CN102803187A - 用于将烃料流异构化的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一个示例性实施方案可以为一种用于将富含C₄烃和/或C₅和C₆烃中至少一种的烃料流异构化的设备。该设备可包括：适于接收包含至少一种反应物的流体的第一干燥器和第二干燥器；和与第一干燥器连通以接收包含至少一种反应物的流体并与第二干燥器连通以接收再生剂的反应区。一般而言，第一干燥器在第一条件下操作以将包含至少一种反应物的流体干燥且第二干燥器在用再生剂再生期间在第二条件下操作。将再生剂使用向下流再生剂置换组件从干燥器中置换。

Description

用于将烃料流异构化的设备和方法

发明领域

本发明领域一般地涉及用于将烃料流异构化的设备和方法。

相关技术描述

通常进行轻质链烷烃的异构化以提高汽油的辛烷含量。一般而言，这类异构化方法在单独的轻质烃馏分上进行。作为实例，丁烷，或戊烷和/或己烷(下文可简写为戊烷-己烷)的异构化在单独的异构化单元中进行以改进汽油品质。通常，丁烷或戊烷-己烷的异构化均在固定床液/蒸气相或蒸气相方法中进行。反应器可接收与包含实质量氢气的气体混合的轻质链烷烃的进料。

在丁烷或戊烷-己烷的异构化中，水是可降低反应器催化剂的平均寿命的毒物。因而，理想的是在富氢气体和/或链烷烃进料到达反应器以前除去水。因此，通常使进料和气体均经过单独的干燥单元以除去水。

通常，使用以交替再生操作的串联或并联的两个干燥器，无论加工的流体是富氢气体还是含丁烷或戊烷-己烷的烃。因而，一个干燥器可操作，同时另一干燥器可再生。在再生结束时，如果干燥器为气体干燥器，则干燥器可含有气体再生剂，或如果干燥器为烃进料干燥器，则含有液体再生剂。取决于异构化的烃馏分，再生剂可主要包括异构化产物如异丁烷，或至少一种异戊烷和异己烷(下文可称为异戊烷-异己烷)；或再生剂可包括一种或多种不同的支化、正和环状化合物的混合物。在任一种情况下，一般在再生的干燥器投入使用以前或正在使用时将再生剂从干燥器中除去。再生剂可作为净料流从系统中除去。

气体再生剂可导致下游容器中的混乱。特别地，当再生剂置换反应器中所用的氢气时，气体再生剂可导致反应温度下降，并破坏反应器中的氢气∶烃摩尔比。另外，气体再生剂一般具有比富氢气体更重的分子量。因此，置换富氢气体可扰乱气流控制，例如补充气流，以及干扰通常在反应器下游使用的蒸馏塔中的压力控制。因此，想要减轻气体干燥器再生以后的冲击以防止下游容器的混乱。

发明概述

一个示例性实施方案可以为一种用于将富含C₄烃和/或C₅和C₆烃中至少一种的烃料流异构化的设备。该设备可包括适于接收包含至少一种反应物的流体的第一干燥器和第二干燥器，及与第一干燥器连通以接收包含至少一种反应物的流体并与第二干燥器连通以接收再生剂的反应区。一般而言，第一干燥器在第一条件下操作以将包含至少一种反应物的流体干燥且第二干燥器在用再生剂再生期间在第二条件下操作。再生剂可经过向下流再生剂置换组件(down-flow regenerant displacement assembly)以调整来自第二干燥器的再生剂的流量。

另一示例性实施方案可以为将至少一个干燥器再生的方法，该至少一个再生器用于将富含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。该方法可包括使至少一个含有再生剂的干燥器再生，和经一段时间从该至少一个干燥器中置换再生剂并从该方法中除去置换的再生剂以使下游操作中的混乱最小化。

又一示例性实施方案可以为一种使至少一个干燥区再生的方法，该至少一个干燥区用于将烃料流异构化的设备。该方法可包括经一段时间使用干燥反应物流体从至少一个干燥区中置换富含C₄烃和/或富含C₅和C₆烃中至少一种的用过的再生剂以使一个或多个下游操作中的混乱最小化，并从该方法中除去置换的再生剂。

因此，本文所公开的实施方案可以通过从干燥区中置换用过的再生剂并从方法中除去置换的再生剂而使流体干燥区下游的操作中的混乱最小化。使用向下流再生剂置换组件以用干燥流体置换用过的再生剂。

定义

如本文所用，术语“料流”可以为包含各种烃分子如直链、支化或环状烷烃、烯烃、二烯烃和炔烃，和任选其它物质如气体如氢气，或杂质如重金属及硫和氮化合物的料流。该料流还可包含芳族和非芳族烃。此外，烃分子可简写为C₁、C₂、C₃…C_n，其中“n”表示烃分子中的碳原子数。另外，术语“C_n-C_n+1烃”如“C₅-C₆烃”可意指C₅和C₆烃中至少一种。

如本文所用，术语“区”可以指包括一个或多个设备件和/或一个或多个子区的区域。设备件可包括一个或多个反应器或反应容器、加热器、分离器、交换器、管、泵、压缩机和控制器。另外，设备件如反应器、干燥器或容器可进一步包括一个或多个区或子区。应当理解各个区可包括比图中所绘更多的设备和/或容器。

如本文所用，术语“向下流再生剂置换组件”一般意指由以向下流的方向至少直接或间接调节流量或降低至新再生干燥器的流体的压力的组件组成的装置。一般而言，与，例如在管线中不存在向下流再生剂置换组件时相比，向下流再生剂置换组件降低流体流量并可扼制流体的流动，与隔离(isolating)流体相反。示例性向下流再生剂置换组件可包括在干燥器上游且具有至少一个控制阀或节流孔板(控制阀赋予能够逐渐提高或降低流速的附加优点，而节流孔板不能)，和优选至少一个流量指示器的至少一个管线，及在干燥器下游且各自具有至少一个阀的一个或多个管线。第[0028]段进一步描述了示例性实施方案。

如本文所用，术语“流体传送装置”一般地意指用于传输流体的装置。这类装置包括通常用于流体的泵，和通常用于气体的压缩机。

如本文所用，术语“富含”可以意指料流中一般至少50％，优选70摩尔％的化合物或一类化合物的量。

如本文所用，术语“实质”可意指料流中一般至少90％，优选95％，最佳地99摩尔％的化合物或一类化合物的量。

如本文所用，术语“吸收”可以指通过材料如水与床之间的任何化学或物理相互作用，使材料保留在含有吸收剂和/或吸附剂的床中，且包括但不限于吸收和/或吸附。将材料从吸收剂中除去在本文中可称为“解吸”。

如本文所用，术语“用过的再生剂”可以指已用于干燥或解吸，或已循环通过一个或多个容器或设备件如干燥器的再生剂。用过的再生剂可能已解吸或未解吸材料如水，但可在容器内容物如分子筛再生以后存在于容器中。

如本文所用，术语“耦连”可意指两个件通过化学或机械手段，通过包括冲压、模塑或焊接的各工艺直接或间接地整体地结合、固定、联合、连接或形成在一起。更甚者，两个件可通过使用第三组件如机械接合件如螺丝、钉子、肘钉或铆钉；粘合剂；或焊料耦连。

附图简述

图1为用于将流体异构化的示例性设备的示意图。

图2为示例性气体流体干燥单元的示意图。

发明详述

图1描绘了用于将烃料流异构化的设备100。一般而言，设备100可接收管线210或管线410中的包含至少一种反应物110的流体。通常流体110可以为在管线210中的液烃料流或在管线410中的富氢气体。如果设备100为C₄异构化设备，则液烃料流可富含C₄烃如丁烷。作为选择，如果设备100为C₅-C₆异构化设备，则液烃料流可富含C₅-C₆烃如戊烷-己烷。示例性的两类设备例如公开于Nelson A.Cusher，UOP Butamer Processand UOP Penex Process of the Handbook of Petroleum RefiningProcesses，第3版，Robert A.Meyers，编者，2004，第9.7-9.27页中。然而，在一些示例性实施方案中，设备100也可用于同时将一种或多种丁烷、一种或多种戊烷和一种或多种己烷的料流异构化。注意到异构化反应包括主要具有正烷烃作为原料和支化链烷烃作为异构产物的那些以及主要具有支化链烷烃作为原料和正链烷烃作为异构产物的那些。换言之，液烃料流可富含异丁烷或支化C₅-C₆烃。涉及C₄或C₅-C₆烃的其它异构化反应也在本发明的范围内。

为简化以下讨论，术语如“液烃”和“再生剂”可一般地指，并应当理解为适用于例如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且异构化的C₄烃产物可在C₄异构化设备中用作再生剂。同样，富含C₅-C₆烃的烃料流可以在C₅-C₆异构化反应器中异构化且异构化的C₅-C₆烃产物可在C₅-C₆异构化设备中用作再生剂。然而，保留在本发明范围内的是使用来自异构化方法的一个或多个不同位置如来自分馏区、来自干燥器，或可能甚至来自异构化方法的外部位置的再生剂料流。例如来自异构化方法外部的来源的氮气可用作再生剂。

设备100可包括一个或多个干燥区150，例如液体干燥区250和气体干燥区450，和一个或多个下游操作160，例如反应区170和分馏区180。液体干燥区250可包括在第一流体干燥单元200中，且气体干燥区450可包括在第二流体干燥单元400中。单元400在下文进一步详细讨论。液体干燥区250可接收来自管线210的液烃料流，且气体干燥区450可接收来自管线410的富氢气体。尽管没有显示，但应当理解流体传送装置如泵和压缩机分别可用于输送液烃料流和富氢气体。作为选择，流体也可具有足够的压力以便不需要这类装置。在离开干燥区250和450以后，液烃料流和富氢气体可在干燥区250和450下游，例如在反应区170中结合。

一个或多个下游容器160可分成反应区170和分馏区180，反应区170可包括第一反应器172和与第一反应器172串联的第二反应器174，分馏区180可包括一个或多个蒸馏塔192。尽管仅描绘了第一反应器172和第二反应器174，但应当理解反应区170可进一步包括其它装置或容器如一个或多个加热器、循环气体压缩机、分离容器和其它反应器。作为选择，可将反应器172和174放在单一操作中。来自反应区170的流出物可经过管线176至分馏区180中。

分馏区180可包括一个或多个蒸馏塔192。尽管描绘了一个蒸馏塔192，但两个或更多个蒸馏塔可串联和/或并联操作。蒸馏塔192可产生一种或多种分离产物182，例如在管线184中的例如送向燃料气的一种或多种气体产物的第一产物，和在管线186中的第二产物或异构化产物。可将一部分第二产物通过管线188取出并用作再生剂。用过的再生剂可在管线190中返回异构化产物中，如下文所述。可将结合的料流送入异构化产物储罐、蒸馏塔或其它加工单元中。

图2描绘了气体流体干燥单元400。气体流体干燥单元可用于干燥气流如富氢气流。通常，气体流体干燥单元400包括至少一个干燥器454、一个或多个阀460、向下流再生剂置换组件465a和465b和加热器510。一般而言，该至少一个干燥器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458可包括在如图1所绘的气体干燥区450中。此外，干燥器456和458各自可含有分子筛，在其中进行水和其它不理想化合物如二氧化碳和硫化氢的吸附和/或吸收，并包含各自的内部干燥区或子区。一般而言，干燥器456和458各自在第一条件下操作以将经过干燥器的富氢气体干燥和在第二条件下操作以使干燥器再生。干燥器456和458可串联并再生，交替地另一干燥器干燥。

一个或多个阀460可包括阀462、阀464、阀466、阀468、阀470、阀472、阀474、阀476、阀478、阀480、阀482、阀484、阀475和阀498。阀460的各种组合可以打开和关闭以引导工艺料流以用于进行第一和第二条件。

在该示例性实施方案中，包括465a和465b的向下流再生剂置换组件可包括设备如流量指示器496、控制阀498、管线430、阀464、阀475和管线477。特别地，流量指示器496可与控制阀498连通，且流量指示器496、控制阀498和阀464可耦连在管线430上，因此包括465a。另外，阀475可耦连在管线477上，因此包括465b。加热器510可包括蒸汽加热器514和过热器518。

在一个示例性再生操作中，通常将气体如富氢气体引导通过管线410。在该实施例中，干燥器458在干燥流体的第一条件下，同时干燥器456在再生的第二条件下。因而，气体可进入管线410并经过阀478和480进入第一干燥器458中，且阀474和476可关闭。通常，在干燥器458中干燥气体期间，阀466和470也关闭。其后，干燥气体可经过阀472和468并经过第一管线420至如图1所绘的反应区170中。

其间，第二气体干燥器456再生。一般而言，再生为使用来自图1的管线188的液体再生剂的多阶段方法，可使再生剂进入加热器510中。在再生期间，可将再生剂在各阶段中用蒸汽加热器514，然后用蒸汽加热器514和过热器518加热直至再生剂具有足以将水从分子筛中解吸的温度。一般而言，再生剂经过蒸汽加热器514和过热器518，经过管线488和阀482至气体干燥器456的顶部。随后，再生剂可在例如用冷却水交换器冷却以前经过气体干燥器456，经过阀484和管线508以返回到如图1所绘管线190中。通常，阀462、475、474和476关闭。

其后，再生剂通过首先关闭过热器518，同时在蒸汽加热器514中连续蒸发和加热再生剂并使再生剂连续经过干燥器456而缓慢冷却。因此，干燥器456和相关设备可冷却以使温度缓慢下降。在再生方法结束时，干燥器456一般含有作为气体的用过的再生剂。

在再生方法完成以后，可使用向下流再生剂置换组件465a和465b将用过的再生剂通过打开的阀475和管线477从干燥器456中置换。使用465a，在管线420中的一部分干燥的富氢气体经过流量指示器496、控制阀498、打开的阀464、管线430和打开的阀462。使用465b，置换的再生剂经过阀475并经由管线477从方法中除去。用过的再生剂的置换以使一个或多个下游操作中，特别是反应区170和分馏区180中的混乱最小化的方式进行。例如调整控制阀498的大小以调节干燥的富氢气体的流速。该速率可基于确保用过的再生剂完全置换而不过度延迟操作且不扰乱下游操作所需的时间计算。控制阀498也可以以可控方式打开使得管线430中的干燥气体流速逐渐提高以达到目标流速。逐渐提高管线430中的干燥气体的流速再次帮助避免下游操作如反应区或分馏区中的混乱。在置换再生剂的预设时间以后，操作可通过关闭阀464和475，打开阀466、474、476，和关闭阀468、472、478和480而转换使得干燥器456将气体干燥。关于这点，干燥器458在用于再生的条件下。在用过的再生剂置换阶段结束时，管线430中干燥气体的流速再次可使用控制阀498逐渐下降，以使下游操作中的混乱最小化。

尽管本文讨论了相应干燥器458和456的干燥和再生，但应当理解可包括另外的管和/或阀使得干燥器456和458各自可在干燥和再生的条件下操作和串联操作。作为实例，可在再生以后将干燥器456和458放回串联操作中，其中例如干燥器456在相对于干燥器458落后的位置上。

无需进一步详述，认为本领域技术人员可使用先前描述，最完整程度地使用本发明。先前优选的具体实施方案因此应解释为仅为说明性，而不以任何方式限制本公开内容的其余部分。

在前文中，除非另外指出，所有温度未经调整地以℃描述，且所有份和百分数以摩尔计。

从先前描述中，本领域技术人员可容易地确定本发明的基本特征，且可不偏离其精神和范围地做出本发明的各种改变和改进以使它适于各种用途和条件。

Claims (10)

1.一种用于从干燥器中置换再生剂的设备，其包括：

适于接收包含至少一种反应物的气态流体的第一干燥器和第二干燥器，其中第一干燥器在第一条件下操作以将包含至少一种反应物的流体干燥且第二干燥器在用再生剂再生期间在第二条件下操作；

经由第一管线与第一干燥器连通以接收包含至少一种反应物的气态流体的反应区；和

适于将一部分气态流体引入第二干燥器中并将置换的再生剂引导离开第二干燥器的向下流再生剂置换组件。

2.根据权利要求1的设备，其中向下流再生剂置换组件包括：将第二干燥器与第一管线连通的第二管线，其中第二管线装配有流量指示器、节流孔板或控制阀，和阀；

与第二干燥器连通的第三管线，其中第三管线装配有阀；且

其中第二管线在位置A上与第二干燥器连通，第三管线在位置B上与第二干燥器连通，使得将再生剂以向下流模式从第二干燥器中置换。

3.根据权利要求1的设备，其中反应区包括至少一个C₄异构化反应器或至少一个C₅和/或C₆异构化反应器。

4.根据权利要求1的设备，其进一步包括：

包括一个或多个蒸馏塔、接收来自反应区的流出物并产生一种或多种分离产物的分馏区；和

将至少一部分一种分离产物作为再生剂送至第一干燥器和第二干燥器中至少一个中。

5.根据权利要求1的设备，其中第一干燥器和第二干燥器含有分子筛。

6.一种将富含C₄烃和/或富含C₅和C₆烃中至少一种的烃料流异构化的方法，所述方法包括：

将富含氢气的干燥气态进料和干燥烃进料送入异构化反应区中并回收异构产物料流；

引导一部分干燥气态进料向下流过再生干燥器以向下流模式从再生干燥器中置换用过的再生剂；

将置换的用过的再生剂从该异构化方法中除去。

7.根据权利要求6的方法，其进一步包括：

将气态进料流在第一干燥器中干燥以产生富含氢气的干燥气态进料；和使第二干燥器再生。

8.根据权利要求6的方法，其中使用控制阀将引导通过再生干燥器的那部分干燥气态进料的流速逐渐提高至预设流速。

9.根据权利要求8的方法，其中预设流速为足够低的以便不干扰反应区且其中引导步骤和除去步骤继续足以从干燥器中置换再生剂的时间。

10.根据权利要求9的方法，其进一步包括在足以从干燥器中置换再生剂的时间以后逐渐降低引导通过再生干燥器的那部分干燥气态进料的流速。