способ получения ароматических углеводородов из газообразной смеси легких углеводородов, содержащей пропан и бутан

Формула изобретения

Способ получения ароматических углеводородов из газообразной смеси легких углеводородов, содержащей пропан и бутан, включающий сжатие сырья, контакт сжатого сырья с катализатором дегидроциклодимеризации в условиях дегидроциклодимеризации сырья с получением потока продуктов, содержащего ароматические углеводороды, и выделение из потока продуктов ароматических углеводородов, отличающийся тем, что сжатие газообразного сырья осуществляют с использованием жидкостного эжектора при конденсации и абсорбции хотя бы части его компонентов активным потоком - углеводородной жидкой фракцией с получением жидкого потока, содержащего компоненты сырья и активный поток эжектора, полученный жидкий поток сжимают насосом и стабилизируют с выделением сжатого сырья, содержащего углеводороды С_4-, и потока углеводородов С₅₊, хотя бы часть которого сжимают и подают в эжектор в качестве активного потока.

Описание изобретения к патенту

Изобретение откосится к способам получения ароматических углеводородов из алифатических и может быть использовано в нефтепереработке и нефтехимии.

На нефтепромыслах, нефте- и газоперерабатывающих заводах образуются значительные объемы газов низкого давления, содержащие компоненты С₃₊, которые могут быть использованы для получения ароматических углеводородов в реакции дегидроциклодимеризации. Для транспортировки и переработки таких газов необходимо их компримирование. Затраты на компримирование газов низкого давления велики и эти газы часто сжигают на факелах, что приводит к потере углеводородного сырья и ухудшает экологическую ситуацию.

В патентной литературе описано множество способов получения ароматических углеводородов из легких ароматических. В зону реакции обычно подают активные в реакции дегидроциклоолигомеризации углеводороды С₂₊ и реакцию осуществляют при повышенной температуре и давлении.

Известен способ /пат. США 4677235, 1967 г./ получения ароматических углеводородов из природного газа, содержащего азот, метан, этан, пропан и бутан, в котором метан, азот и водород выделяют из сырья и продукта в зоне парожидкостной сепарации, работающей при давлении выше 2,8 МПа, из полученного жидкого потока в зоне фракционирования выделяют поток продуктов, содержащий углеводороды С₆₊, и поток, содержащий пропан, и последний направляют в зону дегидроциклодимеризации, работающую при давлении ниже 0,7 МПа. При этом сырье сначала сжимают, затем снижают его давление, что может приводить к потере энергии.

В известном способе /пат. РФ 2139844, 1998 г., прототип/ получения ароматических углеводородов из попутного газа в реакции дегидроциклодимеризации компонентов C₃₊ сырья в зону реакции направляют сырье, содержащее алканы С₁-С₄, часть парофазного потока из зоны сепарации продуктов реакции и поток из зоны фракционирования продуктов, содержащий пропан и бутан. При использовании сырья, обогащенного компонентами С₅₊, которые снижают стабильность действия катализатора, в зону реакции направляют углеводороды С₁-С₄ и неконденсируемые газы, выделенные в зоне фракционирования из смеси сырья и продуктов. При этом углеводороды С₅₊ сырья являются компонентами стабильного продукта - концентрата ароматических углеводородов.

Последнее обстоятельство не всегда приемлемо, поэтому требуется предварительное выделение компонентов С₅₊ из сырья. Другой проблемой является сжатие газообразного сырья низкого давления, обогащенного углеводородами С₃₊, которое требует ступенчатого компримирования в случаях, когда давление в зоне реакции может быть повышено с обычных 0,7-1 МПа до 1,5-2 МПа для уменьшения объема реактора при использовании разбавленного сырья.

Применение компрессоров для сжатия газов имеет некоторые недостатки: компрессоры дороги, недостаточно надежны в работе, требуют специального обслуживания и помещения с полной системой жизнеобеспечения.

Предлагаемый способ получения ароматических углеводородов из газообразной смеси легких углеводородов решает задачу получения без использования компрессоров сжатого сырья для процесса дегидроциклодимеризации, содержащего допустимое количество компонентов С₅₊.

Способ получения ароматических углеводородов из газообразной смеси легких углеводородов, содержащей пропан и бутан, включает сжатие сырья, контакт сжатого сырья с катализатором дегидроциклодимеризации в условиях дегидроциклодимеризации сырья с получением потока продуктов, содержащего ароматические углеводороды, и выделение из потока продуктов ароматических углеводородов, и отличается тем, что сжатие газообразного сырья осуществляют с использованием жидкостного эжектора при конденсации и абсорбции хотя бы части его компонентов активным потоком - углеводородной жидкой фракцией - с получением жидкого потока, содержащего компоненты сырья и активный поток эжектора, полученный жидкий поток сжимают насосом и стабилизируют с выделением сжатого сырья, содержащего углеводороды С_4-, и потока углеводородов С₅₊, хотя бы часть которого сжимают и подают в эжектор в качестве активного потока.

Газообразным сырьем, содержащим пропан и бутан, могут быть смеси углеводородов С₁-С₄, включающие также компоненты С₅₊: попутный газ, газы всех ступеней сепарации нефти, получаемые на НПЗ сбросные газы низкого давления. Предлагаемой способ наиболее эффективен при использовании газообразного сырья при давлении 0,1-0,7 МПа, содержащего компоненты С₅₊, которые требуется извлекать. Сырье может включать также азот, водород, кислород, оксиды углерода.

В жидкостном эжекторе происходит сжатие и ожижение смеси легких углеводородов при конденсации и абсорбции ее компонентов активным потоком, в качестве которого используют фракции углеводородов С₅₊ - бензиновые, дизельные и др. Активный поток подают в эжектор под давлением в предпочтительном случае до 4 МПа.

Факторами ожижения газообразного сырья являются степень его сжатия /давление на выходе из эжектора/ и расход активного потока /основной абсорбирующей среды/. Расход активного потока и его давление выбирают таким образом, чтобы получить требуемую степень ожижения сырья: в предпочтительном случае не менее 97% компонентов С₃₊, в том числе полное ожижение. При этом следует учитывать, что на каталитическую переработку направляют углеводороды, которые при эжекции газообразного сырья были ожижены.

Полное ожижение газообразного сырья может быть достигнуто, когда оно не включает неконденсируемые компоненты или их содержание таково, что позволяет осуществить их полную абсорбцию активным потоком эжектора. Если для полного ожижения газообразного сырья требуется более чем двадцатикратный расход активного потока, то предпочтительная степень ожижения компонентов С₃₊ - не менее 60%, с учетом того, что их потери неизбежны при выделении жидкой фазы из парожидкостного потока.

На выходе из эжектора получают жидкую или парожидкостную смесь углеводородов сырья и активного потока при более высоком давлении, чем сырьевая смесь легких углеводородов. Давление на выходе из эжектора зависит от расходов и давлений активного и сырьевого потоков. Чем выше давление на выходе из эжектора, тем меньший расход активного потока требуется для ожижения сырья и тем выше требуется сжатие активного потока до входа в эжектор.

Жидкий поток из эжектора или жидкую фазу, выделенную в сепараторе из парожидкостной смеси углеводородов сырья и активного потока, сжимают насосом до давления, необходимого для стабилизации полученной смеси с выделением потока, содержащего углеводороды С_4- сырья, который используют для получения ароматических углеводородов.

Стабилизацию жидкой смеси углеводородов исходного сырья и активного потока осуществляют в стабилизационной колонне при давлении 1-2 МПа. С верха колонны выводят пары, содержащие в основном углеводороды С₁-С₄ и регулируемое допустимое количество углеводородов С₅₊. С низа колонны выводят углеводороды С₅₊, включающие компоненты сырья и/или активного потока эжектора. При соответствующем выборе состава активного потока фракция С₅₊ исходного сырья может быть выделена как продукт. Углеводороды, используемые в качестве активного потока эжектора, циркулируют в системе: требуемое их количество сжимают насосом и направляют в эжектор.

В качестве катализатора дегидроциклодимеризации легких углеводородов используют известные композиции цеолитов и металлических промоторов, увеличивающих активность, стабильность и селективность цеолитов.

Контакт сырья с катализатором осуществляют в условиях дегидроциклодимеризации компонентов С₃₊: обычно при 650-450^oС, давлении не более 3 МПа, предпочтительно 1-2 МПа, при объемной скорости подачи сырья 0,5-6,0 ч^-1.

Поток продуктов, образующийся при контакте сырья с катализатором, включает ароматические углеводороды, водород, непревращенные компоненты сырья, а также метан и этан, образующиеся как побочные продукты из-за невысокой селективности известных катализаторов. Из потока из продуктов известными методами выделяют концентрат ароматических углеводородов и обычно непревращенные углеводороды С₃ и С₄ для рецикла.

Предлагаемый способ получения ароматических углеводородов может быть реализован по схеме, представленной на чертеже.

Газообразную смесь легких углеводородов I в эжекторе Э эжектируют и абсорбируют активным потоком II. Выходящий из эжектора поток III, представляющий собой жидкую или парожидкостную смесь углеводородов сырья и активного потока, поступает в сепаратор С-1, откуда при неполном ожижении сырья выводят газофазный поток V, включающий в основном его несконденсированные и неабсорбированные компоненты. Из сепаратора жидкофазный поток IV насосом Н-1 сжимают до требуемого давления стабилизации смеси, полученный поток VI нагревают в теплообменнике Т-1 и подают в стабилизационную колонну К. Горячее орошение колонны получают с помощью рибойлера Т-2. С верха колонны выводят пары XI, охлаждают их в холодильнике Х и в сепараторе С-2 выделяют сконденсировавшуюся их часть в качестве орошения XII, подаваемого в колонну насосом Н-2, а пары XIII из сепаратора, содержащие углеводороды С₁-С₄ газообразного сырья, поступают в реакторный блок РБ. В реакторном блоке сырье нагревают и осуществляют его контакт с катализатором дегидроциклодимеризации в условиях дегидроциклодимеризации с образованием потока продуктов ХIV, содержащего ароматические углеводороды, которые выделяют по любой известной схеме. С низа колонны К выводят кубовой продукт VIII, охлаждают его в теплообменнике Т-1, необходимое для эжекции сырья количество стабильной углеводородной фракции сжимают насосом Н-3 и поток II подают в эжектор в качестве активного, а избыток выводят с установки /поток IX/.

В табл. 1 и 2 приведены основные физические характеристики и углеводородный состав основных потоков в описанной схеме при получении ароматических углеводородов /без выделения их из смеси продуктов/ из смеси газов низкого давления при их полном ожижении в эжекторе. В качестве сырья для процесса дегидроциклодимеризации получают без использования компрессора смесь углеводородов С₁-С₄ при давлении 1,39 МПа. Катализатор дегидроциклодимеризации имеет следующий состав: цеолит НЦВМ группы пентасилов с содержанием оксида натрия 0,12 мас.% и SiO₂/Al₂O₃=35-68%; оксид алюминия - 30%; оксид цинка - 2 мас.%.