способ переработки широкой фракции легких углеводородов и попутных нефтяных газов

Формула изобретения

Способ переработки широкой фракции легких углеводородов и попутных нефтяных газов в высокоароматизированные жидкие углеводороды путем испарения и нагрева сырья в печи, контактирования его с цеолитсодержащим группы пентасила катализатором, находящимся в системе последовательно соединенных ступеней катализаторов - реакторов с межступенчатым подогревом сырья, разделения риформата на целевые продукты и регенерации катализатора путем выжига кокса, отличающийся тем, что сырье при температуре 420 - 490^oC сначала направляют в реакторы с катализатором, отработавшим в режиме конверсии пропан-бутановой фракции, причем в упомянутых реакторах при этом происходит конверсия углеводородов C₅₊, содержащихся в сырье, а затем весь поток направляют в остальные последовательно расположенные реакторы с печами межступенчатого подогрева, в первом из которых находится только что отрегенерированной катализатор, а в последующих все более и более отработавший, где осуществляется при температуре 500 - 590^oC конверсия в ароматические углеводороды пропана и бутана, также содержащихся в сырьевом потоке.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемый способ относится к области нефте- и газопереработки и касается переработки легких продуктов, состоящих преимущественно из пропана, бутана, пентана, гексана и других более тяжелых углеводородов-алканов, получаемых при добыче и переработке нефти, газоконденсаторов и попутного газа в жидкие углеводороды, целевыми составляющими которых являются ароматические углеводороды C₆, C₇, C₈.

Известен способ (взятый нами в качестве прототипа) переработки сжиженных газов пропана и бутана под названием "CYCLAR TECHNOLOGY" ("процесс циклар"). Переработка осуществляется путем термокаталитической конверсии (риформинга) сырья на движущемся слое цеолитсодержащего (группы пентасиланов) катализатора с целью получения высокоароматизированного продукта (см. фиг. 1). Риформинг проводится в нескольких последовательно соединенных реакторах (1) с межступенчатым подогревом сырья в печах (2), расположенных между реакторами (1). Регенерация катализатора производится путем выжига кокса (Sympozium on conversion to aromatiks and oletins. UOP/BP cyclar process UOP oleflex process VNIPINEFT, Moscow, feb. 1992.

Процесс имеет хорошие технологические показатели: высокий выход целевых продуктов, возможность осуществления крупнотоннажного производства. Но вместе с тем не лишен и существенных недостатков: высокие требования к чистоте сырья - ограничение по концентрации углеводородов тяжелее бутана (C₅₊ ). Требование к чистоте сырья основано на том, что углеводороды (C₅₊) реформируются при температуре значительно более низкой, чем углеводороды C₃ - C₄, а при температуре риформинга углеводородов C₃-C₄ (500 - 590^oC) идет глубокий крекинг (C₅₊) с высоким коксообразованием.

Известен также способ Z - форминга легких углеводородов в стационарном слое цеолитсодержащего катализатора (типа ZSМ-5), который принят нами за аналог. (Z-formihg proctss: conversion of LPG and liglit naphtha to aromatics ", 1992, NPRA ANNUAL MEETING, march, 22-24, 1992, Marriott/ Sheraton, New Orleans, Louisiana, фирма "Cgiyoda Corpoxation"

Этот способ также не лишен того недостатка, что и принятый нами прототип: на свежем катализаторе при высокой температуре конверсии C₃ и C₄ идет быстрое закоксовывание катализатора при деструкции углеводородов C₅₊.

В основу предложенного изобретения положена задача создания способа переработки широкой фракции легких углеводородов и попутных нефтяных газов, позволяющего перерабатывать пропанбутановое сырье с любой концентрацией в нем углеводородов C₅₊.

Способ может быть реализован в установках, использующих как аппаратуру "циклар" с движущимся слоем катализатора, так и аппаратуру, предназначенную для стационарного слоя катализатора. В последнем случае вполне рентабельными могут стать установки даже небольшой производительности. В целом предлагаемый способ решает задачу переработки широкой фракции углеводородов (ШФЛУ), содержащей значительные количества углеводородов C₅₊, производимой в больших количествах на отечественных газоперерабатывающих заводах.

Поставленная задача решается тем, что:

Во-первых, риформинг проводят последовательно при температуре 450-590^oC, при этом перерабатываются в ароматику углеводороды C₅₊, а уже затем повышается температура до 500-590^oC и перерабатываются пропан и бутан.

Во-вторых, риформинг C₅₊ проводят на катализаторе, отработавшем на пропан-бутане, потерявшем поэтому некоторую активность и не способном из-за этого к повышенному коксообразованию при переработке C₅₊. Эта закономерность замечена нами при экспериментальных исследованиях переработки широкой фракции легких углеводородов и газового конденсата.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 дана схема процесса "циклар" компаний UOP и Бритиш Петролеум-рпототип; на фиг. 2 представлена зависимость коксообразования на катализаторе по времени при переработке ШФЛУ и газового конденсата; на фиг. 3 дана схема процесса "циклар" с изменением обвязки трубопроводами реакторов по предлагаемому способу.

Температурный режим переработки легких алканов C₅₊на катализаторах с пентасилом (по нашим экспериментальным данным) лежит в пределах 410-490^oC, причем для катализатора после его достаточно продолжительной работы в пределах 450-490^oC. Легкие алканы C₃, C₄ требуют повышения температуры риформинга до 500-590^oC.

Из графика, приведенного на фиг. 2, видно, что коксоотложение при переработке C₅₊ (кривая 3) значительно интенсивнее, чем при переработке C₃ - C₄ (кривая 4), в особенности в начале процесса на свежем катализаторе (зона 5). Из графика видно также, что коксоотложение при переработке C₅₊ на катализаторе, уже несколько отработавшем на C₃ - C₄, не имеет начальной высокой интенсивности (кривая 6).

Все вышесказанное позволяет организовать процесс риформинга широкой фракции углеводородов и попутного газа таким образом, что сырье при температуре 420 - 490^oC (см. фиг. 3) сначала направляют в реактор (7) с катализатором, отработавшим определенное время в режиме конверсии пропан- бутановой фракции, причем при этом происходит конверсия углеводородов C₅₊, содержащихся в сырье, а затем весь поток направляют в остальные последовательно расположенные реакторы, в первом из которых (8) находится только что отрегенерированный катализатор, а в последующих (9, 10) все более и более отработавший, где осуществляется при температуре 500-590^oC конверсия в ароматические углеводороды пропана и бутана, также содержащихся в сырьевом потоке.

При этом следует принять, что один реактор, первый по ходу сырья и последний по ходу катализатора (поз.7) (или несколько реакторов) работает при температуре 450-490^oC и находится во главе последовательного ряда остальных реакторов (поз. 8,9,10), работающих при температуре риформинга C₃, C₄, - 500-590^oC.

Предлагаемый способ переработки широкой фракции углеводородов алканов может быть использован при переработке смесей углеводородов, содержащих олефины и нафтены.