УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕТРАМЕРА
APPARATUS AND METHOD OF PRODUCING TETRAMER

В рассматриваемой заявке испрашивается приоритет по заявке на патент США №61/319236, поданной 30 марта 2010.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение главным образом относится к устройству получения тетрамера и способу его функционирования.
Уровень техники
В каталитических способах получения С9 и тетрамеров С12 в качестве сырья можно использовать пропилен. В некоторых ситуациях происходит значительное повышение рыночной цены на тетрамеры С12, и таким образом, желательно соответствующее увеличение производства тетрамеров С12. Более того, в таких каталитических процессах получения тетрамеров могут образоваться значительные количества побочных продуктов - алкенов С6-С7 (в последующем также могут называться "олефины"), которые могут продаваться для использования вне нефтехимии.
+
+
Обычно в таких установках после реакционной секции, включающей множество первичных реакторов, следует участок фракционирования. В колонне реакционной секции может получаться продукт, содержащий углеводороды С6. Обычно углеводороды С6-С9 можно рециркулировать обратно в реакционную секцию, чтобы получить дополнительные С12 алкены на основе взаимодействия С6 алкенов и С9 алкенов с исходным пропиленом. Однако указанная рециркуляция может увеличивать гидравлические требования для первой колонны в участке фракционирования, где углеводороды С1-С4 отделяют от углеводородов С5. Часто в таких установках может поддерживаться высокая степень рециркуляции углеводородов С1-С4 с отношением рециркуляционный поток/свежее сырье в диапазоне 0,6:1-4,0:1, по массе. В результате могут возникнуть дополнительные затраты на укрупнение первой колонны для того, чтобы справиться с указанной дополнительной гидравлической нагрузкой. Кроме того, указанная рециркуляция также может сократить срок службы катализатора в реакционной секции, и таким образом, может потребоваться дополнительное количество катализатора и/или резервный реактор, чтобы свести к минимуму отключения, что может увеличить капитальные затраты. Следовательно, было бы желательно осуществлять взаимодействие выделенной фракции, обогащенной одним или несколькими соединениями С6-С8, без рециркуляции в первичные реакторы, чтобы свести к минимуму гидравлический эффект на расположенное выше по ходу потока оборудование, получить более ценные продукты из углеводородов, находящихся в указанном потоке, свести к минимуму нежелательные побочные продукты, и увеличить срок службы катализатора в первичных реакторах.
Однако в указанной выделенной фракции, обогащенной одним или несколькими соединениями С6-С8, могут присутствовать легкие кислородсодержащие соединения (оксигенаты). Эти оксигенаты могут включать пропанон, который иначе называется ацетоном; 2-бутанон, который иначе называется метилэтилкетоном; 2-пропан-2-илоксипропан, который иначе называется диизопропиловым эфиром или ДИПЭ; и пропан-2-ол, который иначе называется изопропиловым спиртом. Наличие оксигенатов может привести к некоторым проблемам, а именно: воздействие на расположенное ниже по ходу потока производство в установках, использующих тетрамеры С12 в качестве сырья, накопление рециркуляционных более тяжелых спиртов и кетонов, образование карбоновых кислот в потоке, выходящем из реактора, что может привести к коррозии оборудования и/или потребуются дорогие предупредительные средства, и к деактивации катализатора. В результате было бы весьма желательно удалять указанные оксигенаты с целью предотвращения неблагоприятных воздействий.
Раскрытие изобретения
Одним вариантом осуществления может быть устройство для производства тетрамеров. Указанное устройство может включать зону фракционирования и зону удаления оксигенатов. В зоне фракционирования может быть получен продукт дистилляции, который включает один или несколько углеводородов С6 для получения одного или нескольких соединений С12. В зоне удаления оксигенатов можно удалять одно или несколько оксигенатных соединений из продукта дистилляции, прошедшего через зону удаления оксигенатов.
+
-
+
-
+
-
+
-
+
Другой вариант осуществления устройства для производства тетрамеров может включать реакционную зону, первую, вторую, третью и четвертую зоны фракционирования, и зону удаления оксигенатов. В реакционной зоне пропилен может олигомеризоваться с образованием одного или нескольких углеводородных продуктов С6. Обычно в первой зоне фракционирования получается головной поток, содержащий один или несколько углеводородов С4, и нижний поток, содержащий один или несколько углеводородов С5. Во второй зоне фракционирования может быть получен головной поток, содержащий один или несколько С8 углеводородов, и нижний поток, содержащий один или несколько С9углеводородов. В третьей зоне фракционирования может быть получен головной поток, содержащий один или несколько С11 углеводородов, и нижний поток, который включает один или несколько С12углеводородов. Обычно в четвертой зоне фракционирования получается головной поток, содержащий один или несколько С14 углеводородов, и нижний поток, содержащий один или несколько С15углеводородов. Обычно в зоне удаления оксигенатов имеется адсорбент для удаления одного или нескольких кислородсодержащих соединений из продуктов дистилляции, полученных, по меньшей мере, из части головного потока во второй зоне фракционирования, и которые пропускают через зону удаления оксигенатов.
Дополнительным вариантом осуществления изобретения может быть способ получения одного или нескольких тетрамеров. Указанный способ может включать пропускание продукта дистилляции через зону удаления оксигенатов для того, чтобы удалить один или несколько оксигенатов, которые могут мешать получению продукта.
+
В приведенных вариантах осуществления изобретения можно удалять один или несколько оксигенатов из головного потока колонны, содержащего один или несколько С6углеводородов. По существу, удаление указанных оксигенатов может предотвратить некоторые неблагоприятные эффекты. Эти неблагоприятные эффекты могут включать:
- образование более тяжелых оксигенатов, кипящих в диапазоне тетрамеров С12, которые при фракционировании могут попасть в тетрамерный продукт С12;
- отравление катализаторов в расположенных ниже по ходу потока нефтехимических процессах, потребляющих тетрамеры С12 в качестве сырья;
- накопление более тяжелых спиртов/кетонов в диапазоне кипения фракции С6-С8, которые могут собираться в потоке, рециркулирующем в реактор, и ухудшать селективность образования тетрамеров С12;
- повышенное образование карбоновых кислот в потоке, выходящем из реактора, с возникновением проблем коррозии и дорогостоящих предупредительных мер, таких как использование более дорогих корозионностойких металлов в оборудовании, таком как трубная обвязка и резервуары, и снижение срока службы катализатора, и степени превращения сырья; и
- дезактивация катализатора за счет образования пропанона и 2-бутанона.
В результате описанных вариантов осуществления изобретения указанные недостатки устраняются путем удаления проблемных кислородсодержащих соединений. Обычно тетрамерный продукт С12 может использоваться в качестве сырья для получения моющих средств, полимеров или в нефтехимических процессах. Небольшие количества оксигенатов могут ухудшать указанные процессы.
Определения
+
-
+
-
+
Термин "поток", используемый в изобретении, может означать поток, содержащий различные углеводородные молекулы, например, алканы с прямой цепью, разветвленные или циклические алканы, алкены, алкадиены и алкины, и необязательно другие вещества, такие как газы, например, водород, или примеси, такие как тяжелые металлы, и сернистые и азотсодержащие соединения. Кроме того, поток может включать ароматические и неароматические углеводороды. Более того, углеводородные молекулы могут быть обозначены сокращениями C1, С2, С3…Cn, где "n" означает число атомов углерода в одних или нескольких углеводородных молекулах, или сокращения могут быть использованы как прилагательные, например, для соединений. Кроме того, надстрочные индексы "" или "" могут быть использованы вместе с сокращенным обозначением одного или нескольких углеводородов, например, С3или С3, которое является включающим указанное одно или несколько углеводородов. Например, сокращение "С3" означает молекулы одного или нескольких углеводородов, содержащих три и/или больше атомов углерода. Более того, поток может включать сырье, продукт, отходящий или регенерирующий поток.
Термин "зона", используемый в изобретении, может относиться к области, которая включает одну или несколько единиц оборудования и/или одну или несколько суб-зон. Единицы оборудования могут включать один или несколько реакторов или реакционных аппаратов, нагревателей, теплообменников, трубопроводов, насосов, компрессоров и регуляторов. Кроме того, такие единицы оборудования, как реактор, осушитель, или резервуар, дополнительно могут включать в себя одну или несколько зон или суб-зон.
Термин "обогащенный", используемый в изобретении, обычно может означать количество, по меньшей мере 50 мол.%, и предпочтительно 70 мол.%, соединения или группы соединений в потоке.
Термин "существенно" (по существу), используемый в изобретении, обычно может означать количество, по меньшей мере 80 мол.%, предпочтительно 90%, и оптимально 99 мол.%, соединения или группы соединений в потоке.
Термин "тетрамер", используемый в изобретении, может относиться к линейному или разветвленному алкену, полученному путем взаимодействия молекул алкена, такого как этилен или пропилен, с образованием алкенов с удлиненной цепью, содержащей четыре звена алкена. В частности, в одном варианте осуществления пропилен может взаимодействовать с образованием алкенов с более длинной цепью, имеющей 12 атомов углерода, хотя и другие тетрамерные молекулы могут быть включены в это определение, например, С8 тетрамер, полученный из этилена.
Термин "олигомер", используемый в изобретении, может иметь отношение к взаимодействию молекул мономера, такого как алкен, с образованием алкенов с более длинной цепью, имеющей 2, 3, или более звеньев, и может включать в себя тетрамер. В качестве примера, пропилен может взаимодействовать с образованием олигомеров, имеющих 6, 9, или 12 атомов углерода.
Термины "парафин" и "алкан" могут быть использованы в изобретении попеременно.
Термины "олефин" и "алкен" могут быть равнозначно использованы в изобретении.
Краткое описание чертежей
Фигура 1 представляет собой схематичное изображение представленного в качестве примера устройства для получения тетрамера С12.
Осуществление изобретения
Обратимся к фигуре 1, где представленное в качестве примера устройство 100 для получения тетрамера может включать реакционную зону 120, первую зону 140 фракционирования, вторую зону 170 фракционирования, зону 200 удаления оксигенатов, реакционную зону 210 димеризации, третью 300 зону фракционирования, четвертую зону 340 фракционирования и пятую зону 400 фракционирования. На этой фигуре могут быть использованы любые подходящие формы для обозначения зоны, такие как квадраты, прямоугольники, или перечеркнутый прямоугольник. Более того, термины сырье, поток, выходящий поток, продукт и регенерирующий поток могут быть использованы в тексте, когда речь идет о линиях на чертеже.
Реакционная зона 120 может включать первый реактор 124 и второй реактор 128, и может принимать сырье 110, которое может комбинироваться с потоком 282, как описано в последующем. После этого, указанный комбинированный поток 112 может быть расщеплен на потоки 114 и 116, и направлен в первый реактор 124, и во второй реактор 128 соответственно. Устройство 100 для получения тетрамера может производить любые подходящие тетрамеры, такие как С8, С12 и С16 тетрамеры, или их вариации путем олигомеризации алкеновых мономеров. В частности, устройство 100 для получения тетрамера может получать в качестве сырья любые подходящие олефины, такие как этилен, пропилен, бутен, или их смеси, чтобы получить тетрамер, имеющий число атомов от С8 до С16.
+
В одном варианте осуществления сырье 110 может быть по существу пропиленом, причем образуются олигомеры пропилена, такие как С6 алкен, С9 алкен, и/или С12 алкен, которые могут быть линейными или разветвленными. Каждый реактор 124 и 128 может содержать кислотный катализатор, такой как твердый фосфорнокислый катализатор. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления к сырью ПО может быть добавлен оксигенат, такой как вода. Более того, реакторы 124 и 128 могут работать независимо, при температуре 50-350°C и давлении 1-7000 кПа. Типичные реакторы и условия процесса раскрыты, например, в патентах США №№6111159 и 2120702. Дополнительно, каждый реактор 124 и 128 может получать соответствующие рециркуляционные потоки 152 и 154, соответствующие охлаждающие потоки 156 и 158, которые будут более подробно описаны в последующем. Каждый реактор 124 и 128 может производить, соответственно поток 130, выходящий из первого реактора, и поток 134, выходящий из второго реактора, которые могут быть объединены в виде потока 138. Этот объединенный выходящий поток 138 можно подавать в первую зону 140 фракционирования. Обычно объединенный выходящий поток 138 может содержать разнообразные углеводороды, такие как один или несколько углеводородов С1.
-
-
+
+
-
Первая зона 140 фракционирования может получать сырье 138 и производить головной поток 144, включающий один или несколько углеводородов типа С4, или кипящих в диапазоне С4, и нижний поток 160, включающий один или несколько углеводородов типа С5,или кипящих в диапазоне С5. Первая зона 140 фракционирования может включать подходящее число дистилляционных колонн или других разделяющих устройств, чтобы получить эти соответствующие потоки 144 и 160. Головной поток 144 может быть расщеплен на поток 146, обработка которого будет описана в дальнейшем, и поток 148, который, в свою очередь, может быть расщеплен на соответствующие рециркуляционные потоки 152 и 154 и соответствующие охлаждающие потоки 156 и 158. Обычно поток 148 включает в себя один или несколько углеводородов С4 и обеспечивает охлаждающие потоки 156 и 158, которые могут быть использованы для регулирования температуры в каждом из соответствующих реакторов 124 и 128. Более того, в состав потока 148 может входить непрореагировавший пропилен, который можно рециркулировать в реакционную зону 120, в виде рециркуляционных потоков 152 и 154.
-
-
+
+
Что касается нижнего потока 160, то этот нижний поток 160 может объединяться с отходящим потоком 234, описанным в дальнейшем, причем объединенные потоки 160 и 234 обеспечивают сырье 164 для второй зоны 170 фракционирования. В указанной второй зоне 170 фракционирования может быть получен головной поток или продукт 180 дистилляции, который обогащен одним или несколькими углеводородами типа С8, или кипящими в диапазоне С8, и нижний поток 190, который обогащен одним или несколькими углеводородами типа С9, или кипящими в диапазоне С9. Предпочтительно головной поток или продукт 180 дистилляции может содержать один или несколько углеводородов С6. Более того, головной поток 180 может быть расщеплен с образованием потока 184 продукта и сырьевого потока 188 для зоны 200 удаления оксигенатов, как описано в дальнейшем. В типичном варианте осуществления головной поток 180 может быть обогащен углеводородами С5-С8 и содержать 40-50 масс.% гексенов, в расчете на массу головного потока 180. Вторая зона 170 фракционирования может включать любое подходящее число дистилляционных колонн или других подходящих аппаратов для разделения. В одном альтернативном варианте осуществления боковой поток 186 может быть отведен из второй зоны 170 фракционирования, чтобы удалить, главным образом, один или несколько углеводородов С8, что позволяет сконцентрировать количество одного или нескольких углеводородов С5-С7, предпочтительно С6 алкенов, в головном потоке 180. В такой ситуации, может быть желательно, чтобы поток продукта 184, по существу содержащий один или несколько углеводородов С5-С7, был использован в других областях, например, не в нефтехимической отрасли промышленности. В представленном в качестве примера варианте осуществления сырьевой поток 160, подаваемый в зону 170 фракционирования, может содержать 5,2 масс.%, одного или нескольких С5-С7 алкенов, обеспечивая головной поток 180, который может содержать почти 100 масс.%, одного или нескольких С5-С7 алкенов, в расчете на массу головного потока 180. По существу, головной поток 180 может содержать 8 масс.% С5, 70 масс.% С6, и 22 масс.% С7 алкенов, в расчете на массу головного потока 180, и может служить основой для сырьевого потока 204, как описано в дальнейшем.
-
-
-
+
+
Нижний поток 190 может быть использован в качестве сырья 190, приспособленного для подачи в третью зону 300 фракционирования. В этой третьей зоне 300 фракционирования может получаться головной поток 310, содержащий один или несколько углеводородов типа С11, или кипящих в диапазоне С11, и обычно включающий один или несколько С9 алкенов. Кроме того, нижний поток 320 может содержать один или несколько углеводородов типа С12, или кипящих в диапазоне С12. Таким образом, третья зона 300 фракционирования может включать любое подходящее число дистилляционных колонн или других устройств, и может эксплуатироваться в любых подходящих условиях, чтобы обеспечить необходимое разделение.
-
-
+
+
Нижний поток 320 может быть использован в качестве сырья 320, приспособленного для подачи в четвертую зону 340 фракционирования. Обычно четвертая зона фракционирования 340 включает любое подходящее число дистилляционных колонн или других устройств, работающих при любых подходящих условиях, которые обеспечивают необходимое разделение для получения головного потока 350 и нижнего потока 360. Часто головной поток 350 может включать один или несколько углеводородов типа С14, или кипящих в диапазоне С14, которые могут содержать целевой продукт С12, такой как тетрамерный продукт С12. Нижний поток 360 может содержать один или несколько углеводородов типа С15, или кипящих в диапазоне С15, и может быть использован, например, в качестве нефтяного топлива. Кроме того, нижний поток 360 может принимать поток 288, как дополнительно описано в дальнейшем.
-
+
-
+
-
-
Все зоны фракционирования, описанные в изобретении, обеспечивают разделение углеводородных молекул, например, С4 и С5, или углеводородов, кипящих в диапазонах С4 и С5, однако следует понимать, что также могут быть отделены другие углеводородные молекулы вне указанных диапазонов, например, такие, как относительно небольшие количества пентана для С4. Обычно эти головные потоки или нижние потоки обогащены указанными углеводородами, например, головной поток 310 может быть обогащен одним или несколькими углеводородами, кипящими в диапазоне С11.
Сырьевой поток 188, отделенный от головного потока 180 второй зоны 170 фракционирования, может быть направлен в зону 200 удаления оксигенатов для удаления одного или нескольких оксигенатов. Указанные оксигенаты могут содержать одно или несколько соединений из: ацетона, метилэтилкетона, диизопропилового эфира, и изопропилового спирта, и кетонов, и спиртов, кипящих в диапазоне углеводородов С5-С8. Может быть использована любая подходящая зона 200 удаления оксигенатов. Как таковая, зона удаления оксигенатов 200 может содержать адсорбент, систему промывки, или установку жидкость - жидкостной экстракции. Если применяется система промывки, такая как натрий-бисульфитная система промывки, легкие спирты и кетоны могут быть удалены из потока 188, содержащего не более чем 5 масс.% тяжелых оксигенатов, в расчете на массу потока 188. Обычно поток 188 может содержать не больше чем 5 масс.%, предпочтительно не больше чем 2,5 масс.%, и оптимально, не больше чем 1 масс.% оксигенатов. Типичное содержание оксигенатов на выходе из зоны 200 удаления оксигенатов может быть не больше чем 100 ppm., по массе, предпочтительно не больше чем 10 ppm., по массе, и оптимально не больше чем 1 ppm., по массе, относительно массы отходящего потока 204. Обычно, зона 200 удаления оксигенатов должна быть достаточной для того, чтобы продукт соответствовал техническим условиям на любой С12 алкеновый продукт, чтобы избежать накопления оксигенатов в сырье для реакционной зоны 210 вследствие рециркуляции, и свести к минимуму образование карбоновых кислот в реакционной зоне 210. Более того, минимизация рециркуляции оксигенатов позволяет снизить отрицательное воздействие на активность катализатора или производительность реакционной зоны 210.
В этом представленном в качестве примера варианте осуществления, приведенном на чертеже, зона 200 удаления оксигенатов может быть зоной 200 адсорбционного удаления, которая включает один или несколько, предпочтительно два или больше слоя адсорбента. В качестве адсорбента могут быть использованы любые молекулярные сита, которые могут быть цеолитом, силикагелем или активированным оксидом алюминия. Обычно молекулярное сито может включать цеолиты X, Y, L, или их комбинацию. Кроме того, указаны условия адсорбции: температура 20-80°C и давление 100-3500 кПа. Обычно после адсорбции слой адсорбента подвергается десорбции. Условия десорбционной регенерации могут включать температуру 200-320°C и давление 100-3500 кПа. Типичный поток 194 регенерирующего агента или десорбента находится в газовой фазе, как рассмотрено в дальнейшем. Типичная зона 200 удаления описана, например, в патентах США №№5271835 или 6107526. Поток 204, выходящий из зоны 200 удаления оксигенатов, может подаваться в реакционную зону 210 димеризации.
Желательно, чтобы в реакционной зоне 210 димеризации один или несколько С6 алкенов мог реагировать с образованием одного или нескольких С12 и высших алкенов. Обычно концентрация С6 алкена не зависит от типа применяемого катализатора. В частности, некоторые катализаторы могут обладать повышенной селективностью в отношении желательного взаимодействия С6 алкенов в присутствии других потенциально реакционноспособных олефинов, таких как алкены С7 и С8. Катализатор, который обладает активностью в отношении реакционноспособных алкенов С7 и С8, также может давать побочные продукты - алкены С13 и С14, что может существенно снизить образование желательных алкенов С12. Обычно увеличение чистоты С6 алкенов в головном потоке 180 повышает затраты на обслуживание или капитальные затраты на дополнительные тарелки, чтобы обеспечить необходимое разделение. Извлечение алкенов С7 и С8 с алкенами С9 может быть нежелательным, например, в зависимости от стоимости С9 алкенов. Дополнительный боковой поток алкенов С7 и С8 может быть извлечен из колонны второй зоны 170 фракционирования, когда желательно получить головной поток с повышенным содержанием С6 алкенов в качестве сырья для реакционной зоны 210 димеризации гексена. Состав потока 180 можно регулировать в соответствии с катализатором в реакционной зоне 210.
Реакционная зона 210 димеризации может включать любой подходящий катализатор, который может быть активным для олигомеризации олефинов, например, различные индивидуальные катализаторы или несколько кислотных катализаторов, в том числе цеолитные катализаторы. Размер пор катализатора обычно можно выбрать таким образом, чтобы регулировать или оптимизировать конкретные характеристики продукта, такие как степень разветвления или углеродное число олигомеров. Обычно кислотность цеолита может быть оптимизирована, например, путем изменения отношения диоксида кремния к оксиду алюминия. Типичные катализаторы раскрыты, например, в документе США 2006/0199987 A1. Процесс может протекать при температуре 70-300°C и давлении 1200-7000 кПа. Желательно в этом процессе получается один или несколько С12 олигомеров.
Хотя это не показано, часть потока, выходящего из реактора, можно рециркулировать, чтобы регулировать температуру на входе в реактор реакционной зоны 210. Обычно для удаления экзотермического тепла процесса может быть использован холодильник, который обеспечивает охлажденный рециркуляционный поток на входе в реактор.
-1
Поток 212, выходящий из реакционной зоны 210 димеризации, может поступать в устройство 224 транспортирования текущей среды, такое как насос, и подаваться в зону 230 обработки. Обычно зона 230 обработки включает устройство для очистки, в котором может быть использован адсорбент, такой как активированный древесный уголь, гидротальцит, ионообменная смола, цеолит, алюмосиликат и/или силикагель. Контактирование отходящего потока 226 можно проводить при температуре 25-160°C и давлении, при котором компоненты находятся в жидкой фазе, например, под давлением 100-1800 кПа, и объемной скорости подачи жидкости (можно использовать сокращение ОСПЖ) 5-50 час. Обычно в зоне 230 обработки может быть удалена любая кислота, например, следовые количества кислоты, возникающей из катализатора и в результате превращения оксигенатов в потоке, выходящем из реакционной зоны 210. Одна или несколько типичных зон обработки описаны, например, в патенте США №5689014. Поток 234, выходящий из зоны 230 обработки, может быть объединен с нижним потоком 160 первой зоны 140 фракционирования, как рассмотрено выше.
Алкены С6-С24, главным образом, алкены С9-С12, образовавшиеся путем взаимодействия в отходящем потоке 234, могут быть выделены во второй зоне 170 фракционирования в виде нижнего потока 190, и затем дальше, в третьей зоне 300 фракционирования и в четвертой зоне 340 фракционирования, где могут быть извлечены алкеновые продукты С9 и С12. Обычно избыток гидравлической производительности наверху колонны во второй зоне 170 фракционирования можно использовать путем рециркуляции отходящего реакционного потока обратно на вход в колонну, что позволяет проводить процесс с меньшей степенью превращения алкенов С6-С8 за один проход. Это может ограничить концентрацию С12 и С13 алкеновых продуктов в отходящем реакционном потоке, что может снизить степень дальнейшего взаимодействия указанных алкенов с образованием нежелательных более тяжелых олигомеров, таких как один или несколько алкенов С18-С20. Можно установить такой поток рециркуляции, чтобы оптимизировать селективность по углеводородам С12 и С13 в диапазоне гидравлического ограничения наверху колонны в зоне 170 фракционирования. Результирующий головной поток продукта может выходить за счет контроля за уровнем, причем он содержит, главным образом, непревращенные алкены С5-С8. Если проводить процесс с меньшей степенью превращения за проход, то можно минимизировать количество одного или нескольких алкенов С12, которые в дальнейшем взаимодействуют с образованием нежелательных более тяжелых олигомеров. Если гидравлические ограничения наверху колонны в зоне 170 фракционирования не позволяют полностью возвращать отходящий поток из реакционной зоны 210 путем рециркуляции обратно на вход в колонну, то можно добавить испарительный барабан, чтобы получить меньший поток жидкости, обогащенной алкенами С12, который можно рециркулировать на вход в колонну, что весьма вероятно не вызовет гидравлических проблем наверху колонны.
+
Рассмотрим первую зону 140 фракционирования и поток десорбента для зоны 200 удаления оксигенатов, где поток 146, который может быть выделен из головного потока 144, может быть предусмотрен для пятой зоны 400 фракционирования. В пятой зоне 400 фракционирования может быть получен головной поток 410, который включает в себя один или несколько углеводородов С1-С2, или кипящих в диапазоне С1-С2, и нижний поток 420, содержащий один или несколько углеводородов, тяжелее чем С3, или кипящих в диапазоне С3. Указанный нижний поток 420 может содержать, по меньшей мере 85 масс.% пропана, не больше чем 15 масс.% пропилена, и не больше чем 0,5 масс.% изобутана. Часть нижнего потока 420 может быть выведена как поток 424 и направлена в зону 440 полного насыщения. Оставшаяся часть, а именно поток 422, может быть объединена с вентиляционным потоком 264 из зоны "В" и выведена из устройства 100 в виде потока 426. Этот поток 426 может быть использован в любой подходящей области применения, например, как топливный газ, сжиженный нефтяной газ в баллонах, или в аэрозолях.
+
Поток 424, поступающий в 440 зону полного насыщения, может быть насыщен частично или полностью, чтобы получить регенерирующий агент, содержащий один или несколько насыщенных углеводородов С3, или поток 450 насыщенного или регенерирующего агента. Обычно в зону 440 полного насыщения поступает водородный поток 428 для осуществления процесса насыщения. Обычно в зоне 440 полного насыщения поддерживают условия, например, температуры и давления, обеспечивающие насыщение алкенов и их значительное превращение в алканы. Примером катализатора может быть благородный металл, такой как палладий, причем катализатор гидрирования работает при температуре 20-80°C и давлении 2000-3500 кПа. Пример зоны 440 полного насыщения описан, например, в патенте США №6107526. В зоне 440 полного насыщения может быть получен поток 450 регенерирующего агента, который содержит один или несколько насыщенных углеводородов С3. По существу, поток 450 регенерирующего агента может содержать меньше чем 0,1 масс.% алкенов, предпочтительно, меньше чем 0,01 масс.% алкенов.
Поток 450 регенерирующего агента из зоны "А" может быть использован для регенерации в зоне 200 удаления кислородсодержащих соединений. В частности, поток 450 регенерирующего агента может быть объединен с потоком 192, содержащим один или несколько углеводородов С4, включая один или несколько алканов С4, с образованием комбинированного сырьевого потока 194 для зоны 200 удаления оксигенатов. Условия регенерации могут включать температуру 200-300°C и давление 100-3500 кПа. Обычно поток 194 регенерирующего агента или десорбента находится в газовой фазе. Типично, для получения необходимой температуры регенерации может быть предусмотрен испаритель и/или электрический перегреватель. В качестве альтернативы можно использовать небольшой теплообменник, чтобы обеспечить соответствующий нагрев потока 194 регенерирующего агента с использованием нижнего потока из одной из зон фракционирования, например, из первой зоны 140 фракционирования или третьей зоны 300 фракционирования.
Обычно поток 194 регенерирующего агента представляет собой поток, не содержащий олефинов и других ненасыщенных соединений. В качестве альтернативы может быть использован подходящий внешний регенерирующий агент, такой как топливный газ или азот. Преимуществом использования пропана, присутствующего в устройстве 100, является минимизация количества дополнительного пропана.
-
После десорбции из слоя адсорбента отходящий поток 208 может покидать зону 200 удаления оксигенатов и проходить через клапан 606 при закрытом клапане 604. В последующем этот отходящий поток 208 может проходить через теплообменник 240, такой как конденсатор с водяным охлаждением, с образованием охлажденного потока 244, который поступает, по меньшей мере, в один испарительный барабан 260. В указанном испарительном барабане 260 можно поддерживать любое подходящее давление, при котором изобутан может улетучиваться в виде газа, а тяжелые оксигенаты могут конденсироваться в виде жидкости. Обычно в испарительном барабане 260 можно поддерживать температуру 20-70°C и давление 130-210 кПа. Если регенерирующий агент, главным образом, содержит углеводороды С3, то можно использовать немного более высокое давление, чем в случае использования изобутана в качестве основного регенерирующего агента. Вентиляционный поток 264 в зоне "В" из испарительного барабана 260, после охлаждения с образованием жидкой фазы и перекачки, может быть объединен с потоком 422, который может быть выделен из нижнего потока 420 пятой зоны 400 фракционирования. В качестве альтернативы, если вентиляционный поток 264 находится в газовой фазе, он может быть направлен в топливный газ или в отходящий газ. Обычно вентиляционный поток 264 независимо может содержать один или несколько углеводородов С4. Нижний поток 268, который может содержать один или несколько углеводородов, кипящих или фракционируемых в диапазоне углеводородов С6-С8, затем может предоставляться, по меньшей мере, в один из нескольких участков. Обычно один или несколько углеводородов фактически могут содержать один или несколько оксигенатов, таких как метилэтилкетон, и включают углеводороды, имеющие меньше 6 атомов углерода, но выкипают или фракционируются в диапазоне углеводородов С6-С8.
В качестве примера, по меньшей мере, часть или весь поток 282 может подвергаться рециркуляции в зону "С", где он объединяется с сырьем 110 для реакционной зоны 120, за счет открывания клапана 290 и/или клапана 292. По меньшей мере, часть потока 268 может быть разделена на потоки 284 и 286 за счет открывания клапана 292 и клапанов 294 и/или 296. За счет открывания клапана 294, поток 286 может быть направлен в реакционную зону 500 разложения оксигената.
Обычно в реакционной зоне 500 разложения оксигенаты могут превращаться в другие соединения, такие как вода, которую можно легко отделить от углеводородов. Альтернативно, любые кетоны можно гидрировать до спиртов. По существу, в реакционной зоне 500 разложения оксигената может быть использован любой подходящий процесс полного или частичного гидрирования, чтобы превратить оксигенаты в желательные соединения. Впоследствии отходящий поток 502 может покидать реакционную зону 500 разложения оксигената и устройство 100 для использования в любой подходящей области. За счет открывания клапана 296 можно отвести, по меньшей мере, часть потока 284 в виде потока 288, который, в свою очередь, может объединяться с нижним потоком 360 из четвертой зоны 340 фракционирования и использоваться, например, в качестве нефтяного топлива. Таким образом, комбинированный поток 268 можно направлять, по меньшей мере, в один из трех пунктов назначения, а именно в реакционную зону 500 разложения оксигената, в сырье 110 и в нижний поток 360, путем манипулирования клапанами 290, 292, 294 и 296.
Отходящий поток 208 десорбента также может быть обработан в зоне 600 разложения спирта. В этом типичном варианте осуществления клапан 606 может быть закрыт или частично открыт, чтобы, по меньшей мере, часть отходящего потока 208 десорбента могла пройти через клапан 604 в виде сырьевого потока 602 в зону 600 разложения спирта. В указанной зоне 600 разложения спирта может находиться оксид алюминия или любой другой подходящий катализатор дегидратации спиртов с образованием одного или нескольких обогащенных кетонами продуктов, кипящих в диапазоне С5-С8. Слой оксида алюминия для разложения спирта может быть введен непосредственно в линию отработанного регенерирующего агента, до теплообменника 240, чтобы использовать высокую температуру регенерации. По существу, по меньшей мере, в одном испарительном барабане 260 может потребоваться сливной кран для выпуска образовавшейся воды. Поток 608, отходящий из зоны 600, может быть извлечен и направлен в любое подходящее место назначения продукта.
Также предполагаются и другие альтернативные варианты осуществления. В качестве примера, зона 200 удаления оксигенатов может быть расположена ниже по ходу потока от реакционной зоны 210. Для некоторых катализаторов оксигенаты могут в значительной степени влиять на селективность процесса. В частности, удаление оксигенатов из сырьевого потока 204 может значительно повысить степень превращения алкенов С7-С8 и привести к повышению выхода побочных продуктов - алкенов С13-С14 и снижению выхода желательных алкенов С12. В результате, зону 200 удаления оксигенатов можно при необходимости переместить ниже по ходу потока.
Один или несколько алкенов С12, полученных в описанных вариантах осуществления изобретения, могут быть использованы в производстве полимеров и нефтехимических продуктов. Кроме того, алкены С12 могут быть использованы в качестве нефтехимического сырья для получения пластификаторов С13. Так, алкены С12 могут быть использованы в производстве алкилфенолов, как части процесса получения присадок для смазочных масел, и в качестве сырья при получении синтетических моющих средств. По меньшей мере, в некоторых из указанных процессов, малое содержание оксигенатов может повлиять на последующие реакции алкенов С12 с образованием желательных продуктов. Поэтому желательно удалять оксигенаты, во избежание указанных нежелательных побочных процессов.
Авторы полагают, что на основании предшествующего описания специалист в этой области техники, без дополнительной разработки, сможет использовать настоящее изобретение в наиболее полном объеме. Поэтому предшествующие специальные варианты осуществления следует истолковывать как просто иллюстративные, без ограничения остального описания изобретения каким бы то ни было образом.
В предшествующем описании все температуры приведены в градусах Цельсия, и все части и проценты даны по массе, если не указано другое.
Из предшествующего описания специалист в этой области техники сможет легко установить существенные признаки настоящего изобретения и, без отклонения от его духа и объема, сможет выполнить различные изменения и модификации изобретения, чтобы приспособить его для различных областей применения и условий.