从原油中生产芳族化合物的方法技术

本发明专利技术提供了一种用于在超临界水的存在下从烃源生产芳族化合物的方法，所述方法包括以下步骤：将加压预热的水流与加压预热的石油原料混合，所述加压预热的水流处于高于水的临界压力的压力和高于水的临界温度的温度下；将所述联合流供给至超临界水反应器以产生改性流；对所述改性流进行冷却和减压；在汽‑液分离器中分减压流；冷凝蒸汽流；将冷凝流分离成水回收流和轻质产物回收流；从所述轻质产物回收流中提取芳族化合物；将液体流减压；在重质分离器中将减压液体流分离成提质加工的产物流，以及将所述提质加工的产物流的一部分作为再循环产物再循环到所述加压预热的石油原料中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术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，本专利技术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。
技术介绍
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。在超临界水存在下的提质加工反应进行自由基链式反应。由于超临界水中存在的热能，预期许多上述键在引入超临界水反应器之后会立即裂开。碳-杂原子键(如碳-硫键，其包括硫醇和硫化物)、碳-氮键、碳-金属键和弱的碳-碳键容易断裂并产生自由基。断裂键的自由基引发自由基链式反应。分子上的自由基增长到其他分子，导致分子的分子结构的重排，以实现裂化、低聚、异构化、脱氢、环化、芳构化和其它反应。提质加工反应的顺序和产物的性质对反应器的操作条件敏感，因此难以预测。芳族化合物，特别是诸如苯、甲苯和二甲苯(BTX)之类的轻质芳族化合物是自身抑制剂。即，自由基由于芳族化合物结构的离域导致自由基浓度的降低和终止步骤的增加。超临界水反应中的BTX的主要来源被认为是具有带有烷烃链的单个芳族核的重质芳族化合物。这些重质芳族化合物浓缩在沥青质馏分中(例如在减压渣油中)。烷烃的脱氢环化和环烷烃的脱氢也产生BTX，但是因为反应网络的复杂性和竞争反应路线(如裂化)的存在，所以其量较少。一旦产生了富含芳族化合物的产物流，可以通过蒸馏或通过溶剂萃取来分离BTX。溶剂萃取对于具有低芳族化合物含量的流不起作用，因此在一些情况下，在萃取单元之前需要将BTX浓缩在20体积%和65体积%之间。蒸馏利用的是烃化合物之间的沸点差异，其中石脑油馏分的沸点范围在39℃和200℃之间。溶剂萃取或液-液萃取是一种这样的方法，其中，基于化合物在溶剂中的溶解度与其余液体的溶解度相比的差异，使用溶剂从液体中分离该化合物。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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。在本专利技术的一个方面中，提供了一种用于在超临界水的存在下从烃源生产芳族化合物的方法。该方法包括以下步骤：将加压预热的水流与加压预热的石油原料混合以产生联合流，其中所述加压预热的水流和所述加压预热的石油原料处于高于水的临界压力的压力下，其中将所述加压预热的水流加热至高于水的临界温度的温度，其中将所述加压预热的石油原料加热至10℃至300℃之间的温度；将所述联合流供给至超临界水反应器以产生改性流，其中所述超临界水反应器没有外部氢气的供应，其中所述超临界水反应器没有催化剂；在反应器冷却器中冷却所述改性流以产生冷却流，其中将所述冷却流冷却至低于200℃的温度；在减压器中对所述冷却流进行减压以产生减压流，所述减压流包含水、芳族化合物、气体和其它烃，其中所述减压流的压力在0.05MPa至2.2MPa之间；以及在汽-液分离器中分离所述减压流以产生蒸汽流和液体流，所述蒸汽流包含一定量的水，其中所述一定量的水为存在于所述减压流中的水。该方法还包括以下步骤：在冷凝器中冷凝所述蒸汽流以产生冷凝流；在轻质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在超临界水的存在下从烃源生产芳族化合物的方法，所述方法包括以下步骤：将加压预热的水流与加压预热的石油原料混合以产生联合流，其中所述加压预热的水流和所述加压预热的石油原料处于高于水的临界压力的压力下，其中将所述加压预热的水流加热至高于水的临界温度的温度，其中将所述加压预热的石油原料加热至10℃至300℃之间的温度；将所述联合流供给至超临界水反应器以产生改性流，其中所述超临界水反应器没有外部氢气的供应，其中所述超临界水反应器没有催化剂；在反应剂冷却器中冷却所述改性流以产生冷却流，其中将所述冷却流冷却至低于200℃的温度；在减压器中对所述冷却流进行减压以产生减压流，所述减压流包含水、芳族化合物、气体和其它烃，其中所述减压流的压力在0.05MPa至2.2MPa之间；在汽‑液分离器中分离所述减压流以产生蒸汽流和液体流，所述蒸汽流包含一定量的水，其中所述一定量的水为存在于所述减压流中的水；在冷凝器中冷凝所述蒸汽流以产生冷凝流；在轻质分离器中将所述冷凝流分离成水回收流和轻质产物回收流，其中所述轻质产物回收流包含所述芳族化合物；在提取单元中从所述轻质产物回收流中提取所述芳族化合物以产生芳族提取物流和轻质产物流；在重质减压器中将所述液体流减压以产生减压液体流，其中所述减压液体流的压力低于1MPa；在重质分离器中将所述减压液体流分离成提质加工的产物流和底部水流，其中所述提质加工的产物流包含相对于所述加压预热的石油原料提质加工的烃；以及将所述提质加工的产物流的一部分作为再循环产物再循环到所述加压预热的石油原料中。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.12 US 14/274,8061.一种用于在超临界水的存在下从烃源生产芳族化合物的方法，所述方法包括以下步骤：将加压预热的水流与加压预热的石油原料混合以产生联合流，其中所述加压预热的水流和所述加压预热的石油原料处于高于水的临界压力的压力下，其中将所述加压预热的水流加热至高于水的临界温度的温度，其中将所述加压预热的石油原料加热至10℃至300℃之间的温度；将所述联合流供给至超临界水反应器以产生改性流，其中所述超临界水反应器没有外部氢气的供应，其中所述超临界水反应器没有催化剂；在反应剂冷却器中冷却所述改性流以产生冷却流，其中将所述冷却流冷却至低于200℃的温度；在减压器中对所述冷却流进行减压以产生减压流，所述减压流包含水、芳族化合物、气体和其它烃，其中所述减压流的压力在0.05MPa至2.2MPa之间；在汽-液分离器中分离所述减压流以产生蒸汽流和液体流，所述蒸汽流包含一定量的水，其中所述一定量的水为存在于所述减压流中的水；在冷凝器中冷凝所述蒸汽流以产生冷凝流；在轻质分离器中将所述冷凝流分离成水回收流和轻质产物回收流，其中所述轻质产物回收流包含所述芳族化合物；在提取单元中从所述轻质产物回收流中提取所述芳族化合物以产生芳族提取物流和轻质产物流；在重质减压器中将所述液体流减压以产生减压液体流，其中所述减压液体流的压力低于1MPa；在重质分离器中将所述减压液体流分离成提质加工的产物流和底部水流，其中所述提质加工的产物流包含相对于所述加压预热的石油原料提质加工的烃；以及将所述提质加工的产物流的一部分作为再循环产物再循环到所述加压预热的石油原料中。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述再循环产物与产物流以1:1的比例分流。3.根据权利要求1或2中的任一项所述的方法，其中所述超临界水反应器为两级反应器，所述两级反应器包括第一级和第二级，其中所述第一级的停留时间与所述第二级的停留时间的比值在1.2:1和20:1之间。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述两级反应器的所述第一级和所述第二级之间的温度差在5℃和100℃之间。5.根据权利要求3所述的方法，其中所述两级反应器的第一级为上流式反应器。6.根据权利要求3所述的方法，其中所述两级反应器的第二级为下流式反应器。7.根据权利要求1或2中的任一项所述的方法，其中所述芳族提取物流包含苯、甲苯和二甲苯。8.根据权利要求1或2中的任一项所述的方法，其中与所述加压预热的石油原料相比，所述改性流具有更高含量的芳族化合物和更低含量的...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔基玄，JH·李，伊马德·N·莎菲，费萨尔·M·阿勒法基尔，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯;SA