CN107207976A - 用于重整和异构化烃的集成方法和系统 - Google Patents
用于重整和异构化烃的集成方法和系统 Download PDFInfo
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Abstract
提供用于重整和异构化烃以产生辛烷值提升的烃的方法和系统。该方法涉及向含有重整催化剂的重整区提供重整进料流和在包括1至18个大气压的重整压力的重整条件下运行所述重整区以生成重整区流出物。分离所述重整区流出物以形成主要包含氢气的净气体料流和液体重整产物料流，然后将所述净气体料流和异构化进料流供往含有异构化催化剂的异构化区。所述异构化区在高于重整压力的异构化压力下运行，以产生异构化区流出物。用于重整和异构化烃的系统包括含有重整催化剂的重整区、重整分离器、含有异构化催化剂的异构化区和异构化分离器。
Description
优先权声明
本申请要求2014年12月12日提交的美国申请No.14/568,308的优先权，其内容全文经此引用并入本文。
技术领域
本公开大体上涉及烃的转化方法和系统，更特别涉及用于重整和异构化烃以生产芳烃和支化烃的集成方法和系统。
背景
催化重整和催化异构化是两种广泛用于烃“改质(upgrade)”，即烃的结构重排以使它们可用于调合和配制高辛烷值汽油产品的方法。传统汽油调合池通常包括具有在大气压下小于205℃(401°F)的沸点的C4和更重的烃。高辛烷值汽油产品优选具有90至101的辛烷值，更尤其是研究法辛烷值(RON)。
主要包含C7和更重的烃的烃混合物可通过重整提升辛烷值，这意味着将链烷烃和环烷烃转化成芳烃。另一方面，C5烃(即戊烷)不容易转化成芳烃，因此，正C5烃通常通过将它们转化成支链C5烃提升辛烷值。此外，尽管正C6烃(即己烷)可重整成C6芳烃，即苯，但与苯相关的健康问题使得C6烃异构化成支链C6烃优先于重整。因此，在工业实践中，通常通过将其直链烃异构化以形成支链C5-C6烃(即支链C5-C6链烷)如异戊烷、二甲基丁烷和甲基戊烷而提升C5-C6烃(即C5-C6链烷)的辛烷值。
已经开发出涉及石脑油范围原料的重整和异构化的联合工艺。在一些这样的工艺中，首先对此类原料施以重整，接着从重整产物中分离C5-C6链烷馏分，然后将C5-C6链烷馏分异构化以提升这些组分的辛烷值并回收C5-C6异构物液体，其可以与重整产物调合。其它联合工艺首先对石脑油范围原料施以蒸馏以产生分开的馏分，包括供入异构化区的较轻馏分和供往重整区的较重馏分。有时对此类联合工艺的重整产物施以进一步分离和转化，这产生用于再循环至异构化区的附加C5-C6链烷。
重整和异构化反应各自固有的各种方面是改造成联合工艺以提高它们的集成度和降低所需装置的量和/或尺寸的基础。例如，由于重整反应是制氢反应，来自重整区的流出物含有氢气，其在分离后可供往异构化区，由此减少所需的新鲜氢气进料量。相应地，在一些改造的联合工艺中，合并重整和异构化流出物，然后从该合并的流出物料流中分离含氢料流并再循环至异构化区。由于现有联合工艺仍然需要显著量的原材料和能量以及大量的设备和装置(这又需要相当大的面积以供安装和运行)，工业上仍然欢迎进一步提高效率的改进。例如，通过材料流在该系统的工艺单元之间的额外再使用和再循环进一步降低原材料和能量消耗或向其它工艺和系统提供原本可能作为副产物或废物弃置的材料流和能量可以进一步提高效率。此外，通过消除不必要的分离、再循环或提纯步骤以降低生成相同品质的产品所需的装置数量和尺寸，可以降低资本成本以及整个系统的所需占用空间的尺寸。
因此，希望提供用于重整和异构化烃以更有效地生产辛烷值提升的芳烃和支化烃的集成方法和系统。此外，希望提供需要较少工艺步骤和较少系统装置、同时仍产生具有改进的辛烷值的烃的集成方法和系统。此外，从联系附图作出的后续发明详述和所附权利要求书中可清楚了解本文中考虑的集成方法和系统的其它合意的要素和特征。
概述
提供用于重整和异构化烃的方法和系统。在一个示例性实施方案中，一种方法包括以下步骤：向含有重整催化剂的重整区提供重整进料流；在包括1至18个大气压的重整压力的重整条件下运行所述重整区以生成重整区流出物；分离所述重整区流出物以形成主要包含氢气的净气体料流和液体重整产物料流；将所述净气体料流和异构化进料流供往含有异构化催化剂的异构化区；和在包括高于重整压力的异构化压力的异构化条件下运行所述异构化区，以产生异构化区流出物。
该方法的另一实施方案提供一种重整和异构化烃的方法，其包括以下步骤：向含有重整催化剂的重整区提供重整进料流；在包括1至18个大气压的重整压力的重整条件下运行所述重整区以生成重整区流出物；和分离所述重整区流出物以形成主要包含氢气的净气体料流和液体重整产物料流。在这一实施方案中，该方法进一步包括压缩所述净气体料流；将所述净气体料流和异构化进料流供往含有异构化催化剂的异构化区；用单程通过的所述净气体料流和在包括高于重整压力并在高于18至70atm的范围内的异构化压力的异构化条件下运行所述异构化区，以产生异构化区流出物；和分离所述异构化区流出物以形成总净气体料流和液体异构化产物料流。另外，压缩所述总净气体料流的至少一部分以形成压缩的总净气体，压缩所述净气体料流和压缩所述总净气体料流的至少一部分的步骤使用单电源实施以操作独立的压缩机以各自压缩所述净气体和总净气体料流。
在再一实施方案中，提供一种用于重整和异构化烃的系统，其包括：配置成含有重整催化剂并具有重整进料流入口和重整区流出物出口的重整区；具有与所述重整区的重整区流出物出口流体连通的入口并至少具有净气体出口和液体重整产物出口的重整分离器；配置成含有异构化催化剂并具有异构化进料流入口、与所述重整分离器的净气体出口流体连通的净气体入口和异构化区流出物出口的异构化区；具有与所述异构化区的异构化区流出物出口流体连通的入口并具有总净气体出口和液体异构化产物出口的异构化分离器。
附图简述
下面联系下列附图描述本文中考虑的方法和系统，该附图是本文所述的用于重整和异构化烃的集成方法和系统的一个示例性实施方案的示意图。
详述
下列详述仅是示例性的并且无意限制本文中公开的方法和系统或所述方法和系统的应用和用途。此外，无意受制于前述背景或下列详述中给出的任何理论。
通常，本文中考虑的并在下文中更详细描述的方法和系统是用于同时重整和异构化烃以有效生产具有改进的辛烷值的烃的集成方法和系统。本文描述的用于同时重整和异构化烃的方法和系统以涉及精简(streamlining)工艺料流和减少将烃转化成更高辛烷值烃所需的系统装置量的各种方式集成。
现在参照附图描述用于重整和异构化烃的集成方法和系统的示例性实施方案。该图是用于重整和异构化烃的系统10的一个示例性实施方案的示意图。更特别地，在一个示例性实施方案中，向含有重整催化剂(本身未显示)的重整区14供应重整进料流12。重整和异构化区14,18通常同时运行。此外，如附图图中所示，重整区14通常包括配置成含有重整催化剂并具有重整进料流入口22和重整区流出物出口24的重整反应器20。
应该理解的是，尽管未显示在附图中或更详细描述在本文中，但重整区14以及下述其它工艺区不限于单个反应或其它工艺容器，而是各区域包括实施所需工艺所必需和辅助的任何和所有典型装置。此类装置包括例如，但不限于：反应容器、导管、热交换器、质量交换容器、分离容器、再沸器、再循环导管、阀、温度测量和控制装置、安全装置、冷凝器、压缩机等。此外，工艺区不限于任何类型的装置之一。尽管本身未显示在附图中，重整区14例如可包括多个重整容器或反应器(参见例如重整反应器20)，各自含有重整催化剂，以及一个或多个加热器、导管、阀等。此外，尽管未显示，在本文所述的方法和装置的一些实施方案中，重整区14还可包括在进入重整区14之前加热重整进料流12的热交换器。
此外，可以使用多种多样的重整区进料流12。一般而言，重整区进料流12主要含有具有82至240℃的沸点范围的C7至C12烃。如同大多数烃混合物，精炼和其它工艺往往基于其预期用途或预期进一步加工浓缩该混合物中的所需种类的烃，但这些混合物通常除需要的这些外还含有少量的烃物类。这是烃混合物为何通常通过沸程(代替其中包含的烃物类的范围或除其中包含的烃物类的范围外)表征的一个原因。因此，应该理解的是，如本文所用，被描述为“主要”含有或包含指定烃或指定范围的碳数的烃的烃混合物或烃料流是指所述烃混合物或料流还可含有除指定的烃外或在规定碳数范围外的极少量烃，而不改变所述烃混合物或料流的一般特征(例如沸点)。
例如，重整区进料流12“主要”含有具有82至240℃的沸点范围的C7至C12烃的描述意味着重整区进料流12含有至少70重量％的各自具有7至12个碳原子的烃分子以及可能极少量的各自具有少于7个碳原子的烃分子，以及极少量的各自具有多于12个碳原子的烃分子，以使沸点保持在82至240℃的范围内。类似地，净气体料流主要包含氢气的描述意味着净气体料流含有至少70重量％的氢气以及可能极少量的各自具有一个或两个或更多个碳原子的烃分子。
通常，合适的重整区进料流可以由各种烃源使用如迄今或将来已知的各种分离技术生成。如相关领域中的普通技术人员理解，有许多可能的烃源，包括但不限于，来自油气开采活动的原油、在原油精炼活动中产生的烃馏分、通过水力压裂活动生成的冷凝料流、源自用过的烃产品的回收和加工的再循环烃，以及在上述烃源的加工过程中产生的许多中间烃产品和料流。适合用作重整区进料流12的主要含有具有82至240℃的沸点范围的C7至C12烃的烃混合物通常来自上述烃源的加工，以及将来可能发现或开发的那些。
适合用作重整区进料流12的烃料流的一个实例可源自通过加工上述任何烃源产生的全范围石脑油进料流。这样的全范围石脑油进料流主要可含有C5-C12烃并具有80至240℃的沸点，并通常进一步分离成两个或更多个精制馏分，例如但不限于：轻石脑油馏分、中心馏分石脑油馏分和重石脑油馏分。轻石脑油馏分可以主要含有C5和C6烃(即戊烷和己烷)并具有80至140℃的沸点。中心馏分石脑油可以主要含有C7-C8烃并具有130至175℃，优选145至165℃的沸点。最后，较高沸点的重石脑油馏分可以主要含有C10烃，以及显著量的C9和C11-C12烃，主要取决于石油精炼商的整体产品平衡。这种重石脑油的沸点可以为160至240℃，优选170至240℃。
现在回到附图并且如已经说明的，适用于本文所述的系统10的重整进料流12主要包含C7-C12烃并具有82至240℃的沸点范围。这样的重整进料流12可以例如包含如上所述生成的中心馏分和重石脑油馏分。
重整区14在通常包括1大气压至18大气压(绝对)(“atm”)的重整压力的重整条件下运行。例如，非限制性地，重整压力可以在1至15atm，或1至10atm，或4至18atm，或甚至4至12atm的范围内，以生成重整区流出物26。重整区14的合适运行温度通常在260至560℃的范围内。在重整区14中发生各种反应，包括环烷脱氢和链烷脱氢环化和异构化，由此所得重整区流出物26具有提升的辛烷值。在重整区14内生成氢气，但如果必要，可以将附加氢气以足以相当于0.1至10摩尔总生成和添加的氢气/摩尔重整进料流12的比率的量的引入重整区14。
重整进料流12可以以上行流、下行流或径向流模式与重整区14中的重整催化剂(未显示)接触。所含重整催化剂的体积相当于1至40hr-1的液时空速。该催化剂通常包含在固定床反应器或移动床反应器中，由此可以连续取出和添加催化剂。这样的配置与本领域普通技术人员已知的催化剂再生选项相关联，如：(1)通过提高温度保持运行剧烈度、最终停止该单元以供催化剂再生和再活化的含有固定床反应器的半再生单元，；(2)其中通过岐管布置依次在催化剂失活时分离各固定床反应器并再生和再活化分离出的反应器中的催化剂、同时其它反应器保持运转的摆动式反应器单元；(3)从移动床反应器中取出的催化剂连续再生，再活化和再活化催化剂的置换，通过数天的再生周期保持高催化剂活性以允许更高的运行剧烈度；或(4)在相同单元中具有半再生和连续再生措施的杂化系统。一个优选实施方案包括半再生固定床反应器，其中催化剂在相对较低压力下运行以实现所需C5+烃产物的高收率，其与更温和的催化剂失活相关联。本文所用的术语“C5+烃”包括在各分子中具有5个或更多个碳原子的直链、支化和芳族烃。在一些实施方案中，可以将总重整流出物26供往热交换器(未显示，但上文已提到)以与重整进料流12交换热。
重整催化剂(本身未显示在附图中)不受特别限制并且可以是能够催化直链和支化C7和更重烃转化成芳族C7和更重烃的任何催化剂。本文所用的术语“C7和更重烃”包括在各分子中具有7个或更多个碳原子的直链、支化和芳族烃。例如，该重整催化剂可包含负载型铂族金属组分。这种组分包含一种或多种铂族金属，铂组分是优选的。铂可作为与催化复合材料的一种或多种其它成分化学组合的化合物，如氧化物、硫化物、卤化物或氧卤化物或作为元素金属存在于催化剂内。当基本所有铂以还原态存在于催化复合材料中时获得最佳结果。在元素基础上计算，优选的铂组分通常构成催化复合材料的0.01至2质量％，优选0.05至1质量％。
该催化剂可含有已知改变优选铂组分的作用的其它金属组分。这样的金属改性剂可包括第IVA(14)族金属、其它第VII(8-10)族金属、铼、铟、镓、锌、铀、镝、铊及其混合物。在一个实施方案中，该金属改性剂是锡组分。可通过本领域中已知的任何手段将催化有效量的此类金属改性剂并入催化剂中。
在一些实施方案中，该重整催化剂可以是在提供用于裂化和异构化的酸位点的耐火载体上含有金属氢化-脱氢组分的双功能复合材料。此类重整催化剂的耐火载体应该是组成均匀的多孔吸附性高表面积材料，没有其组成固有的物类的组成梯度。在一个实施方案中，耐火载体含有下列一种或多种：(1)耐火无机氧化物，如氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化镁、氧化锆、氧化铬、氧化钍、氧化硼或其混合物；(2)合成制备或天然存在的粘土和硅酸盐，其可以酸处理；(3)天然存在或合成制备的结晶沸石铝硅酸盐，如FAU、MEL、MFI、MOR、MTW(IUPAC Commission on Zeolite Nomenclature)，为氢形式或已与金属阳离子交换的形式；(4)非沸石分子筛；(5)尖晶石，如MgAl2O4、FeAl2O4、ZnAl2O4、CaAl2O4；和(6)来自一个或多个这些类别的材料的组合。
该重整催化剂任选含有卤素组分。该卤素组分可以是氟、氯、溴、碘或其混合物。氯是优选的卤素组分。该卤素组分通常以与无机氧化物载体结合的状态存在。该卤素组分优选充分分散在该催化剂中并可在元素基础上计算构成最终催化剂的多于0.2至15质量％。
在一些替代性实施方案中，该重整催化剂可包含大孔分子筛，其被定义为具有7埃或更大的有效孔径的分子筛。可并入本催化剂中的大孔分子筛的实例包括LTL、FAU、AFI和MAZ(IUPAC Commission on Zeolite Nomenclature)和沸石-β。在这样的实施方案中，该重整催化剂含有非酸性L-沸石(LTL)和碱金属组分以及铂族金属组分。为了“非酸性”，该沸石的基本所有阳离子交换位点被非氢物类占据。占据可交换阳离子位点的阳离子优选包含一种或多种碱金属，包括锂、钠、钾、铷、铯及其混合物，钾是优选的，尽管其它阳离子物类也可存在。L-沸石还应与粘合剂复合以提供用作合适的重整催化剂的便利的形式。合适的粘合剂包括任何耐火无机氧化物粘合剂，例如但不限于二氧化硅、氧化铝或氧化镁的一种或多种。
现在回到附图，现在描述的系统10的示例性实施方案的重整区14包括分离区28。重整区流出物26在分离区28中分离以形成主要包含氢气的净气体料流30和液体重整产物料流32。在离开分离区28时，液体重整产物料流32包含具有90至101的研究法辛烷值(RON)的汽油馏分，其可以进一步在下游分离出。如附图中所示，分离区28可包含具有与重整反应器20的重整区流出物出口24流体连通的入口34并至少具有净气体出口36和液体重整产物出口38的重整分离器28。
如附图中所示，向含有异构化催化剂(本身未显示)的异构化区18供应异构化进料流16。此外，如附图中所示，异构化区18包含配置成含有异构化催化剂并具有异构化进料流入口42、与重整分离器28的净气体出口36流体连通的净气体入口44和异构化区流出物出口46的异构化反应器40。
异构化区18也需要氢气。由于源自重整流出物26的分离的净气体料流30包含氢气，根据本文所述的集成方法和系统10，将净气体料流30供往异构化区18。异构化区18在异构化条件下运行以产生异构化区流出物48。异构化区流出物48通常主要包含正戊烷、正己烷、异戊烷、二甲基丁烷和甲基戊烷和氢气以及较少量的C4和更轻烃，以及少量C7和更重烃的混合物。本文所用的术语“C4和更轻烃”包括在各分子中具有4个或更少碳原子的直链和支化烃。
净气体料流30含有至少部分源自重整区14中的反应的氢气，以及较少量的C4和更轻烃，因此可有利地用于补充或替代至异构化区18的独立氢源。由于重整区14在相对较低压力下运行并且净气体料流30没有如一些现有方法中那样与液体重整产物料流32再接触，该净气体料流还含有少量C5-C7和更重烃。净气体料流30可以与异构化进料流16分开供往异构化区18(如显示)或首先与异构化进料流16混合，然后将该混合料流供往异构化区18。
如已经解释并且尽管未明确显示在附图中，异构化区18可包括不仅一个或多个异构化反应器40(各自含有异构化催化剂)，还包括如实施所需异构化反应所必需和辅助的其它装置，如加热器、热交换器、导管、阀、温度测量和控制装置、安全装置等。在附图中所示的实施方案中，异构化区18还包括分离区50，其接收异构化区流出物48并产生总净气体料流52和液体异构化产物料流54。更特别地，如附图中所示，分离区50可包括具有与异构化反应器40的异构化区流出物出口46连通的入口56并具有总净气体出口58和液体异构化产物出口60的异构化分离器50。
源自异构化区流出物48的总净气体料流52主要包含来自重整区流出物26并在异构化区18中未消耗的氢气。也源自异构化区流出物48的液体异构化产物料流54通常主要包含正戊烷、正己烷、异戊烷、二甲基丁烷和甲基戊烷的混合物。
作为通常包括在异构化区18中的辅助装置的另一实例，尽管未显示在附图中，可包括控制阀以将氢气直接计量添加到异构化区18中，或在进入异构化区18之前计量添加到异构化进料流16中。通过氢监测器(也未显示)监测异构化区流出物48或源自其的出口料流馏分之一中的氢浓度并调节控制阀设置位置以保持所需氢浓度。基于总流出物流速计量流出物的氢浓度。异构化区流出物48中的氢气/烃摩尔比应该为0.05至5.0。在异构化区18中会消耗氢气，其净总量通常被称作与发生的许多副反应相关联的化学计量氢气需求。在异构化区18中可保持超过用于副反应的化学计量量的氢气量以通过补偿进料流组成的变化(这改变化学计量氢气需求)提供良好的稳定性和转化率。
要指出，用于重整和异构化烃的其它联合方法和系统可能生成用作含氢进料流的净气体料流——通过首先将重整区流出物与异构化区流出物合并，然后分离该合并的流出物料流以形成主要包含氢气的净气体料流和合并的液体产物料流。在这样的其它联合方法和系统中，所得净气体料流可供往异构化区；但是，所得净气体料流通常首先提纯以从中除去非氢组分并提高其氢浓度。这样的提纯通常通过在供往异构化区之前使合并的流出净气体料流与合并的液体产物料流“再接触”一次或多次实现。容易认识到，用于提纯的净气体料流的再接触需要附加装置，如用于各再接触阶段的冷却器、容器和相关再生设备。相反，本文中考虑和描述的集成方法和系统10不要求在分离和生成包含氢气的净气体料流30之前合并重整和异构化流出物26,48，并且在将净气体料流供往异构化区18之前不进行净气体料流30的再接触。不希望以任何方式受制于理论，但相信，在本集成方法和系统10中在从异构化区流出物48中分离液体异构化产物料流54的分离区50中发生净气体料流的一定提纯。这意味着通常包括在其它联合方法和系统中的一些装置(冷却器、容器和相关压缩设备)不必要并且不需要包括在本集成方法和系统中。
另外，要指出，本文中考虑和描述的集成方法和系统用单程通过的氢气/净气体料流30运行异构化区18。单程通过的氢气/净气体料流30意味着在异构化区18中不需要单独的再循环压缩机以将氢气从异构化分离器50再循环至异构化反应的反应器40。在其它联合方法和系统中，该异构化区通常包括分离异构化区流出物以形成另一净气体料流，利用附加装置，如再循环气体冷却器、再循环气体干燥器、导管和阀(无一是本集成方法和系统中必需的)将其中至少一部分再循环至异构化区。
合适的异构化进料流16主要包含C5-C6烃，更具体地，主要C5-C6正链烷。可用作这样的异构化进料流16的一些常见的烃加工产物料流包括，但不限于，轻质天然汽油、轻质直馏石脑油、瓦斯油冷凝物、轻质残液、轻质重整产物、轻质烃和具有小于100℃的沸点并含有显著量的C4-C6链烷的直馏馏分。之前描述的源自全范围石脑油进料流的分离并含有主要C5-C6烃(即戊烷和己烷)和具有80至140℃的沸点的轻石脑油馏分例如有利地充当用于本文所述的集成方法和系统的合适异构化进料流16。这些烃加工产物料流可源自许多烃源，如之前联系合适的重整进料流12描述的那些。
异构化区18通常在使来自异构化进料流16的C5-C6异烷烃产物的产量最大化的异构化条件下运行。根据本文中考虑和描述的集成方法和系统，这样的异构化条件包括高于重整区14中的重整压力的异构化压力。此外，合适的异构化压力在高于18至70atm(绝对)的范围内。例如，但非限制性地，异构化压力可以在高于18至50atm，或高于18至45atm，或20至50atm，或甚至20至30atm的范围内，以生成异构化区流出物48。
异构化区18的合适运行温度通常为40至235℃。较低反应温度通常优选，因为它们通常促成异烷烃vs正烷烃的平衡混合物。较低温度特别可用于加工由C5和C6链烷烃构成的进料，其中较低温度促成具有最高浓度的大多数支化的异烷烃的平衡混合物。当异构化进料流16主要是C5和C6链烷烃时，60至160℃的异构化温度是优选的。异构化区18的进料速率可在宽范围内变化。这些条件包括0.5至12hr-1，例如1和6hr-1的液时空速。
异构化催化剂(本身未显示在附图中)不受特别限制并且可以是能够催化直链C5-C6烃转化成支化C5-C6烃异构体的任何催化剂。例如，包含铂和铝、含有或不含附加卤素组分的各种催化剂已知催化C4-C7烃的异构化。包含氧化铝以及0.01至25重量％(wt％)铂和2至10重量％氯化物组分的高活性异构化催化剂能够在极少氢气存在下将C4-C7烃异构化。另一示例性实施方案包括在含铂的铝基底上的高氯催化剂。该铝是具有高纯度的无水γ-氧化铝。该催化剂还可含有其它铂族金属，即贵金属，不包括银和金，并选自铂、钯、锗、钌、铑、锇和铱。这些金属表现出活性和选择性的差异，现在已经发现铂最适合这一工艺。铂组分可作为氧化物或卤化物或作为元素金属存在于最终催化复合材料内。在其还原态下的铂组分的存在已被发现最有利。
另外，合适的异构化催化剂包括包含第IVB族(IUPAC 4)金属的氧化物或氢氧化物，如氧化锆、氧化钛或氢氧化钛的硫化载体、至少第一组分(其是镧系元素或钇组分)和至少第二组分(其是铂族金属组分)的催化剂类型。据信，这些异构化催化剂更耐受异构化区18中的硫和水的存在。在特别有利的实施方案中，此类异构化催化剂的第一组分含有至少镱且第二组分是铂。可将镧系元素或钇组分以任何催化有效量并入该催化剂中，合适地为在该催化剂中在元素基础上0.01至10质量％镧系元素或钇或其混合物。在一个实施方案中，在元素基础上计算，使用0.5至5质量％镧系元素或钇。第二组分，铂族金属，可作为与该复合材料的一种或多种其它成分化学组合的化合物，如氧化物、硫化物、卤化物、氧卤化物等或作为金属存在于最终催化复合材料内。在元素基础上计算，铂族金属的合适量为0.01至2重量％铂族金属组分。当基本所有铂族金属以元素态存在时，特别有利。这种异构化催化剂任选含有无机氧化物粘合剂，如氧化铝。载体、硫酸盐、金属组分和任选粘合剂可以以有效制备合适的异构化催化剂的任何顺序复合。
现在回到附图，在本文中描述的系统10的一些实施方案中，将液体重整产物料流32和液体异构化产物料流54供往产物分离区62，如脱丁烷塔。液体重整产物料流32和液体异构化产物料流54可以分开供往产物分离区62，或它们可以首先合并在一起，然后作为单个合并进料流供往产物分离区62。运行产物分离区62以生成富集C5和更重烃的产物料流66和富集氢气、C4和更轻烃的塔顶料流68。产物分离区62的运行条件包括6至40个大气压的压力。一些实施方案使用13至34个大气压的压力。适用于产物分离区62的精馏塔和分离器的合适设计是本领域技术人员公知的。如示意性显示在附图中，产物分离区62通常包括至少一个合并产物分离器62，其具有与重整分离器28的液体重整产物出口38和异构化分离器50的液体异构化产物出口60都流体连通的入口64，也具有产物料流出口70和塔顶料流出口100。如同其它工艺区，产物分离区62可包括一个或多个这样的分离塔或装置，以及再沸器和各种导管、阀和控制装置(本身未显示)。可以对富集C5和更重烃的产物料流66施以进一步加工，如分离或汽油调合。
在一些示例性实施方案中，在已分离异构化区流出物48以产生主要包含氢气的总净气体料流52后，压缩总净气体料流52的至少一部分以形成压缩的总净气体72。如附图中所示，系统10还包括用于压缩总净气体料流52的异构化后压缩机74。异构化后压缩机74具有与异构化分离器50的总净气体出口58流体连通的总净气体入口76和压缩的总净气体出口78。
在将总净气体料流52供往异构化后压缩机74之前，总净气体料流52的一部分80可通过将该部分80在重整后压缩机86之前与净气体料流30合并而再循环。将离开重整后压缩机86的压缩的净气体(在料流30中)供往异构化区18。要指出，总净气体52的再循环部分80在再循环至异构化区18之前不通过任何单独的工艺步骤提纯。将总净气体料流52的剩余部分(即未再循环的部分)供往如上所述的异构化后压缩机74。例如在源自重整区流出物26的净气体料流30含有太少的氢气以致无法有效运行异构化区18时，这种部分总净气体再循环方案有用。
在另一示例性实施方案中，将源自异构化区流出物48的压缩的总净气体72的至少另一部分102供往耗氢工艺，其不是上文考虑和描述的集成方法和系统的一部分。尽管对获益于接收该压缩的总净气体料流的至少一部分102的耗氢工艺的类型没有特定限制，但此类耗氢工艺可以例如是如附图中的虚线中所示的柴油加氢处理工艺82或石脑油加氢处理工艺84或两者。
在一些实施方案中，将源自重整区流出物26的净气体料流30压缩，然后供往异构化区18。如附图中所示，系统10包括具有与重整分离器28的净气体出口36流体连通的净气体入口88和与异构化反应器40的净气体入口44流体连通的压缩净气体出口90的重整后压缩机86。此外，在一些这样的实施方案中，如附图中所示，集成系统10具有能够分别操作独立的异构化后和重整后压缩机74,86以分别压缩总净气体料流52和净气体料流30的单电源92。单电源92，如单发动机和异构化后和重整后压缩机74,86可以都安装在多压缩机装置，如附图中示意性显示的框架或平台94上。由此，单电源92用于压缩各净气体料流30和总净气体料流52，由此将所需装置量从2个电源减少到1个。
另外，在一些实施方案中，运行柴油加氢处理工艺82生成DHT再循环气体料流96，可将其压缩并送回柴油加氢处理工艺82。在这样的实施方案中，在多压缩机装置94上也可以与其它压缩机74,86和单电源92一起包括用于压缩DHT再循环气体料流96的柴油再循环压缩机98。在这样的装置布置中，单电源92与各压缩机74,86,98连通并能够分开和同时操作各压缩机以分别压缩各自的料流30,52,96。由此，单电源92用于压缩各净气体料流30、总净气体料流52和DHT再循环气体料流96，由此将所需装置数从3个电源减少到1个。如普通技术人员容易认识到，本文中考虑和描述的集成系统的进一步实施方案包括安装在框架或平台94上并由单电源92操作的多于两个或三个独立压缩机，由此进一步节省资本成本和运行成本。
具体实施方案
尽管下面联系具体实施方案进行描述，但要理解的是，该描述意在举例说明而非限制上文的描述和所附权利要求书的范围。
本发明的第一实施方案是一种方法，其包括以下步骤：向含有重整催化剂的重整区提供重整进料流；在包括1至18个大气压的重整压力的重整条件下运行所述重整区以生成重整区流出物；分离所述重整区流出物以形成主要包含氢气的净气体料流和液体重整产物料流；将所述净气体料流和异构化进料流供往含有异构化催化剂的异构化区；和在包括高于重整压力的异构化压力的异构化条件下运行所述异构化区，以产生异构化区流出物。本发明的一个实施方案是从这一段中的第一实施方案直至这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中分离所述重整区流出物以形成液体重整产物料流的步骤包括形成具有90至101的研究法辛烷值(RON)的液体重整产物料流。本发明的一个实施方案是从这一段中的第一实施方案直至这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中所述异构化压力在高于18至70atm的范围内。本发明的一个实施方案是从这一段中的第一实施方案直至这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中运行所述异构化区的步骤用单程通过的所述净气体料流实施。本发明的一个实施方案是从这一段中的第一实施方案直至这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其进一步包括分离所述异构化区流出物以形成总净气体料流和液体异构化产物料流的步骤。本发明的一个实施方案是从这一段中的第一实施方案直至这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其进一步包括将所述液体重整产物料流和所述液体异构化产物料流都供往分离区；和运行所述分离区以生成富集C5和更重烃的产物料流和富集C4和更轻烃的塔顶料流的步骤。本发明的一个实施方案是从这一段中的第一实施方案直至这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其进一步包括在将所述净气体料流供往所述异构化区的步骤之前将所述总净气体的至少一部分再循环至所述净气体料流的步骤。本发明的一个实施方案是从这一段中的第一实施方案直至这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其进一步包括在将所述净气体料流供往所述异构化区的步骤之前压缩所述净气体料流；和压缩所述总净气体料流的至少一部分以形成压缩的总净气体；其中压缩所述净气体料流和压缩所述总净气体料流的至少一部分的步骤使用单电源实施以操作独立的压缩机以压缩各料流。本发明的一个实施方案是从这一段中的第一实施方案直至这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其进一步包括将所述压缩的总净气体的至少一部分供往耗氢工艺的步骤。本发明的一个实施方案是从这一段中的第一实施方案直至这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中所述耗氢工艺包括石脑油加氢处理工艺、柴油加氢处理工艺或两者。本发明的一个实施方案是从这一段中的第一实施方案直至这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中所述耗氢工艺包括柴油加氢处理工艺，且所述方法进一步包括运行所述柴油加氢处理工艺以生成再循环气体料流；压缩所述再循环气体料流；和将所述再循环气体料流再循环回所述柴油加氢处理工艺的步骤；其中压缩所述净气体料流、压缩所述总净气体料流的至少一部分和压缩来自所述柴油加氢处理工艺的所述再循环气体料流的步骤都使用单电源实施以操作独立的压缩机以压缩各料流。
本发明的第二实施方案是一种重整和异构化烃的集成方法，其包括以下步骤：向含有重整催化剂的重整区提供重整进料流；在包括1至18个大气压的重整压力的重整条件下运行所述重整区以生成重整区流出物；分离所述重整区流出物以形成主要包含氢气的净气体料流和液体重整产物料流；压缩所述净气体料流；将所述净气体料流和异构化进料流供往含有异构化催化剂的异构化区；用单程通过的所述净气体料流和在包括高于重整压力并在高于18至70atm的范围内的异构化压力的异构化条件下运行所述异构化区以产生异构化区流出物；分离所述异构化区流出物以形成总净气体料流和液体异构化产物料流；和压缩所述总净气体料流的至少一部分以形成压缩的总净气体，其中压缩所述净气体料流和压缩所述总净气体料流的至少一部分的步骤使用单电源实施以操作独立的压缩机以各自压缩所述净气体和总净气体料流。
本发明的第三实施方案是一种用于重整和异构化烃的系统，所述系统包含配置成含有重整催化剂并具有重整进料流入口和重整区流出物出口的重整反应器；具有与所述重整区的重整区流出物出口流体连通的入口并至少具有净气体出口和液体重整产物出口的重整分离器；配置成含有异构化催化剂并具有异构化进料流入口、与所述重整分离器的净气体出口流体连通的净气体入口和异构化区流出物出口的异构化反应器；具有与所述异构化区的异构化区流出物出口流体连通的入口并具有总净气体出口和液体异构化产物出口的异构化分离器。本发明的一个实施方案是从这一段中的第三实施方案直至这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中所述异构化反应器包含两个或更多个异构化反应器，各自能够承受高于18至70个大气压的异构化压力。本发明的一个实施方案是从这一段中的第三实施方案直至这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其进一步包含具有与所述重整分离器的净气体出口流体连通的净气体入口和与所述异构化反应器的净气体入口流体连通的压缩净气体出口的重整后压缩机。本发明的一个实施方案是从这一段中的第三实施方案直至这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其进一步包含具有与所述异构化分离器的总净气体出口流体连通的总净气体入口和压缩的总净气体出口的异构化后压缩机。本发明的一个实施方案是从这一段中的第三实施方案直至这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其进一步包含提供用于操作各重整后和异构化后压缩机的动力的单电源。本发明的一个实施方案是从这一段中的第三实施方案直至这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其进一步包含多压缩机装置，在其上安装所述单电源和各重整后和异构化后压缩机，并且其中重整后和异构化后压缩机各自与所述电源连通。本发明的一个实施方案是从这一段中的第三实施方案直至这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中所述多压缩机装置进一步包含安装在其上并也与所述电源连通的用于压缩源自所述系统的运行或另一单独系统的运行的气体料流的柴油再循环压缩机。本发明的一个实施方案是从这一段中的第三实施方案直至这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其进一步包含具有与所述重整分离器的液体重整产物出口和所述异构化分离器的液体异构化产物出口都流体连通的入口并具有产物料流出口和塔顶料流出口的合并产物分离器。
无需进一步详述，相信利用上文的描述，本领域技术人员可以最大限度地利用本发明并容易确定本发明的基本特征，在不背离其精神和范围的情况下，作出本发明的各种变动和修改并使其适应各种用途和条件。因此，上述优选的具体实施方案应被解释为仅示例性的而非以任何方式限制本公开的其余部分，并意在涵盖所附权利要求书的范围内所含的各种修改和等效布置。
除非另行指明，在上文中，所有温度以摄氏度阐述，且所有份数和百分比按重量计。
Claims (10)
1.一种方法，其包括以下步骤：
向含有重整催化剂的重整区提供重整进料流；
在包括1至18个大气压的重整压力的重整条件下运行所述重整区以生成重整区流出物；
分离所述重整区流出物以形成主要包含氢气的净气体料流和液体重整产物料流；
将所述净气体料流和异构化进料流供往含有异构化催化剂的异构化区；和在包括高于重整压力的异构化压力的异构化条件下运行所述异构化区，以产生异构化区流出物。
2.权利要求1的方法，其中所述异构化压力在高于18至70atm的范围内。
3.权利要求1的方法，其中运行所述异构化区的步骤用单程通过的所述净气体料流实施。
4.权利要求1的方法，其进一步包括分离所述异构化区流出物以形成总净气体料流和液体异构化产物料流的步骤。
5.权利要求4的方法，其进一步包括：
在将所述净气体料流供往所述异构化区的步骤之前压缩所述净气体料流；和
压缩所述总净气体料流的至少一部分以形成压缩的总净气体；
其中压缩所述净气体料流和压缩所述总净气体料流的至少一部分的步骤使用单电源实施以操作独立的压缩机以压缩各所述料流。
6.权利要求2的方法，其进一步包括
压缩所述净气体料流；
用单程通过的所述净气体料流运行所述异构化区；
分离所述异构化区流出物以形成总净气体料流和液体异构化产物料流；和压缩所述总净气体料流的至少一部分以形成压缩的总净气体，
其中压缩所述净气体料流和压缩所述总净气体料流的至少一部分的步骤使用单电源实施以操作独立的压缩机以分别压缩所述净气体和总净气体料流。
7.一种用于重整和异构化烃的系统，所述系统包含：
配置成含有重整催化剂并具有重整进料流入口和重整区流出物出口的重整反应器；
具有与所述重整区的重整区流出物出口流体连通的入口并至少具有净气体出口和液体重整产物出口的重整分离器；
配置成含有异构化催化剂并具有异构化进料流入口、与所述重整分离器的净气体出口流体连通的净气体入口和异构化区流出物出口的异构化反应器；
具有与所述异构化区的异构化区流出物出口流体连通的入口并具有总净气体出口和液体异构化产物出口的异构化分离器。
8.权利要求7的系统，其进一步包含具有与所述重整分离器的净气体出口流体连通的净气体入口和与所述异构化反应器的净气体入口流体连通的压缩净气体出口的重整后压缩机。
9.权利要求8的系统，其进一步包含具有与所述异构化分离器的总净气体出口流体连通的总净气体入口和压缩的总净气体出口的异构化后压缩机。
10.权利要求9的系统，其进一步包含提供用于操作各重整后和异构化后压缩机的动力的单电源。
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