DE60123395T2

DE60123395T2 - Verwendung von niederdruck-destillat als absorberöl in einer fcc-rückgewinnungssektion

Info

Publication number: DE60123395T2
Application number: DE60123395T
Authority: DE
Inventors: Pim Ghijsen
Original assignee: SHELL INT RESEARCH; Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: SHELL INT RESEARCH; Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 2000-03-03
Filing date: 2001-03-02
Publication date: 2007-08-09
Anticipated expiration: 2021-03-03
Also published as: ATE340838T1; DE60123395D1; AU5215501A; BR0108889A; BR0108889B1; JP2003525344A; EP1261682A1; WO2001064818A1; US20030075485A1; ES2273827T3; EP1261682B1; US7074323B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Gewinnung von gasförmigen Produkten aus dem Produktgemisch, welches durch Inkontaktbringen eines Kohlenwasserstoffeinsatzmaterials mit einem Katalysator in einem fluidkatalytischen Crackverfahren (FCC-Verfahren) erhalten wird.
Solch ein Verfahren ist in Fluid Catalytic Cracking Technology and Operations, Joseph W. Wilson, 1997, PennWell Publishing Company, Tulsa, Oklahoma USA, Seiten 9–18 und 236–248, beschrieben. Gemäß dieser Veröffentlichung wird das FCC-Produktgemisch zuerst in einem Hauptfraktionierer mittels Destillation aufgetrennt. Das Gas aus der Hauptfraktionierer-Overheadtrommel fließt zu einem Feuchtgaskompressor. Dies ist üblicherweise eine zweistufige Maschine. In der ersten Stufe wird das entnommene Material in einem Zwischenkühler abgekühlt und teilweise kondensiert und die daraus resultierenden Flüssigkeits- und Gasfraktionen werden darauffolgend in einer Zwischenseparatortrommel aufgetrennt. Die in dieser Separatortrommel erhaltene Flüssigkeit wird mit der Flüssigkeit vereinigt, die nach der zweiten Stufe der Kompression erhalten wird, und in einen Stripper zugeführt. In diesem Stripper oder Deethanisierungsturm werden Ethan und leicherte Materialien aus dem flüssigen Einsatzmaterial entfernt. Die in diesem Stripper erhaltene gasförmige Fraktion wird einem Absorber zugeführt. Diesem Absorber werden auch die komprimierte gasförmige Fraktion zugeführt, die erhalten wird, nachdem die zweite Kompression zugeleitet wurde. Im Absorber werden die schwereren Verbindungen durch Inkontaktbringen der gasförmigen Fraktion mit einem Absorberfluid, welches auch als Absorberöl oder Schwachöl bezeichnet wird, entfernt. Das im Stripper erhaltene Sumpfprodukt wird zu einem Entbutanisierer zugeführt. Als Absorberfluid wird Überkopfflüssigkeit aus dem Hauptfraktionierer oder Sumpfflüssigkeit aus dem Entbutanisierer verwendet.
Typischerweise beträgt die Temperatur der fluiden Overheadflüssigkeit von 40 bis 50°C. Das Overheadgas aus dem Absorber strömt zum zweiten oder Schwammabsorber. Im Schwammabsorber soll Material im Benzinbereich (überwiegend C5-Materialien), welches noch in dem Gas vorhanden sind, das den primären Absorber verläßt, gewonnen werden. Das im Schwammabsorber erhaltene Schweröl wird in den Hauptfraktionierer recycliert. Aufgrund dieser Recyclierung von im Schweröl vorhandenen niedersiedenden Kohlenwasserstoffen in den Hauptfraktionierer wird es zu einem Anstieg der Gasmenge kommen, welche durch den Kompressor gehandhabt werden muß.
In US-A-5,034,565 ist ein Verfahren beschrieben, wie es vorstehend erläutert ist, worin ein primärer Absorber und ein Stripper in einem Gefäß vereint sind. In den US-A-4,431,529, US-A-4,714,524 und US-A-4,605,493 ist ein Verfahren beschrieben, wie jenes, welches vorstehend erläutert ist, worin Ausführungsformen beschrieben sind, worin Stripper und Absorber als getrennte Prozeßschritte (getrennte Prozeßgefäße) angeordnet sind. In den vorstehenden Verfahren werden üblicherweise die Sumpfprodukte aus dem Entbutanisierer als Absorberfluid verwendet.
Ein Problem, welches oft mit den vorstehend beschriebenen Verfahren auftritt, besteht darin, daß die Kapazität des Hauptfraktionierers, des Kompressors, des primären Absorbers und/oder des Strippers nicht groß genug sind, wenn die Beschickung mit FCC-Produktgemisch erhöht wird. Anders ausgedrückt, können diese Einheitsoperationen einen Flaschenhals darstellen, wenn die Kapazität der FCC-Einheit ansteigt. Eine Erhöhung des FCC-Produktgemisches kann beispielsweise das Ergebnis einer Verwendung eines besseren FCC-Katalysators oder eines gleichmäßigen Anstiegs in der FCC-Reaktorkapazität sein.
Die vorliegende Erfindung liefert ein Verfahren, um den Flaschenhals des vorstehend beschriebenen Verfahrens zu vermeiden, oder stellt ein solches Verfahren bereit, welches eine kleinere Ausrüstung erfordert.
Die vorstehenden Ziele werden durch das folgende Verfahren erreicht. Ein Verfahren zur Gewinnung von gasförmigen Produkten aus dem Produktgemisch, welches durch Inkontaktbringen eines Kohlenwasserstoffeinsatzmaterials mit einem Katalysator in einem fluidkatalytischen Crackverfahren erhalten wird, wobei die Gewinnung die nachstehende Abfolge von Schritten umfaßt:

(a) Auftrennen des Produktgemisches in einem ersten Destillationsschritt, in welchem ein gasförmiges Kopfprodukt erhalten wird, das unter 200°C siedende Produkte umfaßt,
(b) Abkühlen des gasförmigen Kopfprodukts aus Schritt (a) und Auftrennen der erhaltenen flüssigen und gasförmigen Fraktionen,
(c) Unterdrucksetzen der im Schritt (b) erhaltenen gasförmigen Fraktion in einem Kompressionsschritt,
(d) Abkühlen des unter Druck gesetzten Produktes aus Schritt (c) und Auftrennen der erhaltenen flüssigen und gasförmigen Fraktionen,
(e) Zuführen der im Schritt (d) erhaltenen gasförmigen Fraktion zu einem Absorber (20), in welchem Absorber die gasförmige Fraktion mit der im Schritt (b) erhaltenen flüssigen Fraktion in Kontakt gebracht wird, wodurch eine niedriger siedende Fraktion, welche an gasförmigen Produkten mit einen Siedepunkt von Ethan oder darunter reich ist, und eine in Kontakt gebrachte flüssige Absorberölfraktion erhalten werden,
(f) Zuführen der im Schritt (d) erhaltenen flüssigen Fraktion gemeinsam mit der in Kontakt gebrachten flüssigen Absorberölfraktion, welche im Schritt (e) erhalten wird, zu einem Stripper (23) und Gewinnen einer flüssigen Fraktion, welche an Kohlenwasserstoffen mit einem höheren Siedepunkt als Ethan reich ist, und einer gasförmigen Fraktion,
(g) Zuführen der im Schritt (f) erhaltenen gasförmigen Fraktion zu Schritt (d) oder Schritt (e),
(h) Zuführen der im Schritt (f) erhaltenen flüssigen Fraktion zu einem Destillationsschritt zur Entbutanisierung, worin eine Butan und niedriger siedende Verbindungen umfassende Fraktion und eine höher siedende Fraktion erhalten werden,

Es wurde festgestellt, daß die Gewinnung von C₃-C₅-Kohlenwasserstoffen im Schritt (e) des erfindungsgemäßen Verfahrens ausreichend hoch ist, sodaß kein Schwammabsorber (sekundärer Absorber) benötigt wird. Da kein Schwammabsorber vorhanden ist, wird keine Recyclierung von Schweröl aus diesem Schwammabsorber in den Hauptfraktionierer stattfinden. Somit werden der Durchsatz des Hauptfraktionierers, des Kompressors und des Strippers/Absorbers erhöht. Für ein existierendes Verfahren wird eine einfache Methode zur Entfernung des Flaschenhalses bereitgestellt. Für neue Verfahren gemäß der Erfindung können kleinere Apparaturen verwendet werden, im Vergleich zu den Verfahren des Standes der Technik, welche die gleiche Kapazität aufweisen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß durch Eliminieren des Schwammabsorbers im Vergleich zu Verfahren des Standes der Technik weniger Ausrüstung benötigt wird. Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachstehend beschrieben werden.
Die Erfindung soll unter Verwendung der 1–4 veranschaulicht werden. 1 veranschaulicht ein Verfahren des Standes der Technik. 2 veranschaulicht ein Verfahren gemäß der Erfindung. 3 veranschaulicht ein Verfahren gemäß der Erfindung, worin zuerst eine schwere Fraktion aus der im Schritt (b) erhaltenen flüssigen Fraktion entfernt wird, bevor diese Fraktion als Absorberölfraktion im Schritt (e) eingesetzt wird.
1 veranschaulicht ein Verfahren des Standes der Technik zur Gewinnung von gasförmigen Produkten aus dem Produktgemisch, welches durch Inkontaktbringen eines kohlenwasserstoffhältigen Einsatzmaterials mit einem Katalysator in einem fluidkatalytischen Crackverfahren erhalten wurde. 1 zeigt den oberen Teil einer ersten Destillationskolonne 1, welche auch als Hauptfraktionierer bezeichnet wird, eine Gasleitung 2, eine Hauptfraktionierer-Overheadtrommel 3, aus welcher eine Gasleitung 4 ein gasförmiges Produkt zu einer ersten Kompressorstufe 5 zuführt. Ein Teil der oder die gesamte flüssige Fraktion, welche im Separator 3 erhalten wird, wird über die Leitung 21 in die Absorberzone 20 geleitet. Die im Kompressor 5 erhaltene komprimierte gasförmige Fraktion wird wahlweise mit dem verbleibenden Teil der flüssigen Fraktion über 6, welche in der Überkopftrommel 3 erhalten wird, in der Leitung 7 vereinigt und im Wärmetauscher 8 gekühlt. Die gekühlte Gas-Flüssigkeits-Fraktion wird im Separator 9 in eine flüssige und eine gasförmige Fraktion aufgetrennt. Die gasförmige Fraktion wird über 10 zu einem zweiten Kompressorschritt 11 zugeführt. Die flüssige Fraktion wird über die Leitung 12 mit der komprimierten gasförmigen Fraktion aus dem Kompressor 11 in der Leitung 13 vereint. Die vereinigten Fraktionen werden darauffolgend durch den Wärmetauscher 14 gekühlt und das gekühlte Gas-Flüssigkeits-Gemisch wird über die Leitung 15 in den Separator 16 zugeführt.
Im Separator 16 werden eine flüssige und eine gasförmige Fraktion erhalten und in eine kombinierte Stripper-Absorberkolonne 17 über die Leitung 18 bzw. 19 zugeführt. Die flüssige Fraktion wird über die Leitung 18 an einer niedrigeren Stelle in die Kolonne 17 zugeführt als die gasförmige Fraktion über die Lei tung 19. Der obere Teil der Absorber/Stripperkolonne 17 ist der Absorberabschnitt 20, in welchem die gasförmige Fraktion mit der im Separator 3 erhaltenen flüssigen Fraktion in Kontakt gebracht wird. Diese flüssige Fraktion wird über die Leitung 21 an das obere Ende des Absorberabschnitts 20 zugeführt. An diesem oberen Ende wird eine niedriger siedende Fraktion, die reich an gasförmigen Produkten mit einem Siedepunkt von Ethan oder darunter ist, über die Leitung 22 erhalten.
Der untere Abschnitt der Kolonne 17 ist der Stripperabschnitt 23, worin die über die Leitung 18 zugeführte flüssige Fraktion und die in Kontakt gebrachte flüssige Absorberölfraktion aus dem Absorberabschnitt 20 von der gasförmigen Fraktion, welche im Aufkocher 24 erhalten wird, gestrippt wird. Über die Leitung 25 wird eine flüssige Fraktion, welche Propen und Kohlenwasserstoffe mit einem Siedepunkt höher als Ethan umfaßt, aus dem Strippsumpfabschnitt entnommen. Die gasförmige Fraktion, welche stromaufwärts in den Stripperabschnitt 23 strömt, wird in den Absorberabschnitt 20 in Kolonne 17 zugeführt. Wenn der Absorber und der Stripper in getrennten Gefäßen angeordnet sind, kann es vorteilhaft sein, die aus dem Stripper entnommene gasförmige Fraktion dem Wärmetauscher 14 und dem Separator 16 zuzuführen, bevor die Fraktion in den Absorber eingeleitet wird. Eine solche Abfolge ist in US-A-4,714,524 beispielhaft veranschaulicht.
Die im Stripperabschnitt 23 erhaltene flüssige Fraktion wird einer Destillationskolonne 26 zur Entbutanisierung zugeführt, worin eine Fraktion, welche Butan und niedriger siedende Verbindungen umfaßt, über die Leitung 27 entnommen wird und eine höher siedende Fraktion über die Leitung 28 entnommen wird.
Die im Absorberabschnitt 20 erhaltene gasförmige Fraktion wird über die Leitung 22 zu einem Schwamm- oder sekundären Absorber 30 zugeführt. In diesem Schwammabsorber 30 wird die gasförmige Fraktion mit einem Nebenstrom des Hauptfraktionierers 1 in Kontakt gebracht, welcher in den Schwammabsorber 30 über die Leitung 31 zugeführt wird. Die entnommene Flüssigkeit aus dem Schwammabsorber 30 wird über die Retourleitung 32 in den Hauptfraktionierer 1 recycliert. Über die Leitung 33 wird eine gasförmige Fraktion, welche an Verbindungen mit einem Siedepunkt von Ethan oder darunter reich ist, erhalten.
2 veranschaulicht das Verfahren gemäß der Erfindung, worin die im Separator 3 erhaltene flüssige Fraktion in der Temperatur im Wärmetauscher 35 verringert wird, bevor sie dem Absorberabschnitt 20 zugeführt wird. Die Temperatur dieser flüssigen Fraktion beträgt vorzugsweise von 12 bis 20°C. Für eine optimale Gewinnung von beispielsweise Propylen im Absorberabschnitt 20 ist die Temperatur der Absorberflüssigkeit vorzugsweise so gering wie möglich. Die Mindesttemperatur wird durch die zu vermeidende Ausbildung von Hydraten bei niedrigeren Temperaturen bestimmt. Die Hydrate sind kristallartige Niederschläge, welche leichte Kohlenwasserstoffe und Wasser und/oder H₂S umfassen. Die Mindesttemperatur wird vom tatsächlichen Gehalt dieser Komponenten in der zu kühlenden Fraktion abhängen. Vorzugsweise beträgt die Hauttemperatur der Wärmetauscheroberfläche wenigstens 5°C mehr als die Hydratbildungstemperatur. Das Kühlen kann geeigneterweise unter Verwendung von gekühltem Wasser als indirektem Kühlmedium durchgeführt werden. Aufgrund der resultierenden niedrigeren Temperatur des Absorberfluids, welches über die Leitung 21 zugeführt wird, folgt ein niedrigeres Temperaturprofil im Absorberabschnitt 20. Eine weitere Verbesserung in der Absorberkapazität kann geeigneterweise durch Anwenden eines Nebenkühlers erzielt werden, worin ein Teil des Inhalts des Absorberabschnitts 20 an einer mittleren Position im genannten Abschnitt extern gekühlt und in den Absorberabschnitt zurückgeleitet wird (nicht gezeigt). Aufgrund dieses niedrigeren Temperaturprofils werden sogar weniger C₃-C₅-Kohlenwasserstoffe und insbesondere Propy len den primären Absorberabschnitt 20 über die Leitung 22 verlassen. Die Bedeutung der anderen Bezugsziffern entsprechen denjenigen in 1.
Eine noch stärker bevorzugte Ausführungsform (nicht gezeigt) des in 2 veranschaulichten Verfahrens besteht darin, daß die über die Leitung 21 zugeführte flüssige Fraktion zuerst mit der den Absorberabschnitt 20 über die Leitung 22 verlassenden gasförmigen Fraktion vermischt wird, bevor diese gekühlt werden. Darauffolgend wird dieses Gemisch auf eine Temperatur von 8 bis 25°C gekühlt und vorzugsweise auf 12 bis 20°C und in eine flüssige und eine gasförmige Fraktion aufgetrennt. Die flüssige Fraktion wird darauffolgend an das obere Ende des Absorberabschnitts 20 als Absorberöl zugeführt. Der Vorteil eines derartigen Vorsättigungsschritts ist eine noch bessere Gewinnung von C₃-C₅-Verbindungen.
Vorzugsweise wird ein Teil des Gemisches in der Leitung 21 direkt dem Entbutanisierer 26 zugeführt. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist ein weiterer Kapazitätsanstieg in den Absorber/Stripper-Abschnitten. Es wurde festgestellt, daß ein Teil des Gemisches aus Leitung 21 den Absorber/Stripper 17 umgehen kann, ohne daß eine signifikante Menge an C₂-Minus-Verbindungen dem Entbutanisierer 26 zugeführt wird.
3 veranschaulicht eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, worin eine hoch siedende Fraktion zuerst von der im Separator 3 erhaltenen flüssigen Fraktion abgetrennt wird, bevor diese Fraktion dem Absorberabschnitt 20 zugeführt wird. Die hochsiedende Fraktion besitzt vorzugsweise einen anfänglichen Siedepunkt von 100 bis 160°C. Diese hochsiedende Fraktion wird das umfassen, was typischerweise als Catcracker-Naphtha oder leichtes Rückführöl bezeichnet wird. Diese Abfolge von Schritten verringert im Vergleich zu den vorstehend beschriebenen Verfahren den Durchsatz der Absor ber/Stripper-Abschnitte (20, 23) und des Entbutanisierers 26 weiter. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß ein Produkt, welches als Catcrackertop, das überwiegend eine Kohlenwasserstofffraktion mit einem Endsiedepunkt von 100 bis 160°C umfaßt, direkt als Sumpfprodukt des Entbutanisierers 26 erhalten wird. Über die Leitung 36 wird die im Separator 3 erhaltene flüssige Fraktion der Destillationskolonne 37 zugeführt, worin die höher siedende Fraktion über die Leitung 38 entnommen wird. Die niedriger siedende Fraktion wird kondensiert und auf die gewünschte Temperatur abgekühlt, bevor sie über die Leitung 39 in den Absorberabschnitt 20 zugeführt wird.
Die Erfindung ist auch auf ein Verfahren zur Abänderung existierender Verfahren zu einem erfindungsgemäßen Verfahren gerichtet. Es wird daher ein Wärmeaustauscher vorgesehen, um die Temperatur der. im Schritt (b) erhaltenen flüssigen Fraktion zu verringern, bevor diese in den Absorber im Schritt (e) zugeführt wird. Es wurde festgestellt, daß verhältnismäßig einfache Änderungen an einer existierenden Anlage ohne die Notwendigkeit existierende Kompressoren, Entbutanisierkolonnen und/oder Absorber- und Stripper-Gefäße zu ersetzen, zu einem beträchtlichen Kapazitätsanstieg führen können. Beispielsweise werden existierende Verfahren, worin Sumpfprodukte aus dem Entbutanisierer als Schwachöl im Absorber verwendet werden, auch ihre Kapazität beim Entbutanisierer verbessern, indem sie auf das erfindungsgemäße Verfahren eingestellt werden. Existierende Verfahren, worin deren Überkopfflüssigkeit aus dem Hauptfraktionierer als Schwachöl im Absorber verwendet wird, können vereinfacht und in der Kapazität erhöht werden, indem zusätzliche Kühlmittel vorgesehen werden und so das Verfahren gemäß der Erfindung durchgeführt wird.

Claims

Verfahren zur Gewinnung von gasförmigen Produkten aus dem Produktgemisch, welches durch Inkontaktbringen eines Kohlenwasserstoffeinsatzmaterials mit einem Katalysator in einem fluidkatalytischen Crackverfahren erhalten wird, wobei die Gewinnung die nachstehende Abfolge von Schritten umfaßt: (a) Auftrennen des Produktgemisches in einem ersten Destillationsschritt, in welchem ein gasförmiges Kopfprodukt erhalten wird, das unter 200°C siedende Produkte umfaßt, (b) Abkühlen des gasförmigen Kopfprodukts aus Schritt (a) und Auftrennen der erhaltenen flüssigen und gasförmigen Fraktionen, (c) Unterdrucksetzen der im Schritt (b) erhaltenen gasförmigen Fraktion in einem Kompressionsschritt, (d) Abkühlen des unter Druck gesetzten Produktes aus Schritt (c) und Auftrennen der erhaltenen flüssigen und gasförmigen Fraktionen, (e) Zuführen der im Schritt (d) erhaltenen gasförmigen Fraktion zu einem Absorber (20), in welchem Absorber die gasförmige Fraktion mit der im Schritt (b) erhaltenen flüssigen Fraktion in Kontakt gebracht wird, wodurch eine niedriger siedende Fraktion, welche an gasförmigen Produkten mit einen Siedepunkt von Ethan oder darunter reich ist, und eine in Kontakt gebrachte flüssige Absorberölfraktion erhalten werden, (f) Zuführen der im Schritt (d) erhaltenen flüssigen Fraktion gemeinsam mit der in Kontakt gebrachten flüssigen Absorberölfraktion, welche im Schritt (e) erhalten wird, zu einem Stripper (23) und Gewinnen einer flüssigen Fraktion, welche an Kohlenwasserstoffen mit einem höheren Siedepunkt als Ethan reich ist, und einer gasförmigen Fraktion, (g) Zuführen der im Schritt (f) erhaltenen gasförmigen Fraktion zu Schritt (d) oder Schritt (e), (h) Zuführen der im Schritt (f) erhaltenen flüssigen Fraktion zu einem Destillationsschritt zur Entbutanisierung, worin eine Butan und niedriger siedende Verbindungen umfassende Fraktion und eine höher siedende Fraktion erhalten werden, wobei die im Schritt (b) erhaltene flüssige Fraktion eine Temperatur von 8 bis 25°C besitzt, wenn sie dem Absorber (20) im Schritt (e) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die im Schritt (b) erhaltene flüssige Fraktion eine Temperatur von 12 bis 20°C aufweist, wenn sie dem Absorber (20) im Schritt (e) zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, worin die im Schritt (b) erhaltene flüssige Fraktion zuerst mit der im Schritt (e) erhaltenen gasförmigen Fraktion vermischt wird, darauffolgend auf die gewünschte Temperatur abgekühlt und in eine gasförmige und in eine flüssige Fraktion aufgetrennt wird, welche flüssige Fraktion dem Absorber (20) im Schritt (e) zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin zuerst eine hochsiedende Fraktion aus der im Schritt (b) erhaltenen flüssigen Fraktion abgetrennt wird, bevor diese Fraktion im Schritt (e) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, worin der Anfangssiedepunkt der hochsiedenden Fraktion ein Anfangssiedepunkt von 100 bis 160°C ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin der Inhalt des Absorbers (20) im Schritt (e) durch Verwenden eines Seitenkühlers gekühlt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin ein Teil der im Schritt (b) erhaltenen flüssigen Fraktion direkt in den Entbutanisierungsschritt zugeführt wird.
Verfahren zum Nachrüsten eines existierenden Verfahrens zur Gewinnung von gasförmigen Produkten aus dem Produktgemisch, welches durch Inkontaktbringen eines Kohlenwasserstoffeinsatzmaterials mit einem Katalysator in einem fluidkatalytischen Crackverfahren erhalten wird, zu einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin ein Wärmetauscher (35) zur Verringerung der Temperatur der im Schritt (b) erhaltenen flüssigen Fraktion vorgesehen wird, bevor diese flüssige Fraktion dem Absorber (20) im Schritt (e) zugeführt wird.