DE69515352T2

DE69515352T2 - Integriertes Verfahren zur Produktion von Mitteldistillaten

Info

Publication number: DE69515352T2
Application number: DE69515352T
Authority: DE
Inventors: Michael Glenn Hunter
Original assignee: Kellogg Brown and Root LLC
Current assignee: Kellogg Brown and Root LLC
Priority date: 1994-01-27
Filing date: 1995-01-19
Publication date: 2000-07-27
Anticipated expiration: 2015-01-20
Also published as: TW283728B; PL306974A1; JP3713297B2; AU677879B2; MY113035A; CN1109094A; CA2138690A1; ZA95401B; JPH07252484A; KR950032588A; CN1098339C; EP0665283A2; BR9500211A; EP0665283A3; HUT71635A; HU9500118D0; DE69515352D1; US5447621A; RU95101036A; CA2138690C

Description

Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Mitteldestillatherstellung aus einem schweren Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial durch Integrieren einer Hydrotreatingeinheit in ein Einstufenhydrocrackverfahren.

Hintergrund der Erfindung

Das Hydrocracken von Kohlenwasserstoffeinsatzmaterialen auf Basis von Schweröl in Produkte mit geringerem Molekulargewicht, wie etwa flüssiges Erdölgas, Benzin, Flugbenzin und Dieselöl ist in der Technik allgemein bekannt. In den letzten Jahren wurde die Verarbeitung von Vakuumgasölen (VGO) in qualitativ hochwertige Mitteldestillate zunehmend wichtig, da die Rohölqualität schlechter wurde und der Bedarf für sauberer brennenden Diesel und sauberer brennendes Flugbenzin anstieg.
Zur Verbesserung der Qualität eines Raffinerieprodukts (als auch der Produktselektivität und Flexibilität, um neue Markanforderungen zu erfüllen) ist es eine übliche Praxis ein Einsatzmaterial, wie etwa VGO, bei entweder einem relativ geringen oder hohen Druck zu hydrocracken und dann den hydrogecrackten Abfluß als ein teilweise konvertiertes, qualitativ hochwertiges Einsatzmaterial in einen abströmigen eigenständigen Verarbeitungsschritt einzubringen. Unter potentiellen abströmigen Verarbeitungsschritten kann Aromatensättigung, Entschwefelung und Denitrogenierung, katalytisches Entwachsen, thermisches Cracken u. dgl. genannt werden. Auf eine solche Art sind VGO-Einsatzmaterialen selektiv in Benzin, Mitteldestillat und/oder Schmierölprodukte mit verbesserten Eigenschaften bezüglich Schwefel, Stickstoff und Aromatengehalt, Niedertemperaturviskosität, Brenntemperatur usw. raffiniert worden.
Hibbs et al., "Alternative Hydrocracking Applications", veröffentlicht von UOP of Des Plaines, Illinois (1990), beschreiben mehrere Verfahren, worin VGO-Einsatzmaterialen anfangs unter milden oder Hochdruckbedingungen hydrogecrackt werden, um ein qualitativ hochwertiges, teilweise konvertiertes Einsatzmaterial zu erzeugen. Derartige Einsatzmaterialen werden in einer abströmigen thermischen Crackeinheit zum Maximieren des Dieseldurchsatzes, in einer FCC-Einheit zum Maximieren des Benzindurchsatzes, in einer katalytischen Entwachsungseinheit zum Verbessern eines Schmiermittelgrundmaterials und in einem Dampfcracker zum Erzeugen von Ethylen verwendet.
Donnelly et al., Oil & Gas Journal, 27. Oktober 1980, Seiten 77-82, beschreiben ein katalytisches Entwachsungsverfahren, worin Wachsmoleküle eines wachsartigen Gasöles selektiv gecrackt werden und der Ausfluß des Entwachsers in eine Strippvorrichtung eingespeist wird. Ein abströmiger Hydroentschwefelungsreaktor kann entweder vor oder nach der Strippvorrichtung angeordnet werden.
Gembicki et al., Oil & Gas Journal, 21. Februar 1983, Seiten 116-128, beschreiben ein VGO-Konversionsverfahren, worin ein Hydroentschwefeler oder eine FCC- Einsatzmaterialhydrotreatingvorrichtung als ein milder Hydrocracker (MHC) nachgerüstet wird, um die Mitteldestillatproduktion zu erhöhen.
S. L. Lee et al., "Aromatics Reduction and Cetane Improvemenet of Diesel Fuels", herausgegeben von Akzo Chemicals NV, beschreibt Ein- und Zweistufenverfahren zur Aromatenverringerung und Cetanverbesserung von Dieselbrennstoffen. Das Einstufenverfahren besteht aus einem drastischen Hydrotreating von Einsatzmaterialen des schweren Dieseltyps, unter Verwendung eines NiMo-Katalysators mit hoher Aktivität. Das Zweistufenverfahren kombiniert eine tiefe Hydrotreatingvorbehandlung eines Einsatzmaterials des leichten Dieseltyps, um eine Hydrodesulfurierung und Hydrodenitrogenierung, gefolgt von einer Hydrierung durch einen Edelmetallkatalysator zu bewirken.
US-A-5,114,562 von Haun et al. beschreibt das Zweistufenhydrotreating eines Mitteldestillateinsatzmaterials, worin der Strom vor der Hydrierung durch einen Edelmetallkatalysator hydrodesulfuriert wird. Nachfolgend auf das Hydrotreating wird das Einsatzmaterial zu einem Produktgewinnungsfraktionierungsmittel geleitet.
US-A-4,973,396 von Markey beschreibt das Zweistufenhydrotreating eines Rohnaphthaeinsatzmaterials. Nachfolgend auf eine Niederdruckhydrotreatingstufe wird der Ausfluß gasgewaschen und von H&sub2;S gestrippt, und die Stripperbodenprodukte werden in Überkopf- und Bodenproduktströme fraktioniert. Der Überkopfstrom wird dann unter Verwendung eines Edelmetallkatalysators hydrogecrackt und der Bodenproduktstrom wird in einen Produktfraktionierer eingespeist.
US-A-4,990,242 von Louie et al. beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Brennstoffen mit geringem Schwefelgehalt, worin ein Rohnaphthastrom in einen Erststufenfraktionierer eingespeist wird, um Überkopf- und Bodenproduktströme zu erzeugen. Beide Strömen werden dann in parallele Hydrotreatingeinheiten eingespeist, die aus einem Hydrotreater, einem H&sub2;S-Wäscher und einem Dampfstripper aufgebaut sind. Ausflüsse aus den parallelen Strippern können zu Einsatzmaterial für einen Zweitstufenfraktionierer wieder vereinigt werden.
US-A-2,853,439 von Ernst, Jr. beschreibt ein kombiniertes Destillations- und Kohlenwasserstoffkonversionsverfahren, worin ein Einsatzmaterial des Gasöltyps, das von einem ersten Fraktionierer entfernt wurde, in einen katalytischen Crackreaktor eingespeist wird. Ein Hauptteil des gecrackten Ausflusses wird in ein unteres Ende des ersten Fraktionierers zurückgeführt als ein Strippstrom. Ein kleinerer Teil des gecrackten Ausflusses wird in einen zweiten Fraktionierer eingespeist. Überkopfprodukte des zweiten Fraktionierers werden in ein oberes Ende des ersten Fraktionierers eingespeist.
US-A-3,671,419 von Ireland et al. beschreibt ein Rohölveredelungsverfahren, worin ein Einsatzmaterial des VGO- Typs hydrogeniert wird und der Hydrogenatorausfluß in Überkopf- und Bodenproduktströme fraktioniert wird. Der Fraktioniererüberkopfstrom wird in einen Hydrocracker eingespeist und der Fraktioniererbodenstrom wird in einen katalytischen Cracker eingespeist. Die gecrackten Ausflüsse werden dann in Produktströme fraktioniert.
US-A-3,592,757 von Baral beschreibt ein Hydrocracking- Hydrogenierungs-Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung eines relativ aromatischen und eines relativ nicht-aromatischen Kohlenwasserstoffprodukts, unter Verwendung von relativ geringen Mengen Wasserstoff mittels eines einmaligen Durchganges, wobei die Notwendigkeit separater Makeup- und Recyclisierungsgaskompressoren für das Hydrogenierungsverfahren eliminiert wird. In keinem Schritt dieses Verfahrens treten zwei Mitteldestillatströme auf.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Integration einer Hydrotreatingstufe, wie einer katalytischen Entwachsung oder Aromatensättigung, in ein Einstufenhydrocrackingverfahren verbessert die Herstellung von Mitteldestillatbrennstoffen bei verringerten Kosten relativ zu eigenständigen Hydrocrackingausstattungen nach dem Stand der Technik. Das vorliegende integrierte Verfahren erlaubt die Herstellung von Mitteldestillatprodukten mit gewünschter Qualität bei einem geringeren Hydrocrackerdruck, da ein Teil der Kohlenwasserstoffumwandlung in die Hydrotreatingstufe verlagert werden kann. Zusätzliche Vorteile umfassen eine Ausstattung, welche die Realisierung von Wärmeintegrationstechniken und das Aufteilen der bestehenden Verfahrensdruck- und Dampfstrippleistung erlaubt, um die Kapitalaufwendungen zu minimieren. Somit ist das vorliegende Verfahren gut geeignet zum Nachrüsten von Einstufenhydrocrackern.
In einer Ausführungsform liefert die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Hydrotreating eines Erdöleinsatzmaterials. Ein Erdöleinsatzmaterial, wie etwa VGO, wird katalytisch in Schritt (a) in der Gegenwart von Wasserstoff bei relativ hohem Druck hydrogecrackt. Als Schritt (b) wird der Abfluß des Hydrocrackingschritts (a) gekühlt und in Dampf- und Flüssigströme aufgeteilt. Der Dampfstrom aus Schritt (b) wird in Schritt (c) in den Hydrocrackingschritt (a) recyclisiert. Als Schritt (d) wird der Flüssigstrom aus Schritt (b) in einer Fraktionierungssäule in Erdöldestillatströme aufdestilliert, einschließlich ersten und zweiten Mitteldestillatströmen, die gekennzeichnet sind durch eine Blasenbildungspunkttemperatur im Bereich von 177ºC bis 357ºC und eine API-Dichte bei 15ºC im Bereich von 30º bis 45º. Der erste Mitteldesillatstrom aus Schritt (d) wird katalytisch in Schritt (e) in der Gegenwart von Wasserstoff einem Hydrotreating unterzogen(hydrotreated). Der Ausfluß des Hydrotreatingschritts (e) wird in Schritt (f) in einen Dampfstrom, der Wasserstoff enthält, und einen Flüssigstrom, der im wesentlichen wasserstofffrei ist, aufgetrennt. Als Schritt (g) wird der Wasserstoff enthaltende Strom von Schritt (f) in den Hydrocrackingschritt (a) recyclisiert.
In Schritt (h) werden der Flüssigstrom aus Schritt (f) und der zweite Mitteldestillatstrom aus Schritt (d) in einer Nebenstrippkolonne gestrippt, die integral mit der Fraktionierungssäule des Destillationsschritts (d) ist, um Überkopfdampf von der Nebenstrippsäule zu der Fraktionierungssäule zurückzuführen und einen veredelten Mitteldestillatproduktstrom zu bilden.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das vorliegende Verfahren die folgenden zusätzlichen Schritte: (j) Kompression des Makeup-Wasserstoffs in einer ersten Stufe eines Mehrstufenkompressors; (k) Zuführen von komprimiertem Wasserstoff aus Schritt (j) in den Treatingschritt (e); und (l) Komprimieren des Wasserstoff enthaltenden Stroms aus Schritt (f) in einer zweiten Stufe des Mehrstufenkompressors für den Recyclisierungsschritt (g). Der Auftrennungsschritt (f) umfaßt vorzugsweise: (1) einen primären Kühlschritt zum teilweisen Kondensieren von Flüssigkeit aus dem Ausfluß des Hydrotreatingschrittes (e); (2) einen primären Auftrennungsschritt zum Auftrennen von Kondensat, das in dem primären Kühlschritt (l) gebildet wurde; (3) einen sekundären Kühlschritt zum Kondensieren von zusätzlicher Flüssigkeit in dem verbleibenden Dampf aus dem primären Auftrennungsschritt (2); und (4) einen sekundären Auftrennungsschritt zum Auftrennen von Kondensat, das in dem zweiten Kühlschritt (3) gebildet wurde, um den Wasserstoff enthaltenden Strom für den Kompressionsschritt (I) der zweiten Stufe zu bilden. Der Wasserstoffzuführungsschritt (k) umfaßt vorzugsweise das Zuführen eines ersten Teils des komprimierten Wasserstoffs aus Schritt (j) in den Hydrotreatingschritt (e) und das Verfahren umfaßt weiterhin als Schritt (m) das Verlagern eines zweiten Teils des komprimierten Wasserstoffs von Schritt (j) in den Ausfluß des Hydrotreatingschrittes (e) zum Kühlen des resultierenden Gemisches in mindestens dem sekundären Kühlschritt (f) (3).
Der Hydrotreatingschritt (e) kann eine Entwachsung, Aromatensättigung oder eine Kombination davon umfassen. Der Hydrotreatingschritt (e) wird vorzugsweise bei einem Druck von 1 bis 10 MPa durchgeführt. Der Destillationsschritt (d) wird vorzugsweise bei einem Druck von bis zu 2 MPa durchgeführt. Der Strippschritt (h) umfaßt das Betreiben eines Dampfnebenstrippers auf der Fraktionierungssäule, worin Einsatzmaterialen in den Nebenstripper den Flüssigstrom aus Schritt (f) und einen zweiten Mitteldestillatstrom aus der Fraktionierungssäule umfassen, und worin Überkopfdampf von dem Nebenstripper in die Fraktionsierungssäule zurückgeführt wird. Der Mitteldestillatstrom aus dem Fraktionierungsschritt (d) wird vorzugsweise zum Einsatzmaterial in den Hydrotreatingschritt (e) durch seriellen Wärmeaustausch gegen die Abflüsse aus dem Hydrotreatingschritt (e) und den Hydrocrackingschritt (a), erhitzt.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung wird in einer Hydrokonversionseinheit durchgeführt. Ein Hydrocracker wird zur katalytischen Verarbeitung eines Erdöleinsatzmaterials in der Gegenwart von Wasserstoff bei einem relativ hohen Druck und einer relativ hohen Temperatur bereitgestellt. Mittel zum Kühlen des Abflusses aus dem Hydrocracker werden bereitgestellt. Ein oder mehrere Hydrocrackerausflußseparatoren werden bereitgestellt, um den gekühlten Hydrocrackerausfluß in Dampf- und Flüssigkeitsströme aufzutrennen. Ein Recyclisierungskompressor wird zum Komprimieren des Dampfstromes aus dem Separator zum Recyclisieren in den Hydrocracker bereitgestellt. Es wird eine Fraktionierungssäule zum Destillieren des Flüssigkeitstromes aus dem Separator in eine Vielzahl von Erdöldestillatströmen, einschließlich zumindest eines Mitteldestillatstromes, bereitgestellt. Ein katalytischer Reaktor wird für das Treating eines Mitteldestillatstromes aus der Fraktionierungssäule in der Gegenwart von Wasserstoff bereitgestellt. Mindestens ein Wärmeaustauscher wird zum Kühlen des Abflusses aus dem katalytischen Reaktor bereitgestellt. Mindestens ein Reaktorabflußseparator wird bereitgestellt, um den gekühlten Reaktorabfluß in Dampf- und Flüssigströme aufzutrennen. Eine Strippanlage wird bereitgestellt zum Strippen leichter Komponenten aus dem Flüssigstrom aus dem Reaktorabflußseparator, um ein veredeltes Mitteldestillatprodukt zu bilden. Ein Makeup- Wasserstoffkompressor wird bereitgestellt, um Wasserstoff dem katalytischen Reaktor und dem Hydrocracker zuzuführen.
Der Makeup-Wasserstoffkompressor ist vorzugsweise ein Zweistufenkompressor. Die erste Stufe ist so eingestellt, um einen ersten Teil des Wasserstoffs zu dem katalytischen Reaktor und einen zweiten Teil zu dem Abfluß des katalytischen Reaktors zu befördern, um mindestens in einem der Reaktorabflußkühler abzukühlen. Die zweite Stufe ist eingerichtet, um den Dampfstrom aus dem Reaktorabflußseparator zu komprimieren und in den Hydrocracker zu befördern.
In einer bevorzugten Anordnung umfaßt die Einheit primäre und sekundäre Wärmeaustauscher zum Kühlen des Abflusses des katalytischen Reaktors und primäre und sekundäre Reaktorabflußseparatoren. Der primäre Separator ist eingerichtet, um Kondensat von dem in dem primären Wärmeaustauscher gekühlten Abfluß abzutrennen. Der sekundäre Wärmeaustauscher ist eingerichtet, um Dampf aus dem primären Separator zu kühlen. Der sekundäre Separator ist eingerichtet, um Kondensat aus dem gekühlten Abfluß aus dem sekundären Wärmeaustauscher zu separieren, um einen Dampfeinsatzmaterialstrom in die zweite Kompressorstufe zu bilden. Vorzugsweise wird eine erste Anlage zum Befördern eines ersten Teils des komprimierten Wasserstoffs von der ersten Stufe des Makeup-Kompressors zu dem katalytischen Reaktor bereitgestellt. Eine zweite Anlage befördert vorzugsweise einen zweiten Teil des komprimierten Wasserstoffs von der ersten Stufe des Makeup-Kompressors in den Abfluß des katalytischen Reaktors zum Kühlen in mindestens dem zweiten Wärmeaustauscher.
Der katalytische Reaktor kann als ein Entwachsungsreaktor, ein Aromatensättigungsreaktor oder eine Kombination davon arbeiten. Der katalytische Reaktor arbeitet vorzugsweise bei einem Druck von 1 bis 10 MPa. Die Fraktionierersäule arbeitet vorzugsweise bei einem Druck von bis zu 2 MPa. Der Stripper ist vorzugsweise eine Nebeneinheit auf der Fraktionierungssäule, die eingerichtet ist, um flüssige Einsatzmaterialen aufzunehmen, die ausgewählt wurden von Flüssigdestillatströmen von der Fraktionierungssäule und dem Reaktorabflußseparator, und umfaßt eine Leitung zum Rückführen von Dampf aus dem Nebenstripper zu der Fraktionierungssäule. Eine Anlage wird vorzugsweise bereitgestellt zum Führen des Mitteldestillatstroms von der Fraktionierungssäule durch den Wärmeaustauscher zum Kühlen des Abflusses des katalytischen Reaktors und durch einen Wärmeaustauscher zum Kühlen des Abflusses des Hydrocrackers, um den Mitteldestillatstrom für die Einspeisung in den katalytischen Reaktor zu erhitzen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Figur zeigt ein schematisches Fließdiagramm des integrierten Mitteldestillatveredelungsverfahrens der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Ein Mitteldestillat, das als ein Produkt eines Einstufenhydrocrackerverfahrens hergestellt wurde, wird durch Verarbeitung in einer integrierten Hydrotreatingstufe der vorliegenden Erfindung veredelt. Der zu veredelnde Mitteldestillatstrom wird von einem Fraktioniererturm abgezogen und zu einer Hydrotreatingstufe geleitet. Der Abfluß aus der Hydrotreatingstufe wird kondensiert und aus der rückgewonnenen Flüssigkeit werden leichtere Komponenten in einem Fraktionierernebenstripper gestrippt, um ein veredeltes Produkt zu erzeugen. Vorteile des vorliegenden integrierten Verfahrens gegenüber dem eigenständigen nach dem Stand der Technik umfassen eine Verringerung des Hydrocrackerbetriebsdrucks und die Verwendung von Wärmeintegrationstechniken, um die Notwendigkeit eines beheizten Hydrotreatingeinsatzmaterialvorheizers zu vermeiden. Zusätzlich können Funktionen des Hydrocrackerrecycling- und Wasserstoff-Makeup-Kompressors und des Fraktionierermitteldestillatseitenstrippers aufgeteilt werden, um die Notwendigkeit einer solchen Ausstattung, die der Hydrotreatingstufe zugeschrieben sind, zu umgehen.
Bezugnehmend auf die Figur umfaßt ein integriertes Hydrokonversionsverfahren 10 der vorliegenden Erfindung zum Veredeln eines Mitteldestillatprodukts eine Hydrocrackerstufe A, eine Produktfraktionierungsstufe B und eine integrierte Hydrotreatingstufe C mit einer üblicher Ausstattung mit den Stufen A, B. Der Ausdruck "Veredelung" bedeutet die Verbesserung der Brennstoffbrennqualität (d. h. der Cetanzahl, des Rauchpunktes und der Schwefel/Stickstoffgewichtsprozente) aus dem Gesichtspunkt der Verringerung der Umweltverschmutzung. Zusätzlich zur Herstellung eines veredelten Produkts verbessert die vorliegende Erfindung die Produktausbeute und verbessert die Wasserstoffverbrauchsrate im Vergleich mit dem Stand der Technik.
Ein geeignetes schweres Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial 12 wird mit einem wasserstoffreichen Strom 14 kombiniert und über Leitung 16 in einen Reaktor 18 der Hydrocrackerstufe A eingespeist. Ein beispielhafter Kohlenwasserstoffeinsatzmaterialsstrom 12 ist ein Vakuumgasöl (VGO) mit einem Siedepunktbereich von etwa 180ºC bis 600ºC (360 bis 1100ºF), das durch Vakuumdestillation von rohem Erdöl und/oder durch verkoken von einem sehr schweren Kohlenwasserstoffeinsatzmaterialrückstandsstrom eines Vakuumturmes erzeugt wird. Der wasserstoffreiche Einsatzmaterialsstrom 14 umfaßt typischerweise einen wasserstoffreichen Recyclisierungsstrom 20, der von einem Hydrocrackerreaktorabflußstrom 22 zurückgewonnen wird und einen wasserstoffreichen Recyclisierungsstrom 24, der von einer Hydrotreatingstufe C zurückgewonnen wird.
Der Betrieb und die Ausgestaltung des Hydrocrackers 18 sind in der Technik allgemein bekannt. Der dargestellte Hydrocracker 18 kann seriell angeordnete fixierte Katalysatorbetten 25a, 25b, 25c umfassen. Es versteht sich, daß die Anzahl der verwendeten Stufen von verschiedenen Ausgestaltungskriterien abhängen wird, einschließlich der Katalysatoreffizienz und der Ausgestaltung der Reaktorraumgeschwindigkeit usw. Jede Katalysatorstufe hat vorzugsweise ein getrenntes Wasserstoffeinsatzmaterial, um einen geeigneten Wasserstoffpartialdruck in den aufeinanderfolgenden Betten bereitzustellen. Seitenströme des wasserstoffreichen Recyclisierungsstroms 20 des Hydrocrackers werden vorzugsweise über die Leitungen 26, 28 in die Katalysatorbetten 25b, 25c eingeleitet.
In Abhängigkeit davon wie drastisch die Bedingungen sein müssen, wird der Hydrocracker 18 bei einer Temperatur von 350 ºC bis 450ºC und einem Druck von etwa 5 bis etwa 21 MPa arbeiten. Aufgrund der Verwendung eines abströmigen Hydrotreatings des Mitteldestillatprodukts kann der vorliegende Hydrocracker 18 unter milden bis mäßig starken Bedingungen betrieben werden, entsprechend einem Druck von etwa 5 bis 12 MPa. Ein geeigneter Festbetttyp-Katalysator kann mit oder ohne Regeneration verwendet werden.
Der Abflußstrom 22, der von dem Hydrocracker 18 abgenommen wird, wird durch Wärmeaustausch gegen ein Kühlmedium, das in einem Kreuzaustauscher 30 zirkuliert gekühlt, um kondensierbare Komponenten davon zu kondensieren. Ein gemischter Dampf-Flüssigabflußstrom 32 wird zu einem Heißhochdruckseparator (HHPS) 34 bei einer Temperatur von etwa 200 bis etwa 300ºC geleitet, um eine Dampfflüssigphasentrennung zu bewirken. Die flüssige Phase wird über Leitung 35 entfernt und die über Leitung 36 entfernte Dampfphase wird weiterhin auf eine herkömmliche Art durch Kreuzaustausch gegen einen anderen Verfahrensstrom, durch Luftkühlung o. dgl. (nicht gezeigt) gekühlt und zu einem Kalthochdruckseparator (CHPS) 37 bei einer Temperatur von etwa 30 bis etwa 60 00 geleitet. In dem CHPS 37 wird die abgetrennte flüssige Phase über Leitung 38 abgezogen und gegebenenfalls mit dem Flüssigstrom 35 des HHPS 34 vereinigt. Ein vereinigter Flüssigstrom 40 umfaßt dann einen Einsatzmaterialstrom für die Fraktionierungsstufe B. Ein Dampfstrom 42, der von dem CHPS 37 abgenommen wird, wird durch einen Recyclisierungskompressor 44 druckverstärkt und als der oben genannte wasserstoffreiche Hydrocrackerrecyclisierungsstrom 20 entfernt.
Der Flüssigstrom 40 wird in einen Fraktioniererturm 46 der Fraktioniererstufe B an einem relativ tiefen Bereich davon eingespeist. Im Fraktionierungsturm 46 wird zumindest eine Mitteldestillatfraktion mit einem geeigneten Blasenbildungspunktbereich von einem zwischenliegenden Austauschboden über Leitung 47 zur Einspeisung in den Hydrotreatingbereich C entfernt. Die Mitteldestillatfraktion in Leitung 47 wird im allgemeinen einen Blasenbildungspunkttemperaturbereich von etwa 177ºC bis etwa 357ºC und eine Dichte bei 15ºC von etwa 30 bis 45º API aufweisen.
Typischerweise werden auch andere geeignete Kohlenwasserstoffdestillatfraktionen erzeugt. Derartige Fraktionen können bedarfsmäßig abgezogen werden als ein Brennstoffprodukt mit den gewünschten Spezifikationen oder als eine Einspeisung in eine Produktveredelungsnebensäule 48. Im allgemeinen werden die Destillatfraktionen umfassen: ein Flüssigerdölgasprodukt (LPG), das Überkopf über Leitung 50 entfernt wird; ein Naphthaprodukt, das von einem oberen Austauschboden des Fraktionierers 46 über Leitung 52 entfernt wird; ein zweites Mitteldestillatprodukt, das von einem relativ oben gelegenen Abschnitt des Fraktionierers 46 über Leitung 54 entfernt wird; und ein Gasölbodenprodukt mit geringem Schwefelgehalt, das über Leitung 56 entfernt wird. Ein Teil des Bodenprodukts kann, falls dies gewünscht ist, über Leitung 58 in den Hydrocrackerreaktor 18 recyclisiert werden.
Insgesamt sind der Betrieb und die Ausgestaltung des Fraktioniererturmes 46 und damit verbundener Veredelungssäulen (von welchen nur der Nebenstripper 48 gezeigt ist) in der Technik allgemein bekannt. Ein derartiger Turm 46 wird im allgemeinen etwa 30 bis 50 Dampf-Flüssig- Äquilibrierungsaustauschböden enthalten und bei einer Überkopftemperatur und einem Druck in der Größenordnung von 40 bis 60ºC und 0,05 bis 0,2 MPa (10-30 psig) und einer Bodenprodukttemperatur und einem Druck von ungefähr 300 bis 400ºC und 0,1 bis 0,25 MPa (20 bis 40 psig) betrieben. Dampf wird vorzugsweise am Bodenbereich des Turmes über Leitung 60 eingespeist, um das Strippen flüchtiger Komponenten zu erleichtern.
Das vorliegende Verfahren ist gut geeignet, um Wärmeintegrationsenergieeinsparungstechniken einzubauen. Die durch die Hydrokonversionsreaktionen in der Hydrocrackingstufe A und der Hydrotreatingstufe C erzeugte Reaktionswärme kann zum Erwärmen des Mitteldestillateinsatzmaterials in die Hydrostufe C zurückgewonnen werden. Somit wird das Mitteldestillat in Leitung 47 vorzugsweise über eine Pumpe 62 durch Leitung 64 als ein Wärmeaustauschmedium zum Wärmeaustausch gegen Abflußströme der Hydrocracking- und Hydrotreatingstufen A, C eingespeist.
Ein komprimierter Wasserstoff-Makeup-Strom 66 wird vorzugsweise in Leitung 64 oberstromig einer Heizausstattung eingeleitet. Der komprimierte Wasserstoffstrom 66 umfaßt einen ersten Teil eines Wasserstoff-Makeup-Stroms, der über Leitung 70 eingespeist wird. Der Wasserstoff-Makeup-Strom 70 wird auf den Betriebsdruck der Hydrotreatingstufe C durch einen Wasserstoff-Makeup-Kompressor 72 komprimiert, der eine erste und zweite Stufe 74, 76 aufweist. Ein geeigneter Teil des Austrags aus der ersten Stufe wird dann über Leitung 66 in Leitung 64 geleitet. Ein Wasserstoff enthaltender Mitteldestillatstrom 78, der so erzeugt wird, wird vorzugsweise anfangs als ein Wärmeaustauschmedium über einen Kreuzaustauscher 80 gegen einen Ausflußstrom 82 der Hydrotreatingstufe C zirkuliert. In dem Kreuzaustauscher 80 wird der Mitteldestillatstrom 78 teilweise vorgeheizt und der Ausflußstrom 82 wird dann teilweise gekühlt. Ein erwärmter Mitteldestillatstrom 84 wird dann als ein Kühlmedium in den Kreuzaustauscher 30 zirkuliert. In dem Kreuzaustauscher 30 wird der Hydrocrackerabflußstrom 32 gekühlt und der Mitteldestillateinsatzmaterialsstrom 86 wird erhitzt zur Einspeisung in einen Hydrotreatingreaktor 88 am oberen Ende davon.
Der Betrieb und die Ausgestaltung des Hydrotreaters 88 sind in der Technik allgemein bekannt und ähnlich derjenigen des Hydrocrackers 18. Der dargestellte Hydrotreater 88 umfaßt ein Paar seriell angeordneter Festbettkatalysatoren 90a, 90b. Die Anzahl der verwendeten Stufen wird von verschiedenen Ausgestaltungskriterien abhängen, einschließlich der Katalysatoreffizienz und der Ausgestaltung der Reaktorraumgeschwindigkeit, usw. Jede Katalysatorstufe hat vorzugsweise eine getrennte Wasserstoffeinspeisung, um einen geeigneten Wasserstoffpartialdruck in den aufeinanderfolgenden Betten sicherzustellen. Zum Beispiel kann ein zweiter Teil des komprimierten Makeup-Wasserstoffs von Leitung 68 in die zweite Hydrotreatingstufe 90b über Leitung 94 eingeführt werden.
Der Reaktionsabflußstrom 82 des Hydrotreaters 88 wird im Austauscher 80 wie vorstehend angeführt gekühlt, um kondensierbare Komponenten davon zu kondensieren. Ein gemischter Phasenstrom des Kreuzaustauschers 80 wird über Leitung 96 in einen Erststufendampfflüssigseparationsbehälter 98 eingeleitet. Die Dampfphase hiervon wird über Leitung 100 abgezogen und vorzugsweise mit einem dritten Teil des komprimierten Makeup-Wasserstoffs 68, der über Leitung 102 eingespeist wird, gemischt. Ein vereinigter Dampfstrom 104 wird weiter gekühlt, um Kondensierbare daraus durch Wärmeaustausch in einem Kühler 108 zu kondensieren, der ein geeignetes Wärmeübertragungsmedium verwendet, wie etwa z. B. Kesseleinspeisungswasser. Ein so gebildeter Mischphasenstrom 110 wird zu einem Zweitstufendampfflüssigseparator 112 geleitet. Wasserstoff enthaltender Dampf 114, der von dem Separator 112 abgezogen wird, wird auf den Betriebsdruck der Hydrocrackstufe A an dem Wasserstoff-Makeup-Kompressor 72 der zweiten Stufe 76 komprimiert. Ein komprimierter Wasserstoff- Makeup-Strom wird dann in den Hydrocracker 18 über die Leitungen 24, 14 und 16 wie zuvor ausgeführt recyclisiert.
In den Separatoren der ersten und zweiten Stufe 98, 112 abgetrennte flüssige Phasen werden über entsprechende Leitungen 116, 118 als ein veredeltes Mitteldestillatprodukt zurückgewonnen. Der veredelte Produktstrom wird jedoch zuerst vorzugsweise unter Verwendung von Dampf gestrippt, um verbleibende unerwünschte Leichtkomponenten abzutrennen. In der Praxis des vorliegenden Verfahrens ist eine bei einem eigenständigen Hydrotreatingverfahren nach dem Stand der Technik üblicherweise verwendete, zugeordnete Strippsäule nicht erforderlich. Anstelle dessen kann die Strippsäule für die Hydrotreatingstufe C integral mit der Nebenstrippsäule 48 in der Fraktionierungsstufe B sein. Daher werden die Flüssigströme 116, 118 vorzugsweise in Leitung 120 zur Einspeisung in den Fraktionierernebenstripper 48 vereinigt. Der Nebenstripper 48 hat eine Dampfeinspeisungsleitung 122 zur Zuführung von Strippdampf. Ein veredeltes Mitteldestillatprodukt wird vorzugsweise als Nebenstripperbodenproduktstrom über Leitung 124 entfernt. Leichtkomponenten, die mit Dampf überkopf aufgenommen werden, werden zu dem Fraktionierer 46 über Leitung 126 recyclisiert.
Der veredelte Mitteldestillatstrom 124 wird im allgemeinen weniger als 50 Gew.-ppm Schwefel, weniger als 10 Gew.-ppm Stickstoff, 25 Gew.-% oder weniger Monoaromaten, 1 Gew.-% oder weniger Di- oder Triaromaten aufweisen und einen Cetanindex von 49 oder größer haben. Vorzugsweise wird das veredelte Mitteldestillatprodukt 124 jeweils weniger als 5 Gew.-ppm Schwefel und Stickstoff, 15 Gew.-% oder weniger Monoaromaten, 0,5 Gew.-% oder weniger Di- oder Triaromaten aufweisen und einen Cetanindex von 55 oder größer haben.
Beispiele geeigneter Hydrotreatingreaktionen, die zum Veredeln von Mitteldestillat in einem Hydrotreatingreaktor 88 verwendet werden können, umfassen eine Aromatensättigungs- (Hydrogenierungs)-Reaktion, eine katalytische Entwachsungsreaktion, eine Hydroprocessingreaktion (mild oder drastisch), eine Demetallierung, eine Hydrodenitrogenierung, eine Hydrodesulfurierung, eine Kombination davon u. dgl. Derartige Reaktionen werden typischerweise bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck in der Gegenwart von Wasserstoff über einen selektiven Festbettkatalysator durchgeführt.
Zum Durchführen einer bevorzugten Aromatensättigungsreaktion kann die Reaktortemperatur im Bereich von 250 bis 350ºC liegen, der Betriebsdruck kann von etwa 3 bis etwa 7 MPa sein und ein Metall- oder Edelmetallkatalysator auf CoMo- oder NiMo-Basis kann verwendet werden.
Zum Durchführen einer bevorzugten katalytischen Entwachsungsreaktion kann die Reaktorbetriebstemperatur typischerweise im Bereich von 260ºC bis 425ºC liegen, der Betriebsdruck kann von 2,7 bis 5,5 MPa sein und die Wasserstoffzirkulationsrate ist von 100 bis 300 Normkubikmeter Wasserstoff pro Kubikmeter Kohlenwasserstoff. Der Entwachsungskatalysator ist dafür bekannt, daß er einzigartige formselektive Eigenschaften aufweist, die es nur normal und leicht verzweigten Paraffinen erlauben, in seine Poren einzutreten. Diese Moleküle werden an aktiven Stellen in der Katalysatorstruktur gecrackt, um Paraffine und Olefine im Benzinsiedebereich zu erzeugen. Die in der Destillatcharge verbleibenden Moleküle gelangen durch die Katalysatorporen im wesentlichen unverändert.
Das vorliegende Kohlenwasserstoffraffinierungsverfahren und die Vorrichtung werden durch die vorstehende Beschreibung veranschaulicht.

Claims

1. Verfahren zum Hydrotreating eines Erdöleinsatzmaterials, umfassend:

(a) katalytisches Hydrocracken eines Erdöleinsatzmaterials in der Gegenwart von Wasserstoff bei einem Druck im Bereich von 5-21 MPa;

(b) Kühlen und Auftrennen des Abflusses aus dem Hydrocrackingschritt (a) in Dampf- und Flüssigströme;

(c) Recyclisieren des Dampfstroms aus Schritt (b) in den Hydrocrackingschritt (a);

(d) Destillieren des Flüssigstroms aus Schritt (b) in einer Fraktionierungssäule in Erdöldestillatströme, umfassend erste und zweite Mitteldestillatströme, die durch eine Blasenbildungspunkttemperatur im Bereich von 177ºC bis 357ºC und eine API-Dichte bei 15ºC im Bereich von 30º bis 45º gekennzeichnet sind;

(e) katalytisches Hydrotreating des ersten Mitteldestillatstroms aus Schritt (d) in der Gegenwart von Wasserstoff;

(f) Auftrennen des Abflusses des Hydrotreatingschrittes (e) in einen wasserstoffenthaltenden Dampfstrom und einen im wesentlichen wasserstofffreien Flüssigstrom;

(g) Recyclisieren des wasserstoffenthaltenden Dampfstroms aus Schritt (f) in den Hydrocrackingschritt (a); und

(h) Dampfstrippen des Flüssigstroms aus Schritt (f) und des zweiten Mitteldestillatstroms aus Schritt (d) in einer Nebenstrippsäule, die in die Fraktionierungssäule des Schrittes (d) integriert ist, um Überkopfdampf von der Nebenstrippsäule zu der Fraktionierungssäule zurückzuführen und um einen Strom aus veredeltem Mitteldestillatprodukt zu bilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend die Schritte:

(j) Komprimieren von Makeup-Wasserstoff in einer ersten Stufe eines Mehrstufenkompressors;

(k) Leiten des komprimierten Wasserstoffs aus Schritt (j) zu dem Treatingschritt (e);

(l) Komprimieren des wasserstoffenthaltenden Stroms aus Schritt (f) in einer zweiten Stufe eines mehrstufigen Kompressors für den Recyclisierungsschritt (g).

3. Verfahren nach Anspruch 2, worin der Abtrennungsschritt (f) umfaßt:

(1) einen primären Kühlschritt zum teilweisen Kondensieren von Flüssigkeit aus dem Abfluß des Hydrotreatingschritts (e);

(2) einen primären Abtrennungsschritt zum Abtrennen von Kondensat, das im primären Kühlschritt (1) gebildet worden ist;

(3) einen sekundären Kühlschritt zum Kondensieren von zusätzlicher Flüssigkeit in verbleibendem Dampf aus dem primären Abtrennungsschritt (2); und

(4) einen sekundären Abtrennungsschritt zum Abtrennen von Kondensat, das in dem sekundären Kühlschritt (3) gebildet worden ist, um den wasserstoffenthaltenden Strom für den Zweitstufenkompressionsschritt (1) zu bilden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, worin der Schritt (k) einen ersten Teil des komprimierten Wasserstoffs aus Schritt (j) dem Hydrotreatingschritt (e) zuführt, und weiterhin umfassend einen Schritt (m) zum Ableiten eines zweiten Teils des komprimierten Wasserstoffs von Schritt (j) in den Abfluß des Hydrotreatingtschritts (e) zum Kühlen des resultierenden Gemischs in mindestens dem sekundären Kühlschritt (f)(3).

5. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Hydrotreatingschritt (e) Entwachsen, Aromatensättigung oder eine Kombination davon umfaßt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Hydrotreatingschritt (e) bei einem Druck von 1 bis 10 MPa stattfindet.

7. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Destillationsschritt (d) bei einem Druck von bis zu 2 MPa stattfindet.

8. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend das Erhitzen des Mitteldestillatstroms aus dem Fraktionierungsschritt (d) zur Einspeisung in den Hydrotreatingschritt (e) durch seriellen Wärmeaustausch gegen die Abflüsse aus dem Hydrotreatingschritt (e) und dem Hydrocrackingschritt (a).