CN102803186B - 异构化烃料流的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一个示例性实施方案可以为用于使富含C4烃和/或C5和C6烃中至少一种的烃料流异构化的设备。该设备可以包括：含有包含至少一种反应物的流体的容器；接收来自该容器的包含至少一种反应物的流体的流体传输装置；接收来自所述流体传输装置的包含至少一种反应物的流体的至少一个干燥器；和与该至少一个干燥器连通以接收包含至少一种反应物的流体的反应器。此外，该至少一个干燥器可以至少通过将包含至少一种反应物的流体或再生剂通过用于调节流量和降低再生剂压力中至少一种的流体调节装置送至该容器而与该容器连通。

Description

异构化烃料流的设备和方法

技术领域

本发明领域一般性涉及异构化烃料流的设备和方法。

背景技术

轻质链烷烃的异构化通常用于提高汽油辛烷含量。通常，这类异构化方法用于分离的轻质烃级分。作为实例，丁烷或戊烷和/或己烷的异构化(下文可以简称为戊烷-己烷)在单独的异构化单元中进行以改善汽油品质。丁烷或戊烷-己烷的异构化通常均在固定床液/气相或气相工艺中进行。反应器可以接收与包含显著量氢气的气体混合的轻质链烷烃进料。

在丁烷或戊烷-己烷的异构化中，水为会降低反应器催化剂耐用期间的毒物。因此，希望在富氢气体和/或链烷烃进料到达反应器之前除去水。因此，通常使进料和气体均通过单独的干燥器单元以除去水。

不论加工的流体是含丁烷或戊烷-己烷的烃或富氢气体，通常两个干燥器在交替再生操作下串联或并联使用。因此，一个干燥器可以在运行中，同时另一个干燥器可以再生。在再生结束时，如果干燥器是烃进料干燥器，则干燥器可以含有液体再生剂，或如果干燥器是气体干燥器，则干燥器可以含有气体再生剂。取决于异构化的烃级分，再生剂可以主要包含异构化产物如异丁烷、或异戊烷和甲基戊烷或二甲基丁烷(下文可以称为异戊烷-异己烷)中至少一种或再生剂可以包含一种或多种不同支化、正链和环状化合物的混合物。在这些例子中，通常在再生的干燥器投入使用之前或之时将再生剂冲出干燥器。通常将再生剂送至反应器。

无论是液体或气体的再生剂都可能在下游容器中引起干扰。特别地，气体再生剂可能在再生剂替换反应中所用的氢气时引起反应温度下降，并扰乱反应器中的氢气：烃摩尔比。还有，液体再生剂可能通过替换反应物即链烷烃进料引起反应器温度下降。此外，通常气体再生剂比富氢气体的分子量重。因而，替换富氢气体可能干扰气体流量控制，例如补充气体流，同时扰乱通常在反应器下游使用的蒸馏塔中的压力控制。因此，希望减弱气体或进料干燥器再生后的影响以防止下游容器的干扰。

发明内容

一个示例性实施方案可以为用于使富含C4烃和/或C5和C6烃中至少一种的烃料流异构化的设备。该设备可以包括：含有包含至少一种反应物的流体的容器；接收来自该容器的包含至少一种反应物的流体的流体传输装置；接收来自该流体传输装置的包含至少一种反应物的流体的至少一个干燥器；和与该至少一个干燥器连通以接收包含至少一种反应物的流体的反应器。此外，该至少一个干燥器可以至少通过将包含至少一种反应物的流体或再生剂通过流体调节装置(fluid tapering device)传送而与该容器连通。该流体调节装置可以对该容器进行调节流量和降低再生剂压力中至少一种。该至少一个干燥器可以在第一条件下操作以干燥包含至少一种反应物的流体，且可以在使用再生剂再生的过程中在第二条件下操作。

另一个示例性实施方案可以为再生至少一个用于使富含C4烃和/或富含C5和C6烃中至少一种的烃料流异构化的设备的干燥器的方法。该方法可以包括：使用再生剂再生该至少一个干燥器，其中该至少一个干燥器含有用过的再生剂；和在该至少一个干燥器的上游再循环用过的再生剂以混合足以用要干燥的包含至少一种反应物的流体稀释该用过的再生剂的时间，从而使一个或多个下游操作中的干扰最小化。

又一示例性实施方案可以为再生至少一个用于异构化烃料流的设备的干燥区的方法。该方法可以包括：在该至少一个干燥区的上游再循环富含C4烃和/或C5和C6烃中至少一种的用过的再生剂以混合足以用要干燥的包含至少一种反应物的流体稀释该用过的再生剂的时间，从而使一个或多个下游操作中的干扰最小化。

因此，本文公开的实施方案可以通过在该干燥区的上游再循环用过的再生剂而使流体干燥区下游操作中的干扰最小化。可以使该用过的再生剂通过流体调节装置以允许用要干燥的进入流体稀释该用过的再生剂。

定义

本文所用术语“料流”可以为包含各种烃分子如直链、支化或环状的烷烃、烯烃、链二烯和炔烃和任选的其他物质如气体，例如氢气，或杂质如重金属以及硫和氮的化合物的料流。该料流还可以包含芳族和非芳族烃。此外，该烃分子可以简写为C1、C2、C3...Cn，其中n为烃分子中的碳原子数。此外，术语“Cn-Cn+1烃”如“C5-C6烃”可以指C5和C6烃中的至少一种。

本文所用术语“区”可以指包括一个或多个设备项和/或一个或多个子区的区域。设备项可以包括一个或多个反应器或反应器容器、加热器、分离器、交换器、管线、泵、压缩机和控制器。此外，设备项如反应器、干燥器或容器可以进一步包括一个或多个区或子区。应该理解各区可以包括比图中所示多的设备和/或容器。

本文所用术语“流体调节装置”通常指至少直接或间接调节流量或降低流体压力的装置。流体调节装置通常与在它不存在时相比降低在例如管线中的流体流量，并且与分离液体不同，它可以节流流体流量。示例性流体调节装置可以包括节流孔板或控制器如压差指示控制器、压力指示控制器、流量指示控制器、流量指示器或压力指示器，通常与一个或多个其他装置如控制阀或节流孔板相合作起作用。示例性流体调节装置可以包括两个或更多个组件如节流孔板、流量指示器、压差指示控制器和控制阀的组合；或相合作起作用的流量指示控制器和控制阀。该流体调节装置可以安装于一个或多个管线上以改变流体流量或降低压力。

本文所用术语“流体传输装置”通常指用于传输流体的装置。该类装置包括通常用于液体的泵和通常用于气体的压缩机。

本文所用术语“富含”可以指通常料流中化合物或一类化合物的量为至少50摩尔％，优选70摩尔％。

本文所用术语“基本”可以指通常料流中化合物或一类化合物的量为至少90摩尔％，优选95摩尔％，最优选99摩尔％。

本文所用术语“吸收”可以指材料通过材料如水和床之间的任何化学或物理交互作用而保留在含有吸收剂和/或吸附剂的床中，并且包括但不限于吸收和/或吸附。本文中从吸收剂除去材料可以称为“解吸”。

本文所用术语“用过的再生剂”可以指已经用于干燥或解吸，或已经通过一个或多个容器或设备项如干燥器循环的再生剂。用过的再生剂可以为已解吸或没有解吸材料如水，但是可以在使容器内容物如分子筛再生后存在于该容器中。

本文所用术语“相连”可以指两个单元通过化学或机械方式，通过包括模冲、模塑或焊接的方法直接或间接地接合、固定、缔合、连接或整体成型在一起。而且两个单元可以通过使用第三组件如机械紧固件，例如螺杆、钉子、锁环或铆钉；粘合剂或焊剂相连。

附图简述

图1示意性描绘了用于使流体异构化的示例性设备。

图2A示意性描绘了示例性第一流体干燥单元。

图2B示意性描绘了示例性第二流体干燥单元。

图3示意性描绘了示例性第三流体干燥单元。

发明详述

图1描绘了用于使烃料流异构化的设备100。设备100通常可以在管线210或管线410中接收包含至少一种反应物的流体110。通常流体110可以为管线210中的液体烃料流或管线410中的富氢气体。如果设备100是C4异构化设备，则液体烃料流可以富含C4烃如丁烷。或者，如果设备100是C5-C6异构化设备，则液体烃料流可以富含C5-C6烃如戊烷-己烷。两种类型的示例性设备公开于例如Nelson A.Cusher，UOP ButamerProcess和UOP Penex Process of the Handbook of Petroleum RefiningProcesses，第三版，RobertA.Meyers编辑，2004，第9.7-9.27页。然而，在一些示例性实施方案中设备100也可以用于同时使一种或多种丁烷、一种或多种戊烷、一种或多种己烷的料流异构化。应注意该异构化反应包括主要具有作为进料的正链烷烃和作为异构化产物的支化链烷烃的那些以及主要具有作为进料的支化链烷烃和作为异构化产物的正链烷烃的那些。也就是说，该液体烃料流可以富含异丁烷或支化的C5-C6烃。其他包括C4或C5-C6烃的异构化反应也在本发明范围内。

为简化下文的讨述，术语如“液体烃”和“再生剂”在种属上可以指且应理解为可以适用于如C4异构化设备或C5-C6异构化设备。作为实例，富含C4烃的烃料流可以在C4异构化反应器中异构化并且异构化的C4烃产物在C4异构化设备中可以用作再生剂。同样地，富含C5-C6烃的烃料流可以在C5-C6异构化反应器中异构化，并且异构化的C5-C6烃产物在C5-C6异构化设备中可以用作再生剂。

设备100可以包括一个或多个容器130、一个或多个流体传输装置140、一个或多个干燥区150和一个或多个下游容器160。一个或多个容器130可以包括用于接收烃料流的收集筒230或蒸馏塔接收器230(下文可以集合性称为收集筒230)和用于接收富氢气体如再循环的氢气料流的吸鼓430。

一个或多个流体传输装置140可以包括用于接收来自收集筒230的烃料流的泵240，和用于接收来自吸鼓430的富氢气体的压缩机440。一个或多个干燥区150可以包括用于接收来自泵240的液体烃料流的液体干燥区250，和用于接收来自压缩机440的富氢气体的气体干燥区450。

收集筒230、泵240和液体干燥区250通常包括在第一流体干燥单元200中。通常，液体烃料流通过管线210提供并经由管线310流出。同样，吸鼓430、压缩机440和气体干燥区450包括在第二流体干燥单元400中。气体通常在管线410中提供并且经由管线510流出。单元200和400均在下文详细讨论。

一个或多个下游容器160可以分为反应区170和分馏区180，其中进行一个或多个下游操作。烃料流和富氢气体可以在流出干燥区250和450后在反应区170中合并。反应区170可以包括第一反应器172和与第一反应器172串联的第二反应器174。虽然仅描述了第一反应器172和第二反应器174，应理解反应区170可以进一步包括其他容器和/或设备，如一个或多个加热器、再循环气体压缩机、分离器容器和另外的反应器。或者，反应器172和174可以以单操作放置。来自反应区170的流出物可以从管线170流至分馏区180。

分馏区180可以包括生产一种或多种分离产物182的蒸馏塔192。虽然描述了一个蒸馏塔192，两个或更多个蒸馏塔可以串联和/或并联操作。一个或多个分离产物182可以包括在管线184中的送至例如可燃气体中的一种或多种气体的第一产物和管线186中的第二产物或异构化产物。一部分第二产物可通过管线188取出并用作再生剂。如下文所述，用过的再生剂可以返回至在管线190中的异构化产物。可将该合并的料流送至异构化产物存储罐、蒸馏塔或另一工艺单元。

参考图2，描绘了第一流体干燥单元200。第一流体干燥单元200可以用于干燥液体烃料流，其通常为轻质正链烷烃料流。第一流体干燥单元200通常包括收集筒230、泵240、至少一个干燥器254、一个或多个阀260、流体调节装置290和加热器300。

优选地，至少一个干燥器254包括第一液体干燥器256和第二液体干燥器258。如图1所示干燥器256和干燥器258可以包括在液体干燥区250中。此外，各干燥器256和258可以含有其中进行水吸收的分子筛和各内部干燥区或子区。通常，各干燥器256和258在第一条件下操作以干燥通过干燥器的烃料流并在第二条件下操作以再生干燥器。干燥器256和258通常串联并在另一个干燥器干燥时交替再生。

一个或多个阀260可以包括阀262、阀264、阀264′、阀266、阀268、阀270、阀270′、阀272、阀274、阀276、阀278、阀280、阀282和阀284。阀260的各种组合可以打开和关闭以传送工艺料流用于进行第一和第二条件。

在该示例性实施方案中，流体调节装置290可以包括与控制阀294连通的流量指示控制器292并且可以调节流量且降低再生剂压力。加热器300可以包括用于加热再生剂以在用于再生干燥器的第二条件下操作的蒸汽加热器304和过热器308。特别地，蒸汽加热器304可以用于在过热器308使再生剂达到足以从干燥器256或258的分子筛中解吸水的温度之前使再生剂蒸发。

在一个示例性再生操作中，可以使液体烃料流通过管线210进入收集筒230。然后，可以将该液体烃料流通至泵240，然后通至第一干燥器256或第二干燥器258。通常，该液体烃料流进入干燥器中的一个，例如，干燥器258，通过阀278和280进入干燥器258以除去水。然后，可以使该干燥的液体烃料流通过阀272和268进入管线310至反应区170，如图1所示。通常，该液体烃料流在干燥器258中干燥，其中关闭阀266、270、270′和276而打开阀278、280、268和272。

同时，可以使另一干燥器256再生。通常，再生是使用来自可以通至加热器300的图1中管线188的液体再生剂的多步工艺。在再生过程中，可以将再生剂用蒸汽加热器304，然后用蒸汽加热器304和过热器308分步加热直至再生剂可以具有足以从分子筛中解吸水的温度。通常，再生剂通过蒸汽加热器304和过热器308通过管线288和阀282进入干燥器256的顶部。随后，再生剂可以通过干燥器256并通过阀284和管线298，然后用如冷却水交换器冷却。然后，可以将再生剂如图1所示经由管线190送至异构化产物。

然后，使再生剂通过先关闭过热器308再关闭蒸汽加热器304同时使再生剂连续通过干燥器256而缓慢冷却。因此，干燥器256和连接的设备可以分步冷却以缓慢降低温度。在再生工艺结束时，干燥器256通常含有液体再生剂。

通过使用液体烃料流，可以使用过的再生剂由干燥器256通过打开的阀262和264向上流至管线286，如图2A所示。或者，通过使用液体烃料流，可以使用过的再生剂由干燥器256通过打开的阀274和264′向下流至管线286，如图2B所示。液体用过的再生剂可以通过与控制阀294连通的流量指示控制器292。通常，控制阀294调节回到收集筒230或其上游的液体流量。随着用过的再生剂通过控制阀294，流体的压力可以下降以允许其通入收集筒230。通常，用过的再生剂在控制阀294的上游和收集筒230具有大压差。使用控制阀294来降低用过的再生剂的压力可以防止收集筒230的“溢出”。通常，希望不仅调节用过的再生剂的流量，而且降低其压力。调节用过的再生剂返回至收集筒230可以混合并用在管线210中的进入的流体稀释用过的再生剂以降低对下游设备、操作和/或容器(如包括在如图1所示的反应区170和分馏区180中的那些容器160)的影响。虽然已公开了流量指示控制器和控制阀，应理解可使用其他类型的流体调节装置如节流孔板或其他类型的装置。此外，在用过的再生剂流回收集筒230的过程中，可以计算再生剂稀释所需的时间。可以调节流量控制器292以使通过控制阀294的再生剂流量增加或降低。通常，流体调节装置290(如控制阀294)的存在与它不存在时相比可以降低流回收集筒230中的液体量。

如上所述，干燥器258可以在第一条件下操作并且另一干燥器256可以在第二条件下操作。应理解图2A和2B仅为示意性的且可提供另外的管线和/或阀以在第一条件下操作干燥器256，在第二条件下操作干燥器258和两个串联的干燥器。作为实例，在再生后干燥器256和258可以放回串联操作，其中例如干燥器256相对于干燥器258位于滞后位置。

参考图3，描绘了第二流体干燥单元400。第二流体干燥单元400可以用于干燥气体料流如富氢气体。通常，第二流体干燥单元400包括吸鼓430、压缩机440、至少一个干燥器454、一个或多个阀460、流体调节装置490和加热器500。第二流体干燥单元400还可以包括其他流体调节装置590，如下文所述其可以交替使用。

优选地，至少一个干燥器454包括第一气体干燥器456和第二气体干燥器458。干燥器456和干燥器458可以包括在气体干燥区450中，如图1所示。此外，各干燥器456和458可以含有其中进行水吸收的分子筛并且包括各内部干燥区或子区。通常，各干燥器456和458在第一条件下操作以干燥通过干燥器456或458的富氢气体并且在第二条件下操作以再生干燥器456或458。通常，干燥器456和458串联且在另一干燥器干燥时交替再生。

一个或多个阀460可以包括阀462、阀464、阀466、阀468、阀470、阀472、阀474、阀476、阀478、阀480、阀482、阀484、阀550、阀554和阀562。阀460的各种组合可以打开和关闭以传送工艺料流用于进行第一和第二条件。

在该示例性实施方案中，流体调节装置490可以包括节流孔板492和流量指示器494并且可以降低流量且降低再生剂压力。加热器500可以包括用于加热再生剂以在用于再生干燥器的第二条件下操作的蒸汽加热器504和过热器508。特别地，蒸汽加热器504可以用于在过热器508使再生剂达到足以从干燥器456或458的分子筛中除去水的温度前使再生剂蒸发。

在一个示例性再生操作中，气体如富氢气体可以通过管线410进入吸鼓430。气体可以随后进入压缩机440，然后进入干燥器456和458中的一个。作为实例，气体可以通过阀478和480进入干燥器458以解吸水。然后，干燥的气体可以在进入反应区170前通过阀472和468进入管线510以与液体烃料流合并，如图1所示。通常使气体料流在干燥器458中干燥，其中关闭阀466、470、474和476，而打开阀478、480、468和472。

同时，可使另一干燥器456再生。通常，再生是使用来自可以通至加热器500的图1中的管线188的液体再生剂的多步工艺。在再生过程中，再生剂可以用蒸汽加热器504然后用蒸汽加热器504和过热器508分步加热直至使再生剂具有足以从分子筛中解吸水的温度。通常，再生剂通过蒸汽加热器504和过热器508通过管线488和阀482进入干燥器456的顶部。随后，再生剂可以在用如冷却水交换器冷却之前通过干燥器456和阀484以及管线498，并如图1所示经由管线190送至异构化产物。阀462、474、476和562通常关闭。

然后，可以将再生剂通过先关闭过热器508同时使再生剂连续通过干燥器456而缓慢冷却。因此，可以将干燥器456和连接的设备冷却以缓慢地降低温度。在再生工艺结束时，干燥器456通常含有呈气体形式的再生剂。

通过使用富氢气体，可以使用过的再生剂由干燥器456通过打开的阀462、464和550，其中阀554对管线486关闭。气态用过的再生剂可以通过流量指示器494和节流孔板492。通常，节流孔板492降低流量，还降低再循环回吸鼓430或其上游的再生剂的压力。由于用过的再生剂穿过节流孔板492的压差，使压力降低至所需水平可以防止吸鼓430的“溢出”。通常希望降低用过的再生剂的流量以允许它在吸鼓430中的稀释。使用过的再生剂与管线410中进入的流体混合可以稀释再生剂并降低对下游操作、下游设备和/或下游容器160(如包括在如图1所示的反应区170和分馏区180中的那些容器)的影响。虽然已公开了流量指示器494和节流孔板492，应理解可使用其他类型的流体调节装置，如与流量控制阀或一种或多种其他类型装置连通的流量指示控制器。通常，流体调节装置490如节流孔板492的存在与它不存在时相比可以降低送回吸鼓430的气体量。

通过选择节流孔板的尺寸，可以设计再循环的长度以在通过至少一个干燥器454然后进入如图1所示的反应区170之前使吸鼓430中的用过的再生剂充分稀释。通过降低回到吸鼓430的用过的再生剂的流量和压力，用过的再生剂可以用通过管线410进入吸鼓430的其他气体稀释。因此可使对于如图1所示的一个或多个下游操作、下游设备和/或下游容器160的影响最小化。

替换实施方案可以通过降低进入干燥器456的富氢气体的压力防止再生剂在分子筛上冷凝和吸收以促进用过的再生剂从再生的干燥器除去。在该示例性实施方案中，在再生工艺结束时，干燥器456通常含有呈气体的用过的再生剂。使用富氢气体，富氢气体可以通过打开的阀476，而阀474关闭。富氢气体可以通入管线564并通过包括流量指示器594和节流孔板592的流体调节装置590以降低气体压力。然后，气体可以通过打开的阀562进入干燥器456。可以使再生剂从干燥器456通过打开的阀462和464。然后可以打开阀554且可以关闭阀550使得再生剂可以经由管线558绕过流体调节装置490进入管线486。随后，如上所述再生剂可以通向上游或通入吸鼓或接收器430。因此，流体调节装置590可以间接调节流量并降低用过的再生剂的压力，且将干燥器456内的压力保持在用过的再生剂的饱和压力之下。

如上所述，干燥器458可以在第一条件下操作且另一干燥器456可以在第二条件下操作。应理解可提供另外的管线和/或阀以在第一条件下操作干燥器456，在第二条件下操作干燥器458，以及操作两个串联的干燥器。作为实例，在再生后干燥器456和458可以放回串联操作，其中例如干燥器456相对于干燥器458位于滞后位置。

没有进一步阐述，认为本领域熟练技术人员使用前述说明可以最大程度地利用本发明。因此，前述优选的具体实施方案不以任何方式限制本发明，而仅以示例性而非限制性解释公开内容的其余部分。

在上文中，所有的温度以摄氏度提出且所有份和百分数以摩尔计，除非另有说明。

在上文的阐述中，本领域熟练技术人员可容易确定本发明的本质特征，并且在不背离其精髓和范围下可作出本发明的各种变化和改变以使其适用于各种用途和条件。

Claims (8)

1.一种用于使富含C4烃和/或C5和C6烃中至少一种的烃料流异构化的设备，包括：

A)含有包含至少一种反应物的流体的容器；

B)接收来自所述容器的包含至少一种反应物的流体的流体传输装置；

C)接收来自所述流体传输装置的包含至少一种反应物的流体的至少一个干燥器，其中所述至少一个干燥器使包含至少一种反应物的流体干燥，并且在使用再生剂再生的过程中再生；和

D)与所述至少一个干燥器连通以接收包含至少一种反应物的流体的反应器，其中所述至少一个干燥器至少通过将包含至少一种反应物的流体或再生剂通过用于调节流量和降低再生剂压力中至少一种的流体调节装置送至所述容器而与所述容器连通。

2.根据权利要求1的设备，其进一步包括连通所述至少一个干燥器和所述容器的管线，其中所述流体调节装置与所述管线相连并且包括节流孔板或控制阀。

3.根据权利要求1的设备，其中所述流体包括富含C4烃的液体，富含C5和C6烃组合中至少一种的液体，或富氢气体。

4.根据权利要求3的设备，其中所述流体调节装置包括节流孔板、与控制阀连通的流量指示控制器或控制阀。

5.根据权利要求1的设备，其中所述反应器包括至少一个C4、C5或C5/C6异构化反应器。

6.根据权利要求3的设备，其中所述容器包括收集筒或接收器，并且所述流体传输装置包括泵或压缩机。

7.根据权利要求1的设备，其进一步包括：

分馏区，依次包括至少一个蒸馏塔，接收来自所述反应器的流出物并生产一种或多种分离产物；和

将分离产物之一中的至少一部分送至所述至少一个干燥器作为再生剂。

8.根据权利要求1的设备，其中所述至少一个干燥器含有分子筛。