新催化重整工藝的製作方法

2023-05-25 16:29:11

專利名稱：新催化重整工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及汽油的催化重整領域，更通常地涉及移動床工藝。更特別地，其可用於以催化劑連續再生而再生重整或製備BTX (苯、甲苯、二甲苯)。用於催化重整汽油的工藝使用包括以移動床方式操作的一系列串聯的3或4個反應器的反應區，且具有催化劑再生區，其自身包括特定數量的步驟，包括用於燃燒沉積在該反應區中的催化劑上的焦炭的步驟、氧氯化步驟和在氫氣中還原催化劑的最後步驟。在該重整區之後，將該催化劑重新引往該反應區的第一反應器的頂部。更精確地，本發明涉及用於催化重整汽油的新工藝，包括將來自該催化劑還原步驟的流出物循環到該反應區的第一反應器的上遊，以及將循環的氫氣注入最後的或倒數第二個反應器以維持在所述最後反應器中的較高的氫氣的分壓，並因此限制在反應區的末端的催化劑的失活。該新設置具有多個優點
其降低或甚至消除了將水再次引入反應系統中；
其由於在那兩個反應器中氫氣的分壓降低促進了原料中包含的環烷烴的脫氫和鏈烷烴的脫氫環化，即在最初兩個反應器中發生的那些，而這種降低在熱力學上有利於上述反應；
通過提高最後一個或兩個反應器上的H2/HC比(其正好是焦炭在其中具有優先的形成趨勢的那些)，其還有利地改進了氫氣在各個反應器之間的分布。
現有技術依照現有技術，通常將來自催化重整裝置的還原流出物送往該氫氣淨化部分的再接觸壓縮機的入口或者送往精煉廠(refinery)的「燃料氣體」管道網(grid)，即送往在精煉廠的各種裝置或爐中用作燃料的氣體的管道網。該還原流出物也可以全部或部分送往分離鼓的入口以調節循環氣體中的水的量。本發明並未改進現有技術淨化區的流程圖，其基本上涉及反應區。專利FR 2 801 604描述了用於使用在移動床中移動的催化劑製備芳香烴的工藝，該工藝包括至少兩個特徵在於特定的(H2)/(HC)比的步驟，H2表示引入所述步驟的氫氣的量，和HC表示進入所述步驟的進料的量。在上面引用的專利中，該催化劑還原步驟的特徵還在於H2/HC比的特定值。對於兩個反應步驟的吐/HC比的值和催化劑還原步驟的H2/HC比的值是由不等式(inequality) 相聯繫的。然而，在所有情況中，循環的氫氣都送往該反應部分的第一反應器，因此未導致有利於在該工藝中所尋求的反應，其基本上是顯著地由低氫氣分壓所促進的環烷烴的脫氫和鏈烷烴的脫氫環化。專利FR 2 801 605描述了用於使用移動床催化劑製備芳香烴的工藝，其包括在以一定的量引入的循環氣體的存在下還原所述催化劑的步驟，該循環氣體的量使得供給到該催化劑還原步驟的純氫氣的量在I-IOkg/每kg催化劑的範圍內。
專利申請FR 09/02802描述了用於將還原區的流出物循環到反應區的最後一個或多個反應器的迴路。該迴路並未改進第一反應器中的氫氣分壓，這正好是本申請所尋求的行動。被認為代表最接近的現有技術的這三份文件，沒有一份以精確的方式公開將來自催化劑還原步驟的流出物再引往第一反應器的頂部(head)和/或將來自該循環壓縮機 (RCY)的分離鼓的流出物(通常稱作循環氣體)注入汽油催化裂化裝置的反應區的最後的或倒數第二個反應器的頂部。這兩種流的組合導致裝置產率的提高，特別是關於定義為包含超過4個碳原子並表示為C4+的烴的重整。附圖簡述


圖1描繪了包括4個串聯的反應器和催化重整區的催化重整裝置的總圖。該催化劑迴路以較粗的線標記。圖1顯示了將還原流出物4部分循環到第一反應器的頂部，且部分循環到該進料 /流出物交換器(feed/effluent exchanger)的入口，以及將來自該循環壓縮機RCY的循環氣體7再引入最後的(R4)和倒數第二個(R3)反應器的頂部。發明簡述
本發明可以限定為用於催化重整餾程在60°C - 250°C範圍內的汽油的工藝，該工藝使用包括至少四個串聯的反應器和用於所述催化劑的再生區的移動床催化重整裝置，其中將形成一部分的該催化劑再生區的該催化劑還原步驟的流出物部分地循環到進料/流出物交換器El的入口，其餘部分被循環到第一反應器Rl的頂部，以及其中將來自循環壓縮機 RCY的氣流送往該反應部分的倒數第二個反應器R3的頂部。依照本發明的第一變型，將該還原步驟的氣態流出物全部送往該進料/流出物交換反應器的入口。依照本發明的第二變型，將該還原步驟的氣態流出物全部送往該第一反應器的頂部。依照本發明的第三變型，將得自該循環壓縮機RCY的氣流全部送往第三反應器的頂部。將涉及氣態還原流出物的變型1和2中的任一種與涉及來自該循環壓縮機RCY的氣流的變型3 (例如變型1和變型3，或變型2和變型3)相結合的變型落入本發明的範圍內。更精確地，在依照本發明的用於催化重整汽油的工藝的第一構型中，將該氣態還原流出物4全部送往該第一反應器Rl的頂部，以及將來自該循環壓縮機RCY的流出物7全部送往倒數第二個反應器R3。在依照本發明的用於催化重整汽油的工藝的第二構型中，將該氣態還原流出物4 全部送往進料/流出物交換器El的入口，以及將來自該循環壓縮機RCY的流出物7全部送往倒數第二個反應器R3。通過將該還原流出物的一部分送往該進料/流出物交換器的入口以及將另一部分送往該第一反應器的頂部得到了幾個技術優點。首先，在第一反應器中氫氣分壓的降低導致芳香烴和氫氣產量與常規現有技術配置相比的很大提高。事實上，反應器Rl上吐/HC比的降低能夠促進在所述反應器中的環烷烴脫氫反應和長鏈鏈烷烴的還原裂化(reduce cracking)。其次，在第一反應器Rl上的氫氣分壓的降低導致循環壓縮機RCY的能耗 (consumption)的降低，並最終由於其新的排出口壓力(discharge pressure )而導致所述壓縮機尺寸的減小和/或循環比的降低。循環壓縮機RCY的排出口壓力與現有技術相比事實上相當大地降低。所述排出口壓力實質上等於現有技術中第一反應器的入口壓力(inlet pressure)，而對於本發明的工藝則等於最後的倒數第二個反應器的壓力。再次，將來自該循環壓縮機RCY的流出物循環到達最後的(R4)或倒數第二個(R3) 反應器的頂部，意味著在其中產生主要部分的焦炭的這些反應器中的H2/hc比能夠相當大地提高。在最後的反應器R3或R4上H2/HC比的這種提高，能夠減少待再生的焦炭，或者對於相同的焦炭量，能夠減少在最後的(R4)或倒數第二個(R3)反應器上循環氣體的流速。因此，對於該循環壓縮機RCY得到能耗的很大節約。關於該反應部分的技術，以下兩種情況是可以的
反應器R1、R2、R3、R4並排設置，催化劑從一個反應器(Rp)的底部輸送到下一個反應器(Rp+Ι)的頂部，然後到達最後的反應器，並通過提升管線(lift line)供給到再生塔；
反應器R1、R2、R3、R4垂直組(stack)設置，然後催化劑在重力作用下從一個反應器 (Rp)流到位於Rp下面的下一個(Rp+Ι)。最後的反應器的底部的提升管線能夠將催化劑引向再生塔的頂部。本發明優選可與這兩種技術相容，一種稱作「並排」，另一種稱作「成組的 (stacked)，，。發明詳述
參照圖1進行下面的詳細描述。用於汽油(餾程為60°C -250°C)的催化重整裝置包括反應部分和催化再生區，該反應部分由以串聯操作的示為Rl、R2、R3、R4 (或甚至R5)的至少四個反應器構成，該催化再生區包括用於燃燒沉積在該催化劑上的焦炭的步驟I、用於氯氧化以再分散微晶的步驟 II、和用於在能夠在將其重新引入反應區中之前還原該催化劑的氧化物的氫氣中還原的步驟III的。該反應區在圖1中是由示為附、1 2、1 3、1 4以「並列」構型呈現的4個反應器構成的。待處理的進料1通過該進料/流出物交換器E1，然後通過預熱爐F1，然後被引入該串聯中的第一反應器Rl中(流3)。該催化劑在該反應區的多個反應器中移動，作為移動床，並基本上被待處理的進料3和各個中間流出物(R2入口的8、R3入口的9、R4入口的10)徑向穿過(trasversed)。將反應器R4出口處的反應流出物在進料/流出物交換器El中冷卻，然後在空氣冷卻的交換器中冷卻，然後送往分離鼓BS，從其中將稱作「循環氣體」的氣體在塔頂提取並送往循環壓縮機RCY，將構成重整產物的包含超過4個碳原子的分子(稱作C4+)的流從底部取出。然後將該催化劑在包括用於燃燒沉積在催化劑上的焦炭的步驟I、氧氯化步驟II 和氫氣還原步驟III的再生區中再生。
圖1中並未示出整個再生區。所顯示的全部是使用富氫氣體(流4』)的催化劑還原(示為RED)的最後的步驟。該流4』比循環氣體7 (氫氣含量80%-87%摩爾)更富含氫氣(超過90%摩爾)。將該還原步驟RED出口處再生的催化劑被再次引往該第一反應器Rl的頂部。由高壓再接觸鼓(圖1中未顯示)得到的或由氫氣的淨化(如在PSA工藝或本領域技術人員已知的任意其他工藝中)得到的富氫流4』提供的該催化劑的還原步驟產生了還原氣體，其在本文的其餘部分中稱作還原流出物4。在現有技術中，將該還原流出物4重新引向該循環壓縮機(示作RCY)的上遊或該分離鼓(示作BS)的上遊。在本發明中，將該還原流出物4部分通過流6循環到第一反應器Rl的頂部，且部分通過流5循環到該進料/流出物交換器El的入口。在本發明的特別實施例中，將該還原流出物4全部循環到該進料/流出物交換器 El的入口。最後，將來自該循環壓縮機的流出物7 (稱作循環氣體)的一部分部分地送往該最後的反應器R4的頂部(流7b)，和部分地送往反應區的倒數第二個反應器R3的頂部(流 7a)。在本發明的優選變型中，將由該循環壓縮機RCY得到的流出物7全部送往倒數第二個反應器R3的頂部(流7a)。本發明的變型使用了如申請人的專利US 7 285 205中所述的並聯或混合 (hybrid)循環。這種類型的循環對於所提出的兩種該反應器的設置(S卩「並排」或「成組的」) 也都是有效的。離開該還原步驟RED的氫氣(稱作還原流出物4)通常具有以下特徵
實施例提供了兩個實施例，一個依照現有技術，另一個依照本發明。本發明的實施例在任何情況中都沒有限制本發明的操作條件。其僅用於提供對本發明與現有技術實施例相比所帶來的優點的度量。現有技術實施例和本發明的實施例共同的操作條件如下 講料a)依照現有技術，將來自低壓分離鼓BS的循環氣體送往在第一反應器Rl之前的進料 /流出液交換器的上遊。送往反應器Rl的H2/HC比為1. 5 (摩爾/摩爾)。b )依照本發明，在其一種構型中，將來自分離鼓BS的循環氣體送往倒數第二個反應器R3的入口(流7a)，並將還原流出物送往第一反應器Rl的頂部(流6)。送往反應器R3的H2/HC比為1. 5 (摩爾/摩爾)。這樣導致在循環壓縮機RCY處的完全分壓平衡。·依照現有技術由於迴路和各種組成元件(爐、反應器、管線、交換器、控制儀器) 的壓降造成的在進口和排出口之間的壓差為3. 5巴。該壓縮機具有3620kW的能耗；
依照本發明壓降僅為1.9巴，其大大限制了循環壓縮機RCY的尺寸和能耗。因此循環壓縮機RCY的壓縮比從依照現有技術的2. 1變為依照本發明的1. 6。該壓縮機的能耗為2250kW，即與現有技術相比實際上降低了 40%。1)將還原流出物(流6)循環到第一反應器Rl的頂部，使得反應器Rl或R2中存在的催化劑上的氯化化合物可以被重新吸附。這種對氯化化合物的重新吸附作用還意味著在催化劑再生迴路中氯的消耗降低約30%。2)將還原流出物(流6)循環到Rl的頂部還意味著催化劑的選擇性實質上提高，因為C5+餾分的產率從現有技術的90. 變為本發明的91. 3%。3)最後，將還原流出物(流6)循環到反應器Rl的頂部意味著能夠減少注入該進料中的水(或在一些情況中完全抑制)。在本實施例中，這種注入從4ppm重量減少到1. 4ppm重量。現有技術裝置和本發明的裝置的性能總結在下表1中。表 權利要求
1.用於在移動床催化重整裝置中催化重整汽油的工藝，該汽油的餾程在60°c-250°C 範圍內，該移動床催化重整裝置包括具有四個串聯的反應器(Rl、R2、R3和R4)的反應區和包括通過氫氣還原催化劑的步驟的用於再生所述催化劑的區，其中將來自所述催化劑還原步驟的氣態流出物(4)部分地循環到該串聯中的第一反應器Rl之前的進料/流出物交換器(El)的入口，和部分地直接循環到反應器Rl的頂部，以及其中將由位於該分離鼓(BS)和該串聯的反應器(R1、R2、R3和R4)之間的循環壓縮機(RCY)得到的流出物(7)全部或部分地循環到倒數第二個反應器(R3)的頂部。
2.權利要求1的用於催化重整汽油的工藝，其中將該氣態還原流出物(4)全部送往該第一反應器Rl的頂部，並將來自該循環壓縮機(RCY)的流出物(7)全部循環到倒數第二個反應器(R3)。
3.權利要求1的用於催化重整汽油的工藝，其中將該氣態還原流出物(4)全部送往該進料/流出物交換器(El)的入口，並將來自該循環壓縮機(RCY)的流出物(7)全部循環到倒數第二個反應器(R3)。
全文摘要
本發明描述了用於再生重整汽油的工藝，其特徵在於將該催化劑還原區的至少一部分流出物循環到能夠對原料預加熱的進料/流出物交換器的入口，另一部分可以循環到第一反應器的頂部，以及將來自該循環壓縮機的氣體循環到該串聯的倒數第二個反應器的頂部。這種設置能夠顯著改進該裝置的重整產物的產量和氫平衡。
文檔編號C10G35/12GK102277190SQ201110153669
公開日2011年12月14日 申請日期2011年6月9日 優先權日2010年6月9日
發明者桑什 E. 申請人:Ifp 新能源公司