Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ПРОДУКТОВ РЕАКЦИИ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ АРОМАТИЗАЦИИ УГЛЕВОДОРОДОВ С3-С4

Изобретение относится к установкам получения ароматических углеводородов из углеводородов С₃-С₄ и может найти применение в нефтегазовой промышленности.

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.

Основным недостатком установки является малый межрегенерационный период, а также низкий выход целевых продуктов из-за отсутствия системы рециркуляции непревращенных компонентов сырья.

Известно явление повышения входа ароматических углеводородов и 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. 58. №3. С. 83-88], однако для достижения значимого эффекта требуется технически и экономически не приемлемый расход метана со стороны, превышающий расход сырья в 4-10 раз. Это требует разработки систем рециркуляции, снижающих потребление метана со стороны до технически и экономически обоснованного.

Наиболее близкой по технической сущности является установка для получения концентрата ароматических углеводородов из углеводородов C₃ и C₄ [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 аппараты для воздушного и водяного охлаждения (холодильники), 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 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.

Недостатками известной установки для разделения продуктов переработки являются ее сложность, а также низкий выход ароматических углеводородов на блоке каталитической переработки вследствие неоптимального состава сырьевой смеси, подаваемой во второй узел каталитической переработки, из-за отсутствия метана и наличия водорода в сырьевой смеси, что снижает конверсию сырья в ароматические углеводороды, а также малый межрегенерационный период катализатора также из-за неоптимального состава сырьевой смеси (отсутствия метана).

Задачей изобретения является упрощение установки, увеличение выхода ароматических углеводородов и межрегенерационного периода.

Техническим результатом является упрощение установки и увеличение выхода ароматических углеводородов за счет включения в состав установки блока газоразделения с линией вывода водородсодержащего газа и блока рекуперации тепла технологических потоков с сепаратором высокого давления, что позволяет сократить количество оборудования и исключить узлы абсорбции. Увеличение межрегенерационного периода достигается соединением блока газоразделения линией подачи циркулирующего метансодержащего газа с линией подачи сырья.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке для разделения продуктов переработки, соединенной с блоком каталитической переработки, включающей блок фракционирования, воздушный и/или водяной холодильники, сепаратор низкого давления и компрессор, особенностью является то, что на линии подачи газа из сепаратора низкого давления в качестве компрессора установлена компрессорная станция, на линии вывода сжатого газа из которой установлен блок рекуперации тепла с сепаратором высокого давления, соединенным линией подачи остатка с блоком фракционирования, а линией подачи газа - с блоком газоразделения, соединенным с блоком фракционирования линией подачи газа отдувки, а с блоком рекуперации тепла - линией вывода водородсодержащего газа и линией подачи метансодержащего газа, которая после блока рекуперации тепла соединена с линией подачи сырья, к которой примыкают также линии подачи непревращенных компонентов сырья из блока фракционирования и природного газа, образуя линию подачи сырьевой смеси в блок каталитической переработки, соединенный линией подачи продуктов реакции, оснащенной холодильником, с сепаратором низкого давления, который соединен линией подачи остатка с блоком фракционирования.

При необходимости блок газоразделения оснащен линиями вывода этана и/или пропана в виде смеси или в виде индивидуальных углеводородов, а также линией подачи остаточных тяжелых углеводородов в блок фракционирования, а линия подачи сырьевой смеси соединена с теплообменниками, установленными на линии подачи продуктов реакции и/или сжатого газа сепарации. Также на линиях подачи сырья и природного газа могут быть установлены узлы адсорбционной осушки.

Компрессорная станция включает компрессор(ы) и холодильники сжатого газа. Блок рекуперации тепла выполнен в виде многопоточного теплообменника или набора обособленных теплообменников, расположенных на линии сжатого газа. Блок газоразделения включает известное из уровня техники оборудование для криогенного и/или мембранного и/или адсорбционного газоразделения или его комбинацию, например, рекуперационный теплообменник, сепаратор, холодильную машину, низкотемпературный сепаратор и деметанизатор колонного типа в качестве блока криогенного разделения. Блок каталитической переработки включает адиабатические или изотермические реакторы со вспомогательными системами, в том числе системами окислительной регенерации катализатора и подогрева реакционной смеси, а также рекуперационный теплообменник. Блок фракционирования содержит ректификационные колонны в наборе и с конструкцией, соответствующей заданному ассортименту ароматических углеводородов. В качестве остальных элементов установки могут быть размещены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.

Включение в состав установки блока газоразделения с линией вывода водородсодержащего газа и блока рекуперации тепла технологических потоков с сепаратором высокого давления 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 метансодержащего газа, смешиваемого с сырьем, за счет чего достигается оптимизация состава сырьевой смеси:

- исключение/уменьшение подачи водорода в блок каталитической переработки, присутствие которого снижает выход ароматических углеводородов за счет смешения равновесия реакции ароматизации в сторону сырьевых компонентов,

- присутствие метана в сырьевой смеси, что повышает выход ароматических углеводородов за счет вовлечения метана в реакции конденсации,

что приводит к увеличению выхода ароматических углеводородов.

Присутствие метана в сырьевой смеси также приводит к увеличению межрегенерационного периода. Кроме того, включение в состав установки блока рекуперации тепла повышает энергоэффективность установки за счет исключения потерь тепла технологических потоков.

Установка, показанная на прилагаемом чертеже, соединена с блоком каталитической переработки 1 и включает аппарат воздушного или водяного охлаждения 2, сепараторы низкого давления 3 и высокого давления 4, компрессорную станцию 5, а также блоки рекуперации тепла 6, фракционирования 7 и газоразделения 8.

При работе установки, показанной на чертеже, продукты реакции 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 с помощью станции 5, охлаждают технологическими потоками в блоке 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 метансодержащий газ, а по линии 16 - водородсодержащий газ, которые нагревают в блоке 6, затем последний выводят с установки. Метансодержащий газ смешивают с сырьем (углеводородами С₃-С₄), подаваемым по линии 17, с непревращенными компонентами сырья, подаваемыми из блока 7 по линии 18, и с природным газом, подаваемым для восполнения химического расхода метана по линии 19, затем полученную сырьевую смесь направляют в блок 1. Из блока 7 по линиям 19 выводят ароматические углеводороды. При необходимости (показано пунктиром) из блока 8 по линиям 21 выводят этан и/или пропан в виде смеси или в виде индивидуальных углеводородов, по линии 22 остаточные тяжелые углеводороды из блока 8 возвращают в блок 7 на фракционирование, а сырьевую смесь дополнительно подогревают технологическими потоками с помощью теплообменников 23 и 24.

Таким образом предлагаемая установка более проста, обеспечивает увеличение выхода ароматических углеводородов, межрегенерационного периода и может быть использована в промышленности.