Результат интеллектуальной деятельности: Установка каталитической ароматизации легкого углеводородного сырья и способ ее работы

Изобретение относится к установкам каталитической переработки легкого углеводородного сырья, в частности к установкам получения концентрата ароматических углеводородов из углеводородов C₃ и C₄, и может найти применение в нефтегазовой промышленности.

Известна установка каталитической переработки легкого углеводородного сырья [RU 2565229, C10G 35/04, 20.10.2015], 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. Установка может дополнительно включать блоки подготовки сырья, разделения катализата, подготовки и циркуляции продуктов реакции.

Основным недостатком установки является низкий выход целевых продуктов вследствие снижения селективности их образования при накоплении побочных продуктов в реакционной зоне из-за отсутствия системы удаления побочных продуктов.

Наиболее близкой по технической сущности является установка для получения концентрата ароматических углеводородов из углеводородов C₃ и C₄ [RU 57278, С07С 15/42, 10.10.2006], включающая два блока каталитической переработки, последовательно расположенных на линии подачи сырья, каждый их который состоит из рекуперационного теплообменника, печи огневого нагрева, блока реакторов, включающего по меньшей мере два адиабатических каталитических реактора, в одном из которых осуществляют переработку сырья, а во втором - регенерацию катализатора, воздушного, водяного и пропанового холодильников продуктов и сепаратора, а также блок выделения концентрата ароматических углеводородов из суммы жидких продуктов с линией рециркуляции газа стабилизации (циркулирующего газа) на вход хотя бы одного блока каталитической переработки. Установка может дополнительно включать блок подготовки сырья (обессеривания, фракционирования), а также системы, обеспечивающие повышение степени превращения сырья и выхода целевых продуктов, включающие линии подачи олефинсодержащего сырья на вход каталитических реакторов, адсорбционные блоки выделения ароматических углеводородов из паров, абсорбционные блоки выделения непревращенных компонентов сырья из паров с линиями рециркуляции их в сырье, содержащие каждая абсорберы, регенераторы абсорбента, нагреватели, рекуперационные теплообменники, циркуляционные насосы.

Основным недостатком известной установки является сложность систем, обеспечивающих повышение степени превращения сырья и выхода целевых продуктов, включающих большое количество оборудования, а также отсутствие системы селективного выделения из циркулирующего газа водорода, блокирующего протекание целевой реакции дегидроциклодимеризации. Максимальный выход суммы ароматических углеводородов, который может быть достигнут на такой установке, составляет 63 мас. %. Такой выход лимитируется термодинамическим равновесием протекающих реакций.

Задачей изобретения является упрощение установки.

Техническим результатом является повышение выхода целевых продуктов, а также упрощение установки за счет ее оснащения блоком мембранного выделения водорода.

Технический результат достигается тем, что в известной установке, включающей расположенные на линии подачи сырья по меньшей мере один блок каталитической переработки и блок выделения концентрата ароматических углеводородов с линией подачи циркулирующего газа в блок каталитической переработки, при этом на линии циркулирующего газа установлен блок мембранного выделения водорода.

Для переработки сырья, включающего тяжелые компоненты и/или серосодержащие соединения, установка дополнительно может включать блок подготовки сырья, содержащий по меньшей мере одну из систем фракционирования и обессеривания.

Блок мембранного выделения водорода может быть выполнен в любом исполнении, известном из уровня техники, например в соответствии с [RU 2459654, B01D 53/22, B01D 63/02, 27.08.2012], и может быть дополнен вспомогательными абсорбционными и/или адсорбционными узлами концентрирования остаточных ароматических углеводородов.

Установка блока мембранного выделения водорода на линии циркулирующего газа позволяет селективно удалять из рециркулируемого потока водород и инертные компоненты, например азот, метан и пр., что обеспечивает оптимальные стационарные концентрации компонентов сырья в блоке каталитической переработки и высокую глубину их превращения в целевые продукты.

Принципиальная схема установки приведена на чертеже.

Установка включает расположенные на линии подачи сырья 1 блоки каталитической переработки (условно показан один блок 2), блок 3 выделения концентрата ароматических углеводородов с линией 4 вывода концентрата ароматических углеводородов и линией 5 подачи циркулирующего газа в блок 2, на которой расположен блок 6 мембранного выделения водорода с линией 7 вывода концентрата водорода и инертных компонентов.

Установка работает следующим образом.

Сырье, содержащее углеводороды C₃ и C₄, по линии 1 подают в блок каталитической переработки 2 совместно с подаваемым по линии 5 циркулирующим газом, содержащим концентрат не превращенных компонентов сырья. Продукты реакции в блоке выделения концентрата ароматических углеводородов 3 разделяют, например путем абсорбции, на концентрат ароматических углеводородов, выводимый с установки по линии 4, и циркулирующий газ, который подают в блок каталитической переработки 2 по линии 5, на которой расположен блок мембранного выделения водорода 6. Из блока мембранного выделения водорода 6 по линии 7 с установки выводят водородсодержащий газ и инертные компоненты. Удаление водорода из циркулирующего газа приводит к смещению термодинамического равновесия в сторону дополнительного образования ароматических углеводородов.

На такой установке достигается выход суммы ароматических углеводородов до 75 мас. %.

Таким образом, предлагаемая установка более проста, обеспечивает повышение выхода целевых продуктов и может быть использована в нефтегазовой промышленности.