PL164911B1 - Urzadzenie do prowadzenia procesu alkilowania i sposób prowadzenia procesu alkilowania PL PL PL - Google Patents

Abstract

1. Urzadzenie do prowadzenia procesu alkilowa- nia, zawierajace pionowy odstojnik, wspólny dla kilku pionowych reaktorów, polaczony przewodami z górnymi wylotami pionowych reaktorów, których dolne wloty sa polaczone z przewodem doprowadzajacym reagenty, znamienne tym, ze dolna czesc odstojnika (14) jest polaczona przewodami (16, 17, 18, 19) z górnymi wy- lotami reaktorów (10, 1 1 ,1 2 , 13) i zawiera co najmniej jedna przegrode (50, 52) dzielaca te czesc na co naj- mniej dwie kom ory(54, 56, 58,60), których wyloty (62, 64, 66, 68) umieszczone w dnie odstojnik a (14) pola- czone sa z przewodami (26, 27, 28, 29) odprowadzaja- cym i c ie z sz a ciecz, n a to m ia s t sro d k o w a czesc odstojnika (14) jest polaczona z przewodem (34) odpro- wadzajacym lzejsza ciecz. 5. Sposób prowadzenia procesu alkilowania, zwlaszcza alkilowania izoparafi n za pomoca olefln w obecnosci katalizatora alkilowania, polegajacy n a wpro- wadzaniu mieszaniny ciezszej cieczy i lzelszej cieczy, utworzone) w serii pionowych reaktorów do strefy roz- dzialu w odstojniku, rozdzielaniu mieszaniny powyzszej ciezszej cieczy i powyzszej lzejszej cieczy wewnatrz strefy rozdzialu, w której tworzy sie poziom granicy faz ciecz- ciecz pomiedzy ciezsza i lzejsza ciecza, znamienny tym, ze dzieli sie przedmiotowa ciezsza ciecz w dolnej czesci strefy rozdzialu przesylajac ja do oddzielnych komór w strefie rozdzialu, usuw a sie ciezsza ciecz zawierajaca katalizator, obecna w dolnej czesci strefy rozdzialu, w postaci oddzielnych strum ieni z omawianych komór w dolnej czesci odstojnlka, a nastepnie zawraca sie wy- plyw z komór do pionowych reaktorów. FIG. 1 PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie i sposób prowadzenia procesu alkilowania. Niniejszy wynalazek dotyczy ogólnie metody i urządzenia do operowania cieczą.

Znana jest powszechnie w przemyśle naftowym praktyka wytwarzania wysokooktanowego paliwa silnikowego przez alkilowanie izoparafiny za pomocą olefiny w obecności katalizatora alkilowania; najlepiej gdy jest nim ciekły kwas fluorowodorowy lub fluorowodór. Proces taki określany jest jako proces alkilowania lub po prostu proces alkilowania. Odciek z reaktora do alkilowania, zawierający węglowodór i kwas wpływa do ustawionego na ogół pionowo odstojnika w jego środkowej części. Faza węglowodorowa oddziela się w odstcjniku od fazy kwaśnej,

164 911 przy czym faza węglowodorowa znajduje się w górnej części odstojnika, a faza kwaśna w dolnej części odstojnika. Zgodnie z tym, powierzchnia rozdziału faz ciecz-ciecz pomiędzy fazą kwaśną i fazą węglowodorową tworzy się wewnątrz odstojnika. W tym przypadku, powierzchnia rozdziału faz ciecz-ciecz znajduje w takim punkcie na wysokości odstojnika, gdzie stężenie kwasu w materiale, znajdującym się w odstojniku jest większa o ustaloną uprzednio wielkość niż stężenie kwasu w produkcie alkilowania doprowadzonym do odstojnika z reaktora. Fazę węglowodorową frakcjonuje się w celu oddzielenia niskowrzących węglowodorów z produktu alkilowania, a fazę kwasową oziębia się i zawraca do reaktora alkilowania. Gdy jest to konieczne, kwaśny katalizator można usunąć z układu w celu oczyszczenia go. Oczyszczony kwaśny katalizator oraz, jeśli to konieczne, dodatkowy, świeży kwas zawraca się do reaktora alkilowania.

Znane jest polepszanie ekonomiki procesu alkilowania przez zastosowanie dwu lub więcej reaktorów do alkilowania i przesyłanie poszczególnych strumieni produktu alkilowania do wspólnego odstojnika, tworząc w ten sposób wspólny zbiornik kwaśnego katalizatora w dolnej części wspólnego odstojnika. Następnie kwaśny katalizator odciąga się ze wspólnego zbiornika i przesyła pojedynczymi strumieniami do odpowiednich reaktorów alkilowania. Podczas gdy system alkilowania, stosujący wiele reaktorów i wspólny zbiornik kwaśnego katalizatora, w sposób efektywny zmniejsza koszty urządzeń, utrzymując wymagany stosunek węglowodoru do katalizatora dla każdego reaktora, a także powoduje efektywny wzrost produkcji benzyny wysokooktanowej, to system ten wymaga zapewnienia pewnych środków bezpieczeństwa. Na przykład, w przypadku wspólnego zbiornika kwaśnego katalizatora przeciek w jednym reaktorze mógłby spowodować opróżnienie całego zbiornika z katalizatorem, który zasila wiele reaktorów.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu i urządzenia do prowadzenia procesu alkilowania tak zaprojektowanego, aby zapewnić szczelny układ operowania płynnym katalizatorem.

Według wynalazku, urządzenie do prowadzenia procesu alkilowania, zawierające pionowy odstojnik wspólny dla kilku reaktorów pionowych charakteryzuje się według wynalazku tym, że pionowy odstojnik jest połączony w swej dolnej części przewodami z górnymi wylotami pionowych reaktorów, a dolne wloty reaktorów są połączone z przewodem wprowadzającym świeże substraty, przy czym dolna część odstojnika zawiera co najmniej jedną przegrodę dzielącą ją na komory, które to komory, poprzez wyloty umieszczone w dnie odstojnika są połączone, każda oddzielnie, z odpowiednimi przewodami odprowadzającymi oddzieloną fazę cięższą, natomiast środkowa część odstojnika jest połączona z przewodem odprowadzającym fazę lżejszą.

Korzystnie wloty pionowych reaktorów są połączone z przewodem wprowadzającym świeże substraty poprzez odpowiednie chłodnice, a przewody odprowadzające oddzieloną fazę cięższą są połączone przewodami z odpowiednimi chłodnicami.

Korzystnie przegroda rozciąga się od dna odstojnika w górę, w pobliże powierzchni rozdziału faz ciecz-ciecz.

Korzystnie przegroda rozciąga się od dna odstojnika do jego środkowej części, powyżej powierzchni rozdziału faz ciecz-ciecz.

Sposób prowadzenia procesu alkilowania, zwłaszcza izoparafin za pomocą olefin w obecności ciekłego katalizatora, w którym odciek z kilku reaktorów alkilowania rozdziela się we wspólnym odstojniku na lżejszą fazę węglowodorową i cięższą fazę zawierającą katalizator polega według wynalazku na tym, że cięższą fazę zawierającą katalizator odbiera się w postaci oddzielnych strumieni z kilku komór dolnej części odstojnika i zawraca się do poszczególnych reaktorów alkilowania.

Korzystnie poszczególne strumienie fazy cięższej przeprowadza się przez odpowiednie chłodnice przed zawróceniem do reaktorów alkilowania.

Korzystnie faza cięższa zawiera głównie ciekły katalizator fluorowodorowy, a faza lżejsza ciekły produkt węglowodorowy.

Korzystnie powierzchnię rozdziału faz ciecz-ciecz określa się jako poziom cieczy, na którym stężenie katalizatora jest równe lub wyższe o określoną uprzednio wielkość, od stężenia katalizatora w odcieku z reaktorów.

Reasumując istota wynalazku polega na tym, że dno wspólnego odstojnika kwasu zaopatrzono w szereg komór przeznaczonych na kwaśny katalizator. Liczba komór odpowiada co najmniej liczbie odpowiednich reaktorów, które dostarczają produkt alkilowania do wspólnego odstojnika. Oddzielne powrotne strumienie kwasu przeznaczone dla każdego reaktora są tak zaplanowane, ażeby wyciek zjednego reaktora lub z towarzyszącej mu chłodnicy nie powodował wypłynięcia większej ilości niż ilość kwaśnego katalizatora w jednej komorze wspólnego odstojnika połączonego z tym reaktorem. Wspólny odstojnik służy do pracy zarówno z fazą ciekłą, jak i gazową fazą węglowodorową pod zmniejszonym ciśnieniem, tak więc szybkość wycieku wynikająca z wycieku reaktora zmniejsza się do minimum.

W korzystnym przykładzie wykonania tego wynalazku wspólny odstojnik zaopatrzono w co najmniej jedną przegrodę rozciągającą się od ściany do ściany w dnie wspólnego odstojnika oraz w kierunku ku górze, w pobliżu lub powyżej powierzchni rozdziału między ciekłą fazą kwaśnego katalizatora, a ciekłą fazą węglowodorową we wspólnym odstojniku. Przegroda dzieli dolną część odstojnika na dwie lub więcej komór i zapobiega przepływowi cieczy pomiędzy tymi ilościami ciekłego kwaśnego katalizatora, które znajdują się w komorach i są zawracane do odpowiednich reaktorów. Do każdej z komór dołączono oddzielny wylot w dnie wspólnego odstojnika w celu zapewnienia powrotu kwaśnego katalizatora do odpowiedniego reaktora i dołączonej do niego chłodnicy.

Gdy poziom kwaśnego katalizatora obniży się na skutek wycieku lub wypłynięcia, ciekły węglowodór z odpowiednio obniżonej fazy węglowodorowej zastępuje utraconą objętość kwaśnego katalizatora i w ten sposób powoduje ciekłe uszczelnienie kwaśnego katalizatora w niecieknących komorach. Również można wprowadzić inną substancję o mniejszej gęstości i wyższej temperaturze wrzenia niż katalizator, ażeby zastąpić wyciekły kwaśny katalizator i spowodować ciekłe uszczelnienie.

W korzystnym przykładzie wykonania wynalazku zastosowano cztery reaktory z dołączoną do każdego z nich chłodnicą. Dwa pionowe reaktory umieszczono po przeciwnych stronach ustawionego pionowo odstojnika. Strumienie alkilatu z dwóch reaktorów z jednej strony odstojnika łączą się w miejscu lub powyżej wlotu odstojnika i wchodzą do odstojnika połączonym strumieniem. W podobny sposób łączy się alkilat z dwóch reaktorów z drugiej strony odstojnika i wchodzi pojedynczym strumieniem. Czterema oddzielnymi strumieniami kwaśny katalizator jest zawracany z odstojnika do czterech odpowiednich reaktorów pionowych poprzez cztery odpowiadające im chłodnice.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczne reaktory pionowe, odstojnik i chłodnice w rzucie pionowym, fig. 2 - w rzucie bocznym wzdłuż linii 2-2 fig. 1, fig. 3 - w rzucie bocznym wzdłuż linii 3-3 fig. 1, fig. 4 - w przekroju poprzecznym wzdłuż linii 4-4 z fig. 1.

Przy oznakowywaniu części na rysunku przyjęto zasadę, że te same części urządzenia oznaczono tymi samymi cyframi na wszystkich figurach.

Na fig. 12 i 3 pokazano cztery skierowane w górę reaktory rurowe 10,11,12 i 13 nazwane reaktorami pionowymi o przepływie otwartym na szczycie. Reaktory 10,11,12 i 13 połączone są z ustawionym pionowo odstojnikiem 14 za pomocą przewodów 16,17,18 i 19. Odstojnik 14 wyznacza rozciągającą się w kierunku pionowym strefę rozdziału, posiadając część dolną, górną i pośrednią. Odstojnik 14 posiada środki do rozdzielenia mieszaniny zawierającej ciecz cięższą i lżejszą. Wypływający alkilat wraz z kwaśnym katalizatorem wprowadza się przewodami 16, 17,18 i 19 z wylotów reaktorów 10,11,12 i 13 do dolnej części odstojnika 14.

Chociaż na fig. 1-4 przedstawiono cztery reaktory, to przy praktycznym stosowaniu tego wynalazku można stosować dowolną liczbę reaktorów.

Dolne zakończenie reaktorów pionowych 10, 11, 12 i 13 są połączone z odpowiednimi chłodnicami 20, 21, 22 i 23, do których wprowadza się przewodem 24 węglowodór wraz z dodatkowym świeżym kwasem, gdzie ochłodzony, ponownie zawrócony do obiegu lub wtórny kwaśny katalizator zostaje pobrany w celu utworzenia mieszaniny węglowodoru i kwaśnego katalizatora. Mieszaninę tę rozprasza się z dużą szybkością w kierunku ku górze i wprowadza przez chłodnicę 20,21, 22 i 23 do odpowiednich wlotów reaktorów pionowych 10, 11,12 i 13.

Przewodami wylotowymi 26, 27, 28 i 29 umieszczonymi w dnie wspólnego dla obu reaktorów odstojnika 14, wprowadzonymi w kierunku ku dołowi wypływa ciekły kwaśny katalizator, w celu zawrócenia ponownie do obiegu. Dolne końce przewodów wylotowych 26,

164 911

27,28,29 są połączone z chłodnicami 20,21,22 i 23 za pomocą odpowiednich przewodów 30, 31,32 i 33. W punkcie pośrednim leżącym na osi pionowej odstojnika 14 znajduje się przewód wylotowy 34, którym zostaje usunięty oddzielony, ciekły produkt węglowodorowy.

Podczas pracy, ciekłą, węglowodorową mieszaninę zasilającą, zawierającą mieszaninę zarówno czynnika alkilującego, takiego jak niskowrząca olefina, np. butylen oraz węglowodoru ulegającego alkilowaniu, takiego jak niskowrząca izoparafina, np. izobutan, wprowadza się przewodem 24, jak i świeżo przygotowany kwaśny katalizator. Mieszaninę zasilającą rozprasza się z dużą szybkością w chłodnicach 20, 21, 22 i 23, które zawierają oziębiony ciekły kwaśny katalizator, wywołując w ten sposób cyrkulację kwaśnego katalizatora we wprowadzanej mieszaninie węglowodorowej na skutek różnicy gęstości kwasu 38 z odstojnika 14 i świeżo przygotowanego kwaśnego katalizatora rozproszonego razem z węglowodorową mieszaniną zasilającą. W ten sposób działanie przepływu ciekłej węglowodorowej mieszaniny zasilającej powoduje pobieranie kwaśnego katalizatora. Węglowodorowa mieszanina zasilająca oraz oziębiony, zawrócony kwaśny katalizator przepływają współprądowo przez reaktory 10,11,12 i 13, co powoduje utworzenie materiału węglowodorowego w wyższej masie cząsteczkowej lub alkilatu o zwiększonej liczbie oktanowej, co jest dobrze znane ze stanu techniki.

Odciek reakcyjny, zawierający alkilat (to znaczy produkt węglowodorowy), katalizator i nieprzereagowany doprowadzany węglowodór przepływa z reaktorów 10,11,12 i 13 i wpływa do odstojnika 14 przewodamia 16,17,18 i 19. W odstojniku 14 odciek z reaktorów 10,11,12, i 13 dzieli się na dolną ciekłą fazę kwaśną i górną - ciekłą fazę węglowodorową. Jednakże zgodnie z wynalazkiem, korzystne jest, gdy odstojnik 14 pracuje zarówno z ciekłą, jak i gazową fazą węglowodorową, co przedstawiono na fig. 1.

Powierzchnia rozdziału faz ciecz-ciecz tworzy się na poziomie punktu 36 na wysokości odstojnika 14. Powierzchnia rozdziału faz powstaje na poziomie pomiędzy dolną, ciężką fazą kwaśną 38, a lżejszą fazą węglowodorową 40. Uważa się, że powierzchnia rozdziału faz 36 znajduje się na pionowej osi podłużnej komory wspólnego odstojnika 14 w takim punkcie, gdzie stężenie kwasu w materiale osadzonym w dolnej części odstojnika 14 jest równe lub wyższe, o określoną uprzednio wielkość, od stężenia kwasu w odcieku z reaktora, który to odciek jest dostarczany do wspólnego odstojnika 14 przewodami 17 i 19.

Na fig. 4 pokazana jest dolna część wspólnego odstojnika 14, która posiada przegrody 50 i 52, dzielące dolną część odstojnika 14 na cztery komory 54, 56,58 i 60. Jak pokazano na fig. 1, 2 i 3, przegrody 50 i 52 rozciągają się od dna odstojnika 14 do co najmniej jak najbliżej powierzchni rozdziału faz 36. Tak więc, kwaśny katalizator doprowadzany do odstojnika 14 z pary pionowych reaktorów z jednej strony odstojnika 14, a który spływa przeważnie po ściankach odstojnika 14, jest w większej części zawracany do odpowiedniej pary pionowych reaktorów.

Jak przedstawiono na rysunku, urządzenie do alkilowania może działać w taki sposób, by poziom powierzchni rozdziału faz 36 był inny w różnych komorach 54, 56, 58 i 60. Przegrody 50 i 52 mogą więc rozciągać się w górę, bardzo blisko poziomu powierzchni rozdziału faz w jednej komorze, natomiast w sąsiedniej komorze mogą sięgać znacznie ponad poziom powierzchni rozdziału faz. Zgodnie z tym, przegrody 50 i 52 mogą mieć dowolną żądaną wysokość i, o ile będzie to konieczne, mogą sięgać znacznie w głąb strefy węglowodorowej 40. Wymagania odnośnie przegród 50 i 52 są takie, by sięgały one dostatecznie wysoko, gdyż chodzi o to, aby komory 54, 56,58 i 60 mieściły w sobie zasadniczo całość kwaśnego katalizatora znajdującego się w dolnej części odstojnika 14.

Kwaśny katalizator odprowadza się z komór 54,56,58 i 60, odpowiednio, poprzez wyloty 62, 64, 66 i 68, przedstawione na fig. 4, które to wyloty są umieszczone w dnie wspólnego odstojnika 14 i połączone, odpowiednio, z przewodami 28,26,27 i 29, zapewniając w ten sposób przepływ cieczy. Kwaśny katalizator zawraca się do reaktorów pionowych poprzez chłodnice i przewody wzajemnie połączone.

Niniejszy wynalazek nie zależy od specyficznych warunków reakcji lub reagentów, ponieważ są one typowe i dobrze znane ze stanu techniki. Jednak jak uprzednio stwierdzono, konieczne jest, aby odstojnik 14 był niecałkowicie wypełniony cieczą i pracował pod niskim ciśnieniem, co zmniejszy do minimum szybkość wycieku w przypadku uszkodzenia.

164 911

Dla skrócenia niniejszego opisu nie podano konwencjonalnego wyposażenia dodatkowego, takiego jak pompy, dodatkowe przewody zasilające, dodatkowe wymienniki ciepła, urządzenia pomiarowe i kontrolne itd., ze względu na to, że nie odgrywają one żadnej roli przy objaśnianiu tego wynalazku.

Wynalazek ten można stosować w szerokim zakresie dla znajdującej się w odstojniku ciężkiej cieczy. Można dokonać różnych modyfikacji tego wynalazku, takich jak umieszczenie dodatkowych komór zawierających katalizator kwaśny.

164 911

FIG. 4

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 10 000 zł

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do prowadzenia procesu alkilowania, zawierające pionowy odstojnik, wspólny dla kilku pionowych reaktorów, połączony przewodami z górnymi wylotami pionowych reaktorów, których dolne wloty są połączone z przewodem doprowadzającym reagenty, znamienne tym, że dolna część odstojnika (14) jest połączona przewodami (16,17,18,19) z górnymi wylotami reaktorów (10, 11, 12, 13) i zawiera co najmniej jedną przegrodę (50, 52) dzielącą tę część na co najmniej dwie komory (54, 56,58, <>0), których wyloty (6^2,64,66,68) umieszczone w dnie odstojnika (14) połączone są z przewodami (26,27,28,29) odprowadzającymi cięższą ciecz, natomiast środkowa część odstojnika (14) jest połączona z przewodem (34) odprowadzającym lżejszą ciecz.
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wloty pionowych reaktorów (10,11, 12,13) są połączone z przewodem (24) wprowadzającym świeże substraty poprzez chłodnice (20, 21, 22, 23), a przewody (26, 27, 28, 29) odprowadzające oddzieloną fazę cięższą są połączone przewodami (30,31,32,33) z chłodnicami (20,21,22,23).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że co najmniej jedna przegroda (50, 52) rozciąga się od dna odstojnika (14) w górę do poziomu powierzchni granicy faz ciecz-ciecz (36).
4. 4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że co najmniej jedna przegroda (50, 52) rozciąga się od dna odstojnika (14) do części pośredniej, ponad poziom granicy faz ciecz-ciecz (36).
5. 5. Sposób prowadzenia procesu alkilowania, zwłaszcza alkilowania izoparafin za pomocą olefin w obecności katalizatora alkilowania, polegający na wprowadzaniu mieszaniny cięższej cieczy i lżelszej cieczy, utworzonej w serii pionowych reaktorów do strefy rozdziału w odstojniku, rozdzielaniu mieszaniny powyższej cięższej cieczy i powyższej lżejszej cieczy wewnątrz strefy rozdziału, w której tworzy się poziom granicy faz ciecz-ciecz pomiędzy cięższą i lżejszą cieczą, znamienny tym, że dzieli się przedmiotową cięższą ciecz w dolnej części strefy rozdziału przesyłając ją do oddzielnych komór w strefie rozdziału, usuwa się cięższą ciecz zawierającą katalizator, obecną w dolnej części strefy rozdziału, w postaci oddzielnych strumieni z omawianych komór w dolnej części odstojnika, a następnie zawraca się wypływ z komór do pionowych reaktorów.
6. 6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że jako cięższą ciecz stosuje się głównie ciekły katalizator fluorowodorowy, natomiast jako lżejszą ciecz stosuje się ciekły produkt węglowodorowy.
7. 7. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że powierzchnię granicy faz ciecz-ciecz umieszcza się na poziomie, przy którym stężenie katalizatora jest równe lub większe o ustaloną uprzednio wartość niż stężenie katalizatora w wycieku z reaktora.