SU434660A3 - Способ каталитической газификации углеводородов - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности и может быть использовано дл  производства богатого метаном газа, пригодного дл  синтезов или сжигани , путем газификации.

Известен способ каталитической газификации углеводородов, осуществл емый в одну ступень.

К недостаткам такого способа молшо отнести непродолжительный срок службы катализатора и использование тепла. Дл  устранени  этого недостатка предложен способ, по которому часть продукта из зоны каталитической газификации с низким молекул рным весом перерабатывают во вторичной зоне реакции с получением водорода и подвод т полученный водород на вход зоны реакции газификации, где смешивают с исходным сырьем.

Способ применим в производстве обычной газовой смеси и особенно дл  получени  продукта , богатого метаном. В качестве исходного сырь  можно использовать углеводородное сырье, включающее такие газовые компоненты , как этан, пропан и бутан, легкий бензин , имеющий конечную точку кипени  около 121 - 149°С, и т желый бензии, имеющий начальную точку кипени  около 121 - 149°С и конечную около 204-232°С. Другим исходным сырьем может быть смесь как газовых.

так и жидких компонентов, например смесь, состо ща  из легких продуктов пр мой перегонки нефти, этана, пропана и бутана.

Больша  часть катализаторов, пригодных дл  преобразовани  каталитических смесей, чувствительна к присутствию сер,нистых соединений составов.

Сырье, иснользуемое в технологическо.ч процессе по предлагаемому способу, должно

содержать менее 25 вес. ч. на 1000 вес. ч. серных составл ющих, предпочтительно менее 10 вес. ч. на 1000 вес. ч. серных составл ющих , прин тых в расчете за чистую серу. Предварительна  обработка сырь  включает гидроочистку с использованием кобальтмолибденового катализатора с максимальной температурой катализаторного сло  316- 454°С. Давление пор дка 18-103 атм, посто нна  объемна  скорость подачи жидкости

(0,1 -10 ) и концентраци  водорода с отношением 18-270 об. Н2 при 15°С и I атм на 1 об. С при 15°С (соотношение объе.мов пор дка 100-1500 при стандартных услови х температуры и давлени ).

Полученный в результате сероводород удал ют любым пригодным способом.

Сырье, свободное от серы, смешивают с паром в таком количестве, чтобы обеспечить соотношение пара ку глероду, как 1,1:1-6:1, э

предпочтительней в пределах 1,3:1 до 4:1.

Смесь подают в зону реакции дарового крекинга или зону газификации с такой те.миературой , чтобы максимальна  темиература сло  катализатора оыла около -12/-ot o, .нредиочтительней 427-53Ь С.

Реакции парового крекинга будут эффективными при давлении от 1,й до 1ий атм, желательно в нределах 2о-иУ атм.

Известно широкое разнообразие катализаторов каталитической газификации с подачей вод ного пара.

В основном эти катализаторы содержат металлические компоненты, выбранные из группы VI - Б и грунны железа периодической системы и включающие хром, молибден, вольфрам, никель, железо и кобальт.

Известны также преимущества использовани  активаторов, выоранных из щелочных и щелочноземельных металлов, включающих литий, натрий, калий, рубидий, берилий, магний , кальций, стронций и барий.

Эти катализаторы, объединенные в основном с пригодным материалом - носителем тугоплавкой неорганической окиси, приготавливают как искусственным способом, так и используют их естественное состо ние. Предпочтительными материалами с тугоплавкой неорганической окисью  вл ютс  диатомит, каолин , аггапульгова  глина, двуокись алюмини , кремни , циркони , гафни , бора и их смеси.

Особенно цригодным и предпочтительным катализатором парового крекинга  вл етс  материал-носитель диатомита и каталитически активный комнонент никел , ускор ющий реакцию благодар  использованию меднохромового или меднохромомарганцевого комплекса, или подавл ющий реакцию благодар  добавлению окиси щелочноземельного металла.,-...-.,:

Этот катализатор особенно предпочтителен, так как он обладает необычайно высокой степенью стойкости к сере.

Поток продукта зоны реакции, содержащий, главным образом, метан, окись и двуокись углерода , водород и пар, охлаждаютс  до температуры около 204-427°С, предпочтительней ниже 343°С.

Часть охлажденного продукта, обычно от 3 до 50 мол. % от свежего сырь , предпочтительно около 20 мол. %, отвод т во вторичную зону реакции, действующую в основном при том же давлении и температуре 593- 816С°.

В предлагаемом способе пар в количестве 50% от подачи сырь  смешивают с частью потока , отведенного во вторичную зону реакции .

Катализатор во вторичной зоне реакции может быть таким же, что и в первичной зоне. Его обычно подбирают из катализаторов, описанных ранее, однако предпочтительным катализатором , примен емым в зоне реакции выделени  водорода,  вл етс  компонент металла группы железа, объединенный с тугоплавкой неорганической окисью (смесь двуокиси алюмини  и двуокиси кремни ).

При повышенном требовании эксплуатации реакции выделени  водорода эффектны в том случае, если концентраци  водорода увеличена до 40-60 мол. %.

Газ, обогащенный водородом, затем возвращаетс  с тем, чтобы соединить с сырьем первичной зоны реакции. Богатый метаном газ

отдел ют и возвращают из оставшейс  части потока первичной зоны реакции.

Предпочтительна  система дл  регенерации конечного продукта показана на чертеже. Сырье, структура потока, эксплуатационные

услови , сепараторы, реакторы и т. п. типичны и могут широко варьироватьс , не ограничива  описываемое изобретение. На чертеже приведены коммерческие размеры установки, сконструированной дл  переработки приблизительно 41,5 мз/час легких продуктов пр мой перегонки нефти.

Сырье содержит 1,46 мЗ/час пропана, 4,02 мз/час бутана, 8,47 мз/час пентана и 27,6 гексана и обычно т желые жидкие углеводороды. Сырье подвод т в процесс по линии 1 и смешивают с паром из линии 2 с расходом 3,14 кг/час, име  в результате отношение пара к углероду 1,6:1. Смесь далее по линии 1 подают в подогреватель 3 и нагревают до такой степени, чтобы температура смеси на входе в реактор была около 499°С. Нагретый поток подают по линии 4 и перемешивают с возвращенным по линии 5 потоком обогащенного водорода, источник которого

описан здесь далее, и затем смесь по линии

4 ввод т в реактор. Реактор содержит около

28,6 мз катализатора с кажущейс  объемной

плотностью 0,98 г/см.

Катализатор содержит материал-носитель

диатомита, около 38 вес. % компонента никел  (пересчитанных на чистый никель), около 9 вес. % окиси магни  и 7,5 вес. ,% меднохромомарганцевого компонента, в котором отношении молей меди к хрому и марганцу составл ет 1:1:0,1.

Давление в реакторе 6 на входе составл ет 41 атм. Из зоны 6 поток отвод т по линии 7 и подают в конденсатор 8, где охлаждают до температуры 271°С и отвод т по л-инпи 9.

Полный поток продукта зоны реакции 6 имеет приближенный состав, указанный ниже, мол. %:

Метан32,2

Окись углерода0,5

Двуокись углерода11,5

Водород8,6

Пар47,2

Около 30 мол. % охлажденного потока из трубопровода 9 удал ют по трубопроводу 10, сжимают, и по трубопроводу 10 подают в нагреватель 11. Вещество нагревают до температуры около 649°С и по линии 12 ввод т в реактор. Реактор 13 загружен катализатором, состо щим из 15% железа (в пересчете на чистый элемент) и смеси, состо щей по весу из 63% окиси алюмини  и 37% окиси кремни . Из реактора 13 поток отвод т по линии 5 и соедин ют с нагретым загрузочным сырьем и паром в линии 4. Оставша с  часть потока продукта по линии 9 ввод т в сменный конвертер 14 с температурой около 271°С и. з основном, с тем же давлением. Из сменного конвертера поток с температурой около 316°С по линии 15 подают к конденсатору 16, где охлаждают до температуры 266°С. Охлажденный материал затем по трубопроводу 17 ввод т во второй сменный конвертер 18 сменным конвертером 14 и 18 снижают концентрацию водорода в потоке продукта газификационного реактора 6. Водород реагирует с окисью и двуокисью углерода и производ т дополнительно метан и воду. Это очевидное превращение представлено ниже, кг.мол/час: СоставКонвертеры 1418 Метан15131528 Окись углерода0,60,05 Двуокись углерода447436 Водород6017 Пар22252270 Поток продукта от конвертера 18 с температурой около 271°С и давлением в 36 атм по трубопроводу 19 подают в конденсатор 20 и охлаждают. Охлажденный поток по трубопроводу 21 поступает в сепаратор 22, из которого по трубопроводу 23 удал етс  сконденсированна  вода. Поток из конвертера 18 и уже в основном освобожденный от воды по трубопроводу 24 подают в систему, удал ющую двуокись углерода 25. Двуокись углерода отвод т по трубопроводу 26, в то врем , как по трубопроводу 27 регенерируют газовый продукт , обогащенный метаном. В представленной схеме, как установлено выше, пар из трубопровода 2 отвод т по трубопроводу 28, чтобы соединить в линии 10 с потоком первичной зоны примерно 20% от подачи в линии 1, соедин ют с потоком реактора 6, вход щим в нагреватель 11. Двуокись углерода в системе 24 может быть удалена любым известным методом. Конечный газовый продукт, обогащенный метаном в линии 27 имеет состав, указанный ниже, кг-моль/час: Метан1527 Окись углерода0,05 Двуокись углерода47,2 Водород17,1 Вода3,2 Принципиальным преимуществом изобретени   вл етс  увеличение концентрации молекул рного водорода в общем потоке сырь , подводимом к газификационному реактору 6. В сравнении с процессом обработки нефт ного сырь , пользующимс  вторичной, производ щей водород зоной реакции при условии производства равного количества продукции, уве тичиваетс  срок службы катализатора до 45%. Другие преимущества включают меньшую величину загрузки нагревател  3, значительно больший к.п.д. использовани  всего тепла. Предмет изобретени  1.Способ каталитической газификации углеводородов с вод иым паром, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности процесса, часть продуктов газификации с низким молекул рным весом подвергают обработке во вторичной зоне реакции с получением газа, обогащенного водородом, подаваемого на смешение с нагретьп сырьем. 2.Способ по п. 1, отличающийс  тем. что во вторичной зоне реакции обрабатывают от 3 до 50 мол. %, продуктов газификации. 3.Способ по пп. 1 и 2, отличающийс  тем, что обработку во вторичной зоне реакции осуществл ют при температуре от 427 до 816°С.