處理含烴進料物流的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了處理含烴進料物流的方法和裝置的實施方案。該方法包括使包含C4、C5、C6和/或C7烴、水和雜質(zhì)的含烴進料物流(18)與Linde?Type?A分子篩在有效除水和形成脫水進料物流的脫水條件下接觸。雜質(zhì)包括含氧化合物、硫化合物或其組合。使脫水進料物流與氧化硅/氧化鋁摩爾比為2-2.5的鈉八面沸石分子篩在有效除去雜質(zhì)并形成脫水的、雜質(zhì)被除去的進料物流的吸附條件下接觸。
【專利說明】處理含烴進料物流的方法和裝置
[0001]優(yōu)先權聲明
[0002]本申請要求2011年10月28日提交的美國申請13/284,512的優(yōu)先權,在此將其全文引入以作參考。
【技術領域】
[0003]本發(fā)明通常涉及處理含烴進料物流的方法和裝置,并且更特別涉及包括從進料物流中除去水和其它雜質(zhì)、例如含氧化合物和/或硫化合物的含烴進料物流的處理的方法和裝置。
[0004]直量
[0005]為了生產(chǎn)清潔的烴產(chǎn)品,經(jīng)常從輕質(zhì)烴中除去水和其它雜質(zhì)、例如含氧化合物和/或硫化合物。清潔的烴產(chǎn)品可使用催化反應例如催化異構化進一步處理以生產(chǎn)其它烴、提高辛烷值(octane)、改善產(chǎn)品價值等等。具體地說,通常用于催化異構化和其它催化反應的催化劑對水、含氧化合物和硫化合物很敏感,所述水、含氧化合物和硫化合物可能導致催化劑失活,從而減少催化劑壽命,提高催化劑再生的數(shù)量,和/或需要完全更換催化劑。
[0006]從輕質(zhì)烴中除去水和其它雜質(zhì)的一種常規(guī)工藝利用含有較大孔分子篩作為吸附劑材料的床排列。輕質(zhì)烴物流穿過床排列并且分子篩從物流中吸附大量水和其它雜質(zhì)以生產(chǎn)清潔的的烴產(chǎn)品。當分子篩從物流中除去所不需要的組份時,它的表面和孔變得被水和較少程度上其它的雜質(zhì)飽和,導致分子篩變得活性很低。為了恢復分子篩的活性,使分子篩在較高溫度下再生以幫助除去所吸附的水和其它雜質(zhì)。盡管在再生過程中易于從分子篩中除去水,但是其它雜質(zhì)傾向于保留下來并在較高溫度下反應形成膠質(zhì)殘余物。膠質(zhì)殘余物在每個附加的再生過程中持續(xù)積累,堵塞孔并導致分子篩過早的永久性失活。由于在這一點上再生對于恢復活性而言不再有效,因而需要更換分子篩,這是昂貴且耗時的。
[0007]因此,需要提供使用吸附性材料除去水和其它雜質(zhì)以生產(chǎn)清潔的烴產(chǎn)品而不導致吸附性材料過早永久性失活的處理含烴進料物流的方法和裝置。此外,需要提供使用吸附性材料生產(chǎn)清潔的烴產(chǎn)品的處理含烴進料物流的方法和裝置,所述吸附性材料可經(jīng)常再生以恢復活性而不導致膠質(zhì)殘余物在吸附性材料上的持續(xù)積累。另外,本發(fā)明其它所需要的特點和特征將根據(jù)隨后的詳細描述和附加的權利要求結合附圖和所述背景變得清楚明顯。
[0008]概沭
[0009]本文提供了處理含烴進料物流的方法和裝置。根據(jù)示例性的實施方案,處理含烴進料物流的方法包括使包含C4、c5、c6和/或C7烴、水和雜質(zhì)的含烴進料物流與Linde TypeA分子篩在有效除水和形成脫水進料物流的脫水條件下接觸的步驟。雜質(zhì)包含含氧化合物、硫化合物或其組合。使脫水進料物流與氧化硅/氧化鋁摩爾比為2-2.5的鈉八面沸石(faujisite)分子篩在有效除去雜質(zhì)并形成脫水的雜質(zhì)被除去(deplete)的進料物流的吸附條件下接觸。
[0010]根據(jù)另一個示例性實施方案,提供了處理含烴進料物流的方法。該方法包括將包含C4、C5、C6和/或C7烴、水和雜質(zhì)的含烴進料物流加入到再生脫水區(qū)的步驟,所述再生脫水區(qū)含有在脫水條件下有效除水和形成脫水進料物流的Linde Type A分子篩和廢LindeType A分子篩。雜質(zhì)包含含氧化合物、硫化合物或其組合。廢Linde Type A分子篩在再生脫水區(qū)中在有效形成再生Linde Type A分子篩的再生條件下再生。將至少一部分脫水進料物流加入到保護床中,所述保護床含有氧化硅/氧化鋁摩爾比為2-2.5的鈉八面沸石分子篩并且在有效除去雜質(zhì)和形成脫水的、雜質(zhì)被除去的進料物流的吸附條件下操作。
[0011]根據(jù)另一個示例性實施方案,提供了處理含烴進料物流的裝置。該裝置包括含有第一數(shù)量的Linde Type A分子篩的第一干燥器。裝配第一干燥器以接收包含C4、C5、C6和/或C7烴、水和雜質(zhì)的含烴進料物流并且采用第一脫水方式在有效除水并形成脫水進料物流和第一數(shù)量的廢Linde Type A分子篩的脫水條件下操作。雜質(zhì)包含含氧化合物、硫化合物或其組合。保護床含有氧化硅/氧化鋁摩爾比為2-2.5的鈉八面沸石分子篩并且對其裝配以接收至少一部分脫水進料物流和在有效除去雜質(zhì)并形成脫水的、雜質(zhì)被除去的進料物流的吸附條件下操作。
[0012]附圖簡沭
[0013]下文結合如下附圖描述本發(fā)明,其中相似的數(shù)字表示相似的要素,并且其中:
[0014]圖1示意性地說明了根據(jù)示例性實施方案處理含烴進料物流的裝置;和
[0015]圖2示意性地說明了根據(jù)示例性實施方案處理含烴進料物流的再生脫水區(qū)。
[0016]迸述
[0017]如下詳細描述實 際上僅僅是示例性的并不意指限定本發(fā)明或者本發(fā)明的實施和使用。此外,也不受前述背景或下述詳細描述中所示任何理論的限制。
[0018]本文所考慮的各個實施方案涉及處理含烴進料物流的方法和裝置。與現(xiàn)有技術不同,本文中所教導的示例性實施方案包括使包含C4、c5、c6和/或C7烴、水和雜質(zhì)、例如含氧化合物和/或硫化合物的含烴進料物流與Linde Type A分子篩、例如Linde Type A分子篩在有效從進料物流中選擇性除水優(yōu)選不除去雜質(zhì)以形成脫水進料物流的脫水條件下接觸。如本文所用,Cx意思是具有“X”數(shù)目的碳原子的烴分子。如下面進一步地詳細描述,LindeType A分子篩是具有較小孔尺寸的多孔沸石分子篩。發(fā)明人已發(fā)現(xiàn),較小孔尺寸的LindeType A分子篩通過在有效地阻擋了較大的雜質(zhì)分子、例如含氧化合物和/或硫化合物分子進入小孔的同時使較小的水分子易于進入小孔促進了選擇性從進料物流中吸附水。因此,在Linde Type A分子篩失去其活性并變成廢Linde Type A分子篩的時候,廢Linde TypeA分子篩的表面和孔被水飽和但仍基本上不含有雜質(zhì)。
[0019]在示例性實施方案中,使廢Linde Type A分子篩再生以恢復其活性。廢LindeType A分子篩在包括較高溫度的再生條件下再生以有助于驅走所吸附的水并形成再生Linde Type A分子篩。由于廢Linde Type A分子篩基本上不含雜質(zhì),優(yōu)選在再生過程中未因暴露于較高溫度而在分子篩上形成膠質(zhì)殘余物。因此,Linde Type A分子篩可根據(jù)需要經(jīng)常再生恢復其活性而不形成膠質(zhì)殘余物的積累,所述膠質(zhì)殘余物可另外導致分子篩過早永久性失活。
[0020]隨后使脫水進料物流與氧化硅/氧化鋁摩爾比為2-2.5的鈉八面沸石分子篩、例如13X分子篩在有效除去雜質(zhì)并形成脫水的、雜質(zhì)被除去的進料物流的吸附條件下接觸。如下面進一步地詳細描述,氧化硅/氧化鋁摩爾比為2-2.5的鈉八面沸石分子篩是例如最
高達10 A的較大孔尺寸的多孔沸石分子篩。鈉八面沸石分子篩的較大孔尺寸通過使較大的雜質(zhì)分子易于進入大孔而有助于來自脫水進料物流的雜質(zhì)的吸附。由于脫水進料物流基本上不含水,鈉八面沸石分子篩的表面和孔仍基本上不含水,發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)這延長了分子篩的活性。優(yōu)選地,不使鈉八面沸石分子篩再生并因此不產(chǎn)生膠質(zhì)殘余物,所述不產(chǎn)生若非如此可能在再生過程中因將雜質(zhì)暴露于較高溫度而形成的膠質(zhì)殘余物。
[0021]在示例性實施方案中,脫水的、雜質(zhì)被除去的進料物流是適于使用催化反應進一步處理的清潔的烴產(chǎn)品。在所述實施方案的一個具體實例中,使脫水的、雜質(zhì)被除去的進料物流與異構化催化劑在氫氣的存在下在有效形成異構化流出物的異構化條件下接觸。異構化流出物包含支鏈烷烴、正鏈烷烴和環(huán)烷烴。
[0022]參見圖1,提供了根據(jù)示例性實施方案處理烴的裝置10的示意圖。如圖所示,裝置10包括與保護床14流體連通的再生脫水區(qū)12和與保護床14流體連通的鏈烷烴異構化區(qū)
16。將含烴進料物流18加入到再生脫水區(qū)12中。含烴進料物流18包含C4、C5、C6和/或C7烴、水和雜質(zhì)。C4、C5、C6和/或C7烴的一些實例包括,但不限于鏈烷烴、烯烴、環(huán)烷烴和/或芳烴。雜質(zhì)的一些實例包括,但不限于,含氧化合物例如二氧化碳、乙醇、甲醇、叔丁醇、二甲醚、甲基叔丁基醚等等;硫化合物例如硫化氫、硫醇、硫化羰等等。在一個實例中,含烴進料物流18至少部分通過來自芳烴萃取裝置的提余液物流在上游形成。提余液物流大部分是鏈烷烴并且含有痕量環(huán)丁砜,所述環(huán)丁砜是在芳烴萃取裝置中使用的萃取溶劑。環(huán)丁砜是既為含氧化合物也是硫化合物的雜質(zhì),并且對于可在鏈烷烴異構化區(qū)16中下游使用的許多異構化催化劑特別有毒,這一點在下面將進一步詳細討論。在示例性實施方案中,環(huán)丁砜在含烴進料物流18中以I重量份/百萬(重量ppm)或更多的量存在。
[0023]再生托書區(qū)12包彼此流體連通的第一干燥器20和第二干燥器22。各個干燥器均含有Linde Type A分子篩、例如Linde3A分子篩。如本文所用,術語“分子篩”定義為性質(zhì)上高度結晶,與無定形 材料例如伽馬-氧化鋁不同的一類吸附性干燥劑。如本文所用,術語“吸附” (“absorb, ” “absorbed”,“absorbing”, “absorptive” 和 “absorption”)廣泛使用并且可理解為還包括“吸附”(“adsorb”,“adsorbed”,“adsorbing”,“adsorptive”和/或“adsorption”)。各種類型的分子篩包括通稱為沸石的鋁硅酸鹽材料。如本文所用,術語“沸石”通常指的是一類天然存在和合成的含水金屬鋁硅酸鹽,它們大多數(shù)在結構上是晶體。但是,在各種合成與天然材料之間存在明顯不同,例如在化學組成、晶體結構和物理性能方面的不同。沸石作為微小晶體的聚集體存在或者作為細小粉末合成并且優(yōu)選將其壓成片狀或者制成球狀用于大規(guī)模吸附應用。沸石的特征在于具有均一尺寸的孔通道(poreopenings),其中孔尺寸可通過利用不同的金屬陽離子使用離子交換得以改變,這是本領域所公知的。如本文所用,術語“孔尺寸”定義為適當?shù)墓杷猁}環(huán)在沸石結構中的自由直徑。Linde Type A分子篩(例如Linde3A分子篩)是具有Linde Type A結構的多孔沸石材料并且描述于 W.M.Meier 所著的 The Atlas of Zeolite Structure Types 中。在 Linde3A
分子篩的情況下,Linde Type A材料已經(jīng)被鉀離子交換以將孔尺寸減少至3-3.5Λ。具體地說,Linde Type A分子篩通過經(jīng)兩個四元環(huán)連接方鈉石籠構建以產(chǎn)生對于不大于水的分子經(jīng)三維八元環(huán)通道系統(tǒng)可進入的空腔。
[0024]如圖所示,裝配再生脫水區(qū)12用于“閉路產(chǎn)品再生”。裝配第一和第二干燥器20和22作為搖擺床排列(arrangement) 24,其中第一和第二干燥器20和22之一米用脫水方式26而第一和第二干燥器20和22的另一個采用再生方式28。具體地說,當?shù)谝粋€多個閥31處于打開位置且第二個多個閥32處于關閉位置時,第一干燥器20采用脫水方式26且第二干燥器22采用再生方式28。任選地,當?shù)谝粋€多個閥31處于關閉位置且第二個多個閥32處于打開位置時,第一干燥器20米用再生方式28且第二干燥器22米用脫水方式26。
[0025]如圖所示,采用脫水方式26的第一干燥器20接收含烴進料物流18并且在脫水條件下操作。在示例性實施方案中,脫水條件包括溫度為0-60°C,優(yōu)選0-50°C,并且更優(yōu)選室溫,和維持液相的壓力、例如350-4200kPa。含烴進料物流18接觸Linde Type A分子篩并且水選擇性吸附到分子篩內(nèi)形成脫水物流30。隨著Linde Type A分子篩的表面和孔用水飽和,分子篩失去活性并且形成廢Linde Type A分子篩。優(yōu)選地,脫水進料物流30包含以I重量ppm或更少的量存在的水,并且雜質(zhì)仍以與含烴進料物流18中相同水平存在。如此,廢Linde Type A分子篩主要用水飽和并且基本上不含雜質(zhì)。
[0026]采用再生方式28,如上一段落中關于第一干燥器20所討論的先前采用脫水方式26的第二干燥器22含有廢Linde Type A分子篩。使脫水進料物流30的一部分34通過加熱器36并將其加熱至溫度優(yōu)選200-300°C以形成加熱的產(chǎn)品再生物流38。在示例性實施方案中,將加熱的產(chǎn)品再生物流38加入到在包括溫度為200-320°C的再生條件下操作的第二干燥器22中。加熱的產(chǎn)品再生物流38接觸廢Linde Type A分子篩并除去水以恢復分子篩的活性,形成再生Linde Type A分子篩和廢產(chǎn)品再生物流40。使廢產(chǎn)品再生物流40通過冷卻器42并加入到分離裝置44中,在冷卻器中使其冷卻至溫度60°C或更低。分離裝置44將水從廢產(chǎn)品再生物流40中分離出來,形成廢水物流45和含烴物流46,將所述含烴物流46與含烴進料物流18混合。
[0027]在任選的實施方案中并且如圖2所示,配置再生脫水區(qū)12用于“開環(huán)再生”。具體地說,裝配第一和第二干燥器20和22作為搖擺床排列24并且如上面所討論地操作,但代替使用部分脫水進料物流30用于再生方式28,將新鮮的再生物流48加入到再生脫水區(qū)12中并且用于廢Linde Type A分子篩的再生。新鮮的再生物流48優(yōu)選為含有很少水或不含水(例如I重量ppm或更少)的輕質(zhì)烴物流(例如C4-C7烴)。
[0028]使新鮮的再生物流48通過加熱器36并加熱至溫度為200-320°C以形成加熱的再生物流50.如圖所示,將加熱的再生物流50加入到第二干燥器22中,所述第二干燥器22采用再生方式28并且在再生條件下操作。加熱的再生物流50接觸廢Linde Type A分子篩并除去水以恢復分子篩的活性,形成再生Linde Type A分子篩和廢再生劑52。使廢再生劑52通過冷卻器42并加入到分離裝置44中,在冷卻器中使其冷卻至溫度60°C或更低。分離裝置44將水從廢再生劑52中分離出來,形成廢水物流45和水分被除去的再生物流54,水分被除去的再生物流54可再循環(huán)或者從再生脫水區(qū)12中取出。
[0029]返回參見圖1,將脫水進料物流30從再生脫水區(qū)12中取出并且加入到保護床14中。保護床14含有氧化硅/氧化鋁摩爾比為2-2.4的鈉八面沸石分子篩、例如13X分子篩,其描述于 W.M.Meier 所著的 The Atlas of Zeolite Structure Types 中,13X 分子篩是具有如下組成的多孔合成晶體沸石材料加上化合水:
[0030]1.0+/-0.2Na20:1.0OAl2O3:2.5+/-0.5Si02
[0031]13X分子篩具有立方晶體結構,其特征在于具有通過開孔可進入的相互連接的晶體內(nèi)空隙的三維網(wǎng)絡,所述開 孔允許臨界尺寸最高達IOAi (例如IOA孔尺寸)的分子進入。鈉八面沸石分子篩容許吸附較大的雜質(zhì)分子、例如含氧化合物和硫化合物。[0032]保護床14在吸附條件下操作并且脫水進料物料30接觸鈉八面沸石分子篩以除去雜質(zhì)和形成脫水的、雜質(zhì)被除去的進料物流56。在示例性實施方案中,吸附條件包括溫度為0-60°C,和為了維持也想的壓力、例如350-4,200kPa。優(yōu)選地,脫水的、雜質(zhì)被除去的進料物流56中存在的雜質(zhì)的量為I重量ppm或更少,且更優(yōu)選為0.5重量ppm或更少,且最優(yōu)選為0.1重量ppm或更少。在該實施方案的具體實例中,脫水的、雜質(zhì)被除去的進料物流56中存在的環(huán)丁砜的量為0.1重量ppm或更少。
[0033]在示例性實施方案中,使氫(hydrogen)進料物流58通過第三干燥器60以除去水并與脫水的、雜質(zhì)被除去的進料物流56混合以形成混合物流62。將混合物流62加入到包括異構化反應器63的鏈烷烴異構化區(qū)16中。如圖所示,使混合物流62通過熱交換器64部分加熱混合物流62至溫度優(yōu)選為65-175°C以形成部分加熱的混合物流66。使部分加熱的混合物流66通過加熱器68并加熱至溫度優(yōu)選為95-205°C以形成加熱的混合進料物流70。
[0034]將加熱的混合進料物流70加入到異構化反應器63中。在示例性實施方案中,異構化反應器63作為在包括溫度為95-205°C的異構化條件下操作的固定床催化反應器裝配并且含有高活性氯化物促進的異構化催化劑。加熱的混合進料物流70接觸異構化催化劑形成含有支鏈烷烴等等,例如異丁烷、異戊烷等等的異構化流出物72。使異構化流出物通過熱交換器64并且將其從鏈烷烴異構化區(qū)16中取出用于進一步處理,例如分餾、分離、洗滌等等。[0035]因此,已經(jīng)描述了處理含烴進料物流的方法和裝置。各種實施方案包括使包含C4、C5、C6和/或C7烴、水和雜質(zhì)的含烴進料物流與Linde Type A分子篩在脫水條件下接觸以形成脫水進料物流和廢Linde Type A分子篩。廢Linde Type A分子篩在包括較高溫度的再生條件下再生以促進驅除所吸附的水并形成再生Linde Type A分子篩。由于廢LindeType A分子篩基本上不含雜質(zhì),優(yōu)選在再生過程中未因暴露于較高溫度而在分子篩上形成膠質(zhì)殘余物。因此,Linde Type A分子篩可根據(jù)需要經(jīng)常再生恢復其活性而不形成膠質(zhì)殘余物的積累,所述膠質(zhì)殘余物可另外導致分子篩過早永久性失活。隨后使脫水進料物流與氧化硅/氧化鋁摩爾比為2-2.5的鈉八面沸石分子篩在吸附條件下接觸以除去雜質(zhì)并形成脫水的、雜質(zhì)被除去的進料物流。由于脫水進料物流基本上不含水,鈉八面沸石分子篩的表面和孔仍基本上不含水,已發(fā)現(xiàn)這延長了分子篩的活性。優(yōu)選地,不使鈉八面沸石分子篩再生并因此不產(chǎn)生膠質(zhì)殘余物,所述膠質(zhì)殘余物可能是在再生過程中因將雜質(zhì)暴露于較高溫度而另外形成的。
[0036]盡管在本發(fā)明前面的詳細描述中已列出至少一個示例性實施方案,但應該理解存在大量變化。還應該理解示例性實施方案僅僅是實例,并不意指以任何方式限定本發(fā)明的范圍、應用和配置。當然,前面詳細的描述給本領域技術人員提供了用于實施本發(fā)明的示例性實施方案的常規(guī)路線圖。應理解在示例性實施方案中所述的各元素的功能和排列可進行各種改變而不背離如附加的權利要求中所述的本發(fā)明的范圍。
【權利要求】
1.一種處理含烴進料物流(18)的方法,該方法包括如下步驟: 使包含C4、C5、C6和/或C7烴、水和雜質(zhì)的含烴進料物流(18)與Linde3A分子篩在有效除水和形成脫水進料物流(30)的脫水條件下接觸,其中所述雜質(zhì)包括含氧化合物、硫化合物或其組合;和 使脫水進料物流(30)與13X分子篩在有效除去雜質(zhì)并形成脫水的、雜質(zhì)被除去的進料物流(56)的吸附條件下接觸。
2.權利要求1的方法,其中使含烴進料物流(18)接觸的步驟包括使含烴進料物流(18)與Linde3A分子篩在包括溫度為0_60°C的脫水條件下接觸。
3.權利要求1的方法,其中使含烴進料物流(18)接觸的步驟包括使含烴進料物流(18)與Linde3A分子篩在包括壓力為350-4,200kPa的脫水條件下接觸。
4.權利要求1的方法,其中使含烴進料物流(18)接觸的步驟包括形成包含以I重量ppm或更少的量存在的水的脫水進料物流(30)。
5.權利要求1的方法,其中使脫水進料物流(30)接觸的步驟包括使脫水進料物流(30)與13X分子篩在包括溫度為0-60°C的脫水條件下接觸。
6.權利要求1的方法,其中使脫水進料物流(30)接觸的步驟包括使脫水進料物流(30)與13X分子篩在包括壓力為350-4,200kPa的脫水條件下接觸。
7.權利要求1的方法,其中使脫水進料物流(30)接觸的步驟包括除去雜質(zhì),所述雜質(zhì)包括環(huán)丁砜、硫化氫、硫醇、硫化羰、二氧化碳、乙醇、甲醇、叔丁醇、二甲醚、甲基叔丁基醚或其組合。
8.權利要求1的方法,其中使脫水進料物流(30)接觸的步驟包括除去在脫水進料物流(30)中以I重量ppm或更多的第一數(shù)量存在的環(huán)丁砜以形成脫水的、雜質(zhì)被除去的進料物流(56),所述脫水的、雜質(zhì)被除去的進料物流(56)含有以0.1重量ppm或更少的第二數(shù)量存在的環(huán)丁砜。
9.權利要求1的方法,其中使含烴進料物流(18)接觸的步驟包括形成廢Linde3A分子篩,并且其中該方法進一步包括如下步驟:使廢Linde3A分子篩在有效形成再生Linde3A分子篩的再生條件下再生。
10.一種處理含烴進料物流(18)的裝置(10),該裝置包括: 第一干燥器(20),所述第一干燥器含有第一數(shù)量的Linde3A分子篩并且配置成接收包含C4、C5、C6和/或C7烴、水和雜質(zhì)的含烴進料物流(18)并在有效除水和形成脫水進料物流(30)和第一數(shù)量的廢Linde3A分子篩的脫水條件下采用第一脫水方式操作,其中雜質(zhì)包括含氧化合物、硫化合物或其組合;和 保護床(14),所述 保護床含有13X分子篩并且配置成接收至少一部分脫水進料物流(30)并在有效除去雜質(zhì)并形成脫水的、雜質(zhì)被除去的進料物流(56)的吸附條件下操作。
【文檔編號】C10G25/03GK103906827SQ201280053032
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年8月22日 優(yōu)先權日:2011年10月28日
【發(fā)明者】D·J·舍克特爾, J·K·格拉瓦拉, H·拉斯泰里 申請人:環(huán)球油品公司