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Die
Erfindung bezieht sich auf ein tiefes Hydroprozessierungsverfahren
und im Besonderen auf ein Verfahren zum vorteilhaften Entfernen
einer beträchtlichen
Menge verunreinigenden Stoffen wie Schwefel aus einem Kohlenwasserstoff-Rohstoff.
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Ein
anhaltendes Problem der Technik des Raffinierens von Erdöl besteht
darin, ein akzeptables niedriges Gehaltsniveau an Schwefel und anderen
verunreinigenden Stoffen zu erzielen.
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Ein
großer
Teil des weltweiten Kohlenwasserstoffvorkommens beinhalten Schwefel,
wobei das Entfernen des Schwefels zur Erzielung einwandfreier Brennstoffe
schwierig ist.
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Die
Regierungsvertretungen formulieren gegenwärtig neue Verfügungen,
die einen wesentllch niedrigeren als derzeit üblichen Schwefelgehalt in Brennstoffen
erfordern werden. Es wird davon ausgegangen, dass die Verfügungen einen
Schwefelgehalt von weniger als 15 Gew.-ppm einfordern werden.
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Eine
Anzahl an Verfahren zur Schwefelentfernung wurde getestet, von denen
eine die Hydrodesulfurierung ist, worin der Rohstoff in Gegenwart
eines geeigneten Katalysators einem Wasserstofffluss ausgesetzt wird,
so dass die Schwefelverbindungen reagieren, um Schwefelwasserstoff
als flüchtiges
Produkt zu produzieren.
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Derartige
Verfahren sehen im Rohstoff eine wesentliche Schwefelreduzierung
vor. Die existierende Anlagen stellen eine Reduzierung des Schwefelgehalts
auf ein erwünschtes
Niveau allerdings nicht leicht zur Verfügung. Die bekannten Hydrodesulfurierungsverfahren
beinhalten Verfahren im Gleichstrom, in denen Wasserstoff- und Kohlenwasserstoffeinspeisungen
durch einen Reaktor oder eine Zone in der gleichen Richtung eingespeist
werden, und Gegenstromverfahren, worin der Kohlenwasserstoff in
einer Richtung und Gas in die anderen Richtung eingespeist wird.
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Die
bekannten Gleichstromverfahren stellen kein akzeptables Niveau der
Schwefelentfernung bereit, und die Gegenstromverfahren erleben typischerweise
Schwierigkeiten in Form einer Reaktorüberflutung, die auftritt, wenn
die gewünschte
Menge an Gasfluss in den Reaktor den Fluss des Kohlenwasserstoffs
in gegenläufiger
Richtung verhindert. Die Reduzierung des Gasflusses, um einer Flutung
Rechnung zu tragen, reduziert die Effektivität des Gegenstrom-Hydrodesulfurierungsverfahrens.
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Ein
weiteres potentielles Problem beim Gegenstromverfahren besteht darin,
dass ein adiabatisches Gegenstromverfahren bei einer Temperatur,
die viel höher
als bei dem adiabatischen Gleichstromverfahren ist, ausgeführt werden
kann, und das diese Temperatur für
Hydrodesulfurierung und andere in dem Verfahren verwendete Katalysatoren
schädlich
ist.
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US 5 292 428 offenbart ein
Verfahren zur Hydrodesulfurierung eines Kohlenwasserstoffrohstoffs.
Ein flüssiger
schwefelhaltiger Kohlenwasserstoffrohstoff wird durch zwei oder
mehrere Hydrodesulfurierungszonen geleitet, die in Reihe geschaltet
sind und jede ein gepacktes Bett eines stabilen sulfurierten Katalysators beinhalten.
Die Flüssigkeit
wird von der ersten Zone über
die nächste
bis in die letzte Zone geleitet. Erzeugter Wasserstoff wird in eine
Hydrodesulfurierungszone (i) anders als die erste Hydrodesulfurierungszone
eingebracht; wasserstoffhaltiges Gas wird aus jeder Hydrodesulfurierungszone
rückgewonnen.
In die erste Hydrodesulfurierungszone wird ein wasserstoffhaltiges
Gas eingespeist, das von einer nachfolgenden Hydrodesulfurierungszone
rückgewonnen
wird. Das von der ersten Hydrodesulfurierungszone rückgewonnene
wasserstoffhaltige Gas wird gespült.
Das von der ersten Hydrodesulfurierungszone rückgewonnene flüssige Material wird
zu dem Einlass der Hydrodesulfurierungszone rezirkuliert, um einen
Verdünner
zum Beimischen zu dem flüssigen
Rohstoff bereitzustellen. Einer andere Hydrodesulfurierungszone
anders als die erste Hydrodesulfurierungszone und anders als die
Hydrodesulfurierungszone des Schritts (i) wird von einer anderen
Hydrodesulfurierungszone rückgewonnenes
wasserstoffhaltiges Gas eingespeist. Der Schwefelgehalt des in die
erste Hydrodesulfurierungszone eingespeisten wasserstoffhaltigen
Gases und des flüssigen
Kohlenwasserstoffrohstoffs wird überwacht
und das aus dem Wasserstoffsulfid selektierte schwefelhaltige Material
und die aktiven schwefelhaltige Materialien werden, falls notwendig,
in die erste Hydrodesulfurierungszone eingespeist, um die Katalysatorbeladung
derselben in geschwefelter Form zu erhalten.
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In
dem
US-Patent 5 720 872 wird
ein Verfahren zur Hydroprozessierung von flüssigem Erdöl und chemischen Strömen in zwei
oder mehreren Hydroprozessierungsstufen offenbart. Diese Stufen
sind in separaten Reaktionsbehältern,
wobei jede Reaktionsstufe ein Bett von Hydroprozessierungskatalysatoren
beinhaltet. Das flüssige
Produkt aus der ersten Reaktionstufe wird in eine Stripping-stufe
geleitet, in der H
2S, NH
3 und andere
lösliche
Gase abgestreift werden. Der abgestreifte Produktstrom wird dann
in die nächsten
stromabwärtige
Reaktionsstufe geleitet, von dessen Produkt auch wieder lösliche Gase
abgestreift werden und das in die nächste stromabwärtige Reaktionsstufe
bis in die letzte Reaktionsstufe geleitet wird, von dessen flüssigen Produkt
lösliche
Gase abgestreift werden und das gesammelt oder zur weiteren Prozessierung
weiter gegeben wird. Der Fluss des bearbeiteten Gases verläuft in eine
Richtung, entgegengesetzt zu einer Richtung in welcher die Reaktionsstufe
für den
Fluss der Flüssigkeit
angeordnet sind. Jede der Stipping-Stufen stellt eine separate Stufe
dar, aber alle Stufen sind in dem gleichen Stripper-Behältnis enthalten.
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Aus
dem Vorangegangenen wird deutlich, dass die Notwendigkeit eines
vorteilhaften Verfahrens zur Entfernung des Schwefels auf ein Niveau,
dass den voraussichtlichen Verfügungen
in Bezug auf den als Brennstoff dienenden Kohlenwasserstoff gerecht
wird, verbleibt.
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Es
ist deshalb die wesentliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein Verfahren vorzusehen, durch welches der Schwefelgehalt zweckmäßigerweise
auf weniger als oder gleich 10 Gew.-ppm reduziert wird.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren bereitzustellen,
das ohne ein wesentliches Ansteigen der Größe des Raums der Anlage, der
in den gegenwärtigen
Hydrodesulfurierungssystemen eingenommen wird, auskommt.
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Eine
andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Hydrodesulfurierungssystem
bereit zu stellen, das die genannten Aufgaben löst.
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Die
Aufgaben werden gemäß den Lehre
der unabhängigen
Ansprüchen
gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen
sind in den abhängigen
Ansprüchen
gegeben.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung konnten die vorab genannten Aufgaben
und Vorteile leicht erreicht werden.
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In Übereinstimmung
mit der Erfindung wird ein Verfahren zur Entschwefelung eines Kohlenwasserstoff-Rohstoffs
bereit gestellt, aufweisend die Schritte: Bereitstellen einer Kohlenwasserstoffeinspeisung
mit einer anfänglichen
Charakteristik, welche ein anfänglicher
Schwefelgehalt ist; Bereitstellen eines ersten wasserstoffhaltigen
Gases; Einspeisen der Kohlenwasserstoffeinspeisung und des ersten
wasserstoffhaltigen Gases gleichstromgeführt zu einer ersten Hydroprozessierungszone,
um ein erstes Kohlenwasserstoffprodukt bereitzustellen; Bereitstellen
einer Vielzahl von zusätzlichen
Hydroprozessierungszonen umfassend eine Endzone und eine stromaufwärtige Zone;
Einspeisen des ersten Kohlenwasserstoffprodukts gleichstromgeführt mit
einem rezirkulierten Gas zu der stromaufwärtigen Zone, um ein Zwischenprodukt
bereitzustellen; Einspeisen des Zwischenprodukts gleichstromgeführt mit
einem zweiten wasserstoffhaltigen Gas zu der Endzone, um ein endgültiges Kohlenwasserstoffprodukt
und eine wasserstoffhaltige Gasphase bereitzustellen; und Einspeisen der
wasserstoffhaltigen Gasphase zu der stromaufwärtigen Zone als das genannte
rezirkulierte Gas, wobei die erste Hydroprozessierungszone ebenfalls
eine Wasserstoffsulfid, Wasserstoff und flüchtige Kohlenwasserstofffraktionen
enthaltende Gasphase produziert, und weiter aufweisend das Einspeisen
der Gasphase zu einem Niedrigtemperaturabscheider zum Abscheiden
einer die flüchtigen
Kohlenwasserstofffraktionen enthaltenden flüssigen Phase und einer das
Wasserstoffsulfid und den Wasserstoff enthaltenden Gasphase, und
das Vereinigen der flüchtigen
Kohlenwasserstofffraktionen mit der Kohlenwasserstoffeinspeisung;
wobei das erste wasserstoffhaltige Gas und das zweite wasserstoffhaltige
Gas getrennte Mengen eines frischen wasserstoffhaltigen Gases sind.
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Eine
endgültige
Charakteristik ist im Vergleich zu der anfänglichen Charakteristik verbessert
und weist einen endgültigen
Schwefelgehalt auf, der geringer als der der anfänglichen Charakteristik ist.
Der endgültige Schwefelgehalt
ist geringer als oder gleich 10 Gew.-ppm, basierend auf dem Gewicht
des endgültigen
Produkts und das rezirkulierte Gas beinhaltet Kontaminat, welches
von dem Kohlenstoff-Zwischenprodukt
entfernt wurde.
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Es
wird ein System zur Entschwefelung einer Kohlenwasserstoffeinspeisung
bereitgestellt, umfassend eine erste, einen Hydroprozessierungskatalysator
beinhaltende Hydroprozessierungszone und einen Einlass zur gleichstromgeführten Aufnahme
einer Kohlenwasserstoffeinspeisung und einer ersten wasserstoffhaltigen Gasphase;
eine Vielzahl an zusätzlichen
Hydroprozessierungszonen, die jede einen Hydroprozessierungskatalysator,
und enthaltend eine Endzone und eine stromaufwärtige Zone, wobei die genannte
stromaufwärtige Zone
einen Einlass zur gleichstromgeführten
Aufnahme eines Kohlenwasserstoffprodukts von der ersten Hydroprozessierungszone
und einer rezirkulierten wasserstoffhaltigen Gasphase aufweist,
und wobei die Endzone einen Einlass zur gleichstromgeführten Aufnahme
eines Kohlenwasserstoffprodukts von der genannten stromaufwärtigen Hydroprozessierungszone
gleichstromgeführt
mit einer zweiten wasserstoffhaltigen Gasphase aufweist; und einen
Abscheider zur Aufnahme eines Produkts von der letzten Hydroprozessierungszone und
zum Separieren des Produkts in eine Kohlenwasserstoffphase und eine
rezirkulierte wasserstoffhaltige Gasphase.
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Das
Verfahren der vorliegenden Erfindung und das System sind zur Reduzierung
des Schwefels besonders gut für
den Einsatz bei der Bearbeitung von Diesel, Gasöl und anderen destillierten
Rohstoffen geeignet, sowie zum Einsatz beim Bearbeiten von Naphtha
und ähnlichen
Rohstoffen.
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Weitere
Vorteile, Charakteristiken und Details der Erfindung ergeben sich
aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung unter Verweis auf die anhängenden Zeichnung, welche ein
mehr-stufiges Verfahren in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung schematisch illustrieren, worin:
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1 ein
erfindungsgemäßes Verfahren
und ein System schematisch illustriert;
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2 eine
alternative Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
und des Systems schematisch illustriert;
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3 die
Temperatur des Verfahrens in Abhängigkeit
von der Reaktorlänge
für Gleichstrom-
und Gegenstromverfahren sowie den erfindungsgemäßen Prozess illustriert;
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4 das
Verhältnis
von Schwefelgehalt zu relativem Reaktorvolumen für ein erfindungsgemäßes Verfahren
und ein global gegenstromgeführtes
Verfahren illustriert;
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5 den
Schwefelgehalt in Abhängigkeit
von dem relativen Reaktorvolumen für erfindungsgemäße Verfahren
mit und ohne Kaltabscheider-Wiedergewinnung illustriert;
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6 das
Verhältnis
zwischen dem Auslass-Schwefelgehalt und dem relativen Reaktorvolumen
für ein
erfindungsgemäßes Verfahren,
ein reines gleichstromgeführtes
Verfahren und einen Zweireaktor-Zwischenstufen-Stripping-Prozess
illustriert;
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7 das
Verhältnis
zwischen dem Auslass-Schwefelgehalt und dem relativen Reaktorvolumen
für ein
erfindungsgemäßes Verfahren
und für
ein Verfahren, welches ein anderes Verhältnis an Wasserstoffverteilung
aufweist, illustriert;
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8 das
Verhältnis
zwischen dem Auslass-Schwefelgehalt und dem relativen Reaktorvolumen
für ein
erfindungsgemäßes Verfahren
und für
ein Verfahren, das eine umgekehrte Verteilung der Katalysatoren zwischen
der ersten und der zweiten Stufe aufweist, illustriert;
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9 das
Verhältnis
zwischen der dimensionslosen Reaktorlänge und dem Wasserstoffpartialdruck für ein erfindungsgemäßes Verfahren
und ein reines gleichstromgeführtes
Verfahren illustriert;
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10 das
Verhältnis
zwischen der dimensionslosen Reaktorlänge und der Reaktortemperatur
für ein erfindungsgemäßes Verfahren
sowie ein rein gleichstromgeführtes
und ein reines gegenstromgeführtes
Verfahren illustriert;
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11 das
Verhältnis
zwischen Auslass-Schwefelgehalt und dem relativen Reaktorvolumen
für ein
erfindungsgemäßes Verfahren
sowie ein reines gleichstromgeführtes
und ein reines gegenstromgeführtes
Verfahren illustriert.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung wird ein Hydroprozessierungsverfahren
und System zum Entfernen von Kontaminat, besonders von Schwefel
aus einer KohLenwasserstoffeinspeisung wie beispielsweise Diesel,
Gasöl,
Naphtha und dergleichen bereit gestellt. Ein besonders vorteilhafter
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Hydrodesulfurierung, und
die folgende detaillierte Beschreibung wird für ein Hydrodesulfurierungsverfahren
abgegeben.
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Das
Verfahren und das System der vorliegenden Erfindung gestattet vorteilhaft
die Reduzierung des Schwefelgehalts auf weniger als oder gleich
10 Gew.-ppm, wobei davon ausgegangen wird, das damit den gegenwärtig von
verschiedenen Regierungsvertretungen vorgeschlagenen Verfügungen Rechnung getragen wird,
ohne dass Kosten für
neue Ausrüstung,
zusätzliche
Reaktoren und dergleichen entstehen.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt,
welches einen einzelnen, gleichstromgeführt betriebenen Hydrodesulfurierungsreaktor
mit einer zweiten Stufe kombiniert, die eine Mehrzahl an Hydrodesulfurierungsreaktoren
beinhaltet, um ein gewünschtes
Resultat zu erzielen. Wie des Weiteren unten besprochen wird, beinhaltet
die zweite Stufe eine Mehrzahl an zusätzlichen Hydrodesulfurierungsreaktoren
oder Zonen und wird global im Gegenstrom, jedoch lokal im Gleichstrom
betrieben. Das bedeutet, dass unter dieser Betrachtung auf Basis
der gesamten Reaktoren insgesamt der Kohlenwasserstoff und das wasserstoffhaltige
Gas in entgegengesetzte Richtungen eingespeist werden. Jeder Reaktor
oder Zone ist jedoch verkoppelt, um den Kohlenwasserstoff und das
wasserstoffhaltige Gas innerhalb des Reaktors in Gleichstromrichtung
fließen
zu lassen, was den Vorteil eines globalen Gegenstromflusses vorsieht,
während das
Problem der Flutung vermieden wird, welches mit lokalen Gegenstromflüssen durch
einen Reaktor oder eine Zone auftreten könnte.
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Die
Reaktoren innerhalb der zweiten Stufe sind derart angeordnet, dass
der Kohlenwasserstoff-Rohstoff von einem ersten Reaktor zu einem
letzten oder endgültigen
Reaktor und die wasserstoffhaltige Gasphase von dem letzten zu dem
ersten Reaktor wandern. In der folgenden detaillierten Beschreibung
wird die Gruppe der Reaktoren, die in der zweiten Zone verwendet
wird, als einen letzten Reaktor beinhaltend bezeichnet, aus dem
der letztendlich bearbeitete Kohlenwasserstoff austritt, und die
stromaufwärtigen
Reaktoren, die sich stromaufwärts
des letzten Reaktors befinden, wenn diese in Verbindung mit dem
Kohlenwasserstofffluss gesehen werden. Unter dem Aspekt der Betrachtung
der Richtung des Kohlenwasserstoffflusses befindet sich auf diese
Weise in 1 der Reaktor 28 stromaufwärts vom
Reaktor 30, und in 2 der Reaktor 52 stromaufwärts vom
Reaktor 54, und der Reaktor 50 befindet sich auch
unter dem Aspekt der Kohlenwasserstoffflussrichtung stromaufwärts von
den beiden Reaktoren 52 und 54. Auf diese Weise
ist, wie nachstehend verwendet, ein stromaufwärtiger Reaktor ein Reaktor,
der sich in Bezug auf den Kohlenwasserstofffluss stromaufwärts befindet.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung werden die auszuführenden Hydrodesulfurierungsschritte
durch einen Kontakt oder ein Vermischen der Schwefel enthaltenden
Kohlenwasserstoffeinspeisung mit einer Wasserstoffgasphase in Gegenwart
eines Hydrodesulfurierungskatalysators und unter Hydrodesulfurierungsbedingungen,
wobei die Schwefelarten innerhalb des Kohlenwasserstoffs zu Wasserstoffsulfidgas
konvertieren, das bei der Wasserstoffgasphase unter Abspaltung von
Flüssig-
und Gasphasen verbleibt, bewerkstelligt. Einem Fachmann sind geeignete
Katalysatoren zum Einsatz in Hydrodesulfurierungsverfahren bekannt
und die Auswahl der bestimmten Katalysatorformen sind nicht Gegenstand
der vorliegenden Erfindung.
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Wie
für die
Hydroprozessierungsreaktion gewünscht,
enthält
geeignetes Gas in Bezug auf die Gasphase Wasserstoff. Dieses Gas
kann im Wesentlichen reiner Wasserstoff sein oder kann andere Gase
enthalten, solange der erwünschte
Wasserstoff bei der gewünschten
Reaktion vorhanden ist. Wasserstoffhaltige Gas, wie es hier verwendet
wird, beinhaltet im Wesentlichen reines Wasserstoffgas und andere
wasserstoffhaltige Flüsse.
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Sich
nun 1 zuwendend, wird ein Hydrodesulfurierungsverfahren
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung schematisch illustriert.
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Das
Verfahren wird, wie gezeigt, in einem ersten Schritt 10 und
einem zweiten Schritt 12 ausgeführt, um ein einen akzeptablen
niedrigen Schwefelgehalt aufweisendes endgültiges Kohlenwasserstoffprodukt
bereit zustellen.
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Der
erste Schritt 10 wird, wie gezeigt, unter Verwendung eines
ersten Reaktors 14 ausgeführt, dem eine Kohlenwasserstoffeinspeisung 16 eingespeist
wird, die eine Initialmenge ans Schwefel enthält. Die Einspeisung 16 ist
mit einem wasserstoffhaltigen Gas 18 kombiniert und wird
derart im Gleichstrom durch den Reaktor 14 eingespeist,
dass der Gleichstromfluss der Kohlenwasserstoffeinspeisung 16 und
des Gases 18 unter Anwesenheit eines Hydrodesulfurierungskatalysator
und in der Konditionen der Schwefelarten innerhalb des Kohlenwasserstoff
innerhalb des Produkts 20 des Reaktors 14 in Wasserstoffsulfid
umwandelt. Das Produkt 20 wird in einen Flüssiggasabscheider 22 eingespeist,
wo eine vorherrschend Wasserstoff und Wasserstoffsulfid enthaltende
Gasphase 24 von einem Übergangsprodukt 26 separiert
wird. Das Übergangsprodukt 26 weist
im Vergleich zu der Kohlenwasserstoffeinspeisung 16 einen
reduzierten Schwefelgehalt auf und wird in einen zweiten, in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung stehenden Schritt 12 zur
weiteren Behandlung eingespeist, um den Schwefelgehalt zu reduzieren.
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Die
zweite Schritt 12 beinhaltet, wie gezeigt, bevorzugt eine
Mehrzahl an zusätzlichen
Reaktoren 28 und 30, die zur Behandlung des Übergangsprodukts 26 in
Reihe geschaltet sind, was nachstehend weiter beschrieben wird.
Der Reaktor 28 nimmt wie gezeigt bevorzugt die Übergangskohlenwasserstoffeinspeisung 26 auf,
die mit einem wiedergewonnenen Wasserstoffgas 31 vermischt
ist und im Gleichstrom durch den Reaktor 28 eingespeist
wird. Das Produkt 32 des Reaktors 28 wird dann
zur Abscheidung eines vorherrschenden Wasserstoffs und einer Wasserstoffsulfid
enthaltenden Gasphase 36 in einem Flüssiggasabscheider 34 eingespeist,
wobei ein weiter behandeltes flüssiges
Kohlenwasserstoffprodukts 38 entsteht, das im Vergleich
mit der Überganskohlenwasserstoffeinspeisung 26 einen
noch weiter reduzierten Schwefelgehalt aufweist. Das Kohlenwasserstoffprodukt 38 wird
dann in Kombination mit einer zusätzlichen Wasserstoffeinspeisung 40 in
den Reaktor 30 eingespeist und im Gleichstrom mit der Wasserstoffeinspeisung 40 durch
den Reaktor 30 eingespeist, um noch eine weitere Hydrodesulfurierung
durchzuführen
und ein endgültiges
Produkt 42 zu herzustellen, das zur Separation einer Gasphase 46,
die als Hauptkomponenten Wasserstoff und Wasserstoffsulfid enthält, in einen
Abscheider 44 eingespeist wird, wobei ein endgültiges flüssigen Kohlenwasserstoffprodukts 48 mit
einem wesentlich reduzierten Schwefelgehalt entsteht.
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Die
Gasphase 46 wird in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung wieder gewonnen, um als wieder gewonnenes
Gas 31 zu dienen, so dass das durch die Reaktoren der zweiten
Stufe 12 strömende
Gas allgemein im Gegenstrom zum Fluss des Kohlenwasserstoffs durch
dieselben strömt.
Unter Berücksichtigung des
Flusses des Kohlenwasserstoffs vom Reaktor 28 zu dem Reaktor 30 ist
leicht zu erkennen, dass der Reaktor 28 ein stromaufwärtiger und
der Reaktor 30 ein letzter Reaktor der zweiten Stufe 12 ist.
Es sollte natürlich verstanden
werden, falls gewünscht,
zusätzliche
stromaufwärtige
Reaktoren in der zweiten Stufe 12 beinhalten sein könnten, und
dass, wie aus den Zeichnungen zu entnehmen ist, die zweite Stufe 12 bevorzugt
zumindest zwei Reaktoren 28 und 30 beinhaltet.
Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist jedoch, dass,
wie oben beschriebenen, unter Einsatz der ersten und zweiten Stufe
mit einer gleichen Anzahl an Reaktoren, wie gegenwärtig in
herkömmlichen
Verfahren verwendet werden, exzellent Ergebnisse erzielt werden,
wodurch die Notwendigkeit von zusätzlicher Ausrüstung und
zusätzlichem
Raum entfällt.
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Es
sollte auch beachtet werden, dass, obwohl 1 die Reaktoren 14, 28 und 30 als
separate und eigenständige
Reaktoren dargestellt werden, das Verfahren der vorliegenden Erfindung
ebenso durch ein Definieren von verschiedenen Zonen innerhalb eines
kollektiv angeordneten Reaktors ausgeführt werden könnte, so
lange die Zonen wie für
die erste und zweite Stufe oben beschreiben, mit einem Einspeisungsfluss
und Gas mit einem lokalen Gleichstromfluss durch jede Zone der beiden
Stufen und einem allgemein Gegenstromfluss durch zumindest zwei
Zonen der zweiten Stufe 12 betrieben werden.
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Sich
jetzt 2 zuwendend wird eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform
illustriert.
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Wie
gezeigt enthält
die erste Stufe 10 einen einzelnen Reaktor 14,
der den gleichen Aufbau wie in der Ausführungsform in 1 aufweist.
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In
dieser Ausführungsform
beinhaltet die zweite Stufe 12 die Reaktoren 50, 52 und 54,
wobei jeder Reaktor auf die gleiche Weise wie die Reaktoren der
zweiten Stufe der Ausführungsform
in 1 betrieben werden, um eine einzelne Gleichstromstufe
in einer ersten Stufe 10 und ein allgemeines Gegenstrom-
und lokal Gleichstromverfahren in der zweiten Stufe 12 bereit
zu stellen. Auf diese Weise wird die Einspeisung 56 und
frisches wasserstoffhaltiges Gas 58 im Gleichstrom in den
Reaktor 14 eingespeist, um das Produkt 60 zu produzieren,
das in den Abscheider 62 eingespeist wird, um ein flüssiges Übergangskohlenwasserstoffprodukt 64 und
eine als Hauptkomponenten Wasserstoff und Wasserstoffsulfid enthaltende
Gasphase 66 zu produzieren. Das Übergangskohlenwasserstoffprodukt 64 wird
dann in die zweite Stufe 12 eingespeist, in der es mit wieder
gewonnenem Gas 68 vermischt und im Gleichstrom in den Reaktor 50 eingespeist
wird, um das Produkt 70 zu produzieren, welches in den
Abscheider 72 eingespeist wird. Der Abscheider 72 separiert
ein weiteres flüssiges Übergangskohlenwasserstoffprodukt 74 und
eine als Hauptkomponenten Wasserstoff und Wasserstoffsulfid enthaltende
Gasphase 76.
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Das Übergangskohlenwasserstoffprodukt 74 wird
dann mit dem wieder gewonnenen Wasserstoff 78 kombiniert
und im Gleichstrom in den Reaktor 52 eingespeist, um ein
weiteres Übergangsprodukt 80 zu
produzieren, welches zur Separation einer weiteren flüssigen Kohlenwasserstoffeinspeisung 84 und
einer als Hauptbestandteil Wasserstoff und Wasserstoffsulfid enthaltenden
Gasphase 86 in den Abscheider 82 eingespeist wird,
um dann als wieder gewonnenes Gas 68 vorteilhaft in den
stromaufwärtigen
Reaktor 50 eingespeist zu werden. Das Kohlenwasserstoffprodukt 84 wird
dann zweckmäßigerweise
mit frischen Wasserstoffeinspeisung 88 kombiniert und im
Gleichstrom für
eine weitere Hydrodesulfurierung in den letzten Reaktor 54 eingespeist,
um das Produkt 90 bereit zu stellen, das zur Separation
der flüssigen
Kohlenwasserstoffphase 94 und der als Hauptbestandteile
Wasserstoff und Wasserstoffsulfid enthaltenden Gasphase 96 in
den Abscheider 92 eingespeist wird. Zweckmäßigerweise
wird die Gasphase 96 in den stromaufwärtigen Reaktor 52 eingespeist
und als wieder gewonnenes Gas 78 zur Verwendung in diesem
Verfahren wieder gewonnen, während die
flüssige
Phase 94 als ein endgültiges
Produkt bearbeitet oder alternativ weiter bearbeitet werden kann,
wie im Folgenden diskutiert wird.
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Ein
Hydrodesulfurierungskatalysator ist, in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung, in jedem Reaktor vorhanden und sukzessive jedes Kohlenwasserstoffprodukt
weist im Vergleich zu der stromaufwärtigen Kohlenwasserstoffeinspeisung
einen reduzierten Schwefelgehalt auf. Des Weiteren weist das endgültige Kohlenwasserstoffprodukt
einen im Vergleich zu der Initialeinspeisung im Wesentlichen reduzierten
endgültigen Schwefelgehalt
auf, der zweckmäßigerweise
geringer oder gleich 10 Gew.-ppm ist, um den neuen Verfügungen verschiedener
Regierungsvertretungen gerecht zu werden.
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Des
Weiteren sollte leicht zu erkennbar sein, dass die zweite Stufe 12 der
Ausführungsform
in 2 wie in 1 ein allgemeiner
Gegenstrom ist. Der Kohlenwasserstoff wird ausdrücklich von dem Reaktor 50 in den
Reaktor 52 und schließlich
in den letzten Reaktor 54 eingespeist, während die
Gasphase von dem Reaktor 54 in den Reaktor 52 und
schließlich
zu dem Reaktor 50 eingespeist wird. Dies sieht zweckmäßigerweise
ein allgemeines Gegenstromverfahren vor, da das Problem einer Flutung,
die bei einem lokalen Gegenstromverfahren auftreten kann, vermieden
wird.
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Sich
noch auf 2 beziehend ist es wünschenswert,
die Gasphasen 66 und 76 zu einen Niedertemperaturabscheider 98 einzuspeisen,
der betrieben wird, um ein flüchtiges
Kohlenwasserstoffprodukt 100 zu entfernen, welches in Übereinstimmung
mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung, als eine zusätzliche Einspeisung 56 für eine weitere
Bearbeitung mittels eines Spülstroms 101 rückgewonnen
werden kann. Der Niedertemperaturabscheider 98 separiert
auch eine Gasphase 102, die zweckmäßigerweise mit dem endgültigen Produkt 94 vermischt
werden kann und in einen letzten Abscheider 104 eingespeist
wird, um ein weiter bearbeitetes endgültiges Kohlenwasserstoffprodukt 106 und
eine Wasserstoff und den Hauptteil des entfernten Schwefels enthaltende
Gasphase 108 zu erzielen. Das Produkt 106 kann
weiter bearbeitet werden, um die verschiedenen erwünschten
Qualitäten
für den
Kohlenwasserstoff-Brennstoff zu verbessern, es kann aber auch ohne
weitere Bearbeitung als Kohlenwasserstoff-Brennstoff verwendet werden, da der
Schwefelgehalt zweckmäßigerweise
auf ein akzeptables Niveau reduziert wurde.
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Die
letzte Gasphase 108 kann zweckmäßigerweise in einen Abscheider
oder einer andere geeignete Einheit zur Entfernung des Wasserstoffsulfids
eingespeist werden, um einen zusätzlich
frischen Wasserstoff zum Einsatz als Wasserstoffeinspeisung 58 oder 88 in Übereinstimmung
mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung bereit zu stellen.
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Es
sollte leicht zu erkennen sein, dass die 1 und 2 des
Weiteren, in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung, ein System zur Ausführung des
Verfahrens illustrieren.
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Eine
typische Einspeisung für
das Verfahren der vorliegenden Erfindung beinhaltet Diesel-, Gasöl-, Naphthaeinspeisungen
und dergleichen. Derartige Einspeisungen weisen einen nicht akzeptabel
hohen Schwefelgehalt auf, der typischer Weise größer als oder gleich 10 Gew.-ppm
ist. Die Einspeisung und der gesamte Wasserstoff werden bevorzugt
in einem allgemeinen Verhältnis
von Gas zu Einspeisung zwischen 14.2 m3/Ölfass (500
scfb) und 113 m3/Ölfass (4000 scfb) (Standard
Kubikfuß/Ölfass) zu
dem System eingespeist. Des Weiteren kann jeder Reaktor bei einer
Temperatur zwischen 300°C
und 420°C
und einem Druck zwischen 27.58 bar (400 psi) und 103,425 bar (1500
psi) geeignet betrieben werden.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung sollte leicht zu erkennen sein, dass
das Katalysatorvolumen und der Gasstrom zwischen einer ersten und
einer zweiten Zone verteilt sind. In Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung wird die am meisten geeignete Verteilung der Gaskatalysatoren
durch den Einsatz eines Optimierungsverfahrens determiniert. Es
ist jedoch zu bevorzugen, dass das gesamte Katalysatorvolumen zwischen
der ersten Zone und der zweiten Zone zwischen 20 Vol. und 80 Vol.
des Katalysators in der ersten Zone und zwischen 80 Vol-% und 20
Vol. des Katalysators in der zweiten Zone verteilt ist. Im Weiteren wird,
wie oben besprochen, der gesamte Wasserstoff zu einem Teil in die
erste Zone und zum anderen Teil in den letzten Reaktor der zweiten
Zone in das System der vorliegenden Erfindung eingespeist. Es ist
zu bevorzugen, dass zwischen 20 Vol.-% und 70 Vol. des gesamten
Wasserstoffs für
die Reaktion in die erste Zone und die Differenz in den letzten
Reaktor in der zweiten Zone eingespeist wird.
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Man
sollte beachten, dass bei allen Hydrodesulfurierungsverfahren der
Hydrodesulfurierungskatalysator im Laufe der Zeit an Effektivität verliert,
wobei dies zweckmäßigerweise
in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung durch eine Erhöhen der
Fließrate
des Gases ausgeglichen werden kann, wenn dies gewünscht ist. Das
ist in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung möglich, da
der Gleichstromfluss verwendet wird, wodurch die mit einer Flutung
und Dergleichen in Verbindung stehenden Probleme bei lokalen Gegenstromverfahren
vermieden werden.
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Es
sollte auch verstanden werden, dass das Verfahren der vorliegenden
Erfindung vorteilhaft zur Reduzierung des Schwefelgehalts einer
Naphthaeinspeisung eingesetzt werden kann. In solchen Verfahren
würden
vorteilhaft nach jedem Reaktor eher als Abscheider Kondensatoren
positioniert sein, um das reduzierte Schwefelnaphtha-Kohlenwasserstoffprodukt
zu kondensieren, während
die als Hauptkomponenten Wasserstoff und Wasserstoffsulfid enthaltende
Gasphase beibehalten wird. In jeder anderen Hinsicht funktioniert
diese Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung auf die gleiche Art und Weise wie diejenige,
die in 1 und 2 beschrieben ist.
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In 3 und
wie oben dargelegt kombiniert das Verfahren der vorliegenden Erfindung,
auf gemischte Weise eine erste Stufe einer reinen Gleichstromreaktion
und einen zweiten Stufe, die im allgemeinen einen Gegenstrom und
lokal einen Gleichstrom zum Betrieb der Reaktoren im Vergleich zum
Gleichstromverfahren bei reduzierten Temperaturen bereitstellt. 3 illustriert
für die
Temperatur als in Abhängigkeit
von der dimensionslosen Reaktorlänge
für ein
typisches Gleichstromverfahren, ein Gegenstromverfahren und ein
Hybridverfahren in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung. Die Temperatur ist in dem Gegenstromverfahren wesentlich
höher als
in dem Hybridverfahren der vorliegenden Erfindung, was dazu führt, dass
der Katalysator des Hybridverfahrens der vorliegenden Erfindung
einer weniger harten Belastung und einem geringeres Beschädigungsrisiko
ausgesetzt ist.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung werden verbesserte Ergebnisse anhand
der Verwendung der gleichen Anzahl an Katalysatoren und der Menge
an Wasserstoff wie in einem konventionellen Gegenstrom- oder Gleichstromverfahren
erzielt. In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung ist die Wasserstoffeinspeisung in
einen ersten Teil, der in die erste Stufe eingespeist, und einen
zweiten Teil, der in die zweiten Stufe eingespeist wird, unterteilt,
und das Katalysatorvolumen ist auch zwischen der ersten und der
zweiten Stufe unterteilt, die wie oben beschrieben betrieben werden,
um eine gewünschte
verbesserte Hydrodesulfurierung bereit zu stellen.
-
Wie
oben dargelegt, ist eine zweckmäßige Kohlenwasserstoffeinspeisung,
mit der das Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden
kann, eine Gasöleinspeisung.
In einer typischen Anwendung kann ein einen Durchmesser von 3.8
Metern aufweisender Reaktor mit einer Reaktorlänge von 20 Metern versehen sein,
und eine Gleichstromeinspeisung von Wasserstoff zu dem Gasöl in einem
Verhältnis
von Wasserstoff zu Gasöl
von 270 Nm3/m3,
einer Temperatur von 340°C,
einen Druck von 51,7125 bar (750 psi) und einer flüssig-stündliche
Raumgeschwindigkeit (LHSV) durch den Reaktor von 0.4 h-1.
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Das
Gasöl kann
ein geeignetes Vakuum-Gasöl
(VGO) sein, von dem ein Beispiel in Tabelle 1 beschrieben wird. Tabelle 1
| API
Gewicht (60 °C) | 17.3 |
| Molekulargewicht
(g/mol) | 418 |
| Schwefelgehalt,
%wt | 2 |
| Simulierte
Destillation | |
| IBP/5,
% v | 236/366 |
| 10/20,
% v | 392/413 |
| 30/50,
% v | 431/454 |
| 70/80,
% v | 484/501 |
| 90/95,
% v | 522/539 |
| FBP | 582 |
-
Für einen
solchen Rohstoff wäre
z.B. eine leicht-zu-reagierende
Schwefel-Verbindung beispielsweise das 1-Butylphenantrothiophen. Wenn es unter
geeigneten Bedingungen mit Wasserstoff in Kontakt kommt, reagiert
diese Schwefelverbindung mit dem Wasserstoff, um Wasserstoffsulfid
und Butylphenantren auszubilden. Ein typische schwer-zu-reagierende (DTR)
Schwefelverbindung ist bei einer solchen Einspeisung das Heptyldibenzothiophen.
Wenn es unter geeigneten Bedingungen mit Wasserstoffgas in Verbindung
kommt, reagiert diese, um eine Wasserstoffsulfid und Heptylbiphenyl
auszubilden.
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Es
sollte natürlich
beachtet werden, dass, obwohl die obige Beschreibung bezüglich einer
Hydrodesulfurierung abgegeben wurde, das Hybridverfahren der vorliegenden
Erfindung leicht auf andere Hydroprozessierungssystem anwendbar
ist und vorteilhaft in verschiedenen Verfahren zur Verbesserung
der Hydroprozessierungseffektivität eingesetzt werden kann, während die
in der Technik regelmäßig anzutreffenden
Probleme reduziert sind.
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Beispiel 1
-
Es
wurde eine wie in Tabelle 1 beschriebene VGO-Einspeisung mit einer
Serie von verschiedenen Hydrodesulfurierungsverfahren verwendet
und die Konvertierung der Schwefelkomponenten und des Schwefels in
dem endgültigen
Produkt wurden für
jeden Fall ausgearbeitet. Tabelle 2
| FALL | VGO Fließrate | Gas
Fließrate | Konvertierung
% | %
S (wt.) | Reaktorvolumen | LHSV |
| (BBL/D) | Nm3/h | C4FT(ETR) | C6DBT(DTRI | Auslass | (m3) | (h-1) |
| Fall
1 | 2000 | 35162 | 94.14 | 75.74 | 0.19 | 322
L=28 | 0.4 |
| Fall
2 | 20000 | 35162 | 98.79 | 98.37 | 0.0256 | 322 R1=R2=...=Rn
L=28 m n=20 | |
| Fall
3 | 20000 | 35162 | 99.3 | 95.9 | 0.0271 | 322
L=28 R1=R2=R3 | 0.4 |
| Fall
4 | 20000 | 35162 | 98.99 | 90.259 | 0.053 | 322
L=28 R1=R2 | 0.4 |
| Fall
5 | 20000 | Zuerst 26371.5 Zuletzt 8790.5 | 99.8 | 97 | 0.016 | 322
L=28 m R=060 % L R2=R3=20 % L | 0.4 |
| Fall
6 | 20000 | Zuerst 26371.5 Zuletzt 8790.5 | 99.93 | 99.5 | 0.00317 | 483 | 0.27 |
| Fall
7 | 20000 | 35162 | 99.9 | 99.2 | 0.00313 | L=133
m 1508 | 0.09 |
| Fall
8 | 20000 | Zuerst 26371.5 Zuletzt 8790.5 | 99.9 | 99.7 | 0.0021 | 962 | 0.14 |
| Fall
9 | 20000 | 35162 | 99.9 | 96.4 | 0.0162 | 962
R1, L=28m, D=3.8, R2, L-20.86 m, D=4.42 m R2, L=20.86m, D=4.42m | 0.14 |
| Fall
10 | 20000 | 35162 | 99.9 | 99.5 | 0.00312 | 962
R1, L=28m,D=3.8, R2, L=20.86 m, D=4.42 m, R2, L=20.86m, D=4.42m | 0.14 |
-
- wo D = Durchmesser;
- R = Reaktorlänge;
und
- L = Gesamtlänge.
-
In
Tabelle 2 werden die Fälle
5, 6 und 8 in Übereinstimmung
mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ausgeführt. Zu
Vergleichszwecken wurden die Fälle
1 und 7 unter Verwendung eines einzelnen Reaktors ausgeführt, durch
den im Gleichstrom VGO und Wasserstoff eingespeist wurden.
-
Der
zweite Fall wurde unter Verwendung von 20 Reaktoren ausgeführt, die,
wie in dem die zweite Stufe zuliegenden Teil der 1 illustriert,
für einen
globalen Gegenstrom und einen lokalen Gleichstrom angeordnet waren.
-
Die
Fälle 3
und 10 wurden auch unter Einsatz eines allgemein Gegenstroms und
eines lokal Gleichstroms wie in Fall 2 ausgeführt.
-
Fall
4 wurde unter Verwendung von zwei Reaktoren mit einem Übergangswasserstoffsulfid-Abscheidungsschritt
und Fall 9 unter Verwendung eines allgemein und lokal reinen Gleichstromfluss
anhand von drei Reaktoren ausgeführt.
-
Anhand
der gezeigten Fließraten
wurden die Ergebnisse ausgearbeitet und in Tabelle 2 dargelegt.
-
Die
Fälle 1
bis 5 wurde alle unter Verwendung von ein Volumen von 322 m3 aufweisenden Reaktoren und den gleichen
VGO und Gasflussraten ausgeführt.
Der das zweistufige Hybridverfahren verwendete gezeigte Fall 5 der
vorliegenden Erfindung stellt die besten Resultate im Hinblick auf
die Konvertierung der Schwefelkomponenten in dem endgültigen Produkt
bereit. Des Weiteren wurde diese wesentliche Verbesserung bei der
Hydrodesulfurierung unter Verwendung des gleichen Reaktorvolumens
erzielt und könnte
unter Verwendung irgendeiner Konfiguration der Fälle 1 bis 4 ohne ein wesentliches
Ausdehnen des gelegten Bereichs der Reaktoren in eine existierende
Anlage eingebunden werden.
-
Der
Fall 6 in Tabelle 2 zeigt, dass durch eine angemessenen Anstieg
des Reaktorvolumens noch weitere vorteilhafte Resultate in Übereinstimmung
mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung erzielt werden können und
ein endgültiger
Schwefelgehalt die strengsten der erwarteten Vorschriften im Zusammenhang
mit einem Maximal-Schwefelgehalt erfüllen würde und diese erreicht wird
durch einen nur kleinen Anstieg im Reaktorvolumen.
-
Der
Fall 7 in Tabelle 2 zeigt, dass, um einen ähnlichen Schwefelgehalt wie
im Fall 6 zu erzielen, ein einzelner, in einem einzelnen konventionellen
Gleichstromverfahren betriebener Reaktor in Übereinstimmung mit dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung fast das Vierfache des Reaktorvolumens
des Falls 6 erfordern würde.
-
Die
Fälle 8,
9 und 10 wurden für
einen ein Volumen von 962 m3 aufweisenden
Reaktor ausgearbeitet, wobei im Vergleich zu den Fällen 9 und
10 das Hybridverfahren der vorliegenden Erfindung (Fall 8) deutlich das
bessere Ergebnis zeigt.
-
In Übereinstimmung
mit dem Vorangegangenen sollte klar ersichtlich sein, dass das Verfahren
der vorliegenden Erfindung im Vergleich zahlreichen alternativen
Konfigurationen im Vorteil ist.
-
Beispiel 2
-
In
diesem Beispiel wurde eine Dieseleinspeisung unter Verwendung verschiedener
Verfahrenssysteme bearbeitet und die Schwefelkomponenten und der
Schwefelgehalt in dem endgültigen
Produkt wurden kalkuliert. Der Diesel für dieses Beispiel weist die
folgenden Charakteristiken auf:
| Diesel |
| API | =27 |
| MW | =213 |
| Sulfur | =1.10%
wt |
| |
| Simulierte
Destillation (°C) |
| IBP-5 | 177/209 |
| 10-20 | 226/250 |
| 30-40 | 268/281 |
| 50-60 | 294/308 |
| 70-80 | 323/339 |
| 90-95 | 357/371 |
| FBP | 399 |
-
Die
unten gezeigte Tabelle 3 zeigt die Verfahrenskonditionen und die
Ergebnisse für
jeden Fall auf.
-
Tabelle
3
| FALL | Dieselfluss-Rate (BBL/D) | Gasfluss-Rate Nm3/h | Konvertierung
EDBT(ETR) DMDBT(DTR) | %S
(wt) Auslass | Reaktor-Volumen (m3) | LHSV (h-1) |
| Fall
1 | 35000 | 24039 | 96.5 | 81.6 | 0.072 | 370
L=35 m | 0.63 |
| Fall
2 | 35000 | 24039 | 93.72 | 93.44 | 0.07 | 370 R1=R2...=Rn
L=35m n=20 | 0.63 |
| Fall
3 | 35000 | Zuerst 18029
Zuletzt 6010 | 99.28 | 96.8 | 0.0135 | 370
L=35 R1=60 % L R2=R3=20%L | 0.63 |
| Fall
4 | 35000 | 24039 | 96.52 | 81.6 | 0.072 | 370
L=35 m | 0.63 |
| Fall
5 | 72000 | Zuest 37097
Zuletzt 12366 | 96.08 | 82.53 | 0.074 | 370
L=35 m | 1.3 |
-
- Fall 1 in Tabelle 3 wurde mittels einer Gleichstromeinspeisung
einer Diesel- und Wasserstoffeinspeisung durch einen einzelnen,
die gezeigte Länge
und das gezeigte Volumen aufweisenden Reaktor ausgeführt.
- Fall 2 wurde mittels einer allgemeinen Gegenstromeinspeisung
und einer lokal Gleichstromeinspeisung von Diesel- und Wasserstoff
anhand von 20 Reaktoren, die wie in Fall 1 die gleiche Gesamtlänge und
das gleiche Volumen aufweisen, ausgeführt.
- Fall 3 wurde, wie in Tabelle 3 illustriert, in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung unter Verwendung einer ersten Einzelreaktorstufe
und einer zweiten Stufe, die zwei zusätzliche Reaktoren aufweist,
die allgemein im Gleichstrom und lokal im Gegenstrom betrieben werden,
anhand der geteilten Gasflussrate ausgeführt. Wie gezeigt, wird das
Verfahren in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung (Fall 3) in Bezug auf die Konvertierung
der Schwefelkomponenten und den endgültigen Schwefelgehalt deutlich
besser als die Fälle
1 und 2 ausgeführt,
da ein Reaktorsystem mit dem gleichen Volumen verwendet wurde.
- Fall 4 ist identisch mit Fall 1 und wird zum Vergleich mit Fall
5 präsentiert,
in dem ein Verfahren in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung betrieben wurde, um den gleichen
Schwefelgehalt aus dem gleichen Reaktorvolumen wie bei dem herkömmlichen
System des Verfahrens zu erzielen, um das potentielle Ansteigen der
Reaktorkapazität
bei Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung aufzuzeigen.
Durch eine Justierung des Verfahrens zur Erzielung von im Wesentlichen
gleichen endgültigen
Schwefelgehalts ist das gleiche Reaktorvolumen in der Lage, im Vergleich
zum herkömmlichen
Verfahren mehr als das Doppelte an Dieselbearbeitungskapazität bereit
zu stellen.
-
Beispiel 3
-
In
diesem Beispiel wurde ein Verfahren in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung mit einem allgemein Gegenstrom- und lokal Gleichstromverfahren
verglichen. Jedes Verfahren wurde, 4 Reaktoren die gleiche Katalysatoren
aufweisenden Reaktoren, einer Dieseleinspeisung, einer Betriebstemperatur
von 320°C,
einem Druck von 32,9581 bar (478 psi) und einem Verhältnis von
einzuspeisendem Wasserstoff von 104 Nm3/m3 ausgeführt. 4 zeigt
in Bezug auf den Schwefelgehalt in dem endgültigen Produkt die Ergebnisse
in Abhängigkeit
zum relativen Reaktorvolumen auf. Das Hybridverfahren der vorliegenden
Erfindung sieht die wesentlich verbesserten Ergebnisse vor.
-
Beispiel 4
-
In
diesem Beispiel wurden zwei Verfahren bewertet. Das erste war ein
Verfahren in Übereinstimmung mit
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, in dem nach jedem Reaktor zur Wiedergewinnung
von kondensiertem Dampf ein Kaltabscheider positioniert war. Für die gleichen
Reaktoren, die Einspeisung, die Temperatur, den Druck und das Verhältnis von
Wasserstoff zu Einspeisung illustriert 5 die Relation
zwischen dem endgültigen
Schwefelgehalt und dem relativen Reaktorvolumen für ein einen
Kaltabscheider (Kurve 1) verwendetes Verfahren in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zu einem keinen Kaltabscheider verwendenden
Verfahren in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung (Kurve 2). Die Verwendung eines Kaltabscheidern
bietet durch die Gestattung einer ausreichenden Hydrodesulfurierung aller
Schwefelarten, auch derer, die in die Gasphase eingehen, zusätzliche
Vorteile bei der Reduktion des endgültigen Schwefelgehalts.
-
Beispiel 5
-
In
diesem Beispiel wird ein Vergleich präsentiert, der den endgültigen Schwefelgehalt
in Abhängigkeit von
dem relativen Reaktorvolumen konventionellen Gleichstromverfahrens,
eines zweistufigen Verfahrens, das einen Zwischenstufen-Abscheider
verwendet und eines Verfahren in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung aufzeigt. Der Rohstoff, die Temperatur, der Druck und
das Verhältnis
von Wasserstoff zu Einspeisung wurden beibehalten, und die Ergebnisse
in 6 illustriert.
-
Das
Verfahren der vorliegenden Erfindung stellt wie gezeigt in Bezug
auf den endgültigen
Schwefelgehalt das bessere Resultat als eines der beiden anderen
Verfahren bereit.
-
Beispiel 6
-
In
diesem Beispiel wird die Wichtigkeit einer exakten Verteilung der
Wasserstoffeinspeisung in die erste Stufe und die zweiten Stufe
in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung demonstriert.
-
Es
ist ein Beispiel für
die Wasserstoffverteilung vorgesehen, das eine Wasserstoffeinspeisung
von 50 % in die ersten Stufe und eine Wasserstoffeinspeisung von
50 % in den letzten Rektor der zweiten Stufe vorsieht. Dies wurde
mit dem Ablauf eines Fall verglichen, in dem bei gleicher Ausrüstung und
das gesamte Gasvolumen mit eine Einspeisung von 80 % in die ersten
Stufe und 20 % in die zweiten Stufe verwendet wurde.
-
7 zeigt
die Resultate in Bezug auf Auslass-Schwefel-Gehalt in Abhängigkeit
von dem relativen Reaktorvolumen für das Verfahren in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung und bei einer Wasserstoffverteilung
von 80/20. Das Beispiel mit der Verteilung von 50/50 stellt wie
zu sehen die besseren Ergebnisse bereit.
-
Beispiel 7
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In
diesem Beispiel wird die Wichtigkeit der Katalysatorverteilung zwischen
der ersten und zweiten Stufe illustriert. Es wurde ein Aufbau aus
vier Reaktoren, in dem sich ein Reaktor in der ersten Stufe und
drei allgemein im Gegenstrom und lokal im Gleichstrom in der zweiten
Stufe befinden, in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung verwendet. In Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung waren bei einer Evaluierung 30 % des gesamten Katalysatorvolumens
in dem ersten Reaktor positioniert und 70 % des gesamten Katalysatorvolumens
wurden zu gleichen Teilen auf die drei Reaktoren der zweiten Stufe
verteilt.
-
Das
gleiche System wurde zu Vergleichszwecken in der ersten Stufe mit
70 % des gesamten Katalysatorvolumens und 30 % des Katalysatorvolumens
in der zweiten Stufe versehen.
-
8 zeigt
in Bezug auf den Schwefelgehalt in Abhängigkeit von dem Reaktorvolumen
für das
30/70 Verfahren der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu dem 70/30
Verfahren die Ergebnisse auf. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung
stellt, wie zu sehen ist, signifikant bessere Ergebnisse bereit.
-
Beispiel 8
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In
diesem Beispiel wurde der Wasserstoff-Partialdruck in Abhängigkeit
von der dimensionslosen Reaktorlänge
für ein
Verfahren in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung und für ein reines Gleichstromverfahren
bewertet.
-
9 zeigt
die Ergebnisse dieser Evaluation auf und zeigt, dass das Verfahren
in Übereinstimmung mit
der vorliegenden Erfindung am Ende des Reaktors einen signifikant
angestiegenen Wasserstoffpartialdruck vorsieht, was wünschenswert
ist. Dies sieht einen höheren
Wasserstoffpartialdruck vor, um Reaktionsbedingungen bereit zu stellen,
die am meisten für
die Reaktion der meisten Schwer-Reaktions-Schwefelarten geeignet
sind, wodurch besonders im Vergleich zu dem reinen Gleichstromfall
verbesserte Bedingungen für eine
Hydrodesulfurierung bereit gestellt werden.
-
Beispiel 9
-
In
diesem Beispiel ist ein Vergleich der Temperatur in Abhängigkeit
von der dimensionslosen Reaktorlänge
für ein
reines Gleichstromverfahrens, ein reines Gegenstromverfahren und
das Hybridverfahren der vorliegenden Erfindung dargestellt.
-
Für das gleiche
Reaktorvolumen, das Katalysatorvolumen und das Verhältnis Wasserstoff
zu Einspeisung zeigt 10 die resultierenden Temperaturen über die
dimensionslose Reaktorlänge
auf. Das Gegenstromverfahren weist wie gezeigt die höchste Temperatur
auf. Des Weiteren ist das Temperaturprofil des Hybridverfahrens
der vorliegenden Erfindung ziemlich ähnlich, so dass das reine Gleichstromverfahrens
mit der Ausnahme, dass ein leichter Abfall der Temperatur in Richtung
des Reaktorauslasses vorliegt.
-
Dies
ist vorteilhaft, da die höheren
Temperaturen, besonderes die des Gegenstromverfahrens, einen Ausfall
des Katalysators beschleunigen können.
-
Beispiel 10
-
In
diesem Beispiel wurde für
ein Verfahren in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung, ein reines Gleichstromverfahren
und ein globales Gegenstromverfahren für einen VGO-Rohstoff, der in
einem Verfahren, das eine Reihe von vier Reaktoren mit dem gleichen
Rohstoff einsetzt, bei einer Temperatur von 340°C, einem Druck von 58,402 bar
(760 psi) und ein Verhältnis
von Wasserstoff/Einspeisung von 273 Nm3/m3 der Schwefelgehalt in Abhängigkeit
von einem relativen Reaktorvolumen evaluiert. 11 zeigt
die Ergebnisse dieser Evaluierung und zeigt auf, dass das Verfahren
der vorliegenden Erfindung besonders in dem Bereich, in dem eines
resultierenden Schwefelgehalts, der kleiner als 50 Gew.-ppm ist,
im Wesentlichen besser als das reine Gleichstromverfahren und das
rein Gegenstromverfahren ist.
-
In Übereinstimmung
mit dem Voranstehenden sollte leicht zu erkennen sein, dass das
Verfahren und System der vorliegenden Erfindung eine wesentliche
Verbesserung des Hydrodesulfurierungsverfahrens vorsieht, das dazu
verwendet werden kann, den Schwefelgehalt in Kohlenwasserstoffeinspeisungen
bei einem im Wesentlichen gleichen Reaktorvolumen wie bei den konventionellen
Reaktoren zu reduzieren, oder bei gleichem Reaktorvolumen und im
Wesentlichen gleichem Schwefelgehalt die Kapazität des Reaktors wesentlich zu
steigern, wie es bei Verwendung des konventionellen Verfahrens erreicht
werden kann.