具有选择性加氢裂化和蒸汽热解方法的集成芳烃分离方法技术

芳烃萃取和加氢裂化方法与蒸汽热解单元相结合，通过分别处理富含芳烃馏分和贫芳烃馏分来优化加氢裂化单元的性能，以便更好地控制加氢裂化操作的苛刻度和/或催化剂反应器体积设计要求。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有选择性加氢裂化和蒸汽热解方法的集成芳烃分离方法
本专利技术涉及加氢裂化方法和系统，尤其涉及有效减少烃混合物中使催化剂结垢的含氮芳烃化合物的方法。
技术介绍
加氢裂化单元的操作在炼油厂中广泛用于处理各种进料。常规加氢裂化单元工艺的进料沸点在370℃至520℃的范围内，渣油加氢裂化单元处理沸点高于520℃的进料。通常，加氢裂化方法将进料的分子分成较小的，即较轻的分子，其具有较高的平均挥发性和较高的经济价值。另外，加氢裂化通常通过增加氢碳比并通过除去不希望的有机硫和有机氮化合物来改善烃原料的质量。从加氢裂化操作中获得的巨大经济利益导致了对工艺的实质性改进和具有更高活性的改进催化剂的开发。现有技术的常规加氢裂化方法使整个原料经受相同的加氢裂化反应区，从而需要操作条件必须适应对转化要求更高的进料成分，或者牺牲总产率以获得期望的工艺经济性。温和的加氢裂化或单阶段加氢裂化操作(通常是已知加氢裂化结构中最简单的操作)在比典型的加氢处理工艺更苛刻且比典型的高压加氢裂化更不严苛的操作条件下进行。取决于原料的性质和质量以及产品规格，可以使用单个或多个催化剂系统。可以将多个催化剂系统部署为堆叠床结构，也可以部署在一系列反应器中。温和的加氢裂化操作通常更具成本效益，但与高压加氢裂化操作相比，通常会导致中间馏出物的产率降低和质量下降。在串联流结构中，来自第一反应区的全部加氢裂化产物流(包括轻质气体，例如C1-C4、H2S、NH3和所有剩余的烃)被送入第二反应区。在两阶段结构中，通过使原料经过第一反应区中的加氢处理催化剂床来将原料精制。流出物通过分馏区塔以分离沸点在36℃至370℃温度范围内的轻质气体、石脑油和柴油产品。然后将沸点高于370℃的较重烃送至第二反应区进行进一步裂解。常规地，为生产中间馏出物和其他有价值的馏分而实施的大多数加氢裂化工艺保留了沸点在约180℃至370℃范围内的芳烃。在高于中间馏出物范围的温度下沸腾的芳烃也存在于较重的馏分中。在上述所有加氢裂化工艺结构中，将裂化产物以及部分裂化和未转化的烃一起送入蒸馏塔，以分离成包括如下的产物：沸点分别在36℃-180℃、180℃-240℃和240℃-370℃范围内的石脑油、喷气燃料/煤油和柴油，未转化的产物的沸点通常高于370℃。典型的喷气燃料/煤油馏分(例如，烟点>25mm的馏分)和柴油馏分(例如十六烷值>52的柴油馏分)具有很高的质量，远高于世界范围内的运输燃料规格。尽管加氢裂化单元的产物具有相对较低的芳香性(aromaticity)，但仍保留的任何芳烃均会降低这些产物的烟点和十六烷值的关键指示性能。低级烯烃，即乙烯、丙烯、丁烯和丁二烯，以及芳烃，即苯、甲苯和二甲苯，是在石油化学和化学工业中广泛使用的基本中间体。热裂化或蒸汽热解是在蒸汽存在和没有氧气的情况下获得这些化合物的广泛使用的方法。蒸汽热解反应器的原料可包括石油气和馏出物，例如石脑油、煤油和瓦斯油。这些原料的可利用性通常是有限的，并且要求在原油精炼厂中生产它们需要昂贵且耗能的工艺。已经使用重烃作为蒸汽热解反应器的原料进行了研究。常规重烃热解操作中的主要缺点是焦炭形成。例如，在美国专利US4,217,204中公开了一种用于重质液态烃的蒸汽热解方法，其中，将熔融盐雾引入蒸汽热解反应区中，以尽量减少焦炭的形成。在一个使用康拉德残碳(Conradsoncarbonresidue，CCR)为3.1重量％的阿拉伯轻质原油的实例中，裂化装置能够在熔融盐存在下连续操作624小时。在没有添加熔融盐的比较例中，由于在反应器中形成焦炭，仅在5小时后蒸汽热解反应器就被堵塞并且不能运行。另外，当将重烃用作蒸汽热解反应器的原料时，烯烃和芳烃的产率和分布不同于使用轻质烃原料的产率和分布。重烃比轻烃具有更高的芳烃含量，如其较高的美国矿务局关联指数(BureauofMinesCorrelatonIndex,BMCI)所示，美国矿务局关联指数是按如下计算的原料芳香性的度量：BMCI＝87552/VAPB+473.5×(SG)-456.8(1)其中：VAPB＝体积平均沸点，单位为兰金(Rankine)，和SG＝原料的比重。随着BMCI降低，乙烯产率预期提高。因此，对于蒸汽热解，通常优选高链烷烃(paraffinic)或低芳烃原料，以获得更高产率的所需烯烃并避免在反应器盘管段中产生不希望的产物和焦炭。USP9,144,752，USP9,144,753，USP9,145,521和9,556,388公开了用于使烃原料经历芳烃萃取的初始步骤并分别且在不同的加氢裂化条件下处理富含芳烃和贫芳烃的馏分的系统和方法，其公开内容通过引用并入本文。该系统和反应方案涉及在多个阶段中以及在某些情况下在具有第一阶段或第二阶段的多个反应容器中的催化加氢处理反应。本公开内容解决的问题是提供成本有效和高效的用于加氢裂化重烃原料以生产清洁的运输燃料和轻质烯烃的改进的方法和系统。解决的另一个问题是加氢裂化单元的设计和操作的优化，以降低用于获得可比的产品质量和产量所需操作条件的严苛性并降低催化剂反应器体积要求。
技术实现思路
通过本公开的方法解决了上述问题，并且实现了另外的优点，其中加氢裂化单元的进料在它们所经受的各个加氢裂化条件下被分离成包含具有不同反应性的不同类别的化合物的馏分。如在以下描述和权利要求书中所使用的，将理解的是，术语“富氢”馏分是指从重烃进料的芳烃分离方法中回收的馏分，其包含初始进料中存在的大部分链烷烃和烯烃化合物，术语“贫氢”馏分是指从芳烃分离方法中回收的馏分，其包含初始进料中存在的大部分芳烃化合物。实施方式1-选择性单阶段加氢裂化系统和方法根据一个实施方式，本公开广泛地涵盖了集成加氢裂化方法，该方法使用用于处理含有芳烃、链烷烃和烯烃化合物的重质烃进料流的蒸汽热解反应器，该方法包括分离和加氢裂化初始进料的贫氢馏分并单独处理剩余的富氢馏分，该贫氢馏分包括进料中的大部分芳烃化合物，该富氢馏分在初始进料中包含大比例的非芳烃化合物。如以下更详细描述的，单阶段直流式加氢裂化器结构包括集成的芳烃分离单元，其中原料被分离成贫氢馏分和富氢馏分；将贫氢馏分通入加氢裂化反应区，该反应区在有效加氢处理和/或加氢裂化至少一部分包含在贫氢馏分中的芳族化合物以产生加氢裂化反应区流出物的条件下运行；将富氢馏分通入蒸汽热解反应区，该反应区在有效裂解至少一部分存在于富氢馏分中的链烷烃和环烷烃化合物以产生含有轻质烯烃、气体和热解油的流出物的条件下运行；和加氢裂化反应区流出物和第二料流热解加氢裂化反应区流出物混合并分馏以产生一种或多种产物料流和一种或多种底部料流。芳烃萃取操作通常不提供芳烃和非芳烃之间的尖锐截断(sharpcut-off)，因此富氢馏分包含初始进料中的大比例非芳烃成分和初始进料中的小比例芳烃成分，并且贫氢馏分包含初始进料中的大比例芳烃成分和初始进料中的小比例非芳烃成分。对本领域普通技术人员显而易见的是，贫氢馏分中非芳烃化合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成的加氢裂化和蒸汽热解方法，用于由含有芳烃、链烷烃和烯烃化合物的烃原料生产裂化烃，所述方法包括：/na.将烃原料引入芳烃分离区，从芳烃分离区回收富含芳烃馏分和贫芳烃馏分；/nb.在加氢裂化反应区中，在如下条件下对富含芳烃馏分进行加氢裂化，产生加氢裂化反应区流出物：反应温度为300℃至500℃，反应压力为130巴至200巴，氢进料速率高达2500标准升每升烃原料(SLt/Lt)，以及进料速率在0.25hˉ1至3.0hˉ1的范围内；/nc.在蒸汽热解反应区通过蒸汽热解对贫芳烃馏分进行裂解，产生包括轻质烯烃、气体和热解油的裂化蒸汽热解反应区流出物，所述蒸汽热解反应区在如下条件下操作：对流段和热解段中的温度在400℃至900℃的范围内，对流段中的压力在1巴到3巴的范围内，热解段中的压力在1巴到3巴的范围内，对流段中的蒸汽与烃的比率在0.3:1到2:1的范围内，以及在对流段和热解段中的合计停留时间在0.05秒至2秒的范围内；和/nd.在分馏区中分馏加氢裂化反应区流出物和蒸汽热解反应区流出物，产生一种或多种产物料流和一种或多种底部料流。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181217 US 16/222,4021.一种集成的加氢裂化和蒸汽热解方法，用于由含有芳烃、链烷烃和烯烃化合物的烃原料生产裂化烃，所述方法包括：
a.将烃原料引入芳烃分离区，从芳烃分离区回收富含芳烃馏分和贫芳烃馏分；
b.在加氢裂化反应区中，在如下条件下对富含芳烃馏分进行加氢裂化，产生加氢裂化反应区流出物：反应温度为300℃至500℃，反应压力为130巴至200巴，氢进料速率高达2500标准升每升烃原料(SLt/Lt)，以及进料速率在0.25hˉ1至3.0hˉ1的范围内；
c.在蒸汽热解反应区通过蒸汽热解对贫芳烃馏分进行裂解，产生包括轻质烯烃、气体和热解油的裂化蒸汽热解反应区流出物，所述蒸汽热解反应区在如下条件下操作：对流段和热解段中的温度在400℃至900℃的范围内，对流段中的压力在1巴到3巴的范围内，热解段中的压力在1巴到3巴的范围内，对流段中的蒸汽与烃的比率在0.3:1到2:1的范围内，以及在对流段和热解段中的合计停留时间在0.05秒至2秒的范围内；和
d.在分馏区中分馏加氢裂化反应区流出物和蒸汽热解反应区流出物，产生一种或多种产物料流和一种或多种底部料流。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，将一种或多种分馏区底部料流的全部或一部分选择性地通入蒸汽热解反应区、加氢裂化反应区和芳烃分离区中的一个或多个，用于进一步处理。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，加氢裂化反应区在相对苛刻的条件下操作，所述条件有效地从富含芳烃馏分中包含的芳烃化合物的至少一部分中除去杂原子并对所述芳烃化合物进行加氢裂化。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述富含芳烃馏分包括含氮芳烃化合物，所述含氮芳烃化合物包括吡咯、喹啉、吖啶、咔唑和它们的衍生物。


5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述富含芳烃馏分包括含硫芳烃化合物，所述含硫芳烃化合物包括噻吩、苯并噻吩和它们的衍生物，以及二苯并噻吩和它们的衍生物。


6.根据权利要求1所述的方法，其中，将烃原料分离成贫芳烃馏分和富含芳烃馏分包括：
将烃原料和有效量的萃取溶剂送入分离区并回收溶剂提取物和萃余液，所述溶剂提取物含有烃原料中的大比例的芳烃成分和一部分萃取溶剂，
所述萃余液含有烃原料中的大比例的非芳烃成分和一部分萃取溶剂；
从萃余液中分离出至少大部分萃取溶剂并保留贫芳烃馏分；和
从溶剂提取物中分离至少大部分萃取溶剂并保留富含芳烃馏分。


7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述蒸汽热解反应区在如下条件下操作：对流段和热解段中的温度为825℃至875℃，对流段中蒸汽与烃的比率为0.3:1至2:1；热解段的压力为1巴至2巴；在对流段和热解段中的停留时间在0.05秒至2秒的范围内。


8.一种集成的加氢裂化和蒸汽热解方法，用于由包含芳烃、链烷烃和烯烃化合物的烃原料生产运输燃料共混组分和轻质烯烃，所述方法包括：
a.在芳烃分离区中，将烃原料分离成包含链烷烃和烯烃化合物的富氢馏分和包含芳烃化合物的贫氢馏分；
b.在130巴至200巴的反应压力下将贫氢馏分引入包括第一阶段加氢裂化反应容器的加氢裂化反应区，产生第一阶段加氢裂化反应区流出物；
c.在蒸汽热解反应区中，使富氢馏分经历蒸汽热解，产生蒸汽裂解的热解反应区流出物，所述蒸汽热解反应区在如下条件下操作：对流段和热解段中的温度在800℃至900℃的范围内，对流段中的压力在1巴至3巴的范围内，热解段的压力在1巴至3巴的范围内，对流段中的蒸汽与烃的比率在0.3:1...

【专利技术属性】
技术研发人员：O·R·柯塞奥卢，
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