HUT71635A

HUT71635A - Process and apparatus for hydrotreating petroleum feedstock

Info

Publication number: HUT71635A
Application number: HU9500118A
Authority: HU
Inventors: Michael G Hunter
Original assignee: Kellogg M W Co
Priority date: 1994-01-27
Filing date: 1995-01-13
Publication date: 1996-01-29
Also published as: MY113035A; CN1098339C; JPH07252484A; HU9500118D0; EP0665283A2; JP3713297B2; EP0665283B1; US5447621A; PL306974A1; DE69515352T2; AU1025895A; CA2138690C; TW283728B; BR9500211A; ZA95401B; RU95101036A; KR100311428B1; RU2134712C1; DE69515352D1; AU677879B2

Description

A találmány tárgya eljárás és berendezés nehéz szénhidrogének hidrogénező finomítására, ahol nehéz szénhidrogénből egy egylépéses hidrogénező eljárást megvalósító integrált hidrokrakkoló-hidrogénező finomító szakaszban állítunk elő középpárlatot.

A szakterületen jól ismert	a nehéz kőolaj alapú
szénhidrogénekből hidrokrakkolással	kisebb molekulasúlyú
termékek előállítása, mint például a	folyékony propán-bután

gázé, motorbenziné, sugárhajtóműves repülőgépek tüzelőanyagáé és a diesel-olajé. Az utóbbi években a vákuum gázolajok (VGO) jó minőségű középpárlatokká való feldolgozása egyre fontosabbá vált, mivel a nyersanyag minősége romlott és megnőtt az igény a tisztábban égő diesel- és sugárhajtóműves repülőgép üzemanyag iránt.

Egy finomítás! termék állapotának a minőségének (valamint a terméknek az új piaci igényeknek a legmesszebbmenőkig megfelelő minőségek) növelésére a gyakorlatban általánosan alkalmazzák a kiindulási anyag, például vákuumgázolaj hidrokrakkolását, akár viszonylag alacsony, akár nagy nyomáson, majd a hidrokrakkolt kilépő anyagot részben átalakított jó minőségű kiindulási anyag formájában az anyagáramlás irányában ez után elhelyezkedő önállóan működőképes feldolgozási lépéshez továbbítják. Az ezen további lépések között lehetséges lépésként említhetjük az aromás telítést, a kénmentesítést és nitrogénmentesítést, katalitikus paraffinmentesítést, termálkrakkolást és hasonlókat. Ilyen módon a vákuumgázolaj kiindulási anyagokat szelektíven finomították gázolajjá, középpárlattá, és/vagy kenőolajtermékekké, melyeknek kén, nitrogén és aromás vegyület tartalma, alacsony hőmérsékleti viszkozitása, égési hőmérséklete, és egyéb tulajdonságai jobbak voltak.

Hibbs és társai az Alternatív hidrokrakkolási alkalmazások c. tanulmányukban, mely az UOP of Des Plaines, Illinois, (1990) kiadásában jelent meg, több olyan eljárást írnak le, ahol VGO kiindulási anyagokat közepes vagy nagy nyomású körülmények között először hidrokrakkoltak, azokból jó minőségű, részben átalakított kiindulási anyagot állítot tak elő. Az ilyen kiindulási anyagokat a feldolgozás anyagáramlási irányában egy későbbi fázisban található termálkrakkoló egységben használták az előállított dieselolaj mennyiségének maximalizálására, egy FCC egységben az előállított gázolaj mennyiségének maximalizálására, egy katalitikus paraffinmentesítő egységben a kenő alapolaj minőségének javítására, és egy gőzkrakkolóban etilén előállítására.

Donelly és társa az Oil & Gas Journal, 1980. október

27—i számának 77-82.

oldalain egy olyan katalitikus paraffinmentesítő eljárást írnak le, ahol egy paraffinos gázolaj paraffin molekuláit szelektíven krakkolták és az előállított paraffinmentes anyagot egy sztripperbe vezették be. Egy a feldolgozási folyamatban ezután közvetkező hidrogénező kénmentesítő reaktort lehet elhelyezni vagy a sztripper előtt, vagy pedig az után.

Gembicki és társai az Oil & Gas Journal 1983.

február 21-i számának 116-128. oldalain egy olyan VGO konverziós eljárást írnak le, ahol egy hidrogénező kénmen • · · · · · tesítő vagy FCC adagolású hidrogénező finomító úgy van összeállítva, mint egy közepes hidrokrakkoló (mild hydrocracker = MHC), hogy növeljék a középpárlat előállítást.

S.L. Lee és társai az Akzo Chemicals NV által kiadott Aromatics Reduction and Cetane Improvement of Diesel Fuels (Aromás redukció és diesel üzemanyagok cetán továbbfejlesztése) című publikációjukban egy egyetlen és egy két lépéses eljárást írnak le diesel üzemanyagok aromás redukciójára és cetán javítására. Az egyetlen lépésből álló eljárás nehéz diesel típusú kiindulási anyag pontosan beállított hidrogénező finomításából áll, melynek során nagy aktivitású NiMo katalizátort használnak. A két lépéses eljárásban egy könnyű diesel típusú kiindulási anyag hidrogénező kénmentesítését és hidrogénező nitrogénmentesítését megvalósító mély hidrogénező finomító előkezelését kombinálják egy ezt követő, nemesfém katalizátorral végzett hidrogénezéssel.

Az US 5 114 562 lajstromszámú szabadalmi leírásban (feltaláló: Haun és társai) középpárlat kiimndulási anyag két lépéses hidrogénező finomítását írják le, ahol az anyagáramot a hidrogénezés előtt hidrogénnel kénmentesítik nemesfém katalizátor jelenlétében. A hidrogénező finomítást követően a kiindulási anyagot egy anyag visszanyerő frakcionáló eszközbe vezetik.

Az US 4 973 396 lajstromszámú szabadalmi leírásban (feltaláló: Markey) egy nyers kőolaj kétfokozatú hidrogénező finomítását ismertetik. Egy kisnyomású hidrogénező finomító • * · · · · • · · ··· ··· • · · ♦ · »·· · ···· ·· ·« fokozatot követően a kiáramló anyagot permetező gázmosó toronyba vezetik és H₂S szrtippelésnek vetik alá, és a sztripper fenéktermékeit fejtermék és fenéktermék áramokká frakcionálják. A fejtermék áramot ezután egy nemesfém katalizátor alkalmazásával hidrokrakkolják, a fenéktermék áramot pedig egy lepárlótoronyba vezetik.

Az US 4 990 242 lajstromszámú szabadalmi leírásban (feltalálók: Louie és társai) egy alacsony kéntartalmú üzemanyagok előállítására szolgáló eljárást ismertetnek, ahol a nyers kőolaj áramot egy első lepárlótoronyba vezetik, melyben fejtermék és fenéktermék áramokat állítanak elő. Ezután mindkét áramot párhuzamos hidrogénező finomító egységekbe vezetik, melyek egy-egy hidrogénező finomító berendezésből, egy H₂S gázmosóból és egy gőzkihajtó vagy sztrippelő berendezésből állnak. A párhuzamos kihajtó berendezésekből kapott anyagot rekombinálhatják, hogy egy második lepárlótoronyba vezessék azt be.

Az US 2 853 439 lajstromszámú szabadalmi leírásban (feltaláló: Ernst, Jr.) egy lepárló és szénhidrogén konverziós kombinációs eljárást írnak le, ahol egy első lepárlótoronyból kapott gázolaj típúsú kiindulási anyagot egy katalitikus karakkoló reaktorba vezetik be. A krakkóit termék nagy részét visszavezetik az első lepárlótorony alsó végébe, sztrippelő áram formájában. A krakkóit termék kisebb részét egy második lepárlótoronyba vezetik. A második lepárlótorony fejtermékeit az első lepárlótorony felső végébe vezetik be.

Az US 3 671 419 lajstromszámú szabadalmi leírásban • · • · · · · · · * r • · · · · • ·· · ···· · · «· (feltalálók: Ireland és társai) egy olyan nyersolaj finomító eljárást ismertetnek, ahol a VGO (vákuum gázolaj) típusú kiindulási anyagot hidrogénezik, és a hidrogénező finomító berendezésből kijövő anyagot fejtermek es fenektermek áramokra frakciónálják. A lepárlótorony fejtermék áramát egy hidrokrakkoló berendezésbe vezetik, a lepárlótorony fenéktermék áramát pedig berendezésbe. A krakkóit termékáramokra frakciónálják.

A bejelentő tudomása konverziós eljárás finomított egy katalitikus krakkolo anyagot ezután különböző szerint nincs olyan ismert középpárlatok előállítására, ahol a szénhidrogén kiindulási anyagot közepes körülmények között hidrokrakkolják, a hidrokrakkolt anyagot azután lehűtik és egy lepárlótoronyba vezetik, a lepárlótoronyban kapott középpárlat oldaláramot először egy hőcserélő segítségével felmelegítik, ahol a hőcserélőbe bevezetett másik anyag a hidrokrakkolóból kilépő anyag, majd a felmelegített középpárlat oldaláramot egy hidrogénező finomító reaktorba vezetik, és a hidrogénező finomítóból kapott anyagot egy párlat oldal-sztripperbe vezetik.

A találmány szerint olyan eljárást dolgoztunk ki, a mely következő lépésekből áll:

(a) a nehéz szénhidrogént hidrogén jelenlétében viszonylag nagy nyomáson hidrokrakkoljuk;

(b) az (a) pont szerinti hidrokrakkolási lépésből származó kilépő áramot hűtjük és gőz- és folyadékáramokra választjuk szét;

(c) a (b) lépésből származó gőzáramot visszavezetjük

az (a) lépés szerinti hidrokrakkoláshoz;

(d) a (b) lépésből származó folyadékáramot lepároljuk egy lepárlótoronyban, és egy vagy több kőolaj párlat áramra, beleértve legalább egy középpárlat áramot, bontjuk;

(e) a (d) lépésből származó középpárlat áramot hidrogén jelenlétében katalitikusán hidrogénező finomításnak vetjük alá;

(f) az (e) lépésből származó hidrogénező finomításból származó kilépő áramot hidrogént tartalmazó gőzáramra és lényegében hidrogénmentes folyadékáramra választjuk szét;

(g) az (f) lépésből származó hidrogéntartalmú áramot az (a) lépés szerinti hidrokrakkoláshoz visszavezetjük; és (h) az (f) lépésből származó folyadékáramból könnyű komponenseket sztrippelünk és finomított középpárlat termékáramot képezünk.

A találmány szerinti eljárás egy előnyös változata a következő lépésekből áll:

(j) egy több szakaszos hidrogén kompresszor első szakaszában utántöltő hidrogént sűrítünk;

(k) a (j) lépésből származó sűrített hidrogén utántöltő áramot az (e) lépés szerinti finomításhoz visszavezetjük;

(1) az (f) lépésből származó hidrogéntartalmú áramot a hidrogén utántöltő kompresszor második szakaszában sűrítjük a (g) lépés szerinti visszaáramoltatáshoz.

Egy további előnyös változat szerint a (f) lépés a következőket tartalmazza:

(1) az (e) lépés szerinti hidrogénező finomításból

• · származó kilépő áramból egy első hűtési lépésben parciális folyadék kondenzálást végzünk;

(2) az (1) lépés szerinti elsődleges hűtéssel képezett kondenzátum szeparálására első szeparálást végzünk;

(3) a (2) lépés szerinti elsődleges szeparálásból származó maradék gőzben lévő további folyadék kondenzálására második hűtési lépést hajtunk végre; és (4) a (3) lépés szerinti második hűtéssel képezett kondenzátum szeparálására második szeparálást hajtunk végre, és ezzel az (1) lépés szerinti két szakaszos sűrítéshez hidrogéntartalmú áramot képezünk.

A találmány szerinti eljárás egy további előnyös változatánál a (k) lépéssel az (e) lépés szerinti hidrogéne ző finomításhoz a (j) lépésből származó sűrített hidrogén egy első részét állítjuk elő, továbbá egy (m) lépést tartalmaz, melynek során a lépésből származó sűrített hidrogén második részét az lépés szerinti hidrogénező finomításból származó kilépő áramba vezetjük, és az itt kapott keveréket legalább a (f)(3) lépés szerinti második hűtési lépésben hűtjük.

Előnyös, ha az (e) hidrogénező finomítási lépés paraffinmentesítést, aromás telítést vagy azok kombinációját tartalmazza.

Előnyös továbbá, ha az (f) hidrogénező finomítási lépést 1-10 MPa nyomáson hajtjuk végre.

A találmány szerinti eljárás egy további előnyös változata szerint a (d) lépés szerinti lepárlást legfeljebb 2 MPa nyomáson hajtjuk végre.

I r

• ··· • · ···· ··

Előnyös, ha a (h) lépés szerinti sztrippelés során a lepárlótoronynál egy befejező finomító oldaloszlopot működtetünk, melybe kiindulási anyagként az (f) lépésből folyadékot vezettünk be a befejező finomító oldaloszlopba, valamint a lepárlótoronyból egy második középpárlat áramot, és a befejező finomító oldaloszlop fejtermék gőzét visszavezetjük a lepárlótoronyba.

Előnyös végül a találmány szerinti eljárás, ha a (d) lépés szerinti lepárlásból kapott középpárlat áramot felhevítjük és az (e) lépés szerinti hidrogénező finomításnak vetjük alá, az előbbi hevítést egy kereszt-hőcserélővel hajtjuk végre, melyben az (e) lépés szerinti hidrogénező finomításból kapott kimenő áramot és az (a) lépés szerinti hidrokrakkolásból kapott kimenő áramot vezetjük egymással szemben.

A találmány szerint továbbá olyan berendezést alakítottunk ki, mely az alábbiakat tartalmazza:

- nagy üzemi nyomású és hőmérsékletű hidrogénező hidrokrakkolót;

- a hidrokrakkolóhoz annak kilépő oldalánál kapcsolódó hűtőeszközt, előnyösen egy kereszt-hőcserélőt;

- a kereszt-hőcserélőhöz kapcsolódó, gőz- és folyadékáramokat szétválasztó forró nagynyomású szeparátort, illetve hideg nagynyomású szeparátort;

a hideg nagynyomású szeparátorhoz kapcsolódó visszaáramoltató kompresszort, mely a hidrokrakkolóval össze van kötve;

- a forró nagynyomású szeparátorral és a hideg nagy- • · · » · · • · · ··· ··· • · · * · ··· · · ··· ·· ·« nyomású szeparátorral összekötött, legalább egy középpárlatot előállító lepárlótornyot;

- a lepárlótorony középpárlat kivezetésével összekapcsolt hidrogénező finomító reaktort;

- a hidrogénező finomító reaktor kimenetével összekapcsolt legalább egy kereszt-hőcserélőt;

- a kereszt-hőcserélővel összekötött legalább egy gőz-folyadék szeparátort;

- a gőz-folyadék szeparátorral, annak folyadékáram kimenetével összekötött befejező finomító oldaloszlopot, mely fejtermék kimeneténél a lepárlótoronnyal össze van kötve; és végül

- a hidrogénező finomító reaktorral és a hidro- krakkolóval egy hidrogén utántöltő kompresszor van csatlakoztatva.

Előnyös a találmány szerinti berendezés, ha a hidrogén utántöltő kompresszor egy első és második szakasszal rendelkezik, ahol az első szakasz a hidrogénező finomító reaktorral és a hidrogénező finomító reaktor kilépő oldalával van összekötve, a második szakasz a gőzfolyadék szeparátorral, illetve egy azzal összekötött második gőz-folyadék szeparátorral van összekötve, kimenete pedig vissza van vezetve a hidrokrakkolóhoz.

A találmány szerinti berendezés egy további előnyös kiviteli alakja értelmében a hidrogénező finomító reaktor kilépő áramának hűtésére egy első és második kereszt-hőcserélőt, és a hidrogénező finomító reaktor kilépő áramának szétválasztására egy első és második gőz-folyadék szepará»· ·4·« ·· • · • · « · · · 4

4 4 •«44 «4 ·· ···

- 11 tort tartalmaz, ahol az első szeparátor úgy van kialakítva, hogy az első kereszt-hőcserélőben lehűtött kilépő áramból kondenzátumot szeparál, a második kereszt-hőcserélő úgy van kialakítva, hogy az első szeparátorból kilépő gőzt hűti, és a második gőz-folyadék szeparátor a második kereszt-hőcserélőből kilépő lehűtött áramból kondenzátumot választ le, és a hidrogén utántöltő kompresszor második szakaszába bevezetett gőzt képez.

Előnyös a találmány szerint kialakított berendezés, ha a hidrogén utántöltő kompresszor első szakaszából egy a sűrített hidrogén egy első részét továbbító első vezeték csatlakozik a hidrogénező finomító reaktorba, és a hidrogén utántöltő kompresszor első szakaszából kilépő sűrített hidrogén egy második részét továbbító második vezeték kapcsolódik a hidrogénező finomító reaktor kilépő áramát hűtő második kereszt-hőcserélőbe.

Előnyös továbbá, ha a hidrogénező finomító reaktor egy paraffinmentesítő reaktort, egy aromás telítő reaktort vagy egy paraffinmentesítő és aromás telítő reaktorkominációt tartalmaz.

Előnyös, ha a hidrogénező finomító reaktor üzemi nyomása 1-10 MPa.

A találmány szerinti berendezés egy további előnyös kiviteli alakja értelmében a lepárlótorony üzemi nyomása legfeljebb 2 MPa.

Előnyös továbbá, ha a sztripper a lepárlótoronynál elrendezett befejező finomító oldaloszlop formájában van kialakítva, melyek a lepárlótorony középpárlat áramait • « · « · · • · · ··« · · · • · » · · • · ’ 444· 4« 4 · továbbító vezeték révén vannak egymással összekapcsolva, és a befejező finomító oldaloszlophoz a hidrogénező finomító reaktor kilépő áramát szétválasztó gőz-folyadék szeparátorral vezeték révén van összekötve, míg a befejező finomító oldaloszlop gőzt továbbító vezetéke a lepárlótoronyhoz vissza van vezetve.

Előnyös végül, ha a lepárlótorony középpárlat áramát továbbító vezetékkel van ellátva, mely a hidrogénező finomító reaktor kilépő áramát hűtő kereszt-hőcserélővel, valamint a hidrokrakkoló kilépő áramát hűtő kereszthőcserélővel van összekötve, mely utóbbi a hidrogénező finomító reaktorba hűtött középpárlat áramot továbbító vezeték révén van összekötve.

A hidrogénező finomító fokozatnak, például katalitikus paraffinmentesítésnek vagy aromás telítésnek egy egyfokozatú hidrokrakkolási eljárásba történő integrálása növeli a középpárlat tüzelőanyagok előállítását, a technika állásából ismert, önállóan működőképes hidrokrakkolási megoldásokhoz képest alacsonyabb költséggel. A találmány szerinti integrált eljárás lehetővé teszi, hogy a kívánt minőségű középpárlat termékeket állítsuk elő alacsonyabb hidrokrakkolási nyomás mellett, mivel a szénhidrogén konverzió egy részét át lehet vinni a hidrogénező finomítási lépésbe. A további előnyök közé tartozik a berendezés felépítése, mely lehetővé teszi hőintegrálási eljárások megvalósítását, és a jelenleg ismert eljárások kompressziós és gőz sztrippelési funkcióit meg lehet osztani, ezáltal a • · • •a « « « ·

4« 4 ·

4·«·

- 13 lehető legkisebbre tudjuk csökkenteni a tőkeráfordítási szükségleteket. Tehát a találmány szerinti eljárás jól alkalmazható önállóan működőképes hidrokrakkolókkal történő végrehajtásra.

Az alábbiakban a találmány szerinti eljárást és berendezést kiviteli példa kapcsán, a mellékelt rajzra való hivatkozással ismertetjük részletesebben, ahol a rajz a találmány szerinti nehéz szénhidrogének hidrogénező finomítására szolgáló eljárás vázlatos folyamatábrája.

Egy önállóan működőképes hidrokrakkolási eljárás termékeként előállított középpárlatot a találmány szerinti integrált hidrogénező finomítóban finomítunk. A finomítandó középpárlat áramot egy lepárlótoronyból kapjuk, és a hidrogénező finomító szakaszba vezetjük. A hidrogénező finomító szakaszból kilépő anyagot kondenzáljuk és a visszanyert folyadékból a könnyebb komponenseket egy lepárlótorony oldal-sztripperben sztrippeljük, és finomított terméket állítunk elő. A találmány szerinti integrált eljárásnak a technika állásából ismert önállóan működőképes eljárással szemben kimutatható előnyei közé tartozik a hidrokrakkoló üzemi nyomásának a csökkentése, valamint a hőintegrálási eljárások alkalmazása, mellyel kiküszöbölhető az, hogy a hidrogénező finomító szakasz fejét lángkemencével elő kelljen melegíteni. Ezenkívül a hidrokrakkoló reciklálás és a hidrogén utántöltő kompresszorok, valamint a lepárlótorony középpárlat oldalsztripper funkcióit meg lehet osztani, és ezzel kiküszöbölhető a hidrogénező finomító szakaszban az ilyen célokra szolgáló berendezés alkalmazása.

• r

- 14 ·· · · W ♦ * * · ·99 «·· • · * · · ♦♦♦ ♦ ♦ ···

Mint az ábrán látható, a középpárlat finomítására szolgáló találmány szerinti 10 integrált hidrokonverziós eljárás egy A hidrokrakkoló szakaszt, B termék frakcionáló szakaszt és egy C integrált hidrokrakkoló-hidrogénező finomító szakaszt foglal magába, mely utóbbi az A hidrokrakkoló szakasszal és a B termékfrakcionáló szakasszal közös berendezés formájában van kialakítva. A finomítás” kifejezés alatt a szennyezés csökkentése szempontjából jobb tüzelőanyag égés minőséget értjük (azaz a cetánszámot, füstpontot és kén/nitrogén súlyszázalékot) . A finomított termék előállításán kívül a találmány szerinti eljárás növeli a termelékenységet és javítja a technika állásával összehasonlítva a hidrogén felhasználás arányát.

Az ábrán látható módon 12 vezetéken keresztül nehéz szénhidrogén kiindulási anyagot egy 14 vezetéken keresztül vezetett nagy hidrogéntartalmú árammal kombinálunk, és 16 vezetéken keresztül az A hidrokrakkoló szakasz 18 hidrokrakkoló jába vezetjük be. A 12 vezetékben áramló nehéz szénhidrogén kiindulási anyag például olyan vákuumgázolaj (VGO), melynek forráspont tartománya kb. 180 °C és 600 °C (360-1100 °F) között van, és amelyet nyers kőolaj vákuum lepárlásával és/vagy egy vákuumos lepárlőtoronyból kapott nagyon nehéz, maradék szénhidrogén kiindulási anyagból állítunk elő. A 14 vezetékben áramló nagy hidrogéntartalmú áram tipikusan egy 20 vezetéken keresztül nagy hidrogéntartalmú visszavezetett áramot tartalmaz, melyet a 18 vezetéken keresztül hidrokrakkolóból kilépő áramból, amelynek vezetékét 22 hivatkozási számmal jelöltünk, nyerünk vissza, továbbá egy a C integrált hidro*··· ·« ··»· ·Λ • · · · » ί ··· · ···· ·5 *·

- 15 krakkoló-hidrogénező finomító szakaszból visszanyert 24 vezetékben áramló nagy hidrogéntartalmú visszavezetett áramból áll.

A 18 hidrokrakkoló működése és kialakítása a szakterületen jól ismert. A 18 hidrokrakkoló a bemutatott módon egymás fölött sorban elrendezett rögzített 25a, 25b, illetve 25c katalizátor rétegeket tartalmazhat. Belátható, hogy az alkalmazott rétegek száma különböző tervezési megfontolásoktól függ, beleértve a katalizátor hatásfokot, a 18 hidrokrakkoló térsebességét, stb. Az egyes 25a, 25b, illetve 25c katalizátor rétegekhez külön-külön vezetjük be a hidrogént, hogy biztosítsuk a következő 25b illetve 25c katalizátor ágy(ak)bán a megfelelő hidrogén parciális nyomást. A 18 hidrokrakkoló 20 vezetéken keresztül nagy hidrogéntartalmú visszavezetett áramának oldaláramait előnyösen 26, 28 vezetékeken keresztül vezetjük be a 25b, illetve 25c katalizátor rétegekhez.

A szükséges pontosság mértékétől függően a 18 hidrokrakkoló 350 °C és 450 °C közötti hőmérsékleten fog működni, kb. 5 és kb. 21 MPa nyomáson. Annak következtében, hogy a középpárlat termék hidrogénező finomítása az áramlási irányban hátrább helyezkedik el, a találmány szerinti 18 hidrokrakkolót kicsi vagy közepes pontossággal lehet működtetni, kb. 5-től kb. 12 MPa nyomásnak megfelelően. Megfelelő állóágyas típusú katalizátort regenerálással vagy regenerálás nélkül lehet használni.

A 18 hidrokrakkolóból 22 vezetéken keresztül kivezetett kilépő áramot hőcseréléssel hűtjük, egy 30 kereszt-hőcserélőben áramló hűtőközeg segítségével, ilyen módon kondenzáljuk abból a kondenzálható összetevőket. Egy kevert 32 gőz-folyadék kilépőáramot vezetünk egy 34 forró nagynyomású szeparátorba (HHPS) , kb. 200 °C és kb. 300 °C közötti hőmérsékleten, hogy létrehozzuk a gőz-folyadék fázis szétválasztását. A folyadék fázist 35 vezetéken keresztül távolítjuk el, a gőz fázist pedig 36 vezetéken keresztül léghűtéssel vagy egy (nem ábrázolt) kereszthőcserélő segítségével egy másik anyagárammal tovább hűtjük, majd egy 37 hideg nagynyomású szeparátorba (CHPS) vezetjük kb. 30 °C és kb. 60 °C közötti hőmérsékleten. A 37 hideg nagynyomású szeparátorból a különválasztott folyadék fázist 38 vezetéken keresztül vezetjük el, és azt esetleg a 34 forró nagynyomású szeparátorból a 35 vezetéken keresztül kilépő folyadékárammal kombináljuk. így egy 40 vezetékben kombinált folyadékáramot kapunk, mely ekkor egy kiindulási anyagáramot tartalmaz a B termékfrakcionáló szakasz számára. A 37 hideg nagynyomású szeparátorból kilépő 42 gőzáram nyomását egy 44 visszaáramoltató kompresszor segítségével növeljük, és a fent említett 20 vezetékben nagy hidrogéntartalmú visszavezetett áram formájában vezetjük el.

A 40 vezetékben a kombinált folyadékáramot a B termékfrakcionáló szakasz 46 lepárlótornyába vezetjük be, annak egy viszonylag alacsonyan lévő szakaszánál. A 46 lepárlótoronyból egy közbenső tálcáról egy 47 vezetéken keresztül legalább egy megfelelő buborékponttal rendelkező középpárlat frakciót egy közbenső tálcáról egy 47 vezetéken keresztül vezetünk ki a C integrált hidrokrakkoló17 hidrogénező finomító szakaszba történő betáplálásra. A 47 vezetékben a középpárlat frakció buborékponti hőmérséklete kb. 177 °C és 357 °C közötti hőmérséklettartományban lesz, és 15 °C-on sűrűsége 30-45 °API lesz.

Tipikusan más megfelelő szénhidrogén lepárlási frakciókat is előállítunk. Az ilyen frakciókat a szükséges előírásoknak megfelelő tüzelőanyag termékként vezethetjük el, vagy pedig egy 48 befejező finomító oldaloszlopba lehet bevezetni szükség esetén. Általánosságban véve a lepárlási frakciók a következőket fogják tartalmazni: egy folyékony petróleum gáz terméket (LPG) melyet a fejnél 50 vezetéken keresztül vezetünk el; egy nafta terméket, melyet a 46 lepárlótorony valamely felső tálcájáról vezetünk el 52 vezetéken keresztül; egy második középpárlat terméket, melyet a 46 lepárlótorony egy viszonylag felső szakaszából vezetünk el 54 vezetéken keresztül; és egy kis kéntartalmú gázolaj fenékterméket, melyet 56 vezetéken keresztül vezetünk el. A fenéktermékek egy részét szükség esetén 58 vezetéken keresztül vissza lehet áramoltatni a 18 hidrokrakkolóba.

A szakterületen jól ismert a 46 lepárlótorony általános működése és kialakítása, valamint az azzal társított befejező finomító oszlopok (melyek közül csak a 48 befejező finomító oldaloszlopot szemléltettük). Egy ilyen 46 lepárlótorony általában kb. 30-50 gőz-folyadék egyensúlyi tálcát fog tartalmazni, és fejhőmérséklete és -nyomása 4060 °C illetve 0,05-0,2 MPa (10-30 psig) nagyságrendű, fenékhőmérséklete és -nyomása kb. 300-400 °C és 0,1-0,25 MPa

(20-40 psig) lesz. A gőzt előnyösen a 46 lepárlótorony fenékszakaszánál 60 vezetéken keresztül fecskendezzük be, hogy elősegítsük az illékony összetevők sztrippelését.

A találmány szerinti eljárás igen alkalmas hőintegráló energiamegtakarító eljárások megvalósítására. Az A hidrokrakkoló szakaszban és a C integrált hidrokrakkoló-hidrogénező finomító szakaszban a hidrokonverziós reakciók által termelt reakcióhőt vissza lehet nyerni, és a C integrált hidrokrakkoló-hidrogénező finomító szakaszba bevezetett középpárlat hevítésére vissza lehet nyerni. Tehát a 47 vezetékben lévő középpárlatot előnyösen egy 62 szivattyún és 64 vezetéken keresztül hőcserélő közegként használhatjuk fel, ahol a hőcserében az A hidrokrakkoló szakasz illetve a C integrált hidrokrakkoló-hidrogénező finomító szakasz kilépő áramai vesznek részt.

Az áramlási irányban bármely fűtőberendezéstől felfelé egy 66 vezetéken keresztül sűrített hidrogén utántöltő áramot vezettünk be előnyösen egy 64 vezetékbe. A sűrített hidrogén utántöltő áram egy 70 vezetéken keresztül bevezetett első hidrogén utántöltő áramot tartalmaz. A 70 vezetékben áramló sűrített hidrogén utántöltő áramot egy 72 hidrogén utántöltő kompresszor segítségével sűrítjük a C integrált hidrokrakkoló-hidrogénező finomító szakasz üzemi nyomására, ahol a 72 hidrogén utántöltő kompresszornak első és második 74 illetve 76 szakaszai vannak. Az első szakaszból kivezetett anyag egy megfelelő részét ezután a 66 vezetéken keresztül sűrített hidrogén utántöltő áram formájában a 64 vezetékbe vezetjük. Az így előállított

hidrogéntartalmú középpárlat áramot előnyösen 78 vezetéken először hőcserélő közegként áramoltatjuk keresztül egy 80 kereszt-hőcserélőn, ahol a másik közeg a C integrált hidrokrakkoló-hidrogénező finomító szakaszból származó 82 vezetéken kilépő áram. A 80 kereszt-hőcserélőben a 78 vezetékben áramló hidrogéntartalmú középpárlat áramot részben előmelegítjük és a 82 vezetékben lévő kilépő áramot pedig részben lehűtjük. Ezután a 84 vezetékben lévő melegített középpárlat áramot hűtőközegként a 30 kereszthőcserélőbe vezetjük. A 30 kereszt-hőcserélőben a 18 hidrokrakkoló 32 vezetékben lévő gőz-folyadék kilépő áramát lehűtjük, és a 86 vezetékben lévő hűtött középpárlat áramot pedig felmelegítjük, majd a 88 hidrogénező finomító reaktorba vezetjük be, annak felső végénél.

A 88 hidrogénező finomító reaktor működése és felépítése a szakterületen jól ismert, és hasonló a 18 hidrokrakkoló felépítéséhez illetve működéséhez. A 88 hidrogénező finomító reaktor, mint azt bemutatjuk, egy pár sorban egymás alatt elhelyezett álló 90a, 90b katalizátor réteget tartalmaz. Az alkalmazott rétegek száma a katalizátor hatásfokát és a kialakítandó reaktor térsebességét magába foglaló különböző tervezési feltételektől fog függeni. Minden egyes 90a illetve 90b katalizátor réteghez külön-külön hidrogén bevezetést alkalmazunk, ezzel biztosítjuk a következő 90b katalizátor rétegben a megfelelő hidrogén parciális nyomást. így például a 68 vezetékben lévő sűrített hidrogén utántöltő áram második részét a második 90b katalizátor rétegbe 94 vezetéken keresztül vezethetjük be.

«··· ··

4

4 4 · · • ·

A 88 hidrogénező finomító reaktor 82 vezetéken keresztül kilépő áramát a 80 kereszt-hőcserélőben hűtjük le, mint azt a fentiekben említettük, hogy a kondenzálható összetevőket abból kondenzáljuk. A 80 kereszt-hőcserélőből egy kevert fázisú áramot vezetünk egy 96 vezetéken keresztül egy első 98 gőz-folyadék szeparátor edénybe. Abból a gőz fázist 100 vezetéken keresztül vezetjük el, és előnyösen a 68 vezetékben lévő sűrített hidrogén utántöltő áram harmadik részével keverjük, melyet 102 vezetéken keresztül vezetünk. A 104 vezetékben így kapott kombinált gőzáramot tovább hűtjük egy 108 hűtőberendezésben hőcseréléssel, hogy a kondenzálható összetevőket kondenzáljuk, és ebben megfelelő hővezető közegek, például kazánvizet. Az így formázott kevert fázisú áramot 110 vezetéken keresztül egy második 112 gőz-folyadék szeparátorba vezetjük. A 112 gőz-folyadék szeparátorból 114 vezetéken keresztül kivezetett 114 hidrogéntartalmú gőzt a második 76 szakasz 72 hidrogén utántöltő kompresszorával az A hidrokrakkoló szakasz üzemi nyomására sűrítjük. A sűrített hidrogén utántöltő áramot ezután a 24, 14 vezetéken keresztül nagy hidrogéntartalmú áram formájában, illetve a 16 vezetéken keresztül visszaáramoltatjuk a 18 hidrokrakkolóba, mint azt a fentiekben említettük.

Az első és második 98 illetve 112 gőz-folyadék szeparátorban különválasztott folyadékfázisokat 116 illetve 118 vezetékeken keresztül nyerjük vissza, finomított középpárlat termékek formájában. A finomított termékáramot azonban először előnyösen sztrippeljük, melynél gőzt hasz• · ·

- 21 nálunk az esetleg maradék nemkívánatos könnyű párlat-összetevők leválasztására. A találmány szerinti eljárás gyakorlati megvalósításában nincs szükség külön erre a célra szolgáló sztrippelő kolonnára, amit az ismert önállóan működőképes hidrogénező finomítási eljárásoknál általában használnak. Ehelyett a C integrált hidrokrakkoló-hidrogénező finomító szakaszhoz a sztrippelő kolonnát a B termékfrakcionáló szakasz 48 befejező finomító oldaloszlopával együtt lehet kialakítani. Ebből következően a 116 és 118 vezetékeket előnyösen egy 120 vezetékben kombináljuk, és ezt vezetjük a 48 befejező finomító oldaloszlophoz. A 48 befejező finomító oldaloszlopnak 122 árambetápláló vezetéke van, a sztrippelő gőz bevezetésére. A finomított középpárlat terméket előnyösen oldalsztripper fenéktermék áram formájában vezetjük el egy 124 vezetéken keresztül. A könnyű párlat-összetevőket gőzzel vezetjük el a fejrésznél, és visszaáramoltatjuk a 46 lepárlótoronyba egy 126 vezetéken keresztül.

A 124 vezetéken kapott finomított középpárlat áram általában 50 ppmw-nél kevesebb ként, 10 ppmw-nél kevesebb nitrogént, 25 súlyszázaléknyi vagy kevesebb monoaromás vegyületet fog tartalmazni, és cetánszáma 49 vagy nagyobb lesz. Előnyösen a 124 vezetékben kapott finomított középpárlat termék 5 ppmw-nél kevesebbet fog tartalmazni kénből is és nitrogénből is, 15 tömegszázaléknyi vagy annál kevesebb monoaromás vegyületet, 0,5 tömegszázaléknyi vagy kevesebbb di- vagy triaromás vegyületet fog tartalmazni, cetán száma pedig 55 vagy nagyobb lesz.

- - · · · · ······· ί · · · ·.

··· · ···· ·· ··

- 22 A 88 hidrogénező finomító reaktorban középpárlatok finomítására használható megfelelő hidrogénező finomító reakciókra vonatkozó példák aromás telítési (hidrogénezési) reakciót, katalitikus paraffinmentesítési reakciót, hidrogénező kezelési reakciót (csekély vagy pontos), fémmentesítést, hidrogénező nitrogénmentesítést, hidrogénező kénmentesítést, azok kombinációját és hasonlót fognak magukba foglalni. Az ilyen reakciókat tipikusan magas hőmérsékleten és nyomáson, hidrogén jelenlétében szelektív állóágyas katalizátorral hajtják végre.

Egy előnyös aromás telítési reakció végrehajtásához a reaktor hőmérséklet 250-350 °C tartományban, az üzemi nyomás 3-7 MPa között lehet, és CoMo vagy NiMo alapú fém vagy nemesfém katalizátort lehet alkalmazni.

Az előnyös katalitikus paraffinmentesítési reakció végrehajtásához a reaktor üzemi hőmérséklete tipikusan 260 °C és 425 ’C között lehet, az üzemi nyomás 2,7 és 5,5 MPa között lehet, a hidrogén áramlási sebesség kb. 100-300 hidrogén normál köbméter/szénhirogén köbméter lehet. A paraffinmentesítő katalizátorról ismert, hogy annak olyan egyedi alakszelektív tulajdonságainak kell lennie, mely csak normál és kissé elágazott paraffinokat enged belépni a pórusaiba. Ezeket a molekulákat a katalizátor struktúra belsejében az aktív oldalakon krakkóijuk, és így állítunk elő gázolaj forrásponti tartományba eső paraffinokat és olefineket. A párlat keverékben lévő maradék molekulák a katalizátor pórusokon lényegében változatlanul jutnak keresztül.

A találmány szerinti szénhidrogén finomítási eljárást és berendezést a fenti leírásban ismertettük és szemléltettük. A fenti leírást az oltalmi kört nem korlátozó jelleggel készítettük, mivel azon számos változtatást lehet végrehajtani, melyek a találmány témakörében járatos szakemberek számára nyilvánvalóak lesznek. Minden ilyen változtatás a találmány oltalmi körébe esik, mely oltalmi kört a mellékelt igénypontokkal fogalmazunk meg.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Eljárás nehéz szénhidrogének hidrogénező finomítására, azzal jellemezve, hogy a következő lépésekből áll:

(c) a (b) lépésből származó gőzáramot visszavezetjük az (a) lépés szerinti hidrokrakkoláshoz;

(d) a (b) lépésből származó folyadékáramot lepároljuk egy lepárlótoronyban (46), és egy vagy több kőolaj párlat áramra, beleértve legalább egy középpárlat áramot, bontjuk;

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás azzal • * *··. ;·· • · · · ..

• ···· ·· ·· jellemezve, hogy a következő lépésekből áll:

(j) egy több szakaszos hidrogénutántöltő kompresszor (72) első szakaszában (74) utántöltő hidrogént sűrítünk;

(k) a (j) lépésből származó sűrített hidrogénutántöltő áramot (68) az (e) lépés szerinti finomításhoz visszavezetjük;

(l) az (f) lépésből származó hidrogéntartalmú áramot a hidrogénutántöltő kompresszor (72) második szakaszában (76)

sűrítjük a (g) lépés szerinti visszaáramoltatáshoz. 3. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellem e z v e , hogy a (f) lépés a következőket tartalmazza : (1) az (e) lépés szerinti hidrogénező finomításból

származó kilépő áramból egy első hűtési lépésben parciális folyadék kondenzálást végzünk;

4. A 3. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a (k) lépéssel a (e) lépés szerin• ·

- 26 ti hidrogénező finomításhoz a (j) lépésből származó sűrített hidrogén egy első részét állítjuk elő, továbbá egy (m) lépést tartalmaz, melynek során a (j) lépésből származó sűrített hidrogén második részét az (e) lépés szerinti hidrogénező finomításból származó kilépő áramba vezetjük, és az itt kapott keveréket legalább a (f) (3) lépés szerinti második hűtési lépésben hűtjük.

5. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az (e) hidrogénező finomítási lépés paraffinmentesítést, aromás telítést vagy azok kombinációját tartalmazza.

6. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az (f) hidrogénező finomítási lépést 1-10 MPa nyomáson hajtjuk végre.

7. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a (d) lépés szerinti lepárlást legfeljebb 2 MPa nyomáson hajtjuk végre.

8. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a (h) lépés szerinti sztrippelés során a lepárlótoronynál (46) egy befejező finomító oldaloszlopot (48) működtetünk, melybe kiindulási anyagként az (f) lépésből folyadékot vezettünk be a befejező finomító oldaloszlopba (48) , valamint a lepárlótoronyból (46) egy második középpárlat áramot, és a befejező finomító oldaloszlop (48) • · tejtermék gőzét visszavezetjük a lepárlótoronyba

- 27 (46) .

9. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a (d) lépés szerinti lepárlásból kapott középpárlat áramot felhevítjük és az (e) lépés szerinti hidrogénező finomításnak vetjük alá, az előbbi hevítést egy kereszt-hőcserélővel (80) hajtjuk végre, melyben az (e) lépés szerinti hidrogénező finomításból kapott kimenő áramot és az (a) lépés szerinti hidrokrakkolásból kapott kimenő áramot vezetjük egymással szemben.

10. Berendezés nehéz szénhidrogének hidrogénező finomítására, azzal jellemezve, hogy hogy az alábbiakat tartalmazza:

- nagy üzemi nyomású és hőmérsékletű, hidrogénező hidrokrakkolót (18);

- a hidrokrakkolóhoz (18) annak kilépő oldalánál kapcsolódó hűtőeszközt, előnyösen egy kereszt-hőcserélőt (30);

a kereszt-hőcserélőhöz (30) kapcsolódó, gőz- és folyadékáramokat szétválasztó forró nagynyomású szeparátort (34), illetve hideg nagynyomású szeparátort (37);

- a hideg nagynyomású szeparátorhoz (37) kapcsolódó visszaáramoltató kompresszort (44), mely a hidrokrakkolóval (18) össze van kötve;

- a forró nagynyomású szeparátorral (34) és a hideg nagynyomású szeparátorral (37) összekötött, legalább egy középpárlatot előállító lepárlótornyot (46);

a lepárlótorony (46) középpárlat kivezetésével • ·

- 28 összekapcsolt hidrogénező finomító reaktort (88);

a hidrogénező finomító reaktor (88) kimenetével összekapcsolt legalább egy kereszt-hőcserélőt (80);

- a kereszt-hőcserélővel (80) összekötött legalább egy gőz-folyadék szeparátort (98);

- a gőz-folyadék szeparátorral (98), annak folyadékáram kimenetével összekötött befejező finomító oldaloszlopot (48) , mely fejtermék kimeneténél a lepárlótoronnyal (46) össze van kötve; és végül a hidrogénező finomító reaktorral (88) és a hidrokkrakkolóval (18) egy hidrogén utántöltő kompresszor (72) van csatlakoztatva.

11. A 10. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a hidrogén utántöltő kompresszor (72) egy első és második szakasszal (74, 76) rendelkezik, ahol az első szakasz (74) a hidrogénező finomító reaktorral (88) és a hidrogénező finomító reaktor (88) kilépő oldalával van összekötve, a második szakasz (76) a gőz-folyadék szeparátorral (98), illetve egy azzal összekötött második gőzfolyadék szeparátorral (112) van összekötve, kimenete pedig vissza van vezetve a hidrokrakkolóhoz (18).

12. A 11. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a hidrogénező finomító reaktor (88) kilépő áramának hűtésére egy első és második kereszt-hőcserélőt (80) , és a hidrogénező finomító reaktor (88) kilépő áramának szétválasztására egy első és második gőz-folyadék szepa* rátört (98, 112) tartalmaz, ahol az első gőz-folyadék szeparátor (98) úgy van kialakítva, hogy az első kereszt-hőcserélőben (30) lehűtött kilépő áramból kondenzátumot szeparál, a második kereszt-hőcserélő (80) úgy van kialakítva, hogy az első gőz-folyadék szeparátorból (98) kilépő gőzt hűti, és a második gőz-folyadék szeparátor (112) a második kereszt-hőcserélőből (80) kilépő lehűtött áramból kondenzátumot választ le, és a hidrogénutántöltő kompresszor (72) második szakaszába (76) bevezetett gőzt képez.

13. A 12. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a hidrogén utántöltő kompresszor (72) első szakaszából (74) egy a sűrített hidrogén egy első részét továbbító első vezeték (94) csatlakozik a hidrogénező finomító reaktorba (88), és a hidrogén utántöltő kompresszor (72) első szakaszából (74) kilépő sűrített hidrogén egy második részét továbbító második vezeték (66) kapcsolódik a hidrogénező finomító reaktorból (88) továbbító vezetékben (82) kilépő áramát hűtő második kereszt-hőcserélőbe (80) .

14. A 10. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a hidrogénező finomító reaktor (88) egy paraffinmentesítő reaktort, egy aromás telítő reaktort vagy egy paraffinmentesítő és aromás telítő reaktor-kominációt tartalmaz.

15. A 10. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a hidrogénező finomító reaktor (88) üzemi nyomása 1-10 MPa.

16. A 10. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a lepárlótorony (46) üzemi nyomása legfeljebb 2 MPa.

17. A 10. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a sztrippelő a lepárlótoronynál (46) elrendezett befejező finomító oldaloszlop (48) formájában van kialakítva, melyek a lepárlótorony (46) középpárlat áramait továbbító vezeték (54) révén vannak egymással összekapcsolva, és a befejező finomító oldaloszlophoz (48) a hidrogénező finomító reaktor (88) vezetéken (82) keresztül kilépő áramát szétválasztó gőz-folyadék szeparátorral (98) vezeték (120) révén van összekötve, míg a befejező finomító oldaloszlop (48) gőzt továbbító vezetéke (126) a lepárlótoronyhoz (46) vissza van vezetve.

18. A 10. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a lepárlótorony (46) középpárlat áramát továbbító vezetékkel (47, 64) van ellátva, mely a hidrogénező finomító reaktor (88) vezetéken (82) keresztül kilépő áramát hűtő kereszt-hőcserélővel (80), valamint a hidrokrakkoló (18) vezetéken (22) keresztül kilépő áramát hűtő kereszthőcserélővel (30) van összekötve, mely utóbbi a hidrogénező finomító reaktorba (88) hűtött középpárlat áramot továbbító vezeték (86) révén van összekötve.