結(jié)合到現(xiàn)有裝置中的高溫重整方法
【專利說明】結(jié)合到現(xiàn)有裝置中的高溫重整方法
[0001]優(yōu)先權(quán)要求
[0002]本申請要求2012年11月20日提交的美國申請N0.13/682，141的優(yōu)先權(quán)。
發(fā)明領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及由烴料流制備芳族化合物的方法。特別地，該方法對提高烴進料流中芳族化合物如苯、甲苯和二甲苯的量而言是個改進。
[0004]發(fā)明背景
[0005]石油原料的重整是制備有用產(chǎn)品的重要方法。一種重要方法是將烴分離和提升用于發(fā)動機燃料，例如制備石腦油進料流和在汽油生產(chǎn)中提升石腦油的辛烷值。然而，來自原油來源的烴進料流包括制備用于生產(chǎn)塑料、清凈劑和其它產(chǎn)品中的有用化學前體。
[0006]汽油的提升是一種重要方法，將石腦油進料流轉(zhuǎn)化以提高辛烷值的改進顯示于 US 3, 729, 409 ；US 3, 753, 891 ；US 3, 767, 568 ；US 4, 839, 024 ；US 4, 882, 040 ；和 US5，242，576中。這些方法涉及多種方式以提高辛烷值，特別是提高汽油的芳烴含量。
[0007]盡管存在降低汽油中的芳烴的活動，芳烴具有許多重要的商業(yè)用途。其中，它們包括烷基-芳基磺酸鹽形式的清凈劑和塑料的制備。這些商業(yè)用途要求更多且更純等級的芳烴。從烴料流中制備和分離芳烴越來越重要。
[0008]方法包括將進料分離并使用不同的催化劑操作幾個重整區(qū)，例如對較低沸點烴而言，單金屬催化劑或非酸性催化劑，對較高沸點烴而言，雙金屬催化劑。其它改進包括新催化劑，如US 4，677,094 ；US 6，809，061 ;和US 7，799，729中所介紹的。然而，這些專利中提出的方法和催化劑具有局限性，其可能引起成本的顯著提高。
[0009]需要改進的方法以降低芳族化合物制備中的成本和能量使用。
[0010]發(fā)明概述
[0011]本發(fā)明為將烴工藝流中的烴重整的方法。特別地，本發(fā)明為對現(xiàn)有系統(tǒng)的改進以提高烴進料流的芳烴含量。該方法包括現(xiàn)有重整反應器系統(tǒng)的操作變化，和工藝流在重整反應器系統(tǒng)內(nèi)的改道。
[0012]提高芳烴產(chǎn)量的方法包括使烴進料流通過串聯(lián)排列的多個重整反應器。各個反應器的進料流通過至少一個加熱單元以產(chǎn)生經(jīng)加熱進料流。至少一種經(jīng)加熱進料流分成至少兩個部分，其中第一部分進入重整反應器中，且其中各個反應器產(chǎn)生芳烴量提高的流出物流。第二部分進入下游流出物流中并與流出物流結(jié)合，并進入下游加熱單元中。
[0013]在一個實施方案中，該系列中的第一反應器在第一溫度下操作，且系列中的隨后反應器在不同的溫度下操作，其中第一溫度低于隨后反應器的溫度。
[0014]本發(fā)明的其它目的、優(yōu)點和應用由本領(lǐng)域技術(shù)人員從以下詳細描述和附圖中獲悉。
[0015]附圖簡述
[0016]圖1為使用上游加熱器加熱用于下游加工的進料的本發(fā)明第一實施方案的圖；和
[0017]圖2為使用上游加熱器加熱用于下游加工的進料的本發(fā)明第二實施方案的圖。
[0018]發(fā)明詳述
[0019]本發(fā)明涉及改進由烴進料流制備芳烴的收率。該方法是改進現(xiàn)有裝置的方法，其中不置換反應器，而是使用新的工藝流流入和輸送至反應器中以將非芳烴轉(zhuǎn)化成芳族化合物。特別地，該方法旨在提高C6-C8芳烴的收率。
[0020]存在對于芳烴的增加的需求。重要的芳烴包括苯、甲苯和二甲苯。這些芳烴是制備清凈劑、塑料和其它高價值產(chǎn)品中的重要組分。隨著能量成本提高，能效是改進芳烴收率的重要方面。本發(fā)明提供理解烴混合物中不同組分的性能差以開發(fā)更好的方法。
[0021]將貧含芳烴的烴料流轉(zhuǎn)化成富含芳烴的烴料流的脫氫和芳構(gòu)化方法是吸熱方法，其中加入能量以保持有用的反應溫度。該方法要求具有反應器中間加熱器的一系列反應器。一個問題是將足夠的下游熱提供給工藝流的能力。本發(fā)明容許將工藝流上的熱負載轉(zhuǎn)移至下游反應器而不替換昂貴的加熱器或反應器。
[0022]烴料流包含許多組分，且各個組分在不同的條件下不同地行為。組分可分成較大的化合物類別，其中一類如鏈烷烴包含許多不同的鏈烷烴化合物。脫氫方法是吸熱方法，其要求連續(xù)的能量輸入以加熱反應器中的工藝流。吸熱量越大，反應器內(nèi)的溫降越大，因此加入以保持反應的熱的量越大。溫度的下降降低反應速率并降低轉(zhuǎn)化率。這要求額外的熱以保持所需反應速率。
[0023]在烴料流中的組分中，吸熱量相當?shù)刈兓?。脫氫方法的能量使用可通過分離出單獨的組分而降低，但在分離組分的努力方面會提高。然而，不同組分以及不同化合物類別的反應速率變化。這些變量隨著溫度變化，使得不同的反應和不同的操作溫度容許脫氫方法在一些組分和化合物類別上的部分選擇性。
[0024]脫氫方法中的配合問題是一些組分的轉(zhuǎn)化速率。為實現(xiàn)良好的(:6和C7鏈烷烴至芳族化合物的轉(zhuǎn)化，要求高的溫度和較短的接觸時間。以高吸熱量，控制和保持高反應溫度可能是困難的。具有主要意義的烴料流為具有烯烴、環(huán)烷烴、鏈烷烴和芳烴的全沸程石腦油，且本方法旨在將非芳烴轉(zhuǎn)化成較高價值芳族化合物。
[0025]發(fā)現(xiàn)對于串聯(lián)排列的一組反應器，現(xiàn)有裝置中的芳烴產(chǎn)量可通過降低上游反應器的入口溫度和提高下游反應器的入口溫度而提高。該方法使溫度向下游轉(zhuǎn)移以產(chǎn)生下游反應器中的另外轉(zhuǎn)化率。目前，存在不充分的下游加熱器責任，和上游加熱器中過量的容量。通過將一些上游加熱器責任轉(zhuǎn)移至下游反應器入口料流，可提高芳烴產(chǎn)量。加熱責任的轉(zhuǎn)移通過包括使一部分進料流進入反應器中的旁路進行。
[0026]在一個實施方案中，如圖1所示，制備芳族化合物的方法包括使烴進料流10通過多個反應器20、30、40、50，其中各個反應器產(chǎn)生流出物流22、32、42、52。各個反應器具有已通過加熱單元26、36、46、56的進料流24、34、44、54。進料流24、34、44、54中的至少一種，例如第一進料流24分成至少兩個部分24a、24b。第一部分24a進入第一反應器20中以產(chǎn)生第一反應流出物流22，第二部分24b與下游流出物流22結(jié)合。結(jié)合料流22b進入加熱單元36中。
[0027]該方法可包括將第二經(jīng)加熱反應器進料流34分成至少兩個部分34a、34b并使第一部分34a進入第二反應器30中以產(chǎn)生第二反應器流出物流32。第二部分34b與第二反應器流出物流32結(jié)合以產(chǎn)生結(jié)合料流32b，并使結(jié)合料流32b進入第二加熱單元46中，由此產(chǎn)生第三經(jīng)加熱反應器進料流44。
[0028]該方法可進一步包括將第三經(jīng)加熱反應器進料流44分成至少兩個部分44a、44b。第一部分44a進入第三反應器40中以產(chǎn)生第三反應器流出物流42。第二部分44b與流出物流42結(jié)合以產(chǎn)生第三反應器中間加熱器進料流42b。第三中間加熱器56產(chǎn)生結(jié)合的經(jīng)加熱流出物流52用于下游反應器50的進料。對于四反應器系統(tǒng)，第四反應器流出物流52為產(chǎn)物流。
[0029]該方法可進一步包括使產(chǎn)物流52通過結(jié)合進料換熱器60以產(chǎn)生經(jīng)冷卻產(chǎn)物流62和經(jīng)預熱進料流12。經(jīng)預熱進料流12可通過進料加熱器26以將進料流10提高至第一反應器溫度。進料加熱器26和進料交換器60提供過量的熱容量，其通過旁路進入隨后的進料流中以提供給下游中間加熱器另外的容量。
[0030]本發(fā)明用在第一入口溫度下操作的第一反應器和在比第一反應器的第一入口溫度更大的入口溫度下操作的下游反應器操作。在一個實施方案中，反應器在不同的入口溫度下操作，其中各個下游反應器在比系列中的先前反應器入口溫度更大的入口溫度下操作。
[0031]在如圖2所示的第二實施方案中，提高烴料流的芳烴含量的方法容許一部分經(jīng)加熱進料流進入下游反應器中，所述下游反應器為系列中下一個反應器之后的反應器，并使用至少3個反應器。該方法包括使烴進料流100進入進料加熱器110中以產(chǎn)生第一經(jīng)加熱料流112中。烴進料流100可通過進料換熱器200以首先將烴進料流100預熱，并使經(jīng)預熱進料流102通過進料加熱器110。第一經(jīng)加熱料流分成第一部分112a和第二部分112b。第一部分112a進入第一反應器120中以產(chǎn)生第一流出物流122。第一流出物流122進入第一反應器中間加熱器130中以產(chǎn)生第二經(jīng)加熱料流132。第二經(jīng)加熱料流132分成第一部分132a和第二部分132b。第一部分132a進入第二反應器140中以產(chǎn)生第二流出物流142。第二流出物流142和第二部分第一經(jīng)加熱料流112b進入第二反應器中間加熱器150中以產(chǎn)生第三經(jīng)加熱料流152。第三經(jīng)加熱料流152進入第三反應器160中以產(chǎn)生第三流出物流162。第三反應器流出物流162和第二部分第二經(jīng)加熱料流132b進入第三反應器中間加熱器170中以產(chǎn)生第四經(jīng)加熱料流172。第四經(jīng)加熱料流172進入第四反應器180中以產(chǎn)生反應器產(chǎn)物流182。
[0032]在一個變化方案中，反應器產(chǎn)物流182通過換熱器200且烴進料流100通過換熱器200以將產(chǎn)物流202冷卻并將烴料流102預熱。
[0033]操作該方法，其中第一反應器的入口溫度小于第二反應器的入口溫度。在操作的一個實施方案中，第一反應器入口溫度小于所有隨后的反應器入口溫度。該方法尋求使轉(zhuǎn)化率最大化，為此，操作可包括各個隨后的反應器具有比系列中的先前反應器的入口溫度更大的入口溫度。或者，這以當工藝流通過串聯(lián)的反應器和反應器中間加熱器時順序提高的入口反應器溫度操作。
[0034]操作溫度為進料流的入口溫度，且通常為450_540°C的溫度?？账倏膳c正常商業(yè)操作條件相比提高。反應條件包括0.e-lOhr—1的本發(fā)明液時空速(LHSV)。優(yōu)選，LHSV為0.e-Shr—1，更優(yōu)選的值為Hhr'催化劑還具有在重整器中0.5-36小時的停留時間。
[0035]本發(fā)明使第一反應器的第一入口溫度降至小于540°C的溫度，隨后反應器具有大于540°C的入口溫度。第一反應器入口溫度優(yōu)選為400-500°C，更優(yōu)選的入口溫度為400-450°C。隨后反應器或者系列中的第二和更大反應器的入口溫度應大于500°C，優(yōu)選的入口溫度為510-600°C，更優(yōu)選的入口溫度為520-560°C。
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