RU2723996C1 - Apparatus for separating products of catalytic aromatization of c3-c4 hydrocarbons - Google Patents

Abstract

FIELD: chemistry.SUBSTANCE: invention relates to apparatus for producing aromatic hydrocarbons from C-Chydrocarbons and can be used in oil and gas industry. Invention relates to apparatus for separating products of catalytic aromatisation of C-Chydrocarbons, including catalytic processing unit connected to air cooling apparatus, a fractionation unit connected to the separator with a residue feed line and a compressor. Multi-flow recuperation heat exchanger and high pressure separator are installed on the compressed gas separation line from the compressor, which is connected by the separation residue supply line to the fractionation unit, and separation gas supply line is with cryogenic gas separation unit, connected to fractionating unit by blowing gas supply line, and with multi-flow recuperative heat exchanger - lines of hydrogen-containing gas outlet and feed of recycle methane, which after multi-flow recuperative heat exchanger is connected with the raw material supply line after adjoining the supply line of non-converted raw material components from the fractionation unit, with formation of the raw mixture supply line to the catalytic processing unit.EFFECT: technical result is simplification of installation, high output of aromatic hydrocarbons and inter-regeneration period.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к установкам получения ароматических углеводородов из углеводородов С3-С4 и может найти применение в нефтегазовой промышленности.The invention relates to installations for producing aromatic hydrocarbons from C3-C4 hydrocarbons and may find application in the oil and gas industry.

Известна установка каталитической переработки легкого углеводородного сырья [RU 2565229, опубл. 20.10.2015 г., МПК C10G 35/04], включающая нагреватель, по меньшей мере два изотермических каталитических реактора, оснащенных в качестве узлов передачи тепла блоками теплообменных элементов, генератор теплоносителя, соединенный с блоками теплообменных элементов линией подачи газа окисления в качестве теплоносителя, при этом установка оборудована системой регенерации катализатора и утилизации газа регенерации.A known installation of the catalytic processing of light hydrocarbons [RU 2565229, publ. October 20, 2015, IPC C10G 35/04], including a heater, at least two isothermal catalytic reactors equipped with heat transfer elements as heat transfer units, a heat carrier generator connected to the heat exchange elements with an oxidation gas supply line as a heat carrier, the installation is equipped with a catalyst regeneration system and utilization of regeneration gas.

Основным недостатком установки является малый межрегенерационный период, а также низкий выход целевых продуктов из-за отсутствия системы рециркуляции непревращенных компонентов сырья.The main disadvantage of the installation is a short inter-regeneration period, as well as a low yield of target products due to the lack of a recycling system for non-converted components of the feedstock.

Известно явление увеличения межрегенерационного периода при смешении сырья с метаном [Ечевский Г.В. Получение ароматических углеводородов из ПНГ и других легких фракций. Oil & Gas Journal Russia. 2012. T. 8. №3. C. 83-88], однако для достижения значимого эффекта требуется технически не приемлемый расход метана, превышающий расход сырья в 4-10 раз. Это требует разработки систем рециркуляции, снижающих потребление метана со стороны до технически и экономически обоснованного.The phenomenon of increasing the inter-regeneration period when mixing raw materials with methane is known [G. Echevsky Obtaining aromatic hydrocarbons from APG and other light fractions. Oil & Gas Journal Russia. 2012. T. 8. No. 3. C. 83-88], however, to achieve a significant effect, a technically unacceptable methane consumption is required, exceeding the consumption of raw materials by 4-10 times. This requires the development of recycling systems that reduce methane consumption from the outside to a technically and economically feasible one.

Наиболее близкой по технической сущности является установка для получения концентрата ароматических углеводородов из углеводородов С₃ и С₄ [RU 57278, опубл. 10.10.2006, МПК С07С 15/42], включающая привязанную к блоку каталитической переработки установку для разделения продуктов переработки, состоящую из блока фракционирования, выветривателя и насосов для подачи остатков сепарации и выветривания на фракционирование, а также двух блоков разделения, первый из которых включает аппарат воздушного охлаждения, водяной холодильник, рекуперационный теплообменник, пропановый холодильник, сепаратор и узел адсорбционной очистки с двумя адсорберами, а второй включает аппарат воздушного охлаждения, два водяных холодильника, три сепаратора, компрессор, рекуперационный теплообменник, пропановый холодильник и узел адсорбционной очистки с двумя адсорберами. При этом блок каталитической переработки состоит из двух узлов, каждый в составе рекуперативного теплообменника, подогревателя сырья и каталитического реактора, обогреваемого дымовыми газами и включает реактор сероочистки с подогревателем, а блок фракционирования состоит из колонны стабилизации концентрата ароматических углеводородов со вспомогательным оборудованием, а также системы рециркуляции непревращенных компонентов сырья с узлами абсорбции очищенного парофазного потока и предварительного фракционирования сырья с получением абсорбента.The closest in technical essence is the installation for producing a concentrate of aromatic hydrocarbons from hydrocarbons C ₃ and C ₄ [RU 57278, publ. 10.10.2006, IPC С07С 15/42], including a unit for processing products separation, attached to the catalytic processing unit, consisting of a fractionation unit, a weathering unit and pumps for supplying separation residues and weathering for fractionation, as well as two separation units, the first of which includes an air cooling apparatus, a water cooler, a recovery heat exchanger, a propane refrigerator, a separator and an adsorption treatment unit with two adsorbers, and the second includes an air cooling device, two water coolers, three separators, a compressor, a recovery heat exchanger, a propane cooler and an adsorption treatment unit with two adsorbers . In this case, the catalytic processing unit consists of two units, each consisting of a recuperative heat exchanger, a feedstock heater and a catalytic reactor heated by flue gases and includes a desulphurization reactor with a heater, and the fractionation unit consists of a stabilization column for aromatic hydrocarbon concentrate with auxiliary equipment, as well as a recirculation system non-converted components of the feed with absorption units of the purified vapor-phase stream and preliminary fractionation of the feed to obtain an absorbent.

Недостатками известной установки для разделения продуктов переработки являются ее сложность, а также низкий выход ароматических углеводородов на блоке каталитической переработки из-за неоптимального состава сырьевой смеси, подаваемой во второй узел каталитической переработки из-за присутствия водорода, снижающего конверсию сырья в ароматические углеводороды, а также малый межрегенерационный период на блоке каталитической переработки также из-за неоптимального состава сырьевой смеси.The disadvantages of the known installation for the separation of processed products are its complexity, as well as the low yield of aromatic hydrocarbons on the catalytic processing unit due to the suboptimal composition of the feed mixture fed to the second catalytic processing unit due to the presence of hydrogen, which reduces the conversion of the feed to aromatic hydrocarbons, and the short inter-regeneration period at the catalytic processing unit is also due to the non-optimal composition of the raw material mixture.

Задачей изобретения является упрощение установки, увеличение выхода ароматических углеводородов и межрегенерационного периода.The objective of the invention is to simplify the installation, increase the yield of aromatic hydrocarbons and the inter-regeneration period.

Техническим результатом является упрощение установки для разделения продуктов переработки за счет включения в состав установки блока криогенного газоразделения и многопоточного рекуперационного теплообменника с сепаратором, что позволяет сократить количество оборудования и исключить узлы абсорбции. Увеличение межрегенерационного периода достигается рециркуляцией метана в составе сырьевой смеси, содержащей также непревращенные компоненты сырья.The technical result is to simplify the installation for the separation of processed products due to the inclusion of a cryogenic gas separation unit and a multi-threaded heat recovery heat exchanger with a separator, which reduces the amount of equipment and eliminates absorption units. The increase in the inter-regeneration period is achieved by recirculation of methane in the composition of the feed mixture, which also contains unconverted components of the feed.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке для разделения продуктов переработки, включающей блок каталитической переработки, соединенный с аппаратом воздушного охлаждения, блок фракционирования, соединенный с сепаратором линией подачи остатка, и компрессор, особенностью является то, что на линии вывода сжатого газа сепарации из компрессора установлен многопоточный рекуперационный теплообменник и сепаратор высокого давления, соединенный линией подачи остатка сепарации с блоком фракционирования, а линией подачи газа сепарации - с блоком криогенного газоразделения, соединенным с блоком фракционирования линией подачи газа отдувки, а с многопоточным рекуперационным теплообменником - линиями вывода водородсодержащего газа и подачи рециклового метана, которая после многопоточного рекуперационного теплообменника соединена с линией подачи сырья после примыкания линии подачи непревращенных компонентов сырья из блока фракционирования, с образованием линии подачи сырьевой смеси в блок каталитической переработки.The specified technical result is achieved by the fact that in the proposed installation for the separation of processed products, including a catalytic processing unit connected to an air cooling apparatus, a fractionation unit connected to the separator by a residue supply line, and a compressor, a feature is that the separation line of the compressed gas is separated a multi-flow recuperative heat exchanger and a high-pressure separator are connected from the compressor, connected by a separation residue supply line to a fractionation unit, and a separation gas supply line - to a cryogenic gas separation unit, connected to a fractionation unit by a blow-off gas supply line, and with a multi-flow recovery heat exchanger - hydrogen-containing gas outlet lines and supplying recycle methane, which after a multi-threaded recuperative heat exchanger is connected to the feed line after adjoining the feed line of unconverted feed components from the fractionation unit, with the formation of the feed line raw mix in a catalytic processing unit.

При необходимости блок криогенного газоразделения может быть оснащен линией вывода этана и пропана в виде смеси или в виде индивидуальных углеводородов, сепаратор высокого давления может быть оборудован линией подачи из блока фракционирования части ароматических углеводородов в качестве абсорбента, а для восполнения потерь метана линия подачи рециклового метана после многопоточного рекуперационного теплообменника соединена с линией подачи природного газа. Также на линиях подачи сырья и природного газа и/или на линии вывода сжатого газа сепарации из компрессора при необходимости могут быть установлены узлы адсорбционной осушки.If necessary, the cryogenic gas separation unit can be equipped with an ethane and propane output line as a mixture or as individual hydrocarbons, the high-pressure separator can be equipped with an aromatic hydrocarbon feed line from the fractionation unit, and, to make up for methane losses, the recycle methane supply line after a multi-threaded recuperative heat exchanger is connected to a natural gas supply line. Also, adsorption drying units can be installed on the supply lines of raw materials and natural gas and / or on the output line of the compressed gas separation from the compressor, if necessary.

Блок фракционирования содержит ректификационные колонны в наборе и с конструкцией, соответствующей заданному ассортименту ароматических углеводородов. Блок криогенного газоразделения может содержать, например, рекуперационный теплообменник, сепаратор, холодильную машину, низкотемпературный сепаратор и деметанизатор колонного типа. В качестве остальных элементов установки могут быть размещены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.The fractionation unit contains distillation columns in a set and with a structure corresponding to a given assortment of aromatic hydrocarbons. The cryogenic gas separation unit may comprise, for example, a recovery heat exchanger, a separator, a refrigeration machine, a low temperature separator, and a column type demethanizer. As the remaining elements of the installation can be placed any device of the corresponding purpose, known from the prior art.

Включение в состав установки блока криогенного газоразделения и многопоточного рекуперационного теплообменника с сепаратором позволяет сократить количество оборудования и исключить узлы абсорбции, за счет чего упростить установку, и при этом обеспечивает не только глубокое извлечение ароматических углеводородов и непревращенных компонентов сырья из продуктов переработки, но и также и выведение водородсодержащего газа и получение рециклового метана, за счет чего достигается оптимизация состава сырьевой смеси (исключение подачи водорода в блок каталитической переработки и смешение метана с сырьем), что совместно приводит к увеличению выхода ароматических углеводородов и межрегенерационного периода.The inclusion of a cryogenic gas separation unit and a multi-flow recuperative heat exchanger with a separator in the installation reduces the number of equipment and eliminates absorption units, thereby simplifying the installation, and at the same time provides not only deep extraction of aromatic hydrocarbons and unconverted raw material components from processed products, but also the removal of hydrogen-containing gas and the production of recycle methane, thereby optimizing the composition of the raw material mixture (eliminating the supply of hydrogen to the catalytic processing unit and mixing methane with raw materials), which together leads to an increase in the yield of aromatic hydrocarbons and the inter-regeneration period.

Установка, показанная на прилагаемом чертеже, включает блок каталитической переработки 1, аппарат воздушного охлаждения 2, первый и второй сепараторы 3 и 4, компрессор (компрессорную станцию) 5 и многопоточный рекуперационный теплообменник 6, а также блоки фракционирования 7 и криогенного газоразделения 8.The installation shown in the attached drawing includes a catalytic processing unit 1, an air cooling apparatus 2, a first and second separator 3 and 4, a compressor (compressor station) 5 and a multi-threaded recovery heat exchanger 6, as well as fractionation units 7 and cryogenic gas separation 8.

При работе установки продукты переработки из блока 1 поступают на установку по линии 9, их охлаждают в аппарате 2 и разделяют в сепараторе 3 на первый остаток сепарации, выводимый в блок 7 по линии 10, и первый газ сепарации, выводимый по линии 11, который сжимают и охлаждают сторонним хладоагентом (условно не показано) в компрессоре 5, охлаждают технологическими потоками в теплообменнике 6 и разделяют в сепараторе 4 на второй остаток сепарации, выводимый в блок 7 по линии 12, и второй газ сепарации, который подают по линии 13 в блок 8 совместно с газом отдувки, подаваемым из блока 7 по линии 14. Из блока 8 по линии 15 выводят водородсодержащий газ, а по линии 16 - рецикловый поток метана, которые нагревают в теплообменнике 6, затем водородсодержащий газ выводят с установки, а рецикловый поток метана смешивают с сырьем (углеводородами С₃-С₄), подаваемым, как правило, в жидком состоянии, по линии 17 после смешения с непревращенными компонентами сырья, подаваемыми из блока 7 по линии 18, в результате чего образуется двухфазная сырьевая смесь, имеющая пониженную температуру, которую нагревают в теплообменнике 6 и направляют в блок 1. Из блока 7 по линиям 19 выводят ароматические углеводороды. При необходимости по линии 20 из блока 8 выводят этан и пропан в виде смеси или в виде индивидуальных углеводородов, по линии 21 часть ароматических углеводородов из блока 7 подают в сепаратор 4 в качестве абсорбента, а по линии 22 в линию 16 для восполнения потерь метана подают природный газ.During the operation of the installation, the processed products from block 1 are supplied to the installation via line 9, they are cooled in the apparatus 2 and separated in the separator 3 into the first separation residue, which is discharged to block 7 via line 10, and the first separation gas, which is discharged through line 11, which is compressed and cooled with a third-party refrigerant (not shown conventionally) in compressor 5, cooled with process flows in a heat exchanger 6, and separated in a separator 4 into a second separation residue discharged to block 7 via line 12, and a second separation gas, which is fed through line 13 to block 8 together with the stripping gas supplied from block 7 via line 14. From block 8 through line 15, hydrogen-containing gas is discharged, and through line 16, a recycle methane stream, which is heated in heat exchanger 6, then hydrogen-containing gas is discharged from the unit, and the recycle methane stream is mixed with raw materials (C ₃ -C ₄ hydrocarbons) supplied, as a rule, in a liquid state, through line 17 after mixing with unconverted components of the raw materials supplied from block 7 along the line 18, as a result of which a biphasic raw material mixture is formed having a reduced temperature, which is heated in the heat exchanger 6 and sent to block 1. Aromatic hydrocarbons are removed from block 7 through lines 19. If necessary, ethane and propane are discharged through line 20 from block 8 as a mixture or as individual hydrocarbons, through line 21, part of the aromatic hydrocarbons from block 7 is fed to the separator 4 as absorbent, and through line 22 to line 16 to make up for methane losses, natural gas.

Таким образом предлагаемая установка более проста, обеспечивает увеличение выхода ароматических углеводородов, межрегенерационного периода и может быть использована в промышленности.Thus, the proposed installation is simpler, provides an increase in the yield of aromatic hydrocarbons, inter-regeneration period and can be used in industry.

Claims (1)

Установка для разделения продуктов каталитической ароматизации углеводородов С₃-С₄, включающая блок каталитической переработки, соединенный с аппаратом воздушного охлаждения, блок фракционирования, соединенный с сепаратором линией подачи остатка, и компрессор, отличающаяся тем, что на линии вывода сжатого газа сепарации из компрессора установлен многопоточный рекуперационный теплообменник и сепаратор высокого давления, соединенный линией подачи остатка сепарации с блоком фракционирования, а линией подачи газа сепарации - с блоком криогенного газоразделения, соединенным с блоком фракционирования линией подачи газа отдувки, а с многопоточным рекуперационным теплообменником - линиями вывода водородсодержащего газа и подачи рециклового метана, которая после многопоточного рекуперационного теплообменника соединена с линией подачи сырья после примыкания линии подачи непревращенных компонентов сырья из блока фракционирования, с образованием линии подачи сырьевой смеси в блок каталитической переработки.Installation for separation of products of catalytic aromatization of C ₃ -C ₄ hydrocarbons, including a catalytic processing unit connected to an air cooling apparatus, a fractionation unit connected to the separator by a residue supply line, and a compressor, characterized in that a separation line for the separation gas from the compressor is installed a multi-threaded heat recovery heat exchanger and high-pressure separator connected by a separation residue supply line to the fractionation unit, and a separation gas supply line to a cryogenic gas separation unit, connected to the fractionation unit by a blow-off gas supply line, and with a multi-flow recovery heat exchanger - hydrogen-containing gas and recycle feed lines methane, which after a multi-threaded recuperative heat exchanger is connected to the feed line after the feed line of the unconverted components of the feed from the fractionation unit is adjoined, with the formation of the feed mixture supply line to the catalytic unit th processing.

Images