбрано из газойлей, вакуумных дистиллятов, атмосферных или вакуумных остатков или потоков с установки Фишера-Тропша.
Общая часть
Гидрокрекингом или гидроконверсией называется технология крекинга в атмосфере водорода, обычно позволяющая при рафинировании неочищенной нефти превратить вакуумный дистиллят в более легкие продукты.
Гидроочисткой или гидрорафинированием называют совокупность технологий очистки, которые позволяют удалить, под действием водорода, различные примеси, содержащиеся в углеводородных фракциях.
Процессы гидроочистки применяются в нефтепереработке для очистки углеводородных смесей, чтобы превратить их в легко перерабатываемые продукты. Они обычно применяются для гидродесульфирования, деароматизации, гидродеазотирования и т.д. такого сырья, как тяжелые нефтяные или синтетические фракции, например, керосины, газойли или дистилляты с атмосферной или вакуумной дистилляции, чтобы получить керосин, газойль или вакуумный дистиллят, которые могут отправляться либо в накопительные установки, принимающие продукты одного типа (по-английски pool), либо на установку, находящуюся дальше по схеме, как каталитический крекинг. При гидроочистке получают также топливный газ в небольшом количестве (по-английски fuel gas) и легкие фракции, такие, как LPG и нафта.
TM
TM
Согласно изобретению, можно с успехом объединить секции фракционирования блока гидроконверсии и блока гидродесульфирования, например, блока гидрокрекинга (в частности, технология, известная на рынке под названием Hyk) и блока гидродесульфирования дизеля (в частности, технология, известная на рынке под названием Prime-D). Процесс гидроконверсии может представлять собой также гидроконверсию остатка или дистиллята в кипящем слое (эта технология известна на рынке, в частности, под названием H-OIL), а процесс гидродесульфирования может включать, например, блок гидродесульфирования вакуумного дистиллята, или дизеля, или керосина.
2
Список способов, с которыми может применяться настоящее изобретение, не является исчерпывающим, в более широком смысле изобретение относится к способам рафинирования, которые содержат реакционную секцию, производящую HS и/или легкие соединения, секцию разделения выходящих потоков, состоящую из по меньшей мере одного сепаратора, с последующей секцией фракционирования.
Упоминаемые выше легкие соединения являются газообразными при атмосферном давлении и температуре окружающей среды, они характеризуются температурами кипения обычно до примерно 20°C, как, например, водород, метан, этан, пропан, бутан или моноксид или диоксид углерода. Этот список не является исчерпывающим.
Подробное описание изобретения
2
Изобретение относится к способам рафинирования, в которых используется реакционная секция, производящая HS и/или легкие соединения, секция разделения выходного потока, состоящая из по меньшей мере одного сепаратора, за которой следует секция фракционирования. Предлагаемый настоящим изобретением способ состоит во фракционировании выходных потоков по меньшей мере двух блоков, в которых осуществляются разные процессы, в общей секции без предварительного смешения этих потоков и в подаче потоков, полученных в сепараторах, в разные места общего фракционирования. Согласно изобретению, общая секция фракционирования состоит из главной фракционной колонны и, возможно, по меньшей мере одной колонны отпарки легких фракций, называемой разделительной колонной.
Установка согласно изобретению позволяет с успехом осуществлять процессы гидроконверсии, гидроочистки, гидрокрекинга или гидроизомеризации, в которых обрабатываются газойли, керосины, вакуумные дистилляты, атмосферные или вакуумные остатки, деасфальтрованные масла, растительные масла или выходные потоки с установки Фишера-Тропша. Изобретение применимо к блокам, работающим с реакторами с неподвижным слоем или с кипящим слоем. Этот список процессов не является исчерпывающим.
2
Действительно, эти процессы включают реакционную секцию, производящую HS и/или легкие соединения, секцию разделения, состоящую из по меньшей мере одного сепаратора, и (факультативно) расположенную ниже по схеме секцию фракционирования. Указанная секция фракционирования преследует главным образом следующие цели:
2
- удаление HS и/или легких фракций,
- при необходимости, основное фракционирование продуктов блока
- и, возможно, стабилизация более легких фракций.
Способ согласно изобретению заключается в:
- обработке в единственной секции фракционирования выходных потоков из по меньшей мере двух блоков, в которых протекают разные процессы и которые производят по меньшей мере один продукт с эквивалентными свойствами;
2
2
- с применением в указанной секции фракционирования по меньшей мере одной главной фракционной колонны, возможно по меньшей мере одной разделительной колонны, обрабатывающей легкие фракции, для удаления HS и/или легких соединений, называемой отпарной колонной или стабилизационной колонной, когда в блоке не производится HS.
Когда используется разделительная колонна, главная фракционная колонна обрабатывает жидкий поток из указанной разделительной колонны и тяжелые фракции, полученные в каждом блоке.
Установка согласно изобретению содержит:
2
- по меньшей мере один первый блок, содержащий реакционную секцию, производящую HS и/или легкие соединения, секцию разделения выходного потока, состоящую из по меньшей мере одного сепаратора, за которой следует секция фракционирования, общая с по меньшей мере одним другим блоком. Указанная общая секция фракционирования содержит главную колонну фракционирования при атмосферном давлении продуктов блока и, возможно, колонну отделения легких фракций.
Типично, этот блок может быть блоком гидрокрекинга газойлей, вакуумных дистиллятов, атмосферных или вакуумных остатков или выходного потока с установки Фишера-Тропша. Этот список не является исчерпывающим.
Первый блок согласно изобретению обычно содержит:
- реакционную секцию, содержащую по меньшей мере один реактор R-10,
- горячий сепаратор высокого давления B-1, входным потоком для которого является выходной поток из реактора R-1, а выходной жидкий поток является тяжелой фракцией выходного потока из реактора R-1;
- холодный сепаратор высокого давления B-2, входным потоком для которого является газовый поток из B-1, а выходной жидкий поток является легкой фракцией выходного потока из реактора R-1;
- факультативно, зону K сжатия газового потока из B-2, называемого рециркуляционным водородом;
- факультативно, горячий сепаратор среднего давления B-3, входным потоком для которого является жидкий поток из сепаратора B-1, если таковой имеется,
- факультативно, холодный сепаратор среднего давления B-4, входным потоком для которого является жидкий поток из сепаратора B-2 и газовый поток из сепаратора B-3, а выходной жидкий поток образует, в одном варианте осуществления изобретения, входной поток для отпарной колонны C-1 или, в другом варианте осуществления, не содержащем отпарной колонны C-1, один из входных потоков для фракционной колонны C-2;
- факультативно, горячий сепаратор низкого давления B-5, входным потоком для которого является жидкий поток из сепаратора B-3, а его выходной жидкий поток образует входной поток для фракционной колонны C-2, а выходной паровой поток может использоваться как входной поток для разделительной колонны C-1 (стриппинг-колонна) в одном варианте осуществления изобретения или, в другом варианте осуществления, не содержащем C-1, как один из входных потоков для фракционной колонны C-2;
- факультативно, печь F-1, которая нагревает входной поток реакционной секции R-1 или, в некоторых вариантах, только водород, необходимый для указанной реакционной секции, или же водород и входной поток;
- факультативно, компрессор K-2, питающий реакционную секцию R-1 водородом, необходимым для указанной реакционной секции;
- в зависимости от содержания в сырье азота и серы, секция разделения обычно имеет также один или несколько вводов промывной воды, например, до холодного сепаратора высокого давления или между горячим сепаратором среднего давления и холодным сепаратором среднего давления;
- секцию фракционирования, общую с по меньшей мере одним вторым блоком, описываемым ниже.
2
По меньшей мере один второй блок другого процесса рафинирования содержит реакционную секцию, производящую HS и/или легкие соединения, секцию разделения выходного потока, состоящую из по меньшей мере одного сепаратора, за которой следует секция фракционирования, общая с первым блоком. Согласно изобретению, процесс, осуществляемый во втором блоке, не требует, если он осуществляется способом, обычным для специалиста, главной колонны фракционирования продуктов блока.
2
Как правило, этот блок является блоком гидроочистки таких фракций, как керосин, дизель или дистилляты, полученные прямой перегонкой нефти или на других установках нефтеочистки. В более широком смысле этот блок может быть блоком любого процесса, содержащего реакционную секцию, производящую HS и/или легкие соединения, за которой следует секция разделения выходного потока, состоящая из по меньшей мере одного сепаратора, после которой находится (факультативно) секция фракционирования.
Второй блок согласно изобретению обычно содержит:
- реакционную секцию, содержащую по меньшей мере один реактор R-10,
- факультативно, горячий сепаратор высокого давления B-10, входным потоком для которого является выходной поток из R-10, а его выходной жидкий поток является тяжелой фракцией выходного потока из реактора;
- холодный сепаратор высокого давления B-20, входным потоком для которого является газовый поток из сепаратора B-10, если таковой имеется, а его выходной жидкий поток является легкой фракцией выходного потока из реактора. Если сепаратора B-10 не имеется, то входным потоком является выходной поток из R-10, а выходной жидкий поток из B-20 является смесью легкой фракции и тяжелой фракции выходного потока из реактора R-10, которую подают либо, в одном варианте осуществления изобретения, в холодный сепаратор среднего или низкого давления, либо, в другом варианте осуществления, не содержащем колонны C-1, напрямую в разделительную колонну C-1 или во фракционную колонну C-2;
- зону K' сжатия выходного парового потока из B-20, называемого рециркуляционным водородом;
- факультативно, горячий сепаратор среднего давления B-30, входным потоком для которой является жидкий поток из сепаратора B-10, если таковой имеется,
- факультативно, холодный сепаратор среднего давления B-40, входным потоком для которой является жидкий поток из B-20 и газовый поток из B-30, если таковой имеется, а его выходной жидкий поток образует, в одном варианте осуществления изобретения, входной поток для разделительной колонны C-1 (отпарная колонна) или, в другом варианте осуществления, не содержащем отпарной колонны C-1, один из входных потоков для фракционной колонны C-2;
- факультативно, горячий сепаратор низкого давления B-50, входным потоком для которого является жидкий поток из сепаратора B-30, а его выходной жидкий поток образует входной поток для главной колонны атмосферного фракционирования C-2, а выходной паровой поток является, в одном варианте осуществления изобретения, входным потоком для разделительной колонны C-1 (отпарная колонна) или, в другом варианте осуществления, не содержащем C-1, одним из входных потоков фракционной колонны C-2;
- факультативно, печь F-10, которая нагревает входной поток для реакционной секции R-10 или, в некоторых вариантах, только водород, необходимый для указанной реакционной секции, или же водород и входной поток;
- факультативно, компрессор K-20, питающий реакционную секцию R-10 водородом, необходимым для указанной реакционной секции;
- в зависимости от содержания в сырье азота и серы, секция разделения обычно содержит один или несколько вводов промывной воды, например, до холодного сепаратора высокого давления или между горячим сепаратором среднего давления и холодным сепаратором среднего давления;
- секцию фракционирования, общую с описанным выше первым блоком, содержащую по меньшей мере одну главную фракционную колонну и, возможно, разделительную колонну C-1 (отпарную или стабилизационную колонну).
В первом варианте осуществления общая секция фракционирования содержит, согласно изобретению:
2
- по меньшей мере одну разделительную колонну C-1, позволяющую удалить HS и/или легкие соединения, называемую также отпарной колонной или стабилизационной колонной. В указанную отпарную колонну C-1 подают, с одной стороны, легкий поток или потоки из первого блока, например, жидкую фазу из холодного сепаратора высокого давления B-2 и/или холодного сепаратора среднего давления B-4 и, возможно, газовый поток из горячего сепаратора низкого давления B-5. Эти потоки, происходящие из реакционного потока с первого блока, подают отдельно друг от друга или в смеси. Обычно точки подачи расположены друг относительно друга таким образом, чтобы отбираемые фракции становились все более тяжелыми в направлении от верхней к нижней части колонны;
- с другой стороны, в разделительную колонну C-1 подают легкий поток или потоки из сепараторов второго блока, работающих при низкой температуре, например, либо напрямую подают жидкую фазу из холодного сепаратора высокого давления B-20, либо жидкую фракцию из холодного сепаратора среднего давления B-40, если таковой имеется, и, возможно, газовый поток из холодного сепаратора низкого давления B-50, если таковой имеется. Согласно изобретению, потоки, происходящие из реакционного потока со второго блока, подают в общую секцию фракционирования раздельно или в смеси, но не смешивают с потоками, происходящими из первого блока. Типично точки подачи расположены друг относительно друга таким образом, чтобы отбираемые фракции становились все более тяжелыми в направлении от верхней к нижней части колонны;
- по меньшей мере одну главную колонну атмосферного фракционирования C-2, в которую подается кубовый продукт разделительной колонны C-1 и тяжелые фракции из сепараторов каждого блока;
- главная фракционная колонна C-2 разделяет различные продукты блоков, обычно по меньшей мере один из следующих продуктов: нафта (легкая и/или тяжелая), дизель, керосин, дистиллят и остаток;
- в главную фракционную колонну C-2 подают, с одной стороны, тяжелый поток или потоки из первого блока, например, жидкий поток из горячего сепаратора высокого давления B-1, и/или горячего сепаратора среднего давления B-3, и/или горячего сепаратора низкого давления B-5. Обычно в эту колонну, в ее нижнюю часть, подают среду для отпарки, обычно водяной пар;
- с другой стороны, в главную фракционную колонну C-2 подают, отдельно от потоков из первого блока, тяжелый поток или потоки из второго блока, то есть жидкие потоки из горячих сепараторов, если такие сепараторы имеются: например, жидкий поток из горячего сепаратора высокого давления B-10, и/или горячего сепаратора среднего давления B-30, и/или горячего сепаратора низкого давления B-50;
- потоки, образованные в результате разделения реакционного потока из второго блока, подают раздельно или в смеси, но не смешивают с потоками, происходящими из первого блока. Предпочтительно, точки подачи расположены друг относительно друга таким образом, чтобы отбираемые фракции становились все более тяжелыми в направлении от верхней к нижней части колонны;
- по меньшей мере одну боковую отпарную колонну C-4 (side stripper по-английски), которая обрабатывает один из продуктов основного фракционирования C-2: дизель, керосин или остаток. В эту отпарную колонну можно подавать среду для отпарки или осуществлять повторное кипячение с помощью печи или теплообменника, горячей жидкостью в котором может быть теплоноситель или горячий технологический поток, внутренний или внешний по отношению к блоку. Пар из головы этой колонны возвращают в главную фракционную колонну C-2. Кубовая фракция колонны обычно представляет собой один из конечных продуктов блока;
- факультативно, печь F-2 позволяет нагреть один или несколько входных потоков, подаваемых во фракционную колонну C-2;
- факультативно, по меньшей мере часть жидких потоков, выходящих либо из горячего сепаратора высокого давления B-10, либо горячего сепаратора среднего давления B-30, либо горячего сепаратора низкого давления B-50 второго блока, напрямую подают в боковую отпарную колонну основного фракционирования;
- факультативно, по меньшей мере часть жидких потоков из холодного сепаратора высокого давления B-20 или холодного сепаратора среднего давления B-40 напрямую подают в боковую отпарную колонну основного фракционирования.
Во втором варианте осуществления общая секция фракционирования не содержит разделительной колонны C1, обрабатывающей легкие фракции, но содержит главную колонну фракционирования при атмосферном давлении, обрабатывающую выходные потоки из двух блоков, независимых друг от друга. В таком случае в указанную колонну подают:
- с одной стороны, легкий поток или потоки из первого блока, например, жидкую фазу из холодного сепаратора высокого давления B-2 и/или холодного сепаратора среднего давления B-4 и, возможно, газовый поток из горячего сепаратора низкого давления B-5. Эти потоки, происходящие из реакционного потока из первого блока, подают независимо друг от друга;
- с другой стороны, легкий поток или потоки из сепараторов второго блока, работающих при низкой температуре, например, либо напрямую подают жидкую фазу из холодного сепаратора высокого давления B-20, либо жидкую фазу из холодного сепаратора среднего давления B-40, если таковой имеется, и, возможно, газовый поток из холодного сепаратора низкого давления B-50, если таковой имеется. Поток или потоки, происходящие из реакционного потока из второго блока, подаются отдельно и не смешиваются с потоками из первого блока. Предпочтительно, точки подачи расположены друг относительно друга таким образом, чтобы отбираемые фракции становились все более тяжелыми в направлении от верхней к нижней части колонны;
а также подают:
- с одной стороны, тяжелый поток или потоки из первого блока, например, жидкий поток из горячего сепаратора высокого давления B-1, и/или горячего сепаратора среднего давления B-3, и/или горячего сепаратора низкого давления B-5. Типично, точки подачи расположены друг относительно друга таким образом, чтобы отбираемые фракции становились все более тяжелыми в направлении от верхней к нижней части колонны;
- с другой стороны, тяжелый поток или потоки из второго блока, то есть жидкие потоки из горячих сепараторов, если таковые имеются, например, жидкий поток из горячего сепаратора высокого давления B-10, и/или горячего сепаратора среднего давления B-30, и/или горячего сепаратора низкого давления B-50.
Легкий поток или потоки, образованные при разделении реакционного потока из второго блока, подаются раздельно и не смешиваются с потоками из первого блока. Типично, точки подачи расположены друг относительно друга таким образом, чтобы отбираемые фракции становились все более тяжелыми в направлении от верхней к нижней части колонны.
К главной фракционной колонне C-2 можно добавить по меньшей мере одну боковую отпарную колонну C-4 (side stripper по-английски), которая обрабатывает один из продуктов основного фракционирования C-2: дизель, керосин или остаток. В эту отпарную колонну можно подавать отпарную среду или осуществлять повторное кипячение с помощью печи или теплообменника, горячей средой в котором может быть теплоноситель или горячий технологический поток, внутренний или внешний по отношению к блоку. Пар из головы указанной боковой колонны возвращают в главную фракционную колонну C-2. Кубовая фракция боковой колонны обычно представляет собой один из конечных продуктов блока.
Факультативно, печь F-2 позволяет нагревать входные потоки, подаваемые во фракционную колонну C-2.
Обычно в эту колонну, в ее нижнюю часть, подают среду для отпарки, обычно водяной пар.
Факультативно, по меньшей мере часть жидких потоков из горячего сепаратора высокого давления B-10, или горячего сепаратора среднего давления B-30, или горячего сепаратора низкого давления B-50 второго блока подают напрямую в боковую отпарную колонну основного фракционирования.
Факультативно, по меньшей мере часть жидких потоков из холодного сепаратора высокого давления B-20 или холодного сепаратора среднего давления B-40 подают напрямую в боковую отпарную колонну основного фракционирования.
Изобретение относится также к способу применения указанной установки.
Преимущество схемы этой зоны общего фракционирования заключается в том, что:
- фракционирование является общим для двух блоков, и расходы минимизируются;
- максимально повышается энергоэффективность способа благодаря раздельной подаче каждого из потоков, полученных в разных сепараторах каждой секции разделения каждого блока; это позволяет специалисту отдельно оптимизировать уровень каждой подачи в секцию фракционирования;
- можно менять точки отсечения для конечных продуктов второго блока, в частности, когда, как обычно, указанный блок не содержит главной фракционной колонны.
В способе и установке согласно изобретению реакционные секции R-1 и R-10 могут содержать один или несколько реакторов, установленных последовательно или параллельно, например, два реактора, соединенных последовательно.
Каждый реактор реакционной секции содержит по меньшей мере один слой катализатора.
Катализатор может применяться в виде неподвижного слоя, или вспененного слоя, или в виде кипящего слоя. В случае применения катализатора в неподвижном слое можно разместить несколько слоев катализатора в по меньшей мере одном реакторе.
В способе согласно изобретению можно использовать любой катализатор, известный специалисту, например, катализатор, содержащий по меньшей мере один элемент, выбранный из элементов группы VIII периодической системы элементов (группы 8, 9 и 10 согласно новой периодической системе) и, возможно, по меньшей мере один элемент, выбранный из элементов группы VIB периодической системы элементов (группа 6 согласно новой периодической системе).
3
2
3
Для осуществления предлагаемого изобретением способа можно использовать классический катализатор гидроконверсии, содержащий на аморфной подложке по меньшей мере один металл или соединение металла, обладающие гидрирующей/дегидрирующей активностью. Этот катализатор может содержать металлы группы VIII, например, никель и/или кобальт, чаще всего в сочетании с по меньшей мере одним металлом группы VIB, например, молибденом и/или вольфрамом. Можно, например, использовать катализатор, содержащий от 0,5 до 10 вес.% никеля (выражено в пересчете на оксид никеля NiO) и от 1 до 30 вес.% молибдена, предпочтительно от 5 до 20 вес.% (выражено в пересчете на оксид молибдена MoO) на неорганической аморфной подложке. Полное содержание оксидов металлов групп VI и VIII в катализаторе обычно составляет от 5 до 40 вес.%, предпочтительно от 7 до 30 вес.%. Весовое отношение (выраженное на оксиды металлов) металла (металлов) группы VI и металла (металлов) группы VIII, как правило, составляет от примерно 20 до примерно 1, чаще всего от примерно 10 до примерно 2. Подложка выбрана, например, из группы, состоящей из оксида алюминия, оксида кремния, алюмосиликатов, оксида магния, глин и смесей по меньшей мере двух из этих минералов. Подложка может также включать и другие соединения, например, оксиды, выбранные из оксида бора, оксида циркония, оксида титана, фосфорного ангидрида. Чаще всего используют алюмооксидную подложку, предпочтительно из оксида алюминия η или γ. Катализатор может также содержать промотирующий элемент, такой как фосфор и/или бор. Этот элемент может быть введен в матрицу или, предпочтительно, осажден на подложку. Кремний также может быть осажден на подложку, один или вместе с фосфором и/или бором. Предпочтительно, катализаторы содержат кремний, осажденный на подложку, например, алюмооксидную, возможно вместе с фосфором и/или бором, осажденными на подложку, и содержащую также по меньшей мере один металл группы VIII (Ni, Co) и по меньшей мере один металл группы VIB (Mo, W). Концентрация указанного элемента обычно составляет менее примерно 20 вес.% (в расчете на оксид), чаще всего менее примерно 10%. Концентрация триоксида бора (BO) обычно составляет от примерно 0 до примерно 10 вес.%. Другим катализатором является алюмосиликат, содержащий по меньшей мере один металл группы VIII и по меньшей мере один металл группы VIB. Другим типом подходящего катализатора является катализатор, содержащий по меньшей мере одну матрицу, по меньшей мере один цеолит Y и по меньшей мере один дегидрирующий металл. В состав этого катализатора могут также входить описанные выше матрицы, металлы, дополнительные элементы. Предпочтительные цеолиты Y описаны в патентных заявках WO00/71641, EP-911077, а также в патентах US 4738940 и 4738941. Хорошо известно, что некоторые соединения щелочного характера, такие как азотистые основания, значительно снижают крекирующую активность кислых катализаторов, таких, как алюмосиликаты или цеолиты. Другим подходящим типом катализатора является катализатор, содержащий благородные металлы, такие, например, как платина или палладий.
Тип гидроочистки, требуемой, например, для получения продукта типа дизельного топлива, может меняться в зависимости от типа подаваемого дистиллята. Для некоторых типов подачи для получения подходящего дизельного топлива может потребоваться только гидроочистка или гидрокрекинг сырья, чтобы снизить содержание серы и азота в полученном дизельном топливе. Другие типы сырья не будут иметь приемлемых низкотемпературных реологических свойств и должны будут также подвергаться депарафинизации, чтобы получить искомый дизель.
Таким образом, одна из реакционных секций может также содержать секцию гидроизомеризации, включающую каталитическую депарафинизацию. Гидроизомеризация заключается в превращении по меньшей мере 10%, более точно по меньшей мере 50%, в частности, от 10 до 90% линейных парафинов (н-парафины) в разветвленные парафины (изопарафины) в целях улучшения низкотемпературных свойств сырья, обычно, чтобы получить температуру помутнения 0°C (32°F) или ниже, температуру застывания 0°C (32°F) или ниже и/или предельную температуру фильтруемости на холодном фильтре (по-английски cold filter plugging point, CFPP) 0°C (32°F) или ниже.
Для осуществления реакций гидроизомеризации можно использовать катализатор, содержащий цеолит и обладающий гидрирующей/дегидрирующей функцией и кислотной функцией. В некоторых вариантах катализатор может включать по меньшей мере один металл группы VIII, такой как благородный металл (например, платина или палладий). В других вариантах катализатор может также включать фосфатированный алюмосиликат или алюмосиликатный цеолит.
Рабочие условия в этих реакционных секциях гидроочистки или гидроконверсии или гидроизомеризации, R-1 и R-10, хорошо известны специалисту:
- температура в реакционных секциях с неподвижным слоем обычно составляет от 200°C до 460°C,
- средняя температура каталитического слоя (то есть среднее арифметическое результатов измерения температуры в каталитическом слое) в реакционных секциях с кипящим слоем обычно составляет от 300°C до 600°C, предпочтительно от 350°C до 510°C,
- полное давление обычно составляет от 1,5 МПа до 35 МПа, предпочтительно от 2 до 25 МПа,
-1
-1
- полная объемная часовая скорость жидкого входного потока для каждой каталитической ступени обычно составляет от 0,1 до 20 ч, обычно от 0,15 до 15 ч,
3
3
- количество водорода относительно жидкого входного потока обычно составляет от 50 до 2500 Нм/м,
- чистота водорода, использующегося в способе согласно изобретению, обычно составляет от 50 до 100 об.%.
Реакционная секция блока гидроконверсии R-1 может быть реализована в одну ступень, или в одну ступень с возвратом части непрореагировавшего продукта, или в несколько ступеней, при этом каждая ступень содержит один или несколько реакторов и обрабатывает часть неконвертированного продукта. Когда реакционная секция реализована в две ступени, общей, по меньшей мере частично, является секция разделения, а также секция фракционирования.
2
3
2
Поток, выходящий из реакционной секции R-1 или R-10, состоит из углеводородной фракции, как правило, в смешанной фазе, содержащей газ, образованный в результате крекинга, в частности, HS, и NH, образованные при реакциях в реакционной секции в количестве, пропорциональном содержанию серы и азота в сырье, возможно CO и другие газы, легкие фракции, такие как LPG, образованные в побочных реакциях, по меньшей мере нафту и, возможно, следующие углеводородные фракции: дизель, керосин, непрореагировавший остаток и т.д., в зависимости от природы сырья и типа реакции в R-1 или R-10.
2
2
Разделительная колонна C-1, называемая отпарной колонной или иногда стабилизационной колонной, предназначена для удаления газов, образованных в крекинге (обычно называемых кислыми газами), в частности, для удаления HS и/или легких соединений, образовавшихся при реакциях в реакционной секции. Отпарка в этой колонне предпочтительно осуществляется посредством любого отпарного газа, такого, например, как газ, содержащий водород или пар. Предпочтительно, для осуществления указанной отпарки используется пар. В одном варианте изобретения повторное кипячение в разделительной колонне C-1 можно осуществить с помощью печи или теплообменника, теплоносителем в котором может быть горячая среда или технологический поток, внутренний или внешний по отношению к блоку. Полное давление типично составляет от 0,4 МПа до 2,0 МПа, обычно от 0,6 до 2,0 МПа, предпочтительно от 0,7 до 1,8 МПа. Предпочтительно, давление в этой разделительной колонне является достаточно высоким, чтобы газы, выходящие с этого разделения, предпочтительно очищенные от HS, который они содержали, можно было снова ввести в систему топливного газа предприятия.
В главную колонну атмосферного фракционирования C-2 предпочтительно подают также весь отпарной газ, предпочтительно пар. Полное давление обычно составляет от 0,1 МПа до 0,4 МПа, предпочтительно от 0,1 МПа до 0,3 МПа. Точку отсечения для атмосферного остатка обычно устанавливают в интервале 300-400°C, предпочтительно от 340°C до 380°C. Фракции, отбираемые из колонны, обычно представляют собой дизель, керосин и нафту.
Боковая отпарная колонна или колонны, C-4, C-5 и C-6, работают в следующих условиях по давлению: полное давление от 0,1 МПа до 0,4 МПа, предпочтительно от 0,1 МПа до 0,3 МПа.
Головная фракция фракционной колонны C-2 содержит остаточные кислые газы, которые сжимают в компрессоре K-3 перед отправкой на обработку кислых газов (обычно промывка аминами или промывная колонна). Затем эту фракцию направляют в систему топливного газа.
2
В одном варианте изобретения по меньшей мере часть головной фракции из колонны C-2, содержащей остаточные кислые газы, отправляют на абсорбер, работающий на аминах, или в промывную колонну C-7, функционирующую при очень низком давлении, чтобы удалить по меньшей мере часть HS. Эту часть головной фракции можно затем использовать как неосновную часть топлива в печах R-1 или R-10 реакционных секций.
В другом варианте изобретения остаточные газы можно направить, при необходимости после факультативной промывки аминами, в секцию рекуперации сжиженного нефтяного газа (сокращенно СНГ или LPG по-английски), состоящую обычно из нескольких фракционных колонн, например, деэтанизатора и дебутанизатора, по-английски эта секция называется gas plant (газогенераторная установка).
Горячие сепараторы высокого давления B-1 и B-10 работают при чуть более низком давлении, например, при давлении на 0,1-1,0 МПа ниже, чем в реакторе R-1 и R-10, предпочтительно при давлении от 1,4 до 35 МПа, предпочтительно от 1,9 до 25 МПа. Температура горячего сепаратора обычно составляет от 200°C до 450°C, предпочтительно от 250°C до 380°C и очень предпочтительно от 250°C до 360°C.
Холодные сепараторы высокого давления, B-2 и B-20, входным потоком для которых является газовый поток из горячего сепаратора B-1 и B-10, соответственно, работают при давлении чуть ниже, чем в B-1 и B-10, соответственно, например, при давление на 0,01-1,0 МПа ниже, чем в B-1 и B-10, предпочтительно при давлении от 1,3 до 35 МПа, предпочтительно от 1,9 до 25 МПа.
Газовые потоки, выходящие из B-2 и B-20, соответственно, называемые рециркуляционным водородом, при необходимости промывают в колонне C-3 и C-30, соответственно, а затем сжимают в компрессорах K-1 и K-10, соответственно.
Температура в холодных сепараторах высокого давления, B-2 и B-20, обычно должна быть как можно более низкой, учитывая имеющиеся на месте средства охлаждения. Это необходимо, что максимально повысить чистоту рециркуляционного водорода, предпочтительно температура должна составлять от 20°C до 100°C.
Согласно одному варианту изобретения, жидкие фазы, выходящие из холодных сепараторов высокого давления B-2 и B-20, дросселируют в клапане или турбине и направляют в холодные сепараторы среднего давления B-4 и B-40, соответственно. Полное давление в этих сепараторах предпочтительно таково, как требуется для эффективного извлечения водорода, содержащегося в газовой фракции, отделенной в этих сепараторах. Это извлечение водорода предпочтительно реализуют в блоке адсорбции с переменным давлением. Давление в сепараторах B-4 и B-40 обычно составляет от 1,0 МПа до 5,0 МПа, предпочтительно от 1,5 МПа до 3,5 МПа.
В одном варианте изобретения жидкий поток, выходящий из горячих сепараторов высокого давления B-1 и B-10, всегда направляется через клапан или турбину в горячие сепараторы среднего давления B-3 и B-30, соответственно. Давление в этих последних выбирают так, чтобы можно было снабжать холодные сепараторы среднего давления, соответственно B-4 и B-40, газовым потоком, отделенным в горячих сепараторах высокого давления B-3 и B-30, соответственно.
В одном предпочтительном варианте часть жидкого потока из холодных сепараторов среднего давления B-4 и/или B-40 можно снова ввести в B-2 и/или B-20, соответственно, чтобы облегчить растворение легких углеводородов в этих сепараторах и максимально повысить чистоту водорода в рециркуляционном газе реакционной секции.
2
Факультативно, жидкий поток из горячих сепараторов среднего давления B-3 и/или B-30 дросселируют и направляют в горячие сепараторы низкого давления B-5 и/или B-50, соответственно. Давление выбирают достаточно высоким, чтобы газовый поток, полученный в результате этого разделения, можно было направить либо в разделительную колонну C-1, либо, предварительно очистив его от HS, который он обычно содержит, в систему топливного газа предприятия. Полное давление в этих сепараторах обычно составляет от примерно 0,2 МПа до примерно 2,5 МПа, обычно от 0,3 до 2,0 МПа, предпочтительно от 0,4 до 1,8 МПа.
Сырье
В блоках, обсуждаемых в изобретении, можно обрабатывать самое разнообразное сырье. Указанное сырье может происходить из нефти или быть синтезировано из минерального или биологического источника. Диапазон простирается от нафты до вакуумного остатка, охватывая все промежуточные фракции и даже смеси различных фракций.
Обычно сырье содержит 5% или меньше соединений с точкой кипения ниже 120°C (то есть 95% соединений, присутствующих в сырье, имеют температуру кипения выше 120°C).
В случае нафты точка кипения T5 обычно составляет около 120°C, а в случае дизеля примерно 150°C. В случае атмосферного остатка точка кипения T5 обычно превышает 300°C, предпочтительно составляет от 340°C до 380°C.
В случае вакуумного остатка точка кипения T5 обычно составляет от 450°C до 600°C, предпочтительно от 500°C до 550°C. Легкий вакуумный дистиллят (по-английски Light Vacuum Gas Oil или LVGO) характеризуется интервалом кипения от 300°C до 430°C, предпочтительно от 340°C до 400°C. Тяжелый вакуумный дистиллят (по-английски Heavy Vacuum Gas Oil или HVGO) характеризуется интервалом кипения от 400°C до 600°C, предпочтительно от 440°C до 550°C.
Таким образом, подходящее для применения сырье имеет широкий диапазон температур кипения.
Углеводородное сырье может представлять собой атмосферный дистиллят (нафта, бензин, керосин и газойли), вакуумный дистиллят, например, газойли, полученные при прямой перегонке сырой нефти или полученные на установках конверсии, таких как установки FCC, коксования или висбрекинга, например, легкий газойль LCO (light cycle oil) с установки каталитического крекинга, но это может быть также сырье, поступающее с установок экстракции ароматики, смазочных базовых масел и с депарафинизации растворителем смазочных базовых масел, или же дистилляты с процессов десульфирования или гидроконверсии RAT (атмосферные остатки), и/или RSV (вакуумные остатки), и/или деасфальтированных масел в неподвижном слое или в кипящем слое, или же сырье может представлять собой деасфальтированное масло, продуктовые потоки с установки Фишера-Тропша или же быть любой смесью вышеуказанных типов сырья. В качестве углеводородного сырья можно использовать также растительные масла или животные жиры. Этот список не является исчерпывающим.
Сырье для блоков гидроконверсии обычно содержит по меньшей мере 10 об.%, обычно по меньшей мере 20 об.% и часто по меньшей мере 80 об.% соединений, кипящих при температуре выше 340°C.
Содержание азота в сырье, обрабатываемом в процессах гидроконверсии, как правило, превышает 500 в.ч./млн, обычно составляет от 500 до 10000 в.ч./млн.
Содержание серы в сырье, обрабатываемом в процессах гидроконверсии, как правило, составляет от 0,01 до 6 вес.%, обычно от 0,2 до 5 вес.%. Сырье может также содержать металлы (необязательно). Суммарное содержание никеля и ванадия в сырье, обрабатываемом в процессах гидроконверсии, предпочтительно меньше 10 в.ч./млн, предпочтительно ниже 5 в.ч./млн и еще более предпочтительно ниже 2 в.ч./млн. Содержание асфальтенов обычно ниже 3000 в.ч./млн.
Сырье для блоков гидроочистки обычно содержит по меньшей мере 10 об.%, обычно по меньшей мере 20 об.% и часто по меньшей мере 80 об.% соединений, кипящих выше 150°C.
Содержание азота в сырье, обрабатываемом в процессах гидроочистки, как правило, превышает 100 в.ч./млн, обычно составляет от 100 до 10000 в.ч./млн.
Содержание серы в сырье, обрабатываемом в процессах гидроочистки, обычно составляет от 0,01 до 5 вес.%. Сырье может также содержать металлы (необязательно). Суммарное содержание никеля и ванадия в сырье, обрабатываемом в процессах гидроочистки, предпочтительно ниже 300 в.ч./млн. Содержание асфальтенов обычно ниже 15 вес.%.
Преимущества изобретения
Способ согласно изобретению выгоден по сравнению с известными способами уровня техники тем, что:
- уменьшено число колонн, позволяющих фракционировать продукты по меньшей мере двух реакционных секций, благодаря объединению фракционирования;
- улучшено разделение продуктов блока, не имеющего основного фракционирования, в частности, разделение побочных продуктов и основного продукта, например, разделение дизеля и керосина;
- при общем фракционировании можно менять точку отсечения каждого промежуточного продукта. Таким образом, нет необходимости корректировать в зависимости от времени года точку отсечения и объем сырья для блока, не располагающего специальным фракционированием, предназначенным для промежуточной фракции или фракций, как в уровне техники;
- кроме того, наличие по меньшей мере одной боковой отпарной колонны позволяет регулировать свойства промежуточных продуктов, образованных в результате основного фракционирования.
Таким образом, установка и способ согласно изобретению являются очень гибкими в отношении точек отсечения для промежуточных продуктов по сравнению с блоками, работающими независимо.
Способ согласно изобретению позволяет, в частности:
- получать эквивалентное количество ценных продуктов, имея возможность менять точки отсечения для конечных продуктов,
- максимально повысить энергоэффективность процесса, подавая по отдельности каждый из потоков, полученных в разных сепараторах каждого блока, в надлежащее место или места в секции фракционирования.
Кроме того, применение установки согласно изобретению позволяет уменьшить также число единиц оборудования при строительстве.
Действительно, изобретение предпочтительно применять для блоков, обычно не включающих колонны, позволяющей осуществить основное фракционирование продуктов блока. В соответствии с изобретением, потоки из сепараторов этих блоков можно обработать в колонне фракционирования основных продуктов, общей с другим блоком, что дает возможность без дополнительных расходов менять их точки отсечения.
По сравнению с обычной схемой рафинирования способ согласно изобретению позволяет получать такой же выход углеводородных фракций с минимальными капитальными затратами.
Свойства конечных продуктов каждого блока предпочтительно должны быть эквивалентными, то есть продукты должны иметь одинаковое назначение: обычно либо направление конечного продукта напрямую в один и тот же пул, либо обработка в одном и том же блоке рафинирования, находящемся ниже по схеме, либо возвращение в одно и то же место.
Перечень фигур
- фигура 1: схема блока гидрокрекинга согласно уровню техники,
- фигура 2: схема блока гидроочистки дизеля согласно уровню техники,
- фигура 3: установка по изобретению с объединением фракционирования блоков гидрокрекинга и гидроочистки дизеля и с общей секцией фракционирования, содержащей разделительную колонну C1, обрабатывающую легкие фракции,
- фигура 4: установка по изобретению с объединением фракционирования блоков гидрокрекинга и гидроочистки дизеля и с общей секцией фракционирования без разделительной колонны C1, обрабатывающей легкие фракции.
Описание фигур
Фигура 1 иллюстрирует блок гидрокрекинга, реализованный в соответствии с уровнем техники.
Сырье 1, состоящее из углеводородов нефтяного происхождения или углеводородов, синтезированных из минерального или биологического источника, смешивают с водородом и отправляют в секцию гидрокрекинга. Эта секция может содержать один или несколько реакторов с неподвижным слоем или кипящим слоем. Каждый реактор может содержать один или несколько слоев катализаторов, осуществляющих гидрокрекинг углеводородов сырья с получением более легких углеводородов.
Дополнительный водород вносится по линии 2 через компрессор K-2 и затем по линии 3 и смешивается с рециркуляционным водородом, выходящим из компрессора K-1 по линии 16, перед смешением с сырьем 1.
Смесь поступает в теплообменник сырье-продукт (E-1) по линии 4. Теплообменник E-1 позволяет предварительно нагреть сырье посредством потока, выходящего из реактора гидрокрекинга R-1. После этого теплообмена сырье подают по линии 5 в печь F-1, что позволяет достичь уровня температуры, необходимого для реакции гидрокрекинга, затем нагретое сырье отправляют по линии 6 в по меньшей мере один реактор R-1, содержащий, например, катализатор гидрорафинирования или гидрокрекинга.
Выходной поток из реакционной секции после выхода из реактора R-1 направляют на теплообменник E-1, затем по линии 11 в горячий сепаратор высокого давления B-1. В этом сепараторе отделяется газовая фракция, которую отбирают по линии 12. Гидрокрекированную жидкую фракцию отбирают снизу по линии 20.
2
Газовая фракция из горячего сепаратора высокого давления B-1 содержит непрореагировавший водород, HS, возможно образовавшийся в ходе реакции, а также легкие углеводороды, образованные в реакциях, побочных для реакций гидрокрекинга. После охлаждения в теплообменнике E-2 и воздушном конденсаторе A-1 эта фракция подается по линии 13 в холодный сепаратор высокого давления B-2, позволяющий одновременно осуществить разделение газ-жидкость и, возможно, декантацию жидкой водной фазы, происходящей из промывной воды, возможно вводимой при высоком давлении до теплообменника E-2 и/или E-1. Жидкую углеводородную фазу после дросселирования в дроссельном вентиле или гидравлической турбине V-1 направляют в холодный сепаратор среднего давления B-4 по линии 21. Жидкую водную фазу после дросселирования в вентиле также направляют в холодный сепаратор среднего давления B-4 по линии 24.
2
Жидкую фракцию из горячего сепаратора высокого давления B-1 после дросселирования в вентиле или гидравлической турбине V-2 направляют в горячий сепаратор среднего давления B-3 по линии 20. В этом сепараторе отделяют газовую фракцию, которую отбирают по линии 22. Указанная газовая фракция содержит непрореагировавший водород, возможно HS и обычно также легкие углеводороды, образованные при конверсии углеводородов сырья в реакционной секции R-1. После охлаждения в воздушном конденсаторе A-2 эту фракцию подают по линии 23 в холодный сепаратор среднего давления B-4.
Газовый поток из сепаратора B-4 образует обогащенную водородом газовую фракцию, удаляемую по линии 25.
2
Газовую фракцию из холодного сепаратора высокого давления B-2 обычно отправляют по линии 14 в абсорбер, работающий на аминах, или в промывную колонну C-3, что позволят удалить по меньшей мере часть содержащегося в ней HS. Затем газовую фракцию, содержащую водород, возвращают по линиям 15 и 16 в реактор гидрокрекинга после сжатия в компрессоре K-1 и смешения с сырьем 1.
Жидкую фракцию, отобранную снизу сепаратора среднего давления B-3, факультативно дросселируют и направляют по линиям 30 и 31 в горячий сепаратор низкого давления B-5.
Все это оборудование и соответствующие трубные линии объединены в секцию A.
Жидкий поток из сепаратора B-4 представляет собой легкую жидкую фракцию реакционного потока и подается в отпарную колонну C-1 по линиям 32 и 33 после факультативного подогрева в теплообменнике E-3.
В сепараторе B-5 факультативно отделяют газовую фракцию. Эту газовую фракцию можно направить затем в отпарную колонну C-1 по линии 34 или смешать с жидкой фракцией из B-3, поступающей по линии 33.
В отпарную колонну C-1 подается отпарной пар по линии 35.
Из головы отпарной колонны по линии 36 отбирают газовую фракцию (обычно называемую кислым газом) и по линии 37 нафту, имеющую конечную точку кипения чаще всего выше 100°C. Жидкий поток, отобранный снизу отпарной колонны по линии 39, направляют в главную фракционную колонну C-2 без необходимости ее предварительного нагрева в печи или теплообменнике.
Жидкая фракция, отбираемая из горячего сепаратора среднего давления B-3, и/или (факультативно) жидкая фракция из B-5 являются тяжелой фракцией реакционного потока и подаются, после предварительного нагрева в печи F-2, в главную фракционную колонну C-2 по линии 38, не подвергаясь операции отделения кислых газов в отпарной колонне или разделительной колонне с ребойлером.
Главная фракционная колонна C-2 обычно работает при низком давлении, например, 0,19 МПа в голове колонны. Теплота, необходимая для разделения, предпочтительно обеспечивается температурой в горячих сепараторах B-3 и/или B-5. В эту колонну C-2 подается пар для отпарки по линии 40.
Головная фракция, отбираемая по линии 41, содержит остаточные кислые газы, которые сжимают в компрессоре K-3 перед отправкой на обработку кислых газов (обычно промывка аминами или промывная колонна), прежде чем направить в систему топливного газа.
Продукт, получаемый через линию 50, состоит из фракции нафты, имеющей конечную точку кипения чаще всего ниже 200°C.
Свойства промежуточной фракции из главной фракционной колонны корректируют в боковой колонне C-4. В указанную боковую колонну подают среду для отпарки, например, пар. Промежуточную фракцию отбирают по линии 51, затем охлаждают, например, в теплообменнике E-4, затем извлекают по линии 52. Речь идет, например, о фракции газойля, имеющей температуру, соответствующую перегонке 95 об.%, ниже 360°C.
Тяжелую фракцию, выходящую из главной фракционной колонны по линии 53, также охлаждают, например, в теплообменнике E-5. Фракция, получаемая в результате через линию 55, является вакуумным газойлем, имеющим точки отсечения, близкие к исходному сырью.
Фигура 2:
Фигура 2 иллюстрирует блок гидроочистки дизеля, реализованный в соответствии с уровнем техники.
Сырье 101, состоящее из углеводородов нефтяного происхождения или углеводородов, синтезированных из минерального или биологического источника, смешивают с водородом, после чего отправляют в секцию гидроочистки. Эта секция может содержать один или несколько реакторов, обычно с неподвижным слоем или кипящим слоем. Каждый реактор может содержать один или несколько слоев катализаторов, осуществляющих гидроочистку сырья.
Дополнительный водород подается по линии 102 через компрессор K-20 и затем по линии 103 и смешивается с рециркуляционным водородом, поступающим из компрессора K-10 по линии 116, перед смешением с сырьем 101.
Смесь поступает в теплообменник типа "входной/выходной потоки" (E-10) по линии 104. Теплообменник E-10 позволяет предварительно нагреть сырье за счет потока, выходящего из реактора гидроочистки R-10. После этого теплообмена сырье подается по линии 105 в печь F-10, что позволяет достичь уровня температуры, необходимого для реакции гидроочистки, затем нагретое сырье отправляют по линии 106 в по меньшей мере один реактор R-10, обычно содержащий по меньшей мере один катализатор гидродесульфирования.
2
Поток из реакционной секции после выхода из реактора R-10 направляют на теплообменник E-10, затем по линии 110 в горячий сепаратор высокого давления B-10. В этом сепараторе отделяется газовая фракция, которую отбирают по линии 112. Гидроочищенную жидкую фракцию отбирают снизу по линии 120. Указанная газовая фракция содержит непрореагировавший водород, HS, возможно образовавшийся в ходе реакции, а также легкие углеводороды, образованные в реакциях, побочных для реакции гидроочистки. После охлаждения в теплообменнике E-20 и воздушном конденсаторе A-10 эту фракцию подают по линии 113 в холодный сепаратор высокого давления B-20, позволяющий одновременно осуществить разделение газ-жидкость и, возможно, декантацию жидкой водной фазы, происходящей из промывной воды, возможно введенной при высоком давлении до теплообменника E-20 и/или E-10. Жидкую углеводородную фазу после дросселирования в вентиле или гидравлической турбине V-10 направляют в холодный сепаратор среднего давления B-40 по линии 121. Жидкую водную фазу после дросселирования в клапане также направляют в холодный сепаратор среднего давления B-40 по линии 124.
2
Жидкий поток из сепаратора B-10 после дросселирования в вентиле или гидравлической турбине V-20 направляют в горячий сепаратор среднего давления B-30 по линии 120. В этом сепараторе отделяют газовую фракцию, которую отбирают по линии 122. Указанная газовая фракция содержит непрореагировавший водород, возможно HS и обычно также легкие углеводороды. После охлаждения в воздушном конденсаторе A-20 эту фракцию подают по линии 123 в холодный сепаратор среднего давления B-40.
Газовый поток, выходящий из сепаратора B-40, образует обогащенную водородом газовую фракцию, удаляемую по линии 125.
2
Газовую фракцию из холодного сепаратора высокого давления B-20 отправляют по линии 114 обычно в абсорбер, работающий на аминах, или в промывную колонну C-30, что позволят удалить по меньшей мере часть содержащегося в ней HS. Затем газовую фракцию, содержащую водород, возвращают по линиям 115 и 116 в реакционную секцию после сжатия в компрессоре K-10 и смешения с сырьем 101.
Все это оборудование и соответствующие трубные линии объединены в секцию B.
Жидкий поток из сепаратора B-40 является легкой жидкой фракцией реакционного потока и подается в отпарную колонну C-10 по линиям 132 и 133, при необходимости после предварительного нагрева в теплообменнике E-30.
Жидкая фракция, собранная внизу горячего сепаратора среднего давления B-30, является тяжелой жидкой фракцией реакционного потока. Ее подают в отпарную колонну C-10 по линиям 130 и 131 после смешения с легкой жидкой фракцией из сепаратора B-40.
В отпарную колонну C-10 по линии 135 подается пар для отпарки.
Из головы отпарной колонны по линии 136 отбирают газовую фракцию (обычно называемую кислым газом) и по линии 137 нафту, имеющую конечную точку кипения чаще всего выше 100°C и ниже 200°C. Жидкий поток, отбираемый снизу отпарной колонны по линии 139, направляют на хранение по линии 142 после охлаждения в теплообменниках E-40, E-50 и в воздушном конденсаторе A-30.
Фигура 3
Фигура 3 показывает установку согласно изобретению с общим фракционированием, содержащую разделительную колонну C-1 (отпарная колонна), обрабатывающую легкие фракции, и главную колонну фракционирования при атмосферном давлении.
Секция A блока гидрокрекинга идентична секции A, описанной на фигуре 1, а секция B блока гидроочистки дизеля идентична секции B, описанной на фигуре 2.
Жидкий поток из холодного сепаратора среднего давления B-4 является легкой жидкой фракцией реакционного потока из блока гидрокрекинга и подается в отпарную колонну C-1 по линиям 32 и 33, при необходимости после предварительного нагрева в теплообменнике E-3.
Газовую фракцию факультативно отделяют от тяжелой фракции реакционного потока из блока гидрокрекинга в горячем сепараторе низкого давления B-5. Затем эту газовую фракцию можно подать в отпарную колонну C-1 по линии 34, отдельно или в смеси с жидкой фракцией, поступающей из B-3 по линии 33.
Жидкий поток из сепаратора B-40 является легкой жидкой фракцией реакционного потока из блока гидроочистки дизеля и подается в отпарную колонну C-1 по линиям 132 и 133 после предварительного нагрева в теплообменнике E-30.
В отпарную колонну C-1 по линии 35 подается пар для отпарки.
Из головы отпарной колонны отбирают по линии 36 газовую фракцию (обычно называемую кислым газом) и по линии 37 нафту, имеющую конечную точку кипения чаще всего выше 100°C. Жидкий поток, отбираемый снизу отпарной колонны по линии 39, направляют в главную фракционную колонну C-2 без необходимости ее предварительного нагрева в печи или теплообменнике.
Жидкая фракция, отбираемая из горячего сепаратора среднего давления B-3, и/или (факультативно) жидкая фракция из B-5 представляют собой тяжелую фракцию реакционного потока из блока гидрокрекинга и подаются после предварительного нагрева в печи F-2 в главную фракционную колонну C-2 по линии 38, не подвергаясь операции отделения кислых газов в отпарной колонне или разделительной колонне с ребойлером.
Жидкая фракция, отобранная внизу горячего сепаратора среднего давления B-30, представляет собой тяжелую жидкую фракцию реакционного потока из блока гидроочистки дизеля, ее подают напрямую в главную фракционную колонну C-2 по линии 131, не подвергая операции удаления кислых газов в отпарной колонне или разделительной колонне с ребойлером. Подачу производят на другом уровне, чем подача потока из блока гидрокрекинга. Точка ввода питания может располагаться выше или ниже точки ввода питания из блока гидрокрекинга, но должна быть отдельной.
Главная фракционная колонна C-2 обычно работает при низком давлении, например, 0,29 МПа в голове колонны. Теплота, необходимая для разделения, предпочтительно обеспечивается температурой горячих сепараторов B3 и/или B-5 и B-30 и, возможно, B-50. В колонну C-2 можно также подавать пар для отпарки по линии 40.
Головная фракция, отбираемая по линии 41, содержит остаточные кислые газы, которые сжимают в компрессоре K-3 перед отправкой на обработку кислых газов (обычно промывка аминами или промывная колонна), прежде чем направить в систему топливного газа.
Продукт, получаемый через линию 50, представляет собой фракцию нафты, имеющую конечную точку кипения чаще всего ниже 200°C.
Свойства промежуточной фракции из главной фракционной колонны корректируют в боковой отпарной колонне C-4. В указанную колонну подают среду для отпарки. Промежуточную фракцию отбирают по линии 51, затем охлаждают, например, в теплообменнике E-4. Речь идет, например, о фракции газойля, имеющей температуру, соответствующую перегонке 95 об.%, ниже 360°C. Промежуточная фракция образована смешением промежуточной фракции из блока гидрокрекинга и промежуточной фракции из блока гидроочистки дизеля.
Тяжелую фракцию, выходящую из главной фракционной колонны по линии 53, также охлаждают, например, в теплообменнике E-5. Фракция, получаемая через линию 55, является вакуумным газойлем, точки отсечения для которого близки к точкам отсечения исходного сырья для блока гидрокрекинга.
Фигура 4
Фигура 4 показывает вариант осуществления, в котором общая секция фракционирования не содержит колонны отделения легких фракций (отпарная колонна или стабилизационная колонна) C-1. Общая секция фракционирования содержит только главную колонну фракционирования при атмосферном давлении C-2, обрабатывающую выходные потоки из двух независимых блоков, и боковую отпарную колонну C-4.
В этом случае в указанную колонну подают:
- с одной стороны, легкий поток или потоки из первого блока, например, жидкую фракцию из холодного сепаратора высокого давления B-2 и/или холодного сепаратора среднего давления B-4 по линии 33, и, возможно, газовый поток из горячего сепаратора низкого давления B-5 по линии 38. Эти потоки, происходящие из реакционного потока из первого блока, подают отдельно друг от друга;
- с другой стороны, легкий поток или потоки из сепараторов второго блока, работающих при низкой температуре, например, либо напрямую подают жидкую фазу из холодного сепаратора высокого давления B-20, либо жидкую фазу из холодного сепаратора среднего давления B-40, если таковой имеется, по линии 133, и, возможно, газовый поток из холодного сепаратора низкого давления B-50, если таковой имеется (на фигуре не показан). Потоки, происходящие из реакционного потока из второго блока, подают раздельно и не смешивают с потоками из первого блока. Типично точки подачи расположены друг относительно друга таким образом, чтобы отбираемые фракции становились все более тяжелыми в направлении от верхней к нижней части колонны;
а также подают
- с одной стороны, тяжелый поток или потоки, выходящие из первого блока, например, жидкий поток из горячего сепаратора высокого давления B-1, и/или горячего сепаратора среднего давления B-3, и/или горячего сепаратора низкого давления B-5, по линии 34. Типично, точки подачи расположены друг относительно друга таким образом, чтобы отбираемые фракции становились все более тяжелыми в направлении от верхней к нижней части колонны;
- с другой стороны, тяжелый поток или потоки, выходящие из первого блока, то есть жидкие потоки, происходящие из горячих сепараторов, если таковые имеются, например, жидкий поток из горячего сепаратора высокого давления B-10, и/или горячего сепаратора среднего давления B-30, и/или горячего сепаратора низкого давления B-50, по линии 131.
Легкие и тяжелые потоки, полученные при разделении реакционного потока из второго блока, подают раздельно и не смешивают с потоками из первого блока. Типично, точки подачи расположены друг относительно друга таким образом, чтобы отбираемые фракции становились все более тяжелыми в направлении от верхней к нижней части колонны.
Головная фракция, отбираемая по линии 41, содержит остаточные кислые газы, которые сжимают в компрессоре K-3 перед отправкой на обработку кислых газов (обычно промывка аминами или промывная колонна), прежде чем направить ее в систему топливного газа.
Полученный продукт (линия 50) представляет собой фракцию нафты, имеющую конечную точку кипения чаще всего ниже 200°C.
Свойства промежуточной фракции из главной фракционной колонны корректируют в боковой колонне C-4. В указанную колонну подают среду для отпарки. Промежуточную фракцию отбирают по линии 51, затем охлаждают, например, в теплообменнике E-4. Речь идет, например, о фракции газойля, имеющей температуру, соответствующую перегонке 95 об.%, ниже 360°C. Промежуточная фракция образована смешением промежуточной фракции из блока гидрокрекинга и промежуточной фракции из блока гидроочистки дизеля.
Тяжелую фракцию, выходящую из главной фракционной колонны по линии 53, также охлаждают, например, в теплообменнике E-5. Полученная в результате фракция (линия 55) является вакуумным газойлем, имеющим точки отсечения, близкие к точкам отсечения исходного сырья для блока гидрокрекинга.
Печь F-2 позволяет нагреть (факультативно) один или несколько входных потоков, подаваемых во фракционную колонну C-2. Снизу в эту колонну подают среду для отпарки, обычно водяной пар, вводимый по линии 40.
Примеры
Пример 1 (уровень техники):
В способе, осуществляемом в примере, применяется:
- блок гидрокрекинга углеводородного сырья, состоящего из смеси вакуумного дистиллята и тяжелого газойля с установки коксования (HCGO по-английски) производительностью 31000 баррелей в сутки (BPSD, баррелей за эксплуатационные сутки),
- блок гидроочистки дизеля, обрабатывающий углеводородное сырье, состоящее из смеси газойля (прямогонный газойль, Straight Run GO по-английски), легкого вакуумного дистиллята (LVGO по-английски) и легкого газойля с установки коксования (LCGO по-английски), производительностью 33500 баррелей в сутки.
Функция реакционной секции блока гидрокрекинга состоит в крекировании, а также десульфировании, деазотировании и насыщении олефинов из сырья.
Функция реакционной секции блока гидроочистки дизеля состоит в десульфировании, деазотировании и насыщении олефинов из сырья.
Сырье, используемое в этом примере, имеет следующие свойства.
Таблица 1.
Свойства сырья
Свойства
Блок гидрокрекинга
Блок гидроочистки дизеля
Мощность, т/ч
186,3 база 100
198,8 база 100= 106,7
Плотность при 15°C, кг/м<sup>3</sup>
923
899
Молекулярный вес, кг/моль
372
223
Содержание серы, вес.%
2,2
2,6
Содержание азота, в.ч./млн
1800
1600
Углеродный остаток по Конрадсону, вес.%
макс. 1,0
-
Перегонка согласно ASTM D86, об.%
<sup>*</sup>IBP, °C
313
198
10%, °C
362
236
30%, °C
386
268
50%, °C
406
297
70%, °C
438
324
90%, °C
488
353
<sup>**</sup>FBP, °C
542
396
*
IBP - начальная температура кипения
**
FBP - конечная температура кипения
Блоки гидрокрекинга и гидроочистки дизеля сначала реализованы как не зависящие друг от друга.
Схема блока гидрокрекинга следующая: реакционная секция в две ступени, затем секция разделения, общая для двух ступеней, затем секция фракционирования, состоящая из отпарной колонны и колонны фракционирования кислых газов.
В отпарную колонну C-1 подается легкая фаза из реакционной секции, полученная смешением жидкой фазы из холодного сепаратора MP B-4 с паровой фазой из горячего сепаратора LP B-5.
Колонна атмосферного фракционирования снабжается жидкой фазой из куба отпарной колонны и тяжелой фракцией, выходящей из реакционной секции, состоящей из жидкой фазы из горячего сепаратора LP B-5.
Фракционная колонна состоит из главной колонны и двух смежных колонн (side stripper по-английски): одной (C-4) для фракции керосина (150°C-193°C) и другой (C-5) для фракции газойля (193°C-371°C).
Продуктами фракционной колонны являются неконвертированный VGO (по-английски unconverted Oil, UCO), газойль и керосин, которые отправляют в смеси в пул дизеля, и нестабилизированная нафта, которая будут обрабатываться в дальнейшей секции.
Схема блока гидроочистки дизеля следующая: реакционная секция, затем секция разделения, затем секция фракционирования, состоящая из отпарной колонны, которая производит фракцию нестабилизированной нафты и фракцию газойля, согласно спецификациям, направляемую в пул дизеля. Отпарная колонна C-10 снабжается смесью легкой фракции из реакционной секции, состоящей из жидкой фазы из холодного сепаратора MP B-40 и тяжелой фракции, полученной в реакционной секции, состоящей из жидкой фазы из горячего сепаратора MP B-30 (см. фигуру 2).
Рабочие условия в реакционных секциях были следующими.
Таблица 2
. Рабочие условия в реакционных секциях
<b>Гидроочистка дизеля</b>
<b>Гидрокрекинг</b>
Полная объемная скорость жидкого входного потока, ч<sup>-1</sup>
1,0
1,7 (HDT, 1ая ступень)3,00 (HCK, 1ая ступень)2,0 (HCK, 2ая ступень)
Рабочие условия в секции разделения в каждом из двух блоков были следующими.
Таблица 3.
Рабочие условия в сепараторах
<b>Рабочие параметры</b>
<b>Секция разделения Гидрокрекинг</b>
<b>Секция разделения</b><b>Гидроочистка дизеля</b>
<b>Горячий сепаратор высокого давления</b>
Температура
°C
330
275
Давление, изб.
МПа
13,61
13,00
<b>Холодный сепаратор высокого давления</b>
Температура
°C
55
55
Давление, изб.
МПа
13,6
12,70
<b>Горячий сепаратор среднего давления</b>
Температура
°C
337
283
Давление, изб.
МПа
2,63
2,58
<b>Холодный сепаратор среднего давления</b>
Температура
°C
55
77
Давление, изб.
МПа
2,55
2,55
<b>Горячий сепаратор низкого давления</b>
Температура
°C
339
-
Давление, изб.
МПа
0,96
-
Пример 2 (согласно изобретению)
Затем оба блока реализованы, в соответствии с изобретением, с общей секцией фракционирования, в которую подают разные жидкие и газовые потоки из сепараторов в подходящие места секции фракционирования.
Это соответствует конфигурации с фигуры 3, но с двумя боковыми отпарными колоннами: одна колонна (C-4) для фракции керосина и одна колонна (C-5) для фракции дизеля, продукты которых смешивают перед отправкой в пул дизеля.
В отпарную колонну C-1 подают:
- легкую фазу из реакционной секции HCK, полученную смешением жидкой фазой из холодного сепаратора MP B-4 с паровой фазой из горячего сепаратора LP B-5,
- и легкую фракцию из реакционной секции HDT, состоящую из жидкой фазы из холодного сепаратора MP B-40.
Во фракционную колонну подают:
- кубовую жидкость из отпарной колонны C-1,
- тяжелую фракцию из реакционной секции HCK, состоящую из жидкой фазы из горячего сепаратора LP B-5,
- и тяжелую фракцию из реакционной секции HDT, состоящую из жидкой фазы из горячего сепаратора MP B-30.
Рабочие условия в колоннах указаны в таблице 4.
Таблица 4.
Рабочие условия в секциях фракционирования
<b>Рабочие параметры</b>
<b>Секция фракционирования Гидрокрекинг</b>
<b>Секция фракционирования Гидроочистка дизеля</b>
<b>Секция фракционирования</b><b>Гидроочистка дизеля+гидрокрекинг</b>
<b>Отпарная колонна</b>
Температура в голове
°C
118
180
122
Температура флегмы
°C
55
222
55
Температура в кубе
°C
178
270
180
Давление в голове
МПа
0,90
1,36
0,90
Число реальных тарелок
13
30
18
Легкая фракция с HCK
тарелка 6
-
тарелка 6
Легкая фракция с HDT
-
тарелка 6
тарелка 8
Тяжелая фракция с HDT
-
-
<b>Главная фракционная колонна</b>
Температура в голове
°C
114
-
112
Температура флегмы
°C
45
-
45
Температура в кубе
°C
352
-
344
Давление в голове
МПа
0,19
-
0,19
Число реальных тарелок
86
-
86
Отбор керосина
тарелка 27
-
тарелка 27
Кубовая жидкость отпарной колонны C-1
тарелка 30
-
тарелка 30
Тяжелая фракция с HDT
-
-
тарелка 40
Отбор газойля
тарелка 42
-
тарелка 42
Тяжелая фракция с HCK
тарелка 66
-
тарелка 66
Сравнивали свойства конечных продуктов, полученных с разными схемами фракционирования.
Таблица 5
: Свойства конечных продуктов
Блоки, моделируемые отдельно, согласно уровню техники
Согласно изобретению
ГидроочисткаСобственное фракционирование
Гидрокрекинг Собственное фракционирование
Свойства смеси продуктов гидрокрекинга и гидроочистки дизеля
Гидроочистка дизеля и гидрокрекингОбщее фракционирование
Нестабилизированная нафта
Мощность, т/ч
0,8
10,9
11,7
9,5
Плотность при 15°C, кг/м<sup>3</sup>
749
720
722
721
Молекулярный вес, кг/моль
92,32
97,05
96,65
97,06
Конечная точка кипения, T°C
214
144
183
144
Содержание серы, в.ч./млн
макс. 50
макс. 50
макс. 50
макс. 50
Дизель+керосин
Мощность, т/ч
105,5
80,7
186,2
186,2
Плотность при 15°C, кг/м<sup>3</sup>
839
822
830
830
Содержание серы, в.ч./млн
макс. 10
макс. 10
макс. 10
макс. 10
Расчетное цетановое число (ASTM D4737)
52
59
56
56
Вязкость при 40°C, сСт
2,6
2,6
2,6
2,6
Точка воспламенения, °C
55
57
58
62
Дистилляция по ASTM D86
Выделено при 250°C, об.%
38
36
38
39
Выделено при 350°C, об.%
94
93
96
96
Т-ра выделения 95 об.%, °C
353
355
348
346
Неконвертированный VGO
Мощность, т/ч
<u>-</u>
0,5
0,5
0,5
Плотность при 15°C, кг/м<sup>3</sup>
-
844
844
844
Содержание серы, в.ч./млн
-
макс. 10
макс. 10
макс. 10
Содержание азота, в.ч./млн
-
макс. 5
макс. 5
макс. 5
Температура застывания, °C
-
макс. 40
макс. 40
макс. 40
Вязкость при 100°C, сСт
-
5,8
5,8
5,9
Металлы (Ni+V), в.ч./млн
-
макс. 0,1
макс. 0,1
макс. 0,1
Дистилляция по ASTM D86, об.%
-
IBP, °C
-
384
384
392
10%, °C
-
417
417
419
30%, °C
-
445
445
445
50%, °C
-
470
470
470
70%, °C
-
500
500
500
90%, °C
-
535
535
535
FBP, °C
-
564
564
564
Таблица 5 показывает, что конечные продукты, получаемые способом согласно изобретению с секцией общего фракционирования, эквивалентны, что касается смеси дизеля и керосина и неконвертированного VGO, по количеству и качеству конечным продуктам, полученный смешением продуктов двух блоков, моделируемых согласно уровню техники, когда каждый имеет собственную секцию фракционирования.
Пример 3 (согласно изобретению)
Блок гидроочистки дизеля, описанный в примере 1, с сырьем, описанным в примере 1, производит фракцию "дизель+керосин", которая удовлетворяет свойствам пула дизелей классов A - D. Этот блок не способен при том же сырье произвести дизель, удовлетворяющий зимним спецификациям на газойль согласно норме EN590:2013 (июль 2013) для умеренного климата. Действительно, в соответствии с этой нормой, максимальная предельная температура фильтруемости на холодном фильтре (Cold Filter Plugging Point по-английски) меняется от +5°C для класса A до -15°C для класса E и -20 для класса F, что соответствует сортам, обычно использующимся при более низкой наружной температуре (зимой).
Таблица 6
. Спецификации по газойлю в стандарте EN 590:2013 (июль 2013)
Общие спецификации
Плотность при 15°C, кг/м<sup>3</sup>
820-845
Содержание серы, в.ч./млн
макс. 10
Расчетное цетановое число
мин. 46
Вязкость при 40°C, сСт
2,5-4
Точка воспламенения, °C
мин. 55
Дистилляция по ASTM D86
выделено при 250°C, об.%
макс. 65
выделено при 350°C, об.%
мин. 85
т-ра выделения 95 об.%, °C
макс. 360
Таблица 7
. Спецификации по предельной температуре фильтруемости газойля на холодном фильтре для умеренного климата, согласно норме EN 590:2013 (июль 2013)
Класс
A
B
C
D
E
F
Максимальная предельная температура фильтруемости на холодном фильтре (CFPP), °C
+5
0
-5
-10
-15
-20
Согласно изобретению, блок гидроочистки дизеля и блок гидрокрекинга реализованы как в примере 2 с общей секцией фракционирования, в которую разные жидкие и газовые потоки, полученные в сепараторах, подаются раздельно в подходящие места секции фракционирования. Этот же поток входной дизеля, подаваемый на блок гидроочистки дизеля, позволяет получать различные сорта смеси "дизель+керосин", в том числе соответствующие классу E, путем регулирования точки отсечения дизеля в общей секции фракционирования.
Свойства фракции "дизель+керосин", полученной согласно изобретению, для двух разных точек отсечения при основном фракционировании приведены ниже в таблице 7.
Таблица 8.
Свойства фракции "дизель+керосин"
Точка отсечения 1
Точка отсечения 2
Мощность, т/ч
186,2
173,9
Плотность при 15°C, кг/м<sup>3</sup>
830
829
Содержание серы, в.ч./млн
макс. 10
макс. 10
Расчетное цетановое число
56
52
Вязкость при 40°C, сСт
2,6
2,5
Точка воспламенения, °C
62
60
Предельная температура фильтруемости на холодном фильтре (CFPP), °C
-10
-18
Дистилляция по ASTM D86
Выделено при 250°C, об.%
39
44
Выделено при 350°C, об.%
96
96
Т-ра выделения 95 об.%, °C
346
340
<b>Соответствующий класс:</b>
<b>D</b>
<b>E</b>
Пример 4:
Пример 4 иллюстрирует вариант осуществления, описанный на фигуре 4, с общей секцией фракционирования, содержащей колонну фракционирования при атмосферном давлении C-2 без колонны C-1 отделения легких фракций.
В способе, осуществляемом в данном примере, применяются:
- блок гидрокрекинга той же производительности и обрабатывающий то же сырье, что и блок гидрокрекинга из примера 1, в тех же целях и при тех же рабочих условиях для реакционной секции,
- блок гидроочистки дизеля той же производительности и обрабатывающий то же сырье, что и блок гидроочистки дизеля из примера 1, в тех же целях и при тех же рабочих условиях в реакционной секции,
Сначала блоки гидрокрекинга и гидроочистки дизеля реализованы независимо друг от друга.
Схема блока гидрокрекинга следующая: двухступенчатая реакционная секция, затем секция разделения, затем секция фракционирования, состоящая из колонны фракционирования кислых газов C-2 без колонны отделения легких фракций C-1.
В колонну фракционирования при атмосферном давлении подается тяжелая фракция из реакционной секции, состоящая из жидкой фазы из горячего сепаратора HP B-4, и легкая фракция из реакционной секции, полученная из жидкой фазы из горячего сепаратора LP B-5 и паровой фазы из горячего сепаратора LP B-5.
Фракционная колонна C-2 состоит из главной колонны и двух смежных колонн (side stripper): одной (C-4) для фракции керосина (150°C-193°C) и другой (C-5) для фракции газойля (193°C-371°C).
Продуктами фракционной колонны являются неконвертированный VGO (Unconverted Oil, UCO), газойль и керосин, которые отправдляют в смеси в пул дизеля, нестабилизированная нафта, которая будет обрабатываться в дальнейшей секции, и фракция кислых газов.
Схема блока гидроочистки дизеля идентична схеме блока гидроочистки дизеля из примера 1.
Рабочие условия в секции разделения для каждого блока идентичны рабочим условиям секции разделения для блоков из примера 1.
Затем эта два блока были реализованы согласно изобретению, с общей секцией фракционирования, в которую подают различные жидкие и газовые потоки из сепараторов в подходящие места главной фракционной колонны, без колонны отделения легких фракций, согласно варианту осуществления, описанному на фигуре 4, но с двумя боковыми отпарными колоннами: одна колонна (C-4) для фракции керосина и одна колонна C-5 (не показана) для фракции дизеля, продукты которых смешивают, прежде чем отправить в пул дизеля.
Согласно изобретению, во фракционную колонну C-2 подается:
- легкая фаза из реакционной секции гидрокрекинга, образованная из смеси жидкой фазы из холодного сепаратора MP B-4 и паровой фазы из горячего сепаратора LP B-5,
- легкая фракция из реакционной секции гидроочистки, состоящая из жидкой фазы из холодного сепаратора MP B-40,
- тяжелая фракция из реакционной секции гидрокрекинга, состоящая из жидкой фазы из горячего сепаратора LP B-5,
- и тяжелая фракция из реакционной секции гидроочистки, состоящая из жидкой фазы из горячего сепаратора MP B-30.
Рабочие условия в колоннах указаны в таблице 9.
Таблица 9
. Рабочие условия в секциях фракционирования
<b>Рабочие параметры</b>
<b></b>
<b>Секция фракционирования Гидрокрекинг</b>
<b>Секция фракционирования Гидроочистка дизеля</b>
<b>Общая секция фракционирования</b><b>Гидроочистка дизеля+гидрокрекинг</b>
<b>Отпарная колонна</b>
Температура в голове
°C
-
180
Температура флегмы
°C
-
222
Температура в кубе
°C
-
270
Давление в голове
МПа
-
1,36
-
Число реальных тарелок
-
30
Легкая фракция HCK
-
-
-
Легкая фракция HDT
-
тарелка 6
Тяжелая фракция HDT
-
-
<b>Главная фракционная колонна</b>
Температура в голове
°C
115
-
109
Температура флегмы
°C
45
-
45
Температура в кубе
°C
352
-
354
Давление в голове
МПа
0,19
-
0.19
Число реальных тарелок
86
-
86
Отбор керосина
тарелка 27
-
тарелка 30
Отбор газойля
тарелка 42
-
тарелка 45
Легкая фракция с гидроочистки дизеля
-
-
тарелка 35
Тяжелая фракция с гидроочистки дизеля
-
-
тарелка 40
Холодная легкая фракция с гидрокрекинга
тарелка 40
тарелка 40
Горячая легкая фракция с гидрокрекинга
тарелка 50
-
тарелка 50
Тяжелая фракция с гидрокрекинга
тарелка 66
-
тарелка 66
Проводилось сравнение свойства конечных продуктов, полученных с разными схемами фракционирования
Таблица 10
. Свойства конечных продуктов
Блоки, моделированные по отдельности, уровень техники
Согласно изобретению
ГидроочисткаСобственное фракционирование
Гидрокрекинг Собственное фракционирование
Свойства смеси продуктов гидрокрекинга и гидроочистки дизеля
Гидроочистка дизеля и гидрокрекингОбщее фракционирование
Нестабилизированная нафта
Мощность, т/ч
0,8
10,9
11,7
9,9
Плотность при 15°C, кг/м<sup>3</sup>
749
720
722
719
Молекулярный вес, кг/моль
92,32
97,05
96,65
97,16
Конечная точка кипения, T°C
214
144
183
144
Содержание серы, в.ч./млн
макс. 50
макс. 50
макс. 50
макс. 50
Дизель+Керосин
Мощность, т/ч
105,5
80,7
186,2
186,2
Плотность при 15°C, кг/м<sup>3</sup>
839
822
830
830
Содержание серы, в.ч./млн
макс. 10
макс. 10
макс. 10
макс. 10
Расчетное цетановое число (ASTM D4737)
52
59
56
56
Вязкость при 40°C, сСт
2,6
2,6
2,6
2,6
Точка воспламенения, °C
55
57
58
62
Дистилляция по ASTM D86
Выделено при 250°C, об.%
38
36
38
39
Выделено при 350°C, об.%
94
93
96
96
Т-ра выделения 95 об.%, °C
353
355
348
346
<u>Неконвертированный VGO</u>
Мощность, т/ч
-
0,5
0,5
0,5
Плотность при 15°C, кг/м<sup>3</sup>
-
844
844
844
Содержание серы, в.ч./млн
-
макс. 10
макс. 10
макс. 10
Содержание азота, в.ч./млн
-
макс. 5
макс. 5
макс. 5
Температура застывания, °C
-
макс. 40
макс. 40
макс. 40
Вязкость при 100°C, сСт
-
5,8
5,8
5,9
Металлы (Ni+V), в.ч./млн
-
макс. 0,1
макс. 0,1
макс. 0,1
Дистилляция по ASTM D1160, об.%
-
IBP, °C
-
384
384
390
10%, °C
-
417
417
416
30%, °C
-
445
445
446
50%, °C
-
470
470
472
70%, °C
-
500
500
500
90%, °C
-
535
535
535
FBP, °C
-
564
564
564
Таблица 10 показывает, что конечные продукты, полученные согласно изобретению с общей секцией фракционирования, состоящей из главной фракционной колонны и двух боковых отпарных колонн, эквиваленты, что касается смеси "дизель+керосин" и неконвертированного VGO, по количеству и качеству с конечными продуктами, полученными смешением продуктов двух блоков, реализованных согласно уровню техники, каждый из которых имеет собственную секцию фракционирования.