184224. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szénhidrogének átalakítására
1 184 224 2 A találmány tárgya eljárás kőolajeredetű szénhidrogénekből álló folyékony anyagok kezelésére vagy finomítására. Szorosabban véve a találmány tárgya szénhidrogénátalakító eljárás azzal jellemezve, hogy a kevertfázisú nyersanyagot magas hőmérsékletű reakciózónán vezetjük át. A találmány további tárgya a reakciózónából kilépő anyag hőtartalmának kinyerése közvetett hőcserével. Találmányunk számos, a későbbiekben hivatkozott eljárás megvalósításához alkalmazható. Az eljárások között található hidrogénező kéntelenítés, hidrokrakkolás és izomerizálás. Találmányunk általánosan alkalmazható, nem korlátozódik semmilyen egyedi reakcióra vagy reagensösszetételre, és emiatt nagyszámú eddig kifejlesztett, iparilag is alkalmazott eljárásban hasznosítható, így a paraffin- és aromás szénhidrogének izomerizálásában és a nehéz párlatok kén- és nitrogéntartalmát eltávolító hidrogénező technológiákban. Találmányunk több ismert technológiai lépést tartalmaz. így például jól ismert a reakciózónából kilépő anyag hőtartalmának kinyerésére az olyan közvetett hőcsere alkalmazása, amikor a kilépő anyag a reakciózónába belépő nyersanyagnak adja le hőjét. Ugyancsak bevált gyakorlati megoldás a vegyesfázisú reakciózónából kilépő anyagot fáziselkülönítő zónába vezetni a hidrogént is magába foglaló gőzfázis kinyerésére, majd a hidrogént a reagenselegy komponenseként a reakciózónába visszavezetni. Ismert lépés a szénhidrogéntechnológiában a nyersanyag olyan felmelegítése is, hogy a nyersanyagot nyílt lánggal felhevített téren vezetik keresztül. Eddig megszokott gyakorlat volt a szénhidrogén átalakító vagy elválasztó egység nyersanyagának felhevítésére a nyersanyagot először valamely forró anyaggal, például az üzemegység termékével hőcserélni, majd kemencében vagy egyéb hevítőberendezésben tovább melegíteni. Az egységből kilépő anyagot továbbfeldolgozásra lehet vezetni vagy lehűteni. Találmányunk olyan szénhidrogén átalakító technológia, amellyel egyszerűbb a vegyesfázisú anyagok feldolgozása. A találmány alkalmazásával egyes esetekben a szénhidrogén átalakító eljárások beruházási és üzemi költségeit is mérsékelni lehet. A találmány tárgya, tágabb értelemben, magába foglalja a vegyesfázisú nyersanyag bevezetését a közvetett hőcserélő zónába, ott a nyersanyag folyadékrészének elgőzöl ögtetését és a nyersanyag megkívánt hőmérsékletre hevítését; ezt követően a nyersanyag átvezetését a szénhidrogénátalakítás kedvező körülményein tartott reakciózónán, ahol ilyen körülmények között olyan reakciótermék keletkezik, amelynek entalpiája nagyobb, mint a nyersanyagé volt a reakciózónába tápláláskor; a reakciótermék felhevítését nyílt tüzelésű zónán vezetve keresztül és a reakciótermék legalább egy részének lehűtését oly módon, hogy átvezetjük a fenti közvetett hőcserélő zónán és közvetve hőcseréljük az áramló nyersanyaggal szemben vezetve. Az ismert eljárásokkal ellentétben találmányunk szerint a terméket melegítjük, hogy azzal a nyersanyagot kizárólag közvetett hőcsere révén a reakcióhőmérsékletre melegítsük. A közvetlen hevítésű zónát a vegyesfázisú nyersanyag helyett a termék melegítésére használva, a hevítő működése jelentősen javítható. Ábránk a találmány megvalósításának egy jellegzetes, szükebb területre érvényes esetét szemlélteti. Egyszerű2 ség és áttekinthetőség okából a készülék működéséhez a gyakorlatban szükséges berendezések egy részét nem tüntettük fel, így nincsenek ábrázolva a nyomás-, áramlás- és hőmérséklet-szabályozó rendszerek, a készülékek belső kiképzése, amelyek mind szokásos kivitelűek. Az ábrán a kéntartalmú szénhidrogénekből álló, vegyesfázisú maradék-olaj a berendezésbe az 1 vezetéken lép be. A hidrogéntartalmú gázzal a nyersanyag a 2 vezetékben keveredik, majd a 3 vezetéken jut a 4 közvetett hőcserélőbe. Itt hévül fel a nyersanyag az 5 kéntelenítő reaktorban megkívánt hőmérsékletre. A hőmérséklet emelkedése rendszerint további nyersanyagmennyiségek elgőzölögtetését eredményezi. A vegyesfázisú nyersanyag ezután a reaktor hidrokéntelenítési körülményei között érintkezik a katalizátorral, és hidrogénfogyás kíséretében kénhidrogénből, hidrogénből és folyadékfázisú szénhidrogénekből álló termék keletkezik. A reaktorból kilépő terméket a 6 vezetéken át a 7 gőzfolyadék szétválasztó szeparátorba vezetjük. A cseppfolyós reaktortermék a szeparátor alján, a 9 vezetéken át távozik. Ezt a cseppfolyós termékrészt a tetszés szerint megválasztott 17 szivattyú segítségével komprimáljuk, és a többszörös átvezetésű 11 kemence 10a és 10b bevezető-csonkjaihoz vezető vezetékek között megosztjuk. A folyadékterméket a kemencében magasabb hőmérsékletre hevítjük, mint a termékhőmérséklet, és a kemencéből a 12a és 12b kivezetőcsonkokon vezetjük ki. Ezt követően a terméket a 4 közvetlen hőcserélőbe vezetjük, és a nyersanyaggal hőcserélve lehűtjük. A folyadékterméket ezután a 13 vezetéken vesszük el. A reaktorból kilépő termék gőzfázisú részét a gőzfolyadék szeparátorból a 8 vezetéken át vezetjük ki, és a 14 gáztisztító zónába továbbítjuk. Ebben a zónában kell a belépő gáz ammónia, kén-hidrogén és könnyű szénhidrogén tartalmát a lehetőségek szerint eltávolítani. A zónában egy vagy több részleges kondenzációs és egy aminos mosási művelet alkalmazható. A keletkező, 5—8 szénatomszámú szénhidrogénekből álló kondenzátumot a 18 vezetéken vesszük el, a kén-hidrogént, és a könnyű gázokat, például metánt és etánt a 15 vezetéken engedjük ki a szabadba. A visszamaradó, viszonylag nagy hidrogéntartalmú recirkuláltatandó gázt a 20 vezetéken kapjuk, és a 19 vezetékkel szállított friss hidrogénhez keverjük. A keletkező hidrogéndús gázáramot a 16 keringető kompresszorral komprimáljuk, és az 1 vezetéken szállított nyersanyagáramhoz keverjük. A kőolajiparban, a vegyiparban és a petrolkémiai ipar számos eljárásában a nyersanyagot a reakciózónába vezetés előtt fel kell hevíteni. A nyersanyag gyakran vegyesfázisú, mind gőz-, mind folyadékfázisú összetevőkkel. Ugyancsak gyakori, hogy azok a kemencék vagy hevítőberendezések, amelyekkel a nyersanyagot a kellő hőmérsékletre hevítjük, többszörös átvezetésűek. Emiatt a többszörös átvezetésű kemencékben a vegyesfázisú nyersanyagok hevítésével kapcsolatos nehézségek szintén gyakoriak. Az erre a célra használatos kemencékben az egyik legnagyobb probléma a gőz- és folyadékfázisú anyag egyenetlen eloszlása a kemencecsövekben. A rossz eloszlás következtében a kemencecsövekben és közöttük is nagyon egyenetlen hőmérsékletprofilok alakulnak ki, és helyi túlmelegedések észlelhetők. Valamely mélyfekvésű ponton összegyűlő nagyobb mennyiségű folyadék például elzárhatja a gőz útját a kemence egy vagy több csövében, ezzel megakasztja a kiegyensúlyozott két5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
