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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umrüsten bzw. Modernisieren eines
existierenden Hydroprocessing- bzw. Hydrobehandlungsreaktors zur
Verwendung bei einem Verfahren zur Hydrobehandlung eines Kohlenwasserstoff-Einsatzstoffes.
Das Verfahren umfasst die dazwischengeschaltete Trennung von Gas-/Flüssigphasen
eines Verfahrensstromes zur Entfernung von hydrierten Verunreinigungen
und gasförmigen
Kohlenwasserstoffen.
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Beschreibung des Standes der
Technik
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Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterialien
und insbesondere schwere Kohlenwasserstoffe enthalten normalerweise
organische Schwefel- und Stickstoffverbindungen, die in einem nachfolgenden
Verfahren unerwünschte
Verunreinigungen sind, da sie die Aktivität des Katalysators beeinflussen.
Diese Verunreinigungen müssen
daher zu Wasserstoffsulfid und Ammoniak hydriert werden, bevor sie
in einem nachfolgenden Verfahren zur weiteren Hydrobearbeitung des
Einsatzmaterials behandelt werden.
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Eine
Anzahl bekannter Verfahren zur Behandlung von schweren Kohlenwasserstoff-Ausgangsmaterialien
erfüllen
unterschiedliche Anforderungen betreffend des Einsatzmaterials,
des Produktes und der Investitionskosten.
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Verachtert
et al. (
US Patent Nr. 5,914,029 )
offenbart ein Verfahren, enthaltend einen Hydroprocessing-Reaktor,
Abkühlen
in einigen Wärmetauschern,
Gas/Flüssigkeit-Trennung
und Strippen des flüssigen Kohlenwasserstoffes.
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Cash
(
US Patent Nr. 6,096,190 erwähnt ein
einfaches Verfahren zur Hydrobehandlung unterschiedlicher Einsatzmaterialien
mit einer gemeinsamen Wasserstoffquelle in einem Reaktor. Nach dem
Abkühlen
und der Trennung wird der Effluent des Flüssigkeitsseparators in einen
Destillationsturm zugeführt.
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Ähnliche
schicken Kyan et al. (
US Patent
Nr. 5,603,84 ) schweres Destillat und leichtes Destillat
zu einem gemeinsamen Reaktor zum Hydrocracken und nachfolgenden
Entwachsen.
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Keines
der obigen Verfahren umfasst jedoch die dazwischengeschaltete Phasentrennung
und H2/NH3 Entfernung
und Rückgewinnung
des Zwischenprodukts durch Gasphasentrennung.
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Sowohl
Chervenak et al. (
US Patent Nr.
4,221,653 ) und Devenathan et al. (
US Patent Nr. 5,624,642 ) offenbaren
Kohlenwasserstoff-Verarbeitung einschließlich Gas/Flüssigtrennung
im Inneren des Reaktors, die enthaltenen Katalysatorbetten sind
jedoch fluidisierte Betten, die eine Rezirkulierung der flüssigen Phase
erfordern.
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Bridge
et al.
US Patent Nr. 4,615,789 offenbart
einen Hydroprocessing-Reaktor enthaltend drei Katalysator-Festbetten,
stromabwärts
Gas/Flüssigkeitsfluss
und Gas-/Flüssigkeits-Trennung vor dem
letzten Bett. Dieses Verfahren stellt sicher, dass die Flüssigkeitsphase
das letzte Katalysatorbett umgeht und dass der Gasphasenverfahrensstrom
einem weiteren Hydrobearbeiten in Abwesenheit von flüssigen Kohlenwasserstoffen unterworfen
wird.
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In
der
WO 97/18278 beschreibt
Bixel et al. ein Verfahren zum Hydrocracken und Entwachsen eines Öleinsatzmaterials
um Schmieröl
herzustellen. Das Verfahren umfasst zwei mehrstufige Türme, wobei
der Verfahrensstrom durch Abschrecken mit Wasserstoff zwischen den
Katalysatorbetten abgekühlt
wird, und nach dem ersten Turm wird die Gasphase des Verfahrensstromes
zu dem Einlass des ersten Stromes zurückgeführt.
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Wolk
et al. offenbaren in dem
US Patent
Nr. 4,111,663 Reaktoren mit einem Fluss einer Aufschlämmung aus
Kohle, Öl
und Gas, wobei das Abkühlen
zwischen den Betten durch Zugabe von kaltem Wasserstoff durchgeführt wird,
oder indem der Verfahrensgasstrom abgeleitet, gekühlt, getrennt
und die Flüssigkeit
entfernt wird und die Gasphase in den Reaktor zwischen die Betten
zurückgeführt wird.
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In
dem Patent Nr.
EP 990,693 offenbaren
Kalnes et al. ein Verfahren zur Herstellung leichter Kohlenwasserstoffe
durch integriertes Hydrobehandeln und Hydrocracken. Bei diesem Verfahren
wird die flüssige Phase
des Effluenten und das wasserstoffreiche Gas nach einer weiteren
Verarbeitung zu dem Hydrocracker zurückgeführt.
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In
der Veröffentlichung
DE 2,133,565 beschreibt
Jung et al. ein Verfahren zum Hydrocracken von Kohlenwasserstofföl, wobei
Effluenten aus dem ersten Cracker weiter durch Destillation verarbeitet
werden und der schwerste Anteil weiter gecrackt wird, bevor er zu
der Destillation zurückgeführt wird.
Zwei Hydrocrackertürme
werden durch Wasserstoffzugabe zwischen den Betten gekühlt.
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Ein
Verfahren zur Herstellung von Koks von McConaghy et al. ist in dem
SE Patent Nr. 8,006,852 offenbart,
wobei das Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial in einem Cracker-Ofen
gecrackt wird, bevor es fraktioniert wird, und einige der schwereren
Kohlenwasserstoffe aus dem Fraktionstor werden weiter hydrogeniert, bevor
sie in den Cracker-Ofen und Fraktionstor zurückgeführt werden.
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In
dem
US Patent Nr. 3,816,296 beschreiben
Hass et al. ihr Verfahren zur Herstellung von Benzin- und Mitteldestillat-Brennstoffen
aus höhersiedenden
Kohlenwasserstoffen. Das Einsatzmaterial wird durch Hydroraffination,
Cracken, Trennung unter Rückkehr
der Gasphase in den Hydroraffination-Einlass verarbeitet und durch
Refraktionierung der flüssigen
Phase. Die schwerste Phase aus dem Refraktionierer wird in einem
zweiten Cracker behandelt, zu welchem auch Stickstoffverbindungen
zugegeben werden, um die Selektivität des Crackverfahrens zu steuern.
Der Effluent aus dem zweiten Cracker wird abgetrennt und die Gasphase
wird in den Einlass des zweiten Crackers zurückgeführt.
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Viele
der Verfahren des Standes der Technik betreffend die Hydroverarbeitung
umfassen die Phasentrennung eines Verfahrenstromes, und die Gasphase
wird in das Verfahren zurückgeführt oder
in den Einlass der Vorrichtung recycliert, durch welchen der Verfahrensstrom
gerade durchgeleitet wurde.
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Der
Stand der Technik lehrt nicht die Trennung der Gasphase von der
flüssigen
Phase zwischen den Katalysatorbetten im Inneren eines Reaktors und
das Zurückführen von
nur der flüssigen
Phase mit dem Zweck, H2S und NH3 und
die leichten Kohlenwasserstoffe zu entfernen, um ein übermäßiges Cracken
der leichten Kohlenwasserstoffe zu vermeiden und um das Einführen von
Giften in die nachfolgenden Katalysatorbetten zu vermeiden.
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EP-A-0234123 offenbart
ein Verfahren zum Hydroentwachsen eines wachshaltigen Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterials
in einem einzigen katalytischen Reaktor.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umrüsten eines
existierenden Hydroprocessing- bzw. Hydrobehandlungsreaktors, zur
Verwendung bei einem Verfahren zur Hydrobehandlung eines Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterials
umfassend die Schritte:
- a) Vermischen des Einsatzstoffes
mit einem wasserstoffreichen Gas und Erhalten eines ersten vermischten Verfahrensstromes;
- b) Inkontaktbringen des ersten vermischten Verfahrensstromes
mit einem ersten Katalysator, welcher beim Hydrocracken von Kohlenwasserstoffverbindungen
aktiv ist, und Erhalten eines ersten Kohlenwasserstoff-Abflussverfahrensstromes;
- c) Trennen des ersten Katalysator-Abflussverfahrensstromes in
einen Gasstrom und einen Strom einer flüssigen Phase und Entnehmen
des Gasphasenstromes;
- d) Vermischen des Stromes der flüssigen Phase mit einem wasserstoffreichen
Gas und Erhalten eines zweiten vermischten Verfahrensstromes;
- e) Inkontaktbringen des zweiten vermischten Verfahrensgasstromes
mit einem zweiten Katalysator, welcher beim Hydrocracken von Kohlenwasserstoff-Verbindungen
aktiv ist, und Erhalten eines zweiten Katalysator-Abflussverfahrensstromes;
- f) Entnehmen und Vermischen des zweiten Katalysator-Abflussverfahrensstromes
mit dem Gasphasenstrom, welcher in Schritt (c) erhalten wurde; und
- g) Entnehmen des vermischten Verfahrensstromes, welcher in Schritt
f) bereitgestellt wurde,
wobei das Verfahren die Schritte in
einem existierenden Reaktorgehäuse
bzw. -Mantel umfasst:
Installieren eines angepflanschten Ansatzstückes zwischen
einem existierenden Kanalöffnungsflansch
an der Oberseite des Reaktors;
Umrüsten existierender Mischplatten
auf Trennplatten;
Installieren von Steigleitungen, welche sich
von der Oberseite des Reaktors zu einer oberen Oberfläche der Trennplatte
zwischen zwei Katalysatorbetten erstrecken, und Installieren von
Fallleitungen, welche sich von der Oberseite des Reaktors zu einer
unteren Oberfläche
der Trennplatte erstrecken; und
Bereitstellen von Leitungen,
welche die Düsen
des Ansatzstückes
mit den Steigleitungen und Fallleitungen verbinden.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angeführt.
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In
dem Verfahren zum Hydroprocessing bzw. Hydrobearbeiten eines Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterials
wird das Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial durch den Kontakt mit
einem Hydrobehandlungs-Katalysator und durch das Hydrocracken in
Anwesenheit eines nachfolgenden Hydrocrack-Katalysators, welcher
in einem oder mehreren Reaktoren angeordnet ist, hydrobehandelt.
Zwischen dem Hydrobehandlungsschritt und dem Hydrocrackschritt wird
der Zweiphasen-Verfahrensstrom zwischen dem Hydrobehandlungs- und
Hydrocrack-Katalysator
zur Phasentrennung in eine gasförmige
und flüssige
Phase entnommen. Die flüssige
Phase wird anschließend
in den Hydrocrackschritt zurückgeführt, nachdem
frisches wasserstoffreiches Gas zu der flüssigen Phase zugegeben wurde.
Die Phasentrennung kann nach einem oder mehreren Katalysatorbetten wiederholt
werden. Stromaufwärts
gelegene Betten werden auf diese Weise mit dem Katalysator beladen,
welcher aktiv bei der Hydrierung von organischem Schwefel, Stickstoff
und aromatischen Verbindungen ist und gegebenenfalls beim Hydrocracken
von schweren Kohlenwasserstoffen, sofern diese in dem Einsatzmaterial enthalten
sind. Stromab gelegene Betten enthalten einen Katalysator, welcher
beim Hydrieren und/oder Hydrocracken aktiv ist.
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Bei
dem Verfahren wird eine Gasphase enthaltend H2S
und NH3, welche während der Hydrobehandlung des
Einsatzmaterials gebildet wird und Verunreinigungen in dem Hydrocrackschritt
zusammen mit gasförmigen
Kohlenwasserstoffen entfernt, um weiteres unbeabsichtigtes Cracken
dieser Kohlenwasserstoffe in dieser Stufe zu verhindern.
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Die
Erfindung stellt ein Verfahren zum Umrüsten eines existierenden Hydroprocessing-Reaktors zur Verfügung, um
bei dem obigen Hydroprocessing-Verfahren geeignet zu sein. Daher
wird ein existierender Hydroprocessing-Reaktor umgebaut, ohne Änderung
des Reaktormantels, mit nur kleineren Änderungen der Reaktoreinbauten.
Das erfindungsgemäße Verfahren
umfasst, dass ein zylindrisches Stück mit einem inneren Leitungssystem
zwischen den oberen Flanschen eines typischen Hydroprocessing-Reaktors
verbunden ist, wodurch der Einlassverteiler verlängert oder erneuert wird und
Steigleitungen und Fallleitungen werden eingebaut.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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Einsatzmaterialien
aus schweren Kohlenwasserstoff enthalten normalerweise organische
Schwefel-, Stickstoff- und aromatische Verbindungen, welche bei
einem nachgeschalteten Hydrocrackverfahren und Erzeugnis unerwünscht sind.
Beim Betreiben der Erfindung in der Praxis wird Einsatzöl mit einem
wasserstoffhaltigen Gas vermischt und auf Reaktionstemperaturen
von 250–450°C vor dem
Eintritt in einen Hydroprocessing-Reaktor erwärmt.
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Durch
den Kontakt mit einem Hydrobehandlungskatalysator werden diese Verbindungen
zu H2S, NH3 und
gesättigte
Kohlwasserstoff umgewandelt. H2S und NH3 sind Verunreinigungen, welche die Katalysator-Aktivität beeinflussen
und werden von einem hydrobehandelten Abfluss durch Phasentrennung
in einen flüssigen und
gasförmigen
Verfahrensstrom und durch Entfernung des gasförmigen Stromes, welcher leichte
Kohlenwasserstoffe und die Verunreinigungen enthält, vor dem weiteren Hydrobearbeiten
entfernt. Der flüssige
Strom wird mit frischem Behandlungsgas vor dem Eintritt in den Hydrocrackschritt
vermischt.
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Bei
dem Hydrocrackschritt oder beim Hydrocracken eines flüssigen Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial,
welches keine Schwefel- oder Stickstoffverbindungen enthält, wird
der flüssige
Strom mit dem Hydrocrack-Katalysator in Kontakt gebracht, welcher
in einem oder mehreren Katalysatorbetten angeordnet ist. Bei der
Durchführung
des Verfahrens in einer Anzahl von Reaktoren und/oder Katalysatorbetten,
wird ein zweiphasiger Verfahrensstrom zwischen den Katalysatorbetten
und/oder Reaktoren abgezogen und die Gasphase wird wie oben beschrieben
entfernt. Frisches Gas, welches reich an Wasserstoff ist, wird zu
dem flüssigen
Verfahrensstrom zugegeben, bevor dieser in ein nachfolgendes Katalysatorbett
eingeführt
wird. Ein unerwünschtes
weiteres Cracken von Kohlenwasserstoffen in der Gasphase wird auf
diese Weise im Wesentlichen vermieden. Nur geringe Mengen an Verunreinigungen
werden in die nachgeschalteten Katalysatorbetten eingeführt, in
welchen der flüssige
Verfahrensstrom hydrogecrackt wird, um die Kohlenwasserstoffe auf
eine wirkungsvollere Weise zu verringern und/oder mit einer höheren Raumgeschwindigkeit.
Die Lebensdauer des Katalysators wird wesentlich verlängert.
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Die
dazwischengeschaltete Phasentrennung kann sowohl innerhalb oder
außerhalb
des Reaktors stattfinden.
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In
dem letzten Fall kann gegebenenfalls ein Katalysatorbett oben auf
dem Separator in der Gasphase eingebaut werden, um die übrigbleibenden
aromatischen Verbindungen in dem leichten Produkt zu hydrieren.
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Abhängig von
dem gewünschten
Produkt kann Ammoniak zu der flüssigen
Phase aus der dazwischenliegenden Trennung zugegeben werden. Dies
verhindert die Crack-Reaktion in dem nachfolgenden Katalysatorbett
und ermöglicht
den Betrieb bei höherer
Temperatur mit unveränderter
Umwandlung, wodurch die schwereren Kohlenwasserstoffe den Reaktor
dann bei niedrigeren Temperaturen mit der Gasphase zwischen den
Katalysatorbetten verlassen, und weiteres Cracken vermieden wird,
wodurch die Ausbeute des Erzeugnisses verbessert wird.
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Der
Abfluss aus dem letzten Hydrocrackschritt wird mit den gasförmigen Abflüssen, die
in den obigen Trennungsschritten erhalten wurden, vermischt. Der
so gebildete Verfahrensstrom wird abgekühlt und flüssige schwere Kohlenwasserstoffe
werden von dem Strom ge trennt, während
die restliche Gasphase mit Wasser vermischt, weiter abgekühlt und
einer Trennungseinheit zugeführt
wird. Der gewaschene Verfahrensstrom wird in eine saure Wasserphase,
eine flüssige
Phase aus leichten Kohlenwasserstoffen und ein wasserstoffreiches Gas,
welches im Wesentlichen keine N- und S-Verbindungen aufweist, getrennt.
Der wasserstoffreiche Strom bildet zusammen mit einer Menge an Make-up-Wasserstoff
den frischen Behandlungsgasstrom, welcher mit den flüssigen Verfahrensströmen zwischen
den obigen Hydrobehandlungsschritten vermischt wird.
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Die
Erfindung stellt ein Verfahren zum Umrüsten existierender Hydroprocessing-Reaktoren
zur Verfügung,
welche in dem obigen Verfahren verwendet werden. Durch das Verfahren
werden Einbauten eines existierenden Hydroprocessing-Reaktors einschließlich möglicher
zusätzlicher
Katalysatorbetten, Steigleitungen und Fallleitungen umgerüstet oder
eingebaut, ohne den teuren Reaktormantel zu verändern. Im Detail umfasst das
Verfahren
das Installieren eines angeflanschten Ansatzstückes zwischen
einem existierendem Kanalöffnungsflansch
an der Oberseite des Reaktors;
Umrüsten existierender Mischplatten
auf Trennplatten;
Installieren von Steigleitungen, welche sich
von der Oberseite des Reaktors zu einer oberen Oberfläche der Trennplatte
zwischen zwei Katalysatorbetten erstrecken, und Installieren von
Fallleitungen, welche sich von der Oberseite des Reaktors zu einer
unteren Oberfläche
der Trennplatte erstrecken; und
Bereitstellen von Leitungen,
welche die Düsen
des Ansatzstückes
mit den Steigleitungen und Fallleitungen verbinden.
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In
dem umgerüsteten
Reaktor wird der Katalysatorabfluss durch eine eingebaute Steigleitung
aus dem Reaktor entfernt und zu einem Separator geleitet, um den
Abfluss wie oben beschrieben zu behandeln. Die flüssige Phase,
welche in dem Separator erhalten wird, wird mit frischem Behandlungsgas
vermischt und durch die eingebauten Fallleitungen in ein nachfolgendes
Katalysatorbett zurückgeführt.
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Eine
Umrüstung
existierender Einsätze
zu einem flexiblen Einsatz mit dichtem Muster (
US Patent Nr. 5,688,445 ) oder Einsätze, welche
mit Dampfsteigleitungen versehen sind, (
US Patent Nr. 5,942,162 ) erhöhen die
Ausbeute und Umwandlung bei dem Verfahren zusätzlich.
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In
dem Fall einer internen Phasentrennung ist der Einsatz unter einem
Katalysatorbett so aufgebaut, dass die flüssige Phase durch ein Loch
in der Mitte des Einsatzes zu dem nächsten Katalysatorbett gesammelt und übertragen
werden kann, während
die Gasphase durch die Steigleitung entfernt wird. Oberhalb und
um den mittleren Bereich des Einsatzes ist eine Trennungs/Mischeinrichtung,
welche am Boden offen ist, eingeführt, mit welchem die Fallleitung
mit frischen wasserstoffreichen Gas verbunden ist.
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Durch
das Umrüstverfahren
der Erfindung ist es möglich,
Verfahrensströme
zwischen den Katalysatorbetten ohne Modifikation des Reaktormantels
zu entfernen und rückzuführen. Das
Einlassrohr eines existierenden Hydroprocessing-Reaktors ist normalerweise
mit der Abdeckung einer 30 Inch Öffnung
(manhole) an der Oberseite des Reaktors verbunden. Wenn solch ein
herkömmlicher
Hydroprocessing-Reaktor umgerüstet
wird, wird ein zylindrisches Stück
zwischen den Flanschen der Öffnung
eingebaut. Das zylindrische Stück
enthält
die Verbindungen zwischen den Steigleitungen/Fallleitungen im Inneren
des Hydroprocessing-Reaktors und den Rohrleitungen zwischen dem
Hydroprocessing-Reaktor und einem Separator.
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Durch
das Verfahren der Erfindung wird eine sehr viel bessere Verwendung
des Katalysators erzielt, wie auch eine verlängerte Katalysator-Lebensdauer.
Daher wird die Anforderung an das Katalysator-Volumen verringert,
wodurch Raum für
die Umrüstung
zwischen den Katalysatorbetten entsteht und trotzdem eine höhere Ausbeute
des Produktes erhalten wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
ein vereinfachtes Diagramm eines Verfahrens zum Hydroprocessing
bzw. Hydrobehandeln eines Einsatzmaterials aus schwerem Kohlenwasserstoff
mit Phasentrennung zwischen den Katalysatorbetten.
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2 zeigt
einen umgerüsteten
Hydroprocessing-Reaktor mit externer Phasentrennung und Zugabe von
frischem Behandlungsgasstrom stromauf eines unteren Katalysatorbetts.
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3 zeigt
einen umgerüsteten
Hydroprocessing-Reaktor mit innerer Phasentrennung und Zugabe von
frischem Behandlungsgas.
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4 zeigt
das Einlass/Auslass-System für
zwischengelagerte bzw. eingeschaltete Verfahrensströme an der
Oberseite eines umgerüsteten
Reaktors.
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5 offenbart
ein neues zylindrisches Stück,
welches an der Oberseite installiert wird, und mit den Kanälen, welche
die Steigleitungen/Fallleitungen in einem ungerüsteten Reaktor verbinden.
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6 zeigt
einen horizontalen Querschnitt der Einlass/Auslassdüse und des
Kanals aus 5.
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7 zeigt
die Verbindung zwischen dem vertikalen Auslass/Einlasskanal und
der Steigleitung/Fallleitung.
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8 zeigt
einen horizontalen Querschnitt der Verbindung, welche in 7 dargestellt
ist.
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Detaillierte Beschreibung
der Zeichnungen
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Bezugnehmend
auf 1, wird Einsatzöl in das Verfahren durch die
Leitung 1 eingeführt
und durch die Pumpe 2 gepumpt. Nach dem Vermischen des
zurückgeführten Öls in der
Leitung 3 und Anschließen
des wasserstoffreichen Gases in der Leitung 4, wird die
Einsatzmischung in dem Einsatzmaterial/Abflusswärmetauscher 5 und
dem befeuerten Heizer 6 erwärmt, bevor sie in den Hydrierer 7 eintritt.
Der Hydrierer 7 enthält zwei
Katalysatorbetten 8, mit Katalysatoren, die bei der Hydrierung
organischer Verbindungen, einschließlich Schwefel-, Stickstoff-
und aromatischer Verbindungen, welche in der Einsatzmischung enthalten
sind, aktiv ist und bei dem Hydrocracken von Kohlenwasserstoffen.
Um die Temperatur in dem Hydrierkatalysator zu steuern, wird wasserstoffreiches
Gas durch die Leitung 9 zwischen den Katalysatorbetten
zugegeben.
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Der
Hydrierabschlussstrom 10 tritt in einen Separator 11 ein,
von welchem ein Gasphasenstrom 12, enthaltend H2S, NH3 und gecrackte
Kohlenwasserstoffe, entnommen wird. Der flüssige Separatorabfluss wird mit
dem Gasstrom 13, welcher reich an frischem Wasserstoff
ist, vermischt und der vermischte Verfahrensgasstrom 14 wird
in den Hydrocracker 15 eingeführt. Der Hydrocracker 15 ist
mit dem Katalysator 16 bereitgestellt, welcher beim Hydrocracken
aktiv ist und in drei Betten angeordnet ist. Die Verfahrensströme 17 und 18 zwischen
den Katalysatorbetten werden von dem Reaktor entnommen und in Separatoren 19 und 20 eingeführt, aus
welchem die Gasphasenströme 21 und 22 entnommen
werden. Nur die flüssigen
Ströme 17a und 18a werden
in den Crackkatalysator rückgeführt, nachdem
sie mit an frischem Wasserstoff reichen Gas aus den Leitungen 23 und 24 vermischt
wurden. Auf diese Weise wird das Cracken von gasförmigen Kohlenwasserstoffen vermieden
und eine hohe Umwandlung in allen Katalysatorbetten erhalten. Sofern
erfordert, werden gesteuerte und kleine Mengen an Ammoniak durch
die Leitung 40 in die flüssigen Ströme 14, 17a und 18a eingeführt, um
die Produktselektivität
zu verbessern und den Wasserstoffverbrauch zu reduzieren. Der Hydrocracker-Abfluss 41 wird
mit den gasförmigen
Verfahrensströmen 12, 21 und 22 aus
den Separatoren 11, 19 und 20 vermischt.
Der kombinierte Verfahrensstrom wird anschließend in Einsatzmaterial/Abfluss-Wärmetauschern 5 und 25 abgekühlt, bevor
er in den Separator 26 eintritt, aus welchem das schwere
Kohlenwasserstoffprodukt entnommen wird. Der gasförmige Separator-Abfluss
wird mit Wasser vermischt, bevor er weiter abgekühlt wird (nicht dargestellt)
und in die Trennungseinheit 27 eingeführt wird, was zu einem sauren
Wasserstrom, einem Produktstrom aus leichtem Kohlenwasserstoff und
einem an frischen Wasserstoff reichen Behandlungsgasstrom führt. Der
an Wasserstoff reichen Behandlungsgasstrom wird mit Make-up Wasserstoff
vermischt. Der kombinierte Behandlungsgasstrom 28 wird
in dem Einsatzmaterial/Abfluss-Wärmetauscher 25 erwärmt und bildet
das Wasserstoff reiche Gas, welches in dem Hydrierer 7 und
dem Hydro-Cracker 15 verwendet wird.
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2 zeigt
einen Hydroprocessing-Reaktor, welcher gemäß einer spezifischen Ausführungsform
der Erfindung umgerüstet
wurde.
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Beim
Betreiben des Reaktors wird ein Einsatzstrom 1, enthaltend
ein Einsatzmaterial aus schwerem Kohlenwasserstoff und Wasserstoff
reichen Gas, in den Hydroprocessing-Reaktor 2 eingeführt, welcher
drei Katalysatorbetten enthält.
Zwei obere Betten 3 und 4 sind mit Katalysator
beladen, welcher bei der Hydrierung von organischen Schwefel- und
Stickstoffverbindungen und von aromatischen Verbindungen und beim
Hydrocracken aktiv ist. Das untere Bett 5 ist mit einem
Katalysator beladen, welcher beim Hydrocracken aktiv ist. Der Abfluss
aus dem zweiten Katalysator wird anschließend durch die Steigleitung 6 entnommen,
welche sich von oberen Bereich des Reaktors oberhalb der Trennplatte 7 unter
dem zweiten Katalysatorbett erstreckt. Nach dem Vermischen mit dem
flüssigen
Abschreckstrom 8 tritt der Verfahrensstrom 9 in
den Separator 10 ein. Der flüssige Separator-Abfluss wird
mit an frischem Wasserstoff reichen Behandlungsgas 11 vermischt.
Dieser Verfahrensstrom 12 tritt in den Hydroprocessing-Reaktor 2 ein
und wird anschließend über die
Fallleitung 13 unter die Trennplatte 7 geleitet,
jedoch oberhalb der Verteilungsplatte 14 oberhalb des dritten
Katalysatorbettes. H2S, NH3 und
leichte Kohlenwasserstoffe, die durch die Hydrierung des Einsatzmaterials
in dem Katalysatorbett 3 und 4 gebildet werden,
werden mit den gasförmigen
Separator-Abfluss 15 entfernt. Der vermischte flüssige Verfahrensstrom 12 tritt
in das Katalysatorbett 5 ein, in welchem flüssige Kohlenwasserstoffe
hydrogecrackt werden.
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Der
Reaktor-Abfluss 16 wird mit dem gasförmigen Separator-Abfluss 15 vermischt,
um weiter verarbeitet zu werden.
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3 zeigt
einen typischen Hydrobehandler, welcher gemäß des Verfahrens der Erfindung
umgearbeitet ist und in welchem die dazwischen geschaltete Trennung
innerhalb des Reaktors stattfindet. Der Einsatzstrom 1 enthaltend
zugemischtes schweres Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial und Wasserstoff reiches Gas
wird in den Hydrobehandler 2 eingeführt, welcher 3 Katalysatorbetten
enthält,
die oberen zwei Betten 3 und 4 sind mit einem
Katalysator beladen, welcher bei der Hydrierung von organischen
Schwefel- und Stickstoffverbindungen und aromatischen Verbindungen
aktiv ist und beim Hydrocracken, das untere Bett 5 ist
mit einem Katalysator beladen, welcher beim Hydrocracken aktiv ist.
Der Abfluss aus dem zweiten Katalysatorbett wird oberhalb des Einsatzes 7 mittels
der Trennungs/Mischeinrichtung 8 getrennt. Die flüssige Phase
fließt
unter die Einrichtung 8, während die Gasfarbe durch die
Steigleitung 6 entfernt wird, welche sich von der Oberseite
des Reaktors nach unten oberhalb des Einsatzes 7 erstreckt.
Das frische Wasserstoff reiche Behandlungsgas 11 tritt
in den Hydrobehandler 2 an der Oberseite 1 ein
und wird durch die Fallleitung 13 nach unten zu der Trennungs/Mischeinrichtung 8 geführt, in
welcher es mit der flüssigen
Phase vermischt wird. Die Katalysatorgifte H2S,
NH3 und die leichten Kohlenwasserstoffe
werden durch den gasförmigen
Abfluss 15 entfernt und frischer Verfahrensstrom tritt
in das dritte Katalysatorbett 5 ein, in welchem flüssiges Kohlenwasserstoff hydrogecrackt
wird. Der Reaktorabfluss 16 wird mit den gasförmigen Abfluss 15 zur
weiteren Verarbeitung vermischt. 4 zeigt
die wesentlichen Teile der Einlass/Auslass-Anordnung an der Oberseite
des Reaktors. Die Reaktor-Einlassströme treten in den Reaktor durch
den ursprünglichen
Einlass 1 ein und fließen
nach unten durch den Einlass-Verteiler 2, welcher verlängert ist
oder ersetzt ist. Zwischen dem Reaktormantel 3 und der Öffnungsabdeckung 4 ist
ein Ansatzstück 5 angeordnet,
welcher den Verbindungskanal 6 zu der Steigleitung 7 und
der Fallleitung 8 enthält.
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5 zeigt
die Flansche 1 des ursprünglichen Reaktors und das angeflanschte
Ansatzstück 2,
welches zwischen den Flanschen 1 angeordnet werden soll.
Bei dem Ansatzstück
sind Düsen 3,
welche den Reaktor und den Separator verbinden, angeordnet. Der
Kanal 4, welche den Einlass/Auslass und Steigleitung/Fallleitung
verbindet, wird durch die Platte 5 gebildet, welche an
die Innenseite des Ansatzstückes
geschweißt
ist und die Platte 6, welche an die Platte 5 geschweißt ist.
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Das
gleiche ist in einem horizontalen Schnitt AB in 6 dargestellt,
wobei das zylindrische Ansatzstück 1,
die Düse 2,
die Außenplatte
des Kanals 3 und die Innenplatte des Kanals 4 dargestellt
sind.
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7 zeigt,
wie die Biegung einer Steigleitung/Fallleitung 1 und der
Kanal 2 miteinander verbunden sind.
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Ein
horizontaler Schnitt, AB, aus 7 ist in 8 dargestellt.
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Beispiel
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Die
nachfolgende Tabelle fasst die Ausbeuten zusammen, die durch Verfahren
erhalten wurden, ohne und mit Entfernen der Gasphase zwischen den
Katalysatorbetten (Interbed ProdRec) in einer Hydroprocessing-Reaktor-Einheit,
welche 4762,5 m3/Tag (30000 Barrels je Strom
Tag) eines Vakuumgasöls
mit einer spezifischen Schwerkraft von 0,9272 verarbeitet.
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Die
Tabelle zeigt den ungefähren
Preis der Produkte und von Wasserstoff, die Menge des Produktes, welche
durch ein herkömmliches
Verfahren erhalten wurden und mit dem dazwischen geschalteten Rückführen ausgedrückt als
Gewichts-% je Einsatzmaterialfluss und Preise der erhaltenen Produkte
und verbrauchten Wasserstoffs für
das herkömmliche
Verfahren und für
das Verfahren der Erfindung. Aus der Tabelle wird deutlich, dass
der Wert des Produktes um 3,5% erhöht wird und der Wasserstoffverbrauch
um 15% verringert wird.
| Anlagen-Kapazität | 4762,5
m3/Tag |
| Spezifische
Schwerkraft | 0,9272 |
| Einsatzmaterialfluss | 184
ton/hr |
| On-Stream-Faktor | 0,95 |
| Betriebstage/Jahr | 347 |
Produkt Wert Vergleich
| | Upgrade
Value
$/Tonne | Ausbeute | Erzeugnis
Upgrade
Value |
| Base
bed
case
%woff | Interbed
ProdRec
%woff | Base
bed
MM $/Jahr | Interbed
MM
$/Jahr |
| LPG | 40 | 2,63 | 1,92 | 1,6 | 1,2 |
| Leichtes
Naphtha | 54 | 4,88 | 3,37 | 4,0 | 2,8 |
| Schweres
Naphtha | 49 | 17,80 | 8,84 | 13,4 | 6,7 |
| Flugzeugkraftstoff/kerosin | 70 | 20,11 | 22,61 | 21,6 | 24,3 |
| Diesel | 54 | 24,78 | 36,07 | 20,5 | 29,9 |
| UCO | 27 | 29,79 | 27,19 | 12,3 | 11,3 |
| Insgesamt | | 100,00 | 100,00 | 73,5 | 76,1 |
| | Gesamte
Kosten
$/Tonne | Verbrauch | Kosten |
| | Nm3 | m3 | MM$/Jahr | MM$/Jahr |
| Wasserstoff | 500 | 325 | 276 | 24,1 | 20,5 |