FI82709C

FI82709C - Process for producing a hydrogen-rich gas stream

Info

Publication number: FI82709C
Application number: FI860407A
Authority: FI
Inventors: Arthur Raymond Greenwood; Raymond Maslin
Original assignee: Uop Inc
Priority date: 1986-01-28
Filing date: 1986-01-28
Publication date: 1991-04-10
Also published as: FI82709B; FI860407A0; FI860407A

Description

1 827091 82709

Menetelmä vetyrikkaan kaasuvirtauksen valmistamiseksi -Förfarande för framställning av en väterik gasström Tämä keksintö kohdistuu parannettuun menetelmään vetyrikkaan kaasuvirtauksen talteenottamiseksi katalyyttisen hiilivedyn konversiovyöhykkeen vety- ja hiilivetypoistovirrasta. Tarkemmin sanoen kuvattu keksinnön tekniikka soveltuu käytettäväksi hyväksi katalyyttisissä hiilivedyn konversioreaktioissa, jotka johtavat vedyn nettotuotantoon.This invention relates to an improved process for recovering a hydrogen-rich gas stream from a hydrogen and hydrocarbon removal stream in a catalytic hydrocarbon conversion zone. More specifically, the described technique of the invention is suitable for use in catalytic hydrocarbon conversion reactions leading to net hydrogen production.

Eri tyyppiset katalyyttiset hiilivedyn konversioreaktiosystee-mit ovat saavuttaneet laajaa käyttöä kaikkialla öljy- ja petrokemian teollisuudessa hiilivetyjen konversion toteuttamiseksi lukuisiksi tuotteiksi. Tällaisissa systeemeissä käytetyt reaktiot ovat joko eksotermisiä tai endotermisiä ja mikä tärkeämpää tälle keksinnölle, johtavat usein joko vedyn netto-tuotantoon, tai vedyn nettokulutukseen. Tällaisia reaktiosys-teemejä sovellettuna öljynjalostukseen on käytetty lukuisten hiilivetyjen konversioreaktioiden suorittamiseen, kuten niiden, jotka ovat vallitsevia katalyyttisessä reformoinnissa, etyyli-bentseenin dehydrauksessa styreeniksi, propaanin ja butaanin dehydrauksessa jne.Various types of catalytic hydrocarbon conversion reaction systems have achieved widespread use throughout the petroleum and petrochemical industries to effect the conversion of hydrocarbons to numerous products. The reactions used in such systems are either exothermic or endothermic and, more importantly to this invention, often result in either net hydrogen production, or net hydrogen consumption. Such reaction systems, when applied to oil refining, have been used to perform numerous hydrocarbon conversion reactions, such as those predominant in catalytic reforming, dehydration of ethylbenzene to styrene, dehydration of propane and butane, and the like.

• · Öljynjalostamot ja petrokemian laitokset käsittävät tavallisesti *···' lukuisia reaktiosysteemejä. Jotkut systeemit ovat vedyn netto- kuluttajia, kun taas toiset systeemit jalostamossa tai petro-kemian laitoksessa saattavat johtaa vedyn nettotuotantoon.• · Oil refineries and petrochemical plants usually comprise * ··· 'numerous reaction systems. Some systems are net consumers of hydrogen, while others in a refinery or Petro-chemical plant may lead to net hydrogen production.

•J.· Koska vety on suhteellisen kallis hyödyke, on hiilivetyjen kon- versioalalla tullut tavaksi toimittaa vetyä reaktiosysteemeistä, jotka johtavat vedyn nettotuotantoon, reaktiosysteemeihin, jotka ovat vedyn nettokuluttajia. Silloin tällöin vetyä kuluttaviin reaktiosysteemeihin johdetun nettovedyn on oltava .·1- erittäin puhdasta johtuen systeemeissä käytetyistä reaktio- "! olosuhteista ja/tai katalyytistä. Tällainen tilanne saattaa . vaatia vetyä tuottavista reaktiosysteemeistä saatavan vedyn käsittelyä rikkivedyn, kevyiden hiilivetyjen jne. poistami-*:** seksi nettovetyvirrasta.• J. · Because hydrogen is a relatively expensive commodity, it has become customary in the hydrocarbon conversion industry to supply hydrogen from reaction systems leading to net hydrogen production to reaction systems that are net consumers of hydrogen. In this case, the net hydrogen introduced into the hydrogen-consuming reaction systems must be. · Very pure due to the reaction conditions and / or catalyst used in the systems. Such a situation may require the treatment of hydrogen from hydrogen-producing reaction systems to remove hydrogen sulfide, light hydrocarbons, etc. * sex from the net hydrogen stream.

« · • · • · » · 2 82709«· • · • · · 2 82709

Vaihtoehtoisesti öljyn jalostamon tai petrokemian laitoksen vetytasapaino saattaa johtaa vedyn ylimäärään, ts. vetyä tuottavat reaktioeysteemit tuottavat vetyä enemmän kuin tarvitaan vetyä kuluttaviin reaktiosysteemeihin. Tällaisessa tapauksessa ylimääräinen vety voidaan johtaa öljyn jalostamon tai petrokemian laitoksen polttoainesysteeniin. Kuitenkin koska ylimääräiseen vetyyn on usein sekoittunut arvokkaita komponentteja, kuten C3+-hii1ivetyjä, on usein toivottavaa käsitellä ylimääräistä vetyä näiden komponenttien talteenottamiseksi ennen sen johtamista polttoaineeksi.Alternatively, the hydrogen balance of an oil refinery or petrochemical plant may result in an excess of hydrogen, i.e., hydrogen-producing reaction systems produce more hydrogen than is required for hydrogen-consuming reaction systems. In such a case, the excess hydrogen can be fed to the fuel system of an oil refinery or petrochemical plant. However, since valuable hydrogen, such as C3 + hydrocarbons, is often mixed with the excess hydrogen, it is often desirable to treat the excess hydrogen to recover these components before converting it to fuel.

Tyypillisiä nettovetyä tuottavia hiilivetyjen reaktiosysteemejä ovat katalyyttinen reformointi, alkyyliaromaattien katalyyttinen dehydraus ja parafiinien katalyyttinen dehydraus. Yleisesti käytettyjä nettovetyä kuluttavia reaktiosysteemejä ovat vetykä-sittely, hydrokrakkaus ja katalyyttinen hydraus. Yllä mainituista nettovetyä tuottavista ja kuluttavista hiilivetyjen reakt io-systeemeistä katalyyttinen reformointi kohoaa erääksi yleisimmin käytetyistä. Laajan käyttöalueensa ja hyödyllisyytensä ansiosta vedyn päälähteenä nettovetyä kuluttaville reaktiosys-teemeille katalyyttisestä reformoinnista on tullut hyvin tunnettu hiilivetyjen konversioreaktiosysteemien alalla. Näin ollen seu-raavassa keksinnön selostuksessa viitataan sen soveltamiseen katalyyttiseen reformointireaktiosysteemiin. Seuraavan selostuksen ei kuitenkaan ole katsottava rajoittavan kohtuuttomasti keksinnön laajaa suojapiiriä, jolla keksinnöllä on laaja sovellutusalue monissa hiilivetyjen konversioreaktiosysteemeissä.Typical net hydrogen-producing hydrocarbon reaction systems include catalytic reforming, catalytic dehydration of alkyl aromatics, and catalytic dehydration of paraffins. Commonly used net hydrogen consuming reaction systems include hydrotreating, hydrocracking and catalytic hydrogenation. Of the above hydrocarbon-producing and consuming hydrocarbon reaction systems, catalytic reforming is becoming one of the most commonly used. Due to its wide range of applications and usefulness as the main source of hydrogen for net hydrogen consuming reaction systems, catalytic reforming has become well known in the field of hydrocarbon conversion reaction systems. Accordingly, the following description of the invention refers to its application to a catalytic reforming reaction system. However, the following description is not to be construed as unduly limiting the broad scope of the invention, which has a wide range of applications in many hydrocarbon conversion reaction systems.

Alaan normaalisti perehtyneet tiedostavat hyvin tämän keksinnön laajan sovellutusalan ja seuraava esitys tekee heille mahdolliseksi soveltaa keksintöä kaikkiin sen lukuisiin toteutusmuotoihin.Those of ordinary skill in the art are well aware of the broad scope of this invention, and the following presentation will enable them to apply the invention to all of its numerous embodiments.

: On hyvin tunnettua, että bensiinin kiehumisalueella olevia korkea laatuisia maaöljytuotteita, kuten esimerkiksi aromaattisia hiilivetyjä, kuten bentseeniä, tolueenia ja ksyleenejä valmistetaan katalyyttisellä reformointiprosessilla, jossa naftajae johdetaan reaktiovyöhykkeeseen, jossa se saatetaan kosketukseen platinaa sisältävän katalyytin kanssa vedyn läsnäollessa.It is well known that high quality petroleum products in the boiling range of gasoline, such as aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylenes, are produced by a catalytic reforming process in which a naphtha fraction is introduced into a reaction zone where it is contacted with a platinum-containing catalyst.

Yleensä katalyyttisen reformointireaktiovyöhykkeen poistovirta,Generally, the effluent from the catalytic reforming reaction zone,

IIII

3 82709 joka koostuu bensiinin kiehumisalueen hiilivedyistä ja vedystä, johdetaan höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykkeeseen ja erotetaan siinä vetyä sisältäväksi höyrytaasiksi ja stabiloimattomaksi hiilivetynestefaasiksi. Osa vetyä sisältävästä höyry-faasista voidaan palauttaa takaisin reaktiovyöhykkeeseen. Jäljelle jäävä vetyä sisältävä höyryfaasi on käytettävissä joko net-tovetyä kuluttavissa prosesseissa tai polttoaineena öljynjalos-tamon tai petrokemian laitoksen polttoainesysteemissä. Vaikka huomattava osa vetyä sisältävästä höyryfaasista vaaditaan kier-rätystarkoituksiin, oleellinen nettoylimäärä on käytettävissä näihin muihin käyttöihin.3 82709, which consists of hydrocarbons and hydrogen from the boiling range of gasoline, is introduced into a vapor-liquid equilibrium separation zone and separated therein into a hydrogen-containing vaporase and an unstabilized hydrocarbon liquid phase. Part of the hydrogen-containing vapor phase can be returned to the reaction zone. The residual hydrogen-containing vapor phase is available either in net smelting processes or as a fuel in the fuel system of an oil refinery or petrochemical plant. Although a substantial portion of the hydrogen-containing vapor phase is required for recycling purposes, a substantial net excess is available for these other uses.

Koska nafteenisten hiilivetyjen dehydraus on eräs reformointi-prosessin vallitsevista reaktioista, huomattavia määriä vetyä kehittyy katalyyttisen reformoinnin reaktiovyöhykkeessä. Näin ollen nettoylimäärä vetyä on käytettävissä polttoaineena tai nettovetyä kuluttavassa prosessissa, kuten rikkiä sisältävien maaöljysyöttö-raaka-aineiden vetykäsittelyssä. Katalyyttiseen reformointiin liittyy kuitenkin myös hydrokrakkaustoimintaa, jonka tuotteita ovat suhteellisen pienen molekyylipainon hiilivedyt, kuten metaani, etaani, propaani, butaanit ja pentaanit, joista huomattavia määriä esiintyy vetyä sisältävässä höyryt aasissa , joka on erotet-tu reformointireaktiovyöhykkeen poistovirrasta. Näiden normaa-listi kaasumaisten hiilivetyjen vaikutuksena on vetyä sisältävän höyryfaasin vedyn puhtauden huonontaminen siinä määrin, että usein vaaditaan puhdistusta ennen kuin vety on sopivaa muihin käyt-; ; töihin. Sitä paitsi, jos vedyn nettoylimäärä on tarkoitettu - käytettäväksi polttoaineena jalostamon tai petrokemian laitoksen polttoainesysteemissä, on usein toivottavaa maksimoida C^+-hiilivetyjen talteenotto, jotka ovat arvokkaita syöttöraaka-aineena muihin prosesseihin. Tämän vuoksi olisi edullista kek-siä menetelmä vetyä sisältävän höyryfaasin puhdistamiseksi vetyrikkaan kaasuvirtauksen tuottamiseksi, ja arvokkaiden kompo-; nenttien, kuten C^+-hiilivetyjen talteenottamiseksi.Because dehydrogenation of naphthenic hydrocarbons is one of the predominant reactions in the reforming process, significant amounts of hydrogen are evolved in the catalytic reforming reaction zone. Thus, the net excess hydrogen is available as a fuel or in a net hydrogen consuming process, such as the hydrotreating of sulfur-containing petroleum feedstock. However, catalytic reforming also involves hydrocracking operations, the products of which are relatively low molecular weight hydrocarbons such as methane, ethane, propane, butanes and pentanes, which contain significant amounts of hydrogen-containing vapors in a donor separated from the reforming reaction zone effluent. The effect of these normally gaseous hydrocarbons is to degrade the purity of the hydrogen in the hydrogen-containing vapor phase to the extent that purification is often required before the hydrogen is suitable for other uses; ; to work. Moreover, if the net excess hydrogen is to be used - as a fuel in the fuel system of a refinery or petrochemical plant, it is often desirable to maximize the recovery of C ^ + hydrocarbons that are valuable as feedstock for other processes. Therefore, it would be advantageous to invent a method for purifying the hydrogen-containing vapor phase to produce a hydrogen-rich gas stream, and valuable composites; for the recovery of substances such as C 1-4 hydrocarbons.

Alalla on aikaisemmin tunnettu suuri joukko prosessikaavioita • vetyrikkaan kaasuvirtauksen saamiseksi ja puhdistamiseksi hiili- 4 82709 vetyjen konversioreaktiovyöhykkeiden poistovirrasta. US-paten-tissa 3 428 549 selostetaan tällaista kaaviota. Koko katalyyttisen reformointivyöhykkeen vetyä ja hiilivetyä sisältävä poisto-virta jäähdytetään ennen sen johtamista matalapaineiseen höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykkeeseen, josta vyöhykkeestä saadaan vetyrikas höyryfaasi, joka sisältää vähintään 90 tilavuus-% vetyä, ja stabiloimaton hiilivetynestefaasi. Osa vetyrikkaasta höyrytaasista kierrätetään takaisin katalyyttiseen reformointi-reaktiovyöhykkeeseen ja loput vetyrikkaasta höyrytaasista otetaan talteen vetyrikkaana kaasuvirtauksena, joka on suhteellisen vapaa C -C -hiilivedyistä. Selvänä vastakohtana tälle alan ai-3 6 kaisemmalle ohjeelle, että on välttämätöntä jäähdyttää koko poistovirta tyydyttävän vedyn rikastuksen saavuttamiseksi, on nyt havaittu, että on ainoastaan välttämätöntä jäähdyttää 10-20 % poistovirran nesteosasta, jotta saavutettaisiin oleellisesti sama vedyn rikastusaste. Tämän keksinnön parannus johtaa näin ollen huomattavaan käyttöhyödykkeiden sekä pääomakustannusten säästöön.A large number of process diagrams have previously been known in the art for obtaining and purifying a hydrogen-rich gas stream from the effluent of hydrocarbon conversion reaction zones. U.S. Patent 3,428,549 discloses such a scheme. The hydrogen and hydrocarbon effluent from the entire catalytic reforming zone is cooled prior to being passed to a low pressure vapor-liquid equilibrium separation zone from which a hydrogen-rich vapor phase containing at least 90% by volume of hydrogen and an unstabilized hydrocarbon phase are obtained. Some of the hydrogen-rich vaporase is recycled back to the catalytic reforming reaction zone and the remainder of the hydrogen-rich vaporase is recovered as a hydrogen-rich gas stream that is relatively free of C -C hydrocarbons. In clear contrast to this prior art that it is necessary to cool the entire effluent to achieve satisfactory hydrogen enrichment, it has now been found that it is only necessary to cool 10-20% of the liquid portion of the effluent to achieve substantially the same degree of hydrogen enrichment. The improvement of the present invention thus results in significant savings in consumables as well as capital costs.

Tämän keksinnön pääkohteena on parannettu menetelmä vetyrikkaan kaasuvirtauksen tuottamiseksi katalyyttisen hiilivetyjen konver-sioreaktiovyöhykkeen poistovirrasta. Luonnollisena tavoitteena on saada aikaan katalyyttinen reformointiprosessi, josta saadaan erittäin puhdas vetyrikas kaasuvirtaus käytettäväksi muualla j- jalostamossa tai petrokemian laitoksessa. Muihin kohteisiin kek sinnön soveltamisessa erityisesti katalyyttiseen reformointiin liittyy C^+-hiilivetyjen parantunut talteenotto edullista jatko-käyttöä varten. Näin ollen tämän keksinnön laaja toteutusmuoto kohdistuu menetelmään vetyrikkaan kaasuvirtauksen tuottamiseksi käsittelemällä katalyyttisestä hiilivetyjen konversioreaktio-vyöhykkeestä saatavaa vety- ja hiilivetypoistovirtaa, joka menetelmä käsittää vaiheet, joissa: (a) johdetaan ainakin osa sanotus ta poistovirrasta ensimmäiseen höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykkeeseen ja otetaan siitä talteen vetyä sisältävä höyryfaasi ja ensimmäinen nestefaasi, joka koostuu oleellisesti hiilivedyistä, (b) saatetaan ainakin ensimmäinen osa vetyä sisältävästä höyryfaasista epäsuoraan lämmönvaihtoon jäljempänä määritellyn vetyrikkaan kaasuvirtauksen kanssa; (c) saatetaan vain osa ensimmäisestä nestefaasista, joka muodostaa n. 10-20 tilavuus-%The main object of the present invention is to provide an improved process for producing a hydrogen-rich gas stream from a catalytic hydrocarbon conversion reaction zone effluent. The natural goal is to provide a catalytic reforming process that provides a high purity hydrogen-rich gas stream for use elsewhere in a refinery or petrochemical plant. Other objects in the application of the invention, in particular to catalytic reforming, involve improved recovery of C 1-4 hydrocarbons for advantageous further use. Accordingly, a broad embodiment of the present invention is directed to a method of producing a hydrogen-rich gas stream by treating a hydrogen and hydrocarbon effluent from a catalytic hydrocarbon conversion reaction zone, comprising the steps of: (a) passing at least a portion of said effluent the vapor phase and the first liquid phase consisting essentially of hydrocarbons, (b) subjecting at least a first portion of the hydrogen-containing vapor phase to indirect heat exchange with a hydrogen-rich gas stream as defined below; (c) subjecting only a portion of the first liquid phase to about 10-20% by volume

IIII

5 82709 koko ensimmäisestä nestefaasista, epäsuoraan lämmönvaihtoon jäljempänä määritellyn toisen nestefaasin kanssa; (d) sekoitetaan keskenään vetyä sisältävä höyryfaasi ja ensimmäisen nestefaasin lämmönvaihdettu osa ja saatetaan saatu seos jäähdytykseen; (e) johdetaan jäähdytetty seos toiseen höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykkeeseen vetyrikkaan kaasuvirtauksen ja toisen nestefaasin tuottamiseksi; (f) saatetaan vetyrikas kaa-suvirtaus epäsuoraan lämmönsiirtoon yllä mainitun vaiheen (b) mukaisen vetyä sisältävän höyryfaasin ensimmäisen osan kanssa ja saatetaan toinen nestefaasi epäsuoraan lämmönsiirtoon yllä mainitun vaiheen (c) mukaisen ensimmäisen nestefaasin osan kanssa ja (g) otetaan talteen lämmönvaihdettu vetyrikas kaasuvirtaus.5,8709 of the entire first liquid phase, for indirect heat exchange with the second liquid phase as defined below; (d) mixing the hydrogen-containing vapor phase and the heat exchanged portion of the first liquid phase and cooling the resulting mixture; (e) introducing the cooled mixture into a second vapor-liquid equilibrium separation zone to produce a hydrogen-rich gas flow and a second liquid phase; (f) subjecting the hydrogen-rich gas stream to indirect heat transfer with the first portion of the hydrogen-containing vapor phase of step (b) above and subjecting the second liquid phase to indirect heat transfer with the first portion of the first liquid phase of step (c) above, and (g) recovering the exchanged hydrogen-exchanged hydrogen.

Vaihtoehtoisessa ja tarkemmassa toteutusmuodossa tämä keksintö kohdistuu menetelmään vetyrikkaan kaasuvirtauksen tuottamiseksi käsittelemällä katalyyttisestä reformointireaktiovyöhykkeestä tulevaa vety- ja hiilivetypoistovirtaa, joka menetelmä käsittää vaiheet, joissa: (a) johdetaan vety- ja hiilivetypoistovirta ensimmäiseen höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykkeeseen ja otetaan siitä talteen vetyä sisältävä höyryfaasi ja stabiloimaton nestereformaatti; (b) kierrätetään ensimmäinen osa vetyä : sisältävästä höyryfaasista sekoitettavaksi katalyyttisen ·/" ref ormointireaktiovyöhykkeen syöt töraaka-aineeseen; (c) saate- taan toinen osa vetyä sisältävästä höyryfaasista epäsuoraan läm-.·· mönsiirtoon jäljempänä määritellyn vetyrikkaan kaasuvirtauksen kanssa; (d) saatetaan vain n. 10-20 tilavuus-% stabiloimatto-masta nestemäisestä reformaatista epäsuoraan lämmönsiirtoon jäl-' · jempänä määritellyn toisen stabiloimattoman nestemäisen refor- maatin kanssa; (e) sekoitetaan keskenään lämpövaihdettu osa vetyä sisältävästä höyryfaasista lämpövaihdettuun osaan stabiloimatonta nestemäistä reformaattia ja saatetaan tuloksena oleva : seos jäähdytykseen; (f) johdetaan jäähdytetty seos toiseen höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykkeeseen vetyrikkaan kaasuvirran ja toisen stabiloimattoman nestereformaatin tuottamiseksi; (g) saatetaan vetyrikas kaasuvirta epäsuoraan lämmönsiirtoon yllä olevan vaiheen (c) mukaisen vetyä sisältävän höyryfaasin toisen osan kanssa ja saatetaan toinen stabiloima-ton nestereformaatti epäsuoraan lämmönsiirtoon yllä olevan 6 82709 vaiheen (d) mukaisen stabiloimattoman nestereformaatin kanssa; ja (h) otetaan talteen lämpövaihdettu vetyrikas kaasuvirtaus.In an alternative and more specific embodiment, this invention is directed to a method of producing a hydrogen-rich gas stream by treating a hydrogen and hydrocarbon effluent from a catalytic reforming reaction zone, comprising the steps of: (a) introducing ; (b) recycling the first portion of the hydrogen-containing vapor phase to be mixed with the feedstock of the catalytic · / "reform reaction zone; (c) subjecting the second portion of the hydrogen-containing vapor phase to indirect heat transfer with a hydrogen gas as defined below; only about 10-20% by volume of the unstabilized liquid reformate for indirect heat transfer with the second unstabilized liquid reformate defined below; (e) mixing together a heat-exchanged portion of the hydrogen-containing vapor phase to a heat-exchanged portion of the resulting unstabilized liquid; (f) passing the cooled mixture to a second vapor-liquid equilibrium separation zone to produce a hydrogen-rich gas stream and a second unstabilized liquid format; (g) subjecting the hydrogen-rich gas stream to indirect heat transfer above o; algae with the second portion of the hydrogen-containing vapor phase of step (c) and subjecting the second unstabilized liquid formate to indirect heat transfer with the unstabilized liquid formate of step (d) above; and (h) recovering the heat exchanged hydrogen-rich gas stream.

Nämä ja muut tarkoitukset ja toteutusmuodot käyvät ilmi tämän keksinnön seuraavasta yksityiskohtaisemmasta kuvauksesta.These and other objects and embodiments will become apparent from the following more detailed description of the present invention.

Lyhyesti toistaen tämän keksintöäjatuksen sisällään pitämä menetelmä on sopiva käytettäväksi hiilivetyjen konversioreaktio-systeemeissä, joita voidaan luonnehtia yksittäisiksi tai moninkertaisiksi reaktiovyöhykkeiksi, joihin katalyyttihiukkaset on sijoitettu kiinteiksi kerroksiksi tai siirrettäviksi paino-voimavirtauksen avulla. Sitä paitsi tätä keksintöä voidaan edullisesti käyttää hiilivetyjen konversioreaktiosysteemeissä,jotka johtavat vedyn nettotuotantoon tai nettokulutukseen. Vaikka seuraava selostus kohdistuu erityisesti naftakiehumisalueen jakeiden katalyyttiseen reformointiin, tätä keksintöä ei ole mitään tarkoitusta rajoittaa siten.Briefly, the process encompassed by this inventive concept is suitable for use in hydrocarbon conversion reaction systems that can be characterized as single or multiple reaction zones in which catalyst particles are placed in fixed layers or transferred by gravity flow. In addition, the present invention can be advantageously used in hydrocarbon conversion reaction systems that result in net hydrogen production or net consumption. Although the following description is particularly directed to the catalytic reforming of fractions in the oil boiling range, it is not intended to limit this invention in this way.

Katalyyttinen reformointitekniikka on hyvin tuttu öljynjalostus-ja petrokemian prosessiteollisuudelle. Näin ollen sen yksityiskohtaista kuvausta ei tarvita tässä. Lyhyesti katalyyttinen reformointitekniikka koskee suuressa määrin maaöljyn bensiinija-keen käsittelyä sen nakutuksen esto-ominaisuuksien parantamiseksi. Maaöljyjae voi olla täyden kiehumisalueen bensiinijae, jonka alkukiehumispiste on n. lO-38°C ja loppukiehumispiste n.Catalytic reforming technology is well known to the oil refining and petrochemical process industries. Therefore, a detailed description of it is not needed here. Briefly, the catalytic reforming technique is largely concerned with the treatment of the petrol fraction of petroleum to improve its knock-preventing properties. The petroleum fraction may be a full boiling range gasoline fraction having an initial boiling point of about 10-38 ° C and a final boiling point of n.

163-218°C. Useammin bensiinijakeen alkukiehumispiste on n. 66-121°C ja loppukiehumispiste n. 177-218°C, josta korkeammalla kiehuvasta jakeesta käytetään yleisesti nimitystä nafta.163-218 ° C. More often, the gasoline fraction has an initial boiling point of about 66-121 ° C and a final boiling point of about 177-218 ° C, the higher boiling fraction of which is commonly referred to as naphtha.

Reformointiprosessi on sovellettavissa erityisesti niiden suora-tislebensiinien käsittelyyn, jotka sisältävät suhteellisen suuria nafteenisten ja oleellisesti suoraketjuisten parafiinisten hiilivetyjen pitoisuuksia, jotka ovat sopivia aromatisointiin de-hydrauksella ja/tai syklisoinnilla. Erilaisia muita samanaikaisia reaktioita tapahtuu myös, kuten isomeroitumista ja vedyn siirtoa, jotka ovat edullisia valitun bensiinijakeen nakutuk-senesto-ominaisuuksien parantamisessa. Sen lisäksi, että parannetaan bensiinijakeen nakututuksenesto-ominaisuuksia, prosessin taipumus tuottaa aromaatteja nafteenisista ja parafiinisistaThe reforming process is particularly applicable to the treatment of straight distillates containing relatively high concentrations of naphthenic and substantially straight chain paraffinic hydrocarbons suitable for aromatization by dehydrogenation and / or cyclization. Various other simultaneous reactions also occur, such as isomerization and hydrogen transfer, which are advantageous in improving the anti-knock properties of the selected gasoline fraction. In addition to improving the anti-knock properties of the gasoline fraction, the process tends to produce aromatics from naphthenic and paraffinic

IIII

7 82709 hiilivedyistä tekee katalyyttisen reformoinnin halvaksi tavaksi tuottaa bentseeniä, tolueenia ja ksyleeniä, jotka ovat kaikki erittäin hyödyllisiä petrokemian teollisuudessa.7 82709 hydrocarbons make catalytic reforming a cheap way to produce benzene, toluene and xylene, all of which are very useful in the petrochemical industry.

Yleisesti hyväksytyt katalyytit käytettäväksi reformointiprosessis-sa koostuvat tyypillisesti platinasta alumiinioksiditukiaineen pinnalla. Nämä katalyytit sisältävät yleensä n. 0,05-5 paino-% platinaa. Viime aikoina tiettyjä jouduttimia tai modifiointi-aineita, kuten kobolttia, nikkeliä, reniumia, germaniumia ja tinaa on lisätty reformointikatalyyttiin sen suorituskyvyn parantamiseksi .Generally approved catalysts for use in the reforming process typically consist of platinum on the surface of the alumina support. These catalysts generally contain about 0.05-5% by weight of platinum. Recently, certain accelerators or modifiers such as cobalt, nickel, rhenium, germanium, and tin have been added to the reforming catalyst to improve its performance.

Naftakiehumisalueen hiilivetyjen katalyyttinen reformointi, joka on höyryfaasioperaatio, suoritetaan konversio-olosuhteissa, joihin kuuluvat katalyyttikerroksen lämpötilat välillä n.The catalytic reforming of the hydrocarbons in the boiling range, which is a vapor phase operation, is performed under conversion conditions that include catalyst bed temperatures between n.

371-549°C; viisas ja varovainen tekniikka sanelee yleensä, etteivät katalyytin lämpötilat kohoa oleellisesti yli tason n. 549°C. Muihin olosuhteisiin kuuluvat yleensä n. 138-6895 kPa:n ylipaine, nesteen tilavuusvirtausnopeus (määriteltynä tuoreen syöttöraaka-aineen tilavuusosiksi tunnissa yhtä tilavuusosaa j‘. kohti reaktiovyöhykkeessä olevia katalyyttihiukkasia) n. 0,2-10 .···. h-1- ja vedyn ja hiilivetyjen välinen moolisuhde yleensä välillä n. 0,5:1-10:1. Kuten ne, joilla on öljynjalostuksessa vaadit-\\\' tava taito, tietävät, jatkuvat regeneroivat reformointisys- ·· teemit tarjoavat lukuisia etuja verrattuna kiinteän kerroksen ' systeemeihin. Näitä ovat kyky toimia tehokkaasti verrattain matalissa paineissa, esim. 138-1379 kPa:n ylipaineessa ja suuremmilla tilavuusvirtausnopeuksilla, esim. n. 3-10 h Katalyytin jatkuvan regeneroinnin tuloksena korkeampia katalyy ttikerroksen sisääntulolämpötiloja voidaan ylläpitää, esim.371-549 ° C; wise and careful technique generally dictates that catalyst temperatures do not rise substantially above about 549 ° C. Other conditions generally include an overpressure of about 138-6895 kPa, a liquid volume flow rate (defined as parts by volume of fresh feedstock per hour per volume of catalyst particles in the reaction zone), about 0.2-10. The molar ratio of h-1 to hydrogen to hydrocarbons is generally in the range of about 0.5: 1 to 10: 1. As those with the skill required in oil refining know, continuous regenerative reforming systems offer numerous advantages over solid bed systems. These include the ability to operate efficiently at relatively low pressures, e.g. 138-1379 kPa overpressure and higher volume flow rates, e.g. about 3-10 h. As a result of continuous catalyst regeneration, higher catalyst bed inlet temperatures can be maintained, e.g.

• n. 500-543°C. Lisäksi aikaansaadaan vastaava vetytuotannon ja vedyn puhtauden kasvu vetyä sisältävässä höyryf aasissa, joka saadaan tuotteen erotuslaitoksesta.• about 500-543 ° C. In addition, a corresponding increase in hydrogen production and hydrogen purity is achieved in the hydrogen-containing vapor phase obtained from the product separation plant.

: Katalyyttinen reformointireaktio suoritetaan edellä mainituissa : .* reformointiolosuhteissa reaktiovyöhykkeessä, joka sisältää . joko kiinteän tai liikkuvan katalyyttikerroksen. Tavallisesti reaktiovyöhyke sisältää useita katalyyttikerroksia, joista 8 82709 Käytetään yleisesti nimitystä vaiheet, ja katalyyttikerrokset voi olla asetettu päällekkäin ja suljettu yhteen ainoaan reaktioastiaan tai katalyyttikerrokset voi olla suljettu kukin erilliseen reaktioastiaan vierekkäiseen reaktori järjestykseen. Yleensä reaktiovyöhyke sisältää 2-4 katalyyttikerros-ta joko päällekkäisenä ja/tai vierekkäisenä rakenteena. Jokaisessa katalyyttikerroksessa käytettyä katalyytin määrää voidaan vaihdella reaktion endotermisen lämmön kompensoimiseksi kussakin tapauksessa. Esimerkiksi kolmen katalyyttikerroksen systeemissä ensimmäinen kerros sisältää yleensä n. 10-30 tilavuus-%, toinen n. 25-45 tilavuus-% ja kolmas n. 40-60 tilavuus-% kaikkien prosenttien perustuessa katalyytin määrään reaktiovyöhyk-keessä. Mitä tulee neljän katalyyttikerroksen systeemiin, sopivat katalyyttimäärät olisivat n. 5-15 tilavuus-% ensimmäisessä kerroksessa, n. 15-25 tilavuus-% toisessa, n. 25-35 tilavuus-% kolmannessa ja n. 35-50 tilavuus-% neljännessä. Reagenssivirran , joka koostuu vety- ja hiilivetysyötöstä, tulee edullisesti virrata sarjassa reaktiovyöhykkeiden läpi kasvavan katalyytti-tilavuuden järjestyksessä lämmittäen vaiheiden välillä. Epäsäännöllinen katalyytin jakautuma, joka kasvaa reagenssivirtauksen sarjan suunnassa, helpottaa ja parantaa reaktioiden jakamista.The catalytic reforming reaction is carried out under the above - mentioned: * reforming conditions in a reaction zone containing. either a fixed or mobile catalyst bed. Typically, the reaction zone contains a plurality of catalyst layers, of which 8 82709 are commonly referred to as steps, and the catalyst layers may be superimposed and sealed in a single reaction vessel, or the catalyst layers may each be sealed in a separate reaction vessel in an adjacent reactor sequence. In general, the reaction zone contains 2 to 4 catalyst layers as either an overlapping and / or adjacent structure. The amount of catalyst used in each catalyst bed can be varied to compensate for the endothermic heat of the reaction in each case. For example, in a three catalyst bed system, the first layer generally contains about 10-30% by volume, the second about 25-45% by volume, and the third about 40-60% by volume, all percentages based on the amount of catalyst in the reaction zone. For a four catalyst bed system, suitable amounts of catalyst would be about 5-15% by volume in the first bed, about 15-25% by volume in the second, about 25-35% by volume in the third, and about 35-50% by volume in the fourth. The reagent stream, which consists of a hydrogen and hydrocarbon feed, should preferably flow in series through the reaction zones in the order of increasing catalyst volume with heating between steps. The irregular distribution of the catalyst, which increases in the direction of the series of reagent flow, facilitates and improves the distribution of the reactions.

' Kun hiilivety- ja vetypoistovirta on poistettu katalyyttisestä reaktiovyöhykkeestä, se saatetaan tavallisesti epäsuoraan läm-mönsiirtoon tyypillisesti katalyyttiseen reaktiovyohykkeeseen tulevan vety- ja hiilivetysyötön kanssa. Tällainen epäsuora lämmönsiirto auttaa reaktiovyöhykkeen poistovirran jatkoproses-sointia jäähdyttämällä sen ja ottaa talteen lämmön, joka muuten menetettäisiin, käytettäväksi edelleen katalyyttisessä refor-mointiprosessissa. Minkä tahansa tällaisen jäähdytysvaiheen jälkeen, jota voidaan käyttää, reaktiovyöhykkeen poistovirta johdetaan höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykkeeseen vetyä sisältävän höyryfaasin talteenottamiseksi poistovirrasta, josta höyryfaasista ainakin osa kierrätetään takaisin reformointivyöhyk-keeseen. Höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykettä pidetään tavallisesti oleellisesti samassa paineessa, jota käytetään reformointireaktiovyöhykkeessä, mikä sallii paineen alenemisen 9 82709 systeemissä. Lämpötilaa höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyö-hykkeessä pidetään tyypillisesti välillä n. 16-49°C. Lämpötila ja paine valitaan vetyä sisältävän höyryfaasin ja pääasiassa nestemäisen faasin tuottamiseksi, joka koostuu stabiloimattomasta reformaatista.Once the hydrocarbon and dehydrogenation stream has been removed from the catalytic reaction zone, it is usually subjected to indirect heat transfer, typically with the hydrogen and hydrocarbon feed entering the catalytic reaction zone. Such indirect heat transfer assists in the further processing of the effluent from the reaction zone by cooling it and recovering the heat that would otherwise be lost for further use in the catalytic reforming process. After any such cooling step that can be used, the reaction zone effluent is passed to a vapor-liquid equilibrium separation zone to recover the hydrogen-containing vapor phase from the effluent, at least a portion of which vapor phase is recycled back to the reforming zone. The vapor-liquid equilibrium separation zone is usually maintained at substantially the same pressure used in the reforming reaction zone, which allows the pressure drop in the 9,870,709 system. The temperature in the vapor-liquid equilibrium separation zone is typically maintained between about 16-49 ° C. Temperature and pressure are selected to produce a hydrogen-containing vapor phase and a predominantly liquid phase consisting of an unstabilized reformate.

Kuten aikaisemmin mainittiin katalyyttinen reformointiprosessi vaatii yleensä vedyn läsnäoloa reaktiovyöhykkeessä. Vaikka tämä vety voi tulla mistä tahansa sopivasta lähteestä, on tullut yleiseksi käytännöksi kierrättää osa höyryn ja nesteen tasapaino-erotusvyöhykkeestä saadusta vetyä sisältävästä höyryfaasista sen vedyn aikaansaamiseksi ainakin osittain, jota vaaditaan takaamaan katalyyttisen reformoint.iprosessin asianmukainen toiminta. Loppuosa vetyä sisältävästä höyryfaasista on tämän vuoksi käytettävissä muualla. Tämän keksinnön mukaisesti ainakin osa vetyä sisältävästä höyryfaasista, joka voi muodostaa loput vetyä sisältävästä höyryfaasista, jota ei kierrätetä reaktio-vyöhykkeeseen, saatetaan jäähdytykseen. Vaikka katalyyttisen reformoinnin kannalta ei tyypillisesti ole välttämätöntä, saattaa olla tarpeen varmistaa, että vetyä sisältävä höyryfaasi on riittävän kuiva ennen jäähdytystä. Vetyä sisältävän höyryfaa-··· sin kuivaus saattaa olla välttämätöntä, koska veden, jota ruis- kutetaan tarkoituksella reaktiovyöhykkeeseen tai joka muodostaa ;;; reaktiovyöhykkeen syötön epäpuhtauden, on oltava oleellisesti poistettu jään muodostuksen välttämiseksi jäähdytettäessä.As previously mentioned, the catalytic reforming process generally requires the presence of hydrogen in the reaction zone. Although this hydrogen can come from any suitable source, it has become common practice to recycle a portion of the hydrogen-containing vapor phase from the vapor-liquid equilibrium separation zone to provide at least a portion of the hydrogen required to ensure proper operation of the catalytic reforming process. The remainder of the hydrogen-containing vapor phase is therefore available elsewhere. According to the present invention, at least a portion of the hydrogen-containing vapor phase, which may form the remainder of the hydrogen-containing vapor phase that is not recycled to the reaction zone, is cooled. Although not typically necessary for catalytic reforming, it may be necessary to ensure that the hydrogen-containing vapor phase is sufficiently dry prior to cooling. Drying of the hydrogen-containing vapor phase may be necessary because the water which is intentionally injected into the reaction zone or which forms; the impurity in the feed to the reaction zone must be substantially removed to avoid ice formation during cooling.

·-· Kuivaamalla vetyä sisältävä höyryfaasi vältetään jään muodostus ja samanaikainen lämmönsiirtokertoimien pieneneminen jäähdytyksen suorittamiseen käytetyn jäähdytysyksikön lämmönvaihtimessa.· - · Drying the hydrogen-containing vapor phase avoids the formation of ice and the concomitant reduction of heat transfer coefficients in the heat exchanger of the cooling unit used to perform the cooling.

Jos kuivausta vaaditaan, se voidaan toteuttaa millä tahansa -***. alalla tunnetulla keinolla. Absorptiota käyttäen nestemäisiä .·, kuivausaineita, kuten etyleeniglykolia, dietyleeniglykolia ja - - trietyleeniglyko.1 ia , voidaan edullisesti käyttää. Tällaisessa absorptiosysteemissä glykolikuivausaine saatetaan kosketukseen vetyä sisältävän höyryfaasin kanssa absorptiokolonnissa.If drying is required, it can be done with any - ***. by a means known in the art. Using absorption, liquid drying agents such as ethylene glycol, diethylene glycol and triethylene glycol can be advantageously used. In such an absorption system, the glycol desiccant is contacted with a hydrogen-containing vapor phase in an absorption column.

: .· Vesipitoinen glykoli poistetaan sitten absorptiokolonnista ja .·, ; johdetaan regeneraattoriin, jossa vesi poistetaan glykolikuivaus- aineesta käyttäen lämpöä. Saatava vedetön glykolikuivausaine ίο 82709 kierrätetään sitten absorptiokolonniin jatkokäyttöä varten. Vaihtoehtona absorptiolle nestemäisiä kuivausaineita käyttäen kuivaus voidaan suorittaa myös adsorptiolla käyttäen kiinteää kuivausainetta. Alumiinioksidi, piidioksidigeeli, piidioksidi-alumiinioksidi palloset ja molekyyliseulat ovat tyypi1lisiä kiinteitä kuivausaineita, joita voidaan käyttää. Yleensä kiinteä kuivausaine asetetaan vähintään kahteen kerrokseen rinnakkaiseen virtausmuotoon. Sillä aikaa kun vetyä sisältävää höyry-faasia johdetaan kuivausaineen toisen kerroksen läpi, jäljellä olevaa kerrosta tai olevia kerroksia regeneroidaan. Regeneroin-ti suoritetaan yleensä kuumentamalla absorboituneen veden poistamiseksi ja huuhtomalla desorboitu vesihöyry kuivausainekerrok-sesta. Kuivausaineen kerroksia voidaan tämän vuoksi syklisesti vaihdella kuivauksen ja regeneroinnin välillä veden jatkuvan poiston aikaansaamiseksi vetyä sisältävästä höyryfaasista.The aqueous glycol is then removed from the absorption column and. is passed to a regenerator where the water is removed from the glycol desiccant using heat. The resulting anhydrous glycol desiccant ίο 82709 is then recycled to an absorption column for further use. As an alternative to absorption using liquid desiccants, drying can also be performed by adsorption using a solid desiccant. Alumina, silica gel, silica-alumina beads and molecular sieves are typical solid desiccants that can be used. Generally, the solid desiccant is placed in at least two layers in a parallel flow pattern. While the hydrogen-containing vapor phase is passed through the second layer of desiccant, the remaining layer or layers are regenerated. Regeneration is generally performed by heating to remove absorbed water and rinsing the desorbed water vapor from the desiccant layer. The desiccant layers can therefore be cyclically varied between drying and regeneration to provide continuous removal of water from the hydrogen-containing vapor phase.

Kuten yllä mainittiin pääasiassa nestemäistä faasia, joka koostuu stabiloimattomasta reformaatista, poistetaan ensimmäisestä höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykkeestä. Tämän keksinnön mukaisesti osa tästä stabiloimattomasta nestemäisestä reformaa-tista, joka muodostaa n. 10-20 tilavuus-% koko reformaatista, johdetaan lämmönsiirtovälineeseen epäsuoraa lämmönsiirtoa varten jäljempänä määritellyn toisen stabiloimattoman nestemäisen reformaatin kanssa. Sen jälkeen kun stabiloimaton nestemäinen reformaatti on saatettu epäsuoraan lämmönsiirtoon, se sekoitetaan vetyä sisältävään höyryfaas iin, joka on myös saatettu epäsuoraan lämmönsiirtoon. Saatu seos jäähdytetään ja erotetaan halutun vetyrikkaan kaasuvirtauksen tuottamiseksi. On määritetty, että 10-20 ti lavuus-/6: n osa stabiloimattomasta nestemäisestä reformaatista on optimimäärä saatettavaksi uudelleen kosketukseen vetyä sisältävän höyryfaasin kanssa suurimman vedyn puhtauden saavuttamiseksi vetyrikkaaseen kaasuun minimi käyttö-hyödyke- ja pääomakustannuksin. Erityisesti on määritetty, että stabiloimattoman nestemäisen reformaatin ja vetyä sisältävän höyryfaasin välinen moolisuhde voi edullisesti olla n.As mentioned above, the mainly liquid phase consisting of unstabilized reformate is removed from the first vapor-liquid equilibrium separation zone. According to the present invention, a portion of this unstabilized liquid reformate, comprising about 10-20% by volume of the total reformate, is passed to a heat transfer means for indirect heat transfer with another unstabilized liquid reformate as defined below. After the unstabilized liquid reformate is subjected to indirect heat transfer, it is mixed with the hydrogen-containing vapor phase, which is also subjected to indirect heat transfer. The resulting mixture is cooled and separated to produce the desired hydrogen-rich gas flow. It has been determined that a 10-20 volume / 6 part of unstabilized liquid reformate is the optimum amount to be re-contacted with the hydrogen-containing vapor phase to achieve the highest hydrogen purity in the hydrogen-rich gas at minimum cost of use and capital. In particular, it has been determined that the molar ratio between the unstabilized liquid reformate and the hydrogen-containing vapor phase may preferably be n.

0,13 erittäin puhtaan vedyn saamiseksi vetyrikkaaseen kaasuvir-taukseen samalla, kun pienennetään jäähdytys- ja pumppauskustan-nuksia.0.13 to obtain high purity hydrogen into the hydrogen-rich gas flow while reducing cooling and pumping costs.

IIII

11 8270911 82709

Kuten yllä mainittiin vetyä sisältävä höyryfaasi saatetaan epä-suoraan lämmönsiirtoon jäljempänä määritellyn vetyrikkaan kaasun kanssa ja 10-20 tilavuus-%:n osa stabiloimattomasta nestemäisestä reformaatista saatetaan epäsuoraan lämmönsiirtoon toisen stabiloimattoman nestemäisen hiilivedyn kanssa. Epäsuorat lämmönsiirtovaiheet toimivat esi jäähdyttäen vetyä sisältävää höyryfaasia ja stabiloimatonta nestemäistä reformaattia ennen niiden sekoittamista keskenään ja jäähdyttämistä.As mentioned above, the hydrogen-containing vapor phase is subjected to indirect heat transfer with a hydrogen-rich gas as defined below, and 10 to 20% by volume of the unstabilized liquid reformate is subjected to indirect heat transfer with another unstabilized liquid hydrocarbon. The indirect heat transfer steps operate by pre-cooling the hydrogen-containing vapor phase and the unstabilized liquid reformate prior to mixing and cooling.

Sen jälkeen, kun vetyä sisältävä höyryfaasi ja stabiloimaton nestemäinen reformaatti on esijäähdytetty, ne sekoitetaan keskenään. Kuten alaan perehtynyt helposti tiedostaa, esi jäähdytettäessä pieni osa vetyä sisältävästä höyryfaasista voi kondensoitua; on kuitenkin ymmärrettävä, että sanonnan "vetyä sisältävä höyry-faasi" tarkoitetaan tässä käytettynä sisältävän tämän pienen kondensoituneen osan. Tästä johtuen koko vetyä sisältävä höyryfaasi, joka sisältää sen minkä tahansa esi jäähdytettäessä kondensoituneen osan, sekoitetaan stabiloimattomaan nestemäiseen reformaat ti in.After the hydrogen-containing vapor phase and the unstabilized liquid reformate are precooled, they are mixed together. As will be readily appreciated by those skilled in the art, upon precooling, a small portion of the hydrogen-containing vapor phase may condense; however, it is to be understood that the phrase "hydrogen-containing vapor phase" as used herein is intended to include this small condensed portion. As a result, the entire hydrogen-containing vapor phase, which contains any part condensed upon precooling, is mixed with the unstabilized liquid reformate.

f'· Tämän keksinnön mukaisesti seos saatetaan sitten jäähdytykseen.f '· According to the present invention, the mixture is then cooled.

Mitä tahansa sopivaa jäähdytyslaitetta voidaan käyttää. Esi-merkiksi yksinkertaista kiertojaksoa, joka käsittää jäähdytysai-neen haihduttimen, kompressorin, haihduttimen ja paisuntavent-tiilin, tai haluttaessa monimutkaisempaa peräkkäissysteemiä voidaan käyttää. Jäähdytyskaavion tarkka luonne ja muoto riip-puu jäähdytetyn seoksen halutusta lämpötilasta ja tämä lämpötila puolestaan riippuu seoksen koostumuksesta ja vetyrikkaan kaasun halutusta vedyn puhtaudesta. Lämpötilan tulee edullisesti olla mahdollisimman alhainen ja jättäen jonkin verran turvallisuus-;·*· marginaalia jäätymisen estämiseksi. Yleensä jäähdytyslämpötila .*.· on n. -26 - -9°C. Lisäksi on huomattava, että jäähdytetyn • · seoksen tarkka haluttu lämpötila määrää, onko vetyä sisältävän höyryfaasin kuivaaminen välttämätöntä jäanmuodostuksen välttämiseksi jäähdytyslämmönvaihtimessa ja siihen liittyvän saman-: aikaisen lämmönsiirtokertoimen alenemisen välttämiseksi. Kata lyyttiseen reformointiin n. -18°C:n lämpötila on tavallisesti 12 82709 sopiva tarvitsematta kuivata vetyä sisältävää höyryfaasia.Any suitable cooling device can be used. For example, a simple cycle comprising a refrigerant evaporator, a compressor, an evaporator, and an expansion valve, or, if desired, a more complex sequential system may be used. The exact nature and shape of the cooling diagram depends on the desired temperature of the cooled mixture, and this temperature in turn depends on the composition of the mixture and the desired hydrogen purity of the hydrogen-rich gas. The temperature should preferably be as low as possible and leaving some safety margin to prevent freezing. Usually the cooling temperature. *. · Is about -26 to -9 ° C. In addition, it should be noted that the exact desired temperature of the cooled mixture determines whether drying of the hydrogen-containing vapor phase is necessary to avoid ice formation in the cooling heat exchanger and the associated reduction in the concomitant heat transfer coefficient. For catalytic reforming, a temperature of about -18 ° C is usually suitable for 12 82709 without the need to dry the hydrogen-containing vapor phase.

Tämä johtuu siitä, että vetyä sisältävän höyryfaasin vesipitoisuus on n. 20 mol-ppm.This is because the water content of the hydrogen-containing vapor phase is about 20 mol ppm.

Jäähdytyksen jälkeen seos johdetaan toiseen höyryn ja nesteen ta-sapainoerotusvyöhykkeeseen. Koska aineosien koostumus, lämpötila ja paine toisessa höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhyk-keessä ovat erilaiset kuin ensimmäisen höyryn ja nesteen tasapai-noerotusvyöhykkeen vastaavat ominaisuudet, aikaansaadaan uusi höyryn ja nesteen välinen tasapaino. Tarkat olosuhteet vyöhykkeessä riippuvat luonnollisesti sen vetyrikkaan kaasuvirtauk-sen halutusta vedyn puhtaudesta, joka poistetaan toisesta höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykkeestä. Yleensä olosuhteisiin kuuluu lämpötila välillä -37 - +2°C, edullisesti välillä -26 - -9,4°C ja ylipaine välillä n. 207-6206 kPa.After cooling, the mixture is passed to another vapor-liquid equilibrium separation zone. Since the composition, temperature and pressure of the components in the second vapor-liquid equilibrium separation zone are different from the corresponding properties of the first vapor-liquid equilibrium separation zone, a new vapor-liquid equilibrium is achieved. The exact conditions in the zone will, of course, depend on the desired hydrogen purity of the hydrogen-rich gas stream that is removed from the second vapor-liquid equilibrium separation zone. In general, the conditions include a temperature between -37 and + 2 ° C, preferably between -26 and -9.4 ° C and an overpressure between about 207 and 6206 kPa.

Tämän keksinnön mukaisesti toinen stabiloimaton nestemäinen reformaatti poistetaan toisesta höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykkeestä. Tämä toinen reformaatti eroaa ensimmäisestä stabiloimattomasta nestemäisestä reformaatista siten, että toinen sisältää enemmän vetyä sisältävästä höyryf aasista siirtynyttä materiaalia. Toisesta höyryn ja nesteen tasa painoerotusvyöhykkeestä poistettu toinen stabiloimaton refor-maatti voidaan johtaa fraktiointivyöhykkeeseen sen jälkeen, kun se on saatettu epäsuoraan lämmönsiirtoon tämän keksinnön ;·· mukaisesti. Stabiloimaton reformaatti fraktioidaan sitten sta biloidun reformaattituotteen muodostamiseksi alalla yleisesti toteutetulla tavalla. On erityisesti huomattava, että saatettaessa toinen stabiloimaton reformaatti epäsuoraan lämmönsiirtoon se tällöin esilämmitetään ennen sen johtamista fraktiointivyöhykkeeseen. Epäsuora lämmönsiirtovaihe johtaa tämän vuoksi lisäenergiansäästöihin välttämällä tarpeen lämmittää toinen stabiloimaton reformaatti lämpötilasta, jossa toista höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykettä pidetään ennen fraktiointia ja vähentämällä myös systeemin jäähdytysvaatimusta.According to the present invention, the second unstabilized liquid reformate is removed from the second vapor-liquid equilibrium separation zone. This second reformate differs from the first unstabilized liquid reformate in that the second contains more material transferred from the hydrogen-containing vapor phase. The second unstabilized reformate removed from the second vapor-liquid equilibrium separation zone may be introduced into the fractionation zone after being subjected to indirect heat transfer in accordance with the present invention. The unstabilized reformate is then fractionated to form a stabilized reformate product as is commonly used in the art. In particular, it should be noted that when the second unstabilized reformate is subjected to indirect heat transfer, it is then preheated before being introduced into the fractionation zone. The indirect heat transfer step therefore results in additional energy savings by avoiding the need to heat the second unstabilized reformate from the temperature at which the second vapor-liquid equilibrium separation zone is maintained prior to fractionation and also reducing the cooling requirement of the system.

i3 82709i3 82709

Toisesta höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykkeestä poistetussa vetyrikkaassa kaasuvirtauksessa on riippuen sen olosuhteista vedyn puhtaus yli 90 mol-%. Sen jälkeen, kun vetyrikas kaasu-virtaus on saatettu epäsuoraan lämmönsiirtoon tämän keksinnön mukaisesti, vetyrikas kaasuvirtaus voidaan sitten johtaa toisiin vetyä kuluttaviin prosesseihin tai sitä voidaan käyttää millä tahansa sopivalla tavalla. On huomattava, että saattamalla vetyrikas kaasuvirtaus epäsuoraan lämmönsiirtoon vetyä sisältävän höyryfaasin kanssa, syntyy tiettyjä lisäenergiasäästöjä. Vetyrikas kaasuvirtaus on tyypillisesti lämmitettävänä ennen kuin sitä voidaan käyttää vetyä kuluttavassa prosessissa. Näin ollen saattamalla vetyrikas kaasu epäsuoraan lämmönsiirtoon ja lämmittämällä täten sitä saavutetaan energiansäästöjä ja vältetään tarve lämmittää vetyrikas kaasuvirtaus lämpötilasta, jota pidetään toisessa höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykkeessä. Lisäksi tällainen lämmönsiirtovaihe vähentää kokonaisjäähdytys-vaatimuksia pienentäen edelleen systeemin energiavaatimuksia.The hydrogen-rich gas stream removed from the second vapor-liquid equilibrium separation zone has a hydrogen purity of more than 90 mol%, depending on its conditions. After the hydrogen-rich gas stream is subjected to indirect heat transfer in accordance with the present invention, the hydrogen-rich gas stream may then be directed to other hydrogen consuming processes or used in any suitable manner. It should be noted that bringing the hydrogen-rich gas stream into indirect heat transfer with the hydrogen-containing vapor phase results in certain additional energy savings. The hydrogen-rich gas stream is typically heated before it can be used in a hydrogen consuming process. Thus, by subjecting the hydrogen-rich gas to indirect heat transfer and thus heating it, energy savings are achieved and the need to heat the hydrogen-rich gas stream from the temperature maintained in the second equilibrium vapor-liquid separation zone is avoided. In addition, such a heat transfer step reduces the total cooling requirements, further reducing the energy requirements of the system.

Tähän keksintöön liittyvien etujen osoittamiseksi täydellisemmin esitetään seuraavat esimerkit, jotka perustuvat termodynaamiseen analyysiin, teknillisiin laskelmiin ja arvioihin.In order to more fully illustrate the advantages of the present invention, the following examples based on thermodynamic analysis, technical calculations, and estimates are presented.

Tätä keksintöäjatusta edelleen kuvattaessa viitataan liitteenä ;;; olevaan piirrokseen, joka toimii kuvaten sen yhtä tai useampia toteutusmuotoja. Vaikka piirros esittää katalyyttistä refor-• *. mointiprosessia, kuten edellä mainittiin, ei ole tarkoitus rajoittaa siten tätä keksintöä, jolla on laaja soveltuvuus hiilivetyjen konversioprosesseihin, jotka johtavat vedyn nettotuotan-toon. Piirroksen kuva esittää yksinkertaistettuna juoksukaa-viota tämän keksinnön mukaisesta katalyyttisestä reformointi-.-·· prosessista, jossa on esitetty vain tärkeimmät laiteyksiköt.In further describing this idea of the invention, reference is made to the appendix ;;; which illustrates one or more embodiments thereof. Although the drawing shows a catalytic reform. the conversion process, as mentioned above, is not intended to limit the present invention, which has wide applicability to hydrocarbon conversion processes leading to net hydrogen production. The figure of the drawing shows a simplified flow diagram of the catalytic reforming process according to the present invention, in which only the main equipment units are shown.

.·,· Näitä ovat katalyyttinen reaktiovyöhyke 6, ensimmäinen höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhyke 9 ja toinen höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhyke 25. Lisäksi on esitetty kompresso-ri 12 ja valinnainen kompressori 15, jäähdytysyksikkö 23 ja : .· valinnainen kuivurisysteemi 14a. Lämmitys- ja jäähdytysväli neiden kuvaamiseksi esitetään reaktiovyöhykkeen syötön polt- i4 82709 tolämmitin 4, yhdistetty syötön lämmönvaihdinväline 2 ja esi-jäähdytyslämmönvaihtimet 17 ja 20. Vaikka tässä esimerkissä ei käytetä hyväksi valinnaista kompressoria 15 ja kuivurisys-teemiä 14a, ne esitetään tarkoituksena osoittaa, kuinka vaihtoehtoisia kaavioita voidaan käyttää tässä keksinnössä. Yksityiskohdat, kuten sekalaiset pumput, kuumentimet, jäähdyttimet, venttiilit, aloitusputket ja vastaavat laitteet on jätetty pois, koska ne ovat epäolennaisia keksintöön liittyvän tekniikan selvälle ymmärtämiselle. Tällaisten lisälaitteiden hyväksikäyttö kuvatun prosessin modifioimiseksi on täysin alaan perehtyneen toimialueen puitteissa eikä vie tuloksena olevaa prosessia liitteenä olevien patenttivaatimusten suojapiirin ja hengen ulkopuolelle.These include a catalytic reaction zone 6, a first vapor-liquid equilibrium separation zone 9 and a second vapor-liquid equilibrium separation zone 25. Also shown are a compressor 12 and an optional compressor 15, a refrigeration unit 23 and an optional dryer system 14a. To illustrate the heating and cooling means, the reaction zone feed burner 4, the combined feed heat exchanger means 2 and the pre-cooling heat exchangers 17 and 20 are shown. Although the optional compressor 15 and dryer system 14a are not used in this example, they are shown to show alternative the diagrams can be used in this invention. Details such as miscellaneous pumps, heaters, coolers, valves, starting pipes, and the like are omitted because they are irrelevant to a clear understanding of the technique of the invention. The use of such accessories to modify the described process is entirely within the scope of the art and does not take the resulting process outside the scope and spirit of the appended claims.

Viitaten nyt tarkemmin piirrokseen naftakiehumisalueen hiilivety-raaka-ainetta syötetään putken 1 kautta ja sekoitetaan vetyä sisältävään höyrytaasiin, jota kierrätetään putken 13 kautta.Referring now in more detail to the drawing, the hydrocarbon feedstock in the oil boiling zone is fed through line 1 and mixed with a hydrogen-containing vaporase which is recycled through line 13.

Seos johdetaan sitten putken 1 läpi yhdistettyyn syötön lämmön-vaihtovälineeseen 2, jossa vety- ja hiilivetysyöttö saatetaan epäsuoraan lämmönsiirtoon vety- ja hii1ivetypoistovirran kanssa, joka tulee katalyyttisestä reformointireaktiovyöhykkeestä. Näin esilämmitetty vety- ja hiilivetysyöttöseos poistetaan sitten yhdistetystä syötön lämmönvaihtovälineestä 2 putken 3 kautta.The mixture is then passed through line 1 to a combined feed heat exchanger 2, where the hydrogen and hydrocarbon feed is subjected to indirect heat transfer with a hydrogen and hydrocarbon effluent stream coming from the catalytic reforming reaction zone. The hydrogen and hydrocarbon feed mixture thus preheated is then removed from the combined feed heat exchange means 2 via a pipe 3.

Se johdetaan sitten syötön kuumentimeen 4, jossa vety- ja hiili-vetyraaka-aine kuumennetaan reaktiovyöhykkeen lämpötilaan n.It is then passed to a feed heater 4 where the hydrogen and hydrocarbon feedstock are heated to a reaction zone temperature of n.

538°C.538 ° C.

Sen jälkeen, kun vety- ja hiilivetysyöttöraaka-aine on kuumennettu syötön kuumentimessa 4, se johdetaan putken 5 kautta katalyyttiseen reformointireaktiovyöhykkeeseen 6, johon on sijoitettu reformointikatalyytti, joka koostuu platinasta alumiinioksidin pinnalla. Reaktiovyöhyke 6 on esitetty tässä yksinkertaisuuden vuoksi yhtenä vyöhykkeenä; kuitenkin kuten edellä mainittiin reaktiovyöhyke yleensä sisältää kaksi tai useampia katalyytti-kerroksia sarjassa käyttäen katalyyttikerrosten välistä kuumennusta joko polttokuumentimissa, jotka on liitetty syötön kuumentimeen 4, tai erillisissä kuumentimissa. Lisäksi on huomat-: tava, että reaktiovyöhyke voi sisältää kiinteäkerroksisen 15 82709 reaktiosysteemin tai vaihtoehtoisesti se voi sisältää niinkutsu-tun liikkuvakerroksisen systeemin, jossa katalyyttihiukkaset ovat siirrettävissä katalyyttikerroksesta toiseen painovoimavir-tauksena.After the hydrogen and hydrocarbon feedstock is heated in the feed heater 4, it is passed through a pipe 5 to a catalytic reforming reaction zone 6 in which a reforming catalyst consisting of platinum on the surface of alumina is placed. Reaction zone 6 is shown herein as a single zone for simplicity; however, as mentioned above, the reaction zone generally includes two or more catalyst layers in series using heating between the catalyst layers in either combustion heaters connected to the feed heater 4 or in separate heaters. It should also be noted that the reaction zone may comprise a fixed bed reaction system or, alternatively, it may comprise a so-called mobile bed system in which the catalyst particles are transferable from one catalyst bed to another by gravity flow.

Riippumatta reaktiovyöhykkeen 6 tarkasta muodosta, siitä tuleva poistovirta, joka koostuu vedystä ja hiilivedyistä, poistetaan putken 7 kautta ja johdetaan yhdistettyyn syötön lämmönvaihtimeen 2. Kuten yllä mainittiin reaktiovyöhykkeestä 6 lähtevä vety- ja hiilivetypoistovirta saatetaan epäsuoraan lämmönsiirtoon putkessa 1 olevan vety- ja hiilivetysyötön kanssa. Tämän lämmönsiirron seurauksena reaktiovyöhykkeen poistovirran lämpötila laskee n. 504°C:sta n. 127°C:een. Lisäksi vaikkei tässä piirroksessa ole esitetty on tullut tyypilliseksi käytännöksi alentaa reaktiovyöhykkeen poistovirran lämpötila edelleen n. 38°C:een tai alle sen saattamalla se epäsuoraan lämmönsiirtoon ympäröivän ilman ja/tai jäähdytysveden kanssa.Regardless of the exact shape of the reaction zone 6, the effluent stream consisting of hydrogen and hydrocarbons is discharged through line 7 and passed to a combined feed heat exchanger 2. As mentioned above, the hydrogen and hydrocarbon effluent stream from reaction zone 6 is indirectly heat exchanged with hydrogen As a result of this heat transfer, the temperature of the effluent in the reaction zone decreases from about 504 ° C to about 127 ° C. In addition, although not shown in this drawing, it has become a typical practice to further reduce the outlet temperature of the reaction zone to about 38 ° C or below by subjecting it to indirect heat transfer with ambient air and / or cooling water.

Riippumatta lämmönsiirron tarkasta muodosta reaktiovyöhykkeen poistovirta johdetaan putken 8 kautta ensimmäiseen höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykkeeseen 9 ensimmäisen vetyä sisältävän höyryfaasin tuottamiseksi, joka sisältää 90,5 mol-% vetyä, ja ensimmäisen stabiloimattoman nestemäisen reformaatin muodos-tamiseksi. Vetyä sisältävä höyryfaasi poistetaan höyryn ja · nesteen tasapainoerotusvyöhykkeestä 9 putken 11 kautta. Kata lyyttisen reformointireaktiovyöhykkeen vetyvaatimusten tyydyttämiseksi ensimmäinen osa vetyä sisältävästä höyrytaasista johde-• ‘ taan putken 11 kautta kierrätyskompressoriin 12. Ensimmäinen osa vetyä sisältävästä höyrytaasista johdetaan sitten putken 13 kautta sekoitettavaksi putkessa 1 olevan naftakiehumisalueen syöttöraaka-aineen kanssa. Toinen osa vetyä sisältävästä höyry-faasista, joka muodostaa loput siitä, suunnataan putken 14 läpi. Vaikka katalyyttisessä reformoinnissa ei tyypillisesti niin vaadita, toinen osa vetyä sisältävästä höyryt aasista voidaan --- saattaa kuivaukseen ennen paineistusta valinnaisella kuivaus- välineellä 14a. Kuten edellä mainittiin mitä tahansa sopivaa : : kuivausvälinettä voidaan käyttää. Ensimmäinen stabiloimaton ie 82709 nestemäinen reformaattifaasi poistetaan höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykkeestä 9 putken 10 kautta. Osa, joka muodostaa n. 10 tilavuus-% koko stabiloimattomasta nestemäisestä reformaatista, ohjataan erilleen putken 19 kautta. Loppuosa stabiloimattomasta nestemäisestä reformaatista jatkaa putken 10 läpi ja johdetaan fraktiointilaitokseen, jota ei ole esitetty tässä.Regardless of the exact form of heat transfer, the reaction zone effluent is passed through line 8 to a first vapor-liquid equilibrium separation zone 9 to produce a first hydrogen-containing vapor phase containing 90.5 mole percent hydrogen and a first unstabilized liquid reformate. The hydrogen-containing vapor phase is removed from the vapor-liquid equilibrium separation zone 9 via a pipe 11. To meet the hydrogen requirements of the lytic reforming reaction zone, a first portion of the hydrogen-containing vaporase is passed through line 11 to a recycle compressor 12. A first portion of the hydrogen-containing vaporase is then passed through line 13 to be mixed with the feed boiling zone in tube 1. The other part of the hydrogen-containing steam phase, which forms the rest of it, is directed through the pipe 14. Although not typically required in catalytic reforming, a second portion of the hydrogen-containing vapor donkey can be --- dried before pressurization with an optional drying means 14a. As mentioned above, any suitable drying means may be used. The first unstabilized ie 82709 liquid reformate phase is removed from the vapor-liquid equilibrium separation zone 9 via a pipe 10. A portion of about 10% by volume of the total unstabilized liquid reformate is diverted through line 19. The remainder of the unstabilized liquid reformate continues through line 10 and is passed to a fractionation plant not shown here.

Valinnaisen kuivauksen jälkeen, mikäli sellaista käytetään, toinen vetyä sisältävä höyryfaasi voidaan paineistaa valinnaisessa kompressorissa 15. Vaikka valinnainen kompressori 15 ei ole välttämätön eikä sitä käytetä tässä esimerkissä, sitä voidaan käyttää hyödyksi keksinnössä sallimalla uuden höyry-nestetasapainon syntyminen korkeammassa paineessa erotusvyöhykkeessä 25. Minkä tahansa tällaisen paineistuksen jälkeen, mikäli sellaista käytetään, toinen vetyä sisältävä höyryfaasi johdetaan putken 16 kautta esi jäähdytyslämmönvaihtimeen 17. Esijäähdytys-lämmönvaihtimessa 17 vetyä sisältävän höyryfaasin toinen osa saatetaan epäsuoraan lämmönsiirtoon jäljempänä määritellyn vetyrikkaan kaasuvirtauksen kanssa. Tämän keksinnön lämmönsiir-tovaiheen tuloksena vetyä sisältävän höyryfaasin toisen osan lämpötila laskee n. 38°C:sta n. -2°C:een. Näin esi jäähdytetty vetyä sisältävän höyryfaasin toinen osa poistetaan sitten esi-jäähdytyslämmönvaihtimesta 17 putken 18 kautta. 10 tilavuus-%:n osa stabiloimattomasta nestemäisestä reformaatista johdetaan putken 19 kautta esi jäähdytyslämmönvaihtimeen 20. Siinä se '! saatetaan epäsuoraan lämmönsiirtoon jäljempänä määritellyn toisen stabiloimattoman nestemäisen reformaattivirtauksen kanssa. Tämän epäsuoran lämmönsiirtovaiheen seurauksena stabiloimattoman nestemäisen reformaatin lämpötila laskee n. 38°C:sta n.After optional drying, if used, the second hydrogen-containing vapor phase may be pressurized in the optional compressor 15. Although the optional compressor 15 is not necessary and is not used in this example, it can be utilized in the invention to allow new vapor-liquid equilibrium at higher pressures in such a separation zone 25. after pressurization, if used, the second hydrogen-containing vapor phase is passed through line 16 to a precooling heat exchanger 17. In the precooling heat exchanger 17, a second portion of the hydrogen-containing vapor phase is subjected to indirect heat transfer with a hydrogen-rich gas flow as defined below. As a result of the heat transfer step of the present invention, the temperature of the second portion of the hydrogen-containing vapor phase decreases from about 38 ° C to about -2 ° C. The second part of the hydrogen-containing vapor phase thus pre-cooled is then removed from the pre-cooling heat exchanger 17 via a pipe 18. A 10% by volume portion of the unstabilized liquid reformate is passed through line 19 to the pre-cooling heat exchanger 20. That's it! is subjected to indirect heat transfer with a second unstabilized liquid reformate stream as defined below. As a result of this indirect heat transfer step, the temperature of the unstabilized liquid reformate drops from about 38 ° C to about.

-lO°C:een. Näin esi jäähdytetty stabiloimaton nestemäinen reformaatti poistetaan esijäähdytyslämmönvaihtimesta 20 putken 21 kautta ja sekoitetaan tämän jälkeen putkessa 18 olevaan vetyä sisältävän höyryfaasin toiseen osaan.-Lo ° C. The non-stabilized liquid reformate thus precooled is removed from the precooled heat exchanger 20 through line 21 and then mixed with the second portion of the hydrogen-containing vapor phase in line 18.

Tuloksena oleva seos, joka on n. -2°C:n lämpötilassa, johdetaan putken 22 kautta jäähdytysvälineeseen 23, joka on mukavuussyistäThe resulting mixture, which is at a temperature of about -2 ° C, is passed through a pipe 22 to a cooling means 23, which for convenience is

IIII

17 82709 esitetty yksinkertaisena laatikkona. Kuten edellä mainittiin jäähdytysvälineen 23 tarkka muoto voi olla lukuisten muuttujien funktio, jotka alaan normaalisti perehtynyt hyvin ymmärtää, minkä vuoksi se ei vaadi yksityiskohtaista kuvausta tämän keksinnön ymmärtämiseksi. Seos poistetaan jäähdytysvyöhykkees-tä 23 - -18°C:n lämpötilassa putken 24 kautta ja johdetaan tämän jälkeen toiseen höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhyk-keeseen 25, jota pidetään n. -18°C:n lämpötilassa ja n.17 82709 presented as a simple box. As mentioned above, the exact shape of the cooling means 23 may be a function of a number of variables well understood by one of ordinary skill in the art, and therefore does not require a detailed description to understand the present invention. The mixture is removed from the cooling zone at a temperature of 23 to -18 ° C via a pipe 24 and is then passed to a second steam and liquid equilibrium separation zone 25, which is maintained at a temperature of about -18 ° C and n.

1103 kPa:n ylipaineessa. Ensimmäistä höyryn ja nesteen tasa-painoerotusvyöhyketta 9 pidetään n. 37,8°C:n lämpötilassa ja n. 1034 kPa:n paineessa ja koska toista höyryn ja nesteen tasapaino-erotusvyöhykettä pidetään eri olosuhteissa, kuten eri nesteen ja höyryn välisessä moolisuhteessa, syntyy uusi höyry-nestetasapaino. Näin ollen vetyrikas kaasuvirtaus, joka sisältää n.At an overpressure of 1103 kPa. The first vapor-liquid equilibrium separation zone 9 is maintained at a temperature of about 37.8 ° C and a pressure of about 1034 kPa, and since the second vapor-liquid equilibrium separation zone is maintained under different conditions, such as different liquid-vapor molar ratios, a new the vapor-liquid equilibrium. Thus, a hydrogen-rich gas stream containing n.

92,2 mol-% vetyä, poistetaan putken 26 kautta, ja toinen stabiloimaton nestemäinen reformaatti, joka sisältää n. 17 mol-% C^-hiilivetyjä. Tätä tulee verrata ensimmäiseen stabiloimattomaan nestemäiseen reformaattiin, joka sisältää n. 9,4 mol-% C -hiilivetyjä. Näin ollen tämä keksintö johtaa kasvaneeseen hiilivetyjen talteenottoon vetyjä sisältävästä höyryfaasista, jolloin tuotetaan vetyrikas kaasuvirtaus.92.2 mole percent hydrogen, is removed through line 26, and another unstabilized liquid reformate containing about 17 mole percent C 1-4 hydrocarbons. This should be compared to the first unstabilized liquid reformate containing about 9.4 mole percent C hydrocarbons. Thus, the present invention results in increased recovery of hydrocarbons from the hydrogen-containing vapor phase, thereby producing a hydrogen-rich gas stream.

Toisesta höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykkeestä 25 putken 26 kautta poistettu vetyrikas kaasuvirtaus johdetaan esi- .···. jäähdytyslämmönvaihtimeen 17, jossa se saatetaan epäsuoraan läm mönsiirtoon vetyä sisältävän höyryfaasin kanssa. Vetyrikkaan kaasuvirtauksen lämpötila kohoaa n. -19°C:sta 32,2°C:een lämmönsiirtovaiheen seurauksena. Vetyrikas kaasuvirtaus poistetaan sitten esijäähdytyslämmönvaihtimesta 17 putken 27 kautta ja johdetaan eteenpäin käytettäväksi edelleen muissa prosessi-yksiköissä, joita ei ole esitetty tässä.The hydrogen-rich gas stream removed from the second vapor-liquid equilibrium separation zone 25 through the pipe 26 is preconditioned. to a cooling heat exchanger 17, where it is subjected to indirect heat transfer with a hydrogen-containing vapor phase. The temperature of the hydrogen-rich gas stream rises from about -19 ° C to 32.2 ° C as a result of the heat transfer step. The hydrogen-rich gas stream is then removed from the precooling heat exchanger 17 via line 27 and passed on for further use in other process units not shown here.

- : Toinen stabiloimaton nestemäinen reformaatti, joka on pois- tettu höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykkeestä 25 putken 28 kautta, johdetaan esijäähdytyslämmönvaihtimeen 20. Siinä .. se saatetaan epäsuoraan lämmönsiirtoon ensimmäisen stabiloimat- toman nestemäisen reformaatin kanssa, joka tulee putkesta 19.-: A second unstabilized liquid reformate removed from the vapor-liquid equilibrium separation zone 25 via line 28 is passed to a precooling heat exchanger 20. There .. it is subjected to indirect heat transfer with the first unstabilized liquid reformate coming from line 19.

ιβ 82709 Tämän lämmönsiirtovaiheen seurauksena toisen stabiloimattoman nestemäisen reformaatin lämpötila kohoaa n. -18°C:sta n.ιβ 82709 As a result of this heat transfer step, the temperature of the second unstabilized liquid reformate rises from about -18 ° C to about.

23°C:een. Näin lämmitetty toinen stabiloimaton nestemäinen reformaatti poistetaan sitten esijäähdytyslämmönvaihtimesta 20 putken 29 kautta. Se johdetaan tämän jälkeen fraktiointilaitok-seen, jota ei ole esitetty tässä. Koska on välttämätöntä lämmittää toinen stabiloimaton nestemäinen reformaatti fraktioinnin suorittamiseksi, sen lämmittäminen esi jäähdytyslämmönvaihtimessa 20 johtaa lisäenerqiansäästöihin.23 ° C. The second unstabilized liquid reformate thus heated is then removed from the precooling heat exchanger 20 via line 29. It is then passed to a fractionation plant, not shown here. Since it is necessary to heat the second unstabilized liquid reformate to perform the fractionation, heating it in the pre-cooling heat exchanger 20 results in additional energy savings.

Tämän keksinnön avulla saavutettavien odottamattomien ja yllättävien tulosten arvioimiseksi täydellisemmin suoritettiin kaksi lisätapaustutkimusta termodynaamisen analyysin, teknillisten laskelmien ja arvioiden avulla. Tapausta, joka esitettiin edellä piirroksen yksityiskohtaisessa kuvauksessa, nimitetään tapaus I:ksi seuraavassa selostuksessa.In order to more fully evaluate the unexpected and surprising results obtained with the present invention, two additional case studies were performed using thermodynamic analysis, technical calculations, and evaluations. The case presented above in the detailed description of the drawing is referred to as Case I in the following description.

Tapaus II eroaa tapaus I:stä siinä, että n. 20 tilavuus-% stabiloimattomasta reformaatista, joka on poistettu ensimmäisestä höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykkeestä 9, suunnataan putken 19 läpi uudelleenkosketukseen ja jäähdytykseen tämän keksin-*·.. non mukaisesti.Case II differs from Case I in that about 20% by volume of the unstabilized reformate removed from the first vapor-liquid equilibrium separation zone 9 is directed through line 19 for re-contact and cooling in accordance with the present invention.

Tapaus III eroaa tapauksesta I ja II siinä, että 100 tilavuus-% -- stabiloimattomasta reformaattivirtauksesta, joka on poistettu ‘1 ensimmäisestä höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykkeestä 9, suunnataan putken 19 läpi lisäjäähdytykseen ja uudelleenkosketukseen.Case III differs from Case I and II in that 100% by volume of the unstabilized reformate flow removed from the first vapor-liquid equilibrium separation zone 9 is directed through line 19 for further cooling and recontacting.

Näiden tapaustutkimusten tulokset esitetään jäljemoänä taulukossa 1. Kierrätysvedyn puhtaus on mooliprosentti vetyä vety-rikkaassa höyryfaasissa, joka kierrätetään reaktiovyöhykkeeseen kuvan 1 putken 11 kautta. Se on täplän vuoksi vedyn puhtaus, joka saavutetaan ilman uudelleenkosketuksen ja jäähdytyksen etua. Poistokaasun vedyn puhtaus on mooliprosentti vetyä vety-rikkaassa höyryfaasissa, joka poistetaan kuvan 1 putkesta 27. Jäähdytyshyötyteho on hyötyteho megawatteina (MW) jäähdytyslaitteelle 23.The results of these case studies are shown below in Table 1. The purity of recycled hydrogen is the molar percentage of hydrogen in the hydrogen-rich vapor phase that is recycled to the reaction zone through line 11 in Figure 1. Because of the spot, it is the purity of hydrogen that is achieved without the benefit of re-contact and cooling. The purity of the hydrogen in the exhaust gas is a mole percent of hydrogen in the hydrogen-rich vapor phase removed from pipe 27 in Figure 1. The cooling efficiency is the net power in megawatts (MW) for the refrigeration unit 23.

li 19 82709li 19 82709

Taulukko 1table 1

Tapaus I II ITICase I II ITI

Kierrätysvedyn puhtaus, mol-% 90,5 90,5 90,5Purity of recycled hydrogen, mol% 90.5 90.5 90.5

Poistokaasun vedyn puhtaus, mol-% 92,2 92,6 93,7 Jäähdytysteho, MW 0,129 0,167 0,396Exhaust gas hydrogen purity, mol% 92.2 92.6 93.7 Cooling capacity, MW 0.129 0.167 0.396

Kuten yllä olevista tuloksista voidaan nähdä tapaus III (100 tilavuus-/^ stabiloimattomasta nestemäisestä reformaatista suunnattu kuvan 1 putken 19 läpi) johtaa smirimpaan vedyn puhtauteen, 93,7 %; tapaus III johtaa kuitenkin myös suurimpaan jääh-dytyshyötytehoon, 0,396 MW. Näin ollen vedyn puhtauden nostaminen 90,5 mooli-%:sta 93,7 mooli-%:iin vaatii 0,396 MW, mikä tekee keskimäärin 0,123 MW vedyn puhtauden 1,0 mol-%:n kasvua kohti. Sitävastoin tapaukset I ja II vaativat vain 0,076 ja 0,079 MW vedyn puhtauden 1,0 mol-%:n kasvua kohti. Näin ollen voidaan nähdä, että rajoittamalla putken 19 läpi suunnatun stabiloimattoman reformaatin määrä n. 10-20 tilavuus-%:iin tämän keksinnön mukaisesti voidaan saavuttaa lähes yhtä suuri vedyn puhtaus merkittävästi pienemmällä jäähdytyshyötyteholla kuin suuntaamalla 100 % stabiloimattomasta nestemäisestä reformaatista siihen.As can be seen from the above results, case III (100 v / v of unstabilized liquid reformate passed through tube 19 of Figure 1) results in a more fine hydrogen purity, 93.7%; however, case III also results in the highest cooling efficiency, 0.396 MW. Thus, raising the purity of hydrogen from 90.5 mol% to 93.7 mol% requires 0.396 MW, which makes an average of 0.123 MW of hydrogen purity per 1.0 mol% increase. In contrast, cases I and II require only 0.076 and 0.079 MW of hydrogen purity per 1.0 mol% increase. Thus, it can be seen that by limiting the amount of unstabilized reformate passed through tube 19 to about 10-20% by volume in accordance with the present invention, almost equal hydrogen purity can be achieved with significantly less cooling efficiency than by directing 100% of unstabilized liquid reformate thereto.

: '· Näin ollen edellä esitetystä voidaan nähdä, että tämä keksintö . johtaa vetyrikkaan kaasuvirtauksen tuotantoon katalyyttisen hiilivedyn konversioreaktiovyöhykkeen vety- ja hiilivetypoisto-.· - virrasta.: '· Therefore, from the above, it can be seen that the present invention. results in the production of a hydrogen-rich gas stream from the hydrogen and hydrocarbon removal stream of the catalytic hydrocarbon conversion reaction zone.

Claims

1. Förfarande för framställning av en väterik gasström genom behandling av en väte- och kolväteavgasström, erhAllen ur en katalytisk konversionsreaktionszon för koiväte, känne-tecknat av att det innefattar stegen, där: (a) Atminstone en del av nämnda avgasström leds i en första separationszon med jämnvikt mellan Anga och vätska och en vätehaltig Angfas samt en första vätskefas väsentligen bestAende av koiväten utvlnnes frAn denna; (b) Atminstone en första del av den vätehaltiga Angfasen bringas i indirekt värmeväxling med en senare definierad vätehaltig gasström; (c) blott en del av den första vätskefasen, som utgör mellan 10 och 30 volym-% av hela den första vätskefasen, bringas i indirekt värmeväxling med en senare definierad andra vätskefas; (d) den värmeväxlade första delen av den vätehaltiga Angfasen och den värmeväxlade delen av den första vätskefasen blandas sinsemellan och den resulterade blandningen utsätts för nedkylning; (e) den nedkylda blandningen leds tili en andra separationszon med jämnvikt mellan Anga och vätska för Astadkom-mande av en väterik gasström och en andra vätskefas; (f) den väterika gasströmmen bringas i indirekt värmeväxling med den första delen av den vätehaltiga Angfasen enligt steget (b) och den andra vätskefasen bringas i indirekt värmeväxling med den första vätskefasens del definierad i steg (c); och (g) den värmeväxlade väterika gasströmmen tillvaratages.A process for producing a hydrogen-rich gas stream by treating a hydrogen and hydrocarbon exhaust gas stream, obtained from a catalytic conversion reaction zone for hydrocarbon, characterized in that it comprises the steps of: (a) At least a portion of said exhaust stream is conducted an equilibrium separation zone between Anga and liquid and a hydrogen-containing Angphase as well as a first liquid phase consisting essentially of koi hydrogen is extracted therefrom; (b) At least a first portion of the hydrogen-containing Ang phase is indirectly heat exchanged with a later defined hydrogen-containing gas stream; (c) only a portion of the first liquid phase constituting between 10 and 30% by volume of the entire first liquid phase is indirectly heat exchanged with a later defined second liquid phase; (d) the heat exchanged first portion of the hydrogen-containing Ang phase and the heat exchanged portion of the first liquid phase are mixed together and the resulting mixture is subjected to cooling; (e) the cooled mixture is led into a second zone of equilibrium separation between Anga and liquid to obtain a hydrogen-rich gas stream and a second liquid phase; (f) the hydrogen-rich gas stream is indirectly heat exchanged with the first portion of the hydrogen-containing Ang phase of step (b) and the second liquid phase is indirectly heat exchanged with the portion of the first liquid phase defined in step (c); and (g) recovering the heat-exchanged hydrogen-rich gas stream.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat av att den första delen av den vätehaltiga Angfasen torkas förrän den bringas i indirekt värmeväxling med den väterika gasströmmen .2. A process according to claim 1, characterized in that the first part of the hydrogen-containing Ang phase is dried until it is indirectly exchanged with the hydrogen-rich gas stream.

3. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat av att molförhAllandet mellan den enligt steg (c) i indirekt värmeväxling bringade delen av den första vätskefasen och den vätehaltiga Angfasen är ca 0,13.3. A process according to claim 1, characterized in that the molar ratio between the portion of the first liquid phase and the hydrogen-containing Ang phase introduced in step (c) in indirect heat exchange is about 0.13.