Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА КАТАЛИТИЧЕСКОЙ АРОМАТИЗАЦИИ УГЛЕВОДОРОДОВ С3-С4

Изобретение относится к установкам каталитической переработки сжиженных углеводородных газов и может найти применение в нефтехимической промышленности.

Известна установка для получения концентрата ароматических углеводородов из углеводородов С₃ и С₄ [RU 57278, МПК С07С 15/42, опубл. 10.10.2006], состоящая их двух реакционных блоков, каждый их который включает нагреватели сырьевой смеси, по меньшей мере два адиабатических каталитических реактора, в одном из которых осуществляют регенерацию катализатора, холодильники продуктов и газовый сепаратор, а также включающая узлы подготовки сырья, фракционирования жидких продуктов реакции и выделения непревращенных компонентов сырья.

Недостатками известной установки являются низкий выход ароматических углеводородов и сложность установки.

Известно явление повышения выхода ароматических углеводородов и увеличения межрегенерационного пробега катализатора ароматизации при смешении сырья с метаном [Ечевский Г.В. Получение ароматических углеводородов из ПНГ и других легких фракций, Oil & Gas Journal Russia. 2012. T. 58. №3. С. 83-88]. Однако достижение указанного эффекта требует расхода метана, превышающего расход сырья в 4-10 раз, что препятствует практическому использованию смешения сырья с метаном и вызывает необходимость разработки технических решений, снижающих расход метана, подаваемого со стороны, до приемлемого.

Наиболее близкой по технической сущности является установка каталитической переработки легкого углеводородного сырья [RU 2565229, МПК C10G 35/04, опубл. 20.10.2015 г.], включающая рекуперативный теплообменник, нагреватель, по меньшей мере два изотермических каталитических реактора с нагревательными элементами, расположенными в слое катализатора, работающих попеременно в режиме переработки сырья и регенерации катализатора, нагреватель теплоносителя, а также блок разделения катализата.

Недостатками данной установки являются: низкий выход ароматических углеводородов из-за неоптимального состава сырьевой смеси, малый межрегенерационный период и небольшой срок службы катализатора из-за его перегрева при контакте с нагревательными элементами.

Задачей изобретения является повышение выхода ароматических углеводородов и увеличение межрегенерационного периода.

Техническим результатом является повышение выхода ароматических углеводородов и увеличение межрегенерационного периода за счет оснащения реактора линиями подачи нагретого метана, а также за счет оборудования установки системой рециркуляции метана.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке, включающей рекуперативный теплообменник, нагреватель, по меньшей мере два каталитических реактора, работающих попеременно в режиме переработки сырья и регенерации катализатора, а также блок разделения катализата, расположенный на линии подачи катализата, особенностью является то, что каждый реактор оснащен по меньшей мере двумя каталитическими секциями, включающими слой катализатора и распределительное устройство с линией подачи нагретого метана, на которой расположен нагреватель, оснащенный линией подачи топлива и линией подачи нагреваемого природного газа, блок разделения катализата оборудован системой рециркуляции метана, включающей узел газоразделения, оснащенный линией подачи метана, которая соединена с линиями подачи сырья и природного газа, а также оснащен линиями подачи непревращенных компонентов сырья в линию подачи сырья, вывода ароматических углеводородов и газообразных продуктов переработки.

При необходимости линия подачи части нагретого метана может примыкать к линии подачи сырьевой смеси в реактор.

Реактор может быть выполнен как с аксиальной, так и радиальной подачей сырья. Нагреватель представляет собой устройство для радиационного и/или конвекционного нагрева метана за счет пламенного сжигания или беспламенного окисления топлива. Узел газоразделения может включать известные блоки адсорбционного, абсорбционного, мембранного или криогенного разделения газов в различных комбинациях в зависимости от заданного ассортимента газообразных продуктов переработки. В качестве топлива может быть использован в том числе топливный газ собственной выработки, получаемый при разделении газообразных продуктов катализата. В качестве ароматических углеводородов могут быть получены индивидуальные ароматические углеводороды С₆₊, преимущественно С₆-C₈, или их смеси. В качестве газообразных продуктов переработки могут быть получены: водород, метан, этан, пропан или их смеси заданного состава. Остальные элементы установки могут представлять собой любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.

Оборудование реактора каталитическими секциями, оснащенными линиями подачи нагретого метана, позволяет не только компенсировать эндотермический эффект протекающих реакций дегидроциклодимеризации углеводородов С₃-С₄ и поддерживать оптимальную температуру процесса за счет подачи метана, нагретого выше температуры реакции, но и увеличить выход ароматических углеводородов за счет снижения доли побочных реакций гидрокрекинга и вовлечения метана в реакции конденсации. А оборудование установки системой рециркуляции метана позволяет обеспечить необходимое соотношение сырья и метана в реакторе при минимальном потреблении природного газа. Кроме того, в присутствии метана замедляется скорость процессов закоксовывания катализатора, что приводит к увеличению межрегенерационного периода.

Установка включает каталитические реакторы (условно показано два реактора с двумя каталитическими секциями каждый), попеременно работающие в режиме переработки (реактор 1) и регенерации катализатора (реактор 2), рекуперативный теплообменник 3, блок разделения катализата 4 и нагреватель 5.

При работе установки, показанной на прилагаемом чертеже, сырье (смесь углеводородов С₃-С₄), подаваемое по линии 6, смешивают с рецикловым потоком непревращенных компонентов сырья и частью рециклового потока метана, подаваемыми по линиям 7 и 8, нагревают в теплообменнике 3 и направляют в реактор 1, в который перед каждым слоем катализатора по линиям 9 подают нагретый метан. Полученный катализат выводят по линии 10, охлаждают в теплообменнике 3 и разделяют в блоке 4 с получением газообразных продуктов, ароматических углеводородов и непревращенных компонентов сырья, выводимых по линиям 11, 12 и 7, соответственно. Кроме того, из блока 4 выводят рецикловый поток метана, который частично подают в линию сырья, а частично по линии 13 направляют в линию 14, по которой природный газ подают в нагреватель 5, в который по линии 15 подают также топливо, а из которого выводят нагретый метан. Окислительную регенерацию катализатора осуществляют в реакторе 2, для чего катализатор при температуре регенерации продувают кислородсодержащим газом, подаваемым по линии 16, а полученный газ регенерации либо выводят по линии 17, либо подают на дожиг в нагреватель 5.

Таким образом предлагаемая установка позволяет повысить выход ароматических углеводородов, увеличить межрегенерационного периода и может быть использована в промышленности.