EA017142B1 - Способ и устройство для обработки жидких потоков - Google Patents

Способ и устройство для обработки жидких потоков Download PDF

Info

Publication number
EA017142B1
EA017142B1 EA200901635A EA200901635A EA017142B1 EA 017142 B1 EA017142 B1 EA 017142B1 EA 200901635 A EA200901635 A EA 200901635A EA 200901635 A EA200901635 A EA 200901635A EA 017142 B1 EA017142 B1 EA 017142B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
high shear
hydrogen
liquid
dispersion
gas
Prior art date
Application number
EA200901635A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200901635A1 (ru
Inventor
Аббас Хассан
Ибрагим Багхерзадех
Райфорд Г. Энтони
Грегори Босинге
Азиз Хассан
Original Assignee
ЭйчАДи КОПЭРЕЙШН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ЭйчАДи КОПЭРЕЙШН filed Critical ЭйчАДи КОПЭРЕЙШН
Publication of EA200901635A1 publication Critical patent/EA200901635A1/ru
Publication of EA017142B1 publication Critical patent/EA017142B1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G45/00—Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds
    • C10G45/02—Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to eliminate hetero atoms without changing the skeleton of the hydrocarbon involved and without cracking into lower boiling hydrocarbons; Hydrofinishing
    • C10G45/04—Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to eliminate hetero atoms without changing the skeleton of the hydrocarbon involved and without cracking into lower boiling hydrocarbons; Hydrofinishing characterised by the catalyst used
    • C10G45/06—Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to eliminate hetero atoms without changing the skeleton of the hydrocarbon involved and without cracking into lower boiling hydrocarbons; Hydrofinishing characterised by the catalyst used containing nickel or cobalt metal, or compounds thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G45/00—Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds
    • C10G45/02—Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to eliminate hetero atoms without changing the skeleton of the hydrocarbon involved and without cracking into lower boiling hydrocarbons; Hydrofinishing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/50—Circulation mixers, e.g. wherein at least part of the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle
    • B01F25/52—Circulation mixers, e.g. wherein at least part of the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle with a rotary stirrer in the recirculation tube
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/50—Circulation mixers, e.g. wherein at least part of the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle
    • B01F25/53—Circulation mixers, e.g. wherein at least part of the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle in which the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle through a recirculation tube, into which an additional component is introduced
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/27—Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices
    • B01F27/271—Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices with means for moving the materials to be mixed radially between the surfaces of the rotor and the stator
    • B01F27/2711—Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices with means for moving the materials to be mixed radially between the surfaces of the rotor and the stator provided with intermeshing elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/80—Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/81—Combinations of similar mixers, e.g. with rotary stirring devices in two or more receptacles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/80—Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/81—Combinations of similar mixers, e.g. with rotary stirring devices in two or more receptacles
    • B01F33/811—Combinations of similar mixers, e.g. with rotary stirring devices in two or more receptacles in two or more consecutive, i.e. successive, mixing receptacles or being consecutively arranged
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/85—Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/88—Molybdenum
    • B01J23/882—Molybdenum and cobalt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G49/00—Treatment of hydrocarbon oils, in the presence of hydrogen or hydrogen-generating compounds, not provided for in a single one of groups C10G45/02, C10G45/32, C10G45/44, C10G45/58 or C10G47/00
    • C10G49/007—Treatment of hydrocarbon oils, in the presence of hydrogen or hydrogen-generating compounds, not provided for in a single one of groups C10G45/02, C10G45/32, C10G45/44, C10G45/58 or C10G47/00 in the presence of hydrogen from a special source or of a special composition or having been purified by a special treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G69/00—Treatment of hydrocarbon oils by at least one hydrotreatment process and at least one other conversion process
    • C10G69/02—Treatment of hydrocarbon oils by at least one hydrotreatment process and at least one other conversion process plural serial stages only
    • C10G69/08—Treatment of hydrocarbon oils by at least one hydrotreatment process and at least one other conversion process plural serial stages only including at least one step of reforming naphtha
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/10—Feedstock materials
    • C10G2300/1025—Natural gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/10—Feedstock materials
    • C10G2300/1033—Oil well production fluids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/10—Feedstock materials
    • C10G2300/1037—Hydrocarbon fractions
    • C10G2300/104—Light gasoline having a boiling range of about 20 - 100 °C
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/10—Feedstock materials
    • C10G2300/1037—Hydrocarbon fractions
    • C10G2300/1044—Heavy gasoline or naphtha having a boiling range of about 100 - 180 °C
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/10—Feedstock materials
    • C10G2300/1037—Hydrocarbon fractions
    • C10G2300/1048—Middle distillates
    • C10G2300/1051—Kerosene having a boiling range of about 180 - 230 °C
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/10—Feedstock materials
    • C10G2300/1037—Hydrocarbon fractions
    • C10G2300/1048—Middle distillates
    • C10G2300/1055—Diesel having a boiling range of about 230 - 330 °C
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/20—Characteristics of the feedstock or the products
    • C10G2300/201—Impurities
    • C10G2300/207—Acid gases, e.g. H2S, COS, SO2, HCN
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/40—Characteristics of the process deviating from typical ways of processing
    • C10G2300/4081—Recycling aspects
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2400/00—Products obtained by processes covered by groups C10G9/00 - C10G69/14
    • C10G2400/02—Gasoline
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2400/00—Products obtained by processes covered by groups C10G9/00 - C10G69/14
    • C10G2400/04—Diesel oil
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2400/00—Products obtained by processes covered by groups C10G9/00 - C10G69/14
    • C10G2400/08—Jet fuel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

Представлен способ гидродесульфурации посредством образования дисперсии, включающей водородсодержащие пузырьки газа со средним диаметром менее 1 мкм, которые диспергированы в жидкой фазе, включающей серосодержащие соединения. Десульфурация жидкого потока, включающего серосодержащие соединения, осуществляется посредством обработки смеси, включающей водородсодержащий газ и жидкость, при которой задают скорость сдвига, превышающую приблизительно 20000 с, для получения дисперсии водорода в непрерывной фазе жидкости и вводят дисперсию в реактор гидродесульфурации с неподвижным слоем, из которого выводят продукт реакции. Также представлены системы десульфурации.

Description

Настоящее изобретение относится в основном к гидродесульфурации, гидроденитрогенации и/или насыщению двойных связей в жидких потоках. В частности, настоящее изобретение относится к системе высокой скорости сдвига и способу улучшения гидродесульфурации, гидроденитрогенации и/или насыщения двойных связей в жидких потоках.
Сведения о предшествующем уровне техники
Гидроочистка относится к группе способов каталитической гидрогенизации. Известные способы гидрогенизации включают гидродесульфурацию, гидроденитрогенацию и гидрометаллирование, в которых исходные материалы, например мазутосодержащие нефтепродукты контактируют с катализаторами в условиях повышенной температуры и давления в присутствии водорода с тем, чтобы компоненты серы превратились в сероводород, а компоненты азота в аммиак, при этом металлы осаждаются (обычно в качестве сульфидов) на катализаторе.
В связи с последними обязательными требованиями относительно уровня серы в дизельном топливе и бензине возникла огромная необходимость в более эффективных средствах удаления серы. В качестве исходных материалов, подвергаемых гидроочистке, используют от сырой нефти до остатков вакуумной перегонки и в большинстве случаев продукты используют в качестве экологически приемлемых чистых топлив.
В отличие, например, от гидрокрекинга, гидроочистка характеризуется тем, что в основном не изменяется распределение по молекулярным размерам. Гидродесульфурация является подклассом гидроочистки, в котором используют каталитический химический процесс для удаления серы из природного газа и из очищенных нефтепродуктов, например из бензина или газолина, топлива для реактивных двигателей, керосина, дизельного топлива и нефтяного топлива. Целью удаления серы является уменьшение выделения оксидов серы при использовании топлив для приведения в действие транспортных средств или при сжигании топлива. В нефтеперерабатывающей промышленности устройство для гидродесульфурации часто называют гидроочистителем. Обычный процесс гидродесульфурации состоит в обработке углеродсодержащих текучих сред и водорода при высокой температуре и давлении в присутствии катализаторов. Сера восстанавливается до сероводорода, который может быть затем окислен до элементарной серы, с помощью, например, процесса Клауса.
Наряду с гидродесульфурацией (ГДС), приобретающей очень важную роль в связи с ужесточением требований к содержанию серы, используют также гидроденитрогенизацию (ГДН), при которой потоки углеводородов подвергаются обработке для повышения эффективности последующих процессов повышения качества продуктов. Гидроочистка потоков углеводородов, особенно нафтеновых потоков, с помощью, например, насыщения двойных связей является также важным процессом, способствующим повышению качества продуктов.
В дополнение к удалению серы с целью предотвращения загрязнения серу также удаляют в тех случаях, когда присутствие серы может отравить участвующий в процессе последовательной обработки катализатор. Например, использование катализаторов, содержащих благородные металлы (например, платину и/или рений) в устройствах каталитического риформинга, используемых для повышения октанового числа нафтеновых потоков, позволяет удалять серу из нафтеновых потоков.
Многие из предшествующих способов и систем удаления серосодержащих соединений из углеродсодержащих текучих сред являются дорогостоящими, включают жесткие условия проведения реакций, могут не подходить для удаления значительныхколичеств серосодержащих соединений и могут быть неэффективны для удаления серосодержащих соединений с определенными химическими структурами и/или не могут быть использованы в промышленном масштабе для обработки больших объемов текучих сред. Соответственно, в промышленности существует необходимость в усовершенствованных способах гидродесульфурации, гидроденитрогенации и гидроочистки углеродсодержащих потоков текучей среды.
Сущность изобретения
Раскрываются системы высокой скорости сдвига и способы улучшения гидродесульфурации, гидроденитрогенации и гидроочистки. В некоторых вариантах осуществления изобретения представлены способы гидродесульфурации, гидроденитрогенации, гидроочистки или их комбинация, включающие формирование дисперсии, включающей пузырьки водородсодержащего газа, диспергированных в жидкой фазе, включающей углеводороды, причем средний диаметр пузырьков составляет менее 1,5 мкм. В некоторых вариантах осуществления изобретения восстанавливается по крайней мере часть серосодержащих соединений в жидкой фазе с образованием сероводорода. В некоторых вариантах осуществления изобретения по крайней мере часть азотсодержащих соединений в жидкой фазе превращается в аммиак. В некоторых вариантах осуществления изобретения по крайней мере часть ненасыщенных двойных углерод-углеродных связей насыщается благодаря гидрогенизации. Перемешивание высокой скоростью сдвига потенциально обеспечивает улучшенные характеристики по времени, температуре и давлению, что позволяет ускорить скорость химических реакций между многофазными реагентами. Средний размер пузырьков газа составляет менее 1 мкм. В некоторых вариантах осуществления изобретения средний размер пузырьков газа составляет не более 400 нм.
Жидкая фаза может включать углеводороды, выбираемые из группы, включающей жидкий природный газ, сырую нефть, фракции сырой нефти, бензин, дизельное топливо, нафту, керосин, топливо для
- 1 017142 реактивных двигателей, нефтяное топливо и их комбинации. Образование дисперсии может включать увеличение скорости сдвига для водородсодержащего газа и жидкой фазы до более, чем приблизительно 20000 с'1. Образование дисперсии может включать контактирование водородсодержащего газа с жидкой фазой в устройстве высокой скорости сдвига, включающем по крайней мере один ротор, окружная скорость которого составляет по крайней мере 22,9 м/с (4500 футов в минуту) при образовании дисперсии. Устройство высокой скорости сдвига может создавать локальное давление по крайней мере около 1034,2 МПа (150000 фунтов на квадратный дюйм) на конце указанного по крайней мере одного ротора. В некоторых вариантах осуществления изобретения потребление энергии устройством высокой скорости сдвига превышает 1000 Вт/м3.
Способ может дополнительно включать контактирование дисперсии с катализатором, проявляющим активность по отношению к гидродесульфурации, гидроденитрогенации, гидроочистке или их комбинации. Катализатор может включать металл, выбираемый из группы, включающей молибден, кобальт, рутений и комбинации указанных металлов.
Также раскрывается способ гидродесульфурации, гидроденитрогенации или гидроочистки, в котором скорость сдвига смеси текучей среды, включающей водородсодержащий газ и жидкость, включающую серосодержащие компоненты, азотсодержащие компоненты, ненасыщенные связи или их комбинацию, во внешнем устройстве высокой скорости сдвига превышает 20000 с-1, что обеспечивает создание дисперсии водорода в непрерывной фазе жидкости, введение дисперсии в реактор с неподвижным слоем, из которого затем выводят продукт реактора, причем реактор с неподвижным слоем включает катализатор, проявляющий активность по отношению к гидродесульфурации, гидроденитрогенации, гидроочистке или их комбинации. Способ может дополнительно включать разделение продукта реактора на поток газа и поток жидкого продукта, включающего десульфурированный углеводород, удаление сероводорода из потока газа, таким образом уменьшая его содержание в потоке газа, и возвращение по крайней мере части потока газа с уменьшенным содержанием сероводорода во внешнее устройство высокой скорости сдвига. Способ может дополнительно включать риформинг жидкого продукта, включающего десульфурированный углеводород. Водород может быть восстановлен при риформинге, и по крайней мере часть восстановленного водорода может быть использована. Средний размер пузырьков газообразного водорода в дисперсии может составлять приблизительно менее 5 мкм. Дисперсия может быть стабильной по крайней мере приблизительно в течение 15 мин при атмосферном давлении. Приложение усилия сдвига к текучей среде может включать введение текучей среды в устройство высокой скорости сдвига, включающее по крайней мере два генератора.
Также раскрывается система гидродесульфурации, гидроденитрогенации или гидроочистки, включающая по крайней мере одно перемешивающее устройство высокой скорости сдвига, включающее по крайней мере один ротор и по крайней мере один статор, отделенные друг от друга сдвиговым зазором от приблизительно 0,02 до приблизительно 5 мм, который является минимальным расстоянием между по крайней мере одним ротором и по крайней мере одним статором, причем окружная скорость ротора перемешивающего устройства высокой скорости сдвига составляет более 22,9 м/с (4500 футов в минуту), а при помощи насоса поток жидкости, включающий жидкую фазу, поступает в перемешивающее устройство высокой скорости сдвига. Система может дополнительно включать резервуар для приема дисперсии из устройства высокой скорости сдвига и поддержания заданного давления и температуры.
Указанное по крайней мере одно перемешивающее устройство высокой скорости сдвига позволяет создавать дисперсию пузырьков водородсодержащего газа в жидкой фазе, выбираемой из группы, включающей жидкую фазу, включающую азотсодержащие компоненты и углеводороды, жидкую фазу, включающую ненасыщенные углеводороды, причем средний диаметр пузырьков дисперсии составляет менее 400 нм. В некоторых вариантах осуществления изобретения окружная скорость указанного по крайней мере одного ротора указанного по крайней мере одного перемешивающего устройства высокой скорости сдвига составляет по крайней мере 40,1 м/с (7900 футов в минуту). В некоторых вариантах осуществления изобретения система включает по крайней мере два перемешивающих устройства высокой скорости сдвига.
Также раскрывается система гидродесульфурации, гидроденитрогенации или гидроочистки, включающая реактор, выбираемый из группы, включающей реактор гидродесульфурации, реактор гидроденитрогенации и реактор гидроочистки, причем реактор содержит неподвижный слой катализатора, и устройство высокой скорости сдвига, включающее отверстие для впуска потока текучей среды, содержащего жидкость и газообразный водород, и отверстие для выпуска дисперсии продукта, причем выпускное отверстие устройства высокой скорости сдвига соединено с возможностью переноса текучей среды с впускным отверстием реактора, а устройство высокой скорости сдвига способно создавать в жидкости дисперсию пузырьков водорода, средний диаметр которых составляет менее 5 мкм. Устройство высокой скорости сдвига может включать мельницу высокой скорости сдвига, окружная скорость которой составляет более 5,08 м/с (1000 футов в минуту). Окружная скорость устройства высокой скорости сдвига составляет более 20,3 м/с (4000 футов в минуту).
В системе гидродесульфурации, гидроденитрогенации или гидроочистки, включающей реактор с неподвижным слоем, реактор включает катализатор, проявляющий активность по отношению к гидроде
- 2 017142 сульфурации, гидроденитрогенации, гидроочистке или их комбинации, внешнее устройство высокой скорости сдвига устанавливают выше по потоку текучей среды от реактора, причем устройство высокой скорости сдвига включает по крайней мере один генератор, включающий ротор и статор, отделенные друг от друга сдвиговым зазором, и впускное отверстие для потока текучей среды, содержащего газообразный водород и жидкую фазу, выбираемую из группы, включающей жидкую фазу, включающую серосодержащие компоненты и углеводороды, жидкую фазу, включающую азотсодержащие компоненты и углеводороды, и жидкую фазу, включающую ненасыщенные углеводороды, причем потребление энергии устройством высокой скорости сдвига превышает 1000 Вт/м3. В некоторых вариантах осуществления изобретения устройство высокой скорости сдвига включает по крайней мере два генератора. В некоторых вариантах осуществления изобретения скорость сдвига одного генератора превышает скорость сдвига другого генератора.
В некоторых вариантах осуществления изобретения система дополнительно включает насос для подачи потока жидкости, содержащего углеводороды, на перемешивающее устройство высокой скорости сдвига. В некоторых вариантах осуществления изобретения система дополнительно включает резервуар для приема дисперсии из устройства высокой скорости сдвига. В некоторых вариантах осуществления изобретения система потенциально может обеспечить гидродесульфурацию, гидроденитрогенацию или гидроочистку углеродсодержащих потоков без необходимости использования реакторов большого объема благодаря использованию внешнего реактора высокой скорости сдвига, под давлением.
В некоторых вариантах осуществления изобретения вышеописанный способ или вышеописанная система потенциально обеспечивают более оптимальные характеристики по времени, температуре и давлению, чем при использовании других способов или систем, что позволяет ускорить скорость многофазного технологического процесса. В некоторых вариантах осуществления изобретения использование вышеописанного способа или вышеописанной системы позволяет сократить общие затраты благодаря использованию более низкой температуры и/или давления, увеличить производство продуктов на единицу потребляемого катализатора, уменьшить время реакции и/или уменьшить капитальные и/или эксплуатационные затраты. Потенциальные преимущества вышеописанных и других вариантов осуществления изобретения будут очевидны из последующего подробного описания и из чертежей.
Перечень фигур, чертежей и иных материалов
Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения будут более подробно описаны со ссылками на нижеследующие прилагаемые чертежи.
Фиг. 1 - схема многофазной реакционной системы согласно варианту осуществления настоящего изобретения, включающему диспергирование с использованием внешнего устройства высокой скорости сдвига;
фиг. 2 - схема многофазной реакционной системы согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, включающему внешнее устройство диспергирования высокой скорости сдвига;
фиг. 3 - продольный разрез многоступенчатого устройства высокой скорости сдвига, используемого в системе согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
фиг. 4 - схема устройства, используемого для процесса гидродесульфурации, представленного в примере 1.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Используемый в данном контексте термин дисперсия относится к сжиженной смеси, содержащей по крайней мере два различных вещества (или фазы), которые не поддаются смешиванию друг с другом или растворению друг в друге. Используемый в данном контексте термин дисперсия включает непрерывную фазу (или матрицу), содержащую изолированные капельки, пузырьки и/или частички другой фазы или вещества. Таким образом, термин дисперсия может относиться к пенам, включающим пузырьки газа, находящиеся во взвешенном состоянии в жидкой непрерывной фазе, к эмульсиям, в которых капельки первой жидкости диспергированы по всей непрерывной фазе, включающей вторую жидкость, которая не смешивается с первой жидкостью, и к непрерывным жидким фазам, включающим твердые частицы. Используемый в данном контексте термин дисперсия охватывает непрерывные жидкие фазы, включающие пузырьки газа, непрерывные жидкие фазы, включающие твердые частицы (например, твердый катализатор), непрерывные фазы первой жидкости, включающие капельки второй жидкости, которые в основном нерастворимы в непрерывной фазе, и жидкие фазы, включающие твердые частицы, несмешивающиеся жидкие капельки, пузырьки водорода или их комбинацию. Таким образом, дисперсия может существовать как гомогенная смесь в некоторых случаях (например, жидкость/жидкая фаза) или как гетерогенная смесь (например, газ/жидкость, твердое вещество/жидкость или газ/твердое вещество/жидкость) в зависимости от основных свойств веществ, выбранных для комбинации.
Обзор
Скорость химических реакций с участием жидкостей, газов и твердых частиц зависит от продолжительности контактирования, температуры и давления. В тех случаях, когда требуется проведение реакций между двумя или более исходными веществами в различных фазах (например, твердое вещество и жидкость; жидкость и газ; твердое вещество, жидкость и газ) одним из ограничивающих факторов контроля скорости реакции является продолжительность контактирования реагентов. В случае реакций с
- 3 017142 гетерогенным катализом имеется дополнительный ограничивающий фактор скорости удаления прореагировавших продуктов с поверхности катализатора для обеспечения дальнейшего катализа реагентов. Время контактирования реагентов и/или катализатора часто контролируют путем перемешивания для обеспечения контактирования с двумя или более реагентами, участвующими в химической реакции.
Реактор, включающий внешнее устройство высокой скорости сдвига или перемешивающее устройство согласно настоящему изобретению, позволяет уменьшить ограничения, связанные с массопереносом и, следовательно, еще больше уменьшить кинетические ограничения. Увеличение скорости реакции позволяет уменьшить время прибывания материалов и увеличить производительность системы. Объем выпуска продукции может быть повышен благодаря использованию системы высокой скорости сдвига и соответствующего способа. Альтернативно, если объем выпуска продукции при использовании какоголибо процесса является приемлемым, то уменьшение времени прибывания материалов за счет использования подходящей высокой скорости сдвига позволяет использовать более низкие температуры и/или давления, чем при использовании обычных процессов.
Кроме того, не ограничивая себе теорией, можно сказать, что высокая скорость сдвига, обеспечиваемая благодаря использованию реактора, включающего внешнее устройство высокой скорости сдвига или перемешивающее устройство согласно настоящему изобретению, позволяет обеспечить общие условия проведения процесса гидродесульфурации, при которых реакция не может выходить за пределы контролируемых значений. Хотя система и способ будут рассмотрены в отношении гидродесульфурации, следует понимать, что раскрытая система и способ могут быть также использованы и для гидроденитрогенизации и гидроочистки потоков углеводородов.
Система гидродесульфурации
Система гидродесульфурации высокой скорости сдвига будет описана ниже со ссылкой на фиг. 1, на которой представлена блок-схема процесса при использовании одного из вариантов системы 1 высокой скорости сдвига для гидродесульфурации текучих сред, включающих серосодержащие компоненты. Основные компоненты типовой системы включают внешнее перемешивающее устройство 40 высокой скорости сдвига, резервуар 10 и насос 5. Как показано на фиг. 1, устройство 40 высокой скорости сдвига находится вне резервуара/реактора 10. Каждый из указанных компонентов описывается более подробно ниже. Трубопровод 21 подсоединен к насосу 5 для подачи углеродсодержащей текучей среды, включающей серосодержащие соединения. Трубопровод 13 соединяет насос 5 с устройством 40 высокой скорости сдвига, а трубопровод 18 соединяет устройство 40 высокой скорости сдвига с резервуаром 10. Трубопровод 22 может быть подсоединен к трубопроводу 13 для подачи водородсодержащего газа (например, Н2). Альтернативно, трубопровод 22 может быть подсоединен к впускному отверстию устройства 40 высокой скорости сдвига. Трубопровод 17 может быть подсоединен к резервуару 10 для удаления непрореагировавшего водорода, сероводорода и/или других химически активных газов. Если требуется, то, как будет видно из дальнейшего описания процесса гидродесульфурации высокой скорости сдвига, между резервуаром 10 и устройством 40 высокой скорости сдвига, или перед насосом 5 или устройством 40 высокой скорости сдвига могут быть установлены дополнительные компоненты или использованы дополнительные этапы способа. Например, трубопровод 20 может быть подсоединен к трубопроводу 21 или трубопроводу 13 по направлению потока вниз (например, от резервуара 10) с целью использования, если требуется, многопроходного режима.
Система гидродесульфурации высокой скорости сдвига может дополнительно включать устройства обработки, устанавливаемые ниже по потоку, с помощью которых газообразный сероводород удаляется из продукта в резервуаре 10. Фиг. 2 представляет собой схему системы 300 гидродесульфурации высокой скорости сдвига, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, включающему внешнее устройство 40 диспергирования высокой скорости сдвига. В варианте осуществления изобретения, представленном на фиг. 2, система 300 гидродесульфурации высокой скорости сдвига дополнительно включает резервуар 60 газосепаратора, абсорбер 30 сероводорода и отпарную колонну 70.
В некоторых вариантах осуществления изобретения система гидродесульфурации высокой скорости сдвига дополнительно включает резервуар газосепаратора, устанавливаемый ниже резервуара 10 по потоку. Резервуар 60 газосепаратора включает отверстие для впуска по крайней мере части продукта из резервуара 10, содержащего сероводород и углеродсодержащую жидкость, трубопровод 44 для отвода потока газа, содержащего сероводород, и трубопровод 49 для отвода жидкости газосепаратора, из которой были удалены серосодержащие соединения.
Система 300 гидродесульфурации высокой скорости сдвига может дополнительно включать абсорбер 30. Абсорбер 30 может включать отверстие для впуска по крайней мере части потока газа, выходящего из газосепаратора 60 через отводящий трубопровод 44, отверстие 47 для впуска потока с низким содержанием аминов, отверстие 48 для выпуска потока с высоким содержанием аминов и трубопровода 54 для отвода очищенного газа, из которого был удален сероводород. Трубопровод 45 может быть соединен с возможностью переноса текучей среды с трубопроводом 44 для отвода газа газосепаратора и может быть использован для подачи части сероводородсодержащего газа из трубопровода 44 для отвода газа газосепаратора для его дальнейшей обработки. Трубопровод 53 может быть использован для подачи части очищенного газа из трубопровода 54 для отвода газа абсорбера для его дальнейшей обработки.
- 4 017142
Трубопровод 17 может быть использован для подачи части очищенного газа трубопровода 54 для отвода газа абсорбера обратно в устройство 40 высокой скорости сдвига. Например, трубопровод 17 может быть соединен с возможностью переноса текучей среды с трубопроводом 41, содержащим водородсодержащий газ, для последующего переноса текучей среды в трубопровод 22, содержащий диспергированный водородсодержащий газ.
Система 300 гидродесульфурации высокой скорости сдвига может также включать колонну 70. Колонна 70 может представлять собой, например, отпарную колонну. Колонна 70 включает впускное отверстие, соединенное с возможностью переноса текучей среды с трубопроводом 49 для отвода жидкости из газосепаратора 60, выпускное отверстие 51 потока низкокипящего продукта и выпускное отверстие 52 жидкого продукта, содержащего углеродсодержащую жидкость, из которой были удалены серосодержащие соединения. Выпускное отверстие 51 может быть соединено с возможностью переноса текучей среды с трубопроводом 45.
Система 300 гидродесульфурации высокой скорости сдвига может дополнительно включать теплообменник 80, который может быть установлен на отводном трубопроводе 16 резервуара 10 и может использоваться для частичного охлаждения горячих продуктов реакции, выходящих из резервуара 10. В некоторых вариантах осуществления изобретения теплообменник 80 может быть также использован для подогрева загрузки реактора в трубопроводе 21. Теплообменник 80 может быть, например, водоохлаждаемым. В некоторых вариантах осуществления изобретения после обработки продукта реактора с помощью теплообменника в отводном трубопроводе 42 уменьшают давление. Давление может быть уменьшено регулятором 50 давления. В некоторых вариантах осуществления изобретения отводной трубопровод 42 соединяет с возможностью переноса текучей среды теплообменник 80 с регулятором 50 давления. С помощью регулятора 50 давления можно уменьшить давление жидкости в отводном трубопроводе 42 до приблизительно 303,9-506,6 кПа (3-5 атм). Отводной трубопровод 43 соединяет с возможностью переноса текучей среды регулятор 50 давления с газосепаратором 60. Смесь жидкости и газа, выходящая из регулятора 50 давления чрез отводной трубопровод 43, может поступать в резервуар газосепаратора 60, например, при температуре 50°С и абсолютном давлении 303,9-506,6 кПа (3-5 атм).
Перемешивающее устройство с высокой скоростью сдвига
Внешнее перемешивающее устройство 40 высокой скорости сдвига, которое иногда называется в данном описании как устройство высокой скорости сдвига или перемешивающее устройство высокой скорости сдвига, предназначено для приема через трубопровод 13 входящего потока, содержащего углеродсодержащую текучую среду, содержащую серосодержащие соединения и молекулярный водород. Альтернативно, устройство 40 высокой скорости сдвига может использоваться для приема через отдельный подводящий трубопровод (не показан) жидкости и потоков газообразных реагентов. Хотя на фиг. 1 показано только одно устройство высокой скорости сдвига, следует понимать, что в некоторых вариантах осуществления изобретения система может включать два или более перемешивающих устройств высокой скорости сдвига, устанавливаемых последовательно или параллельно. Устройство 40 высокой скорости сдвига является механическим устройством, использующим один или более генераторов, включающих ротор и статор, отделенных друг от друга зазором. Зазор между ротором и статором в каждом генераторе может быть постоянным или регулируемым. Конструкция устройства 40 высокой скорости сдвига позволяет получать пузырьки субмикронных или микронных размеров в смеси реагентов, протекающей через устройство высокой скорости сдвига. Устройство высокой скорости сдвига включает корпус или кожух, позволяющие контролировать давление и температуру смеси реагентов.
Устройства высокой скорости сдвига обычно делятся на три основных класса в зависимости от их способности перемешивать жидкости. Перемешивание - процесс уменьшения размера частиц или негомогенных компонентов в жидкости. Одним из показателей степени тщательности перемешивания является плотность энергии на единицу объема, вырабатываемой перемешивающим устройством для разрыва жидких частиц. Классы отличаются плотностями подводимой энергии. Три класса промышленных перемешивающих устройств, имеющих плотность энергии, достаточную для получения смесей или эмульсий с размерами частиц от субмикронного диапазона до 50 мкм, включают клапанные гомогенизаторы, коллоидные мельницы и высокоскоростные перемешивающие устройства. В высокоэнергетических устройствах первого класса, то есть в клапанных гомогенизаторах, текучая среда, подлежащая обработке, подается насосом под очень высоким давлением через узкозонный клапан в каком-либо блоке более низким давлением. Градиенты давления на клапане и возникающие турбулентность и кавитация способствуют разрыву частиц в жидкости. Указанные клапанные гомогенизаторы наиболее часто используют для гомогенизации молока. Они позволяют получить частицы со средними размерами от субмикронного диапазона до приблизительно 1 мкм.
На противоположном конце диапазона плотностей энергии находится третий класс устройств, то есть низкоэнергетические устройства. Данные устройства обычно включают лопастные или жидкостные роторы, которые вращаются с высокой скоростью в резервуаре с подлежащей обработке жидкостью, которая во многих случаях представляет собой какой-либо пищевой продукт. Данные низкоэнергетические устройства обычно используют, когда необходимо получить в обрабатываемой жидкости частицы со средними размерами более 20 мкм.
- 5 017142
В отношении плотности энергии перемешивания жидкости между низкоэнергетическими устройствами и клапанными гомогенизаторами находятся коллоидные мельницы и другие устройства, включающие высокоскоростной ротор и статор, которые классифицируются как промежуточные энергетические устройства. Типовая коллоидная мельница включает конический или дисковый ротор, отделенный от дополнительного водоохлаждаемого статора посредством точно регулируемого зазора, который обычно находится в диапазоне от 0,0254 до 10,16 мм (0,001-0,40 дюйма). Роторы обычно приводятся в движение с помощью электрического двигателя через привод или ременный механизм. Так как ротор вращается с высокими скоростями, то он перемещает текучую среду между наружной поверхностью ротора и внутренней поверхностью статора, а за счет усилий сдвига, создаваемых в зазоре, происходит обработка текучей среды. С помощью должным образом настроенных коллоидных мельниц можно получить частицы со средними размерами от 0,1 до 25 мкм в обрабатываемой текучей среде. Благодаря указанным способностям коллоидные мельницы находят самое различное применение, начиная от обработки коллоидных и масляных/водных эмульсий, используемых, например, в косметических средствах, майонезе или для образования силикона/серебряной амальгамы, и заканчивая перемешиванием кровельной мастики.
Окружная скорость - это расстояние по окружности, пройденное концом ротора в единицу времени. Таким образом, окружная скорость является функцией диаметра ротора и частоты вращения. Окружная скорость (например, метров в секунду) может быть вычислена путем умножения расстояния по окружности, описываемого концом ротора, 2πΚ где К - радиус ротора (например, в метрах), умноженный на частоту вращения (например, оборотов в минуту). Например, окружная скорость коллоидной мельницы превышает 22,9 м/с (4500 футов в минуту) и может превышать 40 м/с (7000 футов в минуту). В данном контексте термин высокая скорость сдвига относится к механическим устройствам, включающим ротор и статор (например, коллоидные мельницы или диспергаторы, включающие ротор и статор), окружная скорость которых может превышать 5,1 м/с (1000 футов в минуту) и которые требуют использования внешнего энергетического устройства с механическим приводом для подачи энергии в поток реагентов. Например, окружная скорость устройства 40 высокой скорости сдвига может достигать 22,9 м/с (4500 футов в минуту) и может превышать 40 м/с (7000 футов в минуту). В некоторых вариантах осуществления изобретения устройство 40 высокой скорости сдвига способно пропускать по крайней мере 300 л/ч при окружной скорости по крайней мере 22,9 м/с (4500 футов в минуту). Потребление мощности может составить приблизительно 1,5 кВт. Устройство 40 высокой скорости сдвига сочетает высокую окружную скорость с очень маленьким сдвиговым зазором, таким образом обеспечивая значительное усилие сдвига, прикладываемого к обрабатываемому материалу. Величина усилия сдвига зависит от вязкости текучей среды. Соответственно, на конце ротора создается локальный участок повышенного давления и температуры во время работы устройства высокой скорости сдвига. В некоторых случаях локально повышенное давление составляет приблизительно 1034,2 МПа (150000 фунтов на квадратный дюйм). В некоторых случаях локально повышенная температура составляет приблизительно 50°С. В некоторых случаях указанные локальные повышения давления и температуры могут удерживаться в течении наносекунды или пикосекунды.
Приближенное значение энергии, поступившей в текучую среду, (кВт/л/мин) может быть вычислено путем измерения энергии двигателя (кВт) и выходом текучей среды (л/мин). Как было указано выше, окружная скорость - это скорость (футов в минуту или м/с), связанная с концом одного или более вращающихся элементов, создающего механическую силу, прикладываемую креагентам. В некоторых вариантах осуществления изобретения потребление энергии устройством 40 высокой скорости сдвига превышает 1000 Вт/м3. В некоторых вариантах осуществления изобретения потребление энергии устройством 40 высокой скорости сдвига находится в диапазоне от приблизительно 3000 Вт/м3 до приблизительно 7500 Вт/м3.
Скорость сдвига - это окружная скорость, деленная на ширину сдвигового зазора сдвига (минимальный зазор между ротором и статором). Скорость сдвига, создаваемая в устройстве 40 высокой скорости сдвига, может превышать 20000 с-1. В некоторых вариантах осуществления изобретения скорость сдвига составляет по крайней мере 40000 с-1. В некоторых вариантах осуществления изобретения скорость сдвига составляет по крайней мере 100000 с-1. В некоторых вариантах осуществления изобретения скорость сдвига составляет по крайней мере 500000 с-1. В некоторых вариантах осуществления изобретения скорость сдвига составляет по крайней мере 1000000 с-1. В некоторых вариантах осуществления изобретения скорость сдвига составляет по крайней мере 1600000 с-1. В некоторых вариантах осуществления изобретения скорость сдвига, создаваемая в устройстве 40 высокой скорости сдвига, находится в диапазоне от 20000 до 100000 с-1. Например, в одном случае окружная скорость ротора составляет около 40 м/с (7900 футов в минуту), а ширина сдвигового зазора равна 0,0254 мм (0,001 дюйм), и таким образом скорость сдвига равна 1600000 с-1. В другом случае окружная скорость ротора составляет около 22,9 м/с (4500 футов в минуту), а ширина сдвигового зазора равна 0,0254 мм (0,001 дюйм), и таким образом скорость сдвига составляет около 901600 с-1.
Устройство 40 высокой скорости сдвига обладает высокой степенью диспергирования или доставки водорода в основную жидкую фазу (непрерывную фазу), включающую углеродсодержащую текучую среду, с которой она обычно не смешивается, при условии, что по крайней мере часть водорода вступает
- 6 017142 в реакцию с серосодержащими соединениями в углеродсодержащей текучей среде с образованием потока продукта, содержащего сероводород. В некоторых вариантах осуществления изобретения углеродсодержащая текучая среда дополнительно включает катализатор. В некоторых вариантах осуществления изобретения устройство 40 высокой скорости сдвига включает коллоидную мельницу. Подходящие коллоидные мельницы производятся, например, компаниями ИКА®Веркс, Инк. Вилмингтон, штат Северная Каролина и АПВ Норт Америка, Инк. Вилмингтон, штат Массачусетс. В некоторых случаях устройство 40 высокой скорости сдвига включает ИЦрах ВсасЮг® компании ИКА® Веркс, Инк.
Устройство высокой скорости сдвига включает по крайней мере один вращающийся элемент, создающий механическую силу, прикладываемую к реагентам. Устройство высокой скорости сдвига включает по крайней мере один статор и по крайней мере один ротор, отделенные друг от друга зазором. Например, роторы могут быть коническими или дисковыми по форме и могут быть отделены от статора комплементарной формы. В некоторых вариантах осуществления изобретения как ротор, так и статор включают группу расположенных на одной окружности зубьев. В некоторых вариантах осуществления изобретения можно регулировать статор(ы) для получения нужного сдвигового зазора между ротором и статором каждого генератора (набор ротор/статор). Канавки между зубьями ротора и/или статора могут менять направление на альтернативных этапах для усиления турбулентности. Каждый генератор может приводиться в движение с помощью подходящего привода, конструкция которого должна обеспечивать необходимое вращение.
В некоторых вариантах осуществления изобретения минимальный зазор (ширина сдвигового зазора) между статором и ротором находится в диапазоне от приблизительно 0,0254 мм (0,001 дюйма) до 3,175 мм (0,125 дюймов). В некоторых вариантах осуществления изобретения минимальный зазор (ширина сдвигового зазора) между статором и ротором составляет приблизительно 1,52 мм (0,060 дюйма). В некоторых вариантах осуществления изобретения минимальный зазор (ширина сдвигового зазора) между статором и ротором составляет по крайней мере 1,78 мм (0,07 дюйма). Скорость сдвига, создаваемая устройством высокой скорости сдвига, может изменяться в зависимости от его продольного положения относительно направления движения потока. В некоторых вариантах осуществления изобретения скорость вращения ротора устанавливается в соответствии с диаметром ротора и требуемой окружной скоростью. Альтернативно, устройство высокой скорости сдвига имеет регулируемый зазор (ширина сдвигового зазора).
В некоторых вариантах осуществления изобретения устройство 40 высокой скорости сдвига включает одноступенчатую диспергирующую камеру (то есть один набор ротор/статор, один генератор). В некоторых вариантах осуществления изобретения устройство 40 высокой скорости сдвига представляет собой многоступенчатый линейный диспергатор, включающий несколько генераторов. В некоторых вариантах осуществления изобретения устройство 40 высокой скорости сдвига включает по крайней мере два генератора. В других вариантах осуществления изобретения устройство 40 высокой скорости сдвига включает по крайней мере три генератора высокой скорости сдвига. В некоторых вариантах осуществления изобретения устройство 40 высокой скорости сдвига представляет собой многоступенчатое перемешивающее устройство, в котором скорость сдвига (которая изменяется, как было указано выше, пропорционально окружной скорости и обратно пропорционально ширине зазора между ротором и статором) изменяется в зависимости от его продольного положения относительно направления движения потока, как описано ниже.
В некоторых вариантах осуществления изобретения каждая ступень внешнего устройства высокой скорости сдвига включает взаимозаменяемые инструменты перемешивания, что придает устройству большую гибкость. Например, ΌΒ 2000/4 ИЦрах ВсасЮг® компании ИКА® Веркс, Инк. Вилмингтон, штат Северная Каролина и компании АПВ Норт Америка, Инк. Вилмингтон, штат Массачусетс включает трехступенчатый диспергирующий модуль. Указанный модуль может включать до трех наборов ротор/статор (генераторов) с выбором режима дисперсии тонкая, средняя, крупная, очень тонкая для каждой ступени, что позволяет получать дисперсии с узким распределением требуемого размера пузырьков (например, пузырьков газообразного водорода). В некоторых вариантах осуществления изобретения для каждой из ступеней используется генератор в режиме очень тонкая. В некоторых вариантах осуществления изобретения по крайней мере в одном из генераторов минимальный зазор (ширина сдвигового зазора) между ротором и статором превышает 5,08 мм (0,20 дюймов). В альтернативных вариантах осуществления изобретения по крайней мере в одном из генераторов минимальный зазор между ротором и статором превышает 1,78 мм (0,07 дюймов).
На фиг. 3 показан продольный разрез подходящего устройства 200 высокой скорости сдвига, представляющего собой диспергирующее устройство, включающее три ступени наборов ротор/статор. Устройство 200 высокой скорости сдвига представляет собой диспергирующее устройство, включающее три ступени наборов ротор/статор, 220, 230 и 240. Наборы ротор/статор называются также без ограничений как генераторы 220, 230 и 240 или ступени. Три набора ротор/статор или генераторы 220, 230 и 240 устанавливают последовательно на входном валу 250.
Первый генератор 220 включает ротор 222 и статор 227. Второй генератор 230 включает ротор 223
- 7 017142 и статор 228. Третий генератор 240 включает ротор 224 и статор 229. В каждом генераторе ротор приводится в движение с помощью входного вала 250 и вращается вокруг оси 260, как показано стрелкой 265. Направление вращения может быть противоположным направлению, показанному стрелкой 265 (например, по часовой стрелке или против часовой стрелки вокруг оси вращения 260). Статоры 227, 228 и 229 закреплены на стенке 255 устройства 200 высокой скорости сдвига.
Как было указано выше, каждый генератор имеет ширину сдвигового зазора, представляющую собой минимальное расстояние между ротором и статором. В вариантах осуществления изобретения, представленных на фиг. 3, первый генератор 220 имеет первый сдвиговый зазор 225, второй генератор 230 имеет второй сдвиговый зазор 235, третий генератор 240 имеет третий сдвиговый зазор 245. В некоторых вариантах осуществления изобретения ширина свиговых зазоров 225, 235, 245 находится в диапазоне от приблизительно 0,025 до приблизительно 10,0 мм. Альтернативно используется устройство 200 высокой скорости сдвига, в котором ширина зазоров 225, 235, 245 находится в диапазоне от приблизительно 0,5 до приблизительно 2,5 мм. В отдельных случаях ширина сдвигового зазора поддерживается на уровне около 1,5 мм. Альтернативно, ширина зазоров 225, 235, 245 сдвига может быть различной для генераторов 220, 230, 240. В отдельных случаях ширина сдвигового зазора 225 первого генератора 220 превышает ширину зазора 235 сдвига второго генератора 230, которая в свою очередь превышает ширину зазора 245 сдвига третьего генератора 240. Как было указано выше, генераторы каждой ступени могут быть взаимозаменяемыми, что придает устройству большую гибкость. Конструкция устройства 200 высокой скорости сдвига позволяет постепенно увеличивать скорость сдвига в продольном направлении вдоль направления движения потока 260.
Генераторы 220, 230, 240 могут включать режимы дисперсии тонкая, средняя, крупная, очень тонкая. Роторы 222, 223, 224 и статоры 227, 228 и 229 могут включать зубья. Каждый генератор может включать два или более набора зубьев ротора и статора. В некоторых вариантах осуществления изобретения роторы 222, 223 и 224 включают более 20 зубьев ротора, распределенных по окружности каждого ротора. В некоторых вариантах осуществления изобретения статоры 227, 228 и 229 включают более 10 зубьев статора, распределенных по окружности каждого статора. В некоторых вариантах осуществления изобретения внутренний диаметр ротора составляет около 12 см. В некоторых вариантах осуществления изобретения диаметр ротора составляет около 6 см. В некоторых вариантах осуществления изобретения наружный диаметр статора составляет около 15 см. В некоторых вариантах осуществления изобретения диаметр статора составляет около 6,4 см. В некоторых вариантах осуществления изобретения роторы имеют диаметр 60 мм, а статоры 64 мм, а зазор между ними около 4 мм. В отдельных вариантах осуществления изобретения для каждой из трех ступеней используется генератор в режиме дисперсии очень тонкая. Сдвиговый зазор указанного генератора находится в диапазоне от приблизительно 0,025 до приблизительно 4 мм. В тех случаях, когда через устройство 40 высокой скорости сдвига пропускают твердые частицы, можно выбрать соответствующую ширину сдвигового зазора (минимального зазора между ротором и статором) для соответствующего уменьшения размера частиц и увеличения площади поверхности частиц. В некоторых вариантах осуществления изобретения таким образом можно увеличить площадь поверхности катализатора путем приложения усилия сдвига к частицам и их диспергирования.
Конструкция устройства 200 высокой скорости сдвига позволяет принимать поток реагентов из трубопровода 13 через впускное отверстие 205. Смесь реагентов включает водород в качестве дисперсной фазы и углеродсодержащую жидкость в качестве непрерывной фазы. Поток реагентов может дополнительно включать измельченный твердый катализатор. Для образования дисперсии продукта поток, поступающий во впускное отверстие 205, пропускается последовательно через генераторы 220, 230 и 240. Дисперсия продукта выходит из устройства 200 высокой скорости сдвига через выпускное отверстие 201 (и трубопровод 18, показанный на фиг. 1). Роторы 222, 223, 224 каждого генератора вращаются с высокой скоростью относительно неподвижных статоров 227, 228, 229, обеспечивая высокую скорость сдвига. В результате вращения роторов текучая среда, например поток реагентов, поступающих во впускное отверстие 205, выталкивается через сдвиговые зазоры (и через зазоры между зубьями ротора и статора, если они имеются), создавая локализованные условия для высокой скорости сдвига. Высокие усилия сдвига, прикладываемые к жидкости в сдвиговых зазорах 225, 235, 245 (и в зазорах между зубьями ротора и статора, если они имеются), через которые проходит текучая среда и образует дисперсию продукта. Дисперсия продукта выходит из устройства 200 высокой скорости сдвига через выпускное отверстие 201 (и трубопровод 18, показанный на фиг. 1).
Средний размер пузырьков газа дисперсии продукта составляет менее 5 мкм. В некоторых вариантах осуществления изобретения устройство 40 высокой скорости сдвига создает дисперсию со средним размером пузырьков менее 1 мкм, предпочтительно диаметр пузырьков находится в субмикронном диапазоне. В отдельных вариантах осуществления изобретения средний размер пузырьков находится в диапазоне от приблизительно 0,1 до приблизительно 1,0 мкм. В некоторых вариантах осуществления изобретения устройство 40 высокой скорости сдвига создает дисперсию со средним размером пузырьков менее 400 нм. В некоторых вариантах осуществления изобретения устройство 40 высокой скорости сдвига создает дисперсию со средним размером пузырьков менее 100 нм. Устройство 200 высокой скорости сдвига создает дисперсию, включающую пузырьки газа, способные оставаться в диспергированном со
- 8 017142 стоянии при атмосферном давлении по крайней мере в течение приблизительно 15 мин.
Без ограничения теорией, из химии эмульсий известно, что движение субмикронных частиц или пузырьков, диспергированных в жидкости, прежде всего обусловлено броуновским движением. Пузырьки, создаваемые в дисперсии продукта с помощью устройства 200 высокой скорости сдвига, могут иметь большую подвижность при наличии частиц твердого катализатора, что облегчает и ускоряет каталитическую реакцию благодаря усиленному переносу реагентов.
В отдельных вариантах осуществления изобретения устройство 200 высокой скорости сдвига включает Ωίδραχ РсаеЮг® компании ИКА® Веркс, Инк. Вилмингтон, штат Северная Каролина и компании АПВ Норт Америка, Инк. Вилмингтон, штат Массачусетс. Имеется несколько моделей с различными соединениями впускных и выпускных отверстий, мощностями в л.с, окружными скоростями, частотами вращения выходного вала и скоростями потока. Выбор устройства высокой скорости сдвига зависит от требований по пропускной способности и требуемого размера частиц или пузырьков в дисперсии в трубопроводе 18 (фиг. 1), выходящей из выпускного отверстия 210 устройства 200 высокой скорости сдвига. Например, модель ΌΚ 2004/4 компании ИКА® включает ременный привод, генератор 4М, уплотнительное кольцо из политетрафторэтилена, керамический зажим с впускным фланцем 25,4 мм (1 дюйм), керамический зажим с выпускным фланцем 19 мм (3/4 дюйма) и имеет мощность в 1,5 кВт (2 л.с), частоту вращения выходного вала 7900 об./мин, пропускную способность (вода) около 300-700 л/ч (в зависимости от генератора), окружную скорость 9,4-41 м/с (от 1850 футов в минуту до 8070 футов в минуту).
Резервуар
Резервуар или реактор 10 представляет собой любой тип резервуара, в котором может протекать многофазная реакция с целью осуществления вышеописанных реакций конверсии. Можно использовать, например, реактор с непрерывным или полунепрерывным перемешиванием или один или более реакторов пакетного действия, устанавливаемых последовательно или параллельно. В некоторых случаях в качестве резервуара можно использовать башенный реактор, в других случаях трубчатый или многотрубчатый реактор. Можно использовать любое количество подводящих трубопроводов реактора, на фиг. 1 показаны два трубопровода (14 и 15). Подводящий трубопровод может представлять собой подводящий трубопровод 15 катализатора, соединенный с резервуаром 10 для приема раствора катализатора или суспензии во время работы системы. Резервуар 10 включает отводящий трубопровод 17 для отходящих газов и трубопровод 16 отвода продукта. В некоторых вариантах осуществления изобретения резервуар 10 включает несколько трубопроводов 16 отвода продукта.
Реакции гидрогенизации могут проходить при соблюдении подходящих условий их продолжительности, температуры и давления. В этом отношении гидрогенизация может иметь место в любой точке блок-схемы на фиг. 1 при соблюдении подходящих условий температуры и давления. При использовании катализатора на основе циркулирующей суспензии наиболее вероятными местами протекания реакции могут стать точки вне резервуара 10, показанного на фиг. 1. Тем не менее, желательно использовать отдельный реактор/резервуар для обеспечения увеличенного времени обработки, перемешивания и нагревания и/или охлаждения. Используемый реактор/резервуар 10 может быть реактором с неподвижным слоем, реактором с псевдоожиженным слоем или реактором с подвижным слоем. Он может стать основным местом протекания реакции гидрогенизации благодаря присутствию катализатора и его воздействию на скорость протекания реакции гидрогенизации.
Таким образом, резервуар 10 может представлять собой любой тип реактора, в котором может протекать реакция гидродесульфурации. Например, резервуар 10 может включать один или более баков или трубчатых реакторов, устанавливаемых последовательно или параллельно. Реакция, осуществляемая в процессе 1 с использованием устройства высокой скорости сдвига, может быть гомогенной каталитической реакцией, в которой катализатор находится в той же фазе, что и другой компонент смеси реагентов, или гетерогенной каталитической реакцией с использованием твердого катализатора. Также, как показано в примере 1, может иметь место реакция гидродесульфурации без использования катализатора за счет использования устройства 40 высокой скорости сдвига. Используемый резервуар 10 может быть использован в качестве суспензионного реактора, реактора с неподвижным слоем, реактора с орошаемым слоем катализатора, реактора с псевдоожиженным слоем, барботажной колонны или другого устройства, известного из уровня техники. В некоторых случаях использование внешнего устройства 40 высокой скорости сдвига позволяет, например, использовать реакторы с орошаемым слоем катализатора в качестве суспензионных реакторов. Это может быть полезным, например, для реакций, включающих гидроденитрогенизацию, гидродесульфурацию и дезоксигенирование, но не ограничиваясь указанными реакциями.
Резервуар 10 может включать один или более из следующих компонентов: устройство перемешивания, устройства для нагрева и/или охлаждения, средства измерения давления, средства измерения температуры, одну или более точек инжекции и регулятор уровня (не показан), которые известны из уровня техники, относящегося к реакционным резервуарам. Устройство для нагрева и/или охлаждения может включать, например, теплообменник. Альтернативно, наряду с тем, что в некоторых вариантах осуществления изобретения реакция конверсии проходит внутри устройства 40 высокой скорости сдвига, резервуар 10 может в некоторых случаях служить прежде всего в качестве резервуара для хранения. В некото
- 9 017142 рых случаях, хотя это в основном нежелательно, резервуар 10 может не использоваться, в частности, как описано далее, если используют несколько устанавливаемых последовательно устройств/реакторов высокой скорости сдвига.
Устройства теплопередачи
В дополнение к вышеуказанным устройствам для нагрева/охлаждения резервуара 10 в различных вариантах осуществления изобретения, представленных на фиг. 1, также предусмотрено использование и других внешних и внутренних устройств теплопередачи для нагрева или охлаждения потока реагентов. Например, в случае экзотермической реакции теплота реакции может быть удалена из резервуара 10 любым способом, известным специалистам в данной области техники. Также предусмотрено использование внешних устройств теплопередачи для нагрева и/или охлаждения. Некоторыми из наиболее подходящих мест для установки одного или более устройств теплопередачи являются положение между насосом 5 и устройством 40 высокой скорости сдвига, между устройством 40 высокой скорости сдвига и резервуаром 10 и между резервуаром 10 и насосом 5 при работе системы 1 в многопроходном режиме. Некоторыми примерами указанных устройств теплопередачи, но не ограничиваясь ими, являются кожуховые, трубчатые, пластинчатые и змеевиковые теплообменники, известные из уровня техники.
Насосы
Конструкция насоса 5 обеспечивает работу в непрерывном или полунепрерывном режиме. Насос 5 может быть любым подходящим насосом, способным создавать давление более 202,65 кПа (2 атм), предпочтительно более 303,975 кПа (3 атм), обеспечивая регулируемый поток через устройство 40 высокой скорости сдвига и систему 1. Например, подходящим насосом является шестеренчатый насос Ворег Туре 1, насос для повышения давления модели 2Р372Е компании Роупер Памп Кампани (Комерс Джорджиа) Дейтон, насос компании Дейтон Илектрик Ко (Найлс, Иллинойс). Предпочтительно все контактирующие детали насоса сделаны из нержавеющей стали, например, нержавеющей стали 316. В некоторых вариантах осуществления изобретения насос 5 способен создавать давление более 2026,5 кПа (20 атм). В дополнение к насосу 5 в систему, показанную на фиг. 1, может быть включен один или более дополнительных насосов высокого давления (не показаны). Например, вспомогательный насос, который может быть аналогичным насосу 5, может быть установлен между устройством 40 высокой скорости сдвига и резервуаром 10 для повышения давления в резервуаре 10, или циркуляционный насос может быть установлен на трубопроводе 17 для рециркуляции газа из резервуара 10 в устройство 40 высокой скорости сдвига. В качестве другого примера можно рассмотреть дополнительный подающий насос, который может быть аналогичным насосу 5, для подачи дополнительных реагентов или катализатора в резервуар 10.
Получение сероводорода посредством гидродесульфурации углеродсодержащей текучей среды, содержащей серосодержащие соединения
Далее будет рассмотрена система 1 десульфурации высокой скорости сдвига со ссылкой на фиг. 1. В процессе гидродесульфурации текучих сред в систему 1 через трубопровод 22 вводится водородсодержащий поток диспергирующего газа, который соединяется в трубопроводе 13 с потоком жидкости, содержащим серосодержащие соединения. Поток жидкости, содержащий серосодержащие соединения, которые могут быть восстановлены с помощью системы и способов, раскрытых в настоящем изобретении, и удалены из текучих сред, может быть представлен самыми различными типами. В некоторых вариантах осуществления изобретения текучие среды содержат углерод и называются углеродсодержащими текучими средами. Углерод в углеродсодержащих текучих средах может быть частью углеродсодержащих соединений или веществ. Углеродсодержащие соединения или вещества могут быть углеводородами. Углеродсодержащие текучие среды могут включать жидкие углеводороды, например ископаемые топлива, сырую нефть или фракции сырой нефти, дизельное топливо, бензин, керосин, легкие фракции нефти, фракции бензина и их комбинации. Другим типом углеродсодержащих соединений являются сжиженные углеводороды, например сжиженный нефтяной газ. В некоторых вариантах осуществления изобретения углеродсодержащая текучая среда может быть текучей средой на углеводородной основе. Поток жидкости в трубопроводе 13 может включать, например, нафту, дизельное топливо, тяжелую нефть и их комбинации.
В некоторых вариантах осуществления изобретения раскрытые система и способ используются для гидроочистки. Гидроочистка нефти и нефтепродуктов - процесс, осуществляемый в присутствии водорода для улучшения свойств нафтеновой нефти с низким индексом вязкости и нафтеновой нефти средней вязкости. Гидроочистка может также применяться для твердых парафинов и для удаления нежелательных компонентов. Гидроочистка требует потребления водорода и является более предпочтительной, чем кислотная очистка. В гидроочистке, являющейся последним этапом в современных установках по переработке сырой нефти, используют катализаторы с улучшенными свойствами и высокие давления (более 6,9 МПа (1000 фунтов на квадратный дюйм)) для окончательной очистки сырой нефти. В результате гидроочистки оставшиеся примеси превращаются в устойчивые молекулы сырой нефти (например, стойкие к ультрафиолетовому излучению). Гидроочистка также используется как для очистки нефти, очищенной до этого гидрокрекингом, или экстракции растворителем, так и для гидроочистки прямогонных масляных дистиллятов до готовыхсмазочных материалов. Указанные смазочные материала включают нафтеновые и парафиновые нефти. Раскрытые система и способ могут использоваться для насыщения двойных
- 10 017142 связей в потоке, содержащем углеводороды.
В некоторых вариантах осуществления изобретения поток включает фракцию нефти, полученную с помощью термического крекинга, например нафту коксования, фракцию нефти, полученную с помощью каталитического крекинга, например нафту ЕСС, или их комбинацию. В некоторых вариантах осуществления изобретения жидкий поток содержит фракцию нафты, которая кипит в диапазоне кипения бензина. В некоторых вариантах осуществления изобретения содержащий углеводороды поток содержит фракцию нефти, полученную с помощью каталитического крекинга. В некоторых вариантах осуществления изобретения углеродсодержащий поток содержит фракцию нафты ЕСС, диапазон кипения которой находится в пределах от 149°С (300°Е) до 260°С (500°Е). В некоторых вариантах осуществления изобретения углеродсодержащий поток содержит фракцию нефти, полученную с помощью термического крекинга. В некоторых вариантах осуществления изобретения углеродсодержащий поток содержит нафту коксования, диапазон кипения которой находится в пределах от 165°С (330°Е) до 215°С (420°Е). В некоторых вариантах осуществления изобретения углеродсодержащий поток содержит нафту ЕСС С6+.
Жидкий поток в трубопроводе 13, содержащий серосодержащие соединения, может содержать различные органические соединения серы, например тиолы, тиофены, органические сульфиды и дисульфиды и другие соединения, не ограничиваясь вышеперечисленными соединениями. Водородсодержащий газ может быть в основном чистым водородом или потоком газа, содержащим водород. Не ограничивая себе теорией, можно сказать, что водород выполняет несколько функций, включая образование анионной вакансии путем удаления сульфида, гидрогенолиз, разрыв химической связи С-Х, где С - атом углерода, а X - атом азота (гидроденитрогенирация), атом кислорода (гидродезоксигенирование) или атом серы (гидродесульфурация), и гидрогенизацию (конечным результатом является присоединение водорода).
В некоторых вариантах осуществления изобретения газ, содержащий водород, подается непосредственно в устройство 40 высокой скорости сдвига вместо подачи в трубопровод 13 для соединения с жидким потоком реагентов (то есть углеродсодержащей текучей средой). Насос 5 может быть использован для нагнетания жидкого потока реагентов (углеродсодержащей текучей среды, содержащей серосодержащие соединения) через трубопровод 21, создания подходящего давления и обеспечения регулируемого потока через устройство 40 высокой скорости сдвига и систему 1 высокой скорости сдвига.
В некоторых вариантах осуществления изобретения реагенты и, если имеется, катализатор (например, водный раствор и катализатор) сначала смешивают в резервуаре 10. Реагенты подают в резервуар 10 через подводящие трубопроводы 14 и 15, например. Может быть использовано любое количество подводящих трубопроводов резервуара, на фиг. 1 показаны два трубопровода (14 и 15). В отдельных вариантах осуществления изобретения в резервуар 10 загружают катализатор, который активируют, если требуется, в соответствии с рекомендациями поставщиков катализаторов.
Водород и жидкие реагенты (серосодержащие соединения в углеродсодержащем потоке в трубопроводе 13) смешиваются внутри устройства 40 высокой скорости сдвига, используемого для получения тонкой дисперсии водородсодержащего газа в углеродсодержащей текучей среде. В устройстве 40 высокой скорости сдвига водородсодержащий газ и углеродсодержащая текучая среда являются высокодисперсными, таким образом образуются нанопузырьки, пузырьки субмикронных размеров и/или микропузырьки газообразных реагентов, которые лучше растворяются в растворе и улучшают процесс смешивания реагентов. Например, можно использовать диспергатор компании ИКА®модели ΌΚ 2004/4, трехступенчатое диспергирующее устройство с тремя роторами в наборах со статорами, устанавливаемыми последовательно, для получения дисперсии водородсодержащего газа в жидкой среде, содержащей серосодержащие соединения (то есть реагенты). Конструкция наборов ротор/статор показана, например, на фиг. 3. Объединенные реагенты подаются в устройство высокой скорости сдвига по трубопроводу 13 и поступают в набор ротор/статор первой ступени, роторы и статоры первой ступени могут включать зубья, распределенные соответственно по окружности роторов и статоров первой ступени. Крупная дисперсия выходит с первой ступени и поступает на вторую ступень набора ротор/статор. Роторы и статоры второй ступени также могут включать зубья, распределенные соответственно по окружности роторов и статоров. Дисперсии с уменьшенными размерами пузырьков выходят со второй ступени и поступают на третью ступень набора ротор/статор, которые могут включать зубья роторов и статоров соответственно. Дисперсия выходит из устройства с высокой скоростью сдвига по трубопроводу 18. В некоторых вариантах осуществления изобретения скорость сдвига увеличивается постепенно в продольном направлении вдоль направления движения потока 260.
Например, в некоторых вариантах осуществления изобретения скорость сдвига на первой ступени набора ротор/статор выше скорости сдвига на последующих ступенях. В других вариантах осуществления изобретения скорость сдвига является в основном постоянной вдоль направления движения потока, причем скорость сдвига на каждой ступени является в основном одинаковой.
Если устройство 40 высокой скорости сдвига включает уплотнительное кольцо из политетрафторэтилена, то оно может охлаждаться посредством любого подходящего способа, известного из уровня техники. Например, поток реагентов, движущийся по трубопроводу 13, может быть использован для охлаждения уплотнительного кольца и при этом предварительно подогрет до нужной степени до поступления в устройство 40 высокой скорости сдвига.
- 11 017142
Можно установить скорость вращения ротора(роторов) устройства 40 высокой скорости сдвига в соответствии с диаметром ротора и требуемой окружной скоростью. Как было указано выше, устройство высокой скорости сдвига (например, коллоидная мельница или диспергатор с зубчатым венцом) имеет или фиксированный, или регулируемый зазор между статором и ротором. Устройство 40 высокой скорости сдвига служит для тщательного перемешивания водородсодержащего газа и жидких реагентов (то есть жидкого потока в трубопроводе 13, содержащего серосодержащего соединения). В некоторых вариантах осуществления изобретения сопротивление перемещению реагентов уменьшается благодаря использованию устройства высокой скорости сдвига, при этом скорость реакции увеличивается более чем на 5%. В некоторых вариантах осуществления изобретения сопротивление перемещению реагентов уменьшается благодаря использованию устройства высокой скорости сдвига, при этом коэффициент скорости реакции увеличивается более чем на 5. В некоторых вариантах осуществления изобретения коэффициент скорости реакции увеличивается по крайней мере более чем на 10. В некоторых вариантах осуществления изобретения коэффициент скорости реакции увеличивается в диапазоне от приблизительно 10 до приблизительно 100.
В некоторых вариантах осуществления изобретения устройство 40 высокой скорости сдвига пропускает по крайней мере 300 л/ч при окружной скорости по крайней мере 4500 футов в минуту (23 м/с), которая может превышать 7900 футов в минуту (40 м/с). Потребление мощности может составить приблизительно 1,5 кВт. Хотя измерение мгновенной температуры и давления на конце вращающегося устройство сдвига или вращающегося элемента устройства 40 высокой скорости сдвига затруднено, предполагается, что локализованная температура тщательно перемешанных реагентов превышает 500°С, а давление превышает 500 кг/см2 при условиях кавитации. Результатом перемешивания высокой скоростью сдвига является дисперсия водородсодержащего газа в виде пузырьков микронного или субмикронного диапазона размеров. В некоторых вариантах осуществления изобретения средний размер пузырьков дисперсии составляет менее 1,5 мкм. Соответственно, дисперсия, выходящая из устройства 40 высокой скорости сдвига по трубопроводу 18, включает пузырьки микронного или субмикронного диапазона размеров. В некоторых вариантах осуществления изобретения средний размер пузырьков находится в диапазоне от приблизительно 0,4 до приблизительно 1,5 мкм. В некоторых вариантах осуществления изобретения средний размер пузырьков дисперсии составляет менее 1 мкм. В некоторых вариантах осуществления изобретения средний размер пузырьков составляет менее чем приблизительно 400 нм, а в некоторых случаях может составлять около 100 нм. Во многих вариантах осуществления изобретения дисперсия с микропузырьками может оставаться в дисперсном состоянии при атмосферном давлении по крайней мере в течение 15 мин.
После достижения дисперсного состояния полученная дисперсия газа/жидкости или дисперсия газа/жидкости/твердого вещества выходит из устройства 40 высокой скорости сдвига и поступает по трубопроводу 18 в резервуар 10, как показано на фиг. 1. В результате тщательного перемешивания реагентов до поступления в резервуар 10 значительная часть химической реакции может протекать в устройстве 40 высокой скорости сдвига в присутствии катализатора или без него. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления изобретения реактор/резервуар 10 может использоваться прежде всего для нагрева и выделения газообразного сероводорода из углеродсодержащей текучей среды. Альтернативно или дополнительно резервуар 10 может использоваться в качестве основного реакционного резервуара, в котором образуется большая часть сероводорода. Например, в некоторых вариантах осуществления изобретения резервуар 10 является реактором с неподвижным слоем, включающим неподвижный слой катализатора.
Реактор/резервуар 10 может работать в непрерывном или полунепрерывном режиме или в пакетном режиме. Температура реакции содержимого резервуара 10 может поддерживаться на требуемом уровне с помощью устройств для нагрева и/или охлаждения (например, змеевиков охлаждения) и средств измерения температуры. Контроль за давлением в резервуаре может осуществляться с помощью манометров, а контроль за уровнем реагентов в резервуаре с помощью регулятора уровня (не показан) с использованием способов, известных из уровня техники. Содержимое может перемешиваться в непрерывном или полунепрерывном режиме.
Катализатор
Если катализатор используется для того, чтобы уменьшить содержание серосодержащих компонентов, то катализатор может быть введен как поток суспензии или катализатора в резервуар 10 по трубопроводу 14 и/или 15. Альтернативно или дополнительно катализатор может быть добавлен в другое место в системе 1. Например, катализированная суспензия может быть введена в трубопровод 21. В некоторых вариантах осуществления изобретения трубопровод 21 может содержать поток углеродсодержащей текучей среды и/или возвратный поток из, например, резервуара 10 может быть соединен через трубопровод 16 с трубопроводом 21.
В некоторых вариантах осуществления изобретения резервуар/реактор 10 может включать любой катализатор, известный специалистам в данной области техники как подходящий для гидродесульфурации. В качестве подходящего растворимого катализатора можно использовать сульфид металла на подложке. В некоторых вариантах осуществления изобретения сульфид металла выбирают из группы, вклю
- 12 017142 чающей сульфид молибдена, сульфид кобальта, сульфид рутения и их комбинации. В некоторых вариантах осуществления изобретения катализатор включает сульфид рутения. В некоторых вариантах осуществления изобретения катализатор включает двойную комбинацию сульфида молибдена и сульфида кобальта. В некоторых вариантах осуществления изобретения подложка включает оксид алюминия. В некоторых вариантах осуществления изобретения катализатор включает оксидно-алюминиевый носитель, пропитанный кобальтом и/или молибденом. Катализатор, используемый на этапе гидродесульфурации, может быть обычным катализатором десульфурации, включающем металл группы VI и/или группы VIII на подходящей жаростойкой подложке. В некоторых вариантах осуществления изобретения катализатор гидроочистки включает жаростойкую подложку, выбираемую из группы, включающей двуокись кремния, оксид алюминия, алюмосиликат, цирконий силикат, силикат диоксида титана, оксид титана и оксид циркония. Металл группы VI может включать молибден или вольфрам, а металл группы VIII обычно включает никель или кобальт. Катализатор гидродесульфурации может включать подложку из гаммаоксида алюминия с сильно развитой поверхностью, пропитанную полисульфидами, обычно СоМо или ΝίΜο. В некоторых вариантах осуществления изобретения катализатор гидродесульфурации включает Μο82 вместе с небольшим количеством других металлов, выбираемых из группы, включающей молибден, кобальт, никель, железо и их комбинации. В некоторых вариантах осуществления изобретения катализатор включает оксид цинка. В некоторых вариантах осуществления изобретения катализатор представляет собой обычный катализатор гидроочистки, включающий сульфидированный молибден и никель и/или кобальт.
В некоторых вариантах осуществления изобретения катализатор является алюминосиликатом. В некоторых вариантах осуществления изобретения катализатор является цеолитом с порами промежуточных размеров, например цеолитом, имеющим топологию Ζ8Μ-5. Хотя катализатор может подвергаться химическому превращению в зоне реакции из-за присутствия в нем водорода и серы, он может быть в виде оксида или сульфида при первом вступлении в контакт с углеродсодержащим потоком. Когда система и способ сфокусированы на гидроденитрогенации, то для гидродесульфурации можно выбрать алюмомолибденовый катализатор с кобальтом в качестве катализатора, а для гидроденитрогенации подходящим катализатором может быть алюмомолибденовый катализатор с никелем.
Катализатор может регенерироваться в результате контактирования при повышенной температуре с газообразным водородом или сжигания в воздухе или другом кислородсодержащем газе.
В некоторых вариантах осуществления изобретения резервуар 10 включает неподвижный слой подходящего катализатора. В некоторых вариантах осуществления изобретения катализатор добавляется непрерывно в резервуар 10 через трубопровод 15. В некоторых вариантах осуществления изобретения использование внешнего реактора высокой скорости сдвига под давлением обеспечивает гидродесульфурацию без необходимости использования катализатора, как будет описано ниже в примере 1.
Желательно поддерживать рабочую среднемассовую температуру реагентов ниже их точек воспламенения. В некоторых вариантах осуществления изобретения условиями работы системы 1 предусматривается температура в диапазоне от приблизительно 100 до приблизительно 230°С. В некоторых вариантах осуществления изобретения температура находится в диапазоне от приблизительно 160 до приблизительно 180°С. В отдельных вариантах осуществления изобретения температура реакции, в частности в резервуаре 10, находится в диапазоне от приблизительно 155 до приблизительно 160°С. В некоторых вариантах осуществления изобретения давление реакции в резервуаре 10 находится в диапазоне от приблизительно 202,65 кПа (2 атм) до приблизительно 5,6-6,1 МПа (55-60 атм). В некоторых вариантах осуществления изобретения резервуар 10 работает при атмосферном или близкому к нему давлении. В некоторых вариантах осуществления изобретения, например при гидроочистке нафты, давление в резервуаре 10 находится в диапазоне от приблизительно 345 кПа (50 фунтов на квадратный дюйм) до приблизительно 10,3 МПа (1500 фунтов на квадратный дюйм), а температура реакции в диапазоне от приблизительно 260°С (500°Е) до приблизительно 427°С (800°Е). В некоторых вариантах осуществления изобретения, например при гидроочистке нафты, давление в резервуаре 10 может находиться в диапазоне от приблизительно 2,0 МПа (300 фунтов на квадратный дюйм) до приблизительно 6,9 МПа (1000 фунтов на квадратный дюйм), а температура реакции в диапазоне от приблизительно 371°С (700°Е) до приблизительно 427°С (800°Е).
Дисперсия может быть дополнительно обработана до поступления в резервуар 10, если это требуется. В резервуаре 10 реакция гидродесульфурации начинается/протекает благодаря восстановлению водородом. Содержимое резервуара можно перемешивать в непрерывном или полунепрерывном режиме, можно контролировать температуру реагентов (например, посредством теплообменника) и регулировать уровень текучей среды внутри резервуара 10, используя для этого обычные способы. Газообразный сероводород может быть получен в непрерывном или полунепрерывном режиме или в пакетном режиме в зависимости от конкретных требований. Полученный газообразный сероводород может выходить из резервуара 10 через газовый трубопровод 17. Поток газа может включать, например, непрореагировавший водород, а также полученный газообразный сероводород. В некоторых вариантах осуществления изобретения реагенты выбирают таким образом, чтобы содержание непрореагировавшего водорода в потоке реакционного газа составляло менее приблизительно 6 мас.%. В некоторых вариантах осуществления
- 13 017142 изобретения содержание водорода в потоке реакционного газа в трубопроводе 17 составляет от приблизительно 1 до приблизительно 4 мас.%. Если требуется, то реакционный газ, удаленный через трубопровод 17, может быть подвергнут дальнейшей обработке, а компоненты могут быть повторно использованы.
Поток продуктов реакции выходит из резервуара 10 по трубопроводу 16. В некоторых вариантах осуществления изобретения поток продуктов реакции в трубопроводе 16 включает растворенный газообразный сероводород и подвергается обработке для удаления газообразного сероводорода, как будет описано ниже. В других вариантах осуществления изобретения предусмотрен выход полученного газообразного сероводорода из резервуара 10 через трубопровод 17, а жидкий продукт, содержащий углеродсодержащую текучую среду, из которой были удалены серосодержащие соединения, выходит из резервуара 10 через трубопровод 16.
Многопроходный режим
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 1, система работает в однопроходном режиме, при котором продукт 16, выходящий из резервуара 10, направляется непосредственно на дальнейшую обработку текучей среды и для удаления серы. В некоторых вариантах осуществления изобретения желательно пропускать второй раз содержимое резервуара 10 или жидкой фракции, содержащей непрореагировавшие серосодержащие соединения через устройство 40 высокой скорости сдвига. В данном случае трубопровод 16 может быть подсоединен к трубопроводу 21, как показано пунктирной линией 20, таким образом, чтобы обеспечить рециркуляцию по крайней мере части содержимого трубопровода 16 из резервуара 10 в трубопровод 13 с помощью насоса 5 и затем в устройство 40 высокой скорости сдвига. Водородсодержащий газ может быть дополнительно впрыснут через трубопровод 22 в трубопровод 13 или он может быть добавлен непосредственно в устройство высокой скорости сдвига (не показан). В других вариантах осуществления изобретения поток продуктов в трубопроводе 16 может быть подвергнут дальнейшей обработке (например, газообразный сероводород может быть удален из него) до рецикла части не прореагировавшей в реакции десульфурации жидкости в потоке продуктов, возвращенном в устройство 40 высокой скорости сдвига.
Составные перемешивающие устройства высокой скорости сдвига
В некоторых вариантах осуществления изобретения для дальнейшего улучшения реакции устанавливают последовательно два или более устройства высокой скорости сдвига, подобных устройству 40 высокой скорости сдвига или другой конструкции. Они могут работать в пакетном или непрерывном режиме. В некоторых случаях, когда желательно использовать однопроходный режим, использование составных последовательно установленных устройств высокой скорости сдвига может иметь определенные преимущества. В некоторых вариантах осуществления изобретения при использовании составных последовательно установленных устройств высокой скорости сдвига можно не использовать резервуар 10. Например, в некоторых вариантах осуществления изобретения дисперсия с трубопровода 18 может подаваться во второе устройство высокой скорости сдвига. При использовании составных, установленных последовательно устройств 40 высокой скорости сдвига дополнительный газообразный водород можно впрыскивать в поток, входящий в каждое устройство. В некоторых вариантах осуществления изобретения используют составные устройства 40 высокой скорости сдвига, а дисперсии, выходящие из них, поступают в один или более резервуаров 10.
Последовательная обработка
На фиг. 2 представлена схема системы 300 высокой скорости сдвига согласно другому варианту осуществления изобретения, в котором описанное выше устройство 40 высокой скорости сдвига включено в состав обычной промышленной установки для гидродесульфурации, например установки, используемой на нефтеперерабатывающем заводе. Система 300 гидродесульфурации включает подающий насос 5, с помощью которого подлежащая гидродесульфурации жидкость с подводящего трубопровода 21 насоса нагнетается во внешнее устройство 40 высокой скорости сдвига с целью улучшения процесса гидродесульфурации. При использовании устройства 40 высокой скорости сдвига согласно настоящему изобретению водородсодержащий газ 22 вступает в соединение и реакцию с серосодержащими соединениями, как было отмечено выше, содержащимися в подлежащих гидродесульфурации нефтепродуктах. Давление потока жидкой фазы, поступающего в трубопровод 21, увеличивается с помощью насоса 5. Как было описано выше, насос 5 может быть поршневым прямого вытеснения или шестеренчатым. Вышедший из насоса поток смешивается в трубопроводе 13 с углеродсодержащим потоком реагентов с трубопровода 22 и вводится во впускное отверстие (205 на фиг. 3, например) внешнего устройства 40 высокой скорости сдвига по подводящему трубопроводу 13 устройства высокой скорости сдвига. Поршневой насос 5 прямого вытеснения (или шестеренчатый насос) нагнетает газожидкостную смесь во внешнее устройство 40 высокой скорости сдвига и регулирует ее объем. Как было описано выше, благодаря перемешиванию внутри устройства 40 высокой скорости сдвига создается дисперсия, включающая микропузырьки (и/или пузырьки с субмикронными размерами) водорода, и ускоряется реакция водорода с соединениями серы в потоке органических реагентов. Следовательно, поток, вышедший из устройства высокой скорости сдвига в трубопровод 18, включает дисперсию пузырьков газа с микронными и/или субмикронными размерами, как было описано выше. Обычно жидкий поток нагнетается по трубопроводу 21
- 14 017142 с повышением давления и соединяется с газом в трубопроводе 22, содержащем рециркулирующий газ с высоким содержанием водорода, затем предварительно нагретый поток поступает в пламенный нагреватель (не показан), в котором реакционная смесь выпаривается и нагревается до требуемой температуры перед подачей в резервуар 10. В противоположность этому в системе 300 гидродесульфурации высокой скорости сдвига дисперсия, поступившая в трубопровод 18 из устройства 40 высокой скорости сдвига, содержит дисперсию водородсодержащих газовых пузырьков в жидкой фазе, включающей углеродсодержащие жидкости и серосодержащие соединения. В реакторе 10 с неподвижным слоем гидродесульфурация протекает во время прохождения дисперсии в водопроводе 18 через неподвижный слой катализатора. В некоторых вариантах осуществления изобретения реактор 10 является реактором с псевдоожиженным слоем. В некоторых вариантах осуществления изобретения реакция гидродесульфурации протекает в реакторе 10 при температуре от 100 до 400°С и повышенном абсолютном давлении от 101,325 кПа до 13,2 МПа (от 1 до 130 атм) в присутствии катализатора.
Горячие продукты реакции могут частично охлаждаться при прохождении через теплообменник 80, который может также использоваться для предварительного нагрева загрузки реактора в трубопроводе 21. Поток продуктов реактора проходит через водоохлаждаемый теплообменник в трубопровод 42, затем его давление уменьшается (посредством регулятора давления 50) до приблизительно 303,9-506,6 кПа (3-5 атм). Полученная смесь жидкости и газа поступает по трубопроводу 42 в резервуар 60 газосепаратора, например при температуре 35°С и абсолютном давлении 303,9-506,6 кПа (3-5 атм).
Газ с высоким содержанием водорода после поступления в трубопровод 44 из резервуара 60 газосепаратора пропускается через аминовый контактор 30 для удаления продукта реакции Н2§. Также аммиак может быть удален из полученного газа и восстановлен, например при производстве удобрений.
Часть газообразного Н2§ с высоким содержанием свободного водорода в трубопроводе 54 повторно используют в устройстве 40 высокой скорости сдвига и реакторе 10, а часть газа Н2§ с высоким содержанием свободного водорода из трубопровода 54 может подаваться по трубопроводу 53 в какое-либо другое место (например, в устройство для очистки). Часть газа с высоким содержанием сероводорода, поступившая в трубопровод 44 из резервуара 60 газосепаратора, может быть направлена из трубопровода 44 в трубопровод 45, как будет описано ниже. Сероводород, удаленный и восстановленный с помощью устройства 30 аминовой очистки газа в аминовом потоке с высоким содержанием сероводорода в трубопроводе 48, может быть затем превращен в элементарную серу (например, в установке Клауса). Процесс Клауса может использоваться для окисления газообразного сероводорода с получением воды и для восстановления элементарной серы. Жидкий поток, поступивший в трубопровод 49 из резервуара 60 газосепаратора, может быть направлен для последовательной обработки. Например, на фиг. 2 последовательная обработка включает отпарную колонну 70, посредством которой удаляется высокосернистый газ в газовом трубопроводе 51 из содержащего жидкий десульфурированный продукт потока с кубовыми остатками, поступившего из трубопровода 52. Высокосернистый газ, удаленный из жидкого продукта реакции в трубопроводе 51, может подаваться, по выбору вместе с высокосернистым газом из трубопровода 45, в центральную перерабатывающую установку. Высокосернистый газ, поступивший в трубопровод 51 из колонны 70, может содержать водород, метан, этан, сероводород, пропан и, возможно, бутан и более тяжелые углеводороды. Обработка указанного газа (не показан на фиг. 2) позволяет восстановить пропан, бутан, пентан или более тяжелые компоненты. Остаточный водород, метан, этан и пропан могут быть использованы в качестве топочного газа на нефтеперерабатывающем заводе. Если жидкий поток в трубопроводе 21 включает олефины, то высокосернистый газ в трубопроводе 51 может также включать этан, пропилен, бутены, пентены или более тяжелые компоненты. Аминовый раствор, введенный в абсорбер 30 через подводящий трубопровод 47, может поступать из центральной установки (не показана на фиг. 2) для обработки аминового газа на нефтеперегонном заводе, а аминовый поток с высоким содержанием сероводорода по отводящему трубопроводу 48 абсорбера может быть возвращен в центральную установку (не показана на фиг. 2) для обработки газообразных аминов на нефтеперегонном заводе.
Жидкий продукт после гидроочистки в трубопроводе 52 может затем подвергаться, например, каталитическому риформингу для увеличения октанового числа (которое могло уменьшиться при гидроочистке). В результате каталитического риформинга десульфурированного продукта в трубопроводе 52 может быть получен водород, который в некоторых вариантах осуществления изобретения может быть повторно использован в устройстве 40 высокой скорости сдвига.
Увеличенная площадь поверхности пузырьков водорода микрометровых и/или субмикрометровых размеров в дисперсии в трубопроводе 18, полученных посредством устройства 40 высокой скорости сдвига, способствует увеличению скорости и/или завершенности реакции газообразного водорода с соединениями серы в реакционном потоке, введенном через трубопровод 21. Как было указано выше, дополнительным преимуществом является возможность работы резервуара 10 при более низких температурах и давлениях, что способствует уменьшению как эксплуатационных, так и капитальных затрат. Работа гидроочистителя 10 при более низких температурах способствует минимизированию нежелательного уменьшения октанового числа углеродсодержащего потока. Преимущества настоящего изобретения включают сокращение продолжительности цикла, увеличение производительности, уменьшение эксплуатационных и/или капитальных затрат благодаря возможности использования реакторов меньших
- 15 017142 размеров и/или работе реактора при более низких температурах и/или давлениях и возможности исключения катализатора, но не ограниваются вышеперечисленным.
В некоторых вариантах осуществления изобретения система и способ гидродесульфурации высокой скорости сдвига подходят для уменьшения общего содержания серы до миллионных частей, что предотвращает/уменьшает отравление катализаторов, содержащих благородные металлы, на последующих этапах каталитического риформинга (например, на последующем этапе каталитического риформинга нафты). В некоторых вариантах осуществления изобретения загрузка включает дизельные топлива, а система гидродесульфурации высокой скорости сдвига и способ используются для уменьшения содержания серы в топливе с тем, чтобы оно отвечало требованиям, предъявляемым к дизельным топливам с ультранизким содержанием серы. В некоторых вариантах осуществления изобретения содержание серы в топливе составляет менее 0,03 мас.% (300 промилле по весу). В некоторых вариантах осуществления изобретения содержание серы в топливе составляет менее 0,003 мас.% (30 промилле по весу). В некоторых вариантах осуществления изобретения содержание серы в топливе составляет менее 0,0015 мас.% (15 промилле по весу).
Реакция гидрогенолиза может быть также использована для уменьшения содержания азота в загрузке (гидроденитрогенизация). В некоторых вариантах осуществления изобретения система и способ гидродесульфурации загрузки используются также для одновременной денитрогенизации потока до определенной степени. Раскрытые система и способ могут быть также использованы для насыщения (гидрогенизации) углеводородов, например для превращения олефинов в парафины. В некоторых вариантах осуществления изобретения раскрытые система и способ могут использоваться только для насыщения олефинов или могут использоваться для одновременной десульфурации, денитрогенизации и/или насыщения олефинов до соответствующих парафинов. Раскрытые система и способ могут использоваться для гидроочистки (например, гидроочистки потоков, содержащих нафту) для удаления неуглеводородных компонентов (например, серы, азота и т.д.) и/или улучшения физико-химических свойств добытой нефти, например цвета, индекса вязкости, окисления, чувствительности к ингибиторам и термостойкости.
Улучшенные характеристики перемешивания реагентов с помощью устройства 40 высокой скорости сдвига могут обеспечить улучшенную гидродесульфурацию углеродсодержащих потоков. В некоторых вариантах осуществления изобретения улучшенные характеристики перемешивания делают возможным увеличение скорости прохождения обрабатываемого потока. В некоторых вариантах осуществления изобретения перемешивающее устройство высокой скорости сдвига включается в устоявшийся технологический процесс с тем, чтобы обеспечить увеличение производительности. В отличие от некоторых способов, направленных на увеличении степени гидродесульфурации путем простого повышения давления в реакторе, высокая дисперсность и контактирование, обеспечиваемые внешним перемешивающим устройством высокой скорости сдвига, позволяют во многих случаях уменьшить общее рабочее давление при сохранении или даже увеличении скорости реакции. Не ограничивая себя какой-либо частной теорией, можно утверждать, что уровень или степень перемешивания высокой скоростью сдвига достаточны для увеличения скорости массопереноса и для создания локализованных неидеальных условий, делающих возможным протекание реакций, которое невозможно было бы предсказать, исходя из предварительных расчетов свободной энергии Гиббса. Как полагают, в устройстве высокой скорости сдвига создаются локализованные неидеальные условия, способствующие увеличению температур и давлений, причем наиболее важным является локализованное увеличение давлений. Увеличение давлений и температур в устройстве высокой скорости сдвига является мгновенным и локализованным и вне устройства высокой скорости сдвига они быстро возвращаются к средним условиям системы. В некоторых случаях перемешивающее устройство высокой скорости сдвига вызывает кавитацию, достаточную для диссоциации одного или более реагентов на свободные радикалы, которые могут ускорить химическую реакцию или обеспечить протекание реакции в менее жестких условиях, чем требуется в других случаях. Кавитация может также способствовать увеличению скорости процесса переноса благодаря созданию локальной турбулентности и микроциркуляции жидкости (акустического ветра). Обзор о применении явления кавитации в процессе химической/физической обработки представлен Гогатом и др. в Сауйайои: А (есНио1оду оп (Нс Ιιοπζοπ. СиггсгК 8с1еисе 91 (№ 1: 35-46 (2006)). Перемешивающее устройство высокой скорости сдвига в некоторых вариантах системы и способа согласно настоящему изобретению вызывает кавитацию, благодаря которой водород и серосодержащие соединения диссоциируются на свободные радикалы, которые затем вступают в реакцию с получением продукта, содержащего газообразный сероводород.
В некоторых вариантах осуществления изобретения раскрытые система и способ обеспечивают менее трудоемкий и/или менее капиталоемкий процесс, чем было возможно прежде без использования внешнего устройства 40 высокой скорости сдвига. Потенциальные преимущества раскрытых способов включают уменьшение эксплуатационных расходов и увеличение производительности при использовании существующего процесса. Некоторые варианты раскрытых способов дают дополнительное преимущество уменьшения капитальных расходов на конструктивное исполнение новых способов. В некоторых вариантах осуществления изобретения диспергирование водородсодержащего газа в углеродсодержащей текучей среде, содержащей серосодержащие соединения, с помощью устройства 40 высокой скорости
- 16 017142 сдвига позволяет уменьшить количество непрореагировавших серосодержащих соединений. Потенциальные преимущества некоторых вариантов данной системы и способа гидродесульфурации включают сокращение продолжительности цикла, увеличение производительности, более быстрое протекание реакции конверсии, уменьшение эксплуатационных и/или капитальных затрат благодаря возможности использования реакторов меньших размеров и/или работе при более низких температурах и/или давлениях, но не ограниваются вышеперечисленным.
В некоторых вариантах осуществления изобретения использование раскрытого способа, включающего перемешивание реагентов с помощью внешнего устройства 40 высокой скорости сдвига, позволяет использовать резервуар/реактор 10 при более низкой температуре и/или давлении, чем это было возможно раньше. В некоторых вариантах осуществления изобретения способ включает использование перемешивающего устройства высокой скорости сдвига в устоявшемся технологическом процессе с тем, чтобы обеспечить уменьшение рабочей температуры и/или давления во внешнем устройстве 40 высокой скорости сдвига и/или обеспечить увеличение производительности в процессе без использования устройства 40 высокой скорости сдвига. Резервуар 10 согласно настоящему изобретению используется главным образом для охлаждения текучей среды, так как большая часть реакции протекает во внешнем устройстве 40 высокой скорости сдвига. В некоторых вариантах осуществления изобретения резервуар 10 работает при близком к атмосферному давлении. В некоторых вариантах осуществления изобретения большая часть реакции протекает во внешнем устройстве 40 высокой скорости сдвига. В некоторых вариантах осуществления изобретения реакция гидродесульфурации протекает большей частью во внешнем устройстве 40 высокой скорости сдвига без использования катализатора.
Настоящие системы и способы гидродесульфурации углеродсодержащей текучей среды путем восстановления жидкой фазы водородом включают использование внешнего механического устройства высокой скорости сдвига для обеспечения быстрого контактирования и перемешивания химических ингредиентов в регулируемой среде реактора/устройства высокой скорости сдвига. Устройство высокой скорости сдвига позволяет уменьшить ограничения реакции, связанные с массопереносом и, следовательно, увеличить общую скорость реакции и может обеспечить стабильное протекание реакции серы с водородом в общих рабочих условиях, при которых невозможно было предвидеть, что указанные вещества вступят в реакцию.
Пример 1. Десульфурация с использованием устройства высокой скорости сдвига
Внешняя мельница ΙΚΑ МК 2000 (устройство высокой скорости сдвига/реактор 40) компании ИКА Верке, Инк. Вилмингтон, штат Северная Каролина была подсоединена к десятилитровому резервуару 10 реактора с мешалкой. Оборудование, использованное в процессе десульфурации в данном примере, показано схематически на фиг. 4.
Десятилитровый резервуар 10 реактора с мешалкой включал трубу 10-дюймового диаметра из нержавеющей стали, сваренную с опорной плитой и верхней плитой, включающей вал мешалки и уплотняющую прокладку. Лопастная мешалка 110 использовалась для перемешивания содержимого резервуара 10.
В резервуар было загружено восемь литров средневосточной сырой нефти с высоким содержанием серы. Результаты анализа указанной нефти представлены в табл. 1.
Таблица 1. Анализ сырой нефти
ЭКСПЕРИМЕНТ СПОСОБ РЕЗУЛЬТАТ ЕДИНИЦЫ
Содержание серы АЗТМ ϋ 4294 4,882 мас.%
Плотность в градусах Американского нефтяного института при 60°Р (30°С) АЗТМ ϋ 5002 18,27 О
Плотность при 60°Р (30°С) АЗТМ ϋ 5002 0,9438 г/мл
Удельная плотность при 60°Р (30°С) АЗТМ ϋ 5002 0,9448 -
Резервуар 10 был герметично закрыт, и была запущена циркуляция с нагреванием. В качестве рециркуляционного насоса использовали зубчатый насос Корег Туре 1 компании Роупер Памп Кампани (Комерс Джорджиа). Система 400 включала резервуар 10 с мешалкой 110 и нагреватель 120. Сырая нефть была помещена в резервуар 10, включавший внутреннюю лопастную мешалку 110 и охлаждающий змеевик 125. Резервуар 1 0 также включал клапан 15 нагнетания газа, клапан 17 сброса давления, выпускной клапан 20, датчик 2 температуры и манометр 3. Нагреватель 120 использовался для нагрева резервуара/реактора 10.
Газообразный водород 22 вводился через подводящий трубопровод в устройство 40 высокой скорости сдвига при температуре окружающей среды, поток газа регулировался с помощью клапана сброса давления (не показан), расположенного между распределительным коллектором и устройством 40 высо
- 17 017142 кой скорости сдвига. Затем проводилась реакция гидрогенизации с поддержанием уровня поступления водорода в реактор и с поддержанием заданной температуры в течении заданного времени. Использовался газообразный очищенный водород стандарта Ι8:ΗΥ 200, марки II высокой чистоты 99,9%(+), приобретенный у компании Эргэс Корп. В эксперименте не использовался катализатор, хотя по желанию мог бы быть использован любой катализатор гидродесульфурации, известный специалистам в данной области техники.
Устройство 40 высокой скорости сдвига было установлено на 60 Гц. Нефть нагревалась до 150° С (с помощью нагревателя 120) в течение 2 ч, и затем устройство 40 высокой скорости сдвига было установлено на 80 Гц. Давление на выходе насоса 5 составляло 965 кПа (140 фунтов на квадратный дюйм), а давление в резервуаре 10 составляло 845 кПа (50 фунтов на квадратный дюйм). Остаточное давление поступало в резервуар 10 через конденсатор 130 с водяным охлаждением, который использовался для отвода излишков водорода, сероводорода, аминов, воды и других летучих веществ, полученных в процессе гидродесульфурации, через вентиляционный канал 17.
Процесс гидродесульфурации продолжался в течение еще одного часа. Значения температуры, измеренные в реакторе, увеличились до 168°С, после этого оборудование было остановлено и нефть была оставлена охлаждаться до комнатной температуры, после чего гидродесульфурированный нефтепродукт был извлечен из реактора и был определен его состав. Анализ гидродесульфурированной нефти представлен в табл. 2.
Таблица 2. Анализ гидродесульфурированной нефти
ЭКСПЕРИМЕНТ СПОСОБ РЕЗУЛЬТАТ ЕДИНИЦЫ
Содержание серы АЗТМ ϋ 4294 2,357 мас.%
Плотность в градусах Американского нефтяного института при 60°Е (30°С) АЗТМ ϋ 5002 16,74 О
Плотность при 60°Г (30°С) АЗТМ ϋ 5002 0,9545 г/мл
Удельная плотность при 60°Р (30°С) АЗТМ ϋ 5002 0,9536 -
Результаты, представленные в табл. 2, показывают на 50% уменьшение содержания серы в сырой нефти при использовании системы высокой скорости сдвига и способа согласно настоящему изобретению.
Хотя выше были приведены и описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения, специалисты в данной области техники могут вносить изменения, не выходя за пределы существа и объема изобретения. Вышеприведенные варианты осуществления изобретения были приведены только для примера и не должны ограничивать настоящее изобретение. Многие варианты и модификации, раскрытые в данном описании, являются практически осуществимыми и не выходят за пределы объема изобретения. Следует понимать, что прямо указанные области или пределы числовых значений включают итеративные области или пределы величин, попадающих в прямо указанные области или пределы числовых значений (например, от приблизительно 1 до приблизительно 10 включает 2, 3, 4 и т.д; более 0,10 включает 0,11; 0,12; 0,13 и т.д.). Использование выражения по выбору в отношении любого заявленного элемента означает, что указанный элемент требуется или не требуется. Обе альтернативы не выходят за рамки притязаний. Следует понимать, что использование более широких терминов, например включает, имеет и т.д., не исключает более узкие термины, например состоит из, в основном состоит из и т.д.
Соответственно, объем защиты не ограничивается вышеприведенным описанием, он ограничивается только нижеследующей формулой изобретения. Объем защиты включает все эквиваленты объектов формулы изобретения. Каждый и все пункты формулы изобретения включены в описание в качестве вариантов осуществления настоящего изобретения. Таким образом, формула изобретения является дальнейшим развитием описания и дополняет предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения. Все патенты, заявки на патенты и публикации, упомянутые в данном описании, включены в данное описание в качестве ссылок с целью приведения примеров и деталей, дополняющих изложенные в настоящем описании.

Claims (18)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ обработки жидких потоков в виде их гидродесульфурации, гидроденитрогенизации, гидроочистки или их комбинации, включающий образование дисперсии, содержащей пузырьки водородсодержащего газа, диспергированные в жидкой фазе, включающей углеводороды, со средним диаметром указанных пузырьков менее 1,5 мкм, при этом водородосодержащий газ и жидкую фазу подвергают воздействию со скоростью сдвига, превышающей 20000 с-1.
  2. 2. Способ по п.1, в котором средний диаметр пузырьков газа составляет менее 1 мкм.
    - 18 017142
  3. 3. Способ по п.1, в котором жидкая фаза включает углеводороды, выбранные из группы, включающей жидкий природный газ, сырую нефть, фракции сырой нефти, бензин, дизельное топливо, нафту, керосин, топливо для реактивных двигателей, нефтяное топливо и их комбинации.
  4. 4. Способ по п.1, в котором при образовании дисперсии из смеси водородсодержащего газа и жидкой фазы задают скорость сдвига, превышающую 100000 с-1.
  5. 5. Способ по п.1, в котором при образовании дисперсии осуществляют контакт водородсодержащего газа с жидкой фазой в устройстве высокой скорости сдвига, содержащем по меньшей мере один ротор, который вращают с окружной скоростью по меньшей мере 22,9 м/с, и статор, образующими сдвиговой зазор.
  6. 6. Способ по п.1, в котором дополнительно осуществляют контакт дисперсии с катализатором, проявляющим активность по отношению к гидродесульфурации, гидроденитрогенации, гидроочистке или их комбинации.
  7. 7. Способ по п.6, в котором катализатор содержит металл, выбранный из группы, включающей кобальт, молибден, рутений и комбинации указанных металлов.
  8. 8. Способ обработки жидких потоков в виде их гидродесульфурации, гидроденитрогенации или гидроочистки, включающий воздействие на смесь водородсодержащего газа и жидкости, включающей серосодержащие компоненты, азотсодержащие компоненты, ненасыщенные связи или их комбинацию, скоростью сдвига, превышающей 20000 с-1 в устройстве высокой скорости сдвига, для получения дисперсии водорода в непрерывной жидкой фазе, введение дисперсии в реактор с неподвижным слоем, содержащим катализатор, проявляющим активность к гидродесульфурации, гидроденитрогенизации, гидроочистке или их комбинации, и выведение из реактора продукта реактора.
  9. 9. Способ по п.8, который дополнительно включает разделение продукта реактора на поток газа и поток жидких продуктов, включающий десульфурированный углеводородсодержащий жидкий продукт, удаление сероводорода из потока газа для получения потока газа с низким содержанием сероводорода и возвращение по меньшей мере части потока газа с низким содержанием сероводорода в устройство высокой скорости сдвига.
  10. 10. Способ по п.9, который дополнительно включает риформинг десульфурированного углеводородсодержащего жидкого продукта.
  11. 11. Способ по п.10, который дополнительно включает восстановление водорода после риформинга и повторное использование по меньшей мере части восстановленного водорода.
  12. 12. Устройство для обработки жидких потоков в виде их гидродесульфурации, гидроденитрогенации или гидроочистки, включающее по меньшей мере одно перемешивающее устройство высокой скорости сдвига, содержащее по меньшей мере один генератор, снабженный ротором и статором, разделенные сдвиговым зазором, представляющим собой минимальное расстояние между ротором и статором, и насос, выполненный с возможностью нагнетания жидкого потока, включающего жидкую фазу, в устройство высокой скорости сдвига, при этом окружная скорость ротора составляет по меньшей мере 22,9 м/с.
  13. 13. Устройство по п.12, в котором указанное по меньшей мере одно перемешивающее устройство высокой скорости сдвига выполнено с возможностью получения пузырьков водородсодержащего газа в жидкой фазе, выбранной из группы, включающей серосодержащие компоненты и углеводороды, азотсодержащие компоненты и углеводороды, и ненасыщенные углеводороды со средним диаметром пузырьков дисперсии менее 400 нм.
  14. 14. Устройство по п.12, которое включает по меньшей мере два перемешивающих устройства высокой скорости сдвига.
  15. 15. Устройство по п.12, которое включает по меньшей мере два генератора.
  16. 16. Устройство по п.15, в котором скорость сдвига первого генератора больше скорости сдвига второго генератора.
  17. 17. Устройство для обработки жидких потоков в виде их гидродесульфурации, гидроденитрогенации или гидроочистки, включающее реактор с неподвижным слоем катализатора, выбранный из группы, включающей реактор гидродесульфурации, реактор гидроденитрогенации и реактор гидроочистки, и устройство высокой скорости сдвига, выполненное с возможностью получения пузырьков водорода, диспергированных в жидкости, со средним диаметром менее приблизительно 5 мкм, и снабженное впускным отверстием потока текучей среды, содержащего жидкость и газообразный водород, выпускным отверстием дисперсии продукта, соединенным с возможностью переноса текучей среды с впускным отверстием реактора.
  18. 18. Устройство по п.17, в котором устройство высокой скорости сдвига содержит мельницу высокой скорости сдвига, окружная скорость которой больше 5,08 м/с.
EA200901635A 2007-06-27 2008-06-24 Способ и устройство для обработки жидких потоков EA017142B1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US94645507P 2007-06-27 2007-06-27
US94644807P 2007-06-27 2007-06-27
PCT/US2008/067974 WO2009002960A1 (en) 2007-06-27 2008-06-24 System and process for hydrodesulfurization, hydrodenitrogenation, or hydrofinishing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200901635A1 EA200901635A1 (ru) 2010-04-30
EA017142B1 true EA017142B1 (ru) 2012-10-30

Family

ID=40159083

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200901635A EA017142B1 (ru) 2007-06-27 2008-06-24 Способ и устройство для обработки жидких потоков

Country Status (11)

Country Link
US (2) US8021539B2 (ru)
EP (1) EP2114563A4 (ru)
JP (1) JP2010520367A (ru)
KR (2) KR20090106585A (ru)
CN (1) CN101588864B (ru)
CA (1) CA2675825C (ru)
EA (1) EA017142B1 (ru)
MX (1) MX2009007601A (ru)
MY (1) MY143175A (ru)
WO (1) WO2009002960A1 (ru)
ZA (1) ZA200904649B (ru)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2662435C2 (ru) * 2013-03-15 2018-07-26 Юоп Ллк Способ и установка для извлечения и смешивания гидрообработанных углеводородов и композиция
RU2664535C2 (ru) * 2013-03-15 2018-08-20 Юоп Ллк Способ и установка для извлечения подвергнутых гидропереработке углеводородов при использовании одной колонны фракционирования продуктов
RU2665573C2 (ru) * 2013-03-15 2018-08-31 Юоп Ллк Способ и установка для извлечения подвергнутых гидропереработке углеводородов при использовании отпарных колонн
RU2686213C1 (ru) * 2018-08-24 2019-04-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Красноярский государственный аграрный университет" Диспергатор
RU2693136C2 (ru) * 2013-10-03 2019-07-01 Эбен Холдингз Инк. Генератор нанопузырьков, способ получения жидких растворов, содержащих нанопузырьки, и их применение

Families Citing this family (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9669381B2 (en) 2007-06-27 2017-06-06 Hrd Corporation System and process for hydrocracking
US8394861B2 (en) * 2007-06-27 2013-03-12 Hrd Corporation Gasification of carbonaceous materials and gas to liquid processes
US8021539B2 (en) 2007-06-27 2011-09-20 H R D Corporation System and process for hydrodesulfurization, hydrodenitrogenation, or hydrofinishing
US8128808B2 (en) * 2008-06-12 2012-03-06 H R D Corporation Process for hydrodesulfurization, hydrodenitrogenation, hydrofinishing, or amine production
US8261726B2 (en) * 2008-07-03 2012-09-11 H R D Corporation High shear process for air/fuel mixing
CA2750176C (en) * 2009-01-20 2014-08-12 H R D Corporation Process for hydrodesulfurization, hydrodenitrogenation, hydrofinishing, or amine production
MY164365A (en) 2009-02-11 2017-12-15 H R D Corp High shear hydrogenation of wax and oil mixtures
WO2011017118A2 (en) * 2009-07-28 2011-02-10 Hrd Corporation High shear production of value-added product from refinery-related gas
EA025489B1 (ru) * 2009-11-17 2016-12-30 Эйч А Ди Корпорейшн Способ удаления асфальтенов из тяжелой нефти путем воздействия с высокой скоростью сдвига
US8821713B2 (en) * 2009-12-17 2014-09-02 H R D Corporation High shear process for processing naphtha
JP2011036862A (ja) * 2010-08-05 2011-02-24 Sintokogio Ltd 循環式分散システム及び循環式分散方法
US8845885B2 (en) * 2010-08-09 2014-09-30 H R D Corporation Crude oil desulfurization
CN102399587B (zh) * 2010-09-09 2014-05-28 中国石油化工股份有限公司 一种汽油选择性加氢脱硫方法
EP2450449A1 (en) * 2010-11-09 2012-05-09 Ineos Commercial Services UK Limited Process and apparatus for the production of alcohols
EA201391403A1 (ru) 2011-03-29 2014-11-28 ФЬЮЭЛИНА ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи Гибридное топливо и способ его производства
EA029545B1 (ru) * 2012-04-06 2018-04-30 Эйч А Ди Корпорейшн Применение высоких скоростей сдвига при обработке масел
SG10201702254UA (en) * 2012-09-21 2017-05-30 China Petroleum & Chem Corp Hydrocarbon oil hydrotreating method
US20140209508A1 (en) * 2013-01-25 2014-07-31 H R D Corporation System and process for thermal cracking and steam cracking
US20140209507A1 (en) * 2013-01-25 2014-07-31 H R D Corporation System and process for catalytic cracking and reforming
WO2014116272A1 (en) * 2013-01-25 2014-07-31 H R D Corporation System and process for coal liquefaction
US20140209509A1 (en) * 2013-01-25 2014-07-31 H R D Corporation System and process for hydrocracking and hydrogenation
WO2014116273A1 (en) * 2013-01-25 2014-07-31 H R D Corporation Method of high shear comminution of solids
CA2843041C (en) 2013-02-22 2017-06-13 Anschutz Exploration Corporation Method and system for removing hydrogen sulfide from sour oil and sour water
US9708196B2 (en) 2013-02-22 2017-07-18 Anschutz Exploration Corporation Method and system for removing hydrogen sulfide from sour oil and sour water
US9364773B2 (en) 2013-02-22 2016-06-14 Anschutz Exploration Corporation Method and system for removing hydrogen sulfide from sour oil and sour water
US11440815B2 (en) 2013-02-22 2022-09-13 Anschutz Exploration Corporation Method and system for removing hydrogen sulfide from sour oil and sour water
WO2014131644A1 (en) * 2013-03-01 2014-09-04 Tetra Laval Holdings & Finance S.A. A liquid processing mixer and method
US9850437B2 (en) 2013-09-10 2017-12-26 H R D Corporation Enhanced processes to produce value-added products from light gases
US9682494B2 (en) * 2014-03-20 2017-06-20 Amix Systems Ltd. Colloidal mixing method for slurries
CN104492210B (zh) * 2014-11-22 2016-08-24 中北大学 一种适用于船舶上的烟气脱硫除尘工艺及一体化装置
MX2017007234A (es) 2014-12-03 2018-04-10 Univ Drexel Incorporacion directa de gas natural en combustibles liquidos de hidrocarburo.
WO2016099787A1 (en) 2014-12-17 2016-06-23 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Methods and systems for treating a hydrocarbon feed
US11788017B2 (en) 2017-02-12 2023-10-17 Magëmã Technology LLC Multi-stage process and device for reducing environmental contaminants in heavy marine fuel oil
US12025435B2 (en) 2017-02-12 2024-07-02 Magēmã Technology LLC Multi-stage device and process for production of a low sulfur heavy marine fuel oil
US20190233741A1 (en) 2017-02-12 2019-08-01 Magēmā Technology, LLC Multi-Stage Process and Device for Reducing Environmental Contaminates in Heavy Marine Fuel Oil
US10604709B2 (en) 2017-02-12 2020-03-31 Magēmā Technology LLC Multi-stage device and process for production of a low sulfur heavy marine fuel oil from distressed heavy fuel oil materials
US10307695B2 (en) 2017-08-22 2019-06-04 Strom W. Smith Degassing system and tower for sulfur process
FR3075941B1 (fr) * 2017-12-22 2021-02-26 Axens Echangeur de chaleur bobine pour hydrotraitement ou hydroconversion
FR3075942B1 (fr) * 2017-12-22 2020-07-17 Axens Echangeur de chaleur bobine pour hydrotraitement ou hydroconversion
US10793434B2 (en) 2019-01-25 2020-10-06 Strom W. Smith System for hydrogen sulfide destruction and sulfur recovery
CN111482135A (zh) * 2019-01-29 2020-08-04 南京大学 侧置式气液强化乳化固定床反应装置及方法
CN111482136A (zh) * 2019-01-29 2020-08-04 南京大学 上置式气液强化乳化固定床反应装置及方法
CN111686647A (zh) * 2019-03-15 2020-09-22 南京延长反应技术研究院有限公司 一种微界面强化润滑油加氢精制反应***及方法
CN111686644A (zh) * 2019-03-15 2020-09-22 南京延长反应技术研究院有限公司 一种下行式固定床油品加氢微界面强化反应***
CN111686645A (zh) * 2019-03-15 2020-09-22 南京延长反应技术研究院有限公司 一种微界面强化蜡油加氢反应***及方法
CN111359542A (zh) * 2019-03-15 2020-07-03 南京延长反应技术研究院有限公司 一种微界面强化柴油加氢精制反应***及方法
CN111530380B (zh) * 2019-03-15 2021-02-02 南京延长反应技术研究院有限公司 一种重油加氢制备船舶燃料的微界面强化反应***及方法
KR20200144791A (ko) 2019-06-19 2020-12-30 에스케이이노베이션 주식회사 중질유의 수소 처리 방법
CN110947346A (zh) * 2019-11-26 2020-04-03 张其凯 微分式加氢反应装置
CN111892946A (zh) * 2020-07-22 2020-11-06 珠海天汇能源科技有限公司 一种常压加氢工艺及常压加氢装置
GB202208694D0 (en) * 2022-06-14 2022-07-27 New Heat Development Ltd A gas generator

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1192772A (ja) * 1997-09-24 1999-04-06 Mitsubishi Oil Co Ltd 接触分解ガソリンの水素化脱硫方法及びガソリン
US6251263B1 (en) * 1998-10-05 2001-06-26 Nippon Mitsubishi Oil Corporation Process and apparatus for hydrodesulfurization of diesel gas oil
EP0964745B1 (en) * 1997-02-13 2001-09-26 Engelhard Corporation Process for hydrogenation, hydroisomerization and/or hydrodesulfurization of a sulfur contaminant containing feedstock
US6413413B1 (en) * 1998-12-31 2002-07-02 Catalytic Distillation Technologies Hydrogenation process

Family Cites Families (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2520424A (en) 1947-05-02 1950-08-29 Procter & Gamble Continuous hydrogenator
GB887794A (en) * 1957-07-19 1962-01-24 Jule Anthony Rabo Hydrogenation of hydrocarbons
US3147206A (en) 1962-01-29 1964-09-01 Union Oil Co Hydrocracking process with the use of a hydrogen donor
US3523887A (en) 1968-10-11 1970-08-11 Mobil Oil Corp Catalytic hydrocracking with a mixture of crystalline aluminosilicate amorphous base cracking compounds promoted with one or more hydrogenation components
US3887167A (en) 1971-02-09 1975-06-03 Du Pont Apparatus for manufacture of organic isocyanates
US3884798A (en) 1972-02-24 1975-05-20 Universal Oil Prod Co Hydrocracking process using co-extruded nickel-on-silica-alumina
JPS5035523B2 (ru) * 1972-03-31 1975-11-17
US4108682A (en) * 1973-11-07 1978-08-22 Nippon Oil Company Ltd. Process for fluidized contact
DE2363888A1 (de) 1973-12-21 1975-07-03 Auer Hans Heinrich Vorrichtung mit rotierenden werkzeugen zur kontinuierlichen behandlung von stoffen in fliessfaehiger form
US4434049A (en) 1982-03-17 1984-02-28 Dean Robert R Residual oil feed process for fluid catalyst cracking
US4973430A (en) * 1983-10-07 1990-11-27 Rivers Jr Jacob B Continuous hydrogenation of unsaturated oils
US4861459A (en) 1987-01-16 1989-08-29 Uop Inc. Low pressure mixing process for atomizing fluids
US5133941A (en) * 1988-08-19 1992-07-28 Phillips Petroleum Company Apparatus for hydrogenating hydrocarbons
TW218865B (ru) * 1992-01-24 1994-01-11 Asahi Carbon Kabushiki Kaisha
US5279463A (en) 1992-08-26 1994-01-18 Holl Richard A Methods and apparatus for treating materials in liquids
US5316753A (en) 1992-10-09 1994-05-31 Chevron Research And Technology Company Zeolite SSZ-35
DE4428018A1 (de) 1994-08-08 1996-02-15 Bayer Ag Verfahren zur Herstellung von aromatischen Aminen
WO1998059019A1 (en) * 1997-06-24 1998-12-30 Process Dynamics, Inc. Two phase hydroprocessing
US6368367B1 (en) 1999-07-07 2002-04-09 The Lubrizol Corporation Process and apparatus for making aqueous hydrocarbon fuel compositions, and aqueous hydrocarbon fuel composition
US6368366B1 (en) 1999-07-07 2002-04-09 The Lubrizol Corporation Process and apparatus for making aqueous hydrocarbon fuel compositions, and aqueous hydrocarbon fuel composition
US6383237B1 (en) 1999-07-07 2002-05-07 Deborah A. Langer Process and apparatus for making aqueous hydrocarbon fuel compositions, and aqueous hydrocarbon fuel compositions
CA2249051A1 (en) * 1998-09-29 2000-03-29 Canadian Environmental Equipment & Engineering Technologies Inc. Process for upgrading crude oil using low pressure hydrogen
US6471392B1 (en) 2001-03-07 2002-10-29 Holl Technologies Company Methods and apparatus for materials processing
US7538237B2 (en) 1999-07-02 2009-05-26 Kreido Laboratories Process for high shear gas-liquid reactions
US6742774B2 (en) 1999-07-02 2004-06-01 Holl Technologies Company Process for high shear gas-liquid reactions
US6530964B2 (en) 1999-07-07 2003-03-11 The Lubrizol Corporation Continuous process for making an aqueous hydrocarbon fuel
US6827749B2 (en) * 1999-07-07 2004-12-07 The Lubrizol Corporation Continuous process for making an aqueous hydrocarbon fuel emulsions
US6517706B1 (en) * 2000-05-01 2003-02-11 Petro-Canada Hydrocracking of heavy hydrocarbon oils with improved gas and liquid distribution
US20030084658A1 (en) * 2000-06-20 2003-05-08 Brown Kevin F Process for reducing pollutants from the exhaust of a diesel engine using a water diesel fuel in combination with exhaust after-treatments
DE10217866A1 (de) 2002-04-22 2003-11-06 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zur Olefinherstellung
DE10219863B4 (de) 2002-05-03 2014-03-27 Indian Oil Corporation Limited Rückstandscrackvorrichtung mit Katalysator- und Adsorptionsmittelregeneratoren und Verfahren hierfür
EP1540302A4 (en) 2002-09-11 2008-05-07 Kreido Lab METHOD AND DEVICES FOR MIXING AND REACTING MATERIALS WITH GREAT SHARING
JP4112943B2 (ja) 2002-10-28 2008-07-02 出光興産株式会社 炭化水素の接触分解によるオレフィンの製造方法
US6868366B1 (en) 2003-09-16 2005-03-15 General Electric Company Method for measuring piping forces acting on a turbine casing
US7329790B2 (en) 2004-04-15 2008-02-12 Uop Llc Wet scrubbing and recycle of effluent-contaminating catalyst particles in an oxygenate-to-olefin process
US7517446B2 (en) * 2004-04-28 2009-04-14 Headwaters Heavy Oil, Llc Fixed bed hydroprocessing methods and systems and methods for upgrading an existing fixed bed system
US7214309B2 (en) * 2004-09-10 2007-05-08 Chevron U.S.A. Inc Process for upgrading heavy oil using a highly active slurry catalyst composition
EP1819435A1 (en) 2004-11-16 2007-08-22 Velocys Inc. Multiphase reaction process using microchannel technology
US7790018B2 (en) * 2005-05-11 2010-09-07 Saudia Arabian Oil Company Methods for making higher value products from sulfur containing crude oil
US7556679B2 (en) 2005-08-04 2009-07-07 Xerox Corporation Processes for preparing phase change inks
US7510689B2 (en) 2005-12-21 2009-03-31 Genoil Inc. Method and apparatus for introducing fluids into a hydrocracking reactor
US8021539B2 (en) 2007-06-27 2011-09-20 H R D Corporation System and process for hydrodesulfurization, hydrodenitrogenation, or hydrofinishing

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0964745B1 (en) * 1997-02-13 2001-09-26 Engelhard Corporation Process for hydrogenation, hydroisomerization and/or hydrodesulfurization of a sulfur contaminant containing feedstock
JPH1192772A (ja) * 1997-09-24 1999-04-06 Mitsubishi Oil Co Ltd 接触分解ガソリンの水素化脱硫方法及びガソリン
US6251263B1 (en) * 1998-10-05 2001-06-26 Nippon Mitsubishi Oil Corporation Process and apparatus for hydrodesulfurization of diesel gas oil
US6413413B1 (en) * 1998-12-31 2002-07-02 Catalytic Distillation Technologies Hydrogenation process

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2662435C2 (ru) * 2013-03-15 2018-07-26 Юоп Ллк Способ и установка для извлечения и смешивания гидрообработанных углеводородов и композиция
RU2664535C2 (ru) * 2013-03-15 2018-08-20 Юоп Ллк Способ и установка для извлечения подвергнутых гидропереработке углеводородов при использовании одной колонны фракционирования продуктов
RU2665573C2 (ru) * 2013-03-15 2018-08-31 Юоп Ллк Способ и установка для извлечения подвергнутых гидропереработке углеводородов при использовании отпарных колонн
RU2693136C2 (ru) * 2013-10-03 2019-07-01 Эбен Холдингз Инк. Генератор нанопузырьков, способ получения жидких растворов, содержащих нанопузырьки, и их применение
RU2693136C9 (ru) * 2013-10-03 2019-10-07 Эбед Холдингз Инк. Генератор нанопузырьков, способ получения жидких растворов, содержащих нанопузырьки, и их применение
RU2686213C1 (ru) * 2018-08-24 2019-04-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Красноярский государственный аграрный университет" Диспергатор

Also Published As

Publication number Publication date
MY143175A (en) 2011-03-31
CA2675825A1 (en) 2008-12-31
EP2114563A4 (en) 2011-09-07
EA200901635A1 (ru) 2010-04-30
US8371741B2 (en) 2013-02-12
KR20120047992A (ko) 2012-05-14
US8021539B2 (en) 2011-09-20
KR20090106585A (ko) 2009-10-09
US20110293486A1 (en) 2011-12-01
JP2010520367A (ja) 2010-06-10
EP2114563A1 (en) 2009-11-11
CA2675825C (en) 2013-06-18
MX2009007601A (es) 2009-07-24
WO2009002960A1 (en) 2008-12-31
ZA200904649B (en) 2010-09-29
US20090000989A1 (en) 2009-01-01
CN101588864A (zh) 2009-11-25
KR101281106B1 (ko) 2013-07-02
CN101588864B (zh) 2012-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA017142B1 (ru) Способ и устройство для обработки жидких потоков
JP5536461B2 (ja) 水素化分解のための装置及び方法
US8128808B2 (en) Process for hydrodesulfurization, hydrodenitrogenation, hydrofinishing, or amine production
JP2013500973A (ja) 精製所関連ガスからの付加価値製品の高剪断製造
KR20130031367A (ko) 원유 탈황
CA2750176C (en) Process for hydrodesulfurization, hydrodenitrogenation, hydrofinishing, or amine production
US20140209513A1 (en) System and process for coal liquefaction
US20140209508A1 (en) System and process for thermal cracking and steam cracking
US20140209509A1 (en) System and process for hydrocracking and hydrogenation
US20140209507A1 (en) System and process for catalytic cracking and reforming

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM BY KG MD TJ

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AZ KZ TM RU