RU2646751C1 - Method of isomerization of lung petrol fillings - Google Patents
Method of isomerization of lung petrol fillings Download PDFInfo
- Publication number
- RU2646751C1 RU2646751C1 RU2017125275A RU2017125275A RU2646751C1 RU 2646751 C1 RU2646751 C1 RU 2646751C1 RU 2017125275 A RU2017125275 A RU 2017125275A RU 2017125275 A RU2017125275 A RU 2017125275A RU 2646751 C1 RU2646751 C1 RU 2646751C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- isomerization
- benzene
- isomerization reactor
- fractions
- reactor
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C5/00—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms
- C07C5/22—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by isomerisation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способу изомеризации легких бензиновых фракций с получением высокооктанового компонента бензина и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтехимической отраслях промышленности. The invention relates to a method for isomerizing light gasoline fractions to produce a high-octane gasoline component and can be used in the refining and petrochemical industries.
Известен способ разделения изопентан-пентан-гексановой фракции в процессе изомеризации, включающий первую ректификационную колонну подготовки сырья - фракции Н.К. - 85°С прямогонного бензина, из которой дистиллятом отводят балластный продукт - фракцию С3-С4, содержащуюся в сырье, боковой погон направляют на превращение пентана и гексана в изомеры в реактор изомеризации, а снизу колонны отводят тяжелую фракцию, при этом продукты изомеризации направляют во вторую ректификационную колонну дебутанизации, откуда сверху колонны отводят бутан, а снизу колонны - изомеризат, содержащий реакционные изомеры, полученные в процессе реакции, который направляют на разделение в третью ректификационную колонну депентанизации, из которой последовательно сверху вниз отводят изопентан, пентановый рецикл и гексановую фракцию, при этом продукты, выводимые сверху и снизу колонны, подвергают смешению, а пентановый рецикл возвращают в реактор изомеризации (Установка изомеризации ОАО «НК Роснефть-Комсомольский нефтеперерабатывающий завод» / Оганесян С.А., Нападовский В.В., Ежов В.В. и др. // Химия и технология топлив и масел. - 2002. - №5. - с. 6-7).A known method for the separation of isopentane-pentane-hexane fraction in the isomerization process, comprising the first distillation column for the preparation of raw materials - N.K. - 85 ° C of straight-run gasoline, from which the ballast product is removed by distillate - the C 3 -C 4 fraction contained in the feed, the side stream is sent to convert pentane and hexane to isomers into an isomerization reactor, and the heavy fraction is withdrawn from the bottom of the column, while the isomerization products sent to the second distillation column of debutanization, from where butane is removed from the top of the column, and isomerizate containing reaction isomers obtained in the reaction process, which are sent to the third distillation column for of pentanization, from which isopentane, a pentane recycle and a hexane fraction are withdrawn sequentially from top to bottom, while the products discharged from the top and bottom of the column are mixed, and the pentane recycle is returned to the isomerization reactor (Isomerization Unit of Rosneft-Komsomolsk Oil Refinery OJSC / Oganesyan S.A., Napadovsky V.V., Yezhov V.V. et al. // Chemistry and Technology of Fuels and Oils. - 2002. - No. 5. - p. 6-7).
Недостатками данного способа являются:The disadvantages of this method are:
использование в качестве сырья изомеризации исключительно бензиновой фракции прямогонного происхождения, что ограничивает выработку высокооктанового товарного бензина на нефтеперерабатывающих заводах при наличии вторичных процессов. Бензиновые фракции вторичных процессов с температурами выкипания, аналогичными прямогонной бензиновой фракции, имеют невысокое октановое число на уровне 72 - 76 п.п. по моторному методу, поскольку в них содержится меньше высокооктановых изогексанов (на уровне 5-6 мас.%), чем в продукте изомеризации (до 60 мас.%) с октановым числом 90-94 п.п. по моторному методу. Из-за низкого октанового числа бензиновой фракции Н.К. - 85°С, содержащейся в бензинах вторичных процессов, на нефтеперерабатывающем заводе ограничивается или становится невозможным получение товарного бензина стандарта Евро-5, особенно в случае широкого применения вторичных процессов по выработке бензинов с повышенным содержанием ароматических углеводородов и недостаточным октановым числом;the use of isomerization exclusively gasoline fraction of straight-run origin as a raw material, which limits the production of high-octane marketable gasoline at oil refineries in the presence of secondary processes. Gasoline fractions of secondary processes with boiling points similar to straight-run gasoline fractions have a low octane number at the level of 72 - 76 p.p. according to the motor method, since they contain less high-octane isohexanes (at the level of 5-6 wt.%) than in the isomerization product (up to 60 wt.%) with an octane number of 90-94 pp by motor method. Due to the low octane number of the gasoline fraction N.K. - 85 ° C contained in the gasoline of secondary processes at a refinery is limited or impossible to obtain marketable Euro-5 gasoline, especially in the case of widespread use of secondary processes for the production of gasoline with a high content of aromatic hydrocarbons and insufficient octane rating;
невозможность раздельного получения изопентана и изогексанов высокой степени чистоты, поскольку для разделения этих продуктов необходимо создание дополнительного блока или целой технологической установки;the impossibility of separate production of isopentane and isohexanes of high purity, since the separation of these products requires the creation of an additional unit or a whole technological unit;
подача изопентана, находящегося в сырье в значительных количествах, вместе с остальными сырьевыми компонентами в реактор изомеризации приводит к дополнительному расходу энергии для проведения химического процесса в реакторе изомеризации и пропорциональному увеличению размеров реактора и объема катализатора;the supply of isopentane, which is in significant quantities in the feed, together with the remaining feed components to the isomerization reactor leads to additional energy consumption for the chemical process in the isomerization reactor and a proportional increase in the size of the reactor and the volume of the catalyst;
отсутствие гибкости работы технологической схемы, так как по мере дезактивации катализатора в реакторе изомеризации единственным способом интенсификации процесса изомеризации при сохранении производительности является повышение температуры процесса в реакторе изомеризации, что приводит к увеличению выхода газов, снижению отбора целевого продукта и потере четкости разделения в колонне дебутанизации, из-за чего в продукт, отводимый с низа колонны, попадает значительное количество бутана - нежелательной примеси в товарном изомеризате, для которого ограничено давление насыщенных паров;lack of flexibility in the operation of the technological scheme, since as the catalyst is deactivated in the isomerization reactor, the only way to intensify the isomerization process while maintaining productivity is to increase the temperature of the process in the isomerization reactor, which leads to an increase in gas yield, a decrease in the selection of the target product and a loss of clarity of separation in the debutanization column due to which a significant amount of butane, an undesirable impurity in the commodity isomerizate, enters the product withdrawn from the bottom of the column For which vapor pressure is limited;
наличие в исходном сырье низкокипящих компонентов, приводящее к необходимости отвода балластного продукта в виде фракции С3-С4 из первой ректификационной колонны, что повышает капитальные и эксплуатационные затраты на реализацию данного способа.the presence of low-boiling components in the feedstock, leading to the need to discharge the ballast product in the form of a C 3 -C 4 fraction from the first distillation column, which increases the capital and operating costs for implementing this method.
Известен также способ изомеризации потока сырья, содержащего С5-С6 углеводороды, включающий загрузку водорода и сырья, содержащего, по меньшей мере, нормальные C5-С6 углеводороды, в зону изомеризации и контактирование водорода и сырья с катализатором изомеризации в условиях, способствующих увеличению степени разветвления углеводородов в сырьевом потоке и обеспечивающих образование вытекающего потока из зоны изомеризации, содержащего, по меньшей мере, бутан, нормальный пентан, метилбутан, диметилбутаны, метилпентаны, нормальный гексан и углеводороды, имеющие семь или более углеродных атомов, пропускание вытекающего потока из зоны изомеризации через зону деизогексанизатора с целью разделения на четыре потока: поток, выходящий сверху зоны деизогексанизатора, содержащий, по меньшей мере, бутан; первый боковой поток из зоны деизогексанизатора, содержащий, по меньшей мере, метилбутан и диметилбутаны; второй боковой поток из зоны деизогексанизатора, содержащий, по меньшей мере, метилпентаны и нормальный гексан, и нижний поток из зоны деизогексанизатора, содержащий, по меньшей мере, углеводороды, состоящие из семи или более углеродных атомов, и подачу первого бокового потока из зоны деизогексанизатора в зону отпаривания изомеризата с целью отделения верхнего потока из десорбера изомеризата, содержащего, по меньшей мере, бутан, от потока продукта из зоны отпаривания изомеризата, содержащего метилбутан и диметилбутаны.There is also known a method of isomerizing a feed stream containing C 5 -C 6 hydrocarbons, comprising loading hydrogen and a feed containing at least normal C 5 -C 6 hydrocarbons into the isomerization zone and contacting the hydrogen and feed with an isomerization catalyst under conditions conducive to increasing the degree of branching of hydrocarbons in the feed stream and ensuring the formation of an effluent from the isomerization zone containing at least butane, normal pentane, methylbutane, dimethylbutanes, methylpentanes, normal hexa and hydrocarbons having seven or more carbon atoms, passing the effluent from the isomerization zone via deizogeksanizatora zone to separate four streams: stream exiting top deizogeksanizatora zone comprising at least butane; a first side stream from the deisohexanizer zone comprising at least methyl butane and dimethyl butanes; a second side stream from the deisohexanizer zone containing at least methylpentanes and normal hexane, and a lower stream from the deisohexanizer zone containing at least hydrocarbons consisting of seven or more carbon atoms, and supplying a first side stream from the deisohexanizer zone to the isomerizate stripping zone in order to separate the overhead stream from the isomerizate stripper containing at least butane from the product stream from the stripping zone of the isomerizate containing methylbutane and dimethylbutane.
Также в данном способе рассматривается использование в качестве сырья смеси бензинов прямогонного и вторичного происхождения, в том числе легкого газового бензина, легкой нефти прямой гонки, конденсатного газойля, легких рафинатов, легкого реформата, легких углеводородов, сжиженных бутанов, а также прямогонных дистиллятов с конечной точкой кипения 77°С, содержащих значительные количества С4-С6 парафинов, а также сырье может содержать низкие концентрации ненасыщенных углеводородов и углеводородов, содержащих более 6 углеродных атомов (Патент на изобретение RU 2364582 С2, МПК С07С5/22, С07С9/16, заявлен 02.03.2006, опубликован 20.08.2009).Also in this method, the use of a mixture of gasoline of straight-run and secondary origin, including light gas gasoline, light oil of direct race, condensate gas oil, light raffinates, light reformate, light hydrocarbons, liquefied butanes, and straight-run distillates with an end point is considered as raw materials boiling point of 77 ° C, containing significant amounts of C 4 -C 6 paraffins, and the feed may contain low concentrations of unsaturated hydrocarbons and hydrocarbons containing more than 6 carbon atoms ( Patent for invention RU 2364582 C2, IPC C07C5 / 22, C07C9 / 16, filed March 2, 2006, published August 20, 2009).
Недостатками данного способа являются:The disadvantages of this method are:
упрощенная схема, в которой отсутствует блок подготовки сырья, поступающего в реактор изомеризации с содержанием сырьевого изопентана, что не позволяет оптимизировать состав сырья, поступающего в реактор изомеризации, и приводит к низкой конверсии процесса в реакторе изомеризации и нерациональному использованию реакционного пространства реактора изомеризации, увеличивающему его размеры и, соответственно, капитальные и эксплуатационные затраты;a simplified scheme in which there is no block for the preparation of raw materials entering the isomerization reactor with the content of raw isopentane, which does not allow to optimize the composition of the raw materials entering the isomerization reactor, and leads to a low conversion of the process in the isomerization reactor and irrational use of the reaction space of the isomerization reactor, increasing it the size and, accordingly, capital and operating costs;
равновесное повышенное присутствие в сырье 2,2-диметилбутана при совместной подаче на изомеризацию бензинов прямогонного и вторичного происхождения: в сырье изомеризации прямогонного происхождения содержится незначительное количество изогексанов, являющихся конечным продуктом изомеризации, в частности 2,2-диметилбутана, на уровне 0,4 мас.%, в сырье вторичных процессов его содержание значительно выше и достигает 4,0 мас.%, поскольку 2,2-диметилбутан образуется за счет каталитического и термического превращений углеводородов во вторичных процессах переработки нефти, тормозящее его образование, что существенно снижает скорость реакции изомеризации изогексанов и октановое число товарного продукта;the equilibrium increased presence of 2,2-dimethylbutane in the feed when combined with straight-run and secondary gasolines for isomerization: the straight-run isomerization feed contains a small amount of isohexanes, which are the final product of isomerization, in particular 2,2-dimethylbutane, at a level of 0.4 wt %, in the raw materials of secondary processes, its content is much higher and reaches 4.0 wt.%, since 2,2-dimethylbutane is formed due to the catalytic and thermal transformations of hydrocarbons in secondary processes of oil refining, inhibiting its formation, which significantly reduces the reaction rate of isomerization of isohexanes and the octane number of a commercial product;
объединение потоков, отводимых с верха деизогексанизатора и с верха колонны отпаривания изомеризата, приводящее к получению потока, представляющего смесь легких газов, бутана, изопентана и пентана, что не позволяет использовать данный поток в качестве конечного продукта процесса без его предварительного разделения.the combination of streams discharged from the top of the deisohexanizer and from the top of the isomerizate stripping column, resulting in a stream representing a mixture of light gases, butane, isopentane and pentane, which makes it impossible to use this stream as a final product of the process without prior separation.
Известен также способ гидрогенизации и дециклизации бензола и изомеризации С5-С6-парафинов в сырье, содержащем С5-С6-парафины и по меньшей мере, 1 вес.% бензола, включающий:There is also known a method of hydrogenation and decyclization of benzene and isomerization of C 5 -C 6 paraffins in a feed containing C 5 -C 6 paraffins and at least 1 wt.% Benzene, including:
подачу сырья без подачи водорода или конденсации к смесителю для удаления воды и, следовательно, осушки сырья, в результате чего получают высушенное сырье, содержащее менее 0,5 вес.% воды;supply of raw materials without supplying hydrogen or condensation to the mixer to remove water and, therefore, drying the raw materials, resulting in a dried raw material containing less than 0.5 wt.% water;
разделение осушенного сырья на первую и вторую части;separation of the dried raw materials into the first and second parts;
объединение первой части осушенного сырья с обогащенным водородом газовым потоком, в результате чего образуется объединенное сырье;combining the first part of the dried feed with a hydrogen-rich gas stream, resulting in the formation of a combined feed;
подачу объединенного сырья при температуре от 38 до 232°С в зону гидрогенизации, где объединенное сырье контактирует с катализатором гидрогенизации в условиях гидрогенизации, в результате чего происходит насыщение бензола и образуется поток, выходящий из зоны гидрогенизации при температуре в пределах от 149 до 288°С, содержащий менее 1,5 вес.% бензола;feeding the combined feed at a temperature of 38 to 232 ° C. into the hydrogenation zone, where the combined feed is contacted with the hydrogenation catalyst under hydrogenation conditions, whereby benzene is saturated and a stream is formed leaving the hydrogenation zone at a temperature ranging from 149 to 288 ° C. containing less than 1.5 wt.% benzene;
довод температуры потока из зоны гидрогенизации в пределы от 104 до 204°С с помощью, по крайней мере, быстрого охлаждения потока из зоны гидрогенизации посредством смешения потока из зоны гидрогенизации со второй частью осушенного сырья;bringing the temperature of the stream from the hydrogenation zone to between 104 and 204 ° C. by at least rapidly cooling the stream from the hydrogenation zone by mixing the stream from the hydrogenation zone with a second portion of the dried feed;
подачу по крайней мере части потока из зоны гидрогенизации в зону изомеризации и контактирование этого сырья с катализатором изомеризации в условиях изомеризации и декциклизации для изомеризации С5-С6 - парафинов и дециклизации бензола;supplying at least a portion of the stream from the hydrogenation zone to the isomerization zone and contacting this raw material with an isomerization catalyst under isomerization and deccyclization conditions for the isomerization of C 5 -C 6 paraffins and benzene decyclization;
выделение продукта изомеризации из зоны изомеризации.isolation of the isomerization product from the isomerization zone.
(Патент на изобретение RU 2540272 С2, МПК С07С5/10, С07С5/27, С07С5/13, С07С9/16, заявлен 15.03.2011, опубликован 10.02.2015).(Patent for invention RU 2540272 C2, IPC C07C5 / 10, C07C5 / 27, C07C5 / 13, C07C9 / 16, filed March 15, 2011, published February 10, 2015).
Недостатками данного способа являются:The disadvantages of this method are:
гидрогенизация части исходного сырья, что приводит к отрицательно влияющему повышению температуры в зоне изомеризации из-за поступления в зону изомеризации бензола второй части исходного сырья;hydrogenation of a portion of the feedstock, which leads to a negatively affecting temperature increase in the isomerization zone due to the receipt of the second portion of the feedstock in the benzene isomerization zone;
обеспечение регулирования содержания бензола в продукте, поступающем в зону изомеризации, за счет формирования соотношения первой очищенной и второй неочищенной частей исходного сырья, что приводит к существенному изменению масс основных технологических потоков и технологических режимов работы аппаратов при колебании содержания бензола в сырье;ensuring the regulation of the benzene content in the product entering the isomerization zone due to the formation of the ratio of the first purified and second crude parts of the feedstock, which leads to a significant change in the masses of the main process flows and technological modes of the apparatus when the benzene content in the feedstock fluctuates;
экономическая нецелесообразность гидрогенизации бензола при давлении 1400-4800 кПа и температуре 149-288°С и низкой требуемой при его высокой концентрации в сырье (до 25 вес.%) концентрации бензола в гидрогенизате (менее 2 вес.%), поскольку такое количество бензола (до 23 вес.%) значительно дешевле извлекать фракционированием при давлении порядка 150 кПа и температуре 100-110°С.the economic inexpediency of hydrogenation of benzene at a pressure of 1400-4800 kPa and a temperature of 149-288 ° C and a low concentration of benzene in the hydrogenate (less than 2 wt.%) required at its high concentration in raw materials (up to 25 wt.%), since such an amount of benzene ( up to 23 wt.%) it is much cheaper to extract by fractionation at a pressure of about 150 kPa and a temperature of 100-110 ° C.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ изомеризации легких бензиновых фракций, состоящий из подготовки прямогонной и вторичной бензиновых фракций на изомеризацию, с последующим выделением сырьевого изопентана в первой ректификационной колонне - деизопентанизаторе, подачу его на изомеризацию в реактор изомеризации с последующим выделением газов и рефлюкса во второй ректификационной колонне - дебутанизаторе, с низа которого стабильный изомеризат направляют последовательно на разделение в третью ректификационную колонну для извлечения раздельно изопентана и пентана и в четвертую ректификационную колонну для извлечения раздельно изогексанов и гексана, боковые погоны третьей и четвертой ректификационных колонн, содержащие соответственно пентан и гексан, рециркулируют на изомеризацию в реактор изомеризации, при этом в качестве сырья используют прямогонную и вторичную бензиновые фракции 40÷75…85°C, подготовку и подачу на изомеризацию прямогонной бензиновой фракции 40÷75…85°C осуществляют отдельно от бензиновой фракции 40÷75…85°C вторичных процессов переработки нефти, причем бензиновую фракцию 40÷75…85°C вторичных процессов подают во вторую или третью ректификационную колонну (Патент на изобретение RU 2533810 С2, МПК С07С5/22, С07С5/13, С07С9/16, заявлен 05.03.2013, опубликован 20.11.2014). Closest to the claimed invention is a method of isomerization of light gasoline fractions, consisting of preparing straight-run and secondary gasoline fractions for isomerization, followed by separation of the isopentane feedstock in the first distillation column — deisopentanizer, feeding it for isomerization into the isomerization reactor, followed by evolution of the second gas and reflux distillation column - debutanizer, from the bottom of which a stable isomerizate is sent sequentially for separation in the third distillation a column for extracting separately isopentane and pentane and into a fourth distillation column for extracting separately isohexanes and hexane, side shoulder straps of the third and fourth distillation columns containing pentane and hexane, respectively, are recycled for isomerization to the isomerization reactor, while straight-run and secondary are used as raw materials fractions 40 ÷ 75 ... 85 ° C, preparation and supply of straight-run gasoline fraction 40 ÷ 75 ... 85 ° C for isomerization is carried out separately from the gasoline fraction 40 ÷ 75 ... 85 ° C of secondary processes oil refining, and the gasoline fraction of 40 ÷ 75 ... 85 ° C of secondary processes is fed into the second or third distillation column (Patent for invention RU 2533810 С2, IPC С07С5 / 22, С07С5 / 13, С07С9 / 16, filed March 5, 2013, published November 20, 2013 .2014).
Недостатками данного способа являются:The disadvantages of this method are:
ограничения на возможность использования в качестве сырья ресурсов вторичных бензиновых фракций, содержащих значительное количество бензола;restrictions on the possibility of using secondary gasoline fractions containing a significant amount of benzene as raw materials;
предварительная очистка вторичных бензиновых фракций от бензола до уровня, например 0,5 мас.% за счет дорогостоящего четкого фракционирования соответствующих фракций, что увеличивает как стоимость исходного сырья, так и конечного вырабатываемого изомеризата.preliminary purification of the secondary gasoline fractions from benzene to a level of, for example, 0.5 wt.% due to the costly clear fractionation of the respective fractions, which increases both the cost of the feedstock and the final isomerizate produced.
Спецификой процесса изомеризации является то, что с позиций термодинамики обеспечение высокой глубины изомеризации нормальных парафиновых углеводородов требует реализации процесса при низких температурах, тогда как для увеличения скорости реакций изомеризации и, соответственно, размеров реакторов необходимо повышение температуры. Поскольку катализаторы изомеризации способствуют проведению реакций гидрирования углеводородов, а процесс изомеризации для снижения коксуемости катализаторов реализуют в среде водородсодержащего газа, при наличии в сырье изомеризации бензола происходит его гидрирование. Теплота реакции гидрирования бензола (375 кДж/моль) почти в 50 раз больше теплоты реакций изомеризации нормальных парафинов (6-8 кДж/моль), поэтому наличие в сырье изомеризации 2 мас.% бензола приведет к удвоенному разогреву реакционной смеси в реакторе, что снизит селективность процесса изомеризации.The specificity of the isomerization process is that, from the standpoint of thermodynamics, ensuring a high isomerization depth of normal paraffin hydrocarbons requires the process to be carried out at low temperatures, while an increase in the temperature is necessary to increase the rate of isomerization reactions and, accordingly, the size of the reactors. Since isomerization catalysts contribute to hydrocarbon hydrogenation reactions, and the isomerization process is implemented in the medium of a hydrogen-containing gas to reduce the coking ability of the catalysts, in the presence of benzene isomerization in the feed, it is hydrogenated. The heat of the reaction of hydrogenation of benzene (375 kJ / mol) is almost 50 times greater than the heat of the isomerization reactions of normal paraffins (6-8 kJ / mol), therefore, the presence of 2 wt.% Benzene in the isomerization feed will double the reaction mixture in the reactor, which will reduce selectivity of the isomerization process.
При создании изобретения ставилась задача разработать способ изомеризации легких бензиновых фракций с увеличением выхода изомеризата за счет перевода процесса изомеризации из адиабатического в квазиизотермический режим с одновременным расширением сырьевых ресурсов за счет использования бензолсодержащих бензиновых фракций и увеличением числа степеней свободы при формировании квазиизотермического режима.When creating the invention, the task was to develop a method of isomerization of light gasoline fractions with an increase in the yield of isomerizate due to the transfer of the isomerization process from adiabatic to quasi-isothermal mode with a simultaneous expansion of raw materials through the use of benzene-containing gasoline fractions and an increase in the number of degrees of freedom in the formation of a quasi-isothermal mode.
Решение поставленной задачи достигается за счет того, что в способе изомеризации легких бензиновых фракций, включающем подготовку сырья в виде прямогонной и вторичной бензиновых фракций, изомеризацию нормальных парафинов этих фракций в реакторном блоке изомеризации в присутствии водородсодержащего газа, сепарацию водородсодержащего газа от реакционной смеси после реакторного блока изомеризации, смешение полученного изомеризата с подготовленным легким риформатом вторичных бензиновых фракций, последующее разделение этой смеси в системе ректификационных колонн с последовательным извлечением фракции С1-С4 - из колонны стабилизации, изопентана - из колонны-деизопентанизатора, изогексана и тяжелой фракции С7 и выше - из колонны-деизогексанизатора и выводом из последних двух колонн в виде боковых погонов, соответственно, нормальных пентана и гексана, возвращаемых в реакторный блок изомеризации, подготовленное сырье, поступающее в реакторный блок изомеризации, допускает содержание бензола до 5 % масс. за счет его вовлечения в составе вторичной бензиновой фракции, гидрируемого в реакторном блоке изомеризации в присутствии водородсодержащего газа на катализаторе до циклогексана с выделением теплоты реакции, компенсируемой дополнительным теплосъемом от реакционной смеси с помощью хладагента, расчетное количество которого определяют следующим соотношением:The solution to this problem is achieved due to the fact that in the method of isomerization of light gasoline fractions, including the preparation of raw materials in the form of straight-run and secondary gasoline fractions, isomerization of normal paraffins of these fractions in the isomerization reactor block in the presence of a hydrogen-containing gas, separation of the hydrogen-containing gas from the reaction mixture after the reactor block isomerization, mixing the obtained isomerizate with a prepared light reformate of the secondary gasoline fractions, subsequent separation of this mixture in a system of distillation columns with sequential extraction of the C 1 -C 4 fraction from the stabilization column, isopentane from the deisopentanizer column, isohexane and heavy fraction C 7 and higher from the deisohexanizer column and withdrawn from the last two columns in the form of side straps, respectively, normal pentane and hexane returned to the isomerization reactor unit, the prepared raw material entering the isomerization reactor unit allows a benzene content of up to 5% by weight. due to its involvement in the composition of the secondary gasoline fraction, hydrogenated in the isomerization reactor block in the presence of a hydrogen-containing gas on the catalyst to cyclohexane with the release of heat of reaction, compensated by additional heat removal from the reaction mixture with the help of a refrigerant, the calculated amount of which is determined by the following ratio:
GXA=GF·CB·qR/(cXA·(tR-tXA)),G XA = G F · C B · q R / (c XA · (t R -t XA )),
где GXA - расход хладагента, кг/ч;where G XA - refrigerant flow rate, kg / h;
GF - расход подготовленного легкого риформата вторичных бензиновых фракций, кг/ч;G F - consumption of prepared light reformate of secondary gasoline fractions, kg / h;
CB - концентрация бензола в подготовленном легком риформате вторичных бензиновых фракций, весовые доли;C B is the concentration of benzene in the prepared light reformate of the secondary gasoline fractions, weight fractions;
qR - теплота реакции гидрирования бензола, кДж/кг;q R is the heat of reaction of hydrogenation of benzene, kJ / kg;
cXA - теплоемкость хладагента, кДж/(кг·°С);c XA is the heat capacity of the refrigerant, kJ / (kg · ° C);
tR - регламентная температура в реакторе изомеризации, °С;t R is the regulated temperature in the isomerization reactor, ° C;
tXA - температура хладагента, °С.t XA - refrigerant temperature, ° С.
Использование расчетного количества хладагента позволяет полностью отводить из реакционной смеси то количество тепла, которое выделяется при гидрировании бензола, вводимого с подготовленным сырьем в реактор изомеризации, переводя процесс изомеризации в квазиизотермический. Уровень квазиизотермичности определяется конкретным способом реализуемого теплосъема.Using the calculated amount of refrigerant allows you to completely remove from the reaction mixture the amount of heat that is released during the hydrogenation of benzene introduced with prepared raw materials into the isomerization reactor, converting the isomerization process to quasi-isothermal. The quasi-isothermal level is determined by the specific method of heat removal implemented.
Целесообразно включение в состав реакторного блока изомеризации каскада из по крайней мере двух реакторов изомеризации, что позволит в каждом из них поддерживать оптимальный температурный режим процесса изомеризации с учетом специфики и кинетики реакций, а также использовать разные катализаторы для интенсификации отдельных реакций.It is advisable to include in the composition of the isomerization reactor block a cascade of at least two isomerization reactors, which will allow each of them to maintain the optimal temperature regime of the isomerization process, taking into account the specificity and kinetics of the reactions, as well as use different catalysts to intensify individual reactions.
Целесообразно в качестве хладагента в реакторном блоке изомеризации использовать изомеризат после сепарации водородсодержащего газа, обеспечивая рекуперативный теплообмен с реакционной смесью в выносных теплообменниках между ступенями каскада реакторов изомеризации. При этом за счет теплоты гидрирования бензола реакционная смесь на выходе из первого реактора изомеризации каскада реакторов будет иметь температуру несколько большую, чем регламентная температура в реакторе изомеризации tR, после прохождения реакционной смеси через выносной рекуперативный теплообменник ее температура станет меньше регламентной температуры в реакторе изомеризации tR, а на выходе из второго реактора изомеризации каскада реакторов температура реакционной смеси снова повысится до значения регламентной температуры в реакторе изомеризации tR. It is advisable to use isomerizate as a refrigerant in the isomerization reactor unit after separation of the hydrogen-containing gas, providing regenerative heat exchange with the reaction mixture in the external heat exchangers between the stages of the isomerization reactor cascade. In this case, due to the heat of hydrogenation of benzene, the reaction mixture at the outlet from the first isomerization reactor of the cascade of reactors will have a temperature slightly higher than the regulated temperature in the isomerization reactor t R , after the reaction mixture passes through the external recuperative heat exchanger, its temperature will become lower than the regulated temperature in the isomerization reactor t R , and at the exit from the second isomerization reactor of the cascade of reactors, the temperature of the reaction mixture again rises to the value of the regulated temperature in isomerization reactor t R.
Целесообразно в качестве хладагента в реакторном блоке изомеризации использовать квенчинг с вводом в реактор изомеризации дополнительного водородсодержащего газа, температура которого tXA ниже, чем регламентная температура в реакторе изомеризации tR. При этом за счет теплоты гидрирования бензола во время прохождения дополнительного водородсодержащего газа через реактор изомеризации посредством смешения с реакционной смесью обеспечивается нагрев дополнительного водородсодержащего газа до регламентной температуры в реакторе изомеризации tR.It is advisable to use quenching as a coolant in the isomerization reactor unit with introducing additional hydrogen-containing gas into the isomerization reactor, whose temperature t XA is lower than the regulated temperature in the isomerization reactor t R. In this case, due to the heat of hydrogenation of benzene during the passage of the additional hydrogen-containing gas through the isomerization reactor by mixing with the reaction mixture, the additional hydrogen-containing gas is heated to the regulated temperature in the isomerization reactor t R.
Целесообразно также в качестве хладагента в реакторном блоке изомеризации использовать дробный ввод в реактор изомеризации подогретой и частично испаренной газосырьевой смеси подготовленного сырья и водородсодержащего газа в различных точках по высоте слоя катализатора. В этом случае газосырьевая смесь имеет температуру меньше регламентной температуры в реакторе изомеризации tR. Первая часть газосырьевой смеси вводится в реактор изомеризации, нормальные парафины прямогонной и вторичной бензиновых фракций подвергаются изомеризации, и за счет теплоты реакции гидрирования примеси бензола температура поднимается несколько выше регламентной температуры в реакторе изомеризации tR. Затем за счет теплообмена посредством смешения перегретой реакционной смеси с недогретой следующей частью газосырьевой смеси, вводимой в слой катализатора ниже уровня ввода первой части газосырьевой смеси в верхнюю часть реактора изомеризации, температура реакционной смеси снижается, а вышеописанный процесс повторяется по мере ввода очередной части газосырьевой смеси в нижележащие слои катализатора. It is also advisable to use fractional introduction of a heated and partially vaporized gas-raw mixture of prepared raw materials and hydrogen-containing gas at various points along the height of the catalyst layer as a refrigerant in the isomerization reactor block. In this case, the gas-raw material mixture has a temperature lower than the regulated temperature in the isomerization reactor t R. The first part of the gas-raw material mixture is introduced into the isomerization reactor, normal straight-run and secondary gasoline paraffins are isomerized, and due to the heat of the hydrogenation reaction of the benzene impurity, the temperature rises slightly above the regulated temperature in the isomerization reactor t R. Then, due to heat exchange by mixing the superheated reaction mixture with the unheated next part of the gas-raw material mixture, introduced into the catalyst layer below the level of the first part of the gas-raw material mixture entering the upper part of the isomerization reactor, the temperature of the reaction mixture decreases, and the above process is repeated as the next part of the gas-raw mixture is introduced into underlying catalyst beds.
Целесообразно в подготовленном сырье, поступающем в реакторный блок изомеризации, допускать содержание бензола до 10 мас.% за счет его вовлечения в составе вторичной бензиновой фракции при введении в реакторный блок изомеризации дополнительного реактора с преимущественным гидрированием бензола, что нейтрализует отрицательное влияние совместного протекания реакций гидрирования и изомеризации на процесс изомеризации нормальных парафинов при концентрации бензола в подготовленном сырье более 5 мас.%. Образующийся при гидрировании бензола циклогексан имеет октановое число (77), соизмеримое, например, с октановым числом 2-метилпентана (73).It is advisable in the prepared raw materials entering the isomerization reactor block to allow a benzene content of up to 10 wt.% Due to its involvement in the secondary gasoline fraction when an additional reactor is introduced into the isomerization reactor block with predominant hydrogenation of benzene, which will neutralize the negative effect of the combined hydrogenation reactions and isomerization to the process of isomerization of normal paraffins at a benzene concentration in the prepared feed of more than 5 wt.%. Cyclohexane formed during the hydrogenation of benzene has an octane number (77), comparable, for example, with the octane number of 2-methylpentane (73).
Целесообразно в качестве вторичной бензиновой фракции использовать бензиновые фракции каталитического риформинга, каталитического крекинга, висбрекинга и других технологических установок топливного производства или их смеси, что расширяет сырьевую базу процесса изомеризации бензиновых фракций.It is advisable to use gasoline fractions of catalytic reforming, catalytic cracking, visbreaking and other technological units of fuel production or their mixture as a secondary gasoline fraction, which expands the raw material base of the process of isomerization of gasoline fractions.
Заявляемое изобретение иллюстрируется фигурой 1, где приведена принципиальная схема установки изомеризации легких бензиновых фракций согласно предлагаемому способу изомеризации легких бензиновых фракций, а также фигурами 2-7, раскрывающими сущность реализации квазиизотермического режима работы реакторов изомеризации за счет расчетного количества хладагента, что позволяет полностью отводить из реакционной смеси то количество тепла, которое выделяется при гидрировании бензола.The invention is illustrated in figure 1, which shows a schematic diagram of a plant for isomerization of light gasoline fractions according to the proposed method for isomerization of light gasoline fractions, as well as figures 2-7, revealing the essence of the implementation of the quasi-isothermal mode of operation of isomerization reactors due to the estimated amount of refrigerant, which allows you to completely remove from the reaction mixtures the amount of heat released during the hydrogenation of benzene.
Принципиальная схема установки изомеризации легких бензиновых фракций на фигуре 1 включает следующие позиции:The schematic diagram of the installation of isomerization of light gasoline fractions in figure 1 includes the following positions:
100, 160 - трубчатая печь;100, 160 - tube furnace;
120 - реактор гидроочистки;120 - hydrotreating reactor;
130, 220 - сепаратор;130, 220 - separator;
140, 240 - колонна стабилизации;140, 240 - stabilization column;
150 - колонна фракционирования стабильного катализата;150 - column fractionation of stable catalysis;
170, 190, 210 - реактор изомеризации;170, 190, 210 — isomerization reactor;
180, 200 - теплообменник;180, 200 - heat exchanger;
230 - компрессор;230 - compressor;
250 - колонна-деизопентанизатор;250 - column deisopentanizer;
260 - колонна-деизогексанизатор;260 — deisohexanizer column;
1000 - реакторный блок изомеризации;1000 —isomerization reactor unit;
2000 - блок очистки водородсодержащего газа (ВСГ);2000 - a block for the purification of hydrogen-containing gas (WASH);
1-37 - трубопровод.1-37 - the pipeline.
Заявляемый способ изомеризации легких бензиновых фракций в соответствии с принципиальной схемой установки изомеризации легких бензиновых фракций, приведенной на фигуре 1, осуществляется следующим образом. В качестве основного сырья установки изомеризации легких бензиновых фракций используется прямогонная бензиновая фракция Н.К. - 82°С, поступающая по трубопроводу 1 с установки получения моторных топлив (не показана). Эта фракция объединяется с пентан-гексановой или пентановой фракцией, поступающей по трубопроводу 2, формируя для подготовки сырья объединенный поток прямогонных углеводородных фракций. Объединенный поток прямогонных углеводородных фракций смешивается с ВСГ, поступающим по трубопроводу 3. Образовавшаяся газосырьевая смесь по трубопроводу 4 поступает в трубчатую печь 100, откуда после нагревания и частичного испарения газосырьевая смесь проходит по трубопроводу 5 через реактор гидроочистки 120, где во время контакта с неподвижным слоем катализатора при температуре 280-320°С и давлении 3,0 МПа с кратностью циркуляции ВСГ 80-120 нм3/м3 осуществляется удаление серо- и азотсодержащих соединений, а также насыщение непредельных углеводородов. Полученный в реакторе гидроочистки 120 гидрогенизат по трубопроводу 6 направляется в сепаратор 130 для отделения ВСГ с нежелательными удаленными примесями, который далее по трубопроводу 7 отводится на блок очистки ВСГ 2000. Дегазированный в сепараторе 130 гидрогенизат по трубопроводу 8 поступает в колонну стабилизации 140 для удаления путем ректификационного разделения газообразных продуктов реакции в виде фракции С1-С4, которая с верха колонны стабилизации 140 отводится по трубопроводу 9 на установку газофракционирования или в топливную сеть.The inventive method of isomerization of light gasoline fractions in accordance with the schematic diagram of the installation of isomerization of light gasoline fractions shown in figure 1, is as follows. N.K. straight-run gasoline fraction is used as the main raw material of the isomerization unit of light gasoline fractions. - 82 ° C coming through
Подготовленный стабильный гидрогенизат с низа колонны стабилизации 140 по трубопроводу 10 объединяется с нормальным пентаном, поступающим по трубопроводу 33, и нормальным гексаном, поступающим по трубопроводу 36, которые выводятся боковыми погонами из колонны-деизопентанизатора 250 и колонны-деизогексанизатора 260 соответственно. Образовавшееся в результате смешения трех потоков подготовленное сырье по трубопроводу 14 смешивается с ВСГ, направляемым с блока очистки ВСГ 2000 по трубопроводу 15, и поступает в реакторный блок изомеризации 1000.The prepared stable hydrogenate from the bottom of the
Реакторный блок изомеризации 1000 включает трубчатую печь 160, последовательно соединенные реакторы изомеризации 170, 190 и 210 и теплообменники 180 и 200. Газосырьевая смесь, представляющая собой подготовленное сырье и водородсодержащий газ, подается по трубопроводу 16 в трубчатую печь 160 для нагрева и частичного испарения и далее по трубопроводу 17 поступает в первый по ходу потока реактор изомеризации 170, в котором одновременно с частичной изомеризацией нормальных парафинов (в первую очередь с большей молекулярной массой) содержащийся в сырье бензол гидрируется на катализаторе до циклогексана при температуре 280-320°С, давлении 3,0 МПа и кратности циркуляции ВСГ 80-120 нм3/м3 с выделением теплоты реакции, отводимой из процесса с помощью дополнительного теплосъема от реакционной смеси посредством пропускания поступающей по трубопроводу 18 реакционной смеси через теплообменник 180. В качестве хладагента теплообменника 180 могут быть использованы воздух, вода системы оборотного водоснабжения завода, холодный технологический поток, требующий подогрева. После теплообменника 180 частично охлажденная реакционная смесь по трубопроводу 19 объединяется с дополнительным ВСГ, который поступает по трубопроводу 20 из блока очистки ВСГ 2000, и по трубопроводу 21 подается во второй реактор изомеризации 190. Во втором реакторе изомеризации при температуре 130-160°С и давлении 2,8-2,9 МПа с кратностью циркуляции ВСГ 500-550 нм3/м3 и мольным соотношением водород:сырье 2,0-2,5:1 осуществляется изомеризация с превращением основной части углеводородов нормального строения в углеводороды с разветвленной цепью, после чего также осуществляется дополнительный теплосъем от реакционной смеси посредством пропускания поступающей по трубопроводу 22 реакционной смеси через теплообменник 200. Частично охлажденная реакционная смесь далее по трубопроводу 23 направляется в третий реактор изомеризации 210 для реализации заключительной стадии изомеризации - получения изомеров наиболее низкомолекулярных парафиновых углеводородов, протекающей при температуре 140-180°С и давлении 2,8-2,9 МПа с кратностью циркуляции ВСГ 500-550 нм3/м3 и мольным соотношением водород:сырье 2,0-2,5:1.The
Выходящий из третьего реактора изомеризации 210 изомеризат по трубопроводу 24 поступает в сепаратор 220 для удаления ВСГ, отводимого по трубопроводу 25 на компрессор 230, и далее сжатый ВСГ по трубопроводу 26 поступает на блок очистки ВСГ 2000. Очищенный от ВСГ в сепараторе 220 изомеризат подается по трубопроводу 27 в теплообменник 200 для съема тепла реакционной смеси, выходящей из второго реактора изомеризации 190 по трубопроводу 22. Из теплообменника 200 нагретый изомеризат по трубопроводу 28 поступает на смешение с подготовленным легким риформатом вторичных бензиновых фракций, поступающим по трубопроводу 13 с верха колонны фракционирования стабильного катализата 150 в качестве еще одной части подготовленного сырья, образующегося после разделения стабильного катализата, поступающего на установку изомеризации легких бензиновых фракций по трубопроводу 11 в колонну фракционирования стабильного катализата 150. С низа колонны фракционирования стабильного катализата 150 по трубопроводу 12 отводится тяжелый риформат, который далее используется в качестве компонента моторного топлива.The isomerizate exiting the
Смесь охлажденного изомеризата и легкого риформата вторичных бензиновых фракций по трубопроводу 29 поступает в колонну стабилизации 240, с верха которой фракция С1-С4 отводится по трубопроводу 30 на установку газофракционирования (не показана). Стабильный продукт из куба колонны стабилизации 240 по трубопроводу 31 направляется в колонну-деизопентанизатор 250, из которой сверху по трубопроводу 32 выводят изопентан в качестве товарного продукта, боковым погоном по трубопроводу 33 выводят нормальный пентан, возвращаемый на рецикл, а снизу по трубопроводу 34 выводят фракцию С6 и выше для ее дальнейшего разделения в колонне-деизогексанизаторе 260. Из колонны-деизогексанизатора сверху 260 по трубопроводу 35 выводят изогексан в качестве товарного продукта, боковым погоном по трубопроводу 36 выводят нормальный гексан, возвращаемый на рецикл, а снизу по трубопроводу 37 выводят фракцию С7 и выше, используемую далее в качестве компонента моторного топлива.A mixture of chilled isomerizate and light reformate of secondary gasoline fractions through
Для данной принципиальной схемы установки изомеризации легких бензиновых фракций были рассчитаны основные аппараты при условии использования в качестве исходного сырья 74,3 т/ч прямогонного бензина, содержащего 1,45 мас.% бензола, и 106 т/ч бензина вторичных процессов, содержащего 1,47 мас.% бензол. Характеристики основных потоков на входе и выходе из аппаратов, промаркированных по номерам соответствующих трубопроводов, приведены в таблицах 1 и 2. Расчеты, в частности показали, что если на входе в реакторный блок изомеризации содержание бензола в сырье (поток трубопровода 14) составляет 1,45 мас.%, то в изомеризате после сепарации водородсодержащего газа в сепараторе 220 бензол практически отсутствует (поток трубопровода 28). Таким образом, согласно заявляемому изобретению содержание изопарафинов в изомеризате составит 72,5 % масс., при этом согласно прототипу (патент на изобретение RU 2540272) в изомеризате обеспечивается содержание только 64,3099 мас.% изопарафинов (таблица 3).For this schematic diagram of the isomerization unit of light gasoline fractions, the main apparatuses were calculated provided that 74.3 t / h of straight-run gasoline containing 1.45 wt.% Benzene and 106 t / h of secondary gasoline containing 1 were used as feedstock 47 wt.% Benzene. The characteristics of the main flows at the inlet and outlet of the apparatus, marked by the numbers of the corresponding pipelines, are shown in tables 1 and 2. Calculations, in particular, showed that if the content of benzene in the feed at the inlet of the isomerization reactor block (pipeline stream 14) is 1.45 wt.%, then in the isomerizate after separation of the hydrogen-containing gas in the
Ниже детально рассматриваются способы реализации квазиизотермического режима работы реакторов изомеризации за счет расчетного количества хладагента.Below, methods for implementing the quasi-isothermal mode of operation of isomerization reactors due to the estimated amount of refrigerant are discussed in detail.
На фигуре 2 показан каскад из трех реакторов изомеризации, с подачей подогретой и частично испаренной газосырьевой смеси подготовленного сырья и водородсодержащего газа в первый реактор 170 и отводом изомеризата из последнего реактора изомеризации 210. Отвод из реакционной смеси того количества тепла, которое выделяется при гидрировании бензола, вводимого с подготовленным сырьем в реакторный блок изомеризации, обеспечивается двумя теплообменниками 180 и 200, размещенными соответственно между первым 170 и вторым 190 реакторами изомеризации и вторым 190 и третьим 210 реакторами изомеризации. В качестве хладагента для теплообменников, работающих по принципу «теплопередача через стенку», могут быть использованы воздух, вода системы оборотного водоснабжения завода, холодный технологический поток, требующий подогрева. При необходимости, вместо одного теплообменника (например, при большой поверхности теплопередачи) может использоваться блок из двух и более теплообменных аппаратов, соединенных последовательно или параллельно, в которых применены различные хладагенты.Figure 2 shows a cascade of three isomerization reactors, with a heated and partially vaporized gas-raw material mixture of prepared raw materials and a hydrogen-containing gas supplied to the
На фигуре 3 показан качественный характер изменения температуры слоя катализатора по высоте слоя катализатора для каскада из трех реакторов изомеризации при адиабатическом режиме работы реакторов изомеризации в случае отсутствия теплосъема от реакционной смеси между реакторами изомеризации (кривая 1) и при квазиизотермическом режиме работы реакторов при наличии теплосъема (кривая 2). Расчетный межреакторный теплосъем формирует пилообразную температурную кривую квазиизотермического режима (кривая 2) с незначительными отклонениями от расчетной оптимальной регламентной температуры в реакторе изомеризации tR, обеспечивающей максимальный выход изомеризата.Figure 3 shows the qualitative nature of the change in the temperature of the catalyst layer along the height of the catalyst layer for a cascade of three isomerization reactors in the adiabatic mode of operation of the isomerization reactors in the absence of heat removal from the reaction mixture between the isomerization reactors (curve 1) and in quasi-isothermal operation of the reactors in the presence of heat removal ( curve 2). The calculated interreactor heat removal forms a sawtooth temperature curve of the quasi-isothermal mode (curve 2) with slight deviations from the calculated optimal regulated temperature in the isomerization reactor t R , providing the maximum yield of isomerizate.
На фигуре 4 показан реактор изомеризации с дробным вводом в реактор изомеризации подогретой и частично испаренной газосырьевой смеси, представляющей собой подготовленное сырье и водородсодержащий газ, в различных точках по высоте слоя катализатора. В этом случае газосырьевая смесь имеет температуру несколько меньшую регламентной температуры в реакторе изомеризации tR. Первая часть газосырьевой смеси вводится в реактор изомеризации сверху, подвергается изомеризации и за счет теплоты реакции гидрирования примеси бензола температура поднимается несколько выше регламентной температуры в реакторе изомеризации tR, затем за счет теплообмена посредством смешения перегретой реакционной смеси с недогретой следующей частью газосырьевой смеси, вводимой в слой катализатора ниже уровня ввода первой части газосырьевой смеси в верхнюю часть реактора изомеризации, температура реакционной смеси снижается, а вышеописанный процесс повторяется по мере ввода очередной части газосырьевой смеси в нижележащие слои катализатора. В данной ситуации хладагентом является сама подогретая и частично испаренная газосырьевая смесь подготовленного сырья и водородсодержащего газа.The figure 4 shows the isomerization reactor with fractional input into the isomerization reactor of a heated and partially vaporized gas-raw material mixture, which is prepared raw materials and hydrogen-containing gas, at various points along the height of the catalyst layer. In this case, the gas-raw material mixture has a temperature slightly lower than the regulated temperature in the isomerization reactor t R. The first part of the gas-raw material mixture is introduced into the isomerization reactor from above, isomerized, and due to the heat of hydrogenation of the benzene impurity, the temperature rises slightly above the regulated temperature in the isomerization reactor t R , then due to heat exchange by mixing the overheated reaction mixture with the unheated next part of the gas-raw mixture introduced into the catalyst layer is below the input level of the first part of the gas-feed mixture into the upper part of the isomerization reactor, the temperature of the reaction mixture decreases, and above The described process is repeated as the next part of the gas-raw material mixture is introduced into the underlying catalyst layers. In this situation, the refrigerant is the heated and partially vaporized gas-raw material mixture of prepared raw materials and hydrogen-containing gas.
На фигуре 5 показан качественный характер изменения температуры слоя катализатора по высоте слоя катализатора при адиабатическом режиме работы реактора изомеризации с единичным вводом подогретой и частично испаренной газосырьевой смеси, представляющей собой подготовленное сырье и водородсодержащий газ, наверх реактора (кривая 1) и при дробном вводе подогретой и частично испаренной газосырьевой смеси, обеспечивающем квазиизотермический режим работы реакторов изомеризации при наличии теплосъема (кривая 2). Расчетный теплосъем при дробном вводе газосырьевой смеси формирует пилообразную температурную кривую квазиизотермического режима (кривая 2) с незначительными отклонениями от расчетной оптимальной регламентной температуры в реакторе изомеризации tR. Для второго и последующих реакторов изомеризации каскада аппаратов аналогичное решение получается при дробном вводе реакционной смеси в реактор изомеризации.Figure 5 shows the qualitative nature of the change in the temperature of the catalyst layer along the height of the catalyst layer during the adiabatic mode of operation of the isomerization reactor with a single input of a heated and partially vaporized gas-raw mixture, which is a prepared raw material and a hydrogen-containing gas, at the top of the reactor (curve 1) and with a fractional input of heated and partially evaporated gas mixture, providing a quasi-isothermal mode of operation of isomerization reactors in the presence of heat removal (curve 2). The calculated heat removal upon fractional introduction of the gas-raw material mixture forms a sawtooth temperature curve of the quasi-isothermal mode (curve 2) with slight deviations from the calculated optimal regulated temperature in the isomerization reactor t R. For the second and subsequent isomerization reactors of the cascade of apparatuses, a similar solution is obtained by fractional introduction of the reaction mixture into the isomerization reactor.
На фигуре 6 показан реактор изомеризации, в котором в качестве хладагента, отводящего из реакционной смеси то количество тепла, которое выделяется при гидрировании бензола, используют квенчинг с вводом в реактор изомеризации и/или газосырьевую смесь дополнительного водородсодержащего газа с более низкой температурой tXA, чем регламентная температура в реакторе изомеризации tR. При этом за счет теплоты гидрирования бензола во время прохождения водородсодержащего газа через реактор изомеризации посредством смешения обеспечивается нагрев водородсодержащего газа до температуры близкой к регламентной температуре в реакторе изомеризации tR.Figure 6 shows an isomerization reactor in which quenching is used as a coolant that removes from the reaction mixture the amount of heat released during the hydrogenation of benzene with the introduction of an additional hydrogen-containing gas with a lower temperature t XA into the isomerization reactor than Regulated temperature in the isomerization reactor t R. Moreover, due to the heat of hydrogenation of benzene during the passage of the hydrogen-containing gas through the isomerization reactor by mixing, the hydrogen-containing gas is heated to a temperature close to the regulated temperature in the isomerization reactor t R.
На фигуре 7 показан качественный характер изменения температуры слоя катализатора по высоте слоя катализатора при адиабатическом режиме работы реактора изомеризации с вводом подогретой и частично испаренной газосырьевой смеси подготовленного сырья и водородсодержащего газа наверх реактора изомеризации (кривая 1) и при вводе дополнительного водородсодержащего газа, обеспечивающего квазиизотермический режим работы реакторов изомеризации при наличии теплосъема, (кривая 2).The figure 7 shows the qualitative nature of the change in the temperature of the catalyst layer along the height of the catalyst layer during the adiabatic mode of operation of the isomerization reactor with the introduction of a heated and partially vaporized gas-raw mixture of prepared raw materials and a hydrogen-containing gas at the top of the isomerization reactor (curve 1) and with the introduction of additional hydrogen-containing gas, providing quasi-isothermal mode operation of isomerization reactors in the presence of heat removal, (curve 2).
Таким образом, рассмотренные варианты компенсации теплоты реакции гидрирования бензола за счет его принудительного теплосъема хладагентами приводят к большему числу степеней свободы при формировании квазиизотермического режима:Thus, the considered options for compensating the heat of the reaction of hydrogenation of benzene due to its forced heat removal by refrigerants lead to a greater number of degrees of freedom in the formation of a quasi-isothermal regime:
- хладагент - газосырьевая смесь/реакционная смесь (дробный ввод);- refrigerant - gas-feed mixture / reaction mixture (fractional input);
- хладагент - водородсодержащий газ (квенчинг);- refrigerant - hydrogen-containing gas (quenching);
- хладагент - воздух (теплообменник-холодильник);- refrigerant - air (heat exchanger-refrigerator);
- хладагент - вода (теплообменник-холодильник);- refrigerant - water (heat exchanger-refrigerator);
- хладагент - технологический поток (рекуперативный теплообменник).- refrigerant - process stream (recuperative heat exchanger).
Кроме того, для конкретного производства при оптимизации энергозатрат можно комбинировать рассмотренные способы теплосъема, например совместный квенчинг и использование рекуперативного теплообменника. Большое число степеней свободы при формировании квазиизотермического режима позволяет устойчиво реализовывать процесс изомеризации при изменении концентрации бензола в сырье процесса, варьируя расходы хладагента и способы создания теплосъема теплоты реакции гидрирования бензола из реакционной смеси.In addition, for a specific production, when optimizing energy consumption, the considered methods of heat removal can be combined, for example, joint quenching and the use of a regenerative heat exchanger. A large number of degrees of freedom during the formation of a quasi-isothermal regime allows the isomerization process to be stably implemented with a change in the concentration of benzene in the feedstock, varying the flow rates of the refrigerant and methods for creating heat removal from the heat of hydrogenation of benzene from the reaction mixture.
Таким образом, заявляемое изобретение решает поставленную задачу увеличения выхода изомеризата за счет перевода процесса изомеризации из адиабатического в квазиизотермический режим, расширения сырьевых ресурсов за счет использования бензолсодержащих бензиновых фракций и увеличения числа степеней свободы при формировании квазиизотермического режима.Thus, the claimed invention solves the problem of increasing the yield of isomerizate by transferring the isomerization process from adiabatic to quasi-isothermal mode, expanding raw materials through the use of benzene-containing gasoline fractions and increasing the number of degrees of freedom when forming a quasi-isothermal mode.
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017125275A RU2646751C1 (en) | 2017-07-14 | 2017-07-14 | Method of isomerization of lung petrol fillings |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017125275A RU2646751C1 (en) | 2017-07-14 | 2017-07-14 | Method of isomerization of lung petrol fillings |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2646751C1 true RU2646751C1 (en) | 2018-03-07 |
Family
ID=61568377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017125275A RU2646751C1 (en) | 2017-07-14 | 2017-07-14 | Method of isomerization of lung petrol fillings |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2646751C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2680377C1 (en) * | 2018-09-10 | 2019-02-20 | Игорь Анатольевич Мнушкин | Method of separation of petrol fractions in the isomerization process |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5055634A (en) * | 1988-10-06 | 1991-10-08 | Uop | Adsorption and isomerization of normal and mono-methyl paraffins |
| US6407303B1 (en) * | 2000-09-26 | 2002-06-18 | Uop Llc | Isomerization process with adsorptive separation and integrated fractional distillation |
| RU2364582C2 (en) * | 2005-03-11 | 2009-08-20 | Юоп Ллк | Method of hydrocarbon isomerisation |
| RU2539562C2 (en) * | 2009-06-16 | 2015-01-20 | Юоп Ллк | Installation and method for isomerisation of hydrocarbon flow |
| RU2539586C2 (en) * | 2009-09-16 | 2015-01-20 | Юоп Ллк | Device and method for isomerisation of flow of hydrocarbons |
| RU2540272C2 (en) * | 2007-05-18 | 2015-02-10 | Юоп Ллк | Device and method for isomerisation of benzene-containing raw material |
| CN104945212A (en) * | 2015-06-03 | 2015-09-30 | 上海河图工程股份有限公司 | C5/C6 alkane low-temperature isomerization method |
-
2017
- 2017-07-14 RU RU2017125275A patent/RU2646751C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5055634A (en) * | 1988-10-06 | 1991-10-08 | Uop | Adsorption and isomerization of normal and mono-methyl paraffins |
| US6407303B1 (en) * | 2000-09-26 | 2002-06-18 | Uop Llc | Isomerization process with adsorptive separation and integrated fractional distillation |
| RU2364582C2 (en) * | 2005-03-11 | 2009-08-20 | Юоп Ллк | Method of hydrocarbon isomerisation |
| RU2540272C2 (en) * | 2007-05-18 | 2015-02-10 | Юоп Ллк | Device and method for isomerisation of benzene-containing raw material |
| RU2539562C2 (en) * | 2009-06-16 | 2015-01-20 | Юоп Ллк | Installation and method for isomerisation of hydrocarbon flow |
| RU2539586C2 (en) * | 2009-09-16 | 2015-01-20 | Юоп Ллк | Device and method for isomerisation of flow of hydrocarbons |
| CN104945212A (en) * | 2015-06-03 | 2015-09-30 | 上海河图工程股份有限公司 | C5/C6 alkane low-temperature isomerization method |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2680377C1 (en) * | 2018-09-10 | 2019-02-20 | Игорь Анатольевич Мнушкин | Method of separation of petrol fractions in the isomerization process |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9068125B2 (en) | Process for the recovery of pure aromatics from hydrocarbon fractions containing aromatics | |
| US9580663B2 (en) | Process for hydrocracking a hydrocarbon feedstock | |
| US20150376087A1 (en) | Process for the Production of Xylenes | |
| US10113121B2 (en) | Gasoline production process comprising an isomerization step followed by at least two separation steps | |
| CN103261124A (en) | Method and apparatus for obtaining aromatics from diverse feedstock | |
| KR102374392B1 (en) | Process for converting hydrocarbons into olefins | |
| WO2012015541A2 (en) | Process for the production of para-xylene | |
| CN109072093A (en) | It produces the method for the high-octane rating engine gasoline of low octane rating hydrocarbon-fraction, gaseous olefin fraction and oxide and implements the device of this method | |
| CN108033869B (en) | Method for producing normal hexane by using raffinate oil | |
| CN103429710A (en) | Naphtha isomerisation on three catalytic reaction zones inside a distillation column | |
| JP2017523157A (en) | Method for producing para-xylene | |
| NO151791B (en) | PROCEDURE FOR MULTIPLE STEP CATALYTIC CONVERSION OF A HYDROCARBON MATERIAL IN THE STEAM PHASE | |
| KR102454266B1 (en) | Method for converting a high-boiling hydrocarbon feedstock into lighter boiling hydrocarbon products | |
| RU2646751C1 (en) | Method of isomerization of lung petrol fillings | |
| CN106661459B (en) | Naphtha isomerization process comprising two thermally integrated steps | |
| KR20190108593A (en) | Isomerization Process Using Feedstock Containing Dissolved Hydrogen | |
| US11453829B2 (en) | Process for improving the production of benzene and toluene | |
| RU2680377C1 (en) | Method of separation of petrol fractions in the isomerization process | |
| CN110382450B (en) | Treatment of a C8-C10 aromatic feed stream to produce and recover trimethylated benzenes | |
| RU2144056C1 (en) | Method for production of motor fuel components | |
| WO2016003612A1 (en) | Processes for the production of para-xylene | |
| RU2334781C1 (en) | Production method of high-octane gasoline fractions and aromatic hydrocarbons | |
| RU2307820C1 (en) | High-octane gasoline iso-component production process | |
| RU2753415C2 (en) | Method and installation for hydrocracking with high conversion | |
| CN108368002A (en) | The method for improving the total aromatic hydrocarbons and dimethylbenzene yield in Aromatic Hydrocarbon United Plant |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HE4A | Notice of change of address of a patent owner |
Effective date: 20190715 |