加氢装置和方法制造方法及图纸

一种装置和方法，用于处理含有不合需要的烯类化合物的复杂烃类混合物，以分两个阶段除去单烯烃和二烯烃，并且从混合物中分离出一种合乎需要的主要组分。方法是首先在温和的条件下，在具有次级床层（１８）、初级床层（１６）和侧管线（４４）的反应蒸馏塔（１０）中处理主要组分，以对二烯烃进行加氢，然后，把不含二烯烃的主要组分与更轻的物质分离到具有次级床层（７２）、初级床层（５０）和侧管线（６４）的第二反应蒸馏塔中，在该蒸馏塔中，从顶部除去轻组分，而不含二烯烃的主要组分在更严格的条件下进行加氢，以除去单烯烃。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
为了获得理想的效果，已公开了几种不同的装配方案。例如英国专利2,096,603和2,096,604中公开了将催化剂放置在蒸馏塔中常规的塔板上。一系列美国专利，包括上面所列的美国专利，特别是后面将要列举的USP4,443,559和4,215,011中，催化剂是作为填充的蒸馏塔中的部分填充物而使用。反应蒸馏塔中多床层的使用也是已知的，并在例如，USP4,950,834，5,321,163，和5,595,634中有描述。与其它任何蒸馏一样，在反应蒸馏例如催化蒸馏中各组分之间不存在严格的界限。在使用某些组分的塔的特定部分中进行的反应有可能使该塔组分的其它部分的其它所希望的处理不再进行。例如，炼厂混合气流中经常含有宽范围的烯烃化合物。从催化裂化或热裂化工艺(热解气体)中获得的产物更是如此。这些不饱和化合物包括乙烯、乙炔、丙烯、丙二烯、丙炔、丁烯、丁二烯、戊烯、己烯等。这些化合物中许多是有价值的，特别是作为化学品的原料。具有多于一个双键的烯烃和炔基化合物(含有三键)具有较低的使用价值，并且它们对于许多使用只含一个双键的化合物的工艺例如聚合的化学过程是有害的。除此以外，也经常希望除去含硫和含氮化合物。含硫和含氮化合物可以从部分塔组分中有效地除去，但是由于塔组分中的其它部分和其中的污染物的沸点不同，因此不是所有的污染物都能够除去。通常要同时除去二烯和烯烃比单独除去二烯更加困难。富含二烯的物流在更温和的条件下，以更高的体积流速，比基本不含二烯的烯烃物流更易加氢。在一些物料中含有几百ppm浓度的硫也很常见。钯加氢催化剂不能处理这样高的硫含量，但是，虽然在这些物料中经常存在二位数含量的二烯，在对催化剂位置的相互竞争中，二烯超过硫杂质，因此仍然提供了合理的流率。在对具有高含量二烯(超过1000ppm)的物流进行加氢处理时，需避免使用高温，从而避免低聚合作用的发生。一般来讲，要避免170°F或更高的温度范围。这样的操作限制所产生的条件对于在除去了二烯的同样的设备中烯烃的彻底转化极为不利。本专利技术提供了对含有一定浓度的单烯烃和二烯烃的原料流进行反应蒸馏加氢的装置和方法。在此装置中进行的工艺过程也是本专利技术的部分。在初级和次级床层之间可以存在蒸馏构件或塔板。加氢反应有明显的反应热释放(大约50，000或更高BTU/消耗1b摩尔H2)。释放的热增加了蒸馏塔的蒸气量。也可任选使用侧冷凝器以在所需范围内保持蒸馏塔中蒸气分布的均匀性。也可以在蒸馏塔内安装一个次级催化剂床层，如前所述，其位置可在初级床层之上或之下，这样较轻的或较重的沸腾组分就能接触到附加的催化剂，并进一步得到纯化或处理。术语“反应蒸馏”用于描述在蒸馏塔中同时进行的反应和分馏。对于本专利技术来说，术语“催化蒸馏”包括反应蒸馏及任何其它在蒸馏塔中同时进行反应和分馏的过程，而不论那些过程使用什么名称。本专利技术使用的催化剂床层可以称作固定式的，意指置于蒸馏塔的固定区域，并且包括催化剂的膨胀床和沸腾床。床层中的催化剂只要具有所述的加氢功能，可以相同或者不同。以蒸馏构件形式制备的催化剂特别适用于本专利技术。本专利技术的详细描述本专利技术特别适用于从裂化气体物流中除去单烯烃和二烯烃。热裂解气体物流的碳原子数和化合物类型的范围特别宽。通常在一个碳数范围中的化合物(如C4/C5分解器中的C4化合物)在蒸馏塔中作为轻主要组分。因此多一碳数的化合物(如C4/C5分解器中的C5化合物)会起到重主要组分的作用。加氢是氢与碳-碳重键之间反应以形成“饱和的”或部分饱和的化合物。该反应早已为人们所知，一般是在非常高的气压和中等温度下使用大大过量的氢气在一种金属催化剂上进行。已知的用于催化加氢反应的金属是铂、铼、钴、钼、镍、钨和钯。该催化剂的商品形式一般使用这些金属的负载型的氧化物。该氧化物或者在使用之前用还原剂还原为活性形式，或者在使用期间由原料中的氢气还原为活性形式。这些金属也可以催化其它的反应，尤其是在较高温度下的脱氢反应。另外，当停留时间增加时，它们也能促进烯烃化合物本身或与其它烯烃的反应，生成二聚物或低聚物。烃类化合物的选择性加氢早已为人们所知。Peterson等在1962年9月提交给美国化学会石油分会的“裂解汽油选择性加氢”的论文中讨论了C4和更高的二烯烃的选择性加氢。Boitiaux等在“最新的加氢催化剂”(《烃加工》，1985年3月)中对加氢催化剂的各种用途进行了总述。第一蒸馏塔第一蒸馏塔是通过位于烃进料口之上的催化剂进行工作的。在一定的条件下，它的作用是通过加氢仅仅减少二烯烃的量。在仅用于对二烯烃加氢的温度和压力条件下，如压力10-75psig，温度150°F至塔顶温度170-200°F，操作蒸馏塔把一种主要组分如C5，向上移动到初级和任何次级床层上。准确的上部温度将取决于二烯烃的组成、其它不饱和化合物如乙炔、以及特定配合比的不饱和化合物对低聚合作用的稳定性。主要组分的向上流动会引起聚合体的移动，从而保持催化剂清洁并抑制二烯烃的焦化。二烯烃的加氢速率比单烯烃要快，这就允许较短的表面蒸气相接触时间，范围为20-60秒。向上引导的最重的碳范围数目在蒸馏塔中作为轻的主要碳范围。比其碳数更低的化合物在系统中起到“比轻主要组分更轻的组分”的作用。这些更轻的化合物更倾向于平衡为蒸气而不是液体，这使得这种碳数组的二烯烃更难进行反应。但是，带有催化剂(在更低的温度下，位于初级床以上)的次级反应区的使用使得这种低碳数馏份可以浓缩。因此，初级床层与选择性的上部次级床层结合在一起可以处理比只有初级床层更宽沸点范围的化合物。第二蒸馏塔第二蒸馏塔还原从第一蒸馏塔来的基本不含二烯烃的塔顶馏出物，并把它们进料到初级以及任选的次级床层以上，在那里，该塔顶馏出物以反应蒸馏形式加氢。在几乎不含二烯烃时，如二烯烃含量小于0.1重量％，在60-150psig的压力范围下，使用200-325°F范围内的较高的温度。只含单烯烃的体系倾向于具有比富含二烯烃体系更差的氢气吸收量。在更严格的条件下，表面蒸气相接触时间范围为50-90秒。请注意，根据不同的操作目的，第二蒸馏塔中的主要组分的碳数可能与第一蒸馏塔中的主要组分的碳数一致或不同。在蒸馏塔中主要组分聚集成液体并促进主要组分的反应。相反，在向下流动的液体中重碳范围的馏份减少了。但是，引入一个底部次级催化剂床(在蒸馏塔中它的位置较低，在此蒸馏塔中更高的温度会使得重组分沸腾更厉害)可用来浓缩最重碳数范围的组分，并且使得较重的烯烃的反应更有效。在任何蒸馏过程中，蒸馏塔反应器内部都存在一个温度梯度。在蒸馏塔的下端含有较高沸点的物质，因此其温度比塔的上端要高。在蒸馏塔反应器中进行工艺操作的结果是可以使用更低的氢气分压(因此更低的总压)。人们相信首先，本专利技术的蒸馏塔反应器的好处在于反应与蒸馏同时发生，并且初始反应产物与其它物流组分尽可能快地从反应器中移出，这样就减少了副反应发生的可能性。其次，由于所有的组分都是沸腾的，在系统压力下，反应温度就取决于混合物的沸点。在给定的压力下，反应热可以轻松地产生更多的沸腾，但温度却不会增加。因此，通过调整系统压力，能够对反应速率和产物的分布进行更多控制。蒸馏塔反应器可获得的另一个好处是洗涤效果，特别是第二蒸馏塔中的向下流动操作为催化剂提供了内部回流，因此就减少本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于进行反应蒸馏的装置，该装置包括：一个第一蒸馏塔；一个用于对含有二烯烃的不饱和化合物进行加氢的第一初级催化剂床层，所说的第一初级催化剂床层位于所说蒸馏塔中，用于在所说的第一蒸馏塔中为二烯烃提供第一反应区；一个位于所说的第一初级床层之下的饱和／不饱和混合化合物的第一进料口；一个位于所说初级床层之下的氢气进料口；一条底部管线和一条顶部管线，所说的顶部管线与第二蒸馏塔相连，第二蒸馏塔含有第二初级催化剂床层，用于对从所说的第一蒸馏塔来的含有单烯烃的不饱和化合物进行加氢，所说的第二初级催化剂床层位于所说的蒸馏塔中，用于为在所说的第二蒸馏塔中的不饱和化合物提供第一反应区，从所说的第一蒸馏塔来的所说的顶部管线在所说的第二次催化剂床层之上连接到所说的第二蒸馏塔，并且在所说的第二初级床层之下有一个氢气进料口。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：马里奥J马拉斯基诺，
申请(专利权)人：催化蒸馏技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]