用于鏈烷烴異構化的方法和設備的制造方法
【專利說明】用于鏈烷烴異構化的方法和設備
[0001]優(yōu)先權陳述
[0002]本申請要求2012年3月29日提交的美國申請N0.13/434, 703的優(yōu)先權，通過引用將其全部內(nèi)容并入本文中。
技術領域
[0003]本發(fā)明一般性地涉及用于烴的異構化的方法和設備，更特別地涉及使用氯化物促進的異構化催化劑將鏈烷烴異構化的方法和設備。
[0004]背景
[0005]異構化方法被許多精煉廠廣泛用于將直鏈鏈烷烴的分子結構重排成通常具有較高辛烷值的更高支化烴。許多異構化方法在反應區(qū)使用氯化催化劑，例如氯化氧化鋁催化劑、氯化鉑鋁催化劑等。氯化催化劑需要連續(xù)地加入氯化物以置換從催化劑表面上除去并在反應區(qū)流出物中運走的氯化物。通常，將新鮮氯化物促進劑如全氯乙烯進料在反應區(qū)中的反應器上游連續(xù)地引入鏈烷烴進料流中。在反應器內(nèi)部，氯化物促進劑分解形成氯化氫，所述氯化氫通過補充從催化劑表面上除去的氯化物而將催化劑活化，例如促進或再生。
[0006]反應區(qū)流出物通常包含顯著量的來自氯化物促進劑的連續(xù)分解和從催化劑表面上的氯化物脫除的氯化氫。包含支化鏈烷烴的產(chǎn)物流通過將氯化氫和其它揮發(fā)性輕質烴(例如具有6個或更少碳的烴)作為穩(wěn)定器蒸氣流除去而與反應區(qū)流出物分離。由于氯化氫引起環(huán)境和處理顧慮，在從方法中除去廢氣流以前，將穩(wěn)定器蒸氣流用苛性堿如氫氧化鈉連續(xù)洗滌以中和氯化氫。氯化物促進劑和苛性堿的成分相對昂貴，許多精煉廠可能會降低他們的這些組分消耗量以改進他們的方法效率并降低總操作成本。
[0007]因此，理想的是提供具有降低的氯化物促進劑消耗量和/或降低的苛性堿消耗量以改進方法效率并降低總操作成本的鏈烷烴異構化方法和設備。此外，本發(fā)明的其它理想特征和特性會從隨后的詳細描述和所附權利要求書，連同附圖和該背景中獲悉。
[0008]概述
[0009]本文提供用于鏈烷烴異構化的方法和設備。根據(jù)一個典型實施方案，鏈烷烴異構化的方法包括步驟:將異構化流出物分離成包含支化和非支化鏈烷烴的產(chǎn)物流和包含HCl、比和C 6-烴的穩(wěn)定器蒸氣流。包含HCl、比和C 5-烴的凈氣體蒸氣使用穩(wěn)定器蒸氣流形成。將凈氣體蒸氣分離成富含C5-烴相和富含HCl和H2料流。形成凈氣體蒸氣包括將穩(wěn)定器蒸氣流和富C5-烴相分離成凈氣體蒸氣和包含C2-和C3+烴的液流。將異構化催化劑使用至少一部分富含HCl和H2料流活化以形成氯化物促進的異構化催化劑。使鏈烷烴進料流與氯化物促進的異構化催化劑在氫氣的存在下接觸以將鏈烷烴異構化。
[0010]根據(jù)另一典型實施方案，提供鏈烷烴異構化的方法。該方法包括步驟:將異構化催化劑在異構化條件下操作的反應器中活化以形成氯化物促進的異構化催化劑。將異構化催化劑用由氯化物促進劑料流和富含HCl和H2再循環(huán)料流產(chǎn)生的HCl活化。使包含非支化鏈烷烴的鏈烷烴進料流與氯化物促進的異構化催化劑在反應器中在氫氣的存在下接觸以形成包含支化鏈烷烴、HC1、H2和其它C「烴的異構化流出物。將異構化流出物引入在穩(wěn)定化條件下的穩(wěn)定器中以形成包含支化和非支化鏈烷烴的產(chǎn)物流和包含HC1、H#PC6-烴的穩(wěn)定器蒸氣流。包含HCl、&和C5-烴的凈氣體蒸氣在分離器中在第一分離條件使用穩(wěn)定器蒸氣流形成。將凈氣體蒸氣在冷卻器中在第二分離條件下分離成富含C5-烴相和富含HCl和H2料流。形成凈氣體蒸氣包括將穩(wěn)定器蒸氣流和富含C 5-烴相在分離器中在第一分離條件下分離成凈氣體蒸氣和包含C2-和C3+烴的液流。至少一部分富含HCl和H 2料流作為富含HCl和H2再循環(huán)料流再循環(huán)返回反應器中。
[0011]根據(jù)另一典型實施方案，提供用于鏈烷烴異構化的設備。該設備包含穩(wěn)定器，所述穩(wěn)定器配置以接收異構化流出物并在有效地將異構化流出物分離成包含支化和非支化鏈烷烴的產(chǎn)物流和包含HCUHjPC6-烴的穩(wěn)定器蒸氣流的穩(wěn)定化條件下操作。配置分離器以接收穩(wěn)定器蒸氣流并在有效地使用穩(wěn)定器蒸氣流形成包含HCUHjPC5-烴的凈氣體蒸氣的第一分離條件下操作。配置冷卻器以接收凈氣體蒸氣并在有效地將凈氣體蒸氣分離成富含C5-烴相和富含HCl和比料流的第二分離條件下操作。進一步配置分離器以接收富含(:5-烴相并將穩(wěn)定器蒸氣流和富含C5-烴相在第一分離條件下分離成凈氣體蒸氣和包含C2-和C3+烴的液流。反應區(qū)包含異構化催化劑。配置反應區(qū)以接收至少一部分富含HCl和H2料流和鏈烷烴進料流并在異構化條件下操作以將異構化催化劑活化形成氯化物促進的異構化催化劑，所述催化劑與鏈烷烴進料流在氫氣的存在下接觸以將鏈烷烴異構化。配置LPG汽提器以接收至少一部分液流并在有效地將至少一部分液流分離成富含C2-烴料流和包含C3和C4烴的LPG料流的第三分離條件下操作。
[0012]附圖簡述
[0013]下文連同以下附圖描述本發(fā)明，其中類似的數(shù)字表示類似的元件，且其中:
[0014]圖1示意性地闡述根據(jù)一個典型實施方案的鏈烷烴異構化設備和方法。
[0015]詳述
[0016]以下詳述在性質上僅為示例性的且不意欲限制本發(fā)明或本發(fā)明的應用和使用。此夕卜，不意欲受先前背景或以下詳細描述中提出的任何理論束縛。
[0017]本文預期的各實施方案涉及用于鏈烷烴異構化的方法和設備。不同于現(xiàn)有技術，本文教導的典型實施方案將來自異構化反應區(qū)的異構化反應區(qū)流出物引入穩(wěn)定器中。如本文所用術語“區(qū)”指包含一個或多個設備件和/或一個或多個子區(qū)的區(qū)域。設備件可包含一個或多個反應器或反應容器(例如反應區(qū))、加熱器、交換器、管道、栗、壓縮機和控制器。另外，設備件如反應器、干燥器或容器可進一步包含一個或多個區(qū)或子區(qū)。異構化反應區(qū)流出物包含HC1、H2、支化和非支化鏈烷烴和其它C7-烴。如本文所用，Cx意指具有“X”個碳原子數(shù)的烴分子，Cx+意指具有“X”和/或多于“X”個碳原子數(shù)的烴分子，Cx-意指具有“X”和/或少于“X”個碳原子數(shù)的烴分子。穩(wěn)定器在有效地將異構化反應區(qū)流出物分離成包含支化和非支化鏈烷烴的產(chǎn)物流和包含HCl、HjP C 6-烴的穩(wěn)定器蒸氣流的穩(wěn)定化條件下操作。
[0018]接著將一部分C6-烴從至少一部分穩(wěn)定器蒸氣流中除去以形成富含HCl和比料流。在一個典型實施方案中，將C6-烴使用彼此流體連通的分離器和冷卻器從至少一部分穩(wěn)定器蒸氣流中除去。將穩(wěn)定器蒸氣流引入分離器中。分離器在有效地形成包含HCl、凡和C5-烴的凈氣體蒸氣的分離條件下操作。在一個典型實施方案中，將凈氣體蒸氣引入冷卻器中。將凈氣體蒸氣在冷卻器中在有效地形成富含C5-烴相和富含HCl和比料流的分離條件下分離。在一個典型實施方案中，冷卻器直接安裝在分離器上使得富含C5-烴相返回分離器中。分離器通過在分離條件下分離穩(wěn)定器蒸氣流和富含C5-烴相而形成凈氣體蒸氣和包含C2-和C3+烴的液流。在一個典型實施方案中，將一部分液流送入LPG汽提器中。LPG汽提器在有效地將一部分液流分離成富含C2-烴料流和包含(:3和C 4烴的LPG料流的條件下操作。將富含HCl和H2料流分成再循環(huán)部分和處理部分。將富含HCl和H2料流的處理部分送入洗滌器中以用苛性堿處理。由于僅將一部分富含HCl和H2料流送入洗滌器中，處理比常規(guī)方法更少的HC1，因此需要較少的苛性堿中和HC1。因此，異構化方法的苛性堿消耗量可降低。
[0019]在一個典型實施方案中，將富含HCl和H2料流的再循環(huán)部分引入異構化反應區(qū)中的反應器中。反應器包含異構化催化劑并在異構化條件下操作。異構化催化劑與富含HCl和H2料流的再循環(huán)部分接觸以通過補充從異構化催化劑表面上除去的氯化物而將異構化催化劑活化，形成氯化物促進的異構化催化劑。由于富含HCl和&料流的再循環(huán)部分用于活化異構化催化劑，需要較少的氯化物促進劑將異構化催化劑活化。因此，異構化方法的氯化物促進劑消耗量可降低。而且，由于H2也包含在富含HCl和H2料流的再循環(huán)部分中，需要較少的補充氫氣且氫氣消耗量降低。將包含鏈烷烴的進料流引入反應器中并在氫氣的存在下接觸氯化物促進的異構化催化劑以將鏈烷烴異構化并形成支化鏈烷烴。
[0020]參考圖1，提供用于鏈烷烴異構化的設備10的示意性描述。設備10用于將正鏈烷烴轉化成支化鏈烷烴的鏈烷烴異構化方法。設備10包含反應區(qū)12和穩(wěn)定化-洗滌區(qū)14。
[0021]反應區(qū)12和穩(wěn)定化-洗滌區(qū)14分別包含流體連通的反應器18和穩(wěn)定器20 (例如蒸餾塔)。包含正或非支化鏈烷烴的鏈烷烴進料流22通過干燥器24以除去水并形成干鏈烷烴進料流26。在一個實施方案中，鏈烷烴進料流22富含C4jg，例如正丁烷，還可包含相對少量的異丁烷、戊烷和較重材料(例如C6+烴)。在另一實施方案中，鏈烷烴進料流22富含(:5和/或C 6經(jīng)，例如正戊燒和正己燒。
[0022]在一個典型實施方案中，含氫氣體進料28通過干燥器30以除去水并與干鏈烷烴進料流26結合以形成結合料流32。結合料流32通過換熱器34和加熱器36。如所述以及下文進一步詳細討論的，將氯化物促進劑料流38 (例如包含全氯乙烯等)引入在換熱器34與加熱器36之間的結合料流32中，并將富含HCl和H2再循環(huán)料流40 (例如包含0.1重量％ (重量％)或更大的HCl)引入在換熱器34上游的結合料流32中。在一個典型實施方案中，換熱器34和加熱器36 —起將結合料流32加熱至90-210°C的溫度以引入反應器18中。
[0023]在一個典型實施方案中，反應器18為在90_210°C的溫度下操作的固定床催化反應器并包含異構化催化劑，所述異構化催化劑通過來自富含HCl和H2再循環(huán)料流40的HCl以及進一步通過來自氯化物促進劑料流38的氯化物促進劑分解而活化以形成高活性氯化物促進的異構化催化劑。異構化催化劑的非限定性實例包括可以氯化的氧化鋁催化劑、鉑鋁催化劑等。氯化物促進的異構化催化劑在氫氣的存在下有效地將正鏈烷烴異構化成支化鏈烷烴(例如異丁烷、支化戊烷、支化己烷或其組合)以產(chǎn)生異構化反應區(qū)流出物42。異構化反應區(qū)流出物42包含支化和非支化鏈烷烴、其它C7-烴、H2, HCl以