RU2678980C1 - Aromatising non-aromatic hydrocarbons - Google Patents
Aromatising non-aromatic hydrocarbons Download PDFInfo
- Publication number
- RU2678980C1 RU2678980C1 RU2018106355A RU2018106355A RU2678980C1 RU 2678980 C1 RU2678980 C1 RU 2678980C1 RU 2018106355 A RU2018106355 A RU 2018106355A RU 2018106355 A RU2018106355 A RU 2018106355A RU 2678980 C1 RU2678980 C1 RU 2678980C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrocarbons
- gaseous
- feed
- stream
- flavoring
- Prior art date
Links
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims abstract description 116
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 202
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 185
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 176
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 169
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 124
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 83
- 238000005899 aromatization reaction Methods 0.000 claims abstract description 71
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 71
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 67
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 66
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims abstract description 40
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000000796 flavoring agent Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 18
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 9
- 235000013355 food flavoring agent Nutrition 0.000 claims abstract description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract 13
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 106
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 47
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 claims description 46
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 46
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 46
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 27
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 26
- 235000019634 flavors Nutrition 0.000 claims description 20
- 239000001294 propane Substances 0.000 claims description 19
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 claims description 16
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 14
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 10
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- QWTDNUCVQCZILF-UHFFFAOYSA-N isopentane Chemical compound CCC(C)C QWTDNUCVQCZILF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 8
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 6
- NNPPMTNAJDCUHE-UHFFFAOYSA-N isobutane Chemical compound CC(C)C NNPPMTNAJDCUHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 4
- AFABGHUZZDYHJO-UHFFFAOYSA-N dimethyl butane Natural products CCCC(C)C AFABGHUZZDYHJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 4
- 239000001282 iso-butane Substances 0.000 claims description 3
- 235000013847 iso-butane Nutrition 0.000 claims description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims 3
- 239000001273 butane Substances 0.000 claims 1
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 28
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 11
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 abstract description 3
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 58
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 48
- 239000000047 product Substances 0.000 description 30
- 230000008569 process Effects 0.000 description 25
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 25
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 21
- 230000006870 function Effects 0.000 description 21
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 19
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 19
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 17
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 17
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 17
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 15
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 15
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 14
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 12
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 11
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 235000013844 butane Nutrition 0.000 description 10
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 description 10
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 10
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 9
- -1 C 4 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 8
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 8
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 7
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 7
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 7
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003570 air Substances 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 6
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 6
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 6
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 6
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 5
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 5
- URLKBWYHVLBVBO-UHFFFAOYSA-N Para-Xylene Chemical group CC1=CC=C(C)C=C1 URLKBWYHVLBVBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 4
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 4
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 4
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 4
- 238000011027 product recovery Methods 0.000 description 4
- 238000007363 ring formation reaction Methods 0.000 description 4
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 4
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 3
- 150000001338 aliphatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 3
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 3
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 3
- 229930195735 unsaturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N Methanethiol Chemical compound SC LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 150000001925 cycloalkenes Chemical class 0.000 description 2
- 125000000753 cycloalkyl group Chemical group 0.000 description 2
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000007327 hydrogenolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000002343 natural gas well Substances 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 229930195734 saturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 2
- 150000003738 xylenes Chemical class 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 238000004523 catalytic cracking Methods 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001833 catalytic reforming Methods 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 239000012084 conversion product Substances 0.000 description 1
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 150000001924 cycloalkanes Chemical class 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- XLNZHTHIPQGEMX-UHFFFAOYSA-N ethane propane Chemical compound CCC.CCC.CC.CC XLNZHTHIPQGEMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 238000004508 fractional distillation Methods 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 1
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 1
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 1
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000002898 organic sulfur compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 150000003961 organosilicon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000012925 reference material Substances 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 238000004230 steam cracking Methods 0.000 description 1
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C15/00—Cyclic hydrocarbons containing only six-membered aromatic rings as cyclic parts
- C07C15/02—Monocyclic hydrocarbons
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
- B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
- B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
- B01J29/064—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof containing iron group metals, noble metals or copper
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
- B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
- B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
- B01J29/40—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
- B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
- B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
- B01J29/40—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively
- B01J29/405—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively containing rare earth elements, titanium, zirconium, hafnium, zinc, cadmium, mercury, gallium, indium, thallium, tin or lead
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C2/00—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms
- C07C2/76—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by condensation of hydrocarbons with partial elimination of hydrogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C5/00—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms
- C07C5/32—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by dehydrogenation with formation of free hydrogen
- C07C5/373—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by dehydrogenation with formation of free hydrogen with simultaneous isomerisation
- C07C5/393—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by dehydrogenation with formation of free hydrogen with simultaneous isomerisation with cyclisation to an aromatic six-membered ring, e.g. dehydrogenation of n-hexane to benzene
- C07C5/41—Catalytic processes
- C07C5/415—Catalytic processes with metals
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
- F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
- F02C3/22—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products the fuel or oxidant being gaseous at standard temperature and pressure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
- B01J2219/00087—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
- B01J2219/00103—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor in a heat exchanger separate from the reactor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2229/00—Aspects of molecular sieve catalysts not covered by B01J29/00
- B01J2229/10—After treatment, characterised by the effect to be obtained
- B01J2229/18—After treatment, characterised by the effect to be obtained to introduce other elements into or onto the molecular sieve itself
- B01J2229/186—After treatment, characterised by the effect to be obtained to introduce other elements into or onto the molecular sieve itself not in framework positions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/28—Phosphorising
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C2529/00—Catalysts comprising molecular sieves
- C07C2529/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites, pillared clays
- C07C2529/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
- C07C2529/40—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2220/00—Application
- F05D2220/30—Application in turbines
- F05D2220/32—Application in turbines in gas turbines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2220/00—Application
- F05D2220/70—Application in combination with
- F05D2220/76—Application in combination with an electrical generator
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИCROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS
[0001] По данной формуле изобретения к заявке испрашивается преимущество приоритета по заявке на патент США, серийный № 62/232.609, поданной 25 сентября, 2015, и 62/253.268, поданной 10 ноября, 2015, под названием AROMATIZATION OF NON-AROMATIC HYDROCARBONS; и заявке на европейский патент № 15195311.4, поданной 19 ноября 2015, которые все полностью включены здесь в качестве ссылок. [0001] This claims claims priority over US Patent Application Serial No. 62 / 232.609, filed September 25, 2015, and 62 / 253.268, filed November 10, 2015, under the name AROMATIZATION OF NON-AROMATIC HYDROCARBONS; and European Patent Application No. 15195311.4, filed November 19, 2015, which are all fully incorporated herein by reference.
[0002] Следующие родственные заявки также полностью включены здесь в качестве ссылок: заявка на патент США, серийный № 62/234.262, поданная 29 сентября, 2015; заявка на европейский патент № 15195314.8, поданная 19 ноября, 2015; заявка на патент США, серийный № 62/234.240, поданная 29 сентября, 2015; заявка на европейский патент № 15197698.2, поданная 3 декабря, 2015; заявка на патент США, серийный № 62/247.795, поданная 29 октября, 2015; заявка на европейский патент № 15197700.6, поданная 03 декабря, 2015; заявка на патент США, серийный № 62/248.374, поданная 30 октября, 2015; заявка на европейский патент № 15197702.2, поданная 3 декабря, 2015; заявка на патент США, серийный № 62/253.268, поданная 10 ноября, 2015; заявка на патент США, серийный № 62/326.918, поданная 25 апреля, 2016; заявка на европейский патент № 16175163.1, поданная 20 июня, 2016; заявка на патент США, серийный № 62/299.730, поданная 25 февраля, 2016; заявка на европейский патент № 16167395.9, поданная 28 апреля, 2016; заявка на патент США, серийный № 62/313.288, поданная 25 марта, 2016; заявка на европейский патент № 16173587.3, поданная 8 июня, 2016; заявка на патент США, серийный № 62/313.306, поданная 25 марта, 2016; заявка на европейский патент № 16173980.0, поданная 10 июня, 2016; заявка на патент США, серийный № 62/298.655, поданная 23 февраля, 2016; и заявка на европейский патент № 16167672.1, поданная 29 апреля, 2016. [0002] The following related applications are also fully incorporated herein by reference: US Patent Application Serial No. 62 / 234.262, filed September 29, 2015; European Patent Application No. 15195314.8, filed November 19, 2015; US Patent Application Serial No. 62 / 234.240, filed September 29, 2015; European Patent Application No. 15197698.2, filed December 3, 2015; US Patent Application Serial No. 62 / 247.795, filed October 29, 2015; European Patent Application No. 15197700.6, filed December 3, 2015; US Patent Application Serial No. 62 / 248.374, filed October 30, 2015; European Patent Application No. 15197702.2, filed December 3, 2015; US Patent Application Serial No. 62 / 253.268, filed November 10, 2015; US Patent Application Serial No. 62 / 326.918, filed April 25, 2016; European Patent Application No. 16175163.1, filed June 20, 2016; US Patent Application Serial No. 62 / 299.730, filed February 25, 2016; European Patent Application No. 16167395.9, filed April 28, 2016; US Patent Application Serial No. 62 / 313.288, filed March 25, 2016; European Patent Application No. 16173587.3, filed June 8, 2016; US Patent Application Serial No. 62 / 313.306, filed March 25, 2016; European Patent Application No. 16173980.0, filed June 10, 2016; US Patent Application Serial No. 62 / 298.655, filed February 23, 2016; and European Patent Application No. 16167672.1, filed April 29, 2016.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
[0003] Описанные здесь системы и способы касаются ароматизации неароматических углеводородов, оборудования и материалов, используемых при такой ароматизации, и применения такой ароматизации, например, для обогащения природного газа. [0003] The systems and methods described herein relate to aromatization of non-aromatic hydrocarbons, equipment and materials used in such aromatization, and the use of such aromatization, for example, to enrich natural gas.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
[0004] Совершенствование способов производства привело к расширению доступности углеводородных газов геологического происхождения, например, природного газа. Природный газ в основном состоит из смеси одного или более углеводородных соединений с числом атомов углерода в диапазоне от C1 до С9, и может дополнительно содержать неуглеводородные соединения, такие как СО2 и/или Н2Ѕ. Природный газ используется для самых разнообразных целей, например, выработки электроэнергии, транспортного топлива, отопления жилых и промышленных объектов и приготовления пищи, и в качестве исходного сырья для товарного производства реагентов общего назначения, таких как этилен. [0004] The improvement of production methods has led to an increase in the availability of hydrocarbon gases of geological origin, for example, natural gas. Natural gas mainly consists of a mixture of one or more hydrocarbon compounds with the number of carbon atoms in the range from C 1 to C 9 , and may additionally contain non-hydrocarbon compounds such as CO 2 and / or H 2 Ѕ. Natural gas is used for a wide variety of purposes, for example, generating electricity, transport fuel, heating residential and industrial facilities and cooking, and as a raw material for the commercial production of general-purpose reagents such as ethylene.
[0005] Часто природный газ добывается из геологической формации, которая находится на некотором расстоянии от места, где он потребляется. Это стимулировало строительство газопроводов природного газа, транспортирующих компримированный природный газ от производителей к потребителям. Некоторые потребители природного газа, например операторы электрогенераторов, уделяют особое внимание калорийности природного газа, получаемого из трубопровода. Когда природный газ имеет слишком низкую калорийность, генераторы электроэнергии работают неэффективно. Слишком высокая калорийность может привести к повреждению оборудования, например, в результате перегрева ступеней сгорания и расширения генератора. [0005] Often natural gas is produced from a geological formation that is at some distance from where it is consumed. This stimulated the construction of natural gas pipelines transporting compressed natural gas from producers to consumers. Some consumers of natural gas, such as operators of electric generators, pay particular attention to the calorific value of natural gas from the pipeline. When natural gas is too low in calories, power generators are inefficient. Too high calories can lead to equipment damage, for example, as a result of overheating of the combustion stages and expansion of the generator.
[0006] Во избежание затруднений операторы трубопроводов разработали и утвердили спецификации на природный газ, поступающий в трубопровод оператора. Теплотворная способность, которая является мерой калорийности природного газа, является одной из типичных технических характеристик трубопровода. Другой характеристикой является индекс Воббе, который тесно связан с энергией сгорания природного газа. Два различных природных газа, полученные из разных источников и имеющие различные составы, но по существу с одним и тем же индексом Воббе, будут иметь практически одинаковую теплоту сгорания при сжигании по существу в одинаковых условиях. Например, оператор трубопровода может потребовать, чтобы природный газ, поступающий в его трубопровод, имел теплотворную способность от 36,07 МДж/см3 до 41,40 МДж/см3) и индекс Воббе от 49,01 МДж/см3 до 52,22 МДж/см3). [0006] In order to avoid difficulties, pipeline operators have developed and approved specifications for the natural gas entering the operator’s pipeline. The calorific value, which is a measure of the calorific value of natural gas, is one of the typical technical characteristics of a pipeline. Another characteristic is the Wobbe index, which is closely related to the energy of combustion of natural gas. Two different natural gases, obtained from different sources and having different compositions, but with essentially the same Wobbe index, will have almost the same calorific value when burned under substantially the same conditions. For example, a pipeline operator may require that natural gas entering its pipeline have a calorific value of 36.07 MJ / cm 3 to 41.40 MJ / cm 3 ) and a Wobbe index of 49.01 MJ / cm 3 to 52, 22 MJ / cm 3 ).
[0007] Теплотворная способность и индекс Воббе природного газа сильно зависят от типа и относительного количества углеводородных соединений газа. Как правило, углеводородные соединения, имеющие большее число атомов углерода, обеспечивают повышенную теплоту сгорания. Следовательно, когда природный газ не удовлетворяет минимальным требованиям к теплотворной способности и индексу Воббе, для получения пригодного для трубопровода газа может применяться обогащение пропаном. Чаще всего природный газ превышает технические требования к теплотворной способности и индексу Воббе. В этих случаях производитель природного газа может экстрагировать часть обладающих относительно высоким теплосодержанием углеводородных соединений газа, например, избыток этана и/или избыток пропана, выходящий за пределы необходимого для достижения минимальных регламентированных значений теплотворной способности и индекса Воббе. [0007] The calorific value and Wobbe index of natural gas are highly dependent on the type and relative amount of hydrocarbon gas compounds. As a rule, hydrocarbon compounds having a greater number of carbon atoms provide increased heat of combustion. Therefore, when natural gas does not meet the minimum requirements for calorific value and the Wobbe index, propane enrichment can be used to obtain a gas suitable for the pipeline. Most often, natural gas exceeds the technical requirements for calorific value and the Wobbe index. In these cases, the natural gas producer can extract part of the relatively high heat content of the hydrocarbon gas compounds, for example, an excess of ethane and / or an excess of propane that goes beyond what is necessary to achieve the minimum regulated values of the calorific value and the Wobbe index.
[0008] Фракционирование и регулирование точки росы являются общепринятыми способами производства пригодного для газопровода природного газа из природного источника газа, который не соответствует техническим требованиям к теплотворной способности и индексу Воббе для трубопровода. Например, природный газ с избыточным индексом Воббе и/или теплотворной способностью может быть фракционирован с получением кубовой фракции, состоящей в основном из углеводородов C5+, бокового потока, содержащего в основном углеводороды C3 и C4, и верхнего потока, содержащего в основном метан и этан. Кубовую фракцию обычно отводят, например, для смешения с другими жидкими углеводородами. В местах, имеющих оборудование для этого, боковой поток может быть компримирован и транспортирован как СНГ. В удаленных местах боковой поток обычно повторно вводят в пласт-коллектор. Фракционирование предусмотрено для получения смеси метан/этан, соответствующей требованиям трубопроводной транспортировки. Поскольку состав природного газа и соответствующие требования трубопроводной транспортировки различаются в зависимости от местоположения, условия фракционирования не могут быть легко стандартизированы. Отчасти в связи с этим затруднением фракционирование, как правило, применяется, когда природный газ находится в форме сырого природного газа, выпускаемого из скважины природного газа (ʺгаза из газовой скважиныʺ), в частности того, что имеет меньшее содержание углеводородов С3+. [0008] Fractionation and regulation of the dew point are common methods for producing a natural gas suitable for a gas pipeline from a natural gas source that does not meet the technical requirements for calorific value and the Wobbe index for the pipeline. For example, natural gas with an excess Wobbe index and / or calorific value can be fractionated to produce a bottoms fraction consisting mainly of C 5+ hydrocarbons, a side stream containing mainly C 3 and C 4 hydrocarbons, and an overhead stream containing mainly methane and ethane. The bottom fraction is usually taken away, for example, for mixing with other liquid hydrocarbons. In places with equipment for this, the side stream can be compressed and transported as a LPG. At remote locations, the lateral flow is usually reintroduced into the reservoir. Fractionation is designed to produce a methane / ethane mixture that meets the requirements of pipeline transportation. Since the composition of natural gas and the corresponding pipeline transportation requirements vary by location, the fractionation conditions cannot be easily standardized. Partly due to this difficulty, fractionation is usually applied when natural gas is in the form of crude natural gas discharged from a natural gas well (“gas from a gas well”), in particular that has a lower C 3+ hydrocarbon content.
[0009] Регулирование точки росы, как правило, используют, когда природный газ имеет большее содержание углеводородов С3+, например, когда природный газ является попутным. Попутный газ - это форма природного газа, который обычно встречается с нефтяными месторождениями, например, растворенный в нефти или в виде свободного "газового купола" над нефтью в пласте-коллекторе. Для осуществления регулирования точки росы смесь газообразных и жидких углеводородов, выпускаемых из пласта-коллектора, подают на стадию парожидкостного разделения. Кубовый продукт, содержащий сырую нефть, отводят. Верхний поток, содержащий попутный газ, также отводят, по меньшей мере, часть которого подают на стадию регулирования точки росы. Регулирование точки росы осуществляют путем охлаждения попутного газа до достаточно низкой температуры при достаточно повышенном давлении, чтобы сконденсировать достаточную его часть таким образом, чтобы оставшаяся часть паровой фазы соответствовала требованиям трубопроводной транспортировки в этом месте. Жидкую фазу отделяют от паровой фазы, например, в барабане-сепараторе. Пригодный для трубопровода природный газ, содержащий в основном метан и этан, отводят из барабана-сепаратора как верхний поток. Кубовый поток, содержащий в основном углеводороды C2+, также отводят. Принято конвертировать хотя бы часть донного потока в ароматические углеводороды, что значительно уменьшает трудности, связанные с транспортировкой кубового потока из удаленных мест. Смотри, например, опубликованную патентную заявку PCT № WO 2015/084518A1, которая полностью включена здесь в качестве ссылки. [0009] Dew point control is typically used when natural gas has a higher C 3+ hydrocarbon content, for example, when natural gas is associated. Associated gas is a form of natural gas that is commonly found in oil fields, for example, dissolved in oil or as a free “gas dome” above oil in a reservoir. To regulate the dew point, a mixture of gaseous and liquid hydrocarbons discharged from the reservoir is fed to the vapor-liquid separation stage. The bottom product containing crude oil is diverted. An overhead stream containing associated gas is also diverted, at least part of which is fed to the dew point control stage. The dew point control is carried out by cooling the associated gas to a sufficiently low temperature at a sufficiently high pressure to condense a sufficient part of it so that the remaining part of the vapor phase meets the requirements of pipeline transportation in this place. The liquid phase is separated from the vapor phase, for example, in a drum separator. Suitable natural gas for the pipeline, containing mainly methane and ethane, is withdrawn from the separator drum as an overhead stream. The bottoms stream, containing mainly C 2+ hydrocarbons, is also diverted. It is customary to convert at least part of the bottom stream into aromatic hydrocarbons, which significantly reduces the difficulties associated with transporting the bottoms stream from remote locations. See, for example, PCT published patent application No. WO 2015 / 084518A1, which is incorporated herein by reference in its entirety.
[0010] Один из способов ароматизации, раскрытый в патенте США № 4.8555.522, включает конвертирование углеводородов C2, C3 и C4 с повышенной селективностью в отношении ароматических углеводородов. В способе используется катализатор дегидроциклизации, включающий (а) алюмосиликат с молярным отношением кремния к алюминию не менее 5 и (b) смесь (i) Ga и (ii) по меньшей мере, одного редкоземельного металла. Ссылочный материал описывает осуществление конверсии посредством ароматизации при объемной скорости (LHSV) в диапазоне от 0,5 до 8 ч-1, температуре ≥ 450°C (например, от 475°C до 650°C), давлении от 1 бар до 20 бар и времени контакта сырья от 1 до 50 секунд. Одна из трудностей, наблюдаемых при этом способе, заключается в том, что накопление каталитического кокса постепенно снижает выход ароматических углеводородов. Один из способов преодоления этой трудности включает циклическое осуществление взаимодействия, например, путем проведения реакции как минимум в двух реакторах. Первый реактор осуществляет ароматизацию (режим взаимодействия), тогда как второй реактор выполняет коксоудаление (режим регенерации), и наоборот. Для снижения величины коксонакопления используется сокращение периода времени (ʺвремени циклаʺ), в течение которого реактор с неподвижным слоем эксплуатируется в режиме взаимодействия перед переключением в режим регенерации. Однако сокращение времени цикла снижает выход образующихся в процессе ароматических углеводородов, в особенности когда накоплено значительное количества кокса. В этих случаях может быть необходимо осуществлять режим регенерации в течение относительно длительного интервала времени по сравнению с режимом ароматизации. Другой способ преодоления этой трудности включает использование псевдоожиженных слоев катализатора на стадиях реакции. Однако для этого, как правило, требуются специальные катализаторы и технологические условия, и это трудно реализовать на практике, особенно в удаленных местах. [0010] One of the aromatization methods disclosed in US Pat. No. 4,8555.522 involves the conversion of C 2 , C 3 and C 4 hydrocarbons with increased selectivity for aromatic hydrocarbons. The method uses a dehydrocyclization catalyst comprising (a) an aluminosilicate with a molar ratio of silicon to aluminum of at least 5 and (b) a mixture of (i) Ga and (ii) at least one rare-earth metal. Reference material describes the implementation of the conversion by aromatization at a space velocity (LHSV) in the range from 0.5 to 8 h −1 , temperature ≥ 450 ° C (for example, from 475 ° C to 650 ° C), pressure from 1 bar to 20 bar and contact time of the raw material from 1 to 50 seconds. One of the difficulties observed with this method is that the accumulation of catalytic coke gradually reduces the yield of aromatic hydrocarbons. One way to overcome this difficulty involves cyclic reaction, for example, by conducting a reaction in at least two reactors. The first reactor performs aromatization (interaction mode), while the second reactor performs coke removal (regeneration mode), and vice versa. To reduce the amount of coke accumulation, a shortening of the period of time (“cycle time”) is used during which the fixed-bed reactor is operated in the interaction mode before switching to the regeneration mode. However, shortening the cycle time reduces the yield of aromatic hydrocarbons formed in the process, especially when a significant amount of coke is accumulated. In these cases, it may be necessary to carry out the regeneration mode over a relatively long time interval compared to the aromatization mode. Another way to overcome this difficulty involves the use of fluidized catalyst beds in the reaction stages. However, this usually requires special catalysts and technological conditions, and it is difficult to put into practice, especially in remote places.
[0011] Иные трудности, встречающиеся при осуществлении общепринятого способа ароматизации природного газа, возникают в результате изменения состава природного газа, добываемого в различных местах. Некоторый природный газ сравнительно богат этаном; другой природный газ содержит гораздо меньше. При осуществлении общепринятой ароматизации углеводородов С2-С4 наблюдается, что условия, необходимые для ароматизации С2, обычно приводят к чрезмерной конверсии до кокса углеводородов С3 и С4. Кроме того, условия, оптимизированные для ароматизации углеводородов С3 и С4, как правило, приводят к меньшему выходу ароматических соединений из углеводородов С2 природного газа. Эта ситуация усугубляется широким разбросом содержания этана в природном газе, добываемом из различных пластов-коллекторов. [0011] Other difficulties encountered in the implementation of the generally accepted method of aromatization of natural gas arise as a result of changes in the composition of natural gas produced in various places. Some natural gas is relatively rich in ethane; other natural gas contains much less. When carrying out the conventional aromatization of C 2 -C 4 hydrocarbons, it is observed that the conditions necessary for aromatizing C 2 usually lead to excessive conversion of C 3 and C 4 hydrocarbons to coke. In addition, conditions optimized for the aromatization of C 3 and C 4 hydrocarbons tend to result in a lower yield of aromatics from C 2 hydrocarbons of natural gas. This situation is exacerbated by the wide variation in the ethane content in natural gas produced from various reservoirs.
[0012] Один из способов преодоления этого состоит в том, чтобы специально приспособить способ ароматизации так, чтобы он был совместим с конкретным пластом-коллектором. Например, патент США № 8.835.706 описывает ароматизацию этан-пропанового сырья в двух реакторах, эксплуатируемых при комплексном последовательном/параллельном соединении. Сырье для процесса, получаемое из природного газа криогенным отделением метана, подвергают взаимодействию на первом этапе при работе в условиях, максимально увеличивающих конверсию пропана в ароматические соединения. На втором этапе этан подвергают взаимодействию с получением дополнительного количества ароматических соединений. Второй этап осуществляется в условиях, максимально увеличивающих конверсию этана в ароматические углеводороды. Способ может быть специально приспособлен для конкретного источника природного газа, например посредством оптимизации соответствующих размеров первого реактора, второго реактора и сопутствующих стадий объединения и разделения. Однако такой подход ограничивает применимость способа природным газом с относительно узким композиционным диапазоном. [0012] One way to overcome this is to specifically tailor the aromatization method so that it is compatible with a particular reservoir. For example, US Patent No. 8.835.706 describes the aromatization of ethane-propane feed in two reactors operating in a complex series / parallel connection. The feedstock for the process, obtained from natural gas by the cryogenic separation of methane, is subjected to interaction at the first stage when operating under conditions that maximize the conversion of propane to aromatic compounds. In a second step, ethane is reacted to produce additional aromatics. The second stage is carried out under conditions that maximize the conversion of ethane to aromatic hydrocarbons. The method can be specially adapted for a specific source of natural gas, for example, by optimizing the appropriate dimensions of the first reactor, the second reactor and the accompanying stages of combining and separation. However, this approach limits the applicability of the method to natural gas with a relatively narrow compositional range.
[0013] Поэтому существует потребность в усовершенствованных способах ароматизации неароматических углеводородов С2-C9, таких как углеводороды, экстрагированные из природного газа. В частности, существует потребность в способах ароматизации, дающих возможность работать при относительно длительном времени цикла и избегать трудностей общепринятого способа. Еще более желательны способы ароматизации, не требующие приспособления реакторов и сопутствующего оборудования к составу конкретного источника углеводородов С2-С9, и, в особенности, способы, которые могут осуществляться с использованием стандартизированных модулей, легко транспортируемых в удаленные места. [0013] Therefore, there is a need for improved methods for aromatizing non-aromatic C 2 -C 9 hydrocarbons, such as hydrocarbons extracted from natural gas. In particular, there is a need for aromatization methods that make it possible to work with a relatively long cycle time and to avoid the difficulties of a conventional method. Aromatization methods that do not require the adaptation of reactors and related equipment to the composition of a specific source of C 2 -C 9 hydrocarbons, and, in particular, methods that can be carried out using standardized modules that are easily transported to remote locations, are even more desirable.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
[0014] Изобретение в основном касается обогащения газообразных углеводородов различного состава, получаемых из различных источников в различных географических точках. Каждый из источников включает метан, углеводороды С2 и неароматические углеводороды С3+, но содержит существенно различные относительные количества этих компонентов. Установлено, что регулирование обратной зависимости объемной скорости истечения таких газообразных углеводородов из источника от концентрации углеводородов C2+ источника углеводородов до входа на стадию разделения обеспечивает отделенный поток углеводородов C2+ с требуемыми характеристиками. Характеристиками отделенного потока углеводородов C2+ служат как практически постоянная объемная скорость истечения, так и практически постоянная концентрация углеводородов C2+. Неожиданно было установлено, что эти характеристики достижимы для широкого ряда газообразных углеводородов, которые могут быть получены в самых разнообразных географических точках широким рядом способов. [0014] The invention mainly relates to the enrichment of gaseous hydrocarbons of various compositions obtained from various sources at various geographical locations. Each of the sources includes methane, C 2 hydrocarbons and non-aromatic C 3+ hydrocarbons, but contains substantially different relative amounts of these components. It was found that controlling the inverse dependence of the volumetric flow rate of such gaseous hydrocarbons from the source on the concentration of hydrocarbons C 2+ of the hydrocarbon source before entering the separation stage provides a separated stream of C 2+ hydrocarbons with the required characteristics. The characteristics of the separated stream of C 2+ hydrocarbons are both a practically constant volumetric flow rate and a practically constant concentration of C 2+ hydrocarbons. Unexpectedly, it was found that these characteristics are achievable for a wide range of gaseous hydrocarbons, which can be obtained at a wide variety of geographical points in a wide range of ways.
[0015] Это открытие привело к разработке системы и способа, который включает, по крайней мере, две основные функции: функцию ароматизации и функцию извлечения продукта. Функция ароматизации предусматривает получение газообразного сырья для ароматизации с (i) заданной объемной скоростью истечения и (ii) заданной концентрацией неароматических углеводородов C2+. Функция ароматизации обеспечивает выходящий реакционный поток, включающий ароматические углеводороды, получаемые дегидроциклизацией, по меньшей мере, части неароматических углеводородов C2+ сырья для ароматизации. Функция извлечения продукта обеспечивает выделение, по меньшей мере, части ароматических углеводородов из выходящего реакционного потока. Способ выгоден тем, что дает возможность работать при относительно длительных временах циклов и избегать трудностей общепринятого способа. Поскольку функция ароматизации предусматривает для ароматизации предварительно заданную объемную скорость истечения сырья для ароматизации, имеющего заданную концентрацию углеводородов C2+, способ может быть осуществлен в модулях, настроенных на определенные функции, например, с использованием модулей индивидуальной предварительной обработки сырья, ароматизации и извлечения продукта, настроенных на выполнение этих функций. Модули, которые могут быть заданного размера и мощности, легко можно перевозить в различные удаленные места, например, для переработки природного газа. [0015] This discovery led to the development of a system and method that includes at least two main functions: a flavoring function and a product recovery function. The aromatization function involves the production of gaseous raw materials for aromatization with (i) a given volumetric flow rate and (ii) a given concentration of non-aromatic hydrocarbons C 2+ . The aromatization function provides an exit reaction stream including aromatic hydrocarbons obtained by dehydrocyclization of at least a portion of the non-aromatic hydrocarbons C 2+ of the aromatization feed. The product recovery function provides the separation of at least a portion of aromatic hydrocarbons from the effluent. The method is advantageous in that it makes it possible to work with relatively long cycle times and to avoid the difficulties of the conventional method. Since the aromatization function provides for aromatization a predetermined volumetric flow rate of the flow of raw materials for aromatization having a predetermined concentration of C 2+ hydrocarbons, the method can be implemented in modules configured for specific functions, for example, using modules for individual preliminary processing of raw materials, aromatization and product recovery, configured to perform these functions. Modules, which can be of a given size and capacity, can easily be transported to various remote places, for example, for processing natural gas.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙDESCRIPTION OF DRAWINGS
[0016] Преимущества данного метода будут лучше понятны при обращении к следующему подробному описанию и прилагаемым чертежам, где: [0016] The advantages of this method will be better understood when referring to the following detailed description and the accompanying drawings, where:
[0017] Фиг. 1 представляет собой блок-схему модульной системы получения продукта, включающего ароматические углеводороды. [0017] FIG. 1 is a block diagram of a modular system for producing a product including aromatic hydrocarbons.
[0018] Фиг. 2 представляет собой упрощенную технологическую схему, иллюстрирующую некоторые аспекты изобретения. [0018] FIG. 2 is a simplified flow diagram illustrating some aspects of the invention.
[0019] Фиг. 3 представляет собой технологическую схему с изображением ароматизатора, включающую два этапа дегидроциклизации. [0019] FIG. 3 is a flow chart depicting a flavoring comprising two dehydrocyclization steps.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕDETAILED DESCRIPTION
[0020] Хотя некоторые аспекты изобретения раскрыты более подробно, изобретение не ограничивается ими, и это описание не исключает другие аспекты в рамках истинной сущности и объема прилагаемой формулы изобретения. [0020] Although some aspects of the invention are disclosed in more detail, the invention is not limited to them, and this description does not exclude other aspects within the true essence and scope of the attached claims.
[0021] Некоторые аспекты описанных здесь систем и методов относятся к конверсии углеводородов с использованием ароматизатора, рекуператора и необязательной установки для предварительной обработки. Для конверсии углеводородов используется газообразное сырье, содержащее углеводороды С2 и неароматические углеводороды С3+. Газообразное сырье обрабатывают в установке для предварительной обработки сырья, обеспечивая сырье для ароматизации в целях ароматизации, газообразное сырье для ароматизации имеет (i) заданную объемную скорость истечения и (ii) заданную концентрацию неароматических углеводородов С2+. Предварительную обработку сырья можно осуществлять поэтапно, например, путем отвода тепла от газообразного сырья на этапе теплопередачи в целях конденсации части газообразного сырья. Этап разделения может быть использован для отделения конденсата от остатка газообразного сырья, которое содержит газообразные углеводороды. Сырье для ароматизации получают путем выпаривания по меньшей мере части конденсата. Выпаривание конденсата можно осуществлять в любой удобной точке, обычно перед реакцией дегидроциклизации. Используемая форма теплопередачи не критична и может быть прямой, косвенной или их сочетанием. Форма разделения не критична и может включать одну или более фракционирующих колонн, один или более барабанов-сепараторов, одну или более мембран или их комбинацию. Может быть использован общепринятый метод теплопередачи и разделения, но изобретение этим не ограничивается. Для газообразного сырья, получаемого из различных источников в различных географических точках, величина конденсации газообразного сырья может быть отрегулирована так, чтобы предварительная обработка давала заданную объемную скорость истечения сырья для ароматизации при том, что сырье для ароматизации будет иметь заданную концентрацию неароматических углеводородов С2+. Предпочтительно, чтобы заданные величины были практически постоянны, например, не требовалось никаких значительных изменений для практического осуществления изобретения с использованием газообразного сырья, добываемого в разных географических точках. [0021] Some aspects of the systems and methods described herein relate to hydrocarbon conversion using a flavoring agent, recuperator, and optional pretreatment unit. For the conversion of hydrocarbons, a gaseous feedstock containing C 2 hydrocarbons and non-aromatic C 3+ hydrocarbons is used. The gaseous feedstock is treated in a plant for pre-processing the feedstock, providing a feedstock for flavoring for flavoring, the gaseous feedstock for flavoring has (i) a predetermined volumetric flow rate and (ii) a predetermined concentration of non-aromatic C 2+ hydrocarbons. Preliminary processing of raw materials can be carried out in stages, for example, by removing heat from gaseous raw materials at the stage of heat transfer in order to condense part of the gaseous raw materials. The separation step can be used to separate the condensate from the remainder of the gaseous feed which contains gaseous hydrocarbons. The aromatization feed is obtained by evaporating at least a portion of the condensate. Evaporation of the condensate can be carried out at any convenient point, usually before the dehydrocyclization reaction. The form of heat transfer used is not critical and can be direct, indirect or a combination thereof. The separation form is not critical and may include one or more fractionation columns, one or more separator drums, one or more membranes, or a combination thereof. A generally accepted method of heat transfer and separation may be used, but the invention is not limited to this. For gaseous feedstocks obtained from various sources at different geographical locations, the condensation rate of the gaseous feedstocks can be adjusted so that the pretreatment gives a predetermined volumetric flow rate of the feedstock for flavoring, while the feedstock for flavoring will have a predetermined concentration of non-aromatic C 2+ hydrocarbons. Preferably, the predetermined values are practically constant, for example, no significant changes were required for the practical implementation of the invention using gaseous feedstocks extracted at different geographical locations.
[0022] Это может быть достигнуто, например, одним или более из указанных способов: (i) снижением объемной скорости истечения газообразного сырья для предварительной обработки на географических участках, где газообразное сырье имеет более высокую концентрацию неароматических углеводородов С2+, (ii) повышением объемной скорости истечения газообразного сырья на географических участках, где газообразное сырье имеет более низкую концентрацию неароматических углеводородов С2+, (iii) снижением количества тепла, отводимого от газообразного сырья, на географических участках, где газообразное сырье имеет более высокую концентрацию неароматических углеводородов С2+, (iv) увеличением количества тепла, отводимого от газообразного сырья, на географических участках, где газообразное сырье имеет более низкую концентрацию неароматических углеводородов С2+, (v) повышением давления газообразного сырья на географических участках, где газообразное сырье имеет более низкую концентрацию неароматических углеводородов С2+, и (vi) снижением давления газообразного сырья на географических участках, где газообразное сырье имеет более высокую концентрацию неароматических углеводородов С2+. [0022] This can be achieved, for example, by one or more of the following methods: (i) reducing the volumetric flow rate of the gaseous feedstock for pretreatment in geographical areas where the gaseous feedstock has a higher concentration of non-aromatic C 2+ hydrocarbons, (ii) increasing the volumetric flow rate of the gaseous feedstock in geographical areas where the gaseous feedstock has a lower concentration of non-aromatic C 2+ hydrocarbons, (iii) a decrease in the amount of heat removed from the gaseous feedstock, in geographic areas where gaseous feedstock has a higher concentration of non-aromatic C 2+ hydrocarbons, (iv) an increase in the amount of heat removed from gaseous feed, in geographic areas where gaseous feed has a lower concentration of non-aromatic C 2+ hydrocarbons, (v) increase a feed gas pressure in geographical areas where the raw material gas has a lower concentration of non-aromatic C 2+ hydrocarbons, and (vi) a feed gas pressure reduction on geographical areas x, where the raw material gas has a higher concentration of non-aromatic C 2+ hydrocarbons.
[0023] Поскольку заданная объемная скорость истечения и заданная концентрация неароматических углеводородов С2+ практически не зависят от используемого газообразного сырья, мощности (например, гидравлическая мощность) для функций предварительной обработки, взаимодействия и извлечения могут быть заданными, в том смысле, что эти мощности могут быть практически одинаковыми для любого географического места, где может быть в наличии подходящее газообразное сырье. Выгодно, что это позволяет стандартизацию функций предварительной обработки, взаимодействия, извлечения и вспомогательных. Например, одну или более этих функций можно модулировать, например, функция может быть осуществлена в одном или более модулях стандартизированного размера, формы и/или мощности. Обычные сепараторы, ароматизаторы и рекуператоры могут быть приспособлены для конверсии газообразного сырья в конкретном географическом месте. В отличие от обычного случая, установка для предварительной обработки, ароматизатор и рекуператор по изобретению являются стандартизированными. Чем выше мощность необходима в конкретном географическом месте, тем меньше стандартизированных установок для предварительной обработки, ароматизаторов и рекуператоров можно использовать (например, меньше стандартных модулей для одной или более этих функций). В местах, где более высокая конверсионная мощность необходима, можно использовать большее число ароматизаторов, стандартизированных установок для предварительной обработки и рекуператоров (например, больше стандартизированных модулей для одной или более этих функций). Другими словами, одно из преимуществ изобретения заключается в том, что оно компенсирует изменения требуемой конверсионной мощности путем увеличения или уменьшения мощности в дискретных, стандартизированных количествах, вместо того, чтобы требовать адаптации путем непрерывного изменения мощности, как в предыдущем уровне техники. [0023] Since the given volumetric flow rate and the given concentration of non-aromatic hydrocarbons C 2+ are practically independent of the gaseous feed used, the capacities (for example, hydraulic power) for the pre-treatment, interaction, and extraction functions can be specified, in the sense that these capacities can be almost the same for any geographical location where suitable gaseous feedstocks may be available. Advantageously, this allows the standardization of pre-processing, interaction, extraction and auxiliary functions. For example, one or more of these functions can be modulated, for example, a function can be implemented in one or more modules of standardized size, shape and / or power. Conventional separators, flavors, and recuperators can be adapted to convert gaseous feedstocks to a particular geographic location. Unlike the usual case, the pretreatment unit, flavoring and recuperator of the invention are standardized. The higher the power required in a particular geographical location, the less standardized pre-treatment plants, flavorings and recuperators can be used (for example, fewer standard modules for one or more of these functions). In places where a higher conversion power is needed, you can use more flavors, standardized pre-treatment plants and recuperators (for example, more standardized modules for one or more of these functions). In other words, one of the advantages of the invention is that it compensates for changes in the required conversion power by increasing or decreasing the power in discrete, standardized amounts, rather than requiring adaptation by continuously changing the power, as in the prior art.
[0024] Сырье для ароматизации подвергают взаимодействию в присутствии каталитически эффективного количества по меньшей мере одного катализатора дегидроциклизации в условиях дегидроциклизации. Взаимодействие преобразует, по меньшей мере, часть неароматических углеводородов сырья для ароматизации в ароматические углеводороды и необязательно другие циклические углеводороды. Количество реакторов, используемых для проведения реакции, не является критическим, равно как и число слоев катализатора в каждом реакторе. Когда реакцию дегидроциклизации осуществляют в ряде реакторов, часть ароматических углеводородов, полученных в первом реакторе, может быть удалена до того, как остаток выходящего потока первого реактора будет подвергнут взаимодействию в одном или более дополнительных реакторах. В других аспектах, выходящий поток первого реактора может быть подвергнут взаимодействию в одном или более дополнительных реакторах с незначительным отделением или совсем без отделения ароматических углеводородов от первого выходящего реакционного потока. Присутствие ароматических углеводородов первого продукта и метана на втором этапе является менее вредным для дополнительного получения ароматических углеводородов, чем можно было ожидать в соответствии с рекомендациями предшествующего уровня техники. [0024] The aromatization feed is reacted in the presence of a catalytically effective amount of at least one dehydrocyclization catalyst under dehydrocyclization conditions. The reaction converts at least a portion of the non-aromatic hydrocarbons of the aromatization feed to aromatic hydrocarbons and optionally other cyclic hydrocarbons. The number of reactors used to carry out the reaction is not critical, nor is the number of catalyst beds in each reactor. When the dehydrocyclization reaction is carried out in a number of reactors, a portion of the aromatic hydrocarbons produced in the first reactor can be removed before the remainder of the first reactor effluent is reacted in one or more additional reactors. In other aspects, the effluent of the first reactor may be reacted in one or more additional reactors with little or no separation of aromatic hydrocarbons from the first effluent of the reaction. The presence of aromatic hydrocarbons of the first product and methane in the second stage is less harmful for the additional production of aromatic hydrocarbons than could be expected in accordance with the recommendations of the prior art.
[0025] Функции предварительной обработки, взаимодействия, извлечения и вспомогательные далее поясняются более подробно. Во избежание сомнений в отношении значения некоторых терминов, используемых в настоящем описании и прилагаемой формуле изобретения, приводятся нижеследующие определения. [0025] The preprocessing, interaction, extraction, and auxiliary functions are further explained in more detail. For the avoidance of doubt as to the meaning of certain terms used in the present description and the appended claims, the following definitions are given.
ОпределенияDefinitions
[0026] Два или более элементов являются ʺблизкимиʺ друг к другу, когда они пространственно- близки, независимо от того, размещает ли пространственная связь один элемент под другим, над другим или рядом с другим элементом. Элементы определенного размера и/или формы (например, физические компоненты) могут быть близки друг к другу и/или близки к элементам, которые могут быть неопределенного размера и/или формы (например, определенные химические взаимодействия). [0026] Two or more elements are “close” to each other when they are spatially close, regardless of whether the spatial connection places one element under another, above another, or next to another element. Elements of a certain size and / or shape (for example, physical components) may be close to each other and / or close to elements that may be of an indefinite size and / or shape (for example, certain chemical interactions).
[0027] Как используется здесь, ʺпо существуʺ или другие формулировки, означающие степень, являются относительными модификаторами, предназначенными для обозначения допустимого отклонения от характеристики, измененной таким образом. Они не предназначены для ограничения абсолютной величины или характеристики, которую модифицируют, а скорее обладают больше физической или функциональной характеристикой, чем противоположной, и предпочтительно приближаются к такой физической или функциональной характеристике, или почти соответствует ей. Для перевода единиц измерения в нормальные метры3 в сутки (ʺNM3Dʺ) для газообразного состава и в м3 в сутки (ʺM3PD) для жидкого состава, используют коэффициенты пересчета из Petroleum Engineering Handbook, Vol. VII, Indexes and Standards, 169, Society of Petroleum Engineers, 2007. [0027] As used herein, “substantially” or other formulations indicating a degree are relative modifiers intended to indicate a tolerance for a characteristic that has been modified in this way. They are not intended to limit the absolute value or characteristic that they modify, but rather have more physical or functional characteristics than the opposite, and preferably approach or almost correspond to such physical or functional characteristics. To convert the units of measurement to normal meters 3 per day (используютNM 3 Dʺ) for gaseous composition and m 3 per day (ʺM 3 PD) for liquid composition, conversion factors from the Petroleum Engineering Handbook, Vol. VII, Indexes and Standards, 169, Society of Petroleum Engineers, 2007.
[0028] Термин углеводороды ʺCnʺ означает углеводороды с n атомом (атомами) углерода в молекуле, где n является целым положительным числом. Термин ʺCn+ʺ означает углеводороды, содержащие не менее n атома (атомов) углерода в молекуле. Термин углеводороды ʺCn-ʺ означает углеводороды, содержащие не более n атома (атомов) углерода в молекуле. Термин ʺуглеводородыʺ означает класс соединений, содержащих водород, связанный с углеродом, и охватывает (i) насыщенные углеводороды, (ii) ненасыщенные углеводороды и (iii) смеси углеводородов, включая смеси углеводородных соединений (насыщенных и/или ненасыщенных), включающие смеси углеводородных соединений с различными значениями n. ʺГазообразныйʺ состав - это в основном состав в паровой фазе. [0028] The term ʺC n углеводород hydrocarbons means hydrocarbons with n carbon atom (s) in a molecule, where n is a positive integer. The term ʺC n + ʺ means hydrocarbons containing at least n carbon atom (s) in the molecule. The term ʺC n- углеводород hydrocarbons means hydrocarbons containing at most n carbon atoms (s) in a molecule. The term “hydrocarbons” means a class of compounds containing hydrogen bound to carbon and encompasses (i) saturated hydrocarbons, (ii) unsaturated hydrocarbons, and (iii) mixtures of hydrocarbons, including mixtures of hydrocarbon compounds (saturated and / or unsaturated), including mixtures of hydrocarbon compounds with different values of n. A “gaseous” composition is basically a vapor phase composition.
[0029] Термины ʺалканыʺ и ʺпарафиновые углеводородыʺ означает, по существу насыщенные соединения, содержащие только водород и углерод, например, те, которые содержат ≤1% (молярного) ненасыщенных атомов углерода. В качестве примера, термин алкан охватывает С2-С20- линейные, изо- и циклоалканы. Алифатические углеводороды означают углеводороды, которые практически не содержат углеводородных соединений с атомами углерода, упорядоченными в одно или нескольких колец. [0029] The terms "alkanes" and "paraffin hydrocarbons" mean essentially saturated compounds containing only hydrogen and carbon, for example, those containing ≤1% (molar) unsaturated carbon atoms. As an example, the term alkane encompasses C 2 -C 20 linear, iso and cycloalkanes. Aliphatic hydrocarbons mean hydrocarbons that practically do not contain hydrocarbon compounds with carbon atoms arranged in one or more rings.
[0030] Термины ʺненасыщенное соединениеʺ и ʺненасыщенный углеводородʺ относится к одному или более углеводородным С2+ соединениям, которые содержат по крайней мере один атом углерода, непосредственно связанный с другим атомом углерода двойной или тройной связью. Термин "олефин" относится к одному или более ненасыщенным углеводородным соединениям, содержащим по крайней мере один атом углерода, непосредственно связанный с другим атомом углерода двойной связью. Другими словами, олефин - это соединение, которое содержит по крайней мере одну пару атомов углерода, где первый и второй углеродные атомы пары напрямую связаны двойной связью. Термины "ароматические соединения" и ароматические углеводороды означают углеводородные соединения, содержащие по крайней мере одно ароматическое ядро. [0030] The terms “unsaturated compound” and “unsaturated hydrocarbon” refer to one or more C 2+ hydrocarbon compounds that contain at least one carbon atom directly bonded to another carbon atom by a double or triple bond. The term "olefin" refers to one or more unsaturated hydrocarbon compounds containing at least one carbon atom directly bonded to another carbon atom by a double bond. In other words, an olefin is a compound that contains at least one pair of carbon atoms, where the first and second carbon atoms of the pair are directly linked by a double bond. The terms "aromatic compounds" and aromatic hydrocarbons mean hydrocarbon compounds containing at least one aromatic nucleus.
[0031] Термин ʺпериодическая таблицаʺ означает периодическую систему элементов, как она изображается на внутренней стороне обложки The Merck Index, Twelfth Edition, Merck & Co., Inc., 1996. [0031] The term “periodic table” means a periodic system of elements, as depicted on the inside cover of The Merck Index, Twelfth Edition, Merck & Co., Inc., 1996.
[0032] Термин ʺзона реакцииʺ или ʺзона реактораʺ означает место внутри реактора, например, определенный объем внутри реактора для проведения определенной реакции. Реактор или этап реакции может охватывать одну или более зон реакции. Более одной реакции можно проводить в реакторе, ступени реактора или зоне реакции. Например, этап реакции может включать первую зону для проведения первой и второй реакций и вторую зону для проведения третьей реакции, где первая реакция (например, дегидроциклизация) может быть такой же или отличной от второй реакции, а третья реакция (например, селективное окисление) может быть такой же или отличной от второй реакции. [0032] The term "reaction zone" or "reactor zone" means a place inside the reactor, for example, a certain volume inside the reactor to carry out a specific reaction. The reactor or reaction step may span one or more reaction zones. More than one reaction can be carried out in a reactor, reactor stage or reaction zone. For example, a reaction step may include a first zone for conducting the first and second reactions and a second zone for carrying out a third reaction, where the first reaction (e.g., dehydrocyclization) may be the same or different from the second reaction, and the third reaction (e.g., selective oxidation) be the same or different from the second reaction.
[0033] "Дегидроциклизация" означает отщепление водорода от нециклического углеводорода и его циклизацию с получением, например, одного или более циклопарафинов, циклоолефинов и ароматических углеводородов. Реакция может быть осуществлена по одному или более из указанных пунктов: (i) один этап, который включает как дегидрирование, так и циклизацию; (ii) два этапа, например, дегидрирование с последующей циклизацией дегидрированного промежуточного соединения; и (iii) три или более этапов, например, дегидрирование нормального парафина, циклизация олефинового промежуточного соединения и дополнительное дегидрирование (ароматизация) циклоолефинового промежуточного соединения. Дегидроциклизация (включая любое дегидрирование, осуществляемое в связи с дегидроциклизацией) является ʺнеокислительнойʺ, это означает, что реакция осуществляется практически без окислительного сочетания углеводородов сырья, промежуточных углеводородов (если есть) или продукта дегидроциклизации. [0033] "Dehydrocyclization" means the removal of hydrogen from a non-cyclic hydrocarbon and its cyclization to produce, for example, one or more cycloparaffins, cycloolefins and aromatic hydrocarbons. The reaction can be carried out according to one or more of the following points: (i) one step, which includes both dehydrogenation and cyclization; (ii) two steps, for example, dehydrogenation followed by cyclization of the dehydrogenated intermediate; and (iii) three or more steps, for example, dehydrogenation of normal paraffin, cyclization of an olefin intermediate and further dehydrogenation (aromatization) of a cycloolefin intermediate. Dehydrocyclization (including any dehydrogenation carried out in connection with dehydrocyclization) is “non-oxidative”, which means that the reaction is carried out practically without the oxidative combination of hydrocarbons, intermediate hydrocarbons (if any) or a dehydrocyclization product.
[0034] Термин "селективность" относится к получению (по массе) конкретного соединения в каталитической реакции. Например, фраза "реакция конверсии легких углеводородов имеет 100% селективность в отношении ароматических углеводородов" означает, что 100% легких углеводородов (по массе), которые преобразуются в реакции, конвертируются в ароматические углеводороды. Применительно к конкретному реагирующему веществу термин "конверсия" означает количество реагента (по массе), расходуемого в реакции. Например, когда указанный реагент представляет собой парафиновые углеводороды С4, 100% конверсия означает, что 100% парафиновых углеводородов С4 расходуется при взаимодействии. Выход, по массе, определяет продукт конверсии и селективность. [0034] The term "selectivity" refers to the preparation (by weight) of a particular compound in a catalytic reaction. For example, the phrase “light hydrocarbon conversion reaction has 100% selectivity for aromatic hydrocarbons” means that 100% of the light hydrocarbons (by weight) that are converted in the reaction are converted to aromatic hydrocarbons. As applied to a particular reactant, the term "conversion" means the amount of reactant (by weight) used in the reaction. For example, when said reagent is C 4 paraffinic hydrocarbons, 100% conversion means that 100% C 4 paraffinic hydrocarbons are consumed in the reaction. The yield, by weight, determines the conversion product and selectivity.
[0035] Термин ʺмодуляризацияʺ означает организацию технологического оборудования и связанных с ним трубопроводов, клапанов, контрольно-измерительных приборов, систем контроля и управления в компактные и транспортабельные блоки. Такой блок или множество их может опираться на одну или более передвижные платформы. Модульность эффективно обеспечивает гибкость технологических параметров. Производственная мощность легко увеличивается, например, добавлением дополнительных модулей. [0035] The term "modularization" means the organization of technological equipment and related pipelines, valves, instrumentation, monitoring and control systems in compact and transportable units. Such a block or a plurality of them may be supported by one or more mobile platforms. Modularity effectively provides flexibility of technological parameters. Production capacity is easily increased, for example, by the addition of additional modules.
[0036] Некоторые аспекты изобретения, которые включают переработку углеводородов геологического происхождения, теперь будут описаны более подробно со ссылкой на Фиг. 1. Изобретение не ограничивается этими аспектами, и это описание не предназначено для исключения других аспектов в рамках более широкого объема изобретения, таких как те, где газообразное сырье получают в результате химических процессов и/или очистки, таких как один или более процессов коксования, каталитического крекинга, каталитического реформинга и/или парового крекинга. [0036] Some aspects of the invention, which include the processing of hydrocarbons of geological origin, will now be described in more detail with reference to FIG. 1. The invention is not limited to these aspects, and this description is not intended to exclude other aspects within the broader scope of the invention, such as those where gaseous feeds are obtained as a result of chemical processes and / or purification, such as one or more coking processes, catalytic cracking, catalytic reforming and / or steam cracking.
[0037] Фиг. 1 схематично иллюстрирует систему 100 для конвертирования неароматических углеводородов, содержащихся в газообразном сырье, в ароматические углеводороды. Источник углеводородов 102 снабжают, например, смесью газообразных и жидких углеводородов, таких как смесь природного газа и сырой нефти, добываемая из пласта-коллектора. Углеводороды из углеводородного источника подают в сепаратор 104 для разделения, по крайней мере, сырого природного газа и жидкости, жидкость содержит, например, сырую нефть. Сырой природный газ отводят через трубопровод 116. Жидкость, которая может содержать увлеченные твердые вещества, жидкости и газы, например, увлеченную воду, органические соединения, металлы и т. д., отводят через трубопровод 106 в стабилизационную колонну 108. Стабилизация жидкости включает удаление из жидкости различных загрязняющих примесей, таких как примеси воды, легких углеводородов и газов. Как правило, достаточное количество этих компонентов выпаривают или удаляют иным образом с получением стабилизированного потока жидкости 110, который соответствует предъявляемым к сырой нефти техническим требованиям, например, требованиям, связанным с давлением насыщенных паров, содержание воды и содержание осадков. Помимо стабилизированного потока жидкости поток пара также отделяют от жидкости, поступающей в стабилизационную колонну 108. Отделенный пар, обычно включающий неароматические углеводороды C9-, отводят из стабилизационной колонна через трубопровод 112. Сырой природный газ трубопровода 116 объединяют с отделенным паром трубопровода 112, получая газообразное сырье, которое отводят через трубопровод 118 в установку для предварительной обработки 114. [0037]FIG. 1 schematically illustrates a systemone hundred for converting non-aromatic hydrocarbons contained in gaseous feeds into aromatic hydrocarbons. Hydrocarbon source102 provide, for example, a mixture of gaseous and liquid hydrocarbons, such as a mixture of natural gas and crude oil, extracted from the reservoir. Hydrocarbons from a hydrocarbon source are fed to a separator104 to separate at least crude natural gas and liquid, the liquid contains, for example, crude oil. Crude natural gas is diverted through the pipeline116. A fluid, which may contain entrained solids, liquids, and gases, for example entrained water, organic compounds, metals, etc., is withdrawn through a
[0038] По меньшей мере два потока отводят из установки для предварительной обработки 114. Первый поток представляет собой сырье для ароматизации, которое выпускают при заданной объемной скорости истечения и которое имеет заданную концентрацию неароматических углеводородов С2+. Второй поток, который состоит в основном из метана и этана, как установлено, соответствует характеристикам теплотворной способности и индексу Воббе различных газопроводов природного газа. Первый поток отводят через трубопровод 120 (например, в виде сконденсированных жидкости и/или пара) в ароматизатор 124. Второй поток отводят через трубопровод 115, например, в одно или более хранилищ; для транспортировки, например, по трубопроводу; для дальнейшей переработки, например, охлаждения/сжатия c получением компримированного газа и/или СПГ; повторного впрыскивания в источник углеводородов 102 и т.д. Помимо первого и второго потоков, как правило, третий поток жидкости, содержащий углеводороды, необязательно получают и отводят из установки для предварительной обработки через трубопровод 122. Третий поток может генерироваться в тех аспектах, где установка для предварительной обработки включает по меньшей мере одну фракционирующую колонну (например, одну или более дистилляционных колонн), где третий поток может представлять собой, например, кубовый поток фракционирующей колонны. [0038] At least two streams are diverted from the
[0039] Сырье для ароматизации отводят через трубопровод 120 в ароматизатор 124, для конверсии в ароматические углеводороды по меньшей мере части неароматических углеводородов С2+ сырья. Выходящий реакционный поток отводят через трубопровод 126. Выходящий реакционный поток включает (i) неароматические углеводороды и (ii) ароматические углеводороды и молекулярный водород, по меньшей мере, часть ароматических углеводородов и молекулярного водорода (и, необязательно, часть неароматических углеводородов) образуются в ходе дегидроциклизации. [0039] The aromatization feed is diverted via
[0040] Выходящий реакционный поток отводят через трубопровод 126 в рекуператор 128 для извлечения, по меньшей мере, части первого продукта и хвостового газа из выходящего реакционного потока. Первый продукт включает, по крайней мере, часть ароматических углеводородов выходящего реакционного потока. Хвостовой газ включает (i) по меньшей мере, часть молекулярного водорода выходящего реакционного потока и (ii) по меньшей мере, часть неароматических углеводородов выходящего реакционного потока. Хвостовой газ, который, как правило, включает главным образом молекулярный водород, метан и этан, отводят через трубопровод 130, например, в одно или более хранилищ; для транспортировки, такой как по трубопроводу; для дальнейшей переработки, например, охлаждения/сжатия c получением компримированного газа и/или СПГ; повторного впрыскивания в источник углеводородов 102 и т.д. Поскольку установлено, что хвостовой газ соответствует характеристикам теплотворной способности и индексу Воббе различных газопроводов природного газа, в некоторых аспектах (не показано) по крайней мере часть хвостового газа объединяют по крайней мере с некоторой частью второго потока установки для предварительной обработки, например, для транспортировки комбинированного потока по трубопроводу. В аспектах, схематично иллюстрируемых Фиг. 1, хвостовой газ отводят через трубопровод 130 в сепаратор водорода 142. [0040] The effluent reaction stream is diverted via
[0041] Как показано на Фиг. 1, первый продукт, включающий извлеченные ароматические углеводороды, отводят через трубопровод 138. Клапаны, обозначенные V1 и V2, могут быть использованы для (i) отведения всего или части первого продукта из процесса для хранения, транспортировки или дальнейшей переработки и/или (ii) объединения всего или части первого продукта с жидким потоком 110. [0041] As shown in FIG. 1, a first product including recovered aromatic hydrocarbons is discharged through
[0042] Хвостовой газ, в дополнение к молекулярному водороду, метану и этану, может также содержать соединения серы, такие как меркаптан и/или сероводород. Как правило, это тот случай, когда сырье для ароматизации включает сероорганических соединений, H[0042] The tail gas, in addition to molecular hydrogen, methane and ethane, may also contain sulfur compounds such as mercaptan and / or hydrogen sulfide. As a rule, this is the case when the raw material for aromatization includes organosulfur compounds, H
22
S, либо то и другое. При необходимости хвостовой газ может быть обработан (не показано на Фиг. 1) с удалением по крайней мере некоторой части соединений серы, которые могут присутствовать. Удаление серы может быть выполнено до введения хвостового газа в трубопровод 130 и/или после него. Можно использовать традиционную технологию удаления серы, но изобретение этим не ограничивается. Хотя удаление серы является необязательным, его обычно производят, когда хвостовой газ включает ≥ 4 ч/млн HS, or both. If necessary, tail gas can be treated (not shown in FIG. 1) to remove at least some of the sulfur compounds that may be present. Sulfur removal can be performed before the introduction of tail gas into the
[0043] Весь или некоторую часть хвостового газа можно использовать для выработки электроэнергии на месте, например, путем сжигания хвостового газа в одной или более газовых турбинах, газовая турбина используется для питания одного или более электрогенераторов энергоблока 140. Электричество может быть использовано в процессе, например, нагревания ароматизатора 124, например, для обеспечения тепла для (как правило, эндотермической) реакции дегидроциклизации. Альтернативно, или дополнительно, выработанную электроэнергию можно передавать в одну или более электросетей. В качестве альтернативы или в дополнение к газовой турбине, один или более двигателей внутреннего сгорания могут использоваться для сжигания хвостового газа, например, для питания электрогенератора. [0043] All or some of the tail gas can be used to generate electricity on site, for example, by burning tail gas in one or more gas turbines, the gas turbine is used to power one or more electric generators of the
[0044] В конкретных аспектах, иллюстрируемых Фиг. 1, молекулярный водород отделяют от хвостового газа до входа в энергоблок 140, при этом, по меньшей мере, некоторую часть отделенного молекулярного водорода отводят через трубопровод 144 в энергоблок 140. Как правило, отделенный молекулярный водород передают в энергоблок 140 вместе с другими компонентами хвостового газа, такими как метан и/или этан. Такой комбинированный поток называют обогащенным водородом потоком, потому что он имеет большее содержание молекулярного водорода, чем хвостовой газ, от которого был отделен. После отделения молекулярного водорода остаток хвостового газа составляет обедненный водородом поток. Передача обогащенного водородом потока из сепаратора водорода 142 в энергоблок 140 может быть желательна, например, когда хвостовой газ обладает слишком низким BTU-содержанием для эффективной выработки электроэнергии, или если желательно меньшее количество вырабатываемой электроэнергии. Можно использовать обычную технологию отделения водорода в сепараторе водорода 142, но изобретение этим не ограничивается. Как правило, обогащенный водородом поток содержит ≥ 50 мас. % молекулярного водорода хвостового газа, например, ≥ 75 мас. %, как например ≥ 90 мас. %. Как правило, обедненный водородом поток содержит ≥ 25 мас. % неароматических углеводородов хвостового газа, например, ≥ 50 мас. %. [0044] In the specific aspects illustrated in FIG. 1, molecular hydrogen is separated from the tail gas prior to entering the
[0045] Альтернативно или в дополнение к электроэнергии, которая может быть получена при сгорании хвостового газа (или сгорании компонента хвостового газа, такого как молекулярный водород) в энергоблоке 140, тепловая энергия, образующаяся при таком горением, или часть ее, может быть передана в ароматизатор 124 через тепловой канал 146. Таким образом можно, например, обеспечить нагревание для дегидроциклизации. Для этой цели можно использовать один или более парогенераторов-утилизаторов, включая те, которые обычно адаптированы для обслуживания газовых турбин. Генерируемый пар может быть использован в качестве теплоносителя в тепловом канале 146, например, для теплоснабжения ароматизатора 124. Альтернативно или дополнительно, часть отделенного молекулярного водорода трубопровода 144, или некоторую часть хвостового газа трубопровода 130, или и то, и другое, можно использовать для теплоснабжения ароматизатора 124. Например, один или более этих потоков можно сжигать в нагревателе или подвергать химическому взаимодействию в экзотермической реакции с выделением тепла для реакции ароматизации (или реактора (реакторов)). [0045] Alternatively or in addition to the electricity that can be obtained by burning tail gas (or by burning a tail gas component such as molecular hydrogen) in
[0046] Продолжая в отношении Фиг. 1, обедненный водородом поток может быть передан через трубопровод 150 в необязательный компрессор 152. Весь или некоторую часть компримированного обедненного водородом потока можно использовать в способе, например, для рециркуляции в установку для предварительной обработки 114 через трубопроводы 154 и 112. Это может быть желательно, когда компримированный обедненный водородом поток содержит достаточное количество неароматических углеводородов C2+, которые могут быть полезны для увеличения выхода ароматических углеводородов в способе. В качестве альтернативы или в дополнение, клапаны, обозначенные V3 и V4, могут быть использованы для отведения всего или части обедненного водородом потока из процесса, например, для одного или более хранилищ, дальнейшей переработки, транспортировки, продажи, обратной закачки в пласт-коллектор и т. д. [0046] Continuing with respect to FIG. 1, the hydrogen-depleted stream can be transferred via
[0047] Блок-схему Фиг. 1 не следует интерпретировать как указание, что система 100 включает все показанные компоненты. Некоторые родственные аспекты в рамках более широкого объема изобретения не показаны на Фиг. 1. Например, хотя, как правило, нежелательно так делать, в рамках объема изобретения сжигать на одном или более факелах все или часть потоков трубопроводов 150 или 154, например, во время технологических нарушений. Другие аспекты, которые не показаны на фиг. 1, не включают необязательную установку для предварительной обработки. Эти аспекты, как правило, используют источник углеводородов, который способен обеспечить сырье для ароматизации с отвечающей техническим требованиям заданной объемной скоростью истечения и отвечающей техническим требованиям заданной концентрацией неароматических углеводородов С2+. [0047] The block diagram of FIG. 1 should not be interpreted as indicating that
[0048] Часть или вся система 100 может быть построена как модульная система, которая может быть быстро перемещена и установлена на месте, использована, затем разобрана и перевезена на новое место, когда больше не нужна. [0048] Part or all of the
[0049] Некоторое газообразное сырье, пригодное для производства отвечающего техническим требованиям сырья для ароматизации, будет далее описано более подробно. Изобретение не ограничивается этим газообразным сырьем, и это описание не предназначено для того, чтобы исключить использование другого газообразного сырья в рамках более широкого объема изобретения. [0049] Some gaseous feedstocks suitable for the production of technical specifications for flavoring feedstocks will now be described in more detail. The invention is not limited to this gaseous feedstock, and this description is not intended to preclude the use of other gaseous feedstocks within the broader scope of the invention.
Газообразное сырьеGaseous feed
[0050] Газообразное сырье, которое в аспектах, иллюстрируемых Фиг. 1, обычно вводят в установку для предварительной обработки 114 через трубопровод 118, как правило, включает одно или более неароматических C2-C9-углеводородных соединений, например, одно или более легких углеводородных соединений (т.е. C2-C5), таких как одно или более легких парафиновых углеводородных соединений. Например, газообразное сырье 118 может включать ≥ 1 мас. %, в расчете на массу газообразного сырья 118, одного или более (i) парафиновых С2-С9 углеводородов, (ii) алифатических С2-С9 углеводородов, (iii) алифатических парафиновых С2-С9 углеводородов, (iv) легких парафиновых углеводородов, (v) легких алифатических углеводородов и (vi) легких алифатических парафиновых углеводородов; например, ≥ 10 мас. %, или ≥ 25 мас. %, или ≥ 50 мас. %, или ≥ 75 мас. %, или ≥ 90 мас. %, или ≥ 95 мас. %. Необязательно газообразное сырье дополнительно включает разбавитель. Разбавитель, когда присутствует, обычно содержится в газообразном сырье в количестве ≤ 60 мас. %, в расчете на массу газообразного сырья 118, например, ≤ 50 мас. %, как например ≤ 40 мас. % или ≤ 30 мас. %, или ≤ 20 мас. %, или ≤ 10 мас. %. Компонент сырья представляет собой разбавитель, когда он практически нереакцинноспособен в конкретных реакционных условиях в присутствии определенного катализатора дегидроциклизации, например, метан, молекулярный азот и инертные атомарные газы, такие как аргон. [0050] A gaseous feed, which in the aspects illustrated in FIG. 1, typically introduced into the
[0051] Газообразное сырье, как правило, содержит углеводороды C3 и/или C4 например, (i) ≥ 10 мас. % пропана, как например ≥ 40 мас. % или ≥ 60 мас. %, и/или (ii) ≥ 5 мас. % бутанов, как например ≥ 40 мас. % или ≥ 60 мас. %. Хотя газообразное сырье может содержать углеводороды C5+, количество углеводородов C5+, когда присутствуют, невелико, например, ≤ 30 мас. %, как например ≤ 10 мас. % или ≤ 01 мас. %. Обычно газообразное сырье содержит ≤ 15 мас. % насыщенных углеводородов С6+, например, ≤ 5 мас. %. [0051] The gaseous feed generally contains C 3 and / or C 4 hydrocarbons, for example, (i) ≥ 10 wt. % propane, such as ≥ 40 wt. % or ≥ 60 wt. %, and / or (ii) ≥ 5 wt. % butanes, such as ≥ 40 wt. % or ≥ 60 wt. % Although the gaseous feed may contain C 5+ hydrocarbons, the amount of C 5+ hydrocarbons, when present, is small, for example, ≤ 30 wt. %, such as ≤ 10 wt. % or ≤ 01 wt. % Typically, gaseous feed contains ≤ 15 wt. % saturated hydrocarbons With 6+ , for example, ≤ 5 wt. %
[0052] Газообразное сырье может содержать метан, например, ≥ 1 мас. % метана, как например ≥ 10 вес. % или ≥ 20 мас. %, или ≥ 60 мас. %. Несмотря на то, что метан является разбавителем, т.е. обычно он не реагирует c получением ароматического углеводорода или каталитического кокса в присутствии указанного катализатора дегидроциклизации при заданных условиях реакции, его присутствие полезно. Считается, что эта польза обуславливается, по крайней мере, частичным снижением парциального давления углеводородных соединений C2-C9, которое достигается, когда газообразное сырье дополнительно включает метан. Установлено, что уменьшение парциального давления углеводородов C2-C9, в частности парциального давления углеводородов C2-C5, уменьшает количество каталитического кокса, образующегося в условиях указанного процесса дегидроциклизации. Как правило, газообразное сырье включает в общей сложности ≤ 10 мас.% примесей, таких как СО, СО2, H2S, и в общей сложности меркаптан; например ≤ 1 мас. % или ≤ 0,1 мас. %. Хотя обычно не встречается в газообразном сырье, выделенном из сырого природного газа, некоторое газообразное сырье включает молекулярный водород, например ≥ 1 мас. % молекулярного водорода в расчете на массу газообразного сырья 118, как например ≥ 5 мас. %. [0052] The gaseous feed may contain methane, for example, ≥ 1 wt. % methane, such as ≥ 10 weight. % or ≥ 20 wt. %, or ≥ 60 wt. % Despite the fact that methane is a diluent, i.e. it usually does not react with the production of aromatic hydrocarbon or catalytic coke in the presence of the specified dehydrocyclization catalyst under given reaction conditions; its presence is useful. It is believed that this benefit is due to at least a partial decrease in the partial pressure of C 2 -C 9 hydrocarbon compounds, which is achieved when the gaseous feedstock further comprises methane. It has been established that a decrease in the partial pressure of C 2 -C 9 hydrocarbons, in particular the partial pressure of C 2 -C 5 hydrocarbons, reduces the amount of catalytic coke formed under the conditions of this dehydrocyclization process. Typically, gaseous feedstocks include a total of ≤ 10 wt.% Impurities such as CO, CO 2 , H 2 S, and a total of mercaptan; for example ≤ 1 wt. % or ≤ 0.1 wt. % Although not typically found in gaseous feedstocks extracted from crude natural gas, some gaseous feedstocks include molecular hydrogen, for example, ≥ 1 wt. % molecular hydrogen based on the mass of
[0053] Газообразное сырье включает этан, обычно ≥ 1 мас. %, в расчете на массу газообразного сырья, например, ≥ 5 мас. % или ≥ 10 мас. %, как например в диапазоне от 10 мас. % до 40 мас. %. Подходящее газообразное сырье включает газообразное сырье, содержащее значительное количество этана, а именно > 50 мас. %, как например ≥ 75 мас. % или ≥ 90 мас. %, или ≥ 95 мас. %. Один из вариантов типичного газообразного сырья включает (i) ≥ 10 мас. % этана, как например в диапазоне от 10 мас. % до 40 мас. %; а также включает (ii) от 1 мас. % до 40 мас. % метана, (iii) от 20 мас. % до 50 мас. % пропана и (iv) от 20 мас. % до 50 мас. % бутанов. В других аспектах количество этана в газообразном сырье составляет < 1 мас. %, например, ≤ 0,1 мас. % или ≤ 0,1 мас. %. [0053] The gaseous feed includes ethane, typically ≥ 1 wt. %, based on the weight of the gaseous feed, for example, ≥ 5 wt. % or ≥ 10 wt. %, such as in the range of 10 wt. % up to 40 wt. % Suitable gaseous feedstocks include gaseous feedstocks containing a significant amount of ethane, namely> 50 wt. %, such as ≥ 75 wt. % or ≥ 90 wt. %, or ≥ 95 wt. % One of the options for a typical gaseous feedstock includes (i) ≥ 10 wt. % ethane, such as in the range of 10 wt. % up to 40 wt. %; and also includes (ii) from 1 wt. % up to 40 wt. % methane, (iii) from 20 wt. % up to 50 wt. % propane and (iv) from 20 wt. % up to 50 wt. % butanes. In other aspects, the amount of ethane in the gaseous feed is <1 wt. %, for example, ≤ 0.1 wt. % or ≤ 0.1 wt. %
[0054] Хотя газообразное сырье может содержать ненасыщенные углеводороды С2+, такие как, непредельные углеводороды С2-С5, количество этих ненасыщенных соединений обычно ≤ 20 мас. %, например, ≤ 10 мас. %, как например ≤ 1 мас. % или ≤ 0,1 мас. %, или в диапазоне от 0,1 мас. % до 10 мас. %. Газообразное сырье 118 может быть практически не содержащим неалифатических углеводородов. В частности, газообразное сырье 118 может быть практически не содержащим ароматических углеводородов, где практически не содержащим в этом контексте означает < 1 мас. % в расчете на массу газообразного сырья 118, как например ≤ 0,1 мас. % или ≤ 0,01 мас. %, или ≤ 0,001 мас. %. [0054] Although the gaseous feed may contain unsaturated C 2+ hydrocarbons, such as unsaturated C 2 -C 5 hydrocarbons, the amount of these unsaturated compounds is usually ≤ 20 wt. %, for example, ≤ 10 wt. %, such as ≤ 1 wt. % or ≤ 0.1 wt. %, or in the range from 0.1 wt. % up to 10 wt. % The
[0055] В некоторых аспектах источник газообразного сырья включает природный газ, например, сырой природный газ (ʺсырой газ"). Природный газ представляет собой (i) смесь, включающую углеводороды, (ii) главным образом в паровой фазе при температуре 15,6°С и давлении 1,016 бар (абсолютном), и (iii) выведенный из геологического пласта. Природный газ может быть получен, например, из одного или более нефтяных месторождений, угольных месторождений и сланцевых месторождений. Один из подходящих сырых природных газов включает от 3 мольн. % до 70 мольн. % метана, от 10 мольн. % до 50 мольн. % этана, от 10 мольн. % до 40 мольн. % пропана и от 5 мольн. % до 40 мольн. % бутанов, и от 1 мольн. % до 10 мольн. % в общей сложности углеводородов С5-С9. В некоторых аспектах ≥ 50 мас. % газообразного сырья включает природный газ, такой как сырой природный газ, например, ≥ 75 мас. % или ≥ 90 мас. %, или ≥ 95 мас. %. [0055] In some aspects, the source of the gaseous feed comprises natural gas, for example, raw natural gas (“raw gas”). Natural gas is (i) a mixture comprising hydrocarbons, (ii) mainly in the vapor phase at a temperature of 15.6 ° C and pressure 1.016 bar (absolute), and (iii) withdrawn from the geological formation. Natural gas can be obtained, for example, from one or more oil fields, coal deposits and shale deposits. One suitable crude natural gas comprises from 3 mol.% To 70 mol.% methane, from 10 mol .% And 50 mol.% Ethane, 10 mol.% To 40 mol.% Propane and 5 mol.% To 40 mol.% Of butanes, and from 1 mol.% To 10 mol.% Of total hydrocarbon FROM5-FROM9. In some aspects, ≥ 50 wt. % of the gaseous feed includes natural gas, such as raw natural gas, for example, ≥ 75 wt. % or ≥ 90 wt. %, or ≥ 95 wt. %
[0056] Как раскрыто в отношении Фиг. 1, все или часть газообразного сырья может быть потоком, выходящим из газовожидкостного сепаратора 104, который обеспечивает отделение газообразного верхнего потока (в трубопровод 116) от источника углеводородов 102. Любая форма источника углеводородов может быть использован в качестве сырья 102, до тех пор, пока он содержит достаточное количество неароматических углеводородов С2+ для получения газообразного сырья и сырья для ароматизации. Например, источник углеводородов 102 может включать углеводороды, полученные с промысловых обрабатывающих установок, нефтеперегонных заводов, химических заводов и тому подобного. [0056] As disclosed with respect to FIG. 1, all or part of the gaseous feed can be a stream exiting a gas-
[0057] В некоторых аспектах, газообразное сырье включает один или более газов из (i) газа, полученного из скважины природного газа (ʺгазовой скважиныʺ, неассоциированныйʺ или ʺсухойʺ газ), (ii) природного газа, полученного из конденсатной скважины (ʺгаз конденсатной скважиныʺ) и (iii) газа из буровой скважины (ʺвлажныйʺ или ʺпопутныйʺ газ). Например, попутный газ может содержать от 0 мольн. % до 95 мольн. % метана, от 5 мольн. % до 50 мольн. % этана, от 2 мольн. % до 40 мольн.% пропана, от 0,1 мольн. % до 30 мольн. % изо-бутана, от 1 мольн. % до 30 мольн. % н-бутана и от 0,05 мольн. % до 25 мольн. % изо-пентана. Таблица 1 включает типичные диапазоны композиционного состава сырого газа (мольн. %) и, в круглых скобках, типичный средний состав (мольн. %) некоторых сырых газов, которые могут встречаться в этих потоках. [0057] In some aspects, the gaseous feedstock includes one or more gases from (i) gas obtained from a natural gas well (“gas well”, unassociated or “dry” gas), (ii) natural gas obtained from a condensate well (“condensate well gas”) and (iii) gas from the borehole (“wet” or “associated” gas). For example, associated gas may contain from 0 mol. % to 95 mol. % methane, from 5 mol. % up to 50 mol. % ethane, from 2 mol. % to 40 mol.% propane, from 0.1 mol. % up to 30 mol. % iso-butane, from 1 mol. % up to 30 mol. % n-butane and from 0.05 mol. % up to 25 mol. % iso-pentane. Table 1 includes typical ranges of the composition of the raw gas (mol%) and, in parentheses, the typical average composition (mol%) of some raw gases that may occur in these streams.
Таблица 1: примеры составов сырьяTable 1: Examples of Raw Material Compositions
[0058] Одно из подходящего газообразного сырья включает ≥ 75 мас. % попутного газа, в расчете на массу газообразного сырья, например, ≥ 90 мас. % или ≥ 95 мас. %. При добыче природной нефти отсутствие эффективных средств для нормальной транспортировки, например, отсутствие средств для сжижения природного газа и/или магистральных трубопроводов, может привести к тому, что попутный газ будет оставаться внутри или около пласта-коллектора. Оставшийся попутный газ может быть неэкономичным для транспортировки и потому сжигаться на факеле, что нежелательно. Кроме того, даже в местах, где имеются магистральные трубопроводы, попутный газ может быть исключен из трубопровода, поскольку он обычно превышает одно или более технических требований к трубопроводной транспортировке, например, ≤ 12 мас. % этана, ≤ 5 мас. % пропана, ≤ 2 мас. % бутанов, индекс Воббе от 49,01 МДж/см3 до 52.22 МДж/см3) и теплотворная способность от 36,07 МДж/см3 до 41,40 МДж/см3). [0058] One suitable gaseous feedstock includes ≥ 75 wt. % associated gas, based on the mass of the gaseous feed, for example, ≥ 90 wt. % or ≥ 95 wt. % In the extraction of natural oil, the absence of effective means for normal transportation, for example, the lack of means for liquefying natural gas and / or main pipelines, can cause associated gas to remain inside or near the reservoir. The remaining associated gas may be uneconomical for transportation and therefore flared, which is undesirable. In addition, even in places where there are main pipelines, associated gas can be excluded from the pipeline, since it usually exceeds one or more technical requirements for pipeline transportation, for example, ≤ 12 wt. % ethane, ≤ 5 wt. % propane, ≤ 2 wt. % butanes, the Wobbe index from 49.01 MJ / cm 3 to 52.22 MJ / cm 3 ) and the calorific value from 36.07 MJ / cm 3 to 41.40 MJ / cm 3 ).
[0059] Поскольку метан не наносит ущерба процессу и, по крайней мере, в некоторых аспектах полезен, описанные здесь методы могут, по крайней мере, частично устранить необходимость в дорогостоящих и неэффективных криогенных установках для отделения метана. Как правило, получение газообразного сырья из углеводородного источника не включает (i) приведение газообразного сырья, источника углеводородов, или любого его промежуточного соединения к температуре ≤ -37°C, например ≤ -46°C, как например ≤ -60°С. Некоторые аспекты методов не включают криогенную обработку, например, криогенное отделение метана не используется. [0059] Since methane is not detrimental to the process and is useful in at least some aspects, the methods described herein can at least partially eliminate the need for costly and inefficient cryogenic plants for methane separation. Typically, the production of gaseous feedstocks from a hydrocarbon source does not include (i) bringing the gaseous feedstock, hydrocarbon source, or any intermediate thereof to a temperature of ≤ -37 ° C, for example ≤ -46 ° C, such as ≤ -60 ° C. Some aspects of the methods do not include cryogenic treatment, for example, cryogenic separation of methane is not used.
[0060] Поэтому методы в особенности выгодны для отдаленных и экономически отсталых районов, где (i) отсутствие криогенных установок для отделения метана ограничивает полезность общепринятых способов ароматизации природного газа, (ii) отсутствие магистральных трубопроводов или производственной инфраструктуры природного газа может приводить к тому, что значительные количества легких углеводородов сжигаются на факеле или сжигаются в качестве топлива, и (iii) остатки попутного газа остаются неиспользованными в отдаленном районе из-за нехватки трубопроводных мощностей или нарушения одного или более требований к находящемуся в эксплуатации магистральному трубопроводу. [0060] Therefore, the methods are particularly advantageous for remote and economically backward areas where (i) the absence of cryogenic plants for methane separation limits the usefulness of conventional methods for aromatizing natural gas, (ii) the absence of pipelines or natural gas production infrastructure can lead to significant amounts of light hydrocarbons are flared or combusted as fuel, and (iii) the residual associated gas remains unused in a remote area due to shortages pipeline capacity or breach of one or more of the requirements for in-service main pipeline.
Предварительная обработка газообразного сырьяGaseous feed pretreatment
[0061] Газообразное сырье предварительно обрабатывают с получением отвечающего требованиям сырья для ароматизации. Некоторые формы предварительной обработки, схематически иллюстрируемой Фиг. 2, будут теперь описаны более подробно. Изобретение не ограничивается этими аспектами, и это описание не предназначено для исключения других форм предварительной обработки в рамках более широкого объема изобретения, например, тех, где используют фракционную перегонку. Конструктивные особенности, показанные на Фиг. 2, которые по существу выполняют ту же функцию, что и на Фиг. 1, указаны под тем же самым номером. [0061] The gaseous feedstock is pretreated to obtain a suitable flavoring feedstock. Some forms of pretreatment schematically illustrated in FIG. 2 will now be described in more detail. The invention is not limited to these aspects, and this description is not intended to exclude other forms of pretreatment within the broader scope of the invention, for example, those using fractional distillation. The design features shown in FIG. 2, which essentially perform the same function as in FIG. 1 are indicated under the same number.
[0062] Установка для предварительной обработки 114 использует газообразное сырье, подаваемое по трубопроводу 118, с получением сырья для ароматизации, предназначенного для ароматизатора 124, в заданном количестве ≥ 1 MSCFD (29.000 NM3D), например, ≥ 10 MSCFD (290.000 NM3D), как например в диапазоне от 2 MSCFD (57.000 NM3D) до 80 MSCFD (2,3⋅106 NM3D) или в диапазоне от 10 MSCFD (290.000 NM3D) до 30 MSCFD (860.000 NM3D). Сырье для ароматизации имеет заданную концентрацию неароматических углеводородов C2 + в диапазоне от 15 мольн. % до 90 мольн. % на моль сырья для ароматизации, как правило, от 55 мольн. % до 80 мольн. %. В большинстве случаев газообразное сырье подается в установку для предварительной обработки в количестве, изменяющемся в диапазоне от 10 MSCFD (290.000 NM3D) до 150 MSCFD (4,3⋅106 NM3D). [0062] The
[0063] В аспектах, иллюстрируемых Фиг. 2, предварительная обработка включает (i) передачу тепла от газообразного сырья, по крайней мере на первой ступени теплопередачи 201, для частичной конденсации газообразного сырья при установленной точке росы. Верхний поток отделяют от частично сконденсированного газообразного сырья в барабане-сепараторе 203, верхний поток отводится через трубопровод 115. Верхний поток обычно имеет характеристики в пределах, установленных техническими требованиями для многих газопроводов, например, ≤ 12 мас. % этана, ≤ 5 мас. % пропана, ≤ 2 мас. % бутанов, и индекс Воббе от 49,01 МДж/см3 до 52,22 МДж/см3) и теплотворная способность от 36,07 МДж/см3 до 41,40 МДж/см3). [0063] In the aspects illustrated in FIG. 2, the pre-treatment includes (i) transferring heat from the gaseous feedstock, at least in the first
[0064] Сырье для ароматизации отводят из барабана-сепаратора 203 в виде кубового потока через трубопровод 120. Для того, чтобы обеспечить сырье для ароматизации, подаваемое в ароматизатор 124, с отвечающей требованиям заданной концентрацией неароматических углеводородов С2+ и отвечающей требованиям заданной объемной скоростью истечения, разделение в барабане 203 обычно осуществляют при заданной точке росы в диапазоне от -40°F (-40°C) до -20°F (-28,9°C), как правило, при абсолютном давлении в диапазоне приблизительно от 300 фунтов на кв. дюйм (2068 кПа) до 2000 фунтов на кв. дюйм (13.800 кПа), например от 400 фунтов на кв. дюйм (2760 кПа) до 700 фунтов на кв. дюйм (4830 кПа). [0064] The aromatization feed is withdrawn from the
[0065] В аспектах, показанных на Фиг. 2, первая ступень теплопередачи включает по меньшей мере один теплообменник в косвенном тепловом контакте с потоком хладагента, циркулирующего в канале 204. Например, хладагент может включать пропан. Вторая ступень теплопередачи 202 используется для отвода тепла от хладагента. Как правило, вторая ступень теплопередачи включает по крайней мере один теплообменник и по крайней мере один компрессор хладагента. Компрессор хладагента может питаться от мощности на валу, получаемой от газовой турбины энергоблока 140 (показано на Фиг. 1), например. Как правило, теплообменник этапа теплопередачи 202 косвенно передает тепло от хладагента, по меньшей мере, одному теплоносителю (не показан), который отводят. [0065] In the aspects shown in FIG. 2, the first heat transfer step includes at least one heat exchanger in indirect thermal contact with a stream of refrigerant circulating in
[0066] В некоторых аспектах, не показанных на Фиг. 2, первая ступень теплопередачи 201 косвенно переносит первую, вторую и третью часть полного количества тепла от газообразного сырья. Первая часть передается хладагенту, а вторая часть передается отделенному газообразному углеводороду. Третья часть передается кубовому потоку барабана-сепаратора 203, который хотя бы частично испаряет кубовый поток, обеспечивая сырье для ароматизации трубопровода 120 в газообразной форме. Эти аспекты в особенности эффективны. Необходима энергия (как правило, обеспеченная, по крайней мере, компрессором хладагента) для отведения тепла от циркулирующего хладагента на второй ступени теплопередачи. Большая часть этой энергии расходуется на конденсацию газообразного сырья в кубовый поток, но некоторая энергия расходуется на охлаждение газообразного верхнего потока, который отводят через трубопровод 115. Косвенно переносимое тепло от газообразного верхнего потока к хладагенту на первой ступени теплопередачи снижает требования к мощности компрессора хладагента. Было успешно установлено, что такая конфигурация позволяет уменьшить или устранить изменения в требованиях к мощности компрессора хладагента, которые в противном случае рассматривались бы при эксплуатации способа с использованием первого газообразного источника из первого географического участка и второго газообразного источника на втором географическом участке, первого и второго газообразных источников, имеющих различное молярное отношение (ʺМʺ) углеводородов C2 к неароматическим углеводородам C3+. Для газообразного сырья с более высоким M, величина мощности компрессора хладагента, используемой для охлаждения газообразного верхнего потока, сравнительно больше, чем для газообразного верхнего потока с меньшим M. Следовательно, передача тепла на первом этапе теплопередачи от газообразного верхнего потока к хладагенту автоматически компенсирует мощность компрессора хладагента, которая в противном случае понадобилась бы или была излишней вследствие изменения газообразного сырья. [0066] In some aspects not shown in FIG. 2, the first
[0067] При эксплуатации в соответствии с этими аспектами количество тепла, передаваемого от газообразного сырья к хладагенту на первом этапе теплопередачи, обычно изменяется не более чем на +/- 50% (по существу, эквивалентно изменению мощности компрессора не более, чем на +/- 50%) при очень широком разнообразии газообразного сырья, получаемого из очень широкого ряда источников углеводородов. Как правило, это изменение достигается, когда конденсированная часть газообразного сырья имеет изменение объема ≤ +/- 25%, например, ≤ +/-10% или +/- 5%. Дальнейшее сокращение этого изменения, например, не более чем на +/- 40%, как например не более чем на +/- 30%, может быть достигнуто при условии, что (A) заданное количество сырья для ароматизации составляет в пределах от 5 MSCFD (140.000 NM3D) до 35 MSCFD (1⋅106 NM3D), (B) количество газообразного сырья составляет в пределах от 30 MSCFD (860.000 NM3D) до 140 MSCFD (4⋅106 NM3D) и (C) газообразное сырье имеет молярное отношение углеводородов С2 к неароматическим углеводородам С3+ в диапазоне от 0,5 до 1,5. Этот эффект дает значительное преимущество в стандартизации мощности охлаждения установки для предварительной обработки, например, поскольку модуляризации легче достичь, когда мощность охлаждения установки для предварительной обработки практически не зависит от выбора газообразного сырья. [0067] When operating in accordance with these aspects, the amount of heat transferred from the gaseous feed to the refrigerant in the first heat transfer step usually changes by no more than +/- 50% (essentially equivalent to changing the compressor power by no more than + / - 50%) with a very wide variety of gaseous feedstocks obtained from a very wide range of hydrocarbon sources. Typically, this change is achieved when the condensed portion of the gaseous feed has a volume change of ≤ +/- 25%, for example, ≤ +/- 10% or +/- 5%. A further reduction of this change, for example, by no more than +/- 40%, such as no more than +/- 30%, can be achieved provided that (A) the specified amount of raw material for flavoring is in the range of 5 MSCFD (140.000 NM 3 D) to 35 MSCFD (1⋅10 6 NM 3 D), (B) the amount of gaseous feed is in the range from 30 MSCFD (860.000 NM 3 D) to 140 MSCFD (4⋅10 6 NM 3 D) and (C) the gaseous feed has a molar ratio of C 2 hydrocarbons to non-aromatic C 3+ hydrocarbons in the range of 0.5 to 1.5. This effect provides a significant advantage in standardizing the cooling power of the pre-treatment plant, for example, since modularization is easier to achieve when the cooling power of the pre-treatment plant is practically independent of the choice of gaseous feed.
[0068] В некоторых аспектах, предварительная обработка предусмотрена, чтобы выгодно снизить колебания мощности рекуператора, как в противном случае могло бы потребоваться при переходе от первого газообразного сырья ко второму газообразному сырью. Путем дегидроциклизации углеводородов C2 сырья для ароматизации получают меньшее количество ароматических углеводородных соединений (по молярности), чем получают путем дегидроциклизации неароматических углеводородов C3+ сырья для ароматизации. Следовательно, для газообразного сырья, имеющего более высокую величину М, понадобится рекуператор сравнительно меньшей мощности, чем для того, что имеет меньшую величину М. Было найдено, что это влияние может быть, по крайней мере, частично ослаблено использованием предварительной обработки с получением сырья для ароматизации, имеющего заданную концентрацию углеводородов C3+ в пределах относительно узкого диапазона. Например, было обнаружено, что когда сырье для ароматизации включает углеводороды С2 в количестве, соответствующем диапазону от 10 мольн. % до 35 мольн. % и углеводороды C3+ в количестве, соответствующем диапазону от 40 мольн. % до 50 мольн. %, этот первый продукт извлекают в количестве, которое изменяется не более чем на +/- 25%. Дальнейшее сокращение этого изменения может быть достигнуто, например, не более чем на +/- 20%, как например не более чем на +/-15%, когда (А) заданное количество сырья для ароматизации составляет в пределах от 5 MSCFD (140.000 NM3D) до 35 MSCFD (1⋅106 NM3D), (B) количество газообразного сырья составляет в пределах от 30 MSCFD (860.000 NM3D) до 140 MSCFD (4⋅106 NM3D) и (C) газообразное сырье имеет молярное отношение углеводородов С2 к неароматическим углеводородам С3+ в диапазоне от 0,5 до 1,5. Этот эффект дает значительное преимущество, например, в стандартизации мощности рекуператора, поскольку модуляризации легче достичь, когда мощность рекуператора практически не зависит от выбора газообразного сырья. [0068] In some aspects, pre-processing is provided to advantageously reduce fluctuations in the capacity of the recuperator, as otherwise might be required when switching from the first gaseous feed to the second gaseous feed. By dehydrocyclization of C 2 hydrocarbons, the aromatization raw materials produce less aromatic hydrocarbon compounds (by molarity) than by dehydrocyclization of non-aromatic C 3+ aromatics. Therefore, for a gaseous feedstock having a higher M value, a relatively less power recuperator will be needed than for a lower M value. It has been found that this effect can be at least partially mitigated by using pretreatment to produce feed for aromatization having a given concentration of C 3+ hydrocarbons within a relatively narrow range. For example, it has been found that when the aromatization feed comprises C 2 hydrocarbons in an amount corresponding to a range of 10 moles. % to 35 mol. % and C 3+ hydrocarbons in an amount corresponding to a range of 40 mol. % up to 50 mol. %, this first product is recovered in an amount that changes by no more than +/- 25%. Further reduction of this change can be achieved, for example, by no more than +/- 20%, such as no more than +/- 15%, when (A) the specified amount of raw material for flavoring is in the range of 5 MSCFD (140,000 NM 3 D) up to 35 MSCFD (1⋅10 6 NM 3 D), (B) the amount of gaseous feedstock ranges from 30 MSCFD (860.000 NM 3 D) to 140 MSCFD (4⋅10 6 NM 3 D) and (C) the gaseous feed has a molar ratio of C 2 hydrocarbons to non-aromatic C 3+ hydrocarbons in the range of 0.5 to 1.5. This effect gives a significant advantage, for example, in standardizing the capacity of the recuperator, since modularization is easier to achieve when the capacity of the recuperator is practically independent of the choice of gaseous feed.
[0069] Установка для предварительной обработки сырья 114 может быть построена на первичном комплекте модулей, где разделение блоков на отдельные модули основано на количестве потока. Например, барабан-сепаратор 203 и поддерживающие устройства могут быть сконструированы в виде одноблочной установки для маломасштабных применений, например, приблизительно менее 10 миллионов стандартных кубических футов в сутки (MSCFD) (290.000 NM3D), приблизительно менее 5 MSCFD (140.000 NM3D) или приблизительно менее 1 MSCFD (29.000 NM3D). [0069] The installation for pre-processing of
[0070] Для более крупномасштабных применений, например, приблизительно свыше 20 MSCFD (570.000 NM3D), приблизительно свыше 35 MSCFD (1⋅106 NM3D) или приблизительно свыше 50 MSCFD (1,4⋅106 NM3D), первый этап теплопередачи 201, второй этап теплопередачи 202 и барабан-сепаратор 203 могут быть разделены на два или более модулей. Типичная блочная установка имеет массу-брутто ≤ 200.000 фунтов (91.000 кг), например, ≤ 80.000 фунтов (36.300 кг), такую как в диапазоне от 10.000 фунтов (4500 кг) до 200.000 фунтов (91.000 кг) или от 50.000 фунтов (22.700 кг) до 150.000 фунтов (68.000 кг); шириной ≤ 15 футов (4,6 м), например, ≤ 102 дюймов (2,6 м); и высотой ≤ 15 футов (4,6 м), например, ≤ 14,6 футов (4,45 м). Специалистам в данной области техники очевидно, что эти конструктивные исполнения являются лишь одним из примеров, и любое число различных конструкций и систем, как эти, может использоваться для установки для предварительной обработки сырья 114. [0070] For larger applications, for example, about more than 20 MSCFD (570,000 NM 3 D), about more than 35 MSCFD (1 NM10 6 NM 3 D), or about more than 50 MSCFD (1,4⋅10 6 NM 3 D) , a first
АроматизаторFlavoring
[0071] Некоторые формы ароматизатора 124 будут теперь описаны более подробно со ссылкой на Фиг. 2. Изобретение не ограничивается этими формами ароматизатора, и это описание не предназначено для исключения других форм ароматизаторов в рамках более широкого объема изобретения. Ароматизатор 124 может содержаться в одном модуле или, альтернативно, быть распределен по множеству модулей, например, для размещения реакторов и сопутствующего оборудования. В аспектах, показанных на Фиг. 2, используется один реактор 224. Сырье для ароматизации трубопровода 120 может быть нагрето до температур реактора, при прохождении через ряд теплообменников, 226, 228, 236, например, для теплообмена с выходящим реакционным потоком 126. Для достижения конечных температур, используемых для поддержания эндотермической реакции дегидроциклизации, сырье для реактора в трубопроводе 120 может проходить через нагреватель 230. Нагреватель 230 может получать тепло от горячего дымового газа, отводимого через трубопровод 146, такого как горячий дымовой газ, получаемый при сжигании в турбомашинах энергоблока 140. Альтернативно или в дополнение (например, во время запуска) нагреватель может быть одним из устройств, которое использует сжигание. Некоторая часть хвостового газа в трубопроводе 130 может быть подана в нагреватель для обеспечения топлива для сжигания, по крайней мере, до тех пор, пока запуск не продвинется в достаточной мере для передачи горячего дымового газа от энергоблока 140 к нагревателю через трубопровод 146. Нагреватель 230 может также быть использован для нагрева циркуляционного потока 232 от реактора 224 для поддержания температур реактора. Подразумевается, что пламенный нагреватель 230 может включать один или более теплоутилизаторов (HRU), связанных с дымовым газом от энергоблока 140, например, один или более парогенераторов-утилизаторов. Необязательный горячий нефтяной поток может циркулировать по трубопроводу 234 для обеспечения теплом компонентов системы 100 и/или других систем. [0071] Some forms of
[0072] Реактор 224 использует процесс дегидроциклизации для конвертирования в ароматические углеводороды по крайней мере некоторой части неароматических углеводородов C2+ сырья для ароматизации. При этой форме дегидроциклизации сырье для ароматизации, полученное из трубопровода 120, нагревают на этапах теплопередачи 226 и 228 путем передачи тепла от выходящего реакционного потока в трубопроводе 126 к сырью для ароматизации. Нагретое сырье для ароматизации подвергают взаимодействию в присутствии каталитически эффективного количества по крайней мере одного катализатора дегидроциклизации, расположенного по меньшей мере в одной зоне реакции, работающей в условиях каталитической дегидроциклизации. Реакция конвертирует, по крайней мере, некоторую часть неароматических углеводородов С2-С9 сырья для ароматизации в ароматические углеводороды и молекулярный водород. Как правило, катализатор дегидроциклизации включает ≥ 10 мас. % молекулярно-ситового компонента и ≥ 0,005 мас. % дегидрирующего компонента. [0072]
[0073] Когда молекулярно-ситовый компонент и дегидрирующий компонент вместе включают меньше 100 мас. % катализатора, ≥ 90 мас. % остатка катализатора может включать матричный компонент, как например ≥ 99 мас. % остатка. Катализатор обычно включает молекулярно-ситовый компонент в количестве ≥ 20 мас. %, в расчете на массу катализатора, например, ≥ 25 мас. %, как например, в диапазоне от 30 мас. % до 99,9 мас. %. В некоторых аспектах молекулярно-ситовый компонент включает алюмосиликат, например ≥ 90 мас. % по меньшей мере одного алюмосиликата. Алюмосиликат может представлять собой незамещенный алюмосиликат, замещенный алюмосиликат или их комбинацию. Например, алюмосиликат может быть в форме, где по крайней мере часть его природного металла замещена, например, путем ионного обмена, другим подходящим металлом (обычно катионом металла) групп 1-13 периодической таблицы. Как правило, алюмосиликат включает цеолитовый алюмосиликат, например, ≥ 90 мас. % по меньшей мере одного цеолита в расчете на массу алюмосиликата. Термин цеолит включает те цеолиты, в которых по крайней мере часть алюминия замещена другим трехвалентным металлом, таким как галлий или индий. [0073] When the molecular sieve component and the dehydrogenating component together include less than 100 wt. % catalyst, ≥ 90 wt. % of the catalyst residue may include a matrix component, such as ≥ 99 wt. % residue. The catalyst typically includes a molecular sieve component in an amount of ≥ 20 wt. %, based on the weight of the catalyst, for example, ≥ 25 wt. %, such as in the range of 30 wt. % to 99.9 wt. % In some aspects, the molecular sieve component includes aluminosilicate, for example, ≥ 90 wt. % of at least one aluminosilicate. The aluminosilicate may be an unsubstituted aluminosilicate, a substituted aluminosilicate, or a combination thereof. For example, aluminosilicate may be in the form where at least a portion of its natural metal is replaced, for example, by ion exchange, with another suitable metal (usually a metal cation) of groups 1-13 of the periodic table. Typically, aluminosilicate includes zeolite aluminosilicate, for example, ≥ 90 wt. % of at least one zeolite based on the weight of aluminosilicate. The term zeolite includes those zeolites in which at least part of the aluminum is replaced by another trivalent metal, such as gallium or indium.
[0074] Молекулярно-ситовый компонент обычно включает ≥ 90 мас. % одного или более указанных молекулярных сит, например, ≥ 95 мас. %. В некоторых аспектах молекулярно-ситовый компонент включает по крайней мере одно из цеолитовых молекулярных сит, например, ≥ 90 мас. % цеолита, как например ≥ 95 мас. %, в расчете на массу молекулярно-ситового компонента. Хотя молекулярно-ситовый компонент может практически состоять или даже состоит из цеолита, в альтернативных аспектах цеолит(ы) присутствуют в молекулярно-ситовом компоненте в комбинации с другим (например, нецеолитовым) молекулярным ситом. Цеолит может представлять собой цеолит в водородной форме, например, может быть синтезирован в форме цеолита щелочного металла, но после этого преобразован из щелочной формы в водородную форму. Как правило, цеолит имеет средний размер пор и индекс проницаемости 2-12 (как определено в патенте США № 4.016.218). Примеры подходящих цеолитов включают ZSM-5, ZSM-11, ZSM-12, ZSM-22, ZSM-23, ZSM-35 и ZSM-48, включая и их смеси, и промежуточные соединения, такие как смесь ZSM-5/ZSM-11. Необязательно, цеолит включает как минимум одно множество пор практически одинакового размера, проходящих через молекулярное сито, где средние геометрическое размеры поперечного сечения каждого из множества пор > 5 Å или > 5,3 Å, например, ≥ 5,4 Å, как например ≥ 5,5 Å, или в диапазоне от 5 Å до 7 Å, или от 5,4 Å до 7 Å. Пригодны ZSM-5 и/или ZSM-12, в особенности H-ZSM-5. Например, молекулярно-ситовый компонент может включать ≥ 90 мас. % (A) ZSM-5 и/или (B) ZSM-12, в расчете на массу молекулярно-ситового компонента, например, ≥ 95 мас. % H-ZSM-5. В некоторых аспектах молекулярное сито имеет относительно небольшой размер кристалла, например, мелкокристаллический ZSM-5, подразумевающий ZSM-5 с размером кристаллов ≤ 0,05 микрометров (мкм), как например в диапазоне от 0,02 мкм до 0,05 мкм. Мелкокристаллический ZSM-5 и метод определения размера кристаллов молекулярного сита описаны в патенте США № 6.670.517, который полностью включен здесь в качестве ссылок. [0074] The molecular sieve component typically includes ≥ 90 wt. % of one or more of these molecular sieves, for example, ≥ 95 wt. % In some aspects, the molecular sieve component includes at least one of the zeolite molecular sieves, for example, ≥ 90 wt. % zeolite, such as ≥ 95 wt. %, based on the weight of the molecular sieve component. Although the molecular sieve component may practically consist or even consist of zeolite, in alternative aspects, the zeolite (s) are present in the molecular sieve component in combination with another (e.g. non-zeolite) molecular sieve. The zeolite can be a zeolite in hydrogen form, for example, can be synthesized in the form of an alkali metal zeolite, but then converted from an alkaline form to a hydrogen form. Typically, zeolite has an average pore size and a permeability index of 2-12 (as defined in US patent No. 4.016.218). Examples of suitable zeolites include ZSM-5, ZSM-11, ZSM-12, ZSM-22, ZSM-23, ZSM-35 and ZSM-48, including both mixtures thereof and intermediates such as ZSM-5 / ZSM- eleven. Optionally, the zeolite includes at least one plurality of pores of substantially the same size passing through a molecular sieve, where the average geometric cross-sectional dimensions of each of the plurality of pores are> 5 Å or> 5.3 Å, for example, ≥ 5.4 Å, such as ≥ 5 , 5 Å, or in the range from 5 Å to 7 Å, or from 5.4 Å to 7 Å. Suitable are ZSM-5 and / or ZSM-12, in particular H-ZSM-5. For example, the molecular sieve component may include ≥ 90 wt. % (A) ZSM-5 and / or (B) ZSM-12, based on the weight of the molecular sieve component, for example, ≥ 95 wt. % H-ZSM-5. In some aspects, the molecular sieve has a relatively small crystal size, for example, fine crystalline ZSM-5, implying ZSM-5 with a crystal size of ≤ 0.05 micrometers (μm), such as for example in the range from 0.02 μm to 0.05 μm. Fine crystalline ZSM-5 and a method for determining the crystal size of a molecular sieve are described in US patent No. 6.670.517, which is fully incorporated herein by reference.
[0075] В других аспектах, молекулярно-ситовый компонент включает по меньшей мере одно молекулярное сито семейства МСМ-22, например, МСМ-22 само по себе или в комбинации с другими молекулярными ситами, такими как один или более из указанных цеолитов. Семейство MCM-22 включает те молекулярные сита, которые имеют дифрактограмму, включающую максимальные значения межплоскостного расстояния d при 12,4±0,25, 6,9±0,15, 3,57±0,07 и 3,42±0,07 Ангстрем. Данные рентгеновской дифракции, используемые для характеристики материала, получены стандартными методами с использованием К-альфа дублета меди в качестве падающего излучения и дифрактометра, оснащенного сцинтилляционным счетчиком и связанного с компьютер в качестве системы сбора. Примеры подходящих молекулярных сит МСМ-22-семейства описаны в патентах США №№ 4.954.325; 4.439.409 (PSH-3); 4.826.667 (SSZ-25); 6.077.498 (ITQ-1); 5.250.277 (MCM-36); 5.236.575 (MCM-49) и 5.362.697 (MCM-56). Другие включают UZM-8, ERB-1, как описано в европейском патенте № 0293032, и ITQ-2, как описано в международной патентной публикации № WO 97/17290. Можно также использовать смеси молекулярных сит МСМ-22-семейства. [0075] In other aspects, the molecular sieve component comprises at least one molecular sieve of the MCM-22 family, for example, MCM-22 alone or in combination with other molecular sieves, such as one or more of these zeolites. The MCM-22 family includes those molecular sieves that have a diffraction pattern that includes the maximum values of interplanar spacing d at 12.4 ± 0.25, 6.9 ± 0.15, 3.57 ± 0.07, and 3.42 ± 0, 07 Angstrom. The X-ray diffraction data used to characterize the material was obtained by standard methods using a K-alpha copper doublet as incident radiation and a diffractometer equipped with a scintillation counter and connected to a computer as a collection system. Examples of suitable molecular sieves of the MCM-22 family are described in US Pat. Nos. 4,954,325; 4,439,409 (PSH-3); 4.826.667 (SSZ-25); 6.077.498 (ITQ-1); 5.250.277 (MCM-36); 5.236.575 (MCM-49) and 5.362.697 (MCM-56). Others include UZM-8, ERB-1, as described in European Patent No. 0293032, and ITQ-2, as described in International Patent Publication No. WO 97/17290. Mixtures of molecular sieves of the MCM-22 family can also be used.
[0076] Когда молекулярно-ситовый компонент включает по меньшей мере один алюмосиликат, отношение кремнезем:глинозем в алюмосиликате (по существу то же, что атомное отношение Si:Al2) обычно ≥ 2, например в диапазоне от 5 до 100. Отношение кремнезем:глинозем предназначено для отображения атомного отношения Si:Al2 в жестком анионном каркасе кристаллического алюмосиликата. Альтернативно или в дополнение, катализатор можно сделать более устойчивым к деактивации (и увеличить выход ароматических углеводородов) путем включения трехвалентного фосфора в молекулярно-ситовый компонент. При использовании, количество трехвалентного фосфора обычно ≥ 1 мас. % в расчете на массу молекулярно-ситового компонента. Например, когда молекулярно-ситовый компонент включает алюмосиликат, атомное отношение трехвалентный фосфор:алюминий может быть в диапазоне от 0,01 до 1. Цеолит с более высоким отношением кремнезем:глинозем можно использовать, когда желательна более низкая кислотность катализатора, например, в диапазоне от 44 до 100, как например от 50 до 80 или 55-75. [0076] When the molecular sieve component includes at least one aluminosilicate, the silica: alumina ratio in the aluminosilicate (essentially the same as the atomic ratio Si: Al 2 ) is usually ≥ 2, for example in the range of 5 to 100. Silica ratio: alumina is intended to display the atomic ratio of Si: Al 2 in a rigid anionic framework of crystalline aluminosilicate. Alternatively or in addition, the catalyst can be made more resistant to deactivation (and increase the yield of aromatic hydrocarbons) by incorporating trivalent phosphorus into the molecular sieve component. When used, the amount of trivalent phosphorus is usually ≥ 1 wt. % based on the weight of the molecular sieve component. For example, when the molecular sieve component includes aluminosilicate, the atomic ratio of trivalent phosphorus: aluminum can be in the range from 0.01 to 1. Zeolite with a higher ratio of silica: alumina can be used when lower catalyst acidity is desired, for example, in the range of 44 to 100, such as from 50 to 80 or 55-75.
[0077] В дополнение к молекулярно-ситовому компоненту катализатор включает ≥ 0,005 мас. %, в расчете на массу катализатора, дегидрирующего компонента, например, по крайней мере один дегидрирующий металл. Дегидрирующий компонент может включать один или более нейтральных металлов, выбранных из групп 3-13 периодической таблицы, таких как один или более из Ga, In, Zn, Cu, Re, Mo, W, La, Fe, Ag, Pt и Pd, и/или один или более из оксидов, сульфидов и/или карбидов этих металлов. Например, дегидрирующий компонент может представлять собой Ga, Zn или их комбинацию, при необходимости, нанесенные на катализатор, включающий ZSM-5 в качестве молекулярно-ситового компонента. [0077] In addition to the molecular sieve component, the catalyst includes ≥ 0.005 wt. %, based on the weight of the catalyst, the dehydrogenating component, for example, at least one dehydrogenating metal. The dehydrating component may include one or more neutral metals selected from groups 3-13 of the periodic table, such as one or more of Ga, In, Zn, Cu, Re, Mo, W, La, Fe, Ag, Pt and Pd, and / or one or more of the oxides, sulfides and / or carbides of these metals. For example, the dehydrogenating component may be Ga, Zn, or a combination thereof, optionally supported on a catalyst comprising ZSM-5 as a molecular sieve component.
[0078] Как правило, дегидрирующий компонент включает ≥ 90 мас. % одного или более указанных дегидрирующих металлов и/или их оксидов, например, ≥ 95 мас. % или ≥ 99 мас. %. Например, дегидрирующий компонент может включать ≥ 90 мас. % (A) Ga и/или (B) Zn, включая их оксиды. Обычно катализатор включает ≥ 0,01 мас. % дегидрирующего компонента, в расчете на массу катализатора, например, ≥ 0,1 мас. % дегидрирующего компонента, как например ≥ 0,5 мас. % или ≥ 1 мас. %. [0078] Typically, the dehydrogenating component includes ≥ 90 wt. % of one or more of these dehydrogenating metals and / or their oxides, for example, ≥ 95 wt. % or ≥ 99 wt. % For example, the dehydrogenating component may include ≥ 90 wt. % (A) Ga and / or (B) Zn, including their oxides. Typically, the catalyst includes ≥ 0.01 wt. % dehydrogenation component, calculated on the weight of the catalyst, for example, ≥ 0.1 wt. % dehydrogenating component, such as ≥ 0.5 wt. % or ≥ 1 wt. %
[0079] Специалистам в данной области техники очевидно, что когда дегидрирующий компонент включает один или более металлов большей каталитической дегидрирующей активности, например, Pt и/или Pd, понадобится меньшее количество дегидрирующего компонента, например, в пределах от 0,005 мас. % до 0,1 мас. %, в расчете на массу катализатора, как например от 0,01 мас. % до 0,6 мас. % или от 0,01 мас. % до 0,05 мас. %. Когда дегидрирующий компонент включает один или более металлов меньшей дегидрирующей активности, например, один или более Ga, In, Zn, Cu, Re, Mo и W, понадобится большее количество дегидрирующего компонента, например, в пределах от 0,05 мас. % до 10 мас. %, в расчете на массу катализатора, как например от 0,1 мас. % до 5 мас. % или от 0,5 мас. % до 2 мас. %. [0079] It will be apparent to those skilled in the art that when a dehydrogenating component comprises one or more metals of greater catalytic dehydrogenating activity, for example, Pt and / or Pd, a smaller amount of the dehydrogenating component, for example, in the range of 0.005 wt. % to 0.1 wt. %, based on the weight of the catalyst, such as from 0.01 wt. % to 0.6 wt. % or from 0.01 wt. % to 0.05 wt. % When the dehydrogenating component includes one or more metals of lower dehydrogenating activity, for example, one or more Ga, In, Zn, Cu, Re, Mo and W, a larger amount of the dehydrogenating component will be required, for example, in the range from 0.05 wt. % up to 10 wt. %, based on the weight of the catalyst, such as from 0.1 wt. % up to 5 wt. % or from 0.5 wt. % to 2 wt. %
[0080] Дегидрирующий компонент может быть обеспечен на катализаторе, в катализаторе или вблизи него любым способом, например, такими общепринятыми способами, как пропитка или ионный обмен. По крайней мере часть дегидрирующего металла может также присутствовать в кристаллическом каркасе молекулярного сита. Что касается типичного катализатора, (i) дегидрирующий компонент включает ≥ 95 мас. % (A) Ga и/или (B) Zn, и (ii) первый молекулярно-ситовый компонент включает ≥ 95 мас. % H-ZSM-5. [0080] The dehydrating component may be provided on the catalyst, in or near the catalyst by any method, for example, by conventional methods such as impregnation or ion exchange. At least a portion of the dehydrogenating metal may also be present in the crystalline framework of the molecular sieve. Regarding a typical catalyst, (i) the dehydrogenating component comprises ≥ 95 wt. % (A) Ga and / or (B) Zn, and (ii) the first molecular sieve component comprises ≥ 95 wt. % H-ZSM-5.
[0081] В некоторых аспектах дегидрирующий компонент включает ≥ 99 мас. % одного или более из Ga, Zn, и In, и молекулярно-ситовый компонент включает ≥ 99 мас. % цеолита ZSM-5-типа, который пропитан дегидрирующим металлическим компонентом и/или подвергнут ионному обмену с дегидрирующим металлическим компонентом. Например, катализатор может включать Ga-наполненный и/или In-наполненный H-ZSM-5, Ga-замещенный и/или In-замещенный H-ZSM-5, H-галлосиликат структуры типа ZSM-5 и H-галлоалюмосиликат структуры типа ZSM-5. Необязательно катализатор включает (i) тетраэдрический алюминий и/или галлий, который присутствует в каркасе или решетке цеолита, и/или (ii) октаэдрический галлий или индий, который не присутствует в каркасе цеолита, но присутствует в каналах цеолита в непосредственной близости от протонных кислотных центров цеолита. Без привязки к какой-либо теории или модели, считается, что тетраэдрический или каркасный Al и/или Ga обуславливает кислотную функцию катализатора октаэдрический или некаркасный Ga и/или In обуславливает дегидрирующую функцию катализатора. Хотя обычно цеолит пропитывают или подвергают ионному обмену с дегидрирующим металлом, другие формы цеолита могут быть использованы, такие как H-галлоалюмосиликат структуры типа ZSM-5, с каркасными (тетраэдрическими) атомными отношениями Si/Al и Si/Ga приблизительно от 10:1 до 100:1 и от 15:1 до 150:1, соответственно, и некаркасным (октаэдрическим) Ga приблизительно от 0,5 мас. % до 0 мас. %. [0081] In some aspects, the dehydrogenating component comprises ≥ 99 wt. % of one or more of Ga, Zn, and In, and the molecular sieve component includes ≥ 99 wt. % ZSM-5 zeolite, which is impregnated with a dehydrogenating metal component and / or ion-exchanged with a dehydrogenating metal component. For example, the catalyst may include Ga-filled and / or In-filled H-ZSM-5, Ga-substituted and / or In-substituted H-ZSM-5, H-gallosilicate of the ZSM-5 type and H-galloaluminosilicate of the ZSM type -5. Optionally, the catalyst includes (i) tetrahedral aluminum and / or gallium, which is present in the zeolite framework or lattice, and / or (ii) octahedral gallium or indium, which is not present in the zeolite framework, but is present in zeolite channels in the vicinity of protic acid zeolite centers. Without reference to any theory or model, it is believed that tetrahedral or scaffold Al and / or Ga determines the acid function of the catalyst; octahedral or non-scaffold Ga and / or In determines the dehydrogenation function of the catalyst. Although the zeolite is usually impregnated or ion-exchanged with a dehydrogenating metal, other forms of the zeolite can be used, such as an H-galloaluminosilicate of the ZSM-5 type, with framework (tetrahedral) atomic ratios of Si / Al and Si / Ga from about 10: 1 to 100: 1 and from 15: 1 to 150: 1, respectively, and non-frame (octahedral) Ga from about 0.5 wt. % to 0 wt. %
[0082] Помимо молекулярно-ситового компонента и дегидрирующего компонента катализатор может дополнительно включать необязательный матричный компонент, например, один или более неорганических связующих веществ. Количество матричного компонента не критично. Если он присутствует, количество матричного компонента обычно находится в диапазоне от 0,01 кратного массе молекулярно-ситового компонента до приблизительно 0,9 кратного массе молекулярно-ситового компонента, например, в диапазоне от 0,02 до 0,8. Матричный компонент может включать активные материалы, такие как цеолиты синтетического или природного происхождения. Альтернативно, или в дополнение, матричный компонент может включать глины и/или оксиды, такие как глинозем, кремнезем, кремнезем-глинозем, диоксид циркония, диоксид титана, оксид магния или их смеси и другие оксиды. Матричный компонент может включать материалы природного происхождения и/или материалы в форме желатиновых осадков или гелей, включая смеси кремнезема и оксидов металлов. Глины могут также быть включены в связующие вещества оксидного типа для модификации механических свойств катализатора или чтобы способствовать процессу изготовления. [0082] In addition to the molecular sieve component and the dehydrogenating component, the catalyst may further include an optional matrix component, for example, one or more inorganic binders. The amount of matrix component is not critical. If present, the amount of the matrix component is usually in the range of 0.01 times the mass of the molecular sieve component to about 0.9 times the weight of the molecular sieve component, for example, in the range of 0.02 to 0.8. The matrix component may include active materials, such as zeolites of synthetic or natural origin. Alternatively, or in addition, the matrix component may include clays and / or oxides such as alumina, silica, silica-alumina, zirconia, titanium dioxide, magnesium oxide, or mixtures thereof, and other oxides. The matrix component may include materials of natural origin and / or materials in the form of gelatin precipitates or gels, including mixtures of silica and metal oxides. Clays can also be incorporated into oxide-type binders to modify the mechanical properties of the catalyst or to facilitate the manufacturing process.
[0083] Альтернативно или в дополнение, матричный компонент может включать один или более практически неактивных материалов. Неактивные материалы удобно служат в качестве разбавителей для контроля величины конверсии таким образом, чтобы продукты можно было получать экономично и планомерно без использования других средств для регулирования скорости реакции. Альтернативно или в дополнение к любому трехвалентному фосфору, добавленному к молекулярно-ситовому компоненту или наполненному в него, матричный компонент может необязательно включать трехвалентный фосфор, например, для снижения кислотности катализатора. Специалистам в данной области техники очевидно, что снижение кислотности катализатора уменьшает количество каталитического кокса, получаемого во время каталитической конверсии легких углеводородов сырья в ароматические углеводороды. Подходящие содержащие трехвалентный фосфор матрицы описаны в патенте США № 5.026.937, который полностью включен здесь в качестве ссылки. Матричный компонент является необязательным. В некоторых аспектах катализатор практически не содержит матрицы, например, содержит ≤ 1 мас. % матрицы, как например, ≤ 0,1 мас. %. В частности, катализатор может практически не содержать связующего вещества, например, содержит ≤ 1 мас. % связующего вещества, как например, ≤ 0,1 мас. %. Например, молекулярно-ситовый компонент катализатора может включать ≥ 95 мас. % само-связанного молекулярного сита, например, ≥ 95 вес. % само-связанного ZSM-5, и в частности мелкокристаллического H-ZSM-5. [0083] Alternatively or in addition, the matrix component may include one or more substantially inactive materials. Inactive materials conveniently serve as diluents to control the amount of conversion so that the products can be obtained economically and systematically without the use of other means to control the reaction rate. Alternatively or in addition to any trivalent phosphorus added to or filled into the molecular sieve component, the matrix component may optionally include trivalent phosphorus, for example, to reduce acidity of the catalyst. It will be apparent to those skilled in the art that reducing the acidity of the catalyst reduces the amount of catalytic coke produced during the catalytic conversion of light hydrocarbons of feedstock to aromatic hydrocarbons. Suitable trivalent phosphorus containing matrices are described in US Pat. No. 5,026,937, which is incorporated herein by reference in its entirety. The matrix component is optional. In some aspects, the catalyst is practically free of matrix, for example, contains ≤ 1 wt. % matrix, for example, ≤ 0.1 wt. % In particular, the catalyst may practically not contain a binder, for example, contains ≤ 1 wt. % binder, such as ≤ 0.1 wt. % For example, the molecular sieve component of the catalyst may include ≥ 95 wt. % self-linked molecular sieve, for example, ≥ 95 weight. % self-bound ZSM-5, and in particular fine crystalline H-ZSM-5.
[0084] Катализатор может представлять собой катализатор, который подвергался одной или нескольким обработкам, например, селективирующей обработке для увеличения селективности в отношении получения требуемых ароматических углеводородных соединений, таких как пара-ксилол. Например, селективация может быть осуществлена до введения катализатора в реактор и/или на месте, в реакторе, например, приведением катализатора в контакт с селективирующим агентом, таким как, по меньшей мере одно кремнийорганическое соединение, в жидком носителе, и последующим кальцинированием катализатора при температуре от 350°C до 550°С. Этот процесс селективации может повторяться два или более раз и изменяет диффузионные характеристики катализатора таким образом, что образование пара-ксилола становится предпочтительнее образования других изомеров ксилола. Такой процесс селективации подробно описан в патентах США № 5.633.417 и 5.675.047. [0084] The catalyst may be a catalyst that has undergone one or more treatments, for example, a selective treatment to increase selectivity for the desired aromatic hydrocarbon compounds, such as para-xylene. For example, selection can be carried out before introducing the catalyst into the reactor and / or in situ, in the reactor, for example, bringing the catalyst into contact with a selection agent, such as at least one organosilicon compound, in a liquid carrier, and then calcining the catalyst at a temperature from 350 ° C to 550 ° C. This selection process can be repeated two or more times and changes the diffusion characteristics of the catalyst so that the formation of para-xylene becomes preferable to the formation of other xylene isomers. This selection process is described in detail in US patent No. 5.633.417 and 5.675.047.
[0085] Обычно катализатор имеет площадь поверхности, измеряемую по физической абсорбции азота, в диапазоне от 100 м2/г до 600 м2/г, например, в диапазоне от 200 м2/г до 500 м2/г. Когда катализатор содержит алюмосиликат, который включает в себя трехвалентный фосфор, атомное отношение трехвалентный фосфор:алюминий, как правило, находится в диапазоне от 0,01 до 0,5. Например, катализатор может содержать ≥ 10 мас. % трехвалентного фосфора-модифицированного глинозема, как например ≥ 15 мас. %, или в диапазоне от 10 мас. % до 20 мас. %. [0085] Typically, the catalyst has a surface area, measured by physical absorption of nitrogen, in the range of 100 m 2 / g to 600 m 2 / g, for example, in the range of 200 m 2 / g to 500 m 2 / g. When the catalyst contains aluminosilicate, which includes trivalent phosphorus, the atomic ratio of trivalent phosphorus: aluminum, as a rule, is in the range from 0.01 to 0.5. For example, the catalyst may contain ≥ 10 wt. % trivalent phosphorus-modified alumina, such as ≥ 15 wt. %, or in the range of 10 wt. % up to 20 wt. %
[0086] Во время дегидроциклизации, по крайней мере часть неароматических углеводородов С2+ указанного сырья для ароматизации трубопровода 120 конвертируется в ароматические углеводороды, молекулярный водород и необязательно дополнительные неароматические углеводороды. Условия каталитической дегидроциклизации могут включать воздействие на сырье температуры в диапазоне от 400°C до 650°C, давления в диапазоне от 100 кПа до 2200 кПа. Как правило, условия каталитической дегидроциклизации дополнительно включают среднечасовую скорость подачи сырья (WHSV) ≥ 0,1 ч-1. Чаще всего условия каталитической дегидроциклизации включают температуру в диапазоне от 500°C до 625°C, абсолютное давление в диапазоне от 30 фунтов на кв. дюйм (207 кПа) до 80 фунтов на кв. дюйм (522кПа). WHSV может быть в диапазоне от 0,1 ч-1 до 20 ч-1. Как правило, WHSV углеводородов С2+ (ʺWHSV С2+ʺ) в указанном сырье для ароматизации относительно катализатора дегидроциклизации находится в диапазоне от 0,1 ч-1 до 20 ч-1, например, от 0,2 ч-1 до 5 ч-1 или от 0,3 ч-1 до 1 ч-1. WHSV С2+ означает часовой расход углеводородов С2+ (в граммах в час), подвергающихся воздействию второго катализатора, на грамм катализатора дегидроциклизации. Реакция, как правило, эндотермическая. Обычно средний перепад температур в зоне реакции составляет ≤ 600°C, чаще всего, в диапазоне от 20°C до 200°C, например, в диапазоне от 50°C до 150°C. [0086] During dehydrocyclization, at least a portion of the non-aromatic C 2+ hydrocarbons of said feedstock for flavoring the
[0087] Выходящий реакционный поток трубопровода 126 из реактора 224 может быть охлажден путем теплообмена с потоком сырья для реактора трубопровода 120 через этапы теплопередачи 226 и 228. Дальнейшее охлаждение может быть обеспечено протеканием выходящего реакционного потока по трубопроводу 126 через другие охладители, например, воздушный охладитель 236. Выходящий реакционный поток отводят из ароматизатора 124 через трубопровод 126 к рекуператору 128, например, для извлечения, по крайне мере, некоторой части ароматических соединений выходящего реакционного потока. [0087] The effluent of the
[0088] Когда ароматизатор работает с использованием указанного сырья для ароматизации в указанных условиях, дегидроциклизация обычно приводит к (i) ≥ 25 мас. % конверсии C2+ сырья для ароматизации, например, ≥ 25%, как например ≥ 50% или ≥ 75%; и (ii) конверсии C3+ ≥ 50%, например, ≥ 75% или ≥ 90%, или ≥ 95%, или ≥ 98%. Выходящий реакционный поток, как правило, содержит (i) непрореагировавшее сырье, включая неконвертированный разбавитель, и (ii) парофазные и/или жидкофазные продукты реакции дегидроциклизации и других путей реакции, фазой продуктов является та, которая существует на выходе из самой нижней по потоку зоны реакции дегидроциклизации реактора 224. Как правило, выходящий реакционный поток не включает твердые (например, каталитический кокс) и/или полутвердые (например, предшественники каталитического кокса) продукты дегидроциклизации и других путей реакции, поскольку они, как правило, остаются на первом этапе, пока не будут удалены в режиме регенерации. [0088] When the flavoring is used using the specified raw materials for flavoring under the indicated conditions, dehydrocyclization usually results in (i) ≥ 25 wt. % conversion of C 2+ raw materials for aromatization, for example, ≥ 25%, such as ≥ 50% or ≥ 75%; and (ii) C 3+ conversions ≥ 50%, for example, ≥ 75% or ≥ 90%, or ≥ 95%, or ≥ 98%. The exit reaction stream typically contains (i) unreacted feed, including an unconverted diluent, and (ii) the vapor-phase and / or liquid-phase products of the dehydrocyclization reaction and other reaction paths, the product phase being that which exists at the outlet of the lowest downstream zone dehydrocyclization reactions of
[0089] Выходящий реакционный поток обычно содержит ≥ 10 мас. % ароматических углеводородов, молекулярный водород, ≥ 1 мас. % этана, от 1 мас. % до 40 мас. % метана, ≤ 2 мас. % пропана и ≤ 1 мас. % бутанов. Количество этана в продукте реакции может быть, например, ≥ 5 мас. %, как например ≥ 10 мас. %, в частности, при осуществлении дегидроциклизации при сравнительно высокой температуре в пределах указанного диапазона температур. Поскольку этан обычно образуется в результате гидрогенолиза неароматических углеводородов С3+ сырья для ароматизации во время дегидроциклизации, выходящий реакционный поток обычно содержит этан и метан даже когда сырье для ароматизации содержит < 1 мас. % этана и/или < 1 мас. % метана. [0089] The effluent reaction stream typically contains ≥ 10 wt. % aromatic hydrocarbons, molecular hydrogen, ≥ 1 wt. % ethane, from 1 wt. % up to 40 wt. % methane, ≤ 2 wt. % propane and ≤ 1 wt. % butanes. The amount of ethane in the reaction product may be, for example, ≥ 5 wt. %, such as ≥ 10 wt. %, in particular, when dehydrocyclization is carried out at a relatively high temperature within the specified temperature range. Since ethane is usually formed by the hydrogenolysis of non-aromatic C 3+ hydrocarbons for aromatization during dehydrocyclization, the effluent reaction stream usually contains ethane and methane even when the aromatization feed contains <1 wt. % ethane and / or <1 wt. % methane.
РекуператорRecuperator
[0090] Некоторые формы рекуператора 128 схематически иллюстрируются Фиг. 2. Как правило, рекуператор включает по крайней мере одну сепарационную ступень 129 для отделения от выходящего реакционного потока трубопровода 126 по крайней мере хвостового газа, который отводят через трубопровод 130, и первого продукта, который отводят через трубопровод 138. [0090] Some forms of
[0091] В аспектах, иллюстрируемых Фиг. 2, сепарационная ступень 129 включает по меньшей мере один барабан-сепаратор для выделения хвостового газа и первого продукта из выходящего реакционного потока. Изобретение охватывает рекуператоры с одной или более сепарационными ступенями, и сепарационные ступени, имеющие один или более барабанов-сепараторов. Любой подходящий метод сепарации может быть использован на сепарационной ступени 129, включая традиционные технологии разделения, такие как мембранные сепараторы, дистилляционные колонны и др. [0091] In the aspects illustrated in FIG. 2, the
[0092] Первый продукт, как правило, содержит ≥ 50 мас. % ароматических углеводородов выходящего реакционного потока, например, ≥ 75 мас. %, как например, ≥ 90 мас. % или ≥ 95 мас. %. Извлечение первого продукта из ароматических углеводородов выходящего реакционного потока, как правило, осуществляют со степенью извлечения в диапазоне от 200 баррелей в сутки (ʺBPDʺ) (3,2 M3PD) до 10.000 BPD (160 M3PD), например, от 500 BPD (7,9 M3PD) до 5000 BPD (79 M3PD), как например, от 1000 BPD (16 M3PD) до 4000 BPD (64 M3PD). Хвостовой газ обычно содержит этан и молекулярный водород и, как правило, дополнительно содержит метан. Например, хвостовой газ может содержать 1 мас. % этана, например, ≥ 5 мас. %, как например, ≥ 10 мас. %. В конкретном аспекте хвостовой газ включает (A) ≥ 75 мас. % этана из выходящего реакционного потока, например, ≥ 90 мас. %, как например, ≥ 95 мас. %; и (B) ≤ 10 мас. % ароматических углеводородов из реакционного продукта, например, ≤ 5 мас. %, как например, ≤ 1 мас. %. Как правило, хвостовой газа дополнительно включает (а) ≥ 10 мас. % молекулярного водорода из выходящего реакционного потока, например, ≥ 25 мас. %, как например, ≥ 50 мас. % или ≥ 95 мас. %, и/или ≥ 10 мас. % метана из выходящего реакционного потока, например, ≥ 25 мас. %, как например, ≥ 50 мас. % или ≥ 95 мас. %. [0092] The first product typically contains ≥ 50 wt. % aromatic hydrocarbons exiting the reaction stream, for example, ≥ 75 wt. %, such as ≥ 90 wt. % or ≥ 95 wt. % The extraction of the first product from aromatic hydrocarbons from the effluent is typically carried out with a recovery in the range of 200 barrels per day (ʺBPDʺ) (3.2 M 3 PD) to 10.000 BPD (160 M 3 PD), for example, from 500 BPD (7.9 M 3 PD) up to 5000 BPD (79 M 3 PD), such as from 1000 BPD (16 M 3 PD) to 4000 BPD (64 M 3 PD). Tail gas typically contains ethane and molecular hydrogen, and typically additionally contains methane. For example, tail gas may contain 1 wt. % ethane, for example, ≥ 5 wt. %, such as ≥ 10 wt. % In a specific aspect, the tail gas comprises (A) ≥ 75 wt. % ethane from the exit reaction stream, for example, ≥ 90 wt. %, such as ≥ 95 wt. %; and (B) ≤ 10 wt. % aromatic hydrocarbons from the reaction product, for example, ≤ 5 wt. %, such as ≤ 1 wt. % Typically, the tail gas further includes (a) ≥ 10 wt. % molecular hydrogen from the effluent, for example, ≥ 25 wt. %, such as ≥ 50 wt. % or ≥ 95 wt. %, and / or ≥ 10 wt. % methane from the effluent, for example, ≥ 25 wt. %, such as ≥ 50 wt. % or ≥ 95 wt. %
Необязательный второй этап дегидроциклизацииOptional second dehydrocyclization step
[0093] Ароматизация сырья для ароматизации не ограничивается одной зоной реактора, или одним реактором, или в один этап реакции. Подразделение реакции между несколькими зонами и/или реакторами создает возможность более эффективного получения циклических продуктов, например, с более высокими выходами и более длительными периодами перед коксованием. Кроме того, разделение реактора на несколько зон и несколько корпусов уменьшает трудности, связанные с конструированием модульной системы более высокой пропускной способности, например, с пропускной способность 50 MSCFD (1,4⋅106 NM3D) или больше. [0093] The aromatization of the aromatization feed is not limited to one reactor zone, or to one reactor, or to one reaction step. The division of the reaction between several zones and / or reactors creates the possibility of more efficient production of cyclic products, for example, with higher yields and longer periods before coking. In addition, dividing the reactor into several zones and several vessels reduces the difficulties associated with designing a modular system with a higher throughput, for example, with a throughput of 50 MSCFD (1.4 × 10 6 NM3D) or more.
[0094] Некоторые аспекты изобретения, касающиеся ароматизатора с первым и вторым этапами реакции, схематично иллюстрируются Фиг. 3. Конструктивные особенности на Фиг. 3, которые по существу выполняют ту же функцию, что и на Фиг. 1 и Фиг. 2, указаны под тем же самым номером. Хотя две этапа реакции могут осуществляться в одном корпусе реактора или в отдельных корпусах для каждого этапа, аспекты Фиг. 3 включают второй этап реакции в реакторе 334, который отличается от реактора 224 для первого этапа реакции. Установлено, что общая селективность по одному или более из (i) дополнительного метана и (ii) дополнительного этана, и (iii) дополнительных легких углеводородов С3+ на этапах 1 и 2 меньше, чем в случае, если этапы 1 и 2 объединены в один этап, при работе в условиях, указанных для этапа 1 или этапа 2. Как правило, в случае сырья для ароматизации, которое включает попутный газ, ароматизация (например, осуществляемые вместе этапы 1 и 2) характеризуется (i) общей конверсией углеводородов С2-С4 ≥ 30%, например, ≥ 40%, как например, ≥ 50%, и (ii) селективностью в отношении ароматических углеводородов ≥ 30%, например, ≥ 40%, как например, ≥ 50%. Желательно, чтобы эти результаты могли быть достигнуты за один проход. [0094] Some aspects of the invention regarding a flavoring agent with first and second reaction steps are illustrated schematically in FIG. 3. Design Features in FIG. 3, which essentially perform the same function as in FIG. 1 and FIG. 2 are indicated under the same number. Although two reaction steps can be carried out in one reactor vessel or in separate vessels for each stage, aspects of FIG. 3 include a second reaction step in a
[0095] Как показано на Фиг. 3, хвостовой газ в трубопроводе 130A нагревают на этапах теплопередачи 326, 336 и 328. Дополнительный нагрев хвостового газа обеспечивает нагреватель 330. При необходимости часть молекулярного водорода хвостового газа можно сжигать для обеспечения дополнительного нагрева. Когда используют сжигание молекулярного водорода, сжигание обычно является селективным сжиганием молекулярного водорода. Нагретый хвостовой газ подают во второй реактор 334 для дегидроциклизации, по крайней мере, некоторой части углеводородов C2+ хвостового газа с получением второго выходящего реакционного потока, содержащего дополнительные ароматические углеводороды и дополнительный молекулярный водород, которые являются ʺдополнительнымиʺ в том смысле, что они являются дополнительными к полученным в первом реакторе 224. Хотя для реактора 334 показано наличие двух слоев катализатора дегидроциклизации с межслойным нагревом, обеспечиваемым нагревателем 330, второй реактор не ограничивается такими формами. Например, часть молекулярного водорода, образующегося в верхнем слое реактора 334, может быть сожжена с обеспечением дополнительного тепла для эндотермической реакции дегидроциклизации в находящемся ниже по потоку слое. [0095] As shown in FIG. 3, the tail gas in
[0096] От второго выходящего реакционного потока отводят тепло на этапах теплопередачи 326, 336 и 328, и передают через трубопровод 325 в рекуператор 128 для извлечения второго хвостового газа и второго продукта. Как показано на Фиг. 3, это разделение может быть выполнено на второй сепарационной ступени, относящейся к рекуператору 128. Как в случае с первым и вторым этапами реакции, которые могут быть локализованы в отдельных модулях ароматизатора, первая и вторая ступени рекуператора могут быть локализованы в отдельных модулях рекуператора. Это уменьшает трудности, связанные с распределением этих функций по модулям стандартного размера, используемым для работы в различных географических точках. [0096] Heat is removed from the second effluent of the reaction stream at heat transfer stages 326, 336, and 328, and passed through a
[0097] Второй этап ароматизатора, как правило, конвертирует ≥ 5 мас. % этана хвостового газа, например, ≥ 10 мас. %, как например, ≥ 20 вес. %. Поскольку первый продукт обычно содержит ≤ 5 мас. % углеводородов C3+, например, ≤ 2 мас. % пропана и ≤ 1 мас. % бутанов, почти никакой конверсии углеводородов C3+ в реакторе 334 не происходит. Этот эффект выгодно уменьшает накопление кокса катализатора на этапе 2. [0097] The second stage of flavoring, as a rule, converts ≥ 5 wt. % ethane tail gas, for example, ≥ 10 wt. %, such as ≥ 20 weight. % Since the first product usually contains ≤ 5 wt. % hydrocarbons C 3+ , for example, ≤ 2 wt. % propane and ≤ 1 wt. % butanes, almost no conversion of C 3+ hydrocarbons in
[0098] Неожиданно было обнаружено, что заметная конверсия этана первого продукта в ароматический углерод может быть достигнута при меньшем удалении или практически без удаления ароматических углеводородов первого выходящего реакционного потока до его входа на второй этап, даже если реакционная температура второго этапа превышает температуру первого этапа. Соответственно, в некоторых аспектах, которые не показаны на Фиг. 3, рекуператор не использует первую сепарационную ступень 129 или использует первую сепарационную ступень меньшей мощности, и/или использует различные условия разделения. Хотя эти аспекты охватывают отведение практически всего первого выходящего реакционного потока во второй реактор 334, они также включают, например, настройку сепарационной ступени 129 на удаление, по крайней мере, части молекулярного водорода первого выходящего реакционного потока (и/или части метана первого выходящего реакционного потока) до того, как остаток хвостового газа будет введен в реактор 334. Отделение метана может быть желательно, когда первый выходящий реакционный поток будет иначе содержать больше метана, чем необходимо для снижения парциального давления этана в реакторе 334 до диапазона, который уменьшает коксонакопление и увеличивает выход ароматических углеводородов. [0098] It has been unexpectedly discovered that a marked conversion of ethane of the first product to aromatic carbon can be achieved with less or little aromatic hydrocarbon removal of the first exiting reaction stream before it enters the second stage, even if the reaction temperature of the second stage exceeds the temperature of the first stage. Accordingly, in some aspects that are not shown in FIG. 3, the recuperator does not use the
[0099] В качестве примера таких альтернативных аспектов, сырье для реактора 334 может включать ≥ 90 мас. % выходящего реакционного потока из реактора 224, например, ≥ 95 мас. %, например, ≥ 99 мас. %. Несмотря на то, что в этих аспектах используется незначительное, если вообще какое-либо есть, композиционное разделение между реакторами 224 и 334, в рамках их объема можно разделить весь первый выходящий реакционный поток на два или более потоков с одним потоком, включающим ≥ 50 мас. % всей полноты первого выходящего реакционного потока, подводимого в реактор 334, например, ≥ 75 мас. %, как например, ≥ 90 мас. % или ≥ 95 мас. %; и одним или более дополнительными потоками, выводимыми из процесса. Также в рамки объема этих аспектов входит отделение по крайней мере части ароматических углеводородов первого выходящего реакционного потока до входа в реактор 334. Однако, в этих аспектах часть первого выходящего реакционного потока, подвергаемая взаимодействию в условиях дегидроциклизации в реакторе 334, как правило, включает ≥ 50 мас. % ароматических углеводородов первого выходящего реакционного потока, например, ≥ 75 мас. %, как например, ≥ 90 мас. % или ≥ 95 мас. %; и ≥ 50 мас. % молекулярного водорода первого выходящего реакционного потока, как например, ≥ 90 мас. % или ≥ 95 мас. %. Также типичным для этих аспектов является то, что часть первого выходящего реакционного потока, подвергаемая взаимодействию в условиях дегидроциклизации в реакторе 334, включает ≥ 50 мас. % этана первого выходящего реакционного потока, например, ≥ 75 мас. %, как например, ≥ 90 мас. % или ≥ 95 мас. %; и ≥ 50 мас. % любых других (т. е., помимо этана) неароматических углеводородов в первом выходящем реакционном потоке, например, ≥ 75 мас. %, как например, ≥ 90 мас. % или≥ 95 мас. %. Межэтапные разделения этих аспектов, когда используются, как правило, осуществляется на сепарационной ступени 129 рекуператора 128. Альтернативно или в дополнение к аспектам, иллюстрируемым Фиг. 2, и Фиг. 3, нагрев может быть обеспечен для реакции дегидроциклизации реакторов 224 и/или 334 иными методами, чем огневые нагреватели. Например, в некоторых аспектах, по крайней мере, часть тепла обеспечивается (i) электрическим нагревом, который может использовать электроэнергию, вырабатываемую энергоблоком 140, и/или (ii) горячей масляной системой или паровой системой, которая рекуперирует в теплоутилизатор тепло от дымового газа, выбрасываемого при работе газовой турбины энергоблока 140. В этих или других аспектах, по меньшей мере, часть нагрева обеспечивается сжиганием, по меньшей мере, части молекулярного водорода, образующегося в выше-и нижележащих по потоку слоях катализатора. Окислитель для горения может быть введен в реакторы, например, в одно или более следующих мест: выше по потоку от слоя катализатора, (ii) ниже по потоку от слоя катализатора, между выше-и нижележащими по потоку слоями катализатора, ниже по потоку от нижележащего слоя катализатора. Как правило, сжигание молекулярного водорода сгорания, когда используется, является селективным сжиганием молекулярного водорода (ʺSHCʺ), например, селективным сжиганием молекулярного водорода вместо углеводородов. SHC может быть каталитическим SHC, например, с катализатором SHC, размещенным близко к катализатору дегидроциклизации. Подходящие схемы сжигания молекулярного водорода описаны в патенте США № 5.026.937, который полностью включен здесь в качестве ссылки. Окислителем для сжигания молекулярного водорода или селективного сжигания молекулярного водорода может быть, например, кислород воздуха и/или молекулярный, включая молекулярный кислород в воздухе. Альтернативно или в дополнение, окислитель может быть обеспечен одним или более твердыми носителями кислорода (твердые кислородные носители или ʺSOCʺ), которые можно снова наполнять окислителем, когда ароматизатор находится в режиме регенерации. В некоторых аспектах SOC представляет собой композит с SHC. Обнаружено, что уменьшение количества молекулярного водорода в реакторах увеличивает выход ароматических углеводородов. Отмечено также, что, как правило, желательно не сжигать в реакторах практически весь молекулярный водород, а сжигать только достаточное количество молекулярного водорода для обеспечения тепла, требуемого для эндотермической дегидроциклизации. Установлено, что длительного временного цикла легче достичь, когда в реакторах присутствует по крайней мере некоторое количество молекулярного водорода. [0099] As an example of such alternative aspects, feedstock for
[0100] Хотя технологические условия дегидроциклизации в реакторе 334 могут быть такими же, как в реакторе 224, как правило, они отличаются. Точно так же, хотя один и тот же катализатор дегидроциклизации может быть использован в реакторах 224 и 334, как правило, они бывают разные. Хотя Фиг. 2 и 3 показывают реакторы 224 и 334, как содержащие два каталитических слоя (вышележащий по потоку слой и нижележащий по потоку слой), изобретение не ограничивается реакторами этой формы. В рамки объема изобретения входят реакторы с одним каталитическим слоем, а также реакторы с тремя или более слоями. Реакторы с подвижными слоями катализатора и/или псевдоожиженными слоями катализатора входят в рамки объема изобретения, хотя обычно реакторы 224 и 334 содержат по крайней мере один неподвижный слой катализатора. В аспектах, иллюстрируемых Фиг. 3, каждый из первого и второго этапов реакции включает один реактор (224 и 334). Однако изобретение не ограничивается этапами реакции, осуществляемыми в одном реакторе, и в других аспектах используются дополнительные реакторы, например, для дополнительной дегидроциклизации. Ароматизатор 124 может включать более двух этапов реакции. Каждому этапу может соответствовать одинаковое количество реакторов, но этого не требуется. В некоторых аспектах используется ароматизатор с двумя этапами реакции (как в тех аспектах, что иллюстрируются Фиг. 3), каталитические условия дегидроциклизации в реакторе 224 включают воздействие на сырье для ароматизации температуры T1 в пределах от 400°C до 630°C и давления P1, достаточного для проведения дегидроциклизации. Как правило, T1 находится в диапазоне от 450°C до 605°C. Обычно абсолютное P1 ≥ 20 фунтов на кв. дюйм (137,9 кПа), например, ≥ 35 фунтов на кв. дюйм (241,.3 кПа), как например в диапазоне от 35 фунтов на кв. дюйм (241,3 кПа) до 300 фунтов на кв. дюйм (2070 кПа). Например, P1 может быть в диапазоне от 35 фунтов на кв. дюйм (241,3 кПа) до 300 фунтов на кв. дюйм (2070 кПа), как например, от 37 фунтов на кв. дюйм (255,1 кПа) до 80 фунтов на кв. дюйм (522 кПа), или от 40 фунтов на кв. дюйм (275,8 кПа) до 80 фунтов на кв. дюйм (522 кПа) или от 45 фунтов на кв. дюйм (310,2 кПа) до 80 фунтов на кв. дюйм (522 кПа). Как правило, условия каталитической дегидроциклизации дополнительно включают среднечасовую скорость подачи сырья (WHSV) в диапазоне от 0,1 ч-1 до 20 ч-1, например, от 0,2 ч-1 до 5 ч-1, как например, от 0,3 ч-1 до 1,0 ч-1. WHSV основана на содержании углеводородов C2+ сырья для ароматизации и означает среднечасовую скорость подачи углеводородов C2+ сырья для ароматизации (в граммах) на грамм первого катализатора. В конкретном аспекте, (i) средняя температура в любой реакционной зоне в реакторе 224 (и в любом слое катализатора, расположенного в реакционной зоне реактора 224) составляет ≤ 600°С и (ii) сырье для ароматизации не подвергается воздействию температуры ≥ 630°С на входе в реактор 224. Как правило, реакцию дегидроциклизации в реакторе 224 осуществляют при относительно высоком давлении (относительно давления в реакторе 334), поэтому водород образуется в ходе реакции дегидроциклизации при относительно высоком парциальном давлении. Ожидалось, что высокое парциальное давление водорода будет подавлять дегидрирование сырья, что приведет к снижению выхода таких углеводородов C6+, как ароматические углеводороды. К удивлению обнаружено, что это не так: относительно высокое парциальное давление водорода в реакторе 224, как было установлено, снижает скорость накопления каталитического кокса при незначительном снижении или без снижения выхода ароматических углеводородов. Например, когда условия дегидроциклизации в реакторе 224 включают давления P1 ≥ 35 фунтов на кв. дюйм (241,3 кПа), реакцию дегидроциклизации можно поддерживать в течение временного периода ≥ 50 часов, например, ≥ 100 часов, как например, ≥ 200 часов или ≥ 500 часов при снижении выхода ароматических углеводородов на ≤ 10%, например, на ≤ 5%, как например, на ≤ 1%. [0100] Although the process conditions for dehydrocyclization in
[0101] Специалистам в данной области техники очевидно, что в пределах технологических параметров, указанных для реактора 224, существуют технологические условия, которые, если их выбрать, приведут к максимальной конверсии пропана в ароматические углеводороды ʺXMPʺ. В отличие от обычных многоэтапных процессов, реактор 224 обычно эксплуатируется при конверсии пропана в ароматические углеводороды, которая меньше, чем XMP. Вместо этого, когда сырье для ароматизации включает пропан и/или когда пропан образуется в реакторе 224, технологические условия обычно выбирают так, что начальная (начало прогона) конверсия пропана в ароматические углеводороды в реакторе 224 ʺX1Pʺ составляет ≤ 0,95⋅XMP. Как правило, ʺX1Pʺ ≤ 0,90⋅XMP, например, ≤ 0,85⋅XMP или ≤ 0,75 XMP. Установлено, что эксплуатация реактора 224 в условиях, которые обеспечивают X1P ≥ XMP, вызывает чрезмерное коксование катализатора, обычно приводящее к укороченному времени цикла при работе с неподвижным слоем. Такой же эффект наблюдается для конверсии бутанов в ароматические углеводороды, но с меньшей чувствительностью к изменениям условий процесса в реакторе 224. Вместо того, чтобы работать на реакторе 224 при максимальной конверсии бутанов в ароматические углеводороды XMB, указанные технологические условия обычно приводят к начальной (старт пробега) конверсии бутанов в ароматические углеводороды (ʺX1Bʺ), которая меньше, чем XMB, например, X1B ≤ 0,995⋅XMB, как например, ≤ 0,99⋅XMB или ≤ 0,985⋅XMB. [0101] It will be apparent to those skilled in the art that, within the process parameters specified for
[0102] Условия дегидроциклизации в реакторе 334 обычно включают температуру T2 в диапазоне от 450°C до 700°C и абсолютное давление P2 ≤ 35 фунтов на кв. дюйм (241,3 кПа). Как правило, Т1 ≤ 0,9⋅Т2, например, Т1 ≤ 0,85⋅Т2, как например, Т1 ≤ 0,8⋅Т2. Давление в реакторе 334, как правило, меньше, чем давление в реакторе 224, например, P2 ≤ 0,95⋅P1, как например, P2 ≤ 0,90⋅P1 или P2 ≤ 0,85⋅P1, или P2 ≤ 0,8⋅P1. Обычно, условия реакции в реакторе 334 включают Т2 в диапазоне от 500°C до 675°C и Р2 ≤ 34 фунтов на кв. дюйм (абс.) (234,4 кПа), например, ≤ 32 фунтов на кв. дюйм (абс.) (220,6 кПа), как например ≤ 30 фунтов на кв. дюйм (абс.) (207 кПа), или в диапазоне от 10 фунтов на кв. дюйм (абс.) (68,9 кПа) до 35 фунтов на кв. дюйм (абс.) (241,3 кПа) или от 12 фунтов на кв. дюйм (абс.) (82,8 кПа) до 34 фунтов на кв. дюйм (абс.) (234,4 кПа). Как правило, реакцию в реакторе 334 осуществляют при WHSV углеводородов С2+ указанного первого продукта по отношению ко второму катализатору в диапазоне от 0,1 ч-1 до 20 ч-1, например, от 0,2 ч-1 до 5 ч-1 или от 0,3 ч-1 до 1 ч-1. В соответствии с WHSV реактора 224, WHSV реактора 334 основан на содержании углеводородов С2+ и означает часовой расход углеводородов С2+ (в граммах), вводимых в реактор 334, на грамм второго катализатора. Специалистам в данной области техники очевидно, что T1 и Т2 представляют собой средние температуры в реакционной зоне, или, более конкретно, в слое катализатора, расположенного в реакционной зоне. Среднюю температуру рассчитывают путем добавления входной температуры зоны к выходной температуре зоны, а затем делением суммы на 2. P1 и P2 не являются средними давлениями. Вместо этого они соответствуют входному давлению на указанном реакторе, например, реакторе 224 для P1 и реакторе 334 для P2. Установлено, что в отличие от реактора 224 повышенное реакционное давление в реакторе 334 (i) снижает выход ароматических углеводородов и (ii) увеличивает скорость накопления каталитического кокса. Абсолютное давление Р2 ≤ 35 фунтов на кв. дюйм (241,3 кПа), как правило, необходимо для достижения в реакторе 334 времени цикла ≥ 50 часов. [0102] The dehydrocyclization conditions in
[0103] Вопреки ожиданиям, вредно эксплуатировать реактор 334 при температуре, достаточной для максимальной конверсии этана, обычно T2 >700°C. При этом наблюдается снижение селективности в отношении заданного ароматического углеводородного продукта. Как правило, средняя температура в любой реакционной зоне в реакторе 334 (и в любом каталитическом слое, расположенном в реакционной зоне в реакторе 334) составляет ≤700°C. Обычно сырье для ароматизации не подвергают воздействию температуры ≥700°C на входе в реактор 334. [0103] Contrary to expectations, it is harmful to operate
[0104] Также установлено, что действующий реактор 334 при температуре >700°C может привести к химической конверсии дегидрирующего компонента катализатора и потере каталитической дегидроциклизационной активности, в особенности когда дегидрирующий компонент включает один или более оксидов Zn. Без привязки к какой-либо теории или модели, считается, что использование температуры >700°C приводит к конверсии оксидной формы в форму металлического цинка, давление паров которого выше, чем у оксидной формы. Таким образом, потеря каталитической дегидроциклизационной активности объясняется, по крайней мере, частично испарением Zn из катализатора. Обычно полная конверсия этана на втором этапе составляет ≤ 60%, например, ≤ 50, как например, ≤ 40%, или в диапазоне от 25% до 60%, или от 30% до 55%, или от 30% до 50%, или от 30% до 40%.[0104] It has also been found that an
[0105] По крайней мере, для снижения скорости накопления каталитического кокса, обычно условия дегидроциклизации в реакторе 224 выбирают, чтобы конвертировать (i) ≥ 50 мас. %, например, ≥ 75 мас. %, как например, ≥ 90 мас. % неароматических углеводородов С3+ сырья для ароматизации, но (ii) ≤ 50 мас. %, например, ≤ 25%, как например, ≤ 10% или ≤ 1% углеводородов C2 сырья для ароматизации. Поскольку сырье для реактора 334 обычно содержит меньше неароматических углеводородных С3+ соединений, чем сырье для ароматизации, реактор 334 обычно эксплуатируется в более жестких условиях, чтобы достичь, по крайней мере, некоторой конверсии этана в ароматические углеводороды. Специалистам в данной области техники очевидно, что в пределах диапазонов технологических параметров, указанных для реактора 334, существуют условия процесса, которые, при использовании могут привести к максимальной конверсии этана в ароматические углеводороды ʺXMEʺ. В отличие от обычных многоступенчатых процессов, реактор 334, как правило, не работает на XME. Вместо этого, условия процесса обычно выбирают таким образом, чтобы начальная (начало прогона) конверсия этана в ароматические углеводороды в реакторе 334 ʺX2Eʺ была меньше XME, например ≤ 0,9⋅XME. В большинстве случаев X2E ≤ 0,85⋅XME, например, ≤ 0,8⋅XME или ≤ 75⋅XME. Было найдено, что рабочий этап два в условиях, обеспечивающих X2E ≥ XME, приводит к чрезмерному коксованию катализатора, которое неизбежно влечь за собой укороченное время цикла при работе с неподвижным слоем. Так как в реакторе 334 происходит фактически конверсия этана, то X2E больше нуля. Поскольку этан может образовываться (и обычно есть) в реакторе 224, величина конверсии этана в реакторе 224 (X1E) может быть меньше нуля. Как правило, при работе в указанных условиях с использованием указанного сырья X2E больше X1E. Обычно [1-(X1E/X2E)] равно ≤ 5, например, ≤ 2, например ≤ 1, или в диапазоне от 0,5 до 5, или от 0,6 до 2, или от 0,6 до 1. [0105] At least to reduce the rate of accumulation of catalytic coke, typically the dehydrocyclization conditions in
[0106] В конкретных аспектах, реактор 224 первой ступени содержит, по меньшей мере, два неподвижных слоя первого катализатора, а реактор 334 второй ступени содержит, по меньшей мере, два неподвижных слоя второго катализатора. В частности в этих аспектах, сырье для ароматизации реагирует в присутствии первого катализатора в реакторе 224 при воздействии температуры Т1 в диапазоне от 450°С до 605°С и абсолютном давлении P1 в диапазоне от 37 фунтов на кв. дюйм (абс.) (255,1 кПа) до 100 фунтов на кв. дюйм (абс.) (689,5 кПа), при объемной скорости (WHSV) в диапазоне от 0,1 ч-1 до 20 ч-1, как например от 0,25 ч-1 до 2 ч-1. Эту часть первого выходящего реакционного потока, который реагирует на второй ступени реактора 334, подвергают воздействию температуры Т2 в диапазоне от 500°C до 675°С и абсолютного давления Р2 ≤ 32 фунтов на кв. дюйм (220,6 кПа), при объемной скорости (WHSV) в диапазоне от 0,1 ч-1 до 20 ч-1, как например от 0,25 ч-1 до 2 ч-1, и обычно меньшей, чем объемная скорость, используемая при реакции сырья для ароматизации в реакторе 224. Более конкретно, Т1 ≤ 0,9⋅T2 и Р2 ≤ 0,9⋅Р1, при Р2 в диапазоне от 1 фунта на кв. дюйм (абс.) до 32 фунтов на кв. дюйм (абс.) (220,6 кПа), например, от 5 фунтов на кв. дюйм (абс.) (34,5 кПа) до 30 фунтов на кв. дюйм (абс.) (206,8 кПа) или от 5 фунтов на кв. дюйм (абс.) (34,5 кПа) до 29 фунтов на кв. дюйм (абс.) (199,9 кПа). [0106] In specific aspects, the
[0107] Первый и второй катализаторы могут быть выбраны из числа катализаторов дегидроциклизации, описанных в соответствующих аспектах, иллюстрируемых одноступенчатым ароматизатором на Фиг. 2. В конкретных аспектах, первый катализатор включает молекулярно-ситовый компонент, дегидрирующий компонент и, необязательно, матричный компонент. Молекулярно-ситовый компонент содержит ≥ 90 мас. % алюмосиликата в водородной форме, алюмосиликата с индексом проницаемости в диапазоне от 2-12 (например, модифицированного трехвалентным фосфором H-ZSM-5) и имеет отношение кремнезема к глинозему в диапазоне от 50 до 80. Молекулярно-ситовый компонент может включать ≥ 95 мас. % само-связанный мелкокристаллический H-ZSM-5. Дегидрирующий компонент включает ≥ 90 мас. %, по меньшей мере, одного оксида Ga. Матричный компонент включает ≥ 75 мас. % глинозема, кремнезема и их комбинаций. Катализатор необязательно включает ≥ 1 мас. % фосфора, например, в форме модифицированного трехвалентным фосфором H-ZSM-5 и/или за счет включения трехвалентного фосфора в матричный компонент. [0107] The first and second catalysts may be selected from among the dehydrocyclization catalysts described in the relevant aspects, illustrated by the single-stage flavoring in FIG. 2. In specific aspects, the first catalyst includes a molecular sieve component, a dehydrogenating component, and optionally a matrix component. The molecular sieve component contains ≥ 90 wt. % aluminosilicate in hydrogen form, aluminosilicate with a permeability index in the range of 2-12 (for example, modified with trivalent phosphorus H-ZSM-5) and has a silica to alumina ratio in the range of 50 to 80. The molecular sieve component may include ≥ 95 wt. . % self-bound fine crystalline H-ZSM-5. The dehydrating component includes ≥ 90 wt. % of at least one Ga oxide. The matrix component includes ≥ 75 wt. % alumina, silica and combinations thereof. The catalyst optionally includes ≥ 1 wt. % phosphorus, for example, in the form of modified trivalent phosphorus H-ZSM-5 and / or due to the inclusion of trivalent phosphorus in the matrix component.
[0108] В конкретных аспектах второй катализатор включает молекулярно-ситовый компонент, дегидрирующий компонент и, необязательно, матричный компонент. Второй катализатор может быть выбран из числа тех же катализаторов, что предусмотрены для применения на этапе 1 (первых катализаторов), хотя, как правило, второй катализатор имеет более высокую кислотность, чем первый катализатор. Например, молекулярно-ситовый компонент включает ≥ 90 мас. % алюмосиликата в водородной форме, алюмосиликата с индексом проницаемости в диапазоне от 2-12 (например, мелкокристаллический, H-ZSM- 5). Как правило, (i) второй катализатор имеет отношение кремнезем:глинозем в диапазоне от 3 до 60, например, от 10 до 40, как например от 15 до 35, и (ii) катализатор включает < 0,01 мас. % фосфора. [0108] In specific aspects, the second catalyst includes a molecular sieve component, a dehydrogenation component, and optionally a matrix component. The second catalyst can be selected from among the same catalysts that are provided for use in step 1 (first catalysts), although, as a rule, the second catalyst has a higher acidity than the first catalyst. For example, the molecular sieve component includes ≥ 90 wt. % aluminosilicate in hydrogen form, aluminosilicate with a permeability index in the range from 2-12 (for example, crystalline, H-ZSM-5). Typically, (i) the second catalyst has a silica: alumina ratio in the range of from 3 to 60, for example, from 10 to 40, such as from 15 to 35, and (ii) the catalyst comprises <0.01 wt. % phosphorus.
[0109] В этих аспектах дегидрирующий компонент второго катализатора может включать ≥ 90 мас. % по меньшей мере одного оксида Zn. Матричный компонент, когда используется, включает ≥ 90 мас. % глинозема, кремнезема и их комбинации. Второй катализатор обычно включает < 0,01 мас. % фосфора. [0109] In these aspects, the dehydrogenation component of the second catalyst may include ≥ 90 wt. % of at least one Zn oxide. The matrix component, when used, includes ≥ 90 wt. % alumina, silica and combinations thereof. The second catalyst typically includes <0.01 wt. % phosphorus.
[0110] Второй выходящий реакционный поток образуется при реакции этой части первого, выходящего из реактора 334, реакционного потока с указанным вторым катализатором в указанных условиях. Второй выходящий реакционный поток отводится как второй выходящий реакционный поток через трубопровод 325. Обычно второй выходящий реакционный поток включает (i) ≥ 0,5 мас. % дополнительных ароматических углеводородов, (ii) дополнительный молекулярный водород и, необязательно, метан и этан. Второй выходящий реакционный поток, как правило, включает ≥ 1 мас. % от общего количества ароматических углеводородов, например, общее количество (i) дополнительных ароматических соединений и (ii) некоторую часть ароматических соединений выходящего реакционного потока, которые поступают на второй этап, но не конвертируются. Обычно второй выходящий реакционный поток имеет общее содержание ароматических углеводородов ≥ 5 мас. %, в расчете на массу второго выходящего реакционного потока, как например ≥ 10 мас. %, или в диапазоне от 1 мас. % до 95 мас. %, или от 10 мас. % до 75 мас. %. Содержание дополнительных ароматических углеводородов второго выходящего реакционного потока обычно составляет ≥ 1 мас. %, например, ≥ 2 мас. %, как например ≥ 10 мас. % или ≥ 25 мас. %, или ≥ 50 мас. %, или ≥ 75 мас. %. Способ дает требуемый продукт BTX. Несмотря на то, что T2 больше T1, установлено, что второй выходящий реакционный поток характеризуется неожиданным увеличением желательных изомеров ксилола и неожиданным снижением выхода менее желательных ароматических углеводородов C11+. [0110] A second reaction effluent is formed by the reaction of this portion of the
[0111] Во втором выходящем реакционном потоке могут присутствовать легкие углеводороды, например, этан. Метан, когда присутствует в сырье для ароматизации, обычно не конвертируется в другие углеводородные соединения в условиях, указанных для этапа 1 и/или этапа 2; следовательно, когда промежуточное отделения метана не используется, практически весь метан сырья, как правило, присутствует во втором выходящем реакционном потоке. Второй выходящий реакционный поток обычно включает дополнительный метан, а именно, тот, что образуется на этапе 2, например, путем гидрогенолиза углеводородов С2+, и, необязательно, тот, который образуется на этапе 1, когда промежуточное отделение метана пониженное или не используется. [0111] Light hydrocarbons, such as ethane, may be present in the second effluent. Methane, when present in the aromatization feed, is usually not converted to other hydrocarbon compounds under the conditions specified for
Извлечение продукта из выходящего на втором этапе реакционного потокаProduct recovery from the reaction stream leaving the second stage
[0112] Хотя выходящий на втором этапе реакционный поток может быть извлечен на сепарационной ступени 129 рекуператора 128, обычно его используют на второй сепарационной ступени, например, на ступени 329, как показано на Фиг. 3. Вторая сепарационная ступень 329 может быть сконфигурирована для работы, по существу, аналогично и, практически, на ней можно использовать такие же компоненты, как на сепарационной ступени 129. Например, на второй сепарационной ступени 329 можно отделить от второго выходящего реакционного потока (i) хвостовой газ, который отводят через трубопровод 130B, и (ii) второй продукт, который отводят через трубопровод 338. Второй продукт обычно содержит ≥ 50 мас. % ароматических углеводородов второго выходящего реакционного потока, например, ≥ 75 вес. % или ≥ 90 мас. %. Извлечение второго продукта из ароматических углеводородов второго выходящего реакционного потока обычно осуществляют со степенью извлечения в диапазоне от 200 BPD (3,2 M3PD) до 10.000 BPD (160 M3PD), например, от 500 BPD (7,9 M3PD) до 5000 BPD (79 M3PD), как например от 1000 BPD (16 M3PD) до 4000 BPD (64 M3PD). Необязательно, второй продукт объединяют с первым продуктом, как показано на Фиг. 3. Отделенный хвостовой газ трубопровода 130B, как правило, содержит молекулярный водород, метан и непрореагировавший этан. [0112] Although the reaction stream leaving the second stage can be recovered in the
Регенерация катализатора дегидроциклизацииDehydrocyclization Catalyst Regeneration
[0113] В некоторых аспектах ароматизатор (включая, например, первый этап и/или второй этап; и/или дополнительные этапы, если используются) может содержать одну или более дополнительных зон реакции, например, дополнительные реакторы (не показаны). Эти дополнительные реакторы могут быть, по существу, такими же, как остальные, а именно, практически такой же конфигурации слоев и практически с таким же количеством по существу того же катализатора. Как правило, реакторы этапов работают в реакционном (дегидроциклизационном) режиме, в то время как дополнительные реакторы работают в режиме регенерации, и наоборот. Непрерывную или полунепрерывную работу можно осуществлять на каждом этапе, например, чередованием реакторов и дополнительных реакторов, включенных последовательно, в режимах реакции и регенерации. В аспектах, иллюстрируемых Фиг. 3, работа на каждом из первого и второго этапов обычно осуществляется в режиме дегидроциклизации за среднее время цикла ≥ 50 часов, например, ≥ 75 часов, например ≥ 100 часов или ≥ 120 часов, при выходе ароматических соединений, который ≥ 95% выхода, достигаемого в начале режима дегидроциклизации, например, ≥ 90%, как например ≥ 75%. [0113] In some aspects, the flavor (including, for example, a first step and / or a second step; and / or additional steps, if used) may contain one or more additional reaction zones, for example, additional reactors (not shown). These additional reactors can be essentially the same as the rest, namely, almost the same configuration of the layers and with almost the same amount of essentially the same catalyst. Typically, stage reactors operate in a reactive (dehydrocyclization) mode, while additional reactors operate in a regeneration mode, and vice versa. Continuous or semi-continuous operation can be carried out at each stage, for example, by alternating reactors and additional reactors connected in series in reaction and regeneration modes. In the aspects illustrated in FIG. 3, the work in each of the first and second stages is usually carried out in dehydrocyclization mode for an average cycle time of ≥ 50 hours, for example, ≥ 75 hours, for example ≥ 100 hours or ≥ 120 hours, when aromatic compounds yield, which is ≥ 95% of the yield achieved at the beginning of the dehydrocyclization regimen, for example, ≥ 90%, such as ≥ 75%.
[0114] Как правило, катализатор дегидроциклизации, используемый на этапах, регенерируют при температуре ≤ 700°С. Установлено, что превышение этой температуры во время регенерации вызывает деалюминирование катализатора и/или утрату структуры, что приводит к нежелательной потере кислотности катализатора. Регенерацию катализатора для любого из указанных катализаторов обычно проводятся с использованием процессов, ограничивающих максимальную температуру, воздействию которой подвергается катализатор во время регенерации, приблизительно температурой до 750°C, как правило, до 650°C. Можно использовать общепринятые методы регенерации катализатора, например, подвергать катализатор воздействию окислителя, такого как воздух или кислород в воздухе, в течение времени, достаточного для удаления, по крайней мере, части каталитического кокса, но изобретение не ограничивается этим. При проведении этапов дегидроциклизации 1 и/или 2 в ряде последовательно включенных адиабатических реакторов с неподвижным слоем подходящий метод регенерации включает циркуляцию потока регенерационного газа, содержащего ограниченное количество кислорода, что ограничивает величину экзотермического эффекта, при которой кокс выжигают из катализатора. Как правило, в месте, где регенерационный газ поступает в первый (самый вышестоящий, по отношению к потоку регенерационного газа) реактор, например, на входе в реактор, регенерационный газ подвергают воздействию температуры ≤ 350°C, например, ≤ 325°C, как например, ≤ 300°С. При необходимости, содержание окислителя в регенерирующем газе может быть уменьшено для снижения риска превышения максимальной температуры. [0114] Typically, the dehydrocyclization catalyst used in the steps is regenerated at a temperature of ≤ 700 ° C. It was found that exceeding this temperature during regeneration causes dealumination of the catalyst and / or loss of structure, which leads to an undesirable loss of acidity of the catalyst. The regeneration of the catalyst for any of these catalysts is usually carried out using processes that limit the maximum temperature to which the catalyst is exposed during regeneration, to approximately a temperature of up to 750 ° C, typically up to 650 ° C. Conventional catalyst regeneration methods can be used, for example, exposing the catalyst to an oxidizing agent, such as air or oxygen in air, for a time sufficient to remove at least a portion of the catalytic coke, but the invention is not limited to this. When carrying out the dehydrocyclization steps 1 and / or 2 in a series of series-connected adiabatic fixed-bed reactors, a suitable regeneration method involves circulating a stream of regeneration gas containing a limited amount of oxygen, which limits the magnitude of the exothermic effect in which coke is burned from the catalyst. As a rule, in the place where the regeneration gas enters the first (highest upstream of the regeneration gas stream) reactor, for example, at the inlet of the reactor, the regeneration gas is exposed to a temperature of ≤ 350 ° C, for example, ≤ 325 ° C, as e.g. ≤ 300 ° C. If necessary, the oxidizer content in the regenerating gas can be reduced to reduce the risk of exceeding the maximum temperature.
ЭнергоблокPower unit
[0115] Некоторые формы энергоблока, которые используют в качестве сырья хвостовой газ, подаваемый по трубопроводу 130B, будут теперь описаны более подробно со ссылкой на Фиг. 3. Изобретение не ограничивается этими формами, и это описание не предназначено для исключения других форм, таких как формы, которые используют сырье, содержащее хвостовой газ, транспортируемый по трубопроводу 130А. [0115] Some forms of a power unit that use tail gas as feed as
[0116] Как показано на Фиг. 3, хвостовой газ сжимают в компрессоре 160 и затем подают на ступень сгорания в газовой турбине 161, которая также включает ступень сжатия, и ступень расширения. Ступени расширения и сжатия соединены через вращающийся вал 166. Окислитель трубопровода 162, например, кислород, воздух или кислород в воздухе, сжимают на ступени сжатия перед ступенью горения. При сгорании образуются выхлопные газы высокого давления, которые проходят через ступень расширения, создавая механическую мощность (мощность на валу), которая поворачивает вал 166. Вал 166 соединен с возможностью вращения с электрогенератором 164, который производит электроэнергию 165. Дымовой газ низкого давления 163 все еще сохраняет значительное количество тепловой энергии. Соответственно, нагреватель 230 может включать один или более HRUs. Необязательно, эти аспекты включают сжигание части хвостового газа (например, в трубопроводах 130A и/или 130B) в нагревателе 230. [0116] As shown in FIG. 3, tail gas is compressed in a
[0117] Произведенная электрическая мощность может быть использована на месте или экспортирована в электросеть. Количество производимой электроэнергии может зависеть от объемной скорости истечения сырья для ароматизации. В примерах, где сырье для ароматизации имеет объемную скорость истечения около 50 MSCFD (1,4⋅106 NM3D), выработанная электрическая мощность может быть около 150 мегаватт (МВт). [0117] The generated electrical power can be used locally or exported to the power grid. The amount of electricity produced may depend on the volumetric flow rate of the raw material for flavoring. In examples where the aromatization feed has a volumetric flow rate of about 50 MSCFD (1.4 × 10 6 NM 3 D), the generated electric power can be about 150 megawatts (MW).
[0118] Хотя настоящие методы могут быть восприимчивы к различным модификациям и альтернативным формам, рассмотренные выше примеры были показаны только в качестве примера. Вместе с тем следует еще раз понять, что эти методы не должны рассматриваться, как ограничиваемые конкретными примерами, приведенными в настоящем документе. Напротив, настоящие методы включают все альтернативы, модификации и эквиваленты, подпадающие под истинную сущность и объем прилагаемых пунктов формулы изобретения. [0118] Although the present methods may be susceptible to various modifications and alternative forms, the above examples have been shown by way of example only. However, it should be understood once again that these methods should not be construed as being limited to the specific examples provided in this document. On the contrary, the present methods include all alternatives, modifications, and equivalents falling within the true spirit and scope of the appended claims.
Claims (86)
Applications Claiming Priority (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201562232609P | 2015-09-25 | 2015-09-25 | |
US62/232,609 | 2015-09-25 | ||
US201562253268P | 2015-11-10 | 2015-11-10 | |
US62/253,268 | 2015-11-10 | ||
EP15195311 | 2015-11-19 | ||
EP15195311.4 | 2015-11-19 | ||
PCT/US2016/047530 WO2017052854A1 (en) | 2015-09-25 | 2016-08-18 | Aromatization of non-aromatic hydrocarbon |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2678980C1 true RU2678980C1 (en) | 2019-02-05 |
Family
ID=56883852
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018106355A RU2678980C1 (en) | 2015-09-25 | 2016-08-18 | Aromatising non-aromatic hydrocarbons |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2678980C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009105447A1 (en) * | 2008-02-20 | 2009-08-27 | Shell Oil Company | Process for the conversion of ethane to aromatic hydrocarbons |
WO2011053747A1 (en) * | 2009-11-02 | 2011-05-05 | Shell Oil Company | Process for the conversion of mixed lower alkanes to aromatic hydrocarbons |
RU2550354C1 (en) * | 2014-03-28 | 2015-05-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Газовые Технологии-Синтез" | Method for producing aromatic hydrocarbon concentrate of light aliphatic hydrocarbons and device for implementing it |
-
2016
- 2016-08-18 RU RU2018106355A patent/RU2678980C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009105447A1 (en) * | 2008-02-20 | 2009-08-27 | Shell Oil Company | Process for the conversion of ethane to aromatic hydrocarbons |
WO2011053747A1 (en) * | 2009-11-02 | 2011-05-05 | Shell Oil Company | Process for the conversion of mixed lower alkanes to aromatic hydrocarbons |
RU2550354C1 (en) * | 2014-03-28 | 2015-05-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Газовые Технологии-Синтез" | Method for producing aromatic hydrocarbon concentrate of light aliphatic hydrocarbons and device for implementing it |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20170088484A1 (en) | Aromatization of Non-Aromatic Hydrocarbon | |
US11242298B2 (en) | Natural gas processing and systems | |
US10099972B2 (en) | Methods and systems for producing liquid hydrocarbons | |
RU2418780C2 (en) | Synthesis of aromatic hydrocarbons from methane | |
RU2448079C2 (en) | Method of converting methane | |
US9796643B2 (en) | Hydrocarbon dehydrocyclization in the presence of carbon dioxide | |
RU2454389C2 (en) | Method of converting methane | |
US8378162B2 (en) | Process for methane conversion | |
AU2008216980B2 (en) | Process to conversion of oxygenates to gasoline | |
RU2550354C1 (en) | Method for producing aromatic hydrocarbon concentrate of light aliphatic hydrocarbons and device for implementing it | |
EA021044B1 (en) | Method for generating hydrocarbons, in particular gasoline, from synthesis gas | |
US9845272B2 (en) | Hydrocarbon conversion | |
US20170088485A1 (en) | Catalyst and Its Use in Hydrocarbon Conversion Process | |
KR102609038B1 (en) | Method and process for converting the ethylene present in the overhead effluent from a fcc in a manner such as to increase the propylene production | |
US9988325B2 (en) | Hydrocarbon conversion | |
US9828308B2 (en) | Hydrocarbon conversion | |
US10071938B2 (en) | Hydrocarbon dehydrocyclization | |
US10808179B2 (en) | Single-loop octane enrichment | |
RU2563628C2 (en) | Method of converting methane | |
RU2678980C1 (en) | Aromatising non-aromatic hydrocarbons | |
US20190105626A1 (en) | Fixed bed radial flow reactor for light paraffin conversion | |
US11377402B2 (en) | Integrated aromatics formation and methylation | |
US10836965B2 (en) | Reactor apparatus for non-oxidative hydrocarbon conversion to aromatics, methods of using same, and products made using same | |
RU2525113C2 (en) | Method of increasing molecular weight of olefins and apparatus for realising said method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200819 |