CN104428400B - 重质焦化瓦斯油的选择性分离 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施方案涉及焦化系统和工艺设计的改进，以提高由其得到的重质焦化瓦斯油的产率和分离。

Description

重质焦化瓦斯油的选择性分离
相关申请的交叉引用
本申请根据35 U.S.C§119(e)要求2012年3月19日提交的序列号为61/612860的美国临时专利申请的权益，其在此通过引用并入全部内容，就好像在这里完全地阐述。
本发明的背景
延迟焦化是一个被很好地证明的和商业化的工艺，用于将残留物转化成低分子量的适合于处理的石油馏分，或在其它精制工艺中进一步转化，在残渣中包含多数污染物的固体残余物副产物(焦炭)的产生在其它精炼工艺中是不利于加工的。残余物中的一些污染物也最终在延迟焦化中成为较轻的产品，特别是重质焦化瓦斯油(HCGO)。
延迟焦化工艺已经在现有技术中被用于将重质液体烃热分解为气体、各种沸点范围的液体流以及焦炭。延迟焦化工艺包括在焦化炉中加热烃类液体和输送被加热的液体到焦炭塔，在其中液体分解成焦炭和挥发性成分。
为了在实践上应用延迟焦化工艺，需要焦化分馏系统以及炼焦炉和焦炭塔。焦化分馏系统将在焦炭塔中产生的挥发性成分分离成各种烃流。
在基本延迟焦化工艺中，液体烃原料最初被添加到焦化分馏塔的底部，在此与被称为“天然再循环材料”的塔底液体混合。原料和天然再循环材料的这种混合物从分馏塔底部取出，然后通过炼焦炉的炉管被泵送，在炼焦炉中被加热到大约1000°F。被加热的流接着被输送到焦炭塔，那里的温度和压力保持在焦化条件下，使得流被分解成焦炭和挥发性成分。挥发性成分被称为“焦炭塔蒸气”，然后返回到焦化分馏系统以分离成各种成分。当焦炭塔已充满固体焦炭的时候，来自焦化炉的被加热的流被分流至另一焦炭塔，充满的焦炭塔被冷却和排空。
在延迟焦化工艺中使用的焦化分馏系统通常包括分馏塔，其包括用于在塔底部的重质再循环材料和原料混合物的贮存器。在贮存器的上部是闪蒸区-塔内的开放区域，焦炭塔蒸气被引入其中。焦炭塔蒸气中的最重的组分在闪蒸区冷凝，其余的蒸气由闪蒸区上方的多个塔盘分馏。在焦化分馏塔的顶部是蒸气回流系统，其中至少一部分从塔中排出的塔顶蒸气流被冷凝并返回到顶部分馏塔盘。该冷凝的塔顶蒸气流的其余部分作为不稳定的石脑油产品被取出。
传统上，两液体流从焦化分馏系统中在分馏塔的不同点上被移除。轻质焦化瓦斯油流从靠近分馏器顶部的塔盘上被移除，提供系统的一个终产物。这被称为轻质焦化瓦斯油排料。第二种流是重质焦化瓦斯油流，在底部分馏塔盘附近被除去，以提供系统的第二终产物。这被称为重质焦化瓦斯油排料。
一般来说，第二种流的一部分返回到塔中，作为循环回流系统(pump-aroundsystem)的一部分。循环回流系统通常用于从分馏塔回收热能，且包括泵和热交换器，以给另一个工艺流提供热或产生蒸汽。当循环回流系统连接到所述重质焦化瓦斯油排料时，热能从分馏系统的下部取出。在塔的这一点上除去热量降低了分馏效率，产生含有轻质终端烃的重质焦化瓦斯油产物流。这些轻质终端烃被进一步加工除去，以满足重质焦化瓦斯油产品的下游加工规范的要求。通常，这通过提供附加的蒸汽汽提系统来实现，其包括汽提塔、多个产品泵和用于从汽提塔中回收热量的热交换器。
对大多数应用来说最大化液体产率在延迟焦化中通常是需要的，尤其是当制造燃料级焦炭的时候，其中相比于来自焦化工艺的可蒸馏产物来说，焦炭的价值比较低。当最大化液体产率的时候，通常HCGO产率及其终沸点在延迟焦化工艺的能力范围内最大化。因此，当最大化HCGO产率和终沸点的时候，HCGO的污染物如硫、氮、多环芳族化合物和沥青质显著增加(参见图1和图2)。图1显示了使用混合进料的加氢裂化工艺。加氢裂化工艺的进料速率随HCGO的终点而增加，这提高了向有价值馏分范围产物的转换。最大的HCGO终点由共混进料中污染物的含量、C7不溶物的量，这是关键的，和评估对加氢裂化装置的影响的需要确定。图2示出HCGO随着终点增加的特性。在较高的HCGO终点，金属、康拉逊残炭(Conradsoncarbon)和沥青质的量迅速增加，加氢裂化装置的容量和成本增加，延迟焦化装置的成本由于较低的再循环而降低。这些污染物，特别是多环芳族化合物和沥青质，可以在下游的真空瓦斯油转化单元，例如加氢裂化装置造成问题。因为HCGO的最高终点组分对下游的真空瓦斯油(VGO)的转化工艺、特别是加氢裂化的催化剂寿命的负面影响，延迟焦化装置的操作则可被下游处理单元所施加的限制而被制约。表1示出了HCGO终点的增加对加氢裂化装置的操作的影响。最高HCGO终点处的污染物含量导致过度催化剂失活。
表1
如果这些污染物被除去，则下游的加工成本将显著减小，从联合的延迟焦化设备和下游VGO加氢裂化或FCC工艺产生的液体产率将最大化。最大化HCGO的终沸点将定向地最大化大部分运输燃料应用的提质极限。所带来的好处的例子示于图3。如图3所示，逐步提高HCGO的终点到最高的可实施的水平，以每年约100,000,000美元增加加氢裂化产物的产物价值。作为比较低的渐增投资的回报，焦化设备成本的降低部分抵消了加氢裂化装置成本的增加。因此，有强大的经济动力来最大化HCGO的终点。
因此，将延迟焦化装置设计成可以最大化其HCGO的产率同时生产适用于VGO加氢裂化的HCGO将是有利的，这将具有液体产率和经济效益二者。
典型的延迟焦化单元具有如图4所示的配置。进料通常进入分馏器的下部区域，在其中它与任何再循环流如从分馏器中的焦炭塔蒸气的冷却冷凝的HCGO混合。这也提供了缓冲容量，产生了对焦炭塔稳定的进料速度，具有均匀的进料质量。该分馏器的底部流然后被加热并送往在其中发生大多数热裂化反应的焦炭塔。
在延迟焦化装置的另一种形式中，该形式通常被称为零循环焦化，进料被直接送到工艺加热器，较重的HCGO产物(HHCGO)从分馏器(图5)的底部取出。
表2显示了当处理中酸减压渣油(medium sour vaccum residue)的时候的典型的产率。零循环焦化通常使HCGO液体产率增加3-4体积％。焦炭减少1-2重量％。
表2
低循环 零循环 步增
压力，psig 15 15
循环比 1.05 1.00 -0.05
干气，重量％ 3.80 3.79 -0.01
液化石油气，体积％ 6.77 6.58 -0.19
石脑油，体积％ 13.86 12.91 -0.95
LCGO，体积％ 25.86 24.11 -1.75
HCGO，体积％ 34.38 37.56 3.18
C5+液体，体积％ 74.01 74.58 0.57
焦炭，重量％ 27.67 26.53 -1.14
表2示出了采取常规的低循环焦化和零循环焦化时HCGO的特性，以及HCGO的特性如何随着HCGO的终点的增加而劣化并且在零循环焦化的情况下最大化。性能的劣化使得大多数为运输燃料应用设计的延迟焦化工艺将HCGO的终点限制到约1065°F，这可通过低循环和加压焦化获得，特别是当HCGO被送到VGO加氢裂化工艺时。
发明内容
本发明的一个实施方案涉及分离焦炭塔蒸气的方法，包括：将焦炭塔蒸气引入焦化分馏塔的闪蒸区；从焦化分馏塔除去重质焦化瓦斯油流；处理重质焦化瓦斯油流以除去污染物；和产生适合加氢裂化的重质焦化瓦斯油流。在某些实施方案中，所述重质焦化瓦斯油在与焦化分馏塔集成的溶剂脱沥青单元中处理。
附图的简单说明
图1示出从使用组合进料的加氢裂化工艺中得到的产率；
图2示出HCGO随着终点增加的性质；
图3示出定向最大化HCGO的终沸点的好处；
图4示出典型的延迟焦化单元的配置；
图5示出了零循环焦化单元的配置；
图6示出溶剂脱沥青单元的配置；
图7示出了根据本发明的一个实施方案的HCGO分离工艺与专用于HCGO选择性分离的SDA工艺的整合；
图8示出按照本发明的一个实施方案的HHCGO的分离；
图9示出根据本发明的一个实施方案的延迟焦化工艺与HHCGO分离工艺的组合；
图10示出了根据本发明的一个实施方案的零循环焦化工艺与HCGO分离工艺的组合；和
图11示出了根据本发明的一个实施方案的零循环焦化工艺与HHCGO分离工艺的组合。
示例性实施方案的详细描述
在本发明的第一实施方案中，HCGO产物被送到专用于分离HCGO的溶剂脱沥青装置(SDA)。图6显示了典型的SDA流程图。图7显示了HCGO与专用于HCGO选择性分离的SDA工艺的集成。在HCGO中的污染物在再循环回到延迟焦化分馏器的进料中的超重质焦化瓦斯油(XHCGO)流中被拒。这导致在延迟焦化装置的残留副产物焦炭中这些污染物最终被拒。回收的更高质量的较轻重质焦化瓦斯油(LHCGO)被送到下游VGO转换单元。表3示出了当处理中酸减压渣油时，相对于真正的零循环操作，在超低循环操作中HCGO的性质的比较。表4显示了在使用与HHCGO选择性分离结合的零循环焦化的系统中VGO转换单元的进料。
表3
表4
在如图8所示的本发明的另一实施方案中，一个较小但更重的HCGO(HHCGO)流包含大部分HCGO的污染物(如多环芳族化合物和沥青质)从分馏器取出，与一部分延迟焦化单元的轻石脑油产品结合，并且被送到SDA萃取器。该轻石脑油溶剂将大部分HCGO组分萃取到DAO/溶剂相并拒收最重的多环芳香烃并拒收所有的沥青质进入沥青相。来自萃取器的DAO相被送回分馏器的HCGO回流段：或者首先到闪蒸塔以回收大部分的轻质石脑油溶剂。沥青相与被送回到分馏器的塔顶石脑油流一起闪蒸，DAO相和HHCGO流被送到分馏器的进料段。因为不需要其他的热交换和分离容器，相比于专用的SDA单元，萃取这些多环芳族化合物的成本是比较低的。
在如图9所示的本发明的另一实施方案中，HHCGO与被选择来选择性地拒收中间多环芳族化合物和其它污染物的溶剂混合。本实施方案需要附加的溶剂回收设备。这一变型将被用于产生适合于具有有限能力以处理困难的原料的下游VGO加氢裂化的HCGO。
在又一个本发明的用于零循环焦化应用的实施方案中，HHCGO流从延迟焦化单元的分馏器的底部取出。该HHCGO流然后在如前面的实施方案中的SDA单元中分离。图10示出用于拒收沥青质和最重的多环芳族化合物与焦化轻石脑油的配置。本实施方案最大化延迟焦化的产率，同时确保被回收的HHCGO的性质适合于VGO加氢裂化。图11示出了结合HHCGO分离工艺的用于零循环焦化工艺的配置。
除去HCGO中污染物的好处可以在图3中看到，随着HCGO的最大化，产生增加的液体产率。SDA也消除了当最大化HCGO的终点时在VGO加氢裂化装置中递增资金和运行成本的需要。表3显示了低压/循环焦化与零循环焦化+HHCGO SDA选择性分离两者在进料和性能中的差异。表5示出了对这两个方案延迟焦化和VGO加氢裂化的组合产率。
表5
焦炭产量下降了0.9％重量，总液体产率提高了0.81％体积，蒸馏物产率增加了1.1％体积。对于典型的减压渣油延迟焦化装置，此焦化方案的价值比传统的低循环焦化增加了0.50美元/桶减压渣油进料。
本发明的方法已经参考了示意性工艺图进行了说明和解释。基于上面的描述，其它的变型和修改对本领域普通技术人员是显而易见的，并且本发明的范围是由所附的权利要求来确定的。

Claims (4)

1.分离焦炭塔蒸气的方法，包括：
将焦炭塔蒸气引入焦化分馏塔的闪蒸段；
从焦化分馏塔除去重质焦化瓦斯油流；
处理重质焦化瓦斯油流以除去污染物；和
产生适合加氢裂化的重质焦化瓦斯油流，
其中通过选择性分离在重质焦化瓦斯油中的污染物在再循环回到延迟焦化分馏塔的进料中的超重质焦化瓦斯油流中被拒并且回收的更高质量的较轻重质焦化瓦斯油被送到下游真空瓦斯油转换单元。
2.根据权利要求1的方法，其中所述重质焦化瓦斯油在溶剂脱沥青单元中处理。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述溶剂脱沥青单元被集成到焦化分馏塔。
4.如权利要求1所述的方法，进一步包括溶剂回收步骤。
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