用于催化重整的方法
【專利說明】用于催化重整的方法
[0001 ]優先權聲明
[0002]本申請要求2013年9月23日提交的美國申請N0.14/034,363的優先權，通過引用將其全部內容并入本文中。
發明領域
[0003]本發明一般性地涉及一種用于催化重整的方法。
[0004]相關技術描述
[0005]在石油和石油化學工業中使用的各類催化烴轉化反應體系可使烴轉化為不同產品。在該體系中采用的反應可為放熱的或吸熱的。通常該反應導致氫氣的凈生產或氫氣的凈消耗。氫氣回收體系可用于產生氫氣的重整方法。一般而言，在催化重整期間發生氫氣的凈生產，且通常希望回收氫氣用于化學加工或燃料中。
[0006]然而，現有氫氣回收體系具有若干缺點。很多不能移除足夠量的更重的化合物如氮氣、包括一氧化碳在內的碳氧化物、甲烷、乙烷和乙烯，導致壓縮機的能耗更大。同樣，如果使氫氣再循環到重整區或者用于其他加氫處理催化方法中，則用于分離氫氣與污染物的不充分體系可使催化中毒。額外地，如果經回收的氫氣具有十分不同的組成并與其他氫氣合并，則該合并可導致擾亂工藝過程如降低壓縮機效率。因此，希望提供其他分離和/或氫氣回收體系以克服這些缺點。
[0007]發明概述
[0008]—個示例性實施方案可為一種用于催化重整的方法。所述方法可包括:在反應區中催化重整烴進料，由反應區得到具有氫氣和烴的流出物料流，從吸附區由至少一部分流出物料流得到廢烴料流，使至少一部分廢烴料流作為進料料流通過具有進料側和滲透物側且相對于一種或多種C1-C6烴對氫氣具有選擇性的膜的進料側，并且由滲透物側取出與由進料側取出的殘留物料流相比富含氫氣的滲透物料流。
[0009]另一示例性實施方案可為一種用于催化重整的方法。該方法可包括在反應區中催化重整烴進料，由反應區得到具有氫氣和烴的流出物料流，從吸附區由至少一部分流出物料流得到廢烴料流，使至少一部分廢烴料流作為進料料流通過具有進料側和滲透物側且相對于氮氣、一氧化碳和一種或多種C1-C6烴對氫氣具有選擇性的中空纖維膜的進料側，并且由滲透物側取出富含氫氣且具有至少85摩爾％氫氣的滲透物料流。
[0010]再一示例性實施方案可為一種用于催化重整的方法。該方法可包括:在反應區中催化重整烴進料；由反應區得到具有氫氣和烴的流出物料流；由流出物料流分離重整產品液體料流和氣體料流，其具有氫氣，以及氮氣、一種或多種碳氧化物和一種或多種C1-C6烴中的至少一種;將至少一部分氣體料流再循環到反應區；使至少另一部分氣體料流通到吸附區以分離氫氣；由吸附區取出氫氣產物料流；由吸附區取出尾氣料流;壓縮并冷卻尾氣料流;使至少一部分廢烴料流作為進料料流通過具有進料側和滲透物側且相對于氮氣、一種或多種碳氧化物和一種或多種C1-C6烴中的至少一種對氫氣具有選擇性的中空纖維膜的進料側；由滲透物側取出與殘留物料流相比富含氫氣的滲透物料流;并且由進料側取出與滲透物料流相比富含氮氣、一種或多種碳氧化物和一種或多種C1-C6烴中的至少一種的殘留物料流。
[0011]由于比氫氣重的分子由供至壓縮機吸入的再循環氣體移除，本文中的實施方案可減少壓縮機能耗。同樣，移除這些較重的化合物并提供較純的氫氣可防止重整催化劑和其他下游加氫處理催化劑污染和中毒。此外，通過膜的再循環氣體可具有與變壓吸附器上游的氣體料流接近的組成，從而使擾亂最小化。
[0012]定義
[0013]本文所用術語“料流”可包括各種烴分子如直鏈、支化或環狀的烷烴、烯烴、二烯烴和炔烴，以及任選其它物質如氣體，例如氫氣，或雜質如重金屬、碳氧化物以及硫和氮化合物。料流還可包括芳族及非芳族烴。此外，烴分子可縮寫為(:1工2、03...&1，其中“11”表示一種或多種烴分子中的碳原子數。此外，上標“+”或可與縮寫的一種或多種烴的符號一起使用，例如C3+或C3—，其包括該縮寫的一種或多種烴在內。作為實例，縮寫“C3+”意指具有三個碳原子和/或更多個碳原子的一種或多種烴分子。“料流”也可為或包括除烴之外的物質如流體或行為為流體的物質，例如空氣、氫氣或催化劑。
[0014]本文所用術語“區”可指包括一個或多個設備物項和/或一個或多個子區的區域。設備物項可包括一個或多個反應器或反應器容器、加熱器、交換器、管道、栗、壓縮機和控制器。額外地，設備物項如反應器、干燥器或容器可進一步包括一個或多個區或子區。
[0015]本文所用術語“富含”可意指在料流中一種化合物或一類化合物的量為通常至少50摩爾％，優選70摩爾％。
[0016]本文所用術語“基本”可意指在料流中一種化合物或一類化合物的量為通常至少80摩爾％，優選90摩爾％，最優99摩爾％。
[0017]本文所用術語“吸附劑”和“吸附器”分別包括吸收劑和吸收器，且涉及但不限于吸附和/或吸收。
[0018]本文所用術語“液時空速”可定義為在反應區中每體積催化劑顆粒每小時新鮮進料的體積并縮寫為“LHSV”。
[0019]本文所用術語“小時”可縮寫為“hr”，術語“千克”可縮寫為“kg”，術語“千帕”可縮寫為“KPa”，且術語“攝氏度”可縮寫為“°C”。所有壓力為絕對壓力。
[0020]如所述，附圖中的工藝流程管線可交換地稱作例如管線、管道、進料、流出物、產物、部分、剩余部分、排出物或料流。
[0021]附圖簡述
[0022]附圖為示例性催化重整區的示意描述。
[0023]詳細描述
[0024]參考附圖，催化重整區10可包括反應區40，分離區或第一分離區70，容器或第一容器120，吸附區130，另一容器或第二容器152，以及另一分離區或第二分離區180。通常催化重整區10使用單個或多個具有設置成固定床或借助重力流可移動的催化劑顆粒的反應區。示例性重整反應區公開于例如US 2011/0147270和US 6，350，371中。重整方法可特別適用于處理直餾汽油，其包含相對大濃度的環烷烴和基本上為直鏈的鏈烷烴(可通過脫氫和/或環化而進行芳構化)。簡言之，還發生各種其他伴隨反應如異構化和氫轉移，其有益于提高所選汽油餾分的抗爆性能。通常催化重整處理石腦油沸程餾分以改善其抗爆特性。在該示例性實施方案中，僅描述單個反應區40，但是可串聯或并聯使用幾個區。通常這些催化重整區導致氫氣的凈生產。
[0025]可將烴進料20供至催化重整區10。烴進料20可包含任何合適的烴餾分如石腦油沸程餾分。烴餾分可為具有10-40°C的初沸點和160-220°C的終沸點的全沸程汽油餾分。作為選擇，烴餾分具有60-130°C的初沸點和170-220°C的終沸點。通常該更高沸騰餾分一般稱為石腦油。
[0026]通常催化重整反應在包含固定或移動催化劑床的反應區40中進行。通常反應區40具有多個催化劑床，一般稱為階段，且催化劑床可在單個反應器容器內堆積和密閉，或催化劑床可各自在以并排反應器構造的分開的反應器容器中密閉。通常反應區包含堆積和/或并排構造的2-4個催化劑床。在每一催化劑床中使用的催化劑的量可改變以補償每種情況下反應的吸熱量。例如，在三個催化劑床體系中，第一個床可包含10-30體積第二個床包含25-45體積且第三個包含40-60體積％，所有百分數基于反應區內催化劑的量。包含合并氫氣料流94和氫氣進料20的反應物或合并進料30應希望連續流動通過反應床以提高催化劑體積和級間加熱。沿著反應物料流流動的連續方向增加的不等的催化劑分布可促進和提尚反應的分布。
[0027]通常重整方法使用在氧化鋁載體上包含鉑的催化劑。通常這些催化劑包含0.05-5重量％的鉑。可將某些促進劑或改性劑如鈷、鎳、錸、鍺和錫并入重整催化劑以提高其性能。
[0028]催化重整可為在370_550°C的催化劑床溫度下進行的蒸氣相操作。其他條件可包括130-6，900KPa的壓力，0.2_10hr—1的液時空速，以及0.5: 1-10:1的氫氣與烴的摩爾比。
[0029]由反應區40移除包含一種或多種烴和氫氣的流出物料流60后，通常使流出物料流60經受與合并氫氣料流94和至反應區40的合并進料30的間接熱交換。該間接熱交換可冷卻反應區流出物料流60。然后