[发明专利]从原油中生产芳族化合物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于从原油中生产芳族化合物的方法和装置。更具体地说，本发明涉及用超临界水作为反应介质从原油中生产芳族化合物的方法和装置。

背景技术

原油用作发动机燃料和石油化工工业原料的主要来源。原油的质量或经济价值是由原油的清洁度和轻质度来确定的。清洁度是指具有低含量的杂质，例如硫、金属、沥青质。轻质度是指轻馏分和中间馏分的浓度。中间馏分通常被定义为沸点在175℃和370℃之间的柴油范围的烃，这取决于该国和炼油厂的柴油燃料的规格。轻馏分通常被定义为沸点比中间馏分的沸点低的石脑油范围的烃。提质加工的方法用于通过使原油和其它烃流经受各种化学反应来清洁和轻质化原油和其它烃流。有许多提质加工的方法，其中许多方法是设计用于特定粗馏分，如真空瓦斯油或减压渣油。

原油由各种类型的分子的混合物组成，其包括烷烃、烯烃、芳族化合物和环烷烃。根据沸点，可以将原油分离成气体、石脑油、煤油、柴油、真空瓦斯油(VGO)和减压渣油(VR)。可用烃溶剂(如正庚烷)将原油分离成软沥青和沥青质。主要集中在减压渣油中的沥青质是最通常被认为是由非芳族网络连接的芳族核心簇。该结构包括杂原子(如硫、氮和氧)和金属。

由于存在的组分的数量，原油或提质加工的油流的精确组成是未知的。也不能基于原油的来源或提质加工反应的性质来预测组成。来自经历提质加工反应的一个来源的原油具有的产物组成与来自经历相同提质加工反应的第二来源的原油不同。相反，如果相同的原油经受不同的脱硫过程，则经受旨在使油脱硫的提质加工反应的原油将具有不同的组成。不能知道原油的组成导致使用其他测量作为将油分类的方式。一种分类是沸腾曲线分析，其中测量馏分的确定体积百分比的温度。例如，T95是蒸馏塔中95％的馏分被蒸发的温度。尽管T95是与末端沸点(EBP)相关的概念，但是T95提供了更具代表性的值，因为微量的大分子的存在能够使EBP非常高。然后，该点(即T95)可以与其他工业开发的性能测量(例如比重、分子量、粘度和API值)相关。

提质加工反应可以用于在产物中优先产生某些组分。一组这样的目标组分是芳族化合物。芳族化合物在工业应用中的重要性日益增加。例如，将芳族化合物与汽油混合产生具有高辛烷值的调和汽油。

苯、甲苯和二甲苯是用于各种塑料、合成橡胶和纤维中的三种芳族化合物。这些芳族化合物统称为BTX，通过某些提质加工反应(如蒸汽裂化或流化催化裂化工艺或重整工艺)来优先产生这些化合物。大多数烯烃(特别是乙烯和丙烯)通过这种热工艺产生。

在蒸汽裂化工艺中，在不存在催化剂的情况下，将石脑油裂化以产生烯烃、芳族化合物和其它烃。蒸汽用作稀释剂，以降低反应物的浓度和固体焦炭的产生。可以设计蒸汽裂化工艺以优先产生烯烃。蒸汽裂化还能够产生可包含70重量％的芳族化合物的裂解汽油。裂解汽油可以调和在汽油池中或进行进一步处理。蒸汽裂解产生的焦炭作为该工艺的副产物。

另一种热工艺是流化催化裂化(FCC)工艺。在FCC工艺中，重质烃(如真空瓦斯油和减压渣油)被转化成轻质烃(包括烯烃、汽油和柴油)。在炼油厂使用FCC工艺来生产具有高辛烷值的汽油和轻质循环油(LCO)柴油馏分。重质循环油(HCO)是用于燃料油的混合物，因为该混合物降低了燃料油的粘度。FCC工艺使用催化剂(可以配制催化剂以优先产生某些反应产物)，但是催化剂昂贵并且遭受失活，从而需要在单独的再生单元中再活化以保持生产率。另外，FCC单元产生不期望的重质产物，例如浆料油和焦炭。

在重整工艺中，由于芳族化合物含量增加，直馏石脑油转化为具有高辛烷值的汽油调合油。在大量外部氢气供给的存在下，使用用于脱氢环化、芳构化、环化和脱氢反应的催化剂来增加芳族化合物含量。除了烃产物之外，重整工艺还产生氢气。通常，来自重整工艺的重整产物含有约50重量％的芳族化合物。与FCC工艺类似，重整工艺中的催化剂昂贵并且易于通过焦化而失活。焦化可以随着工艺或原料性质和条件的轻微波动而发生。由于催化剂的昂贵性，需要再生单元来再活化废催化剂。

目前正在越来越多地探索在超临界水存在下的化学反应，例如超临界水氧化和超临界水水解工艺。超临界水用作稀释剂(其减少了基团间反应和焦炭的产生)，并且用作氢的来源。因此，由于提质加工而不需要外部供应氢气的能力，超临界水显示出作为反应介质的潜力。此外，超临界水可以加速某些组的反应(例如裂化)，这降低了反应器尺寸。超临界水显示出减少焦炭产生的高选择性。

超临界水是使用催化剂的替代方案，因为许多催化剂在超临界水条件下不稳定。