Спосіб одержання суміші вуглеводнів, збагаченої ароматичними вуглеводнями, та пристрій для його здійснення

Винахід відноситься до способів каталітичної переробки вуглеводневої сировини і може бути використаний в нафтопереробній промисловості на установках риформінгу для одержання бензину й ароматичних вуглеводнів з нафти. Відомий спосіб каталітичного одержання бензину з вуглеводневої сировини, що є використований в аналогічній установці [а. с. СРСР № 1806171, МКИ С10G35/04, публ. 30.03.93 Бюл. № 12], у якому сировиною є нафтовий бензин, подачу сировинного бензину в реактор здійснюють насосом і регулюють введення реагентів на крекінг в залежності від концентрації ароматичних вуглеводнів на виході з реакторів. Реакторний блок каталітичного риформінгу керується системою контролю, яка подачу води в реактори регулює в залежності від концентрації вологовмісних сполук у газі, що циркулює, температури верха і низу колони, попереднього гідроочищення і витрати гідрогенізата і газу, що циркулює. На змішування із сировиною перед реакторним блоком подається хлорорганічна сполука. Недоліком цього способу є те, що одержання бензину здійснюють тільки із сировини нафтового і газоконденсатного походження, до складу яких входять і нафтени. Нафтенові сполуки, що виходять побічно в процесі каталізу, отруюють каталізатор, і періодично потрібна його регенерація, а скидання частини сировинних газів зменшує ви хід цільових ароматичних вуглеводнів. Крім того, ви хідна сировина є дорогою і дефіцитною. Відомий спосіб одержання ароматичних вугле воднів [патент РФ № 2133347, МПК F01K23/10, публ. 20.07.99] шляхом регулювання температури в реакторах в залежності від відношення приросту концентрації водню у водневмісних газах до приросту концентрації ароматичних вуглеводнів у рідкій фазі. До недоліків цього способу відноситься також використання дорогої і дефіцитної сировини. Цей спосіб, незважаючи на досконалість риформінгу і збільшення ефективності установки, є обмеженим по застосуванню складу сировини і не дозволяє використовувати більш широкий спектр вуглеводнів, у тому числі і величезний ресурс біогенних вуглеводнів, наприклад, біомаси, що постійно поновлюється природою. Найбільш близьким по технічній сутності до запропонованого винаходу є спосіб керування процесом каталітичного риформінга [а. с. СPСР № 1693025 МКИ С10G35/24, G05D27/00, публ. 23.11.91 Бюл. № 43], у якому здійснюється крекінг зі збільшенням виходу цільового продукту за рахунок збільшення точності керування процесом регулювання температури газосировинної суміші на вході в реактор в залежності від поточних значень збільшення концентрації ароматичних вуглеводнів у парогазовій суміші на виході з реактора і зміни характеру розподілу температури по висоті шару каталізатора, кількість води, що подається в газосировинну суміш, регулюють в залежності від змісту вологи в газі, що циркулює, і ви хідної сировини. Недоліком цього способу є малий вихід цільового продукту внаслідок недостатньо високої ефективності використання сировини і його висока вартість з-за використання дорогих нафтопродуктів. Технічною задачею винаходу є збільшення виходу цільових вуглеводневих продуктів у процесі каталітичного риформінгу і зменшення частки витрати нафтових вуглеводнів за рахунок використання біогенних продуктів і диспергування вихідної сировини. Ця задача вирішена таким чином. У способі одержання ароматичних вуглеводнів, що включає використовування як сировини рідких нафтопродуктів, багатоступінчасту каталітичну ароматизацію вуглеводнів у ряді реакторів з попереднім і проміжним підігрівами, регулювання температури газосировинної суміші на входах у реактори, зміною подачі палива в нагрівачі, регулювання витрати води, що подається в газосировинну суміш в залежності від наявності вологи в газі, що циркулює, регулювання витрати галогеновмісних сполук, згідно винаходу як сировину у реактор подають суміш з нафтопродуктів з додаванням біогенних продуктів, цю суміш диспергують, регулюють зміну концентрації ароматичних вуглеводнів і склад сировинних компонентів, що вводяться в залежності від значень збільшення концентрації ароматичних вуглеводнів у парогазовій суміші. На фіг. 1 зображено схему пристрою для здійснення пропонованого способу. Для реалізації цього способу потрібна нова установка. Найбільш близькою за сукупністю ознак до пропонованого пристрою є установка, що описана для реалізації способу управління каталітичним риформінгом [а. с. СPСР №1693025 МКИ С10G35/24, G05D27/02 публ. 23.11.91. Бюл. №43],що містить насос 1 для подачі сировини, підігрівник 2, перший 3, другий 4 і третій 5 реактори, насосидозатори 6-9, сепаратор 10, компресор 11, датчики складу сировини 12, каталізата 13 і водневовмісного газу 14, датчики витрати сировини 15, газу, що циркулює, 16, каталізата 17 і надлишкового газу 18, рівня 19, температури 20-23 і тиску 24, регулятори витрат сировини 25, газу, що циркулює, 26, температури 27-29 на вході в реактори 35 відповідно, рівня 30 у сепараторі 10 і тиску 31. Крім того схема містить виконавчі механізми на лініях подачі сировини 32, газу, що циркулює, 33, палива 34-36 у секції підігрівника 2, виводу каталізата 37 і надлишкового газу 38 і керуючий обчислювальний блок (КОБ) 39. Ця установка призначена для одержання бензину тільки з рідких вуглеводнів, що недостатньо для реалізації запропонованого винаходу. Технічною задачею винаходу є підвищення ефективності пристрою шляхом введення в нього подрібнювача і диспергатора для переробки як сировини суміші з рідких нафтопродуктів і біогенних вуглеводнів, а також конденсатора і лінії подачі біогенної сировини. Ця задача вирішена таким чином. В пристрій для здійснення способу одержання ароматичних вуглеводнів, що містить лінії подачі сировини, підігрівник, каталітичний контур з рядом каталітичних реакторів, сепаратор каталізу, насоси-дозатори, компресор, датчики складу сировини, каталізата і водневмісного газу, датчики витрати сировини, газу, що циркулює, каталізата і надлишкового газу, рівня, температури і тиску, регулятори витрат сировини, газу, що циркулює, температури на вході в кожному реакторі, рівня у сепараторі і тиску, виконавчий механізм на лінії подачі сировини, газу, що циркулює, палива у секції підігрівника, виводу каталізата і надлишкового газу, а також керуючий обчислювальний блок, згідно з винаходом в нього введено подрібнювач, диспергатор, конденсатор, лінія подачі біогенної сировини, яка з'єднана через подрібнювач з диспергатором, що підключено до керуючого обчислювального блока, а конденсатор встановлений між останнім реактором і сепаратором. Пристрій для здійснення способу одержання ароматичних вуглеводнів містить лінію подачі біогенної сировини 1, що через подрібнювач 2 з'єднана з диспергатором 3, підігрівник 4, перший 5, другий 6 і третій 7 реактори, насоси-дозатори 8-11, сепаратор 12, компресор 13, датчики складу сировини 14, каталізата 15 і водневмісного газу 16, датчики витрати сировини 17, газу, що циркулює 18, каталізата 19 і надлишкового газу 20, рівня 21, температури 22-25 і тиску 26, конденсатор 27, що встановлений між реактором 7 і сепаратором 12, регулятори витрат сировини 28, газу, що циркулює, 29, температури 30-32 на вході в реактори 5-7 відповідно, рівня 33 у сепараторі 12 і тиску 34. Крім того схема містить виконавчі механізми на лініях подачі сировини 35, газу, що циркулює, 36, палива 37-39 у секції підігрівника 4, виводу каталізата 40 і надлишкового газу 41 і керуючий обчислювальний блок (КОБ) 42, диспергатор 3 підключений до керуючого обчислювального блока 42. Інші лінії подачі сировини позначені римськими цифрами. Пристрій працює наступним чином. Біогенну сировину, наприклад, рослинну біомасу подають через лінію її подачі сировини 1 в подрібнювач 2, а по лінії VIII подають рідкі нафтопродукти, наприклад, нафтовий бензин, газоконденсат. Сировину подрібнюють і після змішування подають у диспергатор 3, де суміш симбулюється і руйнуються нафтенові сполуки з одержанням паливного кластера (І), з диспергатора 3 після змішування з водневовмісним газом (II), що циркулює, вона надходить у першу секцію підігрівника 4, куди подається паливний газ (III). Газосировинна суміш нагрівається до 450-520°С і після змішання з водою (IV) і галогеновмісною сполукою (V), що поступає від насосів-дозаторів 8-11 відповідно, подається в перший реактор 5. У реакторі в основному протікають реакції дегідрування нафтенових вуглеводнів, що є ендотермічними, і що приводить до спаду температури по шару каталізатора на 30-70°С. Парогазова суміш з реактора 5 проходить через другу секцію підігрівника 4, де знову нагрівається до 450-520°С, і після змішання з необхідною кількістю галогеновмісною сполукою (V), що надходить від насоса-дозатора 10, направляється в другий реактор 6. В останньому відбуваються реакції ізомеризації і дегідроциклізації парафінових вуглеводнів і дегідроізомерізації нафтенових вуглеводнів. Температура по шару каталізатора в реакторі 6 знижується на 10-30°С, парогазова суміш з реактора 6 проходить через третю секцію підігрівника 4, де знову нагрівається до 450-520°С, і після змішання з галогеновмісною сполукою (V), що надходить від насоса-дозатора 11, направляється в третій реактор 7. В останньому реакторі 7 закінчуються реакції дегідроциклізації парафінових вуглеводнів, і значний розвиток одержують реакції гідрокрекінгу. Температура по шару каталізатора знижується на 5-10°С чи збільшується на 1410°С. Газопродуктова суміш з реактора 7 надходить на очищення від ненасичених сполук і на охолодження (у випадку роботи установки на одержання ароматичних вуглеводнів) або відразу на охолодження (у випадку роботи установки на одержання високооктанових бензинів) в конденсатор 27 і далі в сепаратор 12, де відбувається її поділ на рідкий каталізат (VI) і водневмісний газ. Апарати очищення газопродуктової суміші на схемі не показані. Частина виділеного водневовмісного газу (II) за допомогою компресора 13 подається після очищення й осушки (не показано) на змішування із сировиною, а надлишок (VII) виводиться з установки. Рідкий каталізат направляється далі на поділ. Для аналітичного контролю за кількістю сировини і продуктів на відповідних лініях встановлені датчики 14-16 складів сировини. Інформація з датчиків 14-16 і насосів-дозаторів 811 перетворюється і надходить в КОБ 42. В останньому на основі попередніх досліджень взаємозв'язків параметрів процесу і власти вості каталізатора вводиться умовно-постійна інформація про математичні моделі кожного з реакторів: залежності вихідних параметрів (збільшень концентрації ароматичних вуглеводнів у парогазовій суміші на виході з реакторів) від вхідних (температури на вході в кожний з реакторів, витрати сировини і вмісту фракції, що викіпає в межах 62-85°С, у сировині), про інтенсивність процесу в реакторі 5, про зміну активності каталізатора в залежності від терміну його служби - аналітичні вираження кривих зміни температури входу в реактори в часі. Крім того, критерії оптимізації роботи кожного реактора і керування для розрахунку кількостей галогеновмісної сполуки, що подається на вхід у кожен реактор, відповідно до заданого молярного співвідношення вода: галоген, визначається поточною активністю каталізатора. На основі показань датчиків витрати сировини 17 і складу сировини 14 вхідного потоку і вихідних потоків 15, 16, 19 і 20 в КОБ 42 виробляється перевірка дотримання матеріального балансу по контуру процесу. При наявності розбалансу в системі виробляється перевірка показань зазначених датчиків і їхнє коректування. На основі інформації з датчиків 14, 16-18 і використанням введеної в КОК 42 умовно-постійної інформації про задане молярне співвідношення вода: галоген здійснюється розрахунок кількості води і розчину галогеновмісної сполуки і видаються завдання насосом-дозатором . Витратою сировини керують за допомогою датчика 17, регулятора 28 і виконавчого механізму 35. Витратою газу, що циркулює, керують за допомогою датчика 18, регулятора 29 і виконавчого механізму 36. Тиском у системі керують за допомогою датчика 26, регулятора 34 і виконавчого механізму 41, що встановлений на лінії виводу надлишкового газу (VII). Рівень у сепараторі 12 регулюють за допомогою датчика 21, регулятора 33 і виконавчого механізму 40, встановленого на виводі нестабільного каталізата. Температурою газосировинної суміші на вході в реактор 5 керують за допомогою датчика температури 22, регулятора температури 30 і виконавчого механізму 37, що встановлений на лінії подачі паливного газу в першу секцію підігрівника 4, у реактор 6 - за допомогою датчика температури 23, регулятора температури 31 і виконавчого механізму 38, що встановлений на лінії подачі паливного газу в другу секцію підігрівника 4, у реактор 7 - за допомогою датчика температури 24, регулятора температури 32 і виконавчого механізму 39, що встановлений на лінії подачі паливного газу в третю секцію підігрівника 4. В керуючому обчислювальному блоці 42 на основі показань датчиків вхідних параметрів, введеної умовно-постійної інформації про математичні моделі реакторів, про особливості роботи каталізатора в залежності від терміну його служби, проводиться розрахунок оптимальних значень температури на вході в кожен реактор, і видаються завдання регулятором підігрівника 4. Періодично з заданим інтервалом часу здійснюється перевірка адекватності моделей реальному процесу шляхом порівняння фактичних поточних концентрацій ароматичних вуглеводнів у парогазовій суміші на виході з реакторів, що отримані аналізом проб потоків на виході реакторів (добірні пристрої на схемі не показані), і розрахункових значень по моделях і коректування останніх. Завдяки використанню біогенної сировини і її диспергації в запропонованих способі і пристрої значно підвищується вихід цільового продукту.