[发明专利]对原油进行集成加氢处理和蒸汽热解以生产轻质烯烃和焦炭

说明书

相关申请

本申请要求2012年3月20日提交的美国临时专利申请号61/613,332和2013年3月14日提交的美国临时专利申请号61/785,846的优先权权益，该两文献以引用的方式并入本文中。

发明背景

发明领域

本发明涉及一种由原料(包括原油)生产如轻质烯烃和芳烃等石油化学产品和焦炭的集成加氢处理和蒸汽热解工艺。

相关技术说明

低级烯烃(例如乙烯、丙烯、丁烯和丁二烯)和芳烃(例如苯、甲苯和二甲苯)是广泛用于石油化工和化学工业的基本中间物。热裂化或蒸汽热解是典型地在蒸汽存在下和在无氧条件下形成这些材料的工艺的一种主要类型。蒸汽热解的原料可以包括石油气体和馏分，如石脑油、煤油和瓦斯油。在原油精炼中，这些原料的可用性常常受到限制，并且需要昂贵的能量密集型工艺步骤。

已经使用重质烃作为蒸汽热解反应器的原料进行了研究。常规重质烃热解操作中的一个主要缺点是焦炭形成。举例来说，用于重质液体烃的蒸汽裂化工艺公开在美国专利号4,217,204中，其中将熔融盐雾引入到蒸汽裂化反应区中，以试图将焦炭形成减到最少。在一个使用康拉逊残碳为3.1重量％的阿拉伯轻质原油的实施例中，在熔融盐存在下，裂化设备能够连续操作624小时。在不加入熔融盐的对比例中，蒸汽裂化反应器在仅5小时后就因为反应器中形成焦炭而被阻塞并且变得不可操作。

另外，使用重质烃作为蒸汽热解反应器的原料时烯烃和芳烃的产率和分布与使用轻质烃原料时的不同。重质烃与轻质烃相比具有较高的芳烃含量，如较高的矿务局相关指数(BMCI)所指示。BMCI是原料芳香度的度量，且计算如下:

BMCI＝87552/VAPB+473.5*(sp.gr.)-456.8         (1)

其中：

VAPB＝体积平均沸点(兰氏度)，且

sp.gr.＝原料的比重。

当BMCI减小时，预期乙烯产率增加。因此，高石蜡或低芳烃进料通常优选进行蒸汽热解，以便在反应器旋管部分中获得所需烯烃的较高产率且避免存在较多不希望的产物和焦炭形成。

Cai等,“Coke Formation in Steam Crackers for Ethylene Production,”Chem.Eng.&Proc.,第41卷,(2002),199–214中已经报告了蒸汽裂化器中的绝对焦炭形成速率。总体来说，绝对焦炭形成速率呈烯烃>芳烃>石蜡烃这样的升序，其中烯烃表示重烯烃

为了能够响应于对这些石油化学产品的不断增长的需求，能以较大的量使用的其它类型进料，如未处理的原油，对生产商具有吸引力。使用原油进料将最小化或消除精炼的可能性，精炼是这些石油化学产品生产中的瓶颈。

发明概述

本文中的系统和工艺提供了一种集成有加氢处理区以便允许直接处理原料(包括原油原料)以生产石油化学产品(包括烯烃和可销售的焦炭)的蒸汽热解区。

提供了一种用于直接处理原油的集成加氢处理、蒸汽热解和焦化器工艺，以生产烯烃类和芳香族石油化工产品和石油焦炭。将原油和再循环的焦化器液体产物装到在可有效生产具有降低的污染物含量、增加的链烷烃含量、减小的矿务局相关指数和增加的美国石油学会比重的经过加氢处理的流出物的条件下操作的加氢处理区。在蒸汽存在下对经过加氢处理的流出物进行热裂化，以产生混合产物流，对其进行分离。在焦化器单元中，在可有效产生焦炭和焦化器液体产物的条件下对在热裂化单元上游或在蒸汽裂化操作的对流步骤与热解步骤之间回收的残余液体馏分进行热裂化。将焦化器液体产物再循环到加氢处理步骤，同时回收石油焦炭。对得自于混合产物流的氢气进行纯化且再循环到加氢处理区，并且从所分离的混合产物流回收烯烃、芳烃和热解燃料油。

如本文中所使用，术语“原油”应理解为包括来自于常规来源的全原油，包括已经进行了一定的预处理的原油。术语原油还应该理解为包括已经进行了水-油分离和/或气-油分离和/或脱盐和/或稳定的原油。

下文详细论述本发明工艺的其它方面、实施方案和优点。此外，应理解，前述信息和以下详细描述都仅仅是各种方面和实施方案的说明性实例，并且打算为理解所要求的特征和实施方案的特性和特征提供综述或框架。附图是说明性的，并且是为了加深对本发明工艺的各种方面和实施方案的理解而提供。

附图简述

将在下文且参考附图更详细地描述本发明，其中：