FI101550B - Katalyytin siirto - Google Patents

Description

, 101550

Katalyytin siirto - Katalytöverföring Tämä keksintö kohdistuu parannettuun menetelmään ja paran-5 nettuun laitteistoon nesteiden siirtämiseksi. Lisäksi se kohdistuu laitteeseen ja menetelmään nesteiden siirtämiseksi alkylointimenetelmässä.

Yleinen öljynjalostusteollisuudessa käytetty menetelmä on 10 alkylointimenetelmä, jossa korkeaoktaaninen bensiini valmistetaan reagoittamalla isoparafiineja katalyytin, edullisesti fluorivedyn, läsnäollessa olefiiniyhdisteiden kanssa. Eräs tämän alkylointimenetelmän yleisesti käytetty versio on samanlainen kuin US-patentissa no 3 213 157 selos-15 tettu versio, jossa käytetään seisotusastiaa, reaktorinou-suputkea ja jäähdytinlämmönvaihdinta, jotka on yhdistetty tavalla, joka mahdollistaa nestemäisen alkylointikatalyytin luonnollisen kiertämisen. Isoparafiinien ja olefiinien hii-livetysyöttöseos viedään reaktorinousuputken tuloon, jos-20 sa kohdassa lämmönvaihtimesta tuleva jäähdytetty alkyloin-tikatalyytti sekoitetaan perinpohjaisesti hiilivetysyöt-·;··; töön, jolloin muodostuu hiilivety-katalyyttiseos. Hiilive- .···. ty-katalyyttiseoksen ja katalyytin tiheyserosta johtuen . <1<: seos virtaa ylöspäin luonnollisen konvektion ansiosta reak- . . 25 torin nousuputken läpi reaktorin poistoaineen purkautuessa lopuksi seisotusastiaan. Seisotusastiassa tapahtuu sekoit-tumattoman hiilivetyfaasin erottuminen katalyyttifaasista katalyyttifaasin painuessa astian alempaan osaan muodostaen siellä hiilivedyn ja katalyytin väliin neste-nesterajapin-30 nan. Painovoima palauttaa laskeutuneen katalyytin lämmönvaihtimeen, joka sijaitsee jossakin seisotusastian alapuo- ____ leila, ja jossa se jäähdytetään ja sekoitetaan uudelleen ^*·· sisään saapuvaan hiilivetysyöttöön syklin toistamiseksi.

'! Tällaisen alkylointimenetelmän toimintaolosuhteet ovat 35 alalla hyvin tunnettuja ja niitä on selostettu monissa erilaisissa julkaisuissa ja esimerkiksi US-patenteissa numerot 3 213 157, 3 249 650 ja 3 544 651.

2 101550

Alkylointimenetelmän toimintaan liittyvänä huolena on al-kyylikatalyytin turvallinen käsittely, siirtäminen ja varastoiminen. Tavallisesti varastointiastiaa käytetään minkä tahansa valmistetun katalyytin panostamiseen, jota kata-5 lyyttiä voidaan tarvita jaksoittaisesti prosessin uudelleenlataamiseen, kun katalyytti on kulutettu sen toiminnan aikana, mutta myös varastointiastiaa käytetään tarvittaessa prosessin sisältämän katalyytin varastoimiseen. Tämä kata-lyyttipanos on sisällytetty ensisijaisesti, muttei yksin-10 omaisesti, seisotusastiaan, reaktorinousuputkeen, lämmönvaihtimeen ja yhdistävään putkistoon. Kuten usein tapahtuu, tiivistymättömät kaasut saapuvat katalyytin varastoastiaan erilaisin keinoin, kuten paineistusjärjestelmän avulla, jota käytetään tuoreen katalyytin siirtämiseen laitoksesta, 15 joka vastaanottaa ja purkaa varastoitavat aineet varastoin-tiastiaan. Tiivistymättömien kaasujen läsnolosta reaktioas-tiassa johtuen estetään mitkä tahansa yritykset siirtää menetelmän sisältämä katalyyttipanos käyttämättä astian ilmaamista ilmakehään tai levittämättä käsittelyjärjestel-20 män kautta. Tämä johtuu siitä, että tiivistymättömät kaasut paineistavat katalyytin varastointiastian, kun prosessista peräisin olevaa katalyyttiä siirretään. Varastointiastian-paineistus aiheuttaa sanotun katalyytin siirron jatkamiseen tarvittavan paineen käyttövoiman eliminoinnin.

25

Tavanonomainen alkylointiyksikkö saa aikaan keinon kata-lyyttivarastointiastian ilmakehään tuulettamiseksi tai purkamiseksi käsittelyjärjestelmän kautta kun katalyyttiä siirretään joko prosessista tai vastaanottavista ja purka-’·’* 30 vista laitteista; kuitenkin ympäristö- ja taloudellisista • e :,· seikoista johtuen tämä ei ole edullinen menettely. Lisäon- • · .... gelma, joka liittyy katalyytin siirtoon prosessista varas- f... tointiastiaan on se, että tapauksissa, joissa paine on sama ♦ kuin varastointiastiassa oleva paine, ei ole mitään vaikut-35 tavaa voimaa, joka ajaisi katalyytin astiaan, jolloin pro-sessiputkistoon ja astiaan jää jäljelle katalyyttiä, joka ei kykene liikkumaan varastointiastiaan.

3 101550

Esillä olevan keksinnön kohteena on saada aikaan parannettu menetelmä ja katalyyttinesteen siirtokeino alkylointimene-telmässä.

5 Keksinnön lisäkohteena on saada aikaan apukeino, jolla alky lointiyksikön prosessijärjestelmässä oleva nestemäisen katalyytin panos voidaan siirtää varastointiastiaan käyttämällä painovoimaa tarvitsematta turvautua tällaisen astian tuulettamiseen ilmakehään tai sen purkamiseen.

10

Muita tämän keksinnön kohteita ovat ympäristön turvallisuuden parantaminen alkylointiyksikön toimiessa, toimivan al-kylointiyksikön taloudellisuuden parantaminen minimoimalla katalyytin kulutusta ja nopean menetelmän katalyytin 15 siirtämiseksi turvavarastointiastiaan aikaansaaminen.

Tämän keksinnön kohteet saavutetaan laajasti järjestelyllä, jossa laitteet on liitetty toisiinsa sellaisella tavalla, että mahdollistetaan alkylointikatalyytin siirto prosessi-20 astioista, laitteistosta ja yhdistävistä putkista katalyytin varastointiastiaan ilman, että tarvitaan sanotun varas-.tointiastian tuulettamista siirron aikana.

Eräässä tämän keksinnön suoritusmuodossa katalyytin varas-. , 25 tointiastia on sijoitettu paikkaan, jolla on suhteellinen ' korkeusasema tällaisen prosessilaitteiston alapuolella, kuten esimerkiksi katalyytin jäähdytinlämmönvaihtimen, sei-sotusastian, reaktorinousuputken ja koko yhdistävän putkiston alapuolella. Tähän suoritusmuotoon kuuluu myös tuule-30 tusjohto, joka yhdistää varastointiastian höyrytilan ja • · :t: seisotusastian höyrytilan siten, että mahdollistetaan näi- den kahden astian välinen paineentasaus katalyytin varas-... toon juoksuttamisen aikana. Tässä suoritusmuodossa varas- tointiastian sisällöt eristetään prosessista asentamalla 35 kaksi kauko-ohjattavaa venttiiliä, joista toinen sijaitsee putkessa, joka yhdistää varastointiastian prosessiin, varastointiastian yläpuolella olevassa korkeuspisteessä mutta prosessilaitteiston ja putkiston alapuolella, ja toinen kauko-ohjattava venttiili sijaitsee tuuletusputkessa, joka 4 101550 yhdistää prosessin seisotusastian ja katalyytin varastoin-tiastian. Tämän keksinnön yhteydessä katalyytin valutustoi-minta voidaan suorittaa tuulettamatta, kuten aiemmin tehtiin, katalyytin varastointiastiasta peräisin olevaa pro-5 sessipainetta ilmakehään neutralointijärjestelmän ja pois-levittämisen kautta.

Toiset tämän keksinnön aspektit, kohteet ja edut tulevat ilmi tutkimalla tätä selostusta, oheistettuja patenttivaa-10 timuksia ja piirrosta, joka on tehty tämän keksinnön suoritusmuodon valaisemiseksi.

Kuvio 1 on yksinkertaistettu kaavioesitys alkylointiproses-sin osasta, joka käsittää alkylointireaktorin nousuputken, 15 seisotusaltaan, jäähdytyslämmönvaihtimen ja varastointias-tian, ja esittää sellaisen järjestelyn, joka on sopiva keksinnön suorittamiseen.

Mitä tulee kuvioon 1 siinä on esitetty katalyyttinen alky-: ; : 20 lointilaitteisto ja -menetelmä. Koska tämän keksinnön suo rittaminen ei riipu spesifisistä alkylointiprosessin toiminta-olosuhteista, kuten reaktion lämpötilasta, reaktorin paineesta, katalyytti-hiilivetyseossuhteista eikä isopara-fiini-olefiinisuhteista ja koska nämä toimintaolosuhteet 25 ovat alalla hyvin tunnettuja, niitä ei selosteta tässä selityksessä.

Kuviossa 1 on esitetty järjestelmä 8 alkylointiprosessin suorittamiseksi, joka järjestelmä käsittää seisotusastian 30 10, nousuputkireaktorin 12, katalyytin jäähdyttimen 14 ja • « ·/· seisotusastian 10 alaosan ja katalyytin jäähdyttimen 14 välissä olevan nestevirran yhdistämisputken 16. Hiilivety-... syöttömateriaali, joka käsittää olefiinien ja isoparafii- *!', nien seoksen, johdetaan putken 18 kautta nousuputkireakto- 35 rin 12 alaosaan, joka on katalyytin jääähdyttimen 14 ja seisotusastian 10 keskiosan välissä nestevirtayhteydessä. Hi ilivetysyöttömateriaali viedään oleellisesti katalyytin jäähdyttimen 14 lähtöön, jossa kiertävä nestemäinen katalyytti virtaa luonnollisen konvektion ansiosta seisotusas- 5 101550 tiasta 10 putken 16 kautta katalyytin jäähdyttimen 14 läpi ja sekoittuu putkesta 18 sisäänsuihkutettuihin hiilivetyihin muodostaen seoksen. Esillä olevan keksinnön järjestelmässä käytettävä tällä hetkellä edullinen nestemäinen kata-5 lyytti käsittää HF-hapon ja veden seoksen. Täten muodostettu seos nousee ylöspäin nousuputkireaktorin 12 läpi, jossa reaktorin poistoaine purkautuu nousuputkireaktorista 12 seisotusastiaan 10. Seisotusastiaan 10 saavuttaessa muodostuu kaksi erillistä nestefaasia katalyyttifaasin 20 sakkau-10 tuessa seisotusastian 10 alaosaan ja hiilivetyfaasin muodostuessa katalyyttifaasin yläpuolelle ja neste-nesteraja-pinnan 24 muodostuessa niiden väliin. Katalyytti kiertää jatkuvasti järjestelmän läpi selkeytyen seisotusastiässä 10 ja kulkien putken 16, katalyytin jäähdyttimen 14 ja nou-15 suputkireaktorin 12 läpi.

Jotta saadaan aikaan turvallinen, luotettava ja nopea menetelmä alkylointikatalyytin siirtämiseksi alkylointiproses-silaitteistosta ilman, että käytetään paineistusseisotusas-: ; : 20 tian 10 katalyyttivarastointistandardia ja tuuletetaan sa- : manaikaisesti astiaa 26 siirto-operaation aikana, katalyy- tin varastointiastia 26 sijoitetaan suhteelliseen korkeu-.···. teen niiden alkylointiprosessilaitteiden korkeuksien ala puolelle, jotka laitteet käsittävät seisotusastian 10, nou-. . 25 suputkireaktorin 12, katalyytin jäähdyttimen 14 ja johdon 16. Eräässä suoritusmuodossa katalyytin varastointiastia 26 voidaan sijoittaa perustason alapuolelle. Tämä korkeusero on esitetty 28:na. Johto 30 saa aikaan katalyytin jäähdyttimen 14 alaosan ja katalyytin varastointiastian 26 ala- *·** 30 osan välisen nestevirtausyhteyden. Valutustoiminnan aika- « « "·'! na avataan kauko-ohjattava venttiili 32, joka on asetettu putkeen 30 suhteelliseen korkeuteen katalyytin varastoin-... tiastian 26 yläpuolelle mutta sanotun prosessilaitteiston alapuolelle, joka laitteisto käsittää seisotusastian 10, 35 nousuputkireaktorin 12, katalyytin jäähdyttimen 14 ja putken 16, jolloin mahdollistetaan katalyytin valuminen putken 30 kautta. Kun katalyytti juoksee pois, katalyyttifaasin 34 taso varastointiastiassa 26 nousee ja katalyyttifaasin 20 taso seisotusastiassa 10 laskee.

6 101550

Tuuletusjohto 36 yhdistää keskenään katalyytin varastoin-tiastian 26 yläosan ja seisotusastian 10 yläosan toimien johtona, joka saa aikaan katalyytin varastointiastian 26 höyrytilan 38 ja seisotusastian 10 höyrytilan 40 välisen 5 nestevirtausyhteyden. Seisotusastian 10 höyrytila 40 on eristetty myötävirtaan käsittelystä ja purkaus järjestelmistä (ei esitetty) paineturvaventtiilillä 37. Astioiden 10 ja 26 välinen paine tasataan avaamalla kauko-ohjattu venttiili 42, joka on sijoitettu tuuletuslinjaan 36, jota venttiiliä 10 42 käytetään myös astioiden 10 ja 26 höyrytilojen eristämi seen, kun venttiili 42 on sulkutilassa. Venttiilin 42 avaaminen poisvalutustoiminnan aikana saa aikaan näiden kahden astian höyrytilan paineen tasoittumisen ja mahdollistaa siten katalyytin poisvaluttamisen sanotusta prosessilait-15 teistosta katalyytin varastointiastiaan 26 käyttämällä yksinomaan painovoimaa.

Esimerkki

Seuraava laskettu esimerkki on esitetty keksinnön sovellu- : 20 tuksen valaisemiseksi kaupallisessa skaalassa. Taulukossa : I esitetään happoseisotusastiassa olevat olosuhteet yhdessä niihen kuuluvine laitteineen sekä esitetään katalyytin va-rastointiastiassa olevat olosuhteet. Taulukossa esitetyt alkuolosuhteet osoittavat kussakin astiassa olevan katalyy-25 tin tilavuuden, kussakin astiassa olevan höyrytilan alku-paineen ja kussakin astiassa olevan suhteellisen nestemäisen katalyytin korkeuden. Lisäksi esitetään kussakin astiassa olevien olosuhteiden muutos, kun keksintö on toiminnassa.

• 30 • · • « • · « « · ··«« ♦

Taulukko 1 7 101550

Lopullinen Lopullinen Lähtö_(W/Q tuuletus) (tuuletuksella) 5 happokatalyyt in määrä seisotusastiassa 10, nousuputkireaktorissa 12, jäähdytti-10 messä 14 ja putkistossa 181,6 tn 68,1 kg 0

Seisotusastian 10 höyrytilassa 40 15 oleva paine 827 kPa 758 kPa 765 kPa

Happokatalyytin 20 taso seisotusastiassa 10 j a kata-20 lyytin varastointi-astiaan 26 johtavissa putkissa suhteessa varastointiastiassa 26 olevaan happdkata- 25 lyytin 34 tasoon 9,25 m 3,08 m -3,08 m

Happokatalyytin 34 määrä 22,7 136,2 kg 204,3 kg : : ; 30 Varastointiastian 26 , : höyrytilassa 38 oleva paine 414 kPa 793 kPA 765 kPa : Alussa ennen poisvaluttamisen prosessilaitteistosta alkua 35 on seisotusastian 10 höyrytilan 40 ja varastointiastian 26 höyrytilan 38 välillä olemassa tavallisesti paine-ero. Kun katalyytti lasketaan pois seisotusastiasta 10 nesteen tason korkeusero kahden astian välissä muuttuu ja varastointiastian 26 höyrytilassa olevat tiivistymättömät kaasut tiivis-40 tyvät. Tämä prosessi jatkuu, kunnes näiden kahden astian . . välinen paine tasoittuu ja siinä tapauksessa, jossa varas- • « ’·* , tointiastian 26 korkeustaso on alle seisotusastian 10 kor- ··** keustason, varastointiastian 26 höyrytilan 38 paine nousee :*** pisteeseen, joka ylittää seisotusastiassa 10 olevan paineen 45 seisotusastiassa 10 olevien nesteiden korkeuspaineen määrällä. Tämä saa aikaan energiapotentiaalien tasapainottumisen vastaavien astioiden 10 ja 26 nestetasoilla. Venttii-liputki 36, joka yhdistää varastointiastian 26 ja seisotusastian 10 höyrytilat, saa aikaan johdon paineen tasaamisek-50 si näiden kahden astian höyrytiloissa. Venttiiliputken oi- 8 101550 lessa auki prosessilaitteistoon jäävän katalyytin korkeus-painetta käytetään jäljelle jääneen katalyytin poisvalut-tamiseksi varastointiastiaan ja siten valutusoperaation loppuunsuorittamiseen.

5

Kohtuullisia variaatioita ja muunnoksia voidaan tehdä yhdistämällä ja järjestämällä selityksessä ja piirroksessa esitettyjä osia tai elementtejä tai prosesseja ilman, että poiketaan keksinnön hengestä ja piiristä, jotka on määri-10 tetty seuraavissa vaatimuksissa.

h 4

4 · I 4 I I

4 « I

I I

I I I

« t • · * · •

IM

«

Claims (10)

101550 9

1. Järjestelmä alkylointiprosessin suorittamiseksi, joka järjestelmä on tyyppiä, joka käsittää seisotusastialait-5 teiston (10) nestemäisten hiilivetyjen ja nestemäisen katalyytin seoksen vastaanottamiseksi ja mahdollistaa nestemäisten hiilivetyjen erottamisen nestemäisistä katalyyteistä, katalyytin jäähdytinlaitteiston (14) nestemäisen katalyytin jäähdyttämiseksi, ensimmäisen putkiston (16) 10 virtayhteydessä seisotusastialaitteiston (10) alemman osan ja katalyytin jäähdytinlaitteiston (14) välillä juoksevan katalyytin johtamiseksi seisotusastialaitteis-tosta (10) katalyytin jäähdytinlaitteistoon (14), nousu-putkireaktorilaitteiston (12) virtayhteydessä katalyytin 15 jäähdytinlaitteistoon (14), seisotusastialaitteistoon (10) ja nestemäisen hiilivedyn syöttöön (18) jäähdytetyn katalyytin johtamiseksi katalyytin jäähdytinlaitteistosta (14) ja nestemäisen hiilivedyn johtamiseksi nestemäisen hiilivedyn syötöstä (18) sekoituksena seisotusastialait-20 teistoon (10) seisotusastialaitteiston (10), ensimmäisen putkiston (16), katalyytin jäähdytinlaitteiston (14) ja 1 '· nousuputki-reaktorilaitteiston (12) ollessa sijoitettuna korkeustasolle, joka on ensimmäisen korkeustason yläpuolella, tunnettu siitä, että se käsittää 25 katalyytin varastointiastialaitteiston (26) vähintään • · osan järjestelmässä (8) käytetystä juoksevasta katalyy- • · ... tistä säilyttämiseksi alkylointiprosessin suorittamiseen • · · *·* * katalyytin varastointiastialaitteiston (26) ollessa si joitettu toiselle korkeustasolle, joka on ensimmäisen ♦ * : ’·· 30 korkeustason alapuolella, • · · V · toisen putkiston (30), joka on virtayhteydessä katalyytin .·. : jäähdytinlaitteiston (14) ja katalyytin varastointiastia laitteiston (26) välille juoksevan katalyytin johtamiseksi niiden välillä, ja 35 ensimmäisen venttiilistön (32) sijoitettuna toiseen put-• V kistoon (30) juoksevan katalyytin kulun toisen putkiston läpi estämiseksi ja vaihtoehtoisesti nestemäisen katalyytin kulun toisen putkiston läpi sallimiseksi. 10 101550

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi: kolmannen putkiston (30) yhdistettynä virtayhteydessä seisotusastialaitteiston (10) yläosan ja varastointias-5 tialaitteiston (26) yläosan välille virtauksen johtamiseksi niiden välillä.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi: 10 toisen venttiilistön (42) sijoitettuna kolmanteen putkistoon (36) virtauksen estämiseksi kolmannen putkiston läpi ja vaihtoehtoisesti virtauksen kolmannen putkiston läpi mahdollistamiseksi.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että toinen korkeustaso on maanpinnan yläpuolella ja ensimmäinen venttiilistä (32) ja toinen venttiilistö (42) on sijoitettu toisen korkeustason yläpuolelle.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että juokseva katalyytti käsittää HF-hapon ja veden seoksen.

6. Menetelmä alkylointireaktion suorittamiseksi, joka on 25 sitä tyyppiä, joka sisältää nestemäisen hiilivedyn ja nestemäisen katalyytin seoksen seisottamisen seisotusas- • · tiassa (10) nestemäisen hiilivedyn erottamiseksi neste- • · · ' mäisestä katalyytistä, täten erotetun nestemäisen kata lyytin jäähdyttämisen (14), syötetyn hiilivedyn (18) se- • · • 30 koittamisen täten jäähdytettyyn erotettuun juoksevaan ka- • · · V * talyyttiin (16) niiden seoksen saamiseksi, täten tuotetun jäähdytetyn erotetun nestemäisen katalyytin ja hiilive-tysyötön reagoittamisen (12) ja täten reagoitetun juoksevan katalyytin ja hiilivetysyötön seoksen kierrättämisen 35 seisotusastiaan (10), tunnettu siitä, että se käsittää : ’.· a) kuljetusvälineen (16, 30) erotetun juoksevan katalyy tin siirtämiseksi varastointiastiaan (26) aikaansaamisen, 101550 11 b) erotetun juoksevan katalyytin siirtämisen välineen kautta painovoiman avulla varastointiastiaan, ja c) erotetun nestemäisen katalyytin varastoimisen varas-tointiastiassa (26) . 5

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että varastointiastia (26) on sijoitettu maanpinnan alapuolelle.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se lisäksi käsittää varastointiastian (26) tuulettamisen (36) samanaikaisesti kun erotettua juoksevaa katalyyttiä siirretään (30) varastointiastiaan (26).

9. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi varastointiastian (26) tuulettamisen (36) samanaikaisesti kun erotettua juoksevaa katalyyttiä siirretään varastointiastiaan (26).

10. Jonkin patenttivaatimuksen 6-9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että juokseva katalyytti käsittää HF-ha-pon ja veden seoksen.