用于將原油轉(zhuǎn)化成具有改進(jìn)的丙烯產(chǎn)率的石化品的方法和設(shè)施的制作方法
【專利說明】用于將原油轉(zhuǎn)化成具有改進(jìn)的丙烯產(chǎn)率的石化品的方法和 設(shè)施
[0001] 本發(fā)明涉及一種將原油轉(zhuǎn)化成石化產(chǎn)品的整合方法，其包括原油蒸餾、芳環(huán)開環(huán) 和烯烴合成。此外，本發(fā)明涉及一種將原油轉(zhuǎn)化成石化產(chǎn)品的處理設(shè)施，其包括原油蒸餾單 元、芳環(huán)開環(huán)單元和用于烯烴合成的單元。
[0002] 以前已經(jīng)描述了原油煉廠可以與下游化學(xué)設(shè)備例如熱解蒸汽裂化單元整合，以燃 料生產(chǎn)為代價(jià)來增加高價(jià)值化學(xué)品的生產(chǎn)。
[0003] US3, 702, 292描述了一種用于生產(chǎn)燃料和化學(xué)產(chǎn)品的整合原油煉制裝置，其包括 原油蒸餾裝置、加氫裂化裝置、延遲焦化裝置、重整裝置、乙烯和丙烯生產(chǎn)裝置（其包括熱 解蒸汽裂化單元和熱解產(chǎn)品分離單元）、催化裂化裝置、芳族產(chǎn)物回收裝置、丁二烯回收裝 置和處于相互關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)中的烷基化裝置，以實(shí)現(xiàn)原油到石化品的約50%的轉(zhuǎn)化率和原油 到燃料的約50%的轉(zhuǎn)化率。
[0004] 將煉油操作與下游化學(xué)設(shè)備整合以生產(chǎn)石化品的常規(guī)裝置和方法的主要缺點(diǎn)是 這種整合方法仍然生產(chǎn)了大量的燃料。此外，將煉油操作與下游化學(xué)設(shè)備整合的常規(guī)裝置 和方法具有按原油的重量％計(jì)相對(duì)低的丙烯產(chǎn)率。
[0005] 本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供一種將煉油操作與下游化學(xué)設(shè)備相整合的裝置和方法， 其以燃料生產(chǎn)為代價(jià)增加石化品的生產(chǎn)。本發(fā)明此外的一個(gè)目標(biāo)是提供將煉油操作與下游 化學(xué)設(shè)備相整合的裝置和方法，其具有改進(jìn)的丙烯產(chǎn)率。
[0006] 上述問題的解決方案通過提供以下所述的和權(quán)利要求書中所體現(xiàn)的實(shí)施方案來 實(shí)現(xiàn)。
[0007] 在一方面中，本發(fā)明涉及一種將原油轉(zhuǎn)化成石化產(chǎn)品的整合方法。該方法還在圖 1-3中提出，其在以下進(jìn)一步描述。
[0008] 因此，本發(fā)明提供一種將原油轉(zhuǎn)化成石化產(chǎn)品的整合方法，其包含原油蒸餾、芳環(huán) 開環(huán)和烯烴合成，該方法包括使烴進(jìn)料進(jìn)行芳環(huán)開環(huán)以生產(chǎn)LPG，和使該整合方法中生產(chǎn)的 LPG進(jìn)行烯烴合成，其中所述烴進(jìn)料包含：
[0009] 通過該方法中的原油蒸餾生產(chǎn)的煤油和/或粗柴油；和該方法中生產(chǎn)的煉制單元 來源的中間餾分。
[0010] 常規(guī)上，石化產(chǎn)品例如丙烯通過使原油進(jìn)行原油蒸餾和將由此獲得的特定原油餾 分進(jìn)行煉制工藝來生產(chǎn)。在本發(fā)明的上下文中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)與使相同原油餾分直接進(jìn)行蒸 汽裂化相比，將原油轉(zhuǎn)化成石化產(chǎn)品的方法的丙烯產(chǎn)率可以通過以下來改進(jìn)：使石腦油、煤 油和粗柴油中的一種或多種進(jìn)行芳環(huán)開環(huán)，和隨后將芳環(huán)開環(huán)生產(chǎn)的LPG轉(zhuǎn)化成烯烴。作 為這里使用的，術(shù)語"丙烯產(chǎn)率"涉及原油的總質(zhì)量生產(chǎn)的丙烯的重量％。此外，通過在進(jìn) 行烯烴合成之前，首先將烴原料轉(zhuǎn)化成LPG，烯烴合成單元下游的分餾區(qū)可以不那么復(fù)雜， 因?yàn)楫a(chǎn)生了少得多的副產(chǎn)物例如炭黑油或裂化的餾出物，這使得資金支出明顯降低。
[0011] 因此，術(shù)語"通過該方法中的原油蒸餾生產(chǎn)的煤油和/或粗柴油"表示所述煤油和 粗柴油中的一種或多種通過本發(fā)明的整合方法中包括的原油蒸餾工藝步驟來生產(chǎn)。此外， 術(shù)語"該方法中生產(chǎn)的煉制單元來源的中間餾分"表示所述煉制單元來源的中間餾分通過 本發(fā)明的整合方法中包括的煉制單元工藝步驟來生產(chǎn)。
[0012] 現(xiàn)有技術(shù)描述了由具體的烴進(jìn)料例如具體的原油餾分和/或煉制單元來源的餾 出物來生產(chǎn)石化產(chǎn)品的方法。
[0013] US3, 839, 484描述了一種通過以下來制備不飽和烴的方法：在熱解爐中熱解石腦 油，包括加氫裂化，以形成鏈烷烴和異鏈烷烴的混合物，所述混合物基本上由含有1-約7個(gè) 碳原子/分子的烴組成，并且在所述熱解爐中熱解所形成的鏈烷烴和異鏈烷烴的混合物。 US3, 839, 484的方法進(jìn)一步描述了不進(jìn)一步處理沸點(diǎn)范圍為400-650° F(約204-343°C ) 的柴油燃料和餾出物燃料。
[0014] 作為這里使用的，術(shù)語"原油"指的是從地質(zhì)地層中提取的未煉制形式的石油。術(shù) 語原油還將被理解為包括其已經(jīng)進(jìn)行了水-油分離和/或氣-油分離和/或脫鹽和/或穩(wěn) 定化。任何原油適于作為本發(fā)明方法的原材料，包括阿拉伯重質(zhì)油、阿拉伯輕質(zhì)油、其他海 灣原油、布蘭特原油（Brent)、北海原油、北非和西非原油、印尼原油、中國(guó)原油及其混合物， 但是還可以是頁巖油、瀝青砂、氣體冷凝物和生物基油。作為本發(fā)明方法的進(jìn)料的原油優(yōu)選 是API比重大于20° API的常規(guī)石油，其通過ASTMD287標(biāo)準(zhǔn)來測(cè)量。更優(yōu)選用于本發(fā)明 方法的原油是API比重大于30° API的輕質(zhì)原油。最優(yōu)選用于本發(fā)明方法的原油包括阿拉 伯輕質(zhì)原油。阿拉伯輕質(zhì)原油典型地API比重是32-36° API和硫含量是1. 5-4. 5重量％。
[0015] 作為這里使用的，術(shù)語"石化品"或"石化產(chǎn)品"涉及來源于原油的化學(xué)產(chǎn)品，其不 用作燃料。石化產(chǎn)品包括烯烴和芳烴，其被用作生產(chǎn)化學(xué)品和聚合物的基本原料。高價(jià)值 石化品包括烯烴和芳烴。典型的高價(jià)值烯烴包括但不限于乙烯、丙烯、丁二烯、丁烯-1、異 丁烯、異戊二烯、環(huán)戊二烯和苯乙烯。典型的高價(jià)值芳烴包括但不限于苯、甲苯、二甲苯和乙 苯。
[0016] 作為這里使用的，術(shù)語"燃料"涉及用作能量載體的原油來源的產(chǎn)品。不同于石化 品（其是明確的化合物的集合），燃料典型地是不同烴化合物的復(fù)雜混合物。通過煉油廠通 常生產(chǎn)的燃料包括但不限于汽油、噴氣燃料、柴油燃料、重質(zhì)燃料油和石油焦。
[0017] 作為這里使用的，術(shù)語"原油蒸餾單元產(chǎn)生的氣體"或"氣體餾分"指的是在原油 蒸餾工藝中獲得的餾分，其在環(huán)境溫度是氣態(tài)。因此，來源于原油蒸餾的"氣體餾分"主要 包含C1-C4烴，并且可以進(jìn)一步包含雜質(zhì)例如硫化氫和二氧化碳。在本說明書中，通過原 油蒸餾獲得的其他石油餾分被稱作"石腦油"、"煤油"、"粗柴油"和"殘油"。在這里具有的 術(shù)語石腦油、煤油、粗柴油和殘油具有它們?cè)谑蜔捴乒に囶I(lǐng)域中通常公知的含義；參見 Alfke等人（2007)Oil Refining,Ullmann,s Encyclopedia of Industrial Chemistry and Speight(2005)Petroleum Refinery Processes,Kirk-〇thmer Encyclopedia of Chemical Technology。在這方面，要注意的是在不同的原油蒸餾餾分之間會(huì)存在重疊，這歸因于原 油中所含的烴化合物的復(fù)雜混合物和原油蒸餾方法的技術(shù)限制。優(yōu)選作為這里使用的， 術(shù)語"石腦油"涉及通過原油蒸餾獲得的石油餾分，其沸點(diǎn)范圍是約20-200°C，更優(yōu)選約 30-190°C。優(yōu)選輕質(zhì)石腦油是沸點(diǎn)范圍為約20-100°C，更優(yōu)選約30-90°C的餾分。重質(zhì)石 腦油優(yōu)選的沸點(diǎn)范圍是約80-200°C，更優(yōu)選約90-190°C。優(yōu)選作為這里使用的，術(shù)語"煤 油"涉及通過原油蒸餾獲得的石油餾分，其沸點(diǎn)范圍是約180-270°C，更優(yōu)選約190-260°C。 優(yōu)選作為這里使用的，術(shù)語"粗柴油"涉及通過原油蒸餾獲得的石油餾分，其沸點(diǎn)范圍是約 250-360°C，更優(yōu)選約260-350°C。優(yōu)選作為這里使用的，術(shù)語"殘油"涉及通過原油蒸餾獲 得的石油餾分，其沸點(diǎn)大于約340°C，更優(yōu)選大于約350°C。
[0018] 作為這里使用的，術(shù)語"煉制單元"涉及石化設(shè)備聯(lián)合體的工段，用于將原油化學(xué) 轉(zhuǎn)化成石化品和燃料。在這方面，要注意的是用于烯烴合成的單元例如蒸汽裂化器也被認(rèn) 為代表了"煉制單元"。在本說明書中，通過煉制單元生產(chǎn)的或者在煉制單元操作中生產(chǎn)的 不同烴料流被稱作：煉制單元來源的氣體，煉制單元來源的輕質(zhì)餾分，煉制單元來源的中間 餾分，和煉制單元來源的重質(zhì)餾分。因此，煉制單元來源的餾出物作為化學(xué)轉(zhuǎn)化，隨后分離 (例如通過蒸餾或通過萃?。┑慕Y(jié)果來獲得，其與原油餾分相反。術(shù)語"煉制單元來源的氣 體"涉及在煉制單元中產(chǎn)生的部分產(chǎn)物，其在環(huán)境溫度是氣態(tài)的。因此，煉制單元來源的氣 體料流可以包含氣態(tài)化合物例如LPG和甲烷。煉制單元來源的氣體料流中所含的其他組 分可以是氫和硫化氫。這里使用的術(shù)語輕質(zhì)餾分、中間餾分和重質(zhì)餾分具有它們?cè)谑蜔?制工藝領(lǐng)域中通常公知的含義；參見Speight，J.G. (2005)同前文獻(xiàn)。在這方面，要注意的 是在不同的蒸餾餾分之間會(huì)存在重疊，這歸因于通過煉制單元操作產(chǎn)生的產(chǎn)物料流中所含 的烴化合物的復(fù)雜混合物和用于分離不同餾分的蒸餾方法的技術(shù)限制。優(yōu)選煉制單元來 源的輕質(zhì)餾分是在煉制單元工藝中獲得的烴餾出物，其沸點(diǎn)范圍是約20-200°C，更優(yōu)選約 30-190°C。"輕質(zhì)餾分"經(jīng)常是相對(duì)富含具有一個(gè)芳環(huán)的芳烴。優(yōu)選煉制單元來源的中間餾 分是在煉制單元工藝中獲得的烴餾分，其沸點(diǎn)范圍是約180-360 °C，更優(yōu)選約190-350 °C。 "中間餾分"相對(duì)富含具有兩個(gè)芳環(huán)的芳烴。優(yōu)選煉制單元來源的重質(zhì)餾分是在煉制單元工 藝中獲得的烴餾出物，其沸點(diǎn)大于約340°C，更優(yōu)選大于約350°C。"重質(zhì)餾分"是相對(duì)富含 具有稠合芳環(huán)的烴。
[0019] 術(shù)語"芳族烴"或"芳烴"是本領(lǐng)域公知的。因此，術(shù)語"芳烴"涉及環(huán)狀共輒的烴， 其具有穩(wěn)定性（歸因于離位），其明顯大于假設(shè)的局部化結(jié)構(gòu)（例如Kekul6結(jié)構(gòu)）的穩(wěn)定 性。測(cè)定給定經(jīng)的芳香性最常用的方法是觀察1H NMR光譜中的橫向性（diatropicity)，例 如在用于苯環(huán)質(zhì)子的7. 2-7. 3ppm范圍內(nèi)存在的化學(xué)位移。
[0020] 術(shù)語"環(huán)烷的烴"或"環(huán)烷烴"或"環(huán)烷"在這里具有它公知的含義，因此涉及在它 們的分子化學(xué)結(jié)構(gòu)中具有一個(gè)或多個(gè)碳原子環(huán)的烷烴類型。
[0021] 術(shù)語"烯烴"在這里具有它公知的含義。因此，烯烴涉及含有至少一個(gè)碳-碳雙鍵 的不飽和的烴化合物。優(yōu)選術(shù)語"烯烴"涉及包含以下兩種或更多種的混合物：乙烯、丙烯、 丁二烯、丁烯-1、異丁烯、異戊二烯和環(huán)戊二烯。
[0022] 本發(fā)明方法中生產(chǎn)的石化產(chǎn)品之一是BTX。作為這里使用的，術(shù)語"LPG"指的是 術(shù)語"液化石油氣"的公知的首字母縮寫。LPG通常由C2-C4烴的混合物組成，即C2、C3和 C4烴的混合物。優(yōu)選本發(fā)明方法中生產(chǎn)的產(chǎn)物包含進(jìn)一步有用的芳烴例如乙苯。因此，本 發(fā)明優(yōu)選提供一種生產(chǎn)苯、甲苯、二甲苯和乙苯（"BTXE"）的混合物的方法。生產(chǎn)的產(chǎn)物可 以是不同芳烴的物理混合物，或者可以直接進(jìn)行進(jìn)一步的分離（例如通過蒸餾），以提供不 同的純化產(chǎn)物料流。這種純化產(chǎn)物料流可以包括苯產(chǎn)物料流、甲苯產(chǎn)物料流、二甲苯產(chǎn)物料 流和/或乙苯產(chǎn)物料流。