WO2022223332A1 - System and process for the isomerisation of light naphtha - Google Patents

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WO2022223332A1
WO2022223332A1 PCT/EP2022/059543 EP2022059543W WO2022223332A1 WO 2022223332 A1 WO2022223332 A1 WO 2022223332A1 EP 2022059543 W EP2022059543 W EP 2022059543W WO 2022223332 A1 WO2022223332 A1 WO 2022223332A1
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isomerization
reactor
light gasoline
plant
plant according
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PCT/EP2022/059543
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Rainer Albert Rakoczy
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Clariant International Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G45/00Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds
    • C10G45/58Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to change the structural skeleton of some of the hydrocarbon content without cracking the other hydrocarbons present, e.g. lowering pour point; Selective hydrocracking of normal paraffins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G67/00Treatment of hydrocarbon oils by at least one hydrotreatment process and at least one process for refining in the absence of hydrogen only
    • C10G67/02Treatment of hydrocarbon oils by at least one hydrotreatment process and at least one process for refining in the absence of hydrogen only plural serial stages only
    • C10G67/06Treatment of hydrocarbon oils by at least one hydrotreatment process and at least one process for refining in the absence of hydrogen only plural serial stages only including a sorption process as the refining step in the absence of hydrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2400/00Products obtained by processes covered by groups C10G9/00 - C10G69/14
    • C10G2400/02Gasoline

Definitions

  • the present invention relates to a light gasoline isomerization plant.
  • the present invention also relates to a process for the isomerization of light gasoline.
  • octane number serves as a measure of the knock resistance of a petrol cut.
  • RON research octane number
  • MON motor octane number
  • RON and MON are determined on standardized test engines in accordance with local fuel specifications and standards as described in DIN EN ISO 5164.
  • Knock resistance can be achieved, for example, by increasing the proportion of alicyclic and branched aliphatic hydrocarbons by adding alkylate petrol or isomerate petrol.
  • the reaction takes place at temperatures between 180 °C and 200 °C at pressures of around 20 bar over platinum-containing mixed oxide catalysts such as IP-100 from UOP (ParlsomTM process technology) or SI-2 from JSC Nefthechim (IsoMalkTM process technology).
  • platinum-containing mixed oxide catalysts such as IP-100 from UOP (ParlsomTM process technology) or SI-2 from JSC Nefthechim (IsoMalkTM process technology).
  • IsoMalkTM process technology platinum-containing mixed oxide catalysts
  • IsoMalkTM process technology platinum-containing mixed oxide catalysts
  • low-temperature isomerization the reaction takes place at temperatures between 80 °C and 180 °C at pressures of around 20 bar over platinum-containing aluminum chloride catalysts such as I-85 from UOP (PENEX ® process technology) or ATIS-2L from Axens.
  • the isomerization of light petroleum is an equilibrium reaction in which the equilibrium position favored for iso-paraffins can be reached at low temperatures.
  • process technologies for low- and medium-temperature isomerization are far more widespread than process technologies for high-temperature isomerization.
  • the catalysts for the high-temperature isomerization are characterized by a significantly higher robustness and tolerance, for example, to moisture flowing into the insert.
  • this technology is used in plant conversions from existing ones aggregates used. Due to the unfavorable equilibrium situation, process variants are offered for high-temperature isomerization in which the result in terms of knock resistance is optimized through a wide variety of separation processes and recycling of the normal paraffins.
  • TIP total isomerization package
  • ISOSIV module a combination of isomerization in a HYSOMER reactor and separation of iso- and normal paraffins by adsorption on molecular sieves in a so-called ISOSIV module is selected.
  • This combination makes it possible to maximize the proportion of high RON iso-paraffins in the feedstock stream and to maximize the proportion of low RON normal paraffins in the isomerization feedstock stream.
  • TIP systems there are again two versions, namely with an upstream or downstream ISOSIV module.
  • the effluent of the normal paraffins from the ISOSIV module is very rich in hydrogen because the adsorbed normal paraffins are desorbed with the aid of a very high flow of hydrogen.
  • this leads to a very high hydrogen concentration in the reaction fluid at the inlet of the HYSOMER reactor, which ultimately leads to unfavorable operation.
  • both the HYSOMER reactor and the ISOSIV module are in the same cycle hydrogen stream, also called the cycle treat gas stream.
  • the cycle treat gas stream In the case of known TIP plants, it is therefore not possible to reduce the circulating treatment gas stream upstream of the HYSOMER reactor in such a way that optimum isomerization activity can be achieved in the HYSOMER reactor.
  • many light gasoline isomerizations are also constrained to achieve optimal cycle treat gas flow due to the cycle treat gas compressor selected or available.
  • the HYSOMER reactor in TIP plants is often operated at an excessively high cycle treatment gas flow to feed oil flow ratio. Even with catalysts with excellent C5/C6 isomerization activity, such as Clariant's HYSOPAR ® -5000, only a slight increase in knock resistance (RON) is possible via the HYSOMER reactor.
  • the object of the present invention is therefore to make it possible to increase the octane number or knock resistance (RON) at the outlet of the reactor during light gasoline isomerization by targeted reduction of the MHOV.
  • the auxiliary separator for the partial separation of the treatment gas is upstream of the reactor for carrying out an isomerization reaction based on the gas flow through the plant.
  • the auxiliary separator may be located downstream of the reactor and a feed oil inlet of the plant.
  • the present invention enables optimal adjustment of the recycle treatment gas flow to hydrocarbon flow ratio (VHOV, MHOV) in favor by using a partial recycle treatment gas/hydrocarbon separation before the isomerization reactor, which can be for example a HYSOMER reactor the overall increase in knock resistance (RON) over the reactor.
  • the overall octane yield can preferably be increased by a factor of 3.5 with the procedural measure according to the invention.
  • the basis for the depletion of the proportion of the treatment gas in the reactant fluid is preferably the establishment of a phase equilibrium.
  • This allows the paraffinic oil to be separated from the hydrogen and light components (methane, ethane, propane and partly butanes), allowing the paraffinic oil to pass into the liquid phase.
  • the auxiliary separator used for this consists preferably of a device for adjusting the temperature, such as air coolers or heat exchangers, followed by a device for gas-liquid separation, such as phase separators, condensers or distillation columns.
  • the separation of the treatment gas from the reaction fluid via different permeation at a membrane is also possible.
  • the auxiliary separator for separating recycle treatment gas from a reactant fluid flowing into the reactor may have one or more components selected from a membrane, a product separation column and include a high-pressure separator.
  • the auxiliary separator comprises a high-pressure separator.
  • the auxiliary separator is preferably set up to lower the MHOV of the reactant fluid to about 1.2 to 2.0 before it is introduced into the isomerization reactor.
  • the auxiliary separator is configured to lower the MHOV of the reactant fluid from about 15 to 25 to about 1.2 to 2.0 prior to introduction into the isomerization reactor.
  • the starting oil is isomerized as paraffinic oil either directly or by separating isomerate oil, since dilution with hydrogen is necessary regardless of the pre-separation.
  • This hydrogen is preferably circulated using a compressor. Due to side reactions such as cracking and hydrogenation reactions, hydrogen is sometimes consumed and contaminated with low-molecular hydrocarbons (methane, ethane, propane) and/or hydrogen sulfide, with the proportion of hydrogen being well over 60 percent by volume.
  • the cycle hydrogen is called treatment gas or cycle treatment gas.
  • the mixture of paraffinate oil and treat gas, or the mixture of feed oil and treat gas if no prior separation of isomerate oil occurs, is called the reactant fluid.
  • the gas stream flowing or directed into the reactor to carry out the isomerization reaction is the reactant fluid.
  • the fluid after leaving the isomerization reactor is called reaction effluent or product oil and finally, after separation of the treat gas, isomerization product oil.
  • the reactor for carrying out the isomerization reaction can comprise one or more batch reactors with axial flow.
  • the reactor can comprise several batch reactors, with at least one of the reactors being flown through axially and the remaining reactors being flown through radially.
  • the reactor can comprise several set reactors, with at least one of the reactors being flowed through radially and the remaining reactors being flown through axially.
  • the reactor may comprise a membrane reactor.
  • the reactor can include a reactive distillation.
  • the reactor may comprise a HYSOMER reactor.
  • the HYSOMER reactor preferably represents the realization of a flow tube.
  • the reactor can include internals that are customary in process engineering in order to accommodate a solid catalyst and/or to achieve an almost ideal flow around the catalysts.
  • the reactor is preferably divided into two beds with intermediate cooling in order to mitigate any exotherms that occur due to hydrogenation reactions taking place in parallel. Intermediate cooling can be achieved by feeding in cold treatment gas or fresh hydrogen.
  • the light gasoline isomerization plant may include a device for the concentration and depletion of normal paraffins.
  • the auxiliary separator is between the device for concentrating and depleting normal paraffins and the reactor in terms of flow switched.
  • the device for the concentration and depletion of normal paraffins is preferably designed upstream of the reactor for carrying out the isomerization reaction.
  • Normal paraffins can be concentrated or depleted by distillation.
  • the device for enriching and depleting normal paraffins can be designed as a device for distillation.
  • the device for enriching and depleting normal paraffins in the hydrocarbon stream can comprise a battery of distillation columns.
  • Normal paraffins can be enriched or depleted by permeation through a membrane.
  • the device for the concentration and depletion of normal paraffins can include a membrane for carrying out a permeation process.
  • the device for the concentration and depletion of normal paraffins can comprise an arrangement of membranes for carrying out a permeation process.
  • the device for concentrating and depleting normal paraffins can use an adsorption process.
  • the device for the concentration and depletion of normal paraffins can include an ISOSIV module.
  • the ISOSIV module is preferably an arrangement of three parallel flow tubes. These flow tubes can be filled with a zeolite-based molecular sieve (e.g. Adsorbent N-10 from UOP). During operation, the molecular sieve can be charged in the gas phase with a hydrocarbon mixture to be separated, consisting of normal paraffins, iso-paraffins, alicyclics and aromatics, such as the starting oil. The application is usually only with hydrocarbons without other carrier gases such as hydrogen, nitrogen or helium. Due to the molecular sieve effect, the normal paraffins can be adsorbed on the inner surfaces of the adsorbent. The other components can pass through the flow tube without any interaction and exit the ISOSIV module as isomerate oil or raffinate.
  • a zeolite-based molecular sieve e.g. Adsorbent N-10 from UOP.
  • the molecular sieve After a certain time, the molecular sieve reaches the adsorption capacity for normal paraffins. In order to prevent these species from breaking through into the isomeric oil, it is possible to switch to one of the flow tubes arranged in parallel, which contains an unloaded molecular sieve. For desorption from the sieves, the normal paraffins can be eluted using a very high recycle treat gas flow and the entire mixture fed as reactant fluid to the HYSOMER reactor for hydroisomerization.
  • the light gasoline isomerization unit may include one or more pumps for conveying the feed oil stream.
  • the light gasoline isomerization unit may include one or more compressors for conveying the treat gas stream.
  • the light gasoline isomerization unit may include a cycle treat gas compressor located upstream of the normal paraffin concentrator.
  • the light gasoline isomerization unit may include a compressor located downstream between the auxiliary separator and the reactor.
  • the light gasoline isomerization unit may include one or more heat exchangers and/or one or more furnaces. Heat exchangers and/or furnaces may be used at various locations in the plant and may be used to regulate the temperature of various streams, for example feed, intermediate, product and/or treat gas streams.
  • a heat exchanger is preferably connected directly upstream of the auxiliary separator and/or a heat exchanger is connected directly downstream of it.
  • the light gasoline isomerization system may include one or more components selected from valves, throttles, orifices, flaps and back pressure regulators. These can be used at different points in the plant and can be used to control flow rates and pressures of various streams, for example feed, intermediate, product and/or treat gas streams.
  • the light gasoline isomerization plant can include one or more further separation devices for adjusting boiling ranges, densities, or separating or stabilizing products.
  • the light gasoline isomerization unit may include treat gas bypass between the normal paraffins concentrator and the reactor for carrying out the isomerization reaction.
  • the treatment gas bypass can be designed to introduce the treatment gas partially and in a controlled manner at the point at which the isomerization reaction takes place.
  • the light gasoline isomerization plant is configured to at least partially reintroduce cycle treatment gas separated by the auxiliary separator into the plant cycle downstream of the reactor.
  • part or all of the separated portion of the cycle treatment gas is fed back into the system cycle immediately before the cycle treatment gas compressor in order to achieve the necessary operating conditions for the ISO-SIV MODULE.
  • the light gasoline isomerization unit may include, in addition to the auxiliary separator, a main separator for separating the treat gas from the reaction effluent.
  • the main separator is installed downstream of the reactor to carry out the isomerization reaction.
  • the main separator is preferably a high-pressure separator.
  • the main separator is preferably provided as a separate component to the auxiliary separator.
  • the main separator is particularly preferably arranged downstream of the reactor and the auxiliary separator is arranged upstream of the reactor.
  • the light gasoline isomerization plant may be a plant for conducting the high-temperature isomerization process.
  • the light gasoline isomerization unit may be a TIP (Total Isomerization Package) unit.
  • the light gasoline isomerization plant comprises an ISOSIV module and a HYSOMER reactor, with the auxiliary separator being connected in flow between the ISOSIV module and the HYSOMER reactor.
  • the light gasoline isomerization plant comprises an ISOSIV module, a HYSOMER reactor and a main separator, with the auxiliary separator being downstream between the ISOSIV module and the HYSOMER reactor, and with the main separator being downstream of the HYSOMER reactor.
  • the light gasoline isomerization unit may include a cycle treat gas compressor located upstream of the ISO SIV module.
  • the system can include a gas bypass with a three-way metering valve in order to optionally feed at least parts of the treatment gas stream separated by means of the auxiliary separator back to the reactant fluid between the auxiliary separator and the reactor and/or to direct it via a non-return valve directly to the suction side of the cycle treatment gas compressor.
  • the system can include a gas bypass with a three-way metering valve in order to optionally feed at least parts of the treatment gas flow separated with the aid of the auxiliary separator back to the reactant fluid between the auxiliary separator and the reactor and/or to direct it via a non-return valve to the inlet of the main separator.
  • the system can include a gas bypass with a three-way metering valve in order to optionally feed at least parts of the treatment gas stream separated with the aid of the auxiliary separator between the auxiliary separator and the reactor back into the reactant fluid via an auxiliary compressor and/or direct it via a check valve to the inlet of the main separator.
  • the system can include a gas bypass with a three-way metering valve in order to optionally feed at least parts of the treatment gas flow separated with the aid of the auxiliary separator back into the reactant fluid between the auxiliary separator and the reactor and/or direct it via a non-return valve to the outlet of the HYSOMER reactor.
  • the present invention also relates to a process for the isomerization of light gasoline.
  • light petrol is understood by the person skilled in the art to be a mixture of C5-C6 hydrocarbons, ie hydrocarbons having at least 5 carbon atoms or at most 6 carbon atoms.
  • Mineral spirits typically have an initial boiling point of at least 20°C and a final boiling point of no more than 95°C, as measured by ASTM D86.
  • the light gasoline entering the light gasoline isomerization plant can contain impurities and by-products in addition to the hydrocarbons to be isomerized.
  • the sulfur content is up to 10000 ppm, preferably up to 5000 ppm, particularly preferably up to 1000 ppm, more preferably from 50 to 1000 ppm.
  • the sulfur content is in the range from 100 to 10,000 ppm, preferably im Range from 500 to 5000 ppm, more preferably in the range from 500 to 1000 ppm.
  • the proportion of nitrogen in the hydrocarbon mixture is usually in the range from 1 to 100 ppm, preferably in the range from 5 to 10 ppm.
  • the proportion of C4 hydrocarbons is usually in the range from 0.5 to 4% by mass.
  • the proportion of benzene in the hydrocarbon mixture is usually up to 7% by mass, in particular up to 5% by mass, and is preferably in the range from 1 to 5% by mass.
  • the proportion of C7+ hydrocarbons, ie hydrocarbons having at least 7 carbon atoms, is usually up to 7% by mass, preferably up to 4% by mass and is particularly preferably in the range from 0.5 to 4% by mass.
  • the method includes providing a light gasoline isomerization unit as described herein.
  • the method further includes separating treat gas from a reactant fluid flowing into the reactor using the auxiliary separator and introducing the treat gas-depleted reactant fluid into the reactor.
  • the process further comprises isomerizing reactant fluid in the reactor.
  • FIG. 3 shows a process flow diagram of an exemplary embodiment of a further light petroleum isomerization plant
  • Fig. 5 process flow diagram of an embodiment of another light gasoline isomerization plant.
  • the input oil stream 10 reaches the ISOSIV module 12 by mechanical cal conveyance by means of an input oil pump and the normal paraffins are primarily adsorbed on the surface of micropores of a molecular sieve bed in an adsorber tower that is in adsorption mode. Most of the iso-paraffins and alicyclic hydrocarbons of feed oil stream 10 bypass the micropores due to the molecular sieve effect. This isomeric oil stream passing through the micropores 14 leaves the adsorber tower and is fed directly to the inlet of a stabilization column 16 .
  • the corresponding adsorber tower After reaching a certain level of saturation, the corresponding adsorber tower is switched to desorption operation.
  • the circulatory treatment gas stream, enriched in this way with primarily normal paraffins, is fed as a paraffinate oil stream 20 directly into a HYSOMER reactor 24 for catalytic conversion after temperature adjustment with heat exchangers 22a.
  • the paraffinic oil stream 20 is the reactant fluid.
  • the reaction effluent is the HYSOMER product oil stream 26.
  • the HYSOMER product oil stream 26 is passed through a heat exchanger 22b to separate the circulating treatment gas stream or the treatment gas via a main separator in the form of a high-pressure separator 28a.
  • the HYSOMER product oil stream 26 is then combined with the isomerate oil stream 14 and converted into stable products 34, 36, 38 by suitable distillation in the stabilization column 16.
  • the total pressure of the circuit treatment gas stream 18 separated by means of the high-pressure separator 28a is reduced by a valve device 29 . This serves to deplete the lower hydrocarbons (C1 to C3, little C4) from cracking reactions and thus to lower the density of the circuit treatment gas stream 18.
  • a circuit treatment gas compressor 30a is used to achieve the necessary system pressure and the necessary flow rate of the circuit treatment gas stream 18.
  • FIGS. 2 to 5 show different embodiments of plants according to the invention in the form of flow charts.
  • the input oil flow 10 reaches the ISOSIV module 12 as in FIG. 1 by mechanical conveyance, for example using an input oil pump .
  • the isomerate oil stream 14 is fed directly to the inlet of a stabilization column 16 as in FIG.
  • the paraffin oil stream 20 enriched by desorption from the adsorber tower with primarily normal paraffins is conducted in the inventive embodiments of FIGS. 2 to 5 after temperature adjustment with heat exchangers 22a into a small auxiliary separator 28b.
  • FIGS. 2 to 5 show different embodiments of plants according to the invention in the form of flow charts.
  • the input oil flow 10 reaches the ISOSIV module 12 as in FIG. 1 by mechanical conveyance, for example using an input oil pump .
  • the isomerate oil stream 14 is fed directly to the inlet of a stabilization column 16 as in FIG.
  • the auxiliary separator 28b is designed as a high-pressure separator or high-pressure separator. With the aid of the auxiliary separator 28b, parts of the treatment gas contained in the paraffinate oil stream 20 are partially or completely separated from it.
  • the circuit treatment gas stream separated by the auxiliary separator 28b is divided by a three-way metering valve 42 or a three-way back pressure regulator.
  • the one Part is fed to the paraffinic oil stream 20 and, after temperature adjustment with heat exchangers 22c, is fed directly into the HYSOMER reactor 24 for catalytic conversion.
  • the other part 40 is passed directly via a non-return valve 44 to the inlet of the Circulation treatment gas compressor 30a.
  • the three-way metering valve 42 is adjusted in such a way that a maximum increase in the conversion of the paraffinate oil 20 via the HYSOMER reactor 24 is achieved.
  • the HYSOMER product oil stream 26 is passed through a heat exchanger 22b to separate the remaining circuit treatment gas stream from the HYSOMER product oil stream 26 via a high-pressure separator 28a.
  • the HYSOMER product oil stream 26 is then combined with the isomerate oil stream 14 and converted into stable products 34, 36, 38 by suitable distillation in the stabilization column 16.
  • the circulatory treatment gas flow 18 separated off at the high-pressure separator 28a is finally reduced by a valve device 29, as in the embodiment of FIG. 1, also in the embodiments of FIGS.
  • a cycle treatment gas compressor 30a is also used in FIGS. 2 to 5, at the inlet of which the depleted treatment gas flow 18 is mixed with fresh gas 32 and the previously separated treatment gas flow 18 and the output flow 18 of which is routed to the ISOSIV module 12.
  • the exemplary embodiment in Fig. 2 includes a gas bypass with a three-way metering valve 42 in order to feed at least parts of the treatment gas stream separated with the aid of the auxiliary separator 28b between the auxiliary separator 28b and the reactor 24 back into the reactant fluid and/or via the check valve 44 directly to the suction side of the cycle treatment gas compressor 30a.
  • the diverting of the separated portions of the treatment gas stream 40 is routed directly to the inlet of the first high-pressure separator 28a.
  • the separated parts of the treatment gas stream 40 are also diverted directly to the inlet of the first high-pressure separator 28a.
  • an additional auxiliary compressor 30b is used.
  • the diverting of the separated portions of the treatment gas stream 40 is routed directly to the outlet of the HYSOMER reactor 24.
  • the separation capacity of the ISOSIV module 12 is not changed in the examples mentioned in FIGS.
  • the device can thus be easily realized with commercially available components such as heat exchangers, valves, back-pressure regulators, non-return valves, auxiliary feed pumps and auxiliary compressors.
  • the anti-knock properties of the input and outlet oil flows of the corresponding units are used to assess such TIP systems.
  • a fictitious but realistic feed oil composition 10 and fictitious but realistic compositions of paraffinic oil 20 and isomeric oil 14 from an ISOSIV module operation defined as optimized serve as the basis for calculating the impact of the structural change that is part of this invention.
  • TRON Theoretical research octane numbers
  • Mass and volume fractions are usually determined by standardized capillary gas chromatography methods.
  • circuit treatment gas flow is helpful in each case upstream of the two parts of the plant, the ISOSIV module 12 and the HYSOMER reactor 24, in order to achieve even greater increases in the knock resistance of the product gasoline.
  • the mean catalyst bed temperature (WABT) in the isomerization in the presence of hydrogen is calculated using equation (3) below:
  • the equilibrium achieved in this way for the conversion of the paraffin oil allows the theoretical knock resistance to be increased by only 6 .9 units.
  • the treatment gas stream flow rates used are about a factor of ten higher than the treatment gas stream flow rates, which lead to an optimal setting of the isomerization equilibrium.
  • the ratio of the isopentane mass fraction Xi Pn to the sum of the isopentane mass fraction Xi Pn and the normal pentane Mass fraction c prp in the HYSOMER product oil is also called isopentane activity.
  • the separation and preferably partial diversion of the treatment gas stream according to the invention allows the circulating hydrogen to feed hydrocarbon volume flow ratio to be reduced upstream of the HYSOMER reactor 24 to such an extent that the isomerization equilibrium can be established.
  • typical isopentane activities of 0.65 can be achieved in the example according to the invention described below.
  • an increase in the theoretical knock resistance of almost 24 units is achieved by conversion under these improved conditions.
  • Table 1 describes the typical composition and some material properties of a typical starting oil (stream 10 according to the figures) for a light gasoline isomerization plant after separating off the volatile ( ⁇ 12° C.) components (C4+ cut).
  • Table 1 Typical composition and some material properties of a typical feed oil for a light gasoline isomerization plant after separation of the volatile ( ⁇ -12°C) components (C4 + cut).
  • Table 2 describes the typical composition and some material properties of the C4+ cut of a paraffinate oil obtained by applying an ISOSIV module 12 to an input oil (light petrol) as described in Table 1 (stream 20 according to the figures).
  • Table 2 Typical composition and some material properties of a PARAFFINATE OIL from an ISOSIV MODULE after separation of the volatile ( ⁇ -12°C) components (C4 + cut)
  • Table 3 describes the typical composition and some material properties of the C4+ cut of an isomerate oil obtained by applying an ISOSIV module 12 to an input oil (light petrol) as described in Table 1 (stream 14 according to the figures).
  • Table 3 Typical composition and some material properties of a
  • the comparative example describes the isomerization equilibrium optimized for an ISOSIV MODULE.
  • the subsequent HYSOMER reactor 24 is operated using a commercially available HYSOPAR® 5000 catalyst with the following conditions:
  • HYSOMER PRODUCT OIL obtained according to the comparative example by reacting PARAFFINATE OIL, as described in Table 2, after separating off the volatile ( ⁇ -12°C) components (C4 + cut).
  • Table 5 Typical composition and some material properties of the product gasoline after separation of the volatile ( ⁇ -12°C) components (C4 + cut)
  • the example describes the isomerization equilibrium optimized according to the invention for the HYSOMER reactor.
  • the subsequent HYSOMER reactor 24 can be operated using a commercially available HYSOPAR® 5000 catalyst with the following optimized conditions (especially VHOV or MHOV) are operated: WABT: 250°C
  • HYSOMER product oil obtained by reacting paraffinate oil according to the example according to the invention, as described in Table 2, after separating off the volatile ( ⁇ -12° C.) components (C4 + cut).
  • Table 7 Typical composition and some material properties of the product gasoline after separation of the volatile ( ⁇ -12°C) components (C4 + cut)
  • Paraffinate oil stream 20 heat exchangers 22a, 22b, 22c
  • Valve device 29 cycle treatment gas compressor 30a, 30b

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Abstract

The invention relates to a light-naphtha isomerisation system, comprising a reactor for carrying out an isomerisation reaction and an auxiliary separator, upstream of the reactor in terms of flow, for separating treatment gas from a reactant fluid flowing in the reactor. The invention also relates to a process for the isomerisation of light naphtha.

Description

Anlage und Verfahren zur Leichtbenzinisomerisierung Plant and process for light gasoline isomerization
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leichtbenzinisomerisierungsanlage. Die vorlie gende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Isomerisierung von Leichtbenzin. The present invention relates to a light gasoline isomerization plant. The present invention also relates to a process for the isomerization of light gasoline.
Leistungsstarke Motoren verlangen klopffeste Kraftstoffe. Als Maß für die Klopffestigkeit eines Benzinschnittes dient die sogenannte Oktanzahl. Dabei unterscheidet man zwischen der Research Oktan Zahl (ROZ) und der Motoroktanzahl (MOZ). ROZ und MOZ werden entspre chend lokaler Kraftstoffspezifikationen und Normen wie in DIN EN ISO 5164 beschrieben auf standardisierten Prüfmotoren ermittelt. Besonders für die Bestimmung der ROZ gibt es auch Rechenmodelle, die die chemische Zusammensetzung des Kraftstoffes als Rechenbasis ver wenden. Klopffestigkeit kann zum Beispiel durch Erhöhung des Anteils an alizyklischen und verzweigten aliphatischen Kohlenwasserstoffen durch Zumischung von Alkylatbenzin oder Isomeratbenzin erreicht werden. Powerful engines require anti-knock fuels. The so-called octane number serves as a measure of the knock resistance of a petrol cut. A distinction is made between the research octane number (RON) and the motor octane number (MON). RON and MON are determined on standardized test engines in accordance with local fuel specifications and standards as described in DIN EN ISO 5164. There are also calculation models that use the chemical composition of the fuel as a basis for calculating the RON. Knock resistance can be achieved, for example, by increasing the proportion of alicyclic and branched aliphatic hydrocarbons by adding alkylate petrol or isomerate petrol.
Für die Isomerisierung von Leichtbenzin, also C5 und C6 Kohlenwasserstoffen, zur Er höhung der Klopffestigkeit stehen heute vier wesentliche Technologien zur Verfügung, die prinzipiell durch die Wahl des Katalysators bestimmt werden. Bei der sehr veralteten Höchst temperaturisomerisierung erfolgt die Umsetzung bei Temperaturen oberhalb von 350 °C und nahezu Umgebungsdruck an einfachen Aluminiumoxid-Katalysatoren. Bei der Hochtempera turisomerisierung (HYSOMER Prozesstechnologie) erfolgt die Umsetzung bei Temperaturen zwischen 250 °C und 300 °C bei Drücken um 20 barü an platinhaltigen Zeolithkatalysatoren wie HS-10 von UOP, HYSOPAR® von Clariant oder anderen vergleichbaren kommerziell er hältlichen Katalysatoren. Bei der Mitteltemperaturisomerisierung erfolgt die Umsetzung bei Temperaturen zwischen 180 °C und 200 °C bei Drücken um 20 barü an platinhaltigen Mischoxidkatalysatoren wie IP-100 von UOP (Parlsom™ Prozesstechnologie) oder SI-2 von JSC Nefthechim (IsoMalk™ Prozesstechnologie). Bei der Niedertemperaturisomerisierung er folgt die Umsetzung bei Temperaturen zwischen 80 °C und 180 °C bei Drücken um 20 barü an platinhaltigen Aluminiumchloridkatalysatoren wie I-85 von UOP (PENEX® Prozesstechno logie) oder ATIS-2L von Axens. For the isomerization of light gasoline, i.e. C5 and C6 hydrocarbons, to increase knock resistance, there are currently four main technologies available, which are principally determined by the choice of catalyst. In the very outdated high-temperature isomerization, the reaction takes place at temperatures above 350 °C and almost ambient pressure over simple aluminum oxide catalysts. In high-temperature isomerization (HYSOMER process technology), the reaction takes place at temperatures between 250 °C and 300 °C at pressures of around 20 bar over platinum-containing zeolite catalysts such as HS-10 from UOP, HYSOPAR ® from Clariant or other comparable commercially available catalysts. In medium-temperature isomerization, the reaction takes place at temperatures between 180 °C and 200 °C at pressures of around 20 bar over platinum-containing mixed oxide catalysts such as IP-100 from UOP (Parlsom™ process technology) or SI-2 from JSC Nefthechim (IsoMalk™ process technology). In low-temperature isomerization, the reaction takes place at temperatures between 80 °C and 180 °C at pressures of around 20 bar over platinum-containing aluminum chloride catalysts such as I-85 from UOP (PENEX ® process technology) or ATIS-2L from Axens.
Die Isomerisierung von Leichtbenzin ist eine Gleichgewichtsreaktion, wobei die für Iso- Paraffine bevorzugte Gleichgewichtslage bei niederen Temperaturen erreicht werden kann. Dadurch sind Prozesstechnologien für die Niedertemperatur- und Mitteltemperaturisomerisie rung deutlich zahlreicher verbreitet als Prozesstechnologien für die Hochtemperaturisomeri sierung. Allerdings zeichnen sich die Katalysatoren für die Hochtemperaturisomerisierung durch eine deutlich höhere Robustheit und Toleranz z.B. gegen Feuchtigkeit in den Einsatz strömen aus. Darüber hinaus wird diese Technologie bei Anlagenumbauten aus vorhandenen Aggregaten verwendet. Bedingt durch die ungünstigere Gleichgewichtslage werden für die Hochtemperaturisomerisierung Verfahrensvarianten angeboten, bei denen durch unterschied lichste Separationsverfahren und Rückführung der Normalparaffine das Ergebnis bei der Klopffestigkeit optimiert wird. The isomerization of light petroleum is an equilibrium reaction in which the equilibrium position favored for iso-paraffins can be reached at low temperatures. As a result, process technologies for low- and medium-temperature isomerization are far more widespread than process technologies for high-temperature isomerization. However, the catalysts for the high-temperature isomerization are characterized by a significantly higher robustness and tolerance, for example, to moisture flowing into the insert. In addition, this technology is used in plant conversions from existing ones aggregates used. Due to the unfavorable equilibrium situation, process variants are offered for high-temperature isomerization in which the result in terms of knock resistance is optimized through a wide variety of separation processes and recycling of the normal paraffins.
Eine Verfahrensvariante ist hierbei das Total-Isomerization-Package (TIP), bei der eine Kombination von Isomerisierung in einem HYSOMER-Reaktor und Trennen von Iso- und Nor malparaffinen durch Adsorption an Molekularsieben in einem sogenannten ISOSIV-Modul ge wählt wird. Durch diese Kombination gelingt es, den Anteil an Iso-Paraffinen mit hoher ROZ im Ausgangsproduktstrom zu maximieren und den Anteil an Normal-Paraffinen mit niederen ROZ im Isomerisierungs-Einsatzölstrom zu maximieren. Bei TIP Anlagen gibt es wiederum zwei Ausführungsformen, und zwar mit vorgeschaltetem oder nachgeschaltetem ISOSIV-Mo dul. Das Effluent der Normalparaffine aus dem ISOSIV-Modul ist verfahrensbedingt sehr reich an Wasserstoff, weil die adsorbierten Normalparaffine mit Hilfe eines sehr hohen Wasserstoff stroms desorbiert werden. Dies führt besonders bei der Ausführungsform mit vorgeschaltetem ISOSIV-Modul zu einer sehr hohen Wasserstoffkonzentration des Reaktionsfluids am Eintritt des HYSOMER-Reaktors, was letztendlich zu einer ungünstigen Betriebsweise führt. One process variant is the total isomerization package (TIP), in which a combination of isomerization in a HYSOMER reactor and separation of iso- and normal paraffins by adsorption on molecular sieves in a so-called ISOSIV module is selected. This combination makes it possible to maximize the proportion of high RON iso-paraffins in the feedstock stream and to maximize the proportion of low RON normal paraffins in the isomerization feedstock stream. In the case of TIP systems, there are again two versions, namely with an upstream or downstream ISOSIV module. Due to the process, the effluent of the normal paraffins from the ISOSIV module is very rich in hydrogen because the adsorbed normal paraffins are desorbed with the aid of a very high flow of hydrogen. Particularly in the embodiment with an upstream ISOSIV module, this leads to a very high hydrogen concentration in the reaction fluid at the inlet of the HYSOMER reactor, which ultimately leads to unfavorable operation.
Die Isomerisierung an bi-funktionellen Katalysatoren, wie z.B. im HYSOMER-Reaktor, findet immer in Gegenwart von Wasserstoff, der zumeist im deutlichen stöchiometrischen Überschuss bei Betriebsdrücken von 10 bis 30 barü im Kreislauf gefahren wird, statt. Bei der Isomerisierung an Zeolith-basierten Katalysatoren ermöglichen molare Kreislaufwasserstoff- strom-zu-Einsatzkohlenwasserstoffstrom-Verhältnisse (MHOV) von ca. 1 ,2 bis 2,0, was einem Kreislaufwasserstoff-zu-Einsatzkohlenwasserstoff-Volumenstromverhältnis (VHOV) von ca. 250 Nm3/m3 entspricht, die besten Ergebnisse bei der Steigerung der ROZ. Eine Erhöhung der MHOV bzw. VHOV führt zu einer starken Verdünnung des Reaktionsgemisches und damit zu einer massiven Reduzierung der Kontaktwahrscheinlichkeit und Kontaktzeit an der aktiven Ka talysatorenoberfläche. Dieses Phänomen wirkt sich direkt negativ auf die Isomerisierungsak tivität aus. Zusätzlich beeinträchtigt ein hoher Wasserstoffpartialdruck die Geschwindigkeits konstante für die Isomerisierung von Paraffinen nachteilig. In vielen Fällen ist das MHOV des Normalparaffinstromes aus der ISOSIV-Einheit deutlich größer als 15. Isomerization on bifunctional catalysts, such as in the HYSOMER reactor, always takes place in the presence of hydrogen, which is usually circulated in a significant stoichiometric excess at operating pressures of 10 to 30 bar overpressure. In the isomerization over zeolite-based catalysts, molar cycle hydrogen flow-to-feed hydrocarbon flow ratios (MHOV) of about 1.2 to 2.0 allow, which corresponds to a cycle hydrogen-to-feed hydrocarbon volume flow ratio (VHOV) of about 250 Nm 3 /m 3 corresponds, the best results in increasing the RON. An increase in the MHOV or VHOV leads to a strong dilution of the reaction mixture and thus to a massive reduction in the contact probability and contact time on the active catalyst surface. This phenomenon has a direct negative effect on the isomerization activity. In addition, high hydrogen partial pressure adversely affects the rate constant for isomerization of paraffins. In many cases, the MHOV of the normal paraffin stream from the ISOSIV unit is significantly greater than 15.
Sowohl der HYSOMER-Reaktor als auch das ISOSIV-Modul befinden sich jedoch im selben Kreislaufwasserstoffstrom, auch genannt Kreislaufbehandlungsgasstrom. Bei bekann ten TIP-Anlagen ist es daher nicht möglich den Kreislaufbehandlungsgasstrom vor dem HYSOMER-Reaktor so zu reduzieren, dass ein Optimum an Isomerisierungsaktivität im HYSOMER-Reaktor erzielt werden kann. Darüber hinaus sind viele Leichtbenzinisomerisie rungen aufgrund des gewählten bzw. verfügbaren Kreislaufbehandlungsgaskompressors ebenfalls eingeschränkt, um einen optimalen Kreislaufbehandlungsgasstrom zu erreichen. In Folge wird der HYSOMER-Reaktor in TIP-Anlagen häufig bei zu hohem Kreislaufbe- handlungsgasstrom-zu-Einsatzölstrom-Verhältnis betrieben. Dadurch ist selbst bei Katalysa toren mit ausgezeichneter C5/C6-lsomerisierungsaktivität, wie z.B. HYSOPAR®-5000 der Cla- riant, nur eine geringe Steigerung der Klopffestigkeit (ROZ) über den HYSOMER-Reaktor möglich. However, both the HYSOMER reactor and the ISOSIV module are in the same cycle hydrogen stream, also called the cycle treat gas stream. In the case of known TIP plants, it is therefore not possible to reduce the circulating treatment gas stream upstream of the HYSOMER reactor in such a way that optimum isomerization activity can be achieved in the HYSOMER reactor. In addition, many light gasoline isomerizations are also constrained to achieve optimal cycle treat gas flow due to the cycle treat gas compressor selected or available. As a result, the HYSOMER reactor in TIP plants is often operated at an excessively high cycle treatment gas flow to feed oil flow ratio. Even with catalysts with excellent C5/C6 isomerization activity, such as Clariant's HYSOPAR ® -5000, only a slight increase in knock resistance (RON) is possible via the HYSOMER reactor.
Werden Hochtemperaturisomerisierungsanlagen aus bestehenden Aggregaten aufge baut, ist häufig die Förderrate des Kreislaufkompressors für eine effiziente Reaktionsführung im Isomerisierungsreaktor zu hoch und das MHOV ist um den Faktor drei bis fünf zu hoch. If high-temperature isomerization systems are built from existing units, the flow rate of the circulation compressor is often too high for efficient reaction control in the isomerization reactor and the MHOV is too high by a factor of three to five.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Erhöhung der Oktanzahl bezie hungsweise der Klopffestigkeit (ROZ) am Austritt des Reaktors bei der Leichtbenzinisomeri sierung durch gezielte Reduktion des MHOV zu ermöglichen. The object of the present invention is therefore to make it possible to increase the octane number or knock resistance (RON) at the outlet of the reactor during light gasoline isomerization by targeted reduction of the MHOV.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Leichtbenzinisomerisierungsanlage, welche die Merkmale gemäß Anspruch 1 aufweist, sowie durch ein Verfahren zur Leichtbenzinisomerisie rung, welches die Merkmale gemäß Anspruch 12 aufweist. This object is achieved by a light gasoline isomerization plant, which has the features according to claim 1, and by a method for light gasoline isomerization, which has the features according to claim 12.
Der Hilfsseparator zur teilweisen Abtrennung des Behandlungsgases ist dem Reaktor zur Durchführung einer Isomerisierungsreaktion bezogen auf den Gasstrom durch die Anlage strömungsgemäß vorgeschaltet. Der Hilfsseparator kann sich strömungsgemäß zwischen dem Reaktor und einem Einsatzöleinlass der Anlage befinden. The auxiliary separator for the partial separation of the treatment gas is upstream of the reactor for carrying out an isomerization reaction based on the gas flow through the plant. The auxiliary separator may be located downstream of the reactor and a feed oil inlet of the plant.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht durch die Verwendung einer partiellen Kreislauf- behandlungsgas/Kohlenwasserstoff-Separation vor dem Isomerisierungsreaktor, welcher zum Beispiel ein HYSOMER-Reaktor sein kann, eine optimale Anpassung des Kreislaufbehand- lungsgasstrom-zu-Kohlenwasserstoffstrom-Verhältnisses (VHOV, MHOV) zu Gunsten der ge samten Steigerung der Klopffestigkeit (ROZ) über den Reaktor. Die Gesamtoktanausbeute lässt sich mit der erfindungsgemäßen verfahrenstechnischen Maßnahme vorzugsweise um den Faktor 3,5 steigern. The present invention enables optimal adjustment of the recycle treatment gas flow to hydrocarbon flow ratio (VHOV, MHOV) in favor by using a partial recycle treatment gas/hydrocarbon separation before the isomerization reactor, which can be for example a HYSOMER reactor the overall increase in knock resistance (RON) over the reactor. The overall octane yield can preferably be increased by a factor of 3.5 with the procedural measure according to the invention.
Grundlage für die Abreicherung des Anteils des Behandlungsgases im Reaktandenfluid ist vorzugsweise die Einstellung eines Phasengleichgewichtes. Dadurch kann das Paraffinatöl vom Wasserstoff und leichten Komponenten (Methan, Ethan, Propan und teilweise Butane) getrennt werden, wobei das Paraffinatöl in die flüssige Phase übergehen kann. Baulich besteht der hierfür verwendete Hilfsseparator vorzugsweise aus einer Vorrichtung zur Einstellung der Temperatur, wie z.B. Luftkühler oder Wärmetauscher, gefolgt von einer Vorrichtung zur Gas- Flüssig-Trennung, wie z.B. Phasenabscheider, Kondensatoren oder Destillationskolonnen. Die Abtrennung des Behandlungsgases aus dem Reaktionsfluid über unterschiedliche Perme ation an einer Membran ist ebenfalls möglich. Der Hilfsseparator zur Abtrennung von Kreis laufbehandlungsgas aus einem in den Reaktor strömenden Reaktandenfluid kann eines oder mehrere Bauteile ausgewählt aus einer Membran, einer Produktseparierungskolonne und einem Hochdruckabscheider umfassen. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Hilfsseparator einen Hochdruckabscheider. The basis for the depletion of the proportion of the treatment gas in the reactant fluid is preferably the establishment of a phase equilibrium. This allows the paraffinic oil to be separated from the hydrogen and light components (methane, ethane, propane and partly butanes), allowing the paraffinic oil to pass into the liquid phase. Structurally, the auxiliary separator used for this consists preferably of a device for adjusting the temperature, such as air coolers or heat exchangers, followed by a device for gas-liquid separation, such as phase separators, condensers or distillation columns. The separation of the treatment gas from the reaction fluid via different permeation at a membrane is also possible. The auxiliary separator for separating recycle treatment gas from a reactant fluid flowing into the reactor may have one or more components selected from a membrane, a product separation column and include a high-pressure separator. In a preferred embodiment, the auxiliary separator comprises a high-pressure separator.
Vorzugsweise ist der Hilfsseparator eingerichtet, das MHOV des Reaktandenfluids vor Einleitung in den Isomerisierungsreaktor auf etwa 1 ,2 bis 2,0 abzusenken. Vorzugsweise ist der Hilfsseparator eingerichtet, das MHOV des Reaktandenfluids vor Einleitung in den Isome risierungsreaktor von etwa 15 bis 25 auf etwa 1 ,2 bis 2,0 abzusenken. The auxiliary separator is preferably set up to lower the MHOV of the reactant fluid to about 1.2 to 2.0 before it is introduced into the isomerization reactor. Preferably, the auxiliary separator is configured to lower the MHOV of the reactant fluid from about 15 to 25 to about 1.2 to 2.0 prior to introduction into the isomerization reactor.
Bei der Leichtbenzinisomerisierung wird das Einsatzöl entweder direkt oder durch Ab trennung von Isomeratöl als Paraffinatöl isomerisiert, da unabhängig von der Vorseparation eine Verdünnung mit Wasserstoff notwendig ist. Dieser Wasserstoff wird vorzugsweise mit Hilfe eines Kompressors im Kreislauf gefahren. Aufgrund von Nebenreaktionen wie Spalt- und Hydrierreaktionen wird teilweise Wasserstoff verbraucht und mit niedermolekularen Kohlen wasserstoffen (Methan, Ethan, Propan) und/oder Schwefelwasserstoff verunreinigt, wobei der Anteil an Wasserstoff deutlich über 60 Volumenprozent liegt. Der Kreislaufwasserstoff wird Behandlungsgas oder auch Kreislaufbehandlungsgas genannt. Die Mischung aus Paraffinatöl und Behandlungsgas bzw. die Mischung aus Einsatzöl und Behandlungsgas, falls keine vor herige Abtrennung von Isomeratöl erfolgt, wird Reaktandenfluid genannt. Der in den Reaktor zur Durchführung der Isomerisierungsreaktion strömende, beziehungsweise geleitete, Gasstrom ist das Reaktandenfluid. Das Fluid nach Verlassen des Isomerisierungsreaktors wird Reaktionseffluent oder Produktöl genannt und schließlich nach Abtrennung des Behandlungs gases Isomerisierungsproduktöl. In light petroleum isomerization, the starting oil is isomerized as paraffinic oil either directly or by separating isomerate oil, since dilution with hydrogen is necessary regardless of the pre-separation. This hydrogen is preferably circulated using a compressor. Due to side reactions such as cracking and hydrogenation reactions, hydrogen is sometimes consumed and contaminated with low-molecular hydrocarbons (methane, ethane, propane) and/or hydrogen sulfide, with the proportion of hydrogen being well over 60 percent by volume. The cycle hydrogen is called treatment gas or cycle treatment gas. The mixture of paraffinate oil and treat gas, or the mixture of feed oil and treat gas if no prior separation of isomerate oil occurs, is called the reactant fluid. The gas stream flowing or directed into the reactor to carry out the isomerization reaction is the reactant fluid. The fluid after leaving the isomerization reactor is called reaction effluent or product oil and finally, after separation of the treat gas, isomerization product oil.
Der Reaktor zur Durchführung der Isomerisierungsreaktion kann einen oder mehrere axial durchströmte Satzreaktoren umfassen. Der Reaktor kann mehrere Satzreaktoren umfas sen wobei mindestens einer der Reaktoren axial durchströmt wird und die verbleibenden Re aktoren radial durchströmt werden. Der Reaktor kann mehrere Satzreaktoren umfassen, wobei mindestens einer der Reaktoren radial durchströmt wird und die verbleibenden Reaktoren axial durchströmt werden. Der Reaktor kann einen Membranreaktor umfassen. Der Reaktor kann eine Reaktivdestillation umfassen. The reactor for carrying out the isomerization reaction can comprise one or more batch reactors with axial flow. The reactor can comprise several batch reactors, with at least one of the reactors being flown through axially and the remaining reactors being flown through radially. The reactor can comprise several set reactors, with at least one of the reactors being flowed through radially and the remaining reactors being flown through axially. The reactor may comprise a membrane reactor. The reactor can include a reactive distillation.
Der Reaktor kann einen HYSOMER-Reaktor umfassen. Der HYSOMER-Reaktor stellt vorzugsweise die Realisierung eines Strömungsrohres dar. Der Reaktor kann in der Verfah renstechnik übliche Einbauten umfassen, um einen Festkörperkatalysator zu beherbergen und/oder eine nahezu ideale Umströmung der Katalysatoren zu erreichen. Der Reaktor ist vorzugsweise in zwei Betten mit Zwischenkühlung unterteilt, um auftretende Exothermien durch parallel ablaufende Hydrierreaktionen zu mildern. Die Zwischenkühlung kann durch Ein speisung von kaltem Behandlungsgas oder Frischwasserstoff erreicht werden. The reactor may comprise a HYSOMER reactor. The HYSOMER reactor preferably represents the realization of a flow tube. The reactor can include internals that are customary in process engineering in order to accommodate a solid catalyst and/or to achieve an almost ideal flow around the catalysts. The reactor is preferably divided into two beds with intermediate cooling in order to mitigate any exotherms that occur due to hydrogenation reactions taking place in parallel. Intermediate cooling can be achieved by feeding in cold treatment gas or fresh hydrogen.
Die Leichtbenzinisomerisierungsanlage kann eine Vorrichtung zur An- und Abreicherung von Normal-Paraffinen umfassen. Vorzugsweise ist der Hilfsseparator strömungsgemäß zwi schen die Vorrichtung zur An- und Abreicherung von Normal-Paraffinen und den Reaktor geschaltet. Die Vorrichtung zur An- und Abreicherung von Normal-Paraffinen ist vorzugsweise strömungsgemäß vor dem Reaktor zur Durchführung der Isomerisierungsreaktion ausgebildet. The light gasoline isomerization plant may include a device for the concentration and depletion of normal paraffins. Preferably, the auxiliary separator is between the device for concentrating and depleting normal paraffins and the reactor in terms of flow switched. The device for the concentration and depletion of normal paraffins is preferably designed upstream of the reactor for carrying out the isomerization reaction.
Die An- und Abreicherung von Normal-Paraffinen kann destillativ erfolgen. Die Vorrich tung zur An- und Abreicherung von Normal-Paraffinen kann als destillative Vorrichtung ausge staltet sein. Die Vorrichtung zur An- und Abreicherung von Normal-Paraffinen im Kohlenwas serstoffstrom kann eine Batterie von Destillationskolonnen umfassen. Normal paraffins can be concentrated or depleted by distillation. The device for enriching and depleting normal paraffins can be designed as a device for distillation. The device for enriching and depleting normal paraffins in the hydrocarbon stream can comprise a battery of distillation columns.
Die An- und Abreicherung von Normal-Paraffinen kann mittels Permeation durch eine Membran erfolgen. Die Vorrichtung zur An- und Abreicherung von Normal-Paraffinen kann eine Membran zur Durchführung eines Permeations-Prozesses umfassen. Die Vorrichtung zur An- und Abreicherung von Normal-Paraffinen kann eine Anordnung von Membranen zur Durchführung eines Permeations-Prozesses umfassen. Die Vorrichtung zur An- und Abreiche rung von Normal-Paraffinen kann einen Adsorptionsprozess verwenden. Die Vorrichtung zur An- und Abreicherung von Normal-Paraffinen kann ein ISOSIV-Modul umfassen. Normal paraffins can be enriched or depleted by permeation through a membrane. The device for the concentration and depletion of normal paraffins can include a membrane for carrying out a permeation process. The device for the concentration and depletion of normal paraffins can comprise an arrangement of membranes for carrying out a permeation process. The device for concentrating and depleting normal paraffins can use an adsorption process. The device for the concentration and depletion of normal paraffins can include an ISOSIV module.
Das ISOSIV-Modul stellt vorzugsweise eine Anordnung von drei parallelen Strömungsrohren dar. Diese Strömungsrohre können mit einem auf Zeolithen basierenden Molekularsieb (z.B. Adsorbenz N-10 der UOP) gefüllt sein. Das Molekularsieb kann im Betrieb mit einer zu trennenden Kohlenwasserstoffmischung bestehend aus Normal-Paraffinen, Iso- Paraffinen, Alizyklischen und Aromaten, wie z.B. dem Einsatzöl, in der Gasphase beaufschlagt werden. Die Beaufschlagung erfolgt in der Regel nur mit Kohlenwasserstoffen ohne weitere Trägergase wie Wasserstoff, Stickstoff oder Helium. Aufgrund des Molekularsiebeffekts können die Normal-Paraffine an den inneren Oberflächen des Adsorbenz adsorbiert werden. Die anderen Bestandteile können das Strömungsrohr ohne jegliche Wechselwirkung passieren und verlassen das ISOSIV-Modul als Isomeratöl oder Raffinat. Das Molekularsieb erreicht nach einer gewissen Zeit die Adsorptionskapazität für Normalparaffine. Um einen Durchbruch dieser Spezies in das Isomeratöl zu vermeiden, kann auf eines der parallel angeordneten Strömungsrohre umgeschaltet werden, welches ein unbeladenes Molekularsieb enthält. Zur Desorption von den kularsieben können die Normalparaffine mittels eines sehr hohen Kreislaufbehandlungsgasstroms eluiert und die gesamte Mischung als Reaktandenfluid dem HYSOMER-Reaktor zur Hydroisomerisierung zugeführt werden. The ISOSIV module is preferably an arrangement of three parallel flow tubes. These flow tubes can be filled with a zeolite-based molecular sieve (e.g. Adsorbent N-10 from UOP). During operation, the molecular sieve can be charged in the gas phase with a hydrocarbon mixture to be separated, consisting of normal paraffins, iso-paraffins, alicyclics and aromatics, such as the starting oil. The application is usually only with hydrocarbons without other carrier gases such as hydrogen, nitrogen or helium. Due to the molecular sieve effect, the normal paraffins can be adsorbed on the inner surfaces of the adsorbent. The other components can pass through the flow tube without any interaction and exit the ISOSIV module as isomerate oil or raffinate. After a certain time, the molecular sieve reaches the adsorption capacity for normal paraffins. In order to prevent these species from breaking through into the isomeric oil, it is possible to switch to one of the flow tubes arranged in parallel, which contains an unloaded molecular sieve. For desorption from the sieves, the normal paraffins can be eluted using a very high recycle treat gas flow and the entire mixture fed as reactant fluid to the HYSOMER reactor for hydroisomerization.
Die Leichtbenzinisomerisierungsanlage kann eine oder mehrere Pumpen zur Förderung des Einsatzölstroms umfassen. The light gasoline isomerization unit may include one or more pumps for conveying the feed oil stream.
Die Leichtbenzinisomerisierungsanlage kann einen oder mehrere Kompressoren zur Förderung des Behandlungsgasstroms umfassen. Die Leichtbenzinisomerisierungsanlage kann einen Kreislaufbehandlungsgaskompressor, welcher sich strömungsgemäß vor der Vor richtung zur An- und Abreicherung von Normalparaffinen befindet, umfassen. Die Leichtben zinisomerisierungsanlage kann einen Kompressor, welcher sich strömungsgemäß zwischen dem Hilfsseparator und dem Reaktor befindet, umfassen. Die Leichtbenzinisomerisierungsanlage kann einen oder mehrere Wärmetauscher und/oder einen oder mehrere Öfen umfassen. Wärmetauscher und/oder Öfen können an un terschiedlichen Stellen der Anlage eingesetzt werden und können zur Regulierung der Tem peratur verschiedener Ströme dienen, zum Beispiel von Einsatz-, Intermediat-, Produkt- und/oder Behandlungsgasströmen. Vorzugsweise ist dem Hilfsseparator ein Wärmetauscher direkt strömungsgemäß vorgeschaltet und/oder ein Wärmetauscher direkt strömungsgemäß nachgeschaltet. The light gasoline isomerization unit may include one or more compressors for conveying the treat gas stream. The light gasoline isomerization unit may include a cycle treat gas compressor located upstream of the normal paraffin concentrator. The light gasoline isomerization unit may include a compressor located downstream between the auxiliary separator and the reactor. The light gasoline isomerization unit may include one or more heat exchangers and/or one or more furnaces. Heat exchangers and/or furnaces may be used at various locations in the plant and may be used to regulate the temperature of various streams, for example feed, intermediate, product and/or treat gas streams. A heat exchanger is preferably connected directly upstream of the auxiliary separator and/or a heat exchanger is connected directly downstream of it.
Die Leichtbenzinisomerisierungsanlage kann ein oder mehrere Bauteile ausgewählt aus Ventilen, Drosseln, Blenden, Klappen und Hinterdruckreglern umfassen. Diese können an un terschiedlichen Stellen der Anlage eingesetzt werden und können zur Steuerung von Strö mungsgeschwindigkeiten und Drücken verschiedener Ströme dienen, zum Beispiel Einsatz-, Intermediat-, Produkt- und/oder Behandlungsgasstrom. The light gasoline isomerization system may include one or more components selected from valves, throttles, orifices, flaps and back pressure regulators. These can be used at different points in the plant and can be used to control flow rates and pressures of various streams, for example feed, intermediate, product and/or treat gas streams.
Die Leichtbenzinisomerisierungsanlage kann eine oder mehrere weitere Separations vorrichtungen zur Einstellung von Siedebereichen, Dichten, oder Abtrennung beziehungs weise Stabilisierung von Produkten umfassen. The light gasoline isomerization plant can include one or more further separation devices for adjusting boiling ranges, densities, or separating or stabilizing products.
Die Leichtbenzinisomerisierungsanlage kann eine Behandlungsgas-Umleitung zwischen der Vorrichtung zur An- und Abreicherung von Normal-Paraffinen und dem Reaktor zur Durch führung der Isomerisierungsreaktion umfassen. Die Behandlungsgas-Umleitung kann ausge bildet sein, das Behandlungsgas teilweise und geregelt an der Stelle, an der die Isomerisie rungsreaktion stattfindet, einzuleiten. The light gasoline isomerization unit may include treat gas bypass between the normal paraffins concentrator and the reactor for carrying out the isomerization reaction. The treatment gas bypass can be designed to introduce the treatment gas partially and in a controlled manner at the point at which the isomerization reaction takes place.
In einigen Ausführungsformen ist die Leichtbenzinisomerisierungsanlage eingerichtet, mithilfe des Hilfsseparators abgetrenntes Kreislaufbehandlungsgas stromabwärts des Reak tors zumindest teilweise erneut in den Anlagenkreislauf einzuspeisen. In some embodiments, the light gasoline isomerization plant is configured to at least partially reintroduce cycle treatment gas separated by the auxiliary separator into the plant cycle downstream of the reactor.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Teil oder der gesamte separierte Anteil des Kreislaufbehandlungsgases unmittelbar vor dem Kreislaufbehandlungsgaskompressor wieder in den Anlagenkreislauf eingespeist, um die nötigen Betriebsbedingungen für das ISO- SIV-MODUL zu erreichen. In a preferred embodiment, part or all of the separated portion of the cycle treatment gas is fed back into the system cycle immediately before the cycle treatment gas compressor in order to achieve the necessary operating conditions for the ISO-SIV MODULE.
Die Leichtbenzinisomerisierungsanlage kann zusätzlich zu dem Hilfsseparator einen Hauptseparator zur Abtrennung des Behandlungsgases aus dem Reaktionseffluent umfassen. Der Hauptseparator ist stromabwärts des Reaktors zur Durchführung der Isomerisierungsre aktion geschaltet. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Hauptseparator um einen Hoch druckabscheider. Der Hauptseparator ist vorzugsweise als separates Bauteil zum Hilfssepa rator vorgesehen. Besonders bevorzugt ist des Hauptseparator strömungsgemäß nach dem Reaktor angeordnet und der Hilfsseparator strömungsgemäß vor dem Reaktor angeordnet. The light gasoline isomerization unit may include, in addition to the auxiliary separator, a main separator for separating the treat gas from the reaction effluent. The main separator is installed downstream of the reactor to carry out the isomerization reaction. The main separator is preferably a high-pressure separator. The main separator is preferably provided as a separate component to the auxiliary separator. The main separator is particularly preferably arranged downstream of the reactor and the auxiliary separator is arranged upstream of the reactor.
Die Leichtbenzinisomerisierungsanlage kann eine Anlage zur Durchführung nach dem Verfahren der Hochtemperaturisomerisierung sein. Die Leichtbenzinisomerisierungsanlage kann eine TIP-Anlage (Total-Isomerization-Package) sein. In einer Ausführungsform umfasst die Leichtbenzinisomerisierungsanlage ein ISOSIV- Modul und einen HYSOMER-Reaktor, wobei der Hilfsseparator strömungsgemäß zwischen ISOSIV-Modul und HYSOMER-Reaktor geschaltet ist. In einer Ausführungsform umfasst die Leichtbenzinisomerisierungsanlage ein ISOSIV-Modul, einen HYSOMER-Reaktor und einen Hauptseparator, wobei der Hilfsseparator strömungsgemäß zwischen ISOSIV-Modul und HYSOMER-Reaktor geschaltet ist und wobei der Hauptseparator strömungsgemäß dem HYSOMER-Reaktor nachgeschaltet ist. Die Leichtbenzinisomerisierungsanlage kann einen Kreislaufbehandlungsgaskompressor umfassen, welcher sich strömungsgemäß vor dem ISO SIV-Modul befindet. The light gasoline isomerization plant may be a plant for conducting the high-temperature isomerization process. The light gasoline isomerization unit may be a TIP (Total Isomerization Package) unit. In one embodiment, the light gasoline isomerization plant comprises an ISOSIV module and a HYSOMER reactor, with the auxiliary separator being connected in flow between the ISOSIV module and the HYSOMER reactor. In one embodiment, the light gasoline isomerization plant comprises an ISOSIV module, a HYSOMER reactor and a main separator, with the auxiliary separator being downstream between the ISOSIV module and the HYSOMER reactor, and with the main separator being downstream of the HYSOMER reactor. The light gasoline isomerization unit may include a cycle treat gas compressor located upstream of the ISO SIV module.
Die Anlage kann eine Gasumleitung mit Drei-Wege-Dosierventil umfassen, um wahl weise zumindest Teile des mithilfe des Hilfsseparators separierten Behandlungsgasstroms zwischen Hilfsseparator und Reaktor erneut dem Reaktandenfluid zuzuführen und/oder über ein Rückschlagventil direkt an die Ansaugseite des Kreislaufbehandlungsgaskompressors zu leiten. The system can include a gas bypass with a three-way metering valve in order to optionally feed at least parts of the treatment gas stream separated by means of the auxiliary separator back to the reactant fluid between the auxiliary separator and the reactor and/or to direct it via a non-return valve directly to the suction side of the cycle treatment gas compressor.
Die Anlage kann eine Gasumleitung mit Drei-Wege-Dosierventil umfassen, um wahl weise zumindest Teile des mithilfe des Hilfsseparators separierten Behandlungsgasstroms zwischen Hilfsseparator und Reaktor erneut dem Reaktandenfluid zuzuführen und/oder über ein Rückschlagventil direkt an den Eingang des Hauptseparators zu leiten. The system can include a gas bypass with a three-way metering valve in order to optionally feed at least parts of the treatment gas flow separated with the aid of the auxiliary separator back to the reactant fluid between the auxiliary separator and the reactor and/or to direct it via a non-return valve to the inlet of the main separator.
Die Anlage kann eine Gasumleitung mit Drei-Wege-Dosierventil umfassen, um wahl weise zumindest Teile des mithilfe des Hilfsseparators separierten Behandlungsgasstroms zwischen Hilfsseparator und Reaktor über einen Hilfskompressor erneut dem Reaktandenfluid zuzuführen und/oder über ein Rückschlagventil direkt an den Eingang des Hauptseparators zu leiten. The system can include a gas bypass with a three-way metering valve in order to optionally feed at least parts of the treatment gas stream separated with the aid of the auxiliary separator between the auxiliary separator and the reactor back into the reactant fluid via an auxiliary compressor and/or direct it via a check valve to the inlet of the main separator.
Die Anlage kann eine Gasumleitung mit Drei-Wege-Dosierventil umfassen, um wahl weise zumindest Teile des mithilfe des Hilfsseparators separierten Behandlungsgasstroms zwischen Hilfsseparator und Reaktor erneut dem Reaktandenfluid zuzuführen und/oder über ein Rückschlagventil direkt an den Ausgang des HYSOMER-Reaktors zu leiten. The system can include a gas bypass with a three-way metering valve in order to optionally feed at least parts of the treatment gas flow separated with the aid of the auxiliary separator back into the reactant fluid between the auxiliary separator and the reactor and/or direct it via a non-return valve to the outlet of the HYSOMER reactor.
Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Isomerisierung von Leichtbenzin. Unter Leichtbenzin im Sinne der vorliegenden Erfindung versteht der Fachmann ein Gemisch aus C5-C6-Kohlenwasserstoffen, also Kohlenwasserstoffen mit mindestens 5 C- Atomen oder höchstens 6 C-Atomen. Leichtbenzin zeichnet sich üblicherweise durch einen Siedebeginn von mindestens 20 °C und ein Siedeende von höchstens 95 °C aus, gemessen nach ASTM D86. Das in die Leichtbenzinisomerisierungsanlage eintretende Leichtbenzin kann neben den zu isomerisierenden Kohlenwasserstoffen noch Verunreinigungen und Ne benprodukte enthalten. So beträgt der Schwefelanteil bis zu 10000 ppm, bevorzugt bis zu 5000 ppm, besonders bevorzugt bis zu 1000 ppm, mehr bevorzugt von 50 bis 1000 ppm. In einer Ausführungsform liegt der Schwefelanteil im Bereich von 100 bis 10000 ppm, bevorzugt im Bereich von 500 bis 5000 ppm, besonders bevorzugt im Bereich von 500 bis 1000 ppm. Der Stickstoffanteil im Kohlenwasserstoffgemisch liegt üblicherweise im Bereich von 1 bis 100 ppm, bevorzugt im Bereich von 5 bis 10 ppm. Der Anteil an C4-Kohlenwasserstoffen liegt üb licherweise im Bereich von 0,5 bis 4 Massen-%. Der Anteil an Benzol im Kohlenwasserstoff gemisch beträgt üblicherweise bis zu 7 Massen-%, insbesondere bis zu 5 Massen-% und liegt bevorzugt im Bereich von 1 bis 5 Massen-%. Der Anteil an C7+-Kohlenwasserstoffen, also Kohlenwasserstoffen mit mindestens 7 C-Atomen, beträgt üblicherweise bis zu 7 Massen-%, bevorzugt bis zu 4 Massen-% und liegt besonders bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 4 Massen- %. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen einer Leichtbenzinisomerisierungsanlage wie hie rin beschrieben. Das Verfahren umfasst ferner das Abtrennen von Behandlungsgas aus einem in den Reaktor strömenden Reaktandenfluid mittels des Hilfsseparators und das Einleiten des an Behandlungsgas abgereicherten Reaktandenfluids in den Reaktor. Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner die Isomerisierung von Reaktandenfluid im Reaktor. The present invention also relates to a process for the isomerization of light gasoline. For the purposes of the present invention, light petrol is understood by the person skilled in the art to be a mixture of C5-C6 hydrocarbons, ie hydrocarbons having at least 5 carbon atoms or at most 6 carbon atoms. Mineral spirits typically have an initial boiling point of at least 20°C and a final boiling point of no more than 95°C, as measured by ASTM D86. The light gasoline entering the light gasoline isomerization plant can contain impurities and by-products in addition to the hydrocarbons to be isomerized. The sulfur content is up to 10000 ppm, preferably up to 5000 ppm, particularly preferably up to 1000 ppm, more preferably from 50 to 1000 ppm. In one embodiment, the sulfur content is in the range from 100 to 10,000 ppm, preferably im Range from 500 to 5000 ppm, more preferably in the range from 500 to 1000 ppm. The proportion of nitrogen in the hydrocarbon mixture is usually in the range from 1 to 100 ppm, preferably in the range from 5 to 10 ppm. The proportion of C4 hydrocarbons is usually in the range from 0.5 to 4% by mass. The proportion of benzene in the hydrocarbon mixture is usually up to 7% by mass, in particular up to 5% by mass, and is preferably in the range from 1 to 5% by mass. The proportion of C7+ hydrocarbons, ie hydrocarbons having at least 7 carbon atoms, is usually up to 7% by mass, preferably up to 4% by mass and is particularly preferably in the range from 0.5 to 4% by mass. The method includes providing a light gasoline isomerization unit as described herein. The method further includes separating treat gas from a reactant fluid flowing into the reactor using the auxiliary separator and introducing the treat gas-depleted reactant fluid into the reactor. Preferably, the process further comprises isomerizing reactant fluid in the reactor.
Merkmale, die im Zusammenhang mit einzelnen Ausführungsformen beschrieben sind, können, soweit nichts anderes angegeben ist, auch im Zusammenhang mit anderen Ausfüh rungen eingesetzt werden. Unless otherwise stated, features that are described in connection with individual embodiments can also be used in connection with other embodiments.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläu tert. Es zeigen: Exemplary embodiments of the invention are explained below with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1 Verfahrensfluss-Schema einer vorbekannten Leichtbenzinisomerisierungsan lage vom Typus TIP; 1 process flow diagram of a previously known light gasoline isomerization system of the TIP type;
Fig. 2 Verfahrensfluss-Schema eines Ausführungsbeispiels einer Leichtbenzinisome risierungsanlage; 2 process flow diagram of an exemplary embodiment of a light gasoline isomerization plant;
Fig. 3 Verfahrensfluss-Schema eines Ausführungsbeispiels einer weiteren Leichtben zinisomerisierungsanlage; 3 shows a process flow diagram of an exemplary embodiment of a further light petroleum isomerization plant;
Fig. 4 Verfahrensfluss-Schema eines Ausführungsbeispiels einer weiteren Leichtben zinisomerisierungsanlage; und 4 shows a process flow diagram of an exemplary embodiment of a further light petroleum isomerization plant; and
Fig. 5 Verfahrensfluss-Schema eines Ausführungsbeispiels einer weiteren Leichtben zinisomerisierungsanlage. Fig. 5 process flow diagram of an embodiment of another light gasoline isomerization plant.
Fig. 1 zeigt ein vereinfachtes Anlagenfließschema zur Beschreibung einer konventionel len TIP-Anlage nach dem Stand der Technik. Der Einsatzölstrom 10 gelangt durch mechani sche Förderung mittels Einsatzölpumpe in das ISOSIV-Modul 12 und die Normal-Paraffine werden vorrangig auf der Oberfläche von Mikroporen einer Molekularsiebschüttung in einem im Adsorptionsbetrieb befindlichem Adsorberturm adsorbiert. Der Großteil der Iso-Paraffine und alicyclischen Kohlenwasserstoffe des Einsatzölstroms 10 passiert aufgrund des Moleku larsiebeffekts an den Mikroporen vorbei. Dieser die Mikroporen passierende Isomeratölstrom 14 verlässt den Adsorberturm und wird direkt zum Einlass einer Stabilisierungskolonne 16 geleitet. 1 shows a simplified system flow diagram for describing a conventional prior art TIP system. The input oil stream 10 reaches the ISOSIV module 12 by mechanical cal conveyance by means of an input oil pump and the normal paraffins are primarily adsorbed on the surface of micropores of a molecular sieve bed in an adsorber tower that is in adsorption mode. Most of the iso-paraffins and alicyclic hydrocarbons of feed oil stream 10 bypass the micropores due to the molecular sieve effect. This isomeric oil stream passing through the micropores 14 leaves the adsorber tower and is fed directly to the inlet of a stabilization column 16 .
Nach Erreichen einer gewissen Sättigung wird der entsprechende Adsorberturm auf Desorptionsbetrieb umgestellt. Zur Desorption wird der Kreislaufbehandlungsgasstrom 18, welcher mit Wärmetauschern oder Öfen auf die nötige Desorptionstemperatur gebracht wurde, auf den Adsorberturm geleitet. Der dadurch mit vornehmlich Normal-Paraffinen angereicherte Kreislaufbehandlungsgasstrom wird als Paraffinatölstrom 20 nach Temperaturanpassung mit Wärmetauschern 22a direkt in einen HYSOMER-Reaktor 24 zur katalytischen Konversion ge leitet. Der Paraffinatölstrom 20 ist das Reaktandenfluid. Das Reaktionseffluent ist der HYSO- MER-Produktölstrom 26. Der HYSOMER-Produktölstrom 26 wird nach Temperaturanpassung durch Wärmetauscher 22b zur Separation des Kreislaufbehandlungsgasstroms, beziehungs weise des Behandlungsgases, über einen Hauptseparator in Form eines Hochdruckseparators 28a geleitet. Der HYSOMER-Produktölstrom 26 wird dann mit dem Isomeratölstrom 14 verei nigt und durch geeignete Destillation in der Stabilisierungskolonne 16 in stabile Produkte 34, 36, 38 überführt. After reaching a certain level of saturation, the corresponding adsorber tower is switched to desorption operation. For desorption, the circuit treatment gas stream 18, which has been brought to the required desorption temperature using heat exchangers or furnaces, is conducted to the adsorber tower. The circulatory treatment gas stream, enriched in this way with primarily normal paraffins, is fed as a paraffinate oil stream 20 directly into a HYSOMER reactor 24 for catalytic conversion after temperature adjustment with heat exchangers 22a. The paraffinic oil stream 20 is the reactant fluid. The reaction effluent is the HYSOMER product oil stream 26. After temperature adjustment, the HYSOMER product oil stream 26 is passed through a heat exchanger 22b to separate the circulating treatment gas stream or the treatment gas via a main separator in the form of a high-pressure separator 28a. The HYSOMER product oil stream 26 is then combined with the isomerate oil stream 14 and converted into stable products 34, 36, 38 by suitable distillation in the stabilization column 16.
Der Gesamtdruck des mittels Hochdruckseparator 28a abgetrennten Kreislaufbehand lungsgasstroms 18 wird durch eine Ventilvorrichtung 29 reduziert. Dies dient zur Abreicherung von niederen Kohlenwasserstoffen (C1 bis C3, wenig C4) aus Spaltreaktionen und damit zur Absenkung der Dichte des Kreislaufbehandlungsgasstroms 18. The total pressure of the circuit treatment gas stream 18 separated by means of the high-pressure separator 28a is reduced by a valve device 29 . This serves to deplete the lower hydrocarbons (C1 to C3, little C4) from cracking reactions and thus to lower the density of the circuit treatment gas stream 18.
Zum Erreichen des nötigen Anlagendrucks und der nötigen Flussgeschwindigkeit des Kreislaufbehandlungsgasstroms 18 dient ein Kreislaufbehandlungsgaskompressor 30a, an dessen Eingang der abgereicherte Kreislaufbehandlungsgasstrom 18 mit Frischgas 32 ver mischt wird und dessen Ausgangsstrom 18 zum ISOSIV-Modul 12 geleitet wird. A circuit treatment gas compressor 30a is used to achieve the necessary system pressure and the necessary flow rate of the circuit treatment gas stream 18.
Fig. 2 bis 5 zeigen verschiedene Ausführungsformen erfindungsgemäßer Anlagen in Form von Fließschemata. In allen Beispielen der Fig. 2 bis 5 gelangt der Einsatzölstrom 10 wie in der Fig. 1 durch mechanische Förderung, zum Beispiel mithilfe einer Einsatzölpumpe, in das ISOSIV-Modul 12. Das ISOSIV-Modul 12 mit Adsorbertürmen funktioniert wie bei Fig. 1 beschrieben. Der Isomeratölstrom 14 wird wie in der Fig. 1 direkt zum Einlass einer Stabilisie rungskolonne 16 geleitet. Im Unterschied zur Ausführungsform der Fig. 1 wird der durch Desorption aus dem Adsorberturm mit vornehmlich Normal-Paraffinen angereicherte Paraffi natölstrom 20 in den erfindungsgemäßen Ausführungsformen der Fig. 2 bis 5 jeweils nach Temperaturanpassung mit Wärmetauschern 22a in einen kleinen Hilfsseparator 28b geleitet. Der Hilfsseparator 28b ist in den Ausführungsbeispielen der Fig. 2 bis 5 als Hochdrucksepa rator oder Hochdruckabscheider ausgeführt. Mithilfe des Hilfsseparators 28b werden teilweise oder vollständig im Paraffinatölstrom 20 enthaltene Behandlungsgas-Anteile von diesem ge trennt. Durch ein Drei-Wege-Dosierventil 42 oder einen Drei-Wege-Hinterdruckregler wird der durch den Hilfsseparator 28b abgetrennte Kreislaufbehandlungsgasstrom aufgeteilt. Der eine Teil wird dem Paraffinatölstrom 20 zugeführt und wird nach Temperaturanpassung mit Wär metauschern 22c direkt in den HYSOMER-Reaktor 24 zur katalytischen Konversion geleitet. Der andere Teil 40 wird direkt über eine Rückschlagklappe 44 zum Eingang des Kreislaufbe handlungsgaskompressor 30a geleitet. Das Drei-Wege-Dosierventil 42 wird so eingestellt, dass eine maximale Steigerung bei der Konversion des Paraffinatöls 20 über den HYSOMER- Reaktor 24 erreicht wird. Der HYSOMER-Produktölstrom 26 wird nach Temperaturanpassung durch Wärmetauscher 22b zur Separation des noch vorhandenen restlichen Kreislaufbehand lungsgasstroms vom HYSOMER-Produktölstrom 26 über einen Hochdruckseparator 28a ge leitet. Der HYSOMER-Produktölstrom 26 wird dann mit dem Isomeratölstrom 14 vereinigt und durch geeignete Destillation in der Stabilisierungskolonne 16 in stabile Produkte 34, 36, 38 überführt. FIGS. 2 to 5 show different embodiments of plants according to the invention in the form of flow charts. In all examples of FIGS. 2 to 5, the input oil flow 10 reaches the ISOSIV module 12 as in FIG. 1 by mechanical conveyance, for example using an input oil pump . The isomerate oil stream 14 is fed directly to the inlet of a stabilization column 16 as in FIG. In contrast to the embodiment of FIG. 1, the paraffin oil stream 20 enriched by desorption from the adsorber tower with primarily normal paraffins is conducted in the inventive embodiments of FIGS. 2 to 5 after temperature adjustment with heat exchangers 22a into a small auxiliary separator 28b. In the exemplary embodiments of FIGS. 2 to 5, the auxiliary separator 28b is designed as a high-pressure separator or high-pressure separator. With the aid of the auxiliary separator 28b, parts of the treatment gas contained in the paraffinate oil stream 20 are partially or completely separated from it. The circuit treatment gas stream separated by the auxiliary separator 28b is divided by a three-way metering valve 42 or a three-way back pressure regulator. The one Part is fed to the paraffinic oil stream 20 and, after temperature adjustment with heat exchangers 22c, is fed directly into the HYSOMER reactor 24 for catalytic conversion. The other part 40 is passed directly via a non-return valve 44 to the inlet of the Circulation treatment gas compressor 30a. The three-way metering valve 42 is adjusted in such a way that a maximum increase in the conversion of the paraffinate oil 20 via the HYSOMER reactor 24 is achieved. After the temperature has been adjusted, the HYSOMER product oil stream 26 is passed through a heat exchanger 22b to separate the remaining circuit treatment gas stream from the HYSOMER product oil stream 26 via a high-pressure separator 28a. The HYSOMER product oil stream 26 is then combined with the isomerate oil stream 14 and converted into stable products 34, 36, 38 by suitable distillation in the stabilization column 16.
Der am Hochdruckseparator 28a abgetrennte Kreislaufbehandlungsgasstrom 18 wird schließlich, wie in der Ausführungsform der Fig. 1 , auch in den Ausführungsformen der Fig. 2 bis 5 durch eine Ventilvorrichtung 29 reduziert. Ebenso wird auch in den Fig. 2 bis 5 ein Kreis laufbehandlungsgaskompressor 30a eingesetzt, an dessen Eingang der abgereicherte Be handlungsgasstrom 18 mit Frischgas 32 und dem zuvor separierten Behandlungsgasstrom 18 vermischt wird und dessen Ausgangsstrom 18 zum ISOSIV-Modul 12 geleitet wird. The circulatory treatment gas flow 18 separated off at the high-pressure separator 28a is finally reduced by a valve device 29, as in the embodiment of FIG. 1, also in the embodiments of FIGS. Likewise, a cycle treatment gas compressor 30a is also used in FIGS. 2 to 5, at the inlet of which the depleted treatment gas flow 18 is mixed with fresh gas 32 and the previously separated treatment gas flow 18 and the output flow 18 of which is routed to the ISOSIV module 12.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 umfasst eine Gasumleitung mit Drei-Wege-Dosier ventil 42, um zumindest Teile des mithilfe des Hilfsseparators 28b separierten Behandlungs gasstroms zwischen Hilfsseparator 28b und Reaktor 24 erneut dem Reaktandenfluid zuzufüh ren und/oder über das Rückschlagventil 44 direkt an die Ansaugseite des Kreislaufbehand lungsgaskompressors 30a zu leiten. The exemplary embodiment in Fig. 2 includes a gas bypass with a three-way metering valve 42 in order to feed at least parts of the treatment gas stream separated with the aid of the auxiliary separator 28b between the auxiliary separator 28b and the reactor 24 back into the reactant fluid and/or via the check valve 44 directly to the suction side of the cycle treatment gas compressor 30a.
Im Unterschied zur Ausführungsform der Fig. 2 wird im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 die Umleitung der separierten Anteile des Behandlungsgasstroms 40 direkt an den Eingang des ersten Hochdruckabscheiders 28a geleitet. In contrast to the embodiment of FIG. 2, in the embodiment of FIG. 3 the diverting of the separated portions of the treatment gas stream 40 is routed directly to the inlet of the first high-pressure separator 28a.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 wird ebenfalls die Umleitung der separierten Anteile des Behandlungsgasstroms 40 direkt an den Eingang des ersten Hochdruckabscheiders 28a geleitet. Im Unterschied zur Ausführungsform der Fig. 3 wird jedoch ein zusätzlicher Hilfskom pressor 30b verwendet. In the exemplary embodiment in FIG. 4 , the separated parts of the treatment gas stream 40 are also diverted directly to the inlet of the first high-pressure separator 28a. In contrast to the embodiment of FIG. 3, however, an additional auxiliary compressor 30b is used.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 wird die Umleitung der separierten Anteile des Be handlungsgasstroms 40 direkt an den Ausgang des HYSOMER-Reaktors 24 geleitet. In the exemplary embodiment of FIG. 5, the diverting of the separated portions of the treatment gas stream 40 is routed directly to the outlet of the HYSOMER reactor 24.
Bei der erfindungsgemäßen verfahrenstechnischen Maßnahme wird in den genannten Beispielen der Fig. 2 bis 5 die Trennleistung des ISOSIV-Moduls 12 nicht verändert, um die wesentliche Verbesserung durch Anpassung des Behandlungsgasstroms vor dem HYSO MER-Reaktor 24 zu erreichen. Die Vorrichtung lässt sich somit leicht mit kommerziell erhältli chen Bauteilen wie Wärmetauschern, Ventilen, Hinterdruckreglern, Rückschlagklappen, Hilfs förderpumpen und Hilfskompressoren realisieren. Allgemein dienen zur Beurteilung derartiger TIP Anlagen Klopffestigkeiten der Einsatz- und Austrittsölströme der entsprechenden Aggregate. Eine fiktive aber realitätsnahe Einsatzöl- Zusammensetzung 10 und fiktive aber realitätsnahe Zusammensetzungen von Paraffinatöl 20 und Isomeratöl 14 aus einer als optimiert definierten ISOSIV-Modul Operation dienen als Basis für die Berechnung der Auswirkung der baulichen Veränderung, die Bestandteil dieser Erfin dung ist. With the procedural measure according to the invention, the separation capacity of the ISOSIV module 12 is not changed in the examples mentioned in FIGS. The device can thus be easily realized with commercially available components such as heat exchangers, valves, back-pressure regulators, non-return valves, auxiliary feed pumps and auxiliary compressors. In general, the anti-knock properties of the input and outlet oil flows of the corresponding units are used to assess such TIP systems. A fictitious but realistic feed oil composition 10 and fictitious but realistic compositions of paraffinic oil 20 and isomeric oil 14 from an ISOSIV module operation defined as optimized serve as the basis for calculating the impact of the structural change that is part of this invention.
Theoretische Research Oktanzahlen (TROZ) können entsprechend nachstehender Glei chung (1 ) durch Linearkombination von n Komponenten der ROZ, und Volumenfraktion v, der Einzelkomponente i berechnet werden: Theoretical research octane numbers (TRON) can be calculated according to equation (1) below by linearly combining n components of the RON and volume fraction v of the individual component i:
TROZ = S?ni · ROZi (1 ) TROZ = S?ni RONi (1 )
Die ROZ, der Einzelkomponenten sind aufgelistet in “Technical Data Book - Petroleum Refining“, 6. Auflage, API, Washington D.C., USA, April 1997, Seiten 1 -89 bis 1-121. The RON of the individual components are listed in "Technical Data Book - Petroleum Refining", 6th edition, API, Washington D.C., USA, April 1997, pages 1-89 to 1-121.
Da die Berechnung häufig auch die Dichten der entsprechenden Kohlenwasserstoffmi schungen verlangt, wurden theoretische Normaldichten (TSG) entsprechend nachstehender Gleichung (2) durch Linearkombination von n Komponenten der SG, und Massenfraktion x, der Einzelkomponente i berechnet: Since the calculation often also requires the densities of the corresponding hydrocarbon mixtures, theoretical normal densities (TSG) were calculated according to equation (2) below by linearly combining n components of the SG and mass fraction x of the individual component i:
TSG = SG i · SGi (2) TSG = SG i SGi (2)
Massen- und Volumenfraktionen werden in der Regel durch standardisierte Methoden der Kapillar-Gaschromatographie bestimmt. Mass and volume fractions are usually determined by standardized capillary gas chromatography methods.
Die Anpassung des Kreislaufbehandlungsgasstroms ist jeweils vor beiden Anlagentei len, dem ISOSIV-Modul 12 und dem HYSOMER-Reaktor 24 hilfreich, um noch höhere Steige rungen der Klopffestigkeit des Produktbenzins zu erreichen. The adaptation of the circuit treatment gas flow is helpful in each case upstream of the two parts of the plant, the ISOSIV module 12 and the HYSOMER reactor 24, in order to achieve even greater increases in the knock resistance of the product gasoline.
Die mittlere Katalysatorbett-Temperatur (WABT) bei der Isomerisierung in Gegenwart von Wasserstoff berechnet sich nach nachstehender Gleichung (3): The mean catalyst bed temperature (WABT) in the isomerization in the presence of hydrogen is calculated using equation (3) below:
WABT — TEINTRITT+ 2 'T AU STRITT ^ WABT — T ENTRY+ 2 'T AU STRITT ^
Betreibt man den HYSOMER-Reaktor 24 mit optimierter mittlerer WABT und mit sehr hohen Behandlungsgasstrom-Flussgeschwindigkeiten, wie zum Beispiel in dem untenstehen dem Vergleichsbeispiel beschrieben, so erlaubt die dadurch erreichte Einstellung des Gleich gewichts zur Konversion des Paraffinatöls eine Steigerung der theoretischen Klopffestigkeit um lediglich 6,9 Einheiten. Die dabei angewendeten Behandlungsgasstrom-Flussgeschwin digkeiten sind etwa um den Faktor zehn höher als Behandlungsgasstrom-Flussgeschwindig keiten, die zu einer optimalen Isomerisierungsgleichgewicht-Einstellung führen. If the HYSOMER reactor 24 is operated with an optimized average WABT and with very high treatment gas stream flow rates, as described for example in the comparative example below, the equilibrium achieved in this way for the conversion of the paraffin oil allows the theoretical knock resistance to be increased by only 6 .9 units. The treatment gas stream flow rates used are about a factor of ten higher than the treatment gas stream flow rates, which lead to an optimal setting of the isomerization equilibrium.
Als Indikator für die Güte der Gleichgewichtseinstellung ist das Verhältnis der Isopentan- Massenfraktion XiPn zur Summe der Isopentan-Massenfraktion XiPn und der Normalpentan- Massenfraktion cprp im HYSOMER-Produktöl. Dieses Verhältnis, wie in Gleichung (4) be schrieben, wird auch Iso-Pentan-Aktivität genannt.
Figure imgf000013_0001
The ratio of the isopentane mass fraction Xi Pn to the sum of the isopentane mass fraction Xi Pn and the normal pentane Mass fraction c prp in the HYSOMER product oil. This ratio, as described in equation (4), is also called isopentane activity.
Figure imgf000013_0001
Selbst bei Einsatz gut konvertierbarer Einsatzöle und hochaktiver Katalysatoren wie dem HYSOPAR® 5000 der Clariant sind bei solch hohen Behandlungsgasstrom-Flussgeschwin digkeiten durch die massive Verdünnung des Reaktionsfluids Iso-Pentan-Aktivitäten von aller- höchstens 0,52 zu erreichen. Even when using feed oils that can be easily converted and highly active catalysts such as Clariant's HYSOPAR® 5000, isopentane activities of at most 0.52 can be achieved at such high treatment gas flow rates due to the massive dilution of the reaction fluid.
Durch die erfindungsgemäße Abtrennung und vorzugsweise teilweise Umleitung des Be handlungsgasstroms lässt sich vor dem HYSOMER-Reaktor 24 das Kreislaufwasserstoff- zu Einsatzkohlenwasserstoff-Volumenstromverhältnis so weit reduzieren, dass sich das Isomeri sierungsgleichgewicht einstellen lässt. Dadurch sind im unten beschriebenen erfindungsge mäßen Beispiel typische Iso-Pentan-Aktivitäten von 0,65 zu erreichen. Mit dem konvertierten fiktiven Paraffinatöl wird durch Konversion unter diesen verbesserten Bedingungen eine Stei gerung der theoretischen Klopffestigkeit von nahezu 24 Einheiten erreicht. The separation and preferably partial diversion of the treatment gas stream according to the invention allows the circulating hydrogen to feed hydrocarbon volume flow ratio to be reduced upstream of the HYSOMER reactor 24 to such an extent that the isomerization equilibrium can be established. As a result, typical isopentane activities of 0.65 can be achieved in the example according to the invention described below. With the converted fictitious paraffinic oil, an increase in the theoretical knock resistance of almost 24 units is achieved by conversion under these improved conditions.
BEISPIELE EXAMPLES
BESCHREIBUNG DER C4+ STROME FÜR DIE BEISPIELE EINSATZOL DESCRIPTION OF THE C4+ CURRENT FOR THE EXAMPLES USE OIL
Tabelle 1 beschreibt die typische Zusammensetzung und einige stoffliche Eigenschaften eines typischen Einsatzöls (Strom 10 entsprechend der Figuren) für eine Leichtbenzinisome risierungsanlage nach Abtrennung der leichtflüchtigen (<-12°C) Komponenten (C4+-Schnitt). Tabelle 1 : Typische Zusammensetzung und einige stoffliche Eigenschaften eines typischen Einsatzöls für eine Leichtbenzinisomerisierungsanlage nach Abtrennung der leichtflüchtigen (<-12°C) Komponenten (C4+-Schnitt).
Figure imgf000013_0002
Figure imgf000014_0001
Table 1 describes the typical composition and some material properties of a typical starting oil (stream 10 according to the figures) for a light gasoline isomerization plant after separating off the volatile (<−12° C.) components (C4+ cut). Table 1: Typical composition and some material properties of a typical feed oil for a light gasoline isomerization plant after separation of the volatile (<-12°C) components (C4 + cut).
Figure imgf000013_0002
Figure imgf000014_0001
PARAFFINATOL PARAFFINATOL
Tabelle 2 beschreibt die typische Zusammensetzung und einige stoffliche Eigenschaften des C4+-Schnitts eines durch Anwendung eines ISOSIV-Moduls 12 auf ein Einsatzöl (Leicht- benzin), wie in Tabelle 1 beschrieben, erhaltenen Paraffinatöls (Strom 20 entsprechend der Figuren). Table 2 describes the typical composition and some material properties of the C4+ cut of a paraffinate oil obtained by applying an ISOSIV module 12 to an input oil (light petrol) as described in Table 1 (stream 20 according to the figures).
Tabelle 2: Typische Zusammensetzung und einige stoffliche Eigenschaften eines PARAFFINATÖLS aus einem ISOSIV-MODUL nach Abtrennung der eichtflüchtigen (<-12°C) Komponenten (C4+-Schnitt)·
Figure imgf000014_0002
Table 2: Typical composition and some material properties of a PARAFFINATE OIL from an ISOSIV MODULE after separation of the volatile (<-12°C) components (C4 + cut)
Figure imgf000014_0002
ISOMERATOL ISOMERATOL
Tabelle 3 beschreibt die typische Zusammensetzung und einige stoffliche Eigenschaften des C4+-Schnitts eines durch Anwendung eines ISOSIV-Moduls 12 auf ein Einsatzöl (Leicht- benzin), wie in Tabelle 1 beschrieben, erhaltenen Isomeratöls (Strom 14 entsprechend der Figuren). Tabelle 3: Typische Zusammensetzung und einige stoffliche Eigenschaften einesTable 3 describes the typical composition and some material properties of the C4+ cut of an isomerate oil obtained by applying an ISOSIV module 12 to an input oil (light petrol) as described in Table 1 (stream 14 according to the figures). Table 3: Typical composition and some material properties of a
Isomeratöls aus einem ISOSIV-Modul gemäß Vergleichsbeispiel 4 und Beispiel 2 nach Abtrennung der leichtflüchtigen (<-12°C) Komponenten (C4+-Schnitt).
Figure imgf000015_0001
Isomer oil from an ISOSIV module according to Comparative Example 4 and Example 2 after separating off the volatile (<−12° C.) components (C 4+ cut).
Figure imgf000015_0001
VERGLEICHSBEISPIEL COMPARATIVE EXAMPLE
Das Vergleichsbeispiel beschreibt das Isomerisierungsgleichgewicht optimiert für ein ISOSIV-MODUL. The comparative example describes the isomerization equilibrium optimized for an ISOSIV MODULE.
Durch optimierte Fahrweise des ISOSIV-Moduls 12, d.h. mit einem sehr hohen Wasser- stoffmassenfluss, wird der darauffolgende HYSOMER-Reaktor 24 unter Verwendung eines kommerziell erhältlichen HYSOPAR® 5000 Katalysators mit folgenden Bedingungen betrie ben: By optimizing the operation of the ISOSIV module 12, i.e. with a very high hydrogen mass flow, the subsequent HYSOMER reactor 24 is operated using a commercially available HYSOPAR® 5000 catalyst with the following conditions:
WABT: 250°C WABT: 250°C
Arbeitsdruck: 18 barü LHSV: 1 ,2 1 /h Working pressure: 18 barg LHSV: 1.2 l/h
VHOV: 3100 Nm3/m3 VHOV : 3100 Nm3 /m3
MHOV: 15 mol/mol MHOV: 15 mol/mol
Bei der Umsetzung wird eine massenbezogene Ausbeute für den C4+-Schnitt aus dem HYSOMER-Produktöl (Strom 26 entsprechend der Figuren) von 99,30 Ma.-% erreicht, dessen Zusammensetzung und einige ausgewählte Eigenschaften sind in Tabelle 4 zusammenge fasst. Dabei wird durch Umsetzung über den HYSOMER-Reaktor eine absolute Steigerung der theoretischen Klopffestigkeit TROZ um nur 6,7 Einheiten erreicht. Tabelle 4: Typische Zusammensetzung und einige stoffliche Eigenschaften desIn the reaction, a mass-related yield for the C4+ cut from the HYSOMER product oil (stream 26 according to the figures) of 99.30% by mass is achieved, the composition and some selected properties of which are summarized in Table 4. The conversion via the HYSOMER reactor achieves an absolute increase in the theoretical knock resistance TROZ by only 6.7 units. Table 4: Typical composition and some material properties of the
HYSOMER-PRODUKTÖL erhalten gemäß Vergleichsbeispiel durch Umsetzung von PARAFFINATÖL, wie in Tabelle 2 beschrieben, nach Abtrennung der leichtflüchtigen (<-12°C) Komponenten (C4+-Schnitt).
Figure imgf000016_0001
HYSOMER PRODUCT OIL obtained according to the comparative example by reacting PARAFFINATE OIL, as described in Table 2, after separating off the volatile (<-12°C) components (C4 + cut).
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Das HYSOMER-Produktöl (Strom 26 entsprechend der Figuren) wird nach Abtrennung des Behandlungsgases mit dem Isomeratölstrom (Strom 14 entsprechend der Figuren) ver mischt und nochmals destilliert. Zusammensetzung und einige ausgewählte Eigenschaften des erhaltenen Produkt-Benzins (Strom 36 entsprechend der Figuren) sind in Tabelle 5 zu- sammengefasst. Dabei wird über die gesamte Anlage eine absolute Steigerung der theoreti schen Klopffestigkeit TROZ um nur 2,5 Einheiten erreicht. After the treatment gas has been separated off, the HYSOMER product oil (stream 26 according to the figures) is mixed with the isomerate oil stream (stream 14 according to the figures) and distilled again. The composition and some selected properties of the product gasoline obtained (stream 36 according to the figures) are summarized in Table 5. An absolute increase in the theoretical knock resistance TROZ by only 2.5 units is achieved across the entire system.
Tabelle 5: Typische Zusammensetzung und einige stoffliche Eigenschaften des Produkt-Benzins nach Abtrennung der leichtflüchtigen (<-12°C) Kom- jonenten (C4+-Schnitt)·
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Table 5: Typical composition and some material properties of the product gasoline after separation of the volatile (<-12°C) components (C4 + cut)
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BEISPIEL EXAMPLE
Das Beispiel beschreibt das Isomerisierungsgleichgewicht erfindungsgemäß optimiert für den HYSOMER-Reaktor. Durch optimierte Fahrweise des ISOSIV-Moduls 12, d.h. mit einem sehr hohen Wasser stoffmassenfluss, und Anwendung der baulichen Veränderung wie in Fig. 2 beschrieben, kann der darauffolgende HYSOMER-Reaktor 24 unter Verwendung eines kommerziell erhältlichen HYSOPAR® 5000 Katalysators mit folgenden optimierten Bedingungen (besonders VHOV bzw. MHOV) betrieben werden: WABT: 250°C The example describes the isomerization equilibrium optimized according to the invention for the HYSOMER reactor. By optimizing the mode of operation of the ISOSIV module 12, i.e. with a very high hydrogen mass flow, and applying the structural change as described in Fig. 2, the subsequent HYSOMER reactor 24 can be operated using a commercially available HYSOPAR® 5000 catalyst with the following optimized conditions ( especially VHOV or MHOV) are operated: WABT: 250°C
Arbeitsdruck: 18 barü LHSV: 1 ,2 1 /h Working pressure: 18 barg LHSV: 1.2 l/h
VHOV: 250 Nm3/m3 VHOV : 250 Nm3 /m3
MHOV: 1 ,2 mol/mol Bei der Umsetzung wird eine massenbezogene Ausbeute für den C4+-Schnitt am Aus lass des HYSOMER-Reaktors 24 (Strom 26 entsprechend der Figuren) von 97,00 Ma.-% er reicht, dessen Zusammensetzung und einige ausgewählte Eigenschaften sind in Tabelle 6 zusammengefasst. Dabei wird durch Umsetzung über den HYSOMER-Reaktor 24 eine abso lute Steigerung der theoretischen Klopffestigkeit TROZ um 23,4 Einheiten erreicht. MHOV: 1.2 mol/mol In the reaction, a mass-related yield for the C4+ cut at the outlet of the HYSOMER reactor 24 (stream 26 according to the figures) of 97.00% by mass is reached, its composition and some selected properties are summarized in Table 6. The conversion via the HYSOMER reactor 24 achieves an absolute increase in the theoretical knock resistance TROZ by 23.4 units.
Tabelle 6: Typische Zusammensetzung und einige stoffliche Eigenschaften desTable 6: Typical composition and some material properties of the
HYSOMER-Produktöl erhalten durch Umsetzung nach dem erfindungs gemäßen Beispiel von Paraffinatöl, wie in Tabelle 2 beschrieben, nach Abtrennung der leichtflüchtigen (<-12°C) Komponenten (C4+-Schnitt).
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HYSOMER product oil obtained by reacting paraffinate oil according to the example according to the invention, as described in Table 2, after separating off the volatile (<-12° C.) components (C4 + cut).
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Das HYSOMER-Produktöl (Strom 26 entsprechend der Figuren) wird nach Abtrennung des Behandlungsgases mit dem Isomeratölstrom (Strom 14 entsprechend der Figuren) ver mischt und nochmals destilliert. Zusammensetzung und einige ausgewählte Eigenschaften des erhaltenen Produkt-Benzins (Strom 36 entsprechend der Figuren) sind in Tabelle 7 zu sammengefasst. Dabei wird über die gesamte Anlage eine absolute Steigerung der theoreti schen Klopffestigkeit TROZ um 8,8 Einheiten erreicht. After the treatment gas has been separated off, the HYSOMER product oil (stream 26 according to the figures) is mixed with the isomerate oil stream (stream 14 according to the figures) and distilled again. Composition and some selected properties of the product gasoline obtained (stream 36 according to the figures) are summarized in Table 7. An absolute increase in the theoretical knock resistance TROZ by 8.8 units is achieved across the entire system.
Tabelle 7: Typische Zusammensetzung und einige stoffliche Eigenschaften des Produkt-Benzins nach Abtrennung der leichtflüchtigen (<-12°C) Kom- jonenten (C4+-Schnitt)·
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Table 7: Typical composition and some material properties of the product gasoline after separation of the volatile (<-12°C) components (C4 + cut)
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Die vorstehenden Ausführungen dienen lediglich der Veranschaulichung der vorliegen den Erfindung und sind nicht limitierend auszulegen. Selbstverständlich wird ein Fachmann einzelne oder alle Merkmale, die im Zusammenhang mit einzelnen Ausführungsformen be schrieben sind, auch mit anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kombinie- ren. Verwendete Akronyme, Symbole und Einheitenzeichen: The above statements only serve to illustrate the present invention and are not to be interpreted as limiting. Of course, a person skilled in the art will also combine individual or all features that are described in connection with individual embodiments with other embodiments of the present invention. Acronyms, symbols and unit symbols used:
TIP Total Isomerization Package TIP Total Isomerization Package
DIP De-Iso-Pentanizer DIP De-Iso Pentanizer
DIH De-Iso-Hexanizer DIH De-Iso Hexanizer
ROZ Research Oktan Zahl RON Research octane number
MOZ Motor Oktan Zahl MON engine octane number
TROZ theoretische Research Oktan Zahl TROZ theoretical research octane number
TSG theoretische Standarddichte TSG theoretical standard density
Vi Volumenfraktion der Komponente i Vi volume fraction of component i
Xi Massenfraktion der Komponente i Xi mass fraction of component i
EtOH Ethanol EtOHethanol
MTBE Methyl-tertiär-Butylether nBn normal-Butan iBn iso-Butan n-Pn normal-Pentan m-Pr 2-Methylpropan (neo-Pentan) MTBE methyl tertiary butyl ether nBn normal butane iBn isobutane n-Pn normal pentane m-Pr 2-methylpropane (neo-pentane)
CPn Cyclopentan nHx normal-Hexan CPn cyclopentane nHx normal hexane
2.2-DMeBn 2.2-Dimethyl-Butan 2.2-DMeBn 2.2-dimethyl butane
2.3-DMeBn 2.3-Dimethyl-Butan 2.3-DMeBn 2.3-dimethyl butane
2-MePn 2-Methylpentan 2-MePn 2-methylpentane
3-MePn 3-Methylpentan CHx Cyclohexan MeCPn Methyl-Cyclopentan nHp+ normal-Paraffine höher normal-Hexan iHp+ iso-Paraffine/cyclo-Paraffine mit mehr als sechs Kohlenstoffatomen3-MePn 3-methylpentane CHx cyclohexane MeCPn methyl-cyclopentane nHp+ normal-paraffins higher normal-hexane iHp+ iso-paraffins/cyclo-paraffins with more than six carbon atoms
Bz Benzol E.g. benzene
Tol+ aromatische Moleküle mit Molekularmassen > Toluol Tol+ aromatic molecules with molecular masses > toluene
S Summenzeichen S sum sign
Cö-Aktivität Maß zur Bestimmung zur Einstellung des Isomerisierungsgleichge wichts Liste der Bezugszeichen C ö activity Measure for determining the setting of the isomerization equilibrium List of References
Einsatzölstrom 10 ISOSIV-Modul 12Input oil flow 10 ISOSIV module 12
Isomeratölstrom 14Isomerate oil stream 14
Stabilisierungskolonne 16stabilization column 16
Kreislaufbehandlungsgasstrom 18Recycle treatment gas stream 18
Paraffinatölstrom 20 Wärmetauschern 22a, 22b, 22cParaffinate oil stream 20 heat exchangers 22a, 22b, 22c
HYSOMER-Reaktor 24HYSOMER reactor 24
HYSOMER-Produktölstrom 26HYSOMER product oil stream 26
Hochdruckseparator 28a, 28bhigh pressure separator 28a, 28b
Ventilvorrichtung 29 Kreislaufbehandlungsgaskompressor 30a, 30bValve device 29 cycle treatment gas compressor 30a, 30b
Frischgas 32fresh gas 32
Produkte 34, 36, 38 separierter Behandlungsgasstrom 40 Drei-Wege-Dosierventil 42 Rückschlagventil 44 Products 34, 36, 38 separated treatment gas flow 40 three-way metering valve 42 non-return valve 44

Claims

ANSPRÜCHE EXPECTATIONS
1 . Leichtbenzinisomerisierungsanlage umfassend einen Reaktor zur Durchführung einer Isomerisierungsreaktion; und einen dem Reaktor strömungsgemäß vorgeschalteten Hilfsseparator zur Abtrennung von Behandlungsgas aus einem in den Reaktor strömenden Reaktandenfluid. 1 . Light gasoline isomerization plant comprising a reactor for conducting an isomerization reaction; and an auxiliary separator upstream of the reactor for separating treat gas from a reactant fluid flowing into the reactor.
2. Leichtbenzinisomerisierungsanlage nach Anspruch 1 , umfassend eine Vor richtung zur An- und Abreicherung von Normal-Paraffinen, wobei der Hilfsse parator strömungsgemäß zwischen die Vorrichtung zur An- und Abreicherung von Normal-Paraffinen und den Reaktor geschaltet ist. 2. Light gasoline isomerization plant according to claim 1, comprising a device for enriching and depleting normal paraffins, wherein the auxiliary separator is connected in terms of flow between the device for enriching and depleting normal paraffins and the reactor.
3. Leichtbenzinisomerisierungsanlage nach Anspruch 2, wobei die Vorrichtung zur An- und Abreicherung von Normal-Paraffinen als destillative Vorrichtung ausgestaltet ist. 3. Light gasoline isomerization plant according to claim 2, wherein the device for enriching and depleting normal paraffins is designed as a distillation device.
4. Leichtbenzinisomerisierungsanlage nach Anspruch 2, wobei die Vorrichtung zur An- und Abreicherung von Normal-Paraffinen eine Membran zur Durchfüh rung eines Permeations-Prozesses umfasst. 4. Light gasoline isomerization plant according to claim 2, wherein the device for enriching and depleting normal paraffins comprises a membrane for carrying out a permeation process.
5. Leichtbenzinisomerisierungsanlage nach Anspruch 2, wobei die Vorrichtung zur An- und Abreicherung von Normal-Paraffinen einen Adsorptionsprozess verwendet. 5. Light gasoline isomerization plant according to claim 2, wherein the device for the concentration and depletion of normal paraffins uses an adsorption process.
6. Leichtbenzinisomerisierungsanlage nach Anspruch 5, wobei die Vorrichtung zur An- und Abreicherung von Normal-Paraffinen ein ISOSIV-Modul umfasst. 6. Light gasoline isomerization plant according to claim 5, wherein the device for the concentration and depletion of normal paraffins comprises an ISOSIV module.
7. Leichtbenzinisomerisierungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprü che, wobei die Anlage eine Anlage zur Durchführung nach dem Verfahren der Hochtemperaturisomerisierung ist. 7. Light gasoline isomerization plant according to any one of the preceding claims, wherein the plant is a plant for carrying out the high temperature isomerization process.
8. Leichtbenzinisomerisierungsanlage nach den vorhergehenden Ansprüche 1 , 2 und 6, wobei die Anlage eine TIP-Anlage (Total-Isomerization-Package) ist. 8. Light gasoline isomerization plant according to the preceding claims 1, 2 and 6, wherein the plant is a TIP plant (Total Isomerization Package).
9. Leichtbenzinisomerisierungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprü che, wobei die Anlage eingerichtet ist, mithilfe des Hilfsseparators abgetrenn tes Behandlungsgas stromabwärts des Reaktors erneut in den Anlagenkreis lauf einzuspeisen. 9. Light gasoline isomerization plant according to one of the preceding claims, wherein the plant is set up to feed treatment gas which has been separated off by means of the auxiliary separator back into the plant circuit downstream of the reactor.
10. Leichtbenzinisomerisierungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Isomerisierungsreaktor als Einheit zur Reaktivdestillation ausgeführt. 10. Light gasoline isomerization plant according to any one of claims 1 to 9, wherein the isomerization reactor is designed as a unit for reactive distillation.
11 . Leichtbenzinisomerisierungsanlage nach einem Ansprüche 1 bis 9, wobei der Isomerisierungsreaktor als Membranreaktor ausgeführt ist. 11 . Light gasoline isomerization plant according to one of claims 1 to 9, wherein the isomerization reactor is designed as a membrane reactor.
12. Verfahren zur Isomerisierung von Leichtbenzin, umfassend: a) Bereitstellen einer Leichtbenzinisomerisierungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ; b) Abtrennen von Behandlungsgas aus einem in den Reaktor strömenden Reaktandenfluid mittels des Hilfsseparators; c) Einleiten des an Behandlungsgas abgereicherten Reaktandenfluids in den Reaktor; und d) Isomerisieren des Reaktandenfluids im Reaktor. 12. A process for the isomerization of light gasoline, comprising: a) providing a light gasoline isomerization plant according to any one of claims 1 to 11; b) separating treat gas from a reactant fluid flowing into the reactor by means of the auxiliary separator; c) introducing the treat gas-depleted reactant fluid into the reactor; and d) isomerizing the reactant fluid in the reactor.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei zwischen Schritt a) und Schritt b) eine Abtrennung von Isomeratöl aus dem Reaktandenfluid stattfindet. 13. The method of claim 12, wherein between step a) and step b) there is a separation of isomeric oil from the reactant fluid.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Reaktandenfluid vor Abtrennung des Isomeratöls Iso- und Normalparaffine enthält. 14. The process of claim 13 wherein the reactant fluid prior to separation of the isomerate oil contains iso- and normal paraffins.
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