CN110099984B - 热解焦油转化 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种确定热解焦油例如蒸汽裂解器焦油对于提质加工使用加氢处理,而无加氢处理反应器过度结垢的适应性的方法。本发明包括建立参考活性,来用于热处理该热解焦油来产生具有较低反应性的处理的焦油。

Description

热解焦油转化
优先权要求
本申请要求2017年9月21日提交的美国专利申请系列No.62/561478和2016年12月16日提交的美国专利申请系列No.62/435238的优先权和权益,其在此以其全部引入作为参考。
相关申请
本申请涉及下面的申请:2017年12月1日提交的美国专利申请No._________(案号No.2016EM303/2);2017年6月27日提交的美国专利申请系列No.62/525345;2017年12月1日提交的PCT专利申请No.___________(案号No.2017EM194PCT);2017年10月13日提交的美国专利申请系列No.62/571829;2017年12月1日提交的PCT专利申请No.___________(案号No.2017EM321PCT);2017年12月1日提交的PCT专利申请No.___________(案号No.2017EM345PCT);2017年12月1日提交的PCT专利申请No.___________(案号No.2017EM346PCT),其在此以其全部引入作为参考。
技术领域
本发明涉及一种确定热解焦油例如蒸汽裂解器焦油对于提质加工使用加氢处理,而无加氢处理反应器过度结垢的适应性的方法。本发明还涉及取样该热解焦油,分析该样品和使用该分析来确定该焦油可以在其下处理和/或加氢处理的条件。
背景技术
热解方法例如蒸汽裂解被用于将饱和烃转化成更高价值的产物例如轻质烯烃如乙烯和丙烯。除了这些有用的产物之外,烃热解还可以产生大量的相对低价值的重质产物例如热解焦油。当该热解是通过蒸汽裂解进行时,该热解焦油被确定为蒸汽-裂解器焦油(“SCT”)。
热解焦油是一种高沸点的粘性反应性材料,其包含复杂分子和大分子,其会使得接触该焦油的装置和管道结垢。热解焦油通常包含这样的化合物,其包括烃环,例如具有烃侧链的烃环,例如甲基和/或乙基侧链。在某些程度上取决于特征例如分子量,该热解焦油中存在的分子和聚集体可以是相对非挥发性和烷属烃不溶性的,例如戊烷不溶性和庚烷不溶性。特别挑战性的热解焦油包含>1wt%的甲苯不溶性化合物。这样的甲苯不溶性化合物通常是高分子量化合物,例如多环结构,其也称作焦油重质物(“TH”)。这些高分子量分子可以在热解方法过程中产生,并且它们的高分子量导致了高粘度,其使得该焦油难以加工和运输。
已经提出了将热解焦油与较低粘度的烃共混来用于改进的加工和运输热解焦油。但是,当共混重质烃时,作为高分子量分子例如沥青质沉淀的结果会发生加工和运输设施的结垢。参见例如美国专利No.5871634,其在此以其全部引入作为参考。为了减轻沥青质沉淀,可以使用方法来引导所述共混方法,例如这样的方法,其包括确定了共混物和/或其组分的不溶度值(“IN”)和/或溶剂共混物值(“SBN”)。通过将所述组分合并来降低SBN,以使得共混物的SBN大于该共混物的任何组分的IN,而实现了成功共混可以以很少或者基本上没有沥青质沉淀来完成。热解焦油通常具有高的SBN>135和高IN>80,这使得它们难以与其它重质烃共混,而没有沉淀沥青质。IN>100,例如>110,例如>130的热解焦油特别难以在不发生相分离的情况下共混。
已经尝试了将热解焦油加氢处理来降低粘度和改进IN和SBN二者的尝试,但是存在的挑战主要来自于加工装置的结垢。例如当在大约250℃-380℃的温度,大约5400kPa-20500kPa的压力,使用含有Co、Ni或者Mo的一种或多种的常规的加氢处理催化剂进行加氢处理时,加氢处理纯的SCT导致了快速的催化剂失活。这种失活归因于SCT中TH的存在,其导致在加氢处理催化剂和反应器内部件上形成不期望的沉积物(例如焦炭沉积物)。随着这些沉积物量的增加,期望的提质加工的热解焦油(例如提质加工的SCT)的产率下降和不期望的副产物的产率增加。该加氢处理反应器压降也增加,经常在能够实现期望的反应器运转周期之前达到这样的程度:此时反应器变得无法运行。
用于克服这些困难的一种方案公开在国际专利申请公开No.WO2013/033580中,其在此以其全部引入作为参考。该申请公开了在包含大量的单和多环芳族烃的效用流体(autility fluid)存在下加氢处理SCT来形成提质加工的热解焦油产物。该提质加工的热解焦油产物相比于加氢处理器进料的热解焦油组分来说通常具有降低的粘度,降低的常压沸点范围和增加的氢含量,这产生了与燃料油和其它常用的共混物-储油改进的相容性。此外,国际公开No.WO2013/033590中描述了涉及循环一部分的提质加工的热解焦油产物作为效用流体的效率改进,其也在此以其全部引入作为参考。
公开在美国专利申请公开No.2015/0315496(其在此以其全部引入作为参考)中的另一改进包括从该提质加工的热解焦油产物中分离和循环中间馏分效用流体。该效用流体包含≥10.0wt%芳族和非芳族环化合物和下面的每个:(a)≥1.0wt%的1.0环类化合物;(b)≥5.0wt%的1.5环类化合物;(c)≥5.0wt%的2.0环类化合物;和(d)≥0.1wt%的5.0环类化合物。改进的效用流体还公开在下面的专利申请中,其每个在此以其全部引入作为参考。美国专利申请公开No.2015/0368570公开了从提质加工的热解焦油产物中分离和循环效用流体。该效用流体包含1环和/或2环芳族烃和最终沸点≤430℃。美国专利申请公开No.2016/0122667公开了效用流体,其包含2环和/或3环芳族烃,并且溶解度共混值(SBN)≥120。
虽然有这些改进,但是仍然需要在加氢处理热解焦油中的进一步的改进,其允许在可观的加氢处理反应器运转周期上生产提质加工的焦油产物。
发明内容
已经发现热解焦油和特定效用流体的混合物可以用于可观的反应器运转周期的加氢处理,而无过度的反应器结垢,条件是该混合物的反应性不高于参考反应性水平。该混合物的反应性(“RM”)可以通过测量混合物的溴值(单位“BN”)来确定。已经发现对于宽范围的期望的热解焦油加氢处理条件来说,可以规定用于加工条件的参考反应性水平。参考反应性值(“RRef”)可以是预定的,并且对应于热解焦油-效用流体混合物在预定的加氢处理条件下可以具有的最大反应性(单位BN),而在该加氢处理过程中不发生过度的反应器结垢。因此,反应性RM可以与RRef比较,并且加工决定可以基于该比较来进行。当RM≤RRef时,该热解焦油-效用流体混合物可以在称作标准加氢处理条件的条件下以减少的反应器结垢和增加的运转周期来进行加氢处理。有利地,RM可以使用合适制备的热解焦油样品和效用流体在环境(例如25℃)温度确定,即使该热解焦油获自热解焦油源例如焦油分离罐,其具有明显更高的温度例如大约140℃-310℃。这明显简化了RM的测量。
因此,本发明的某些方面涉及一种提质加工热解焦油,例如来源于烃热解的焦油例如蒸汽裂解器焦油的方法。至少70wt%的该热解焦油的组分的标准沸点是至少290℃。根据该方法,该热解焦油在加氢处理之前进行热处理。该热处理包括将热解焦油在150℃-320℃的温度保持tHS的时间至少1分钟来产生热解焦油组合物(处理的热解焦油)。该热解焦油组合物与规定的效用流体合并来产生具有反应性RM的焦油-流体混合物。将该焦油-流体混合物导向具有预定的参考反应性RRef的加氢处理反应器。当该焦油-流体混合物具有RM≤RRef时,则该加氢处理可以在标准加氢处理条件下长期进行,而无明显结垢。在其它方面,该焦油-流体混合物的RM是>RRef和≤18BN。这样的焦油-流体混合物可以在温和加氢处理条件下长期加氢处理,而无明显结垢。
附图说明
附图仅仅用于说明目的,并非打算限制本发明的范围。
图1是显示某些形式的热解焦油加氢处理的图。
图2是在用于以下的加氢处理中在加氢处理过程中加氢处理反应器压降(psig)相对于运转时间天数(days on stream)的图,其用于(i)已经进行了规定的热处理的热解焦油,和(ii)尚未进行规定的热处理的热解焦油。
图3显示了焦油反应性RT(以BN表达)和热处理参数THS以及tHS之间的关系。
图4显示了不溶物含量(以wt%)和热处理参数THS以及tHS之间的关系。
具体实施方式
评价了一种包含热解焦油的焦油-流体混合物的反应性,来评估它在期望的加氢处理条件下在反应器中结垢的潜力。在本发明一方面,反应性是例如通过测量焦油-流体混合物的溴值来确定的。热解焦油样品可以例如获自焦油罐,并且冷却到大约25℃的温度。该焦油样品与足量的规定的效用流体合并来产生该焦油-流体混合物。该焦油-流体混合物的RM是以单位BN测量的。将RT与预定的参考值RRef进行比较。通常RM和RRef是使用基本上相同的方法和加工条件来确定的,例如确定包含基本上相同量的基本上相同的效用流体的焦油-流体混合物的BN。RM和RRef的比较被用于选择用于该热解焦油的不同的加工方案。例如该比较可以用于确定(a)包含具体热解焦油的焦油-流体混合物是否是在规定的标准加氢处理条件下加氢处理的合适的备选,例如当RM≤RRef,例如RM≤0.5*RRef,或者RM≤0.1*RRef时。当该焦油-流体混合物的RM>RRef时,则可用的加工方案包括进一步加工该焦油-流体混合物的焦油组分来实现焦油-流体混合物的RM≤RRef,和然后在标准加氢处理条件下加氢处理该进一步加工的焦油-流体混合物(其包含该进一步加工的焦油);和/或将该焦油导离,不进行效用流体混合或者加氢处理。非必要地,具有RM是>RRef和≤18BN的焦油-流体混合物可以在温和加氢处理条件下加氢处理。但是,更有益的可以是当(i)使用温和加氢处理条件所生产的加氢处理的焦油的价值不足以补偿该加氢处理的成本和/或(ii)该加氢处理的焦油的价值不足以补偿进一步处理的成本时,则导离该热解焦油或者它的一部分。
现在将更详细地描述评价焦油-流体混合物的反应性的某些方法,提质加工该焦油-流体混合物的热解焦油组分的某些方法和用于该焦油-流体混合物的某些加工方案。本发明不限于这些,并且这个说明不表示在本发明的更宽范围内排除了使用其它方法,工艺,设备,系统等。在本说明书和附加的权利要求中将参考下面定义的术语。
术语“热解焦油”表示(a)具有一种或多种芳族组分的烃混合物,和非必要的(b)非芳族和/或非烃分子,该混合物来源于烃热解,并且至少70%的该混合物在大气压的沸点≥大约550°F(290℃)。某些热解焦油的初始沸点≥200℃。对于某些热解焦油,≥90.0wt%的该热解焦油在大气压的沸点≥550°F(290℃)。热解焦油可以包含基于该热解焦油重量为例如≥50.0wt%,例如≥75.0wt%,例如≥90.0wt%的烃分子(包括其混合物和聚集体),其具有(i)一种或多种芳族组分,和(ii)碳原子数≥大约15。热解焦油通常的金属含量≤1.0x103ppmw,基于该热解焦油的重量,其是金属的量,远小于相同平均粘度的原油(或者原油组分)。热解焦油50℃运动粘度>500cSt。“SCT”表示获自蒸汽裂解的热解焦油。
“脂族烯烃组分”或者“脂族烯烃含量”表示焦油这样的部分,其包含具有烯属不饱和度(至少一个不饱和碳,其不是芳族不饱和度)的烃分子,这里该烃可以具有或者也可以不具有芳族不饱和度。例如乙烯基烃如苯乙烯如果存在于该热解焦油中,则将包括脂族烯烃含量。已经发现热解焦油反应性是与热解焦油的脂族烯烃含量强相关的。虽然通常确定包含热解焦油的焦油-流体混合物的反应性RM,但是在本发明范围内是确定该热解焦油本身的反应性。效用流体通常具有反应性RU,其远小于热解焦油反应性。因此使用关系RM~[RT*(焦油重量)+RU*(效用流体重量)]/(焦油重量+效用流体重量),热解焦油的RT可以来源于包含该热解焦油的焦油-流体混合物的RM,反之亦然。例如如果效用流体的RU是3,和该效用流体是焦油-流体混合物的40重量%和如果RT(该热解焦油自身的反应性)是18BN,则RM是大约12BN。
“焦油重质物”(TH)是烃热解产物,其常压沸点≥565℃和包含≥5.0wt%的具有多个芳族核的分子,基于产物重量。TH通常在25℃是固体,并且通常包括在25℃的5:1(vol:vol)比的正戊烷:SCT中不溶的SCT部分。TH通常包括沥青质和其它高分子量分子。
热解焦油的不溶物含量(“IC”)表示不溶于25体积%庚烷和75体积%甲苯的混合物中的热解焦油组分的量wt%(基于该热解焦油的重量)。IC是如下来确定的。首先,获得热解焦油和评估该热解焦油的沥青质含量,例如使用常规方法评估。接着,通过将测试部分的庚烷-甲苯混合物加入到含有测试部分的热解焦油(重量W1)的烧瓶来产生混合物。在25℃和1bar(绝对)压力的环境条件将测试部分的庚烷-甲苯混合物加入该测试部分的庚烷-甲苯混合物中。下表显示了作为该热解焦油的评估的沥青质含量函数的该热解测试部分量(W1,克),庚烷-甲苯混合物量(mL)和烧瓶体积(mL)。
表1测试部分大小、烧瓶和庚烷体积
Figure BDA0002094699020000071
在保持环境条件的同时,将烧瓶盖上盖子,并且将庚烷-甲苯混合物与热解焦油在烧瓶中混合,直到基本上全部的热解焦油溶解,然后使得该封闭烧瓶的内容物静置至少12小时。接着,用位于Buchner漏斗中的2μm孔径和重量W2的滤纸滗析所述烧瓶的静置内容物。接着,用新鲜的庚烷-甲苯混合物(25/75体积比vol:vol)清洗该滤纸,并且使得该滤纸干燥。接着,将干燥的滤纸置于烘箱中来使得滤纸达到60℃持续10分钟-30分钟时间,并且使得该滤纸冷却。接着,记录冷却滤纸的重量W3。IC是由等式IC=(W3-W2)/W1来确定的。特别期望的是燃料油,和甚至更特别是运输燃料油例如海运燃料油的IC≤6wt%,例如≤5wt%,例如≤4wt%,或者≤3wt%,或者≤2wt%,或者≤1wt%。
现在将描述本发明的方面,其包括(i)建立期望的加氢处理条件的RRef,(ii)从热解焦油源获得热解焦油,(iii)将该热解焦油与足量的规定的效用流体合并来产生焦油-流体混合物,(iv)测量该焦油-流体混合物的RM,和(v)将RM与RRef比较。当RM>RRef和特别是当RM>18时,则来自于该热解焦油源的另外的热解焦油可以进行一种或多种热处理或者再处理来产生处理的或者再处理的焦油,其然后如步骤(iii)-(v)那样再分析。作为该处理或者再处理的第一替代方案,来自于该热解焦油源的另外的热解焦油可以导离,例如不形成焦油-流体混合物。作为该处理或者再处理的第二替代方案或者与之一起,当RM>RRef和RM≤18BN,例如≤17BN,例如≤16BN或者≤14BN或者≤13BN时,该包含热解焦油、处理的热解焦油或者再处理的热解焦油的焦油-流体混合物作为加氢处理器进料导向在温和加氢处理条件下运行的加氢处理阶段,来产生加氢处理的焦油。当RM≤RRef时,该包含热解焦油、处理的热解焦油或者再处理的热解焦油的焦油-流体混合物可以作为加氢处理器进料导向在标准加氢处理条件下运行的加氢处理阶段来产生加氢处理的焦油。现在将更详细地描述代表性的热解焦油,其可以受益于前述的加工。本发明不限于这些热解焦油,并且本说明书不表示在本发明的更宽范围内排除了其它热解焦油。
热解焦油
热解焦油是烃热解例如蒸汽裂解的产物或者副产物。来自于热解的流出物通常处于混合物形式,其包含未反应的进料、该进料在热解过程中所产生的不饱和烃、和热解焦油。该热解焦油通常包含≥90wt%的热解流出物的分子,其常压沸点≥290℃。除了烃之外,该热解进料非必要地进一步包含稀释剂,例如氮气,水等中的一种或多种。蒸汽裂解,其产生了SCT,是一种形式的热解,其使用了包含可观量的蒸汽的稀释剂。现在将更详细地描述蒸汽裂解。本发明不限于蒸汽裂解所产生的热解焦油,并且本说明书不意味着排除通过本发明更宽范围内的其它热解方法来产生热解焦油。
蒸汽裂解
蒸汽裂解设备通常包含用于产生蒸汽裂解流出物的炉设施和用于从蒸汽裂解流出物中除去多个产物和副产物例如轻质烯烃和热解焦油的回收设施。该炉设施通常包括多个蒸汽裂解炉。蒸汽裂解炉通常包括两个主区段:对流区段和辐射区段,该辐射区段通常含有燃烧加热器。来自于该燃烧加热器的烟道气从辐射区段送出到对流区段。该烟道气流过对流区段,然后导离到例如一种或多种处理来除去燃烧副产物例如NOx。将烃引入位于对流区段中的管式盘管(对流盘管)。蒸汽也引入该盘管,在这里它与烃合并来产生蒸汽裂解进料。通过烟道气的间接加热和通过蒸汽的直接加热的组合导致至少一部分的蒸汽裂解进料的烃组分发生汽化。该含有汽化的烃组分的蒸汽裂解进料然后从对流盘管转移到位于辐射区段中的管状辐射管。该蒸汽裂解进料在辐射管中的间接加热导致至少一部分的该蒸汽裂解进料的烃组分裂解。辐射区段中的蒸汽裂解条件可以包括例如下面的一种或多种:(i)温度是760℃-880℃,(ii)压力是1.0-5.0bar(绝对),或者(iii)裂解停留时间0.10-2.0秒。
蒸汽裂解流出物从该辐射区段导出和冷却,通常用水或者冷却油进行冷却。该冷却的蒸汽裂解流出物(“冷却流出物”)从炉设施导离到回收设施,用于分离和回收蒸汽裂解进料反应的和未反应的组分。该回收设施通常包括至少一个分离阶段,例如用于从冷却的流出物中分离下面的一种或多种:轻质烯烃,蒸汽裂解器石脑油,蒸汽裂解器瓦斯油,SCT,水,轻质饱和烃,分子氢等。
蒸汽裂解进料通常包含烃和蒸汽,例如≥10.0wt%烃,基于该蒸汽裂解进料的重量,例如≥25.0wt%,≥50.0wt%,例如≥65wt%。虽然该烃可以包含一种或多种轻质烃例如甲烷,乙烷,丙烷,丁烷等,但是特别有利地是可以包括大量更高分子量的烃。虽然这样做通常降低了进料成本,但是蒸汽裂解这样的进料通常增加了蒸汽裂解流出物中的SCT的量。一种合适的蒸汽裂解进料包含≥1.0wt%,例如≥10wt%,例如≥25.0wt%,或者≥50.0wt%(基于该蒸汽裂解进料的重量)的烃化合物,其在环境温度和大气压时处于液相和/或固相。
该蒸汽裂解进料包含水和烃。烃通常包含≥10.0wt%,例如≥50.0wt%,例如≥90.0wt%(基于该烃的重量)的以下的一种或多种:石脑油,瓦斯油,真空瓦斯油,蜡渣油,常压渣油,渣油混合物,或者原油;包括含有≥大约0.1wt%沥青质的那些。当所述烃包括原油和/或其一种或多种馏分时,该原油非必要地在包括在蒸汽裂解进料之前脱盐。原油馏分可以通过从原油中分离常压管式蒸馏釜(“APS”)塔底产物,随后通过真空管式蒸馏釜(“VPS”)处理该APS塔底产物来产生。一个或多个气液分离器可以用于辐射区段上游,例如用于分离和导离原油或者原油组分中的一部分的任何非挥发物。在某些方面,这样的分离阶段是与蒸汽裂解器如下来整合的:在对流区段预热该原油或者其馏分(和非必要地通过加入稀释蒸汽),分离含有非挥发物的塔底料流,然后将初级蒸气塔顶料流作为进料导向辐射区段。
合适的原油包括例如高硫直馏原油,例如富含多环芳族烃的那些。例如该蒸汽裂解进料的烃可以包括≥90.0wt%的一种或多种原油和/或一种或多种原油馏分,例如获自常压APS和/或VPS的那些;蜡渣油;常压渣油;原油污染的石脑油;不同的渣油混合物;和SCT。
SCT通常在一个或多个分离阶段从冷却的流出物中除去,例如作为塔底料流从一个或多个焦油罐中除去。这样的塔底料流通常包含≥90.0wt%的SCT,基于该塔底料流的重量。该SCT可以例如沸腾范围≥大约550°F(290℃)和可以包含碳原子数≥大约15的分子及其混合物。通常,冷却的流出物包括≥1.0wt%的C2不饱和物和≥0.1wt%的TH,该重量百分比是基于该热解流出物的重量。通常该冷却的流出物也包含≥0.5wt%的TH,例如≥1.0wt%TH。
现在将更详细地描述代表性的SCT。本发明不限于这些SCT,并且本说明书不表示排除在本发明的更宽范围内加工其它热解焦油。
蒸汽裂解器焦油
常规的分离装置可以用于从冷却的蒸汽裂解流出物中分离SCT和其它产物和副产物,例如一种或多种的闪蒸罐,分离罐,分馏塔,水冷却塔,间接冷凝器等。合适的分离阶段描述在例如美国专利No.8083931中。SCT可以获自冷却的流出物本身和/或获自已经从冷却的流出物中分离的一种或多种料流。例如SCT可以获自蒸汽裂解器瓦斯油料流和/或蒸汽裂解器的主分馏塔的塔底料流,闪蒸罐塔底料流(例如位于热解炉下游和主分馏塔上游的一种或多种焦油分离罐的塔底料流)或者其组合。某些SCT是主分馏塔塔底料流和焦油分离罐塔底料流的混合物。
通常来自于一种或多种的这些来源的SCT料流通常包含≥90.0wt%的SCT,基于该料流的重量,例如≥95.0wt%,例如≥99.0wt%。大于90wt%的SCT料流重量的其余部分(例如非SCT的料流部分,如果有的话)通常是颗粒。该SCT通常包括≥50.0wt%,例如≥75.0wt%,例如≥90.0wt%的冷却的流出物的TH,基于冷却的流出物中的总重量TH。
TH通常处于聚集体形式,其包括氢和碳,并且其在至少一个维度中的平均尺寸是10.0nm-300.0nm和平均碳原子数≥50。通常,TH包含≥50.0wt%,例如≥80.0wt%,例如≥90.0wt%的聚集体,它的C:H原子比是1.0-1.8,分子量是250-5000和熔点是100℃-700℃。
代表性的SCT通常具有(i)TH含量5.0wt%-40.0wt%,基于该SCT的重量,(ii)API比重(在温度15.8℃测量)≤8.5°API,例如≤8.0°API,或者≤7.5°API;和(iii)50℃运动粘度是600cSt-1.0x107cSt,其是通过A.S.T.M.D445测量的。该SCT的例如硫含量可以>0.5wt%,例如0.5wt%-7.0wt%,基于该SCT的重量。在其中蒸汽裂解进料不包含可观量的硫的情况中,该SCT可以包含≤0.5wt%硫,例如≤0.1wt%,例如≤0.05wt%硫,基于该SCT的重量。
该SCT可以具有例如(i)硫含量是0.5wt%-7.0wt%,基于该SCT的重量;(ii)TH含量是5.0wt%-40.0wt%,基于该SCT的重量;(iii)15℃密度是1.01g/cm3-1.19g/cm3,例如1.07g/cm3-1.18g/cm3;和(iv)50℃运动粘度是700cSt-1.0x107cSt。所述规定的加氢处理对于15℃密度≥1.10g/cm3,例如≥1.12g/cm3,≥1.14g/cm3,≥1.16g/cm3,或者≥1.17g/cm3的SCT是特别有利的。非必要地,该SCT的50℃运动粘度≥1.0x104cSt,例如≥1.0x105cSt,或者≥1.0x106cSt,或者甚至≥1.0x107cSt。非必要地,该SCT的IN>80,并且>70wt%的该热解焦油的分子的常压沸点≥290℃。
非必要地,该SCT的标准沸点≥290℃,15℃运动粘度≥1x104cSt,和密度≥1.1g/cm3。该SCT可以是混合物,其包括第一SCT和一种或多种另外的热解焦油,例如第一SCT和一种或多种另外的SCT的组合。当该SCT是混合物时,通常至少70wt%的该混合物的标准沸点是至少290℃,和包括烯属烃,其有助于该焦油在加氢处理条件下的反应性。当该混合物包含第一和第二热解焦油(它的一种或多种非必要地是SCT)时,则≥90wt%的该第二热解焦油非必要的标准沸点≥290℃。
已经发现在加氢处理包含具有过量的烯属烃的SCT的焦油-流体混合物过程中发生了反应器结垢的增加。为了减少反应器结垢量,有益的是该焦油-流体混合物中的SCT的烯烃含量≤10.0wt%(基于SCT重量),例如≤5.0wt%,例如≤2.0wt%。更具体地,已经观察到当该焦油-流体混合物的SCT具有(i)乙烯基芳族烃量≤5.0wt%(基于SCT重量),例如≤3wt%,例如≤2.0wt%和/或(ii)引入了乙烯基芳族烃的聚集体的量≤5.0wt%(基于SCT重量),例如≤3wt%,例如≤2.0wt%时,在加氢处理过程中发生了较少的反应器结垢。
在某些方面,该热解焦油(其可以是一种或多种焦油的共混物)选自那些,其中至少70wt%的该热解焦油混合物的组分的标准沸点是至少290℃,和非必要地具有IN>80。
本发明某些方面包括将SCT与规定量的规定的效用流体合并来产生焦油-流体混合物,确定该焦油-流体混合物的反应性RM,将RM和预定的参考反应性RRef进行比较,然后使用该比较来选择SCT的加工方案。现在将更详细地描述某些形式的效用流体和焦油-流体混合物。本发明不限于这些形式,并且本说明书不表示排除在本发明的更宽范围内使用其它效用流体和焦油-流体混合物。
效用流体
该效用流体通常包含多环化合物的混合物。所述环可以是芳族或者非芳族的,并且可以包含多个取代基和/或杂原子。例如该效用流体可以包含的环化合物的量≥40.0wt%,≥45.0wt%,≥50.0wt%,≥55.0wt%或者≥60.0wt%,基于该效用流体的重量。在某些方面,至少一部分的该效用流体获自该加氢处理器流出物,例如通过一种或多种分离来获得。这可以如美国专利No.9090836所公开来进行,其在此以其全部引入作为参考。
通常,该效用流体包含芳族烃,例如≥25.0wt%,例如≥40.0wt%,或者≥50.0wt%,或者≥55.0wt%,或者≥60.0wt%的芳族烃,基于该效用流体的重量。该芳族烃可以包括例如1,2和3环芳族烃化合物。例如该效用流体可以包含≥15wt%的2环和/或3环芳族烃,基于该效用流体的重量,例如≥20wt%,或者≥25.0wt%,或者≥40.0wt%,或者≥50.0wt%,或者≥55.0wt%,或者≥60.0wt%。使用包含具有2环和/或3环芳族烃化合物的效用流体是有利的,因为含有这些化合物的效用流体通常表现出可观的SBN
该效用流体通常的A.S.T.M.D86 10%蒸馏点≥60℃和90%蒸馏点≤425℃,例如≤400℃。在某些方面,该效用流体的真实沸点分布是初始沸点≥130℃(266°F)和最终沸点≤566℃(1050°F)。在其它方面,该效用流体的真实沸点分布是初始沸点≥150℃(300°F)和最终沸点≤430℃(806°F)。在仍然的其它方面,该效用流体的真实沸点分布是初始沸点≥177℃(350°F)和最终沸点≤425℃(797°F)。真实沸点分布(在大气压的分布)可以例如通过常规方法例如A.S.T.M.D7500方法测定。当最终沸点大于该标准中的规定时,则真实沸点分布可以通过外推来确定。一种具体形式的效用流体的真实沸点分布具有初始沸点≥130℃和最终沸点≤566℃;和/或包含≥15wt%的2环和/或3环芳族化合物。
该焦油-流体混合物是通过将该热解焦油与用于该焦油-流体混合物的足量效用流体合并来产生的,其粘度对于将该焦油-流体混合物传送到加氢处理来说是足够低的,例如该焦油-流体混合物的50℃运动粘度≤500cSt。要达到这样的粘度,该焦油-流体混合物中的效用流体和热解焦油的量通常是大约20.0wt%-大约95.0wt%的该热解焦油和大约5.0wt%-大约80.0wt%的效用流体,基于该焦油-流体混合物的总重量。例如该焦油-流体混合物中的效用流体和热解焦油的相对量可以是(i)大约20.0wt%-大约90.0wt%的热解焦油和大约10.0wt%-大约80.0wt%的效用流体,或者(ii)大约40.0wt%-大约90.0wt%的热解焦油和大约10.0wt%-大约60.0wt%的效用流体。效用流体:热解焦油重量比通常≥0.01,例如0.05-4.0,例如0.1-3.0,或者0.3-1.1。在某些方面,特别是当该热解焦油包含代表性SCT时,该焦油-流体混合物可以包含50wt%-70wt%的热解焦油,并且≥90wt%的该焦油-流体混合物的余量包含规定的效用流体,例如≥95wt%,例如≥99wt%。虽然该效用流体可以与该热解焦油合并来在加氢处理阶段内产生焦油-流体混合物,但是通常将该热解焦油和效用流体在加氢处理上游合并,例如通过将效用流体加入热解焦油中来合并。
在某些方面,该热解焦油与效用流体合并来产生焦油-流体混合物,其用作加氢处理器进料。通常这些方面的特征具有下面的一种或多种:(i)SBN≥100,例如SBN≥110的效用流体;(ii)IN≥70,例如≥80的热解焦油;和(iii)组合物中>70wt%的该热解焦油渣油的常压沸点≥290℃,例如≥80wt%,或者≥90wt%。该用作加氢处理器进料的焦油-流体混合物可以具有例如SBN≥110,例如≥120,或者≥130。已经发现当提供IN>110的加氢处理热解焦油时,存在减少了反应器堵塞的益处,在与效用流体合并后,该加氢处理器进料的SBN≥150,≥155或者≥160。该热解焦油可以具有相对大的不溶度值,例如IN>80,特别是>100或者>110,条件是该效用流体具有相对大的SBN,例如SBN≥100,≥120或者≥140。
确定焦油-流体混合物的反应性RM
焦油-流体混合物的热解焦油在加氢处理过程中的结垢倾向(例如反应性)在不同批次之间是不同的,这取决于例如该热解焦油在热解过程中和其后的热历史。已经发现热解焦油反应性是与该焦油的烯属烃含量,特别是该焦油的脂族烯烃含量和更特别是该焦油的乙烯基芳族含量良好相关的。该焦油保留了反应性,甚至在它与规定量的规定的效用流体合并来产生焦油-流体混合物之后也是如此。焦油-流体混合物的反应性RM和参考反应性RRef可以通过任何方便的方法来确定,例如通过测量以单位BN表达的溴值来确定。
通过溴值确定RM
已经发现热解焦油的反应性RT和焦油-流体混合物的反应性RM是与该焦油的脂族烯烃含量,特别是苯乙烯类烃和二烯的含量良好相关的。虽然不希望受限于任何具体理论,但是据信焦油中的脂族烯烃化合物(即,该焦油的脂族烯烃组分)具有在加氢处理过程中聚合的倾向,这导致形成焦炭前体,其会堵塞或者以其它方式使得反应器结垢。结垢在不存在通过催化剂氢化时更普遍,例如在预热器中和加氢处理反应器的死体积区域中。结果,焦油的脂族烯烃含量的某些量度例如BN是与焦油反应性良好相关的,并且RM,RT和RRef可以以BN单位来表达,即,100g热解焦油样品(例如通过反应和/或吸附)所消耗的溴(作为Br2)的量(克)。溴指数(“BI”)可以用于代替或者与BN测量一起使用,这里BI是100g热解焦油所消耗的Br2的质量(mg)。
在连续或者半连续加工中,方便地是将SCT样品从SCT源中抽出,例如闪蒸罐分离器的塔底产物、焦油存储罐等。例如SCT样品可以在焦油从冷却的流出物中分离后获得,例如取样该焦油作为闪蒸罐分离器的塔底产物(主要是液体)部分,例如从图1的管线63中取样。因此在某些方面,SCT样品是以温度140℃-310℃,例如190℃-270℃提供的。该SCT样品与足够的效用流体合并来实现焦油-流体混合物的通常≤500cSt的预定的50℃运动粘度。本领域技术人员将理解SCT样品中的SCT的量不是关键的,条件是该样品包含足够的焦油来产生用于进行BN测量的焦油-流体混合物。虽然该BN测量可以用该焦油-流体混合物在高温进行,但是通常在进行BN测量之前将该焦油-流体混合物冷却到大约25℃的温度,来测定该焦油-流体混合物的烯属烃含量。
测量重质烃的BN的常规方法可以用于测定RM,但是本发明不限于此。例如焦油-流体混合物的BN可以通过在应用于轻质烃料流时从常规的BN方法外推来确定,例如电化学滴定,如A.S.T.M.D-1159所规定的;比色滴定,如A.S.T.M.D-1158所规定的;和库仑卡尔费休滴定法(coulometric Karl Fischer titration)。通常,该滴定是在温度≤环境温度,例如≤25℃的焦油样品上进行的。虽然所述的A.S.T.M.标准指示用于较低沸点样品,但是已经发现它们也适用于测量热解焦油BN。进行此的合适的方法由D.J.Ruzicka和K.Vadum公开在Modified Method Measures Bromine Number of Heavy Fuel Oils,Oil and GasJournal,1987年8月3日,48-50中;其在此以其全部引入作为参考。可选择地,碘值测量(使用例如A.S.T.M.D4607方法,WIJS方法或者Hübl方法)可以用作BN的替代方案,来建立RM,RT和RRef中的一种或多种。BN可以通过下式由碘值来近似得出:
BN~碘值*(I2的原子量)/(Br2的原子量)。
现在将更详细描述用于测定RRef的合适的方法。本发明不限于这些方法,并且本说明书不表示排除在本发明的更宽范围内使用其它方法来测量RRef
确定RRef
可以对标准加氢处理条件内的宽范围的加工条件建立参考反应性RRef。虽然具体加工条件(或者横跨标准加氢处理条件整个范围的具体加工条件组)的RRef可以通过模拟研究来确定,例如通过模拟在所选择的加氢处理条件下重质烃沉积物的产率来确定,但是通常更方便地是经验确定RRef
一种确定RRef的方法包括提供一组大约10个热解焦油(或者其混合物)。所述组中的每个热解焦油的烯属烃含量与其它的不同(理想地该烯属烃含量值是基本上等间距的)。焦油-流体混合物是由所述组中的每个热解焦油,通过将每个热解焦油与预定量的规定的效用流体合并来产生的。基本上相同预定量的基本上相同的效用流体用于制备所述组中的每个焦油-流体混合物。虽然该预定的效用流体量可以选自宽范围值,但是它通常选择来实现所述组中全部焦油-流体混合物的50℃运动粘度≤500cSt。通常,热解焦油的量是50wt%-70wt%,并且≥90wt%的余量是所述的规定的效用流体,例如≥95wt%,例如≥99wt%。例如预定量的效用流体可以是大约40wt%,例如当所述组中每个焦油-流体混合物包含大约60wt%的热解焦油和大约40wt%(预定量)的规定的效用流体时。通过在标准加氢处理条件内的多个预选的加氢处理条件(例如渐增苛刻度的条件)加氢处理所述组中的每个焦油-流体混合物,可以产生反应性(“R”)值表。在每个预选的加氢处理条件,RRef对应于没有观察到反应器结垢的该焦油-流体混合物具有最大RM的RM(在焦油-流体组的那些中),例如否则将通过反应器压降来指示,其在预定的加氢处理时间持续期流逝之前高于预定值。例如在30天或更少的预定的加氢处理时间持续期之后,当反应器压降高于运行起始时反应器压降的5%或者更大的预定值时,这可以指示反应器结垢。当期望的是指定用作在标准加氢处理条件内的具体加氢处理条件下加氢处理焦油-流体混合物(其不是前述组的成员)的进料时,测量了该焦油-流体混合物的RM。将这个RM值与选自制表的RRef值的R(其最接近地对应于所选择的加氢处理条件)进行比较。当RM小于RRef,例如≤75%的RRef,例如≤50%的RRef,或者≤25%的RRef,或者≤10%的RRef时,指定的热解焦油的加氢处理可以在所选择的标准加氢处理条件有效进行,具有很少或者没有反应器结垢。
作为一个例子,在规定的标准加氢处理条件内预选的加氢处理条件下,例如平均床温≥480℃(例如≥500℃)和反应器中平均热解焦油停留时间是至少120秒(例如至少160秒),加氢处理包含规定的效用流体和代表性热解焦油的焦油-流体混合物时,RRef通常≤12BN,例如≤11BN,例如≤10BN,或者≤9BN,或者≤8BN。
比较RM和RRef
在某些方面,RM是与预定的RRef如下来比较的。参考反应性RRef是预定的,如用于期望的加氢处理条件所规定的。将热解焦油样品从热解焦油源抽出。将该样品与足量的规定的效用流体样品合并来实现50℃运动粘度≤500cSt,通常是基于该焦油-流体混合物重量为30wt%-50wt%的效用流体。测量了该焦油-流体混合物的RM,例如使用BN。如果RM≤RRef,则该热解焦油源中的至少一部分的热解焦油的其余部分(例如在除去样品后保留的至少一部分的焦油)可以与规定的效用流体合并(基本上与测试的焦油-流体混合物相同的相对量)来产生焦油-流体混合物,其作为进料导向加氢处理阶段,来在标准加氢处理条件下加氢处理。如果RM>RRef但是≤18BN,则该热解焦油源中的至少一部分的热解焦油的其余部分可以与规定的效用流体合并(与测试的焦油-流体混合物基本上相同的相对量)来产生焦油-流体混合物,其作为进料导向加氢处理阶段,用于在温和加氢处理条件下加氢处理。当取样的热解焦油的焦油-流体混合物的RM>18BN时,则至少一部分的热解焦油的其余部分可以导离来用于例如存储或者其它加工,无需加氢处理。但是更通常地,将这样的焦油处理(例如与较低RT的热解焦油共混和/或一种或多种热处理)来产生处理的焦油,其当与规定量的规定的效用流体合并时,产生了RM≤18BN和优选≤RRef的焦油-流体混合物。可以重复该热解焦油的处理(例如再处理处理过的热解焦油),来产生再处理的热解焦油,其当与规定量的规定的效用流体合并时,产生了RM≤18BN和优选≤RRef的焦油-流体混合物。该规定的处理和再处理可以进行直到包含处理(或者再处理的)焦油的焦油-流体混合物的RM≤18为止,优选直到RM不高于RRef期望的量为止(例如RM≤25%的RRef),或者直到不保证进一步的再处理,如可以是这样的情况,它们将不产生经济上或者加工上的益处。
通过热处理来处理或者再处理热解焦油
热解焦油的RT(基于焦油测量)和由该焦油产生的焦油-流体混合物的RM可以通过该热解焦油的一种或多种热处理来降低(例如改进)。常规热处理适于热处理热解焦油,包括热浸泡(heat soaking),但是本发明不限于此。虽然焦油-流体混合物的RM可以通过将该热解焦油与较低烯属烃含量的第二热解焦油共混来改进,但是更通常的是通过热处理该热解焦油来改进RT(和因此RM)。据信规定的热处理对于降低焦油的脂族烯烃含量是特别有效的。例如当该焦油-流体混合物的RM是19BN-35BN时,则在该处理的热解焦油与效用流体合并之前热处理该热解焦油可以产生包含热处理的焦油的焦油-流体混合物,该混合物的RM≤18BN。
一种代表性热解焦油是SCT(“SCT1”),它的RT>28BN(基于焦油),例如RT是大约35;15℃密度≥1.10g/cm3;50℃运动粘度≥1.0x104cSt;IN>80;其中≥70wt%的SCT1的烃组分的常压沸点≥290℃。SCT1可以获自SCT源,例如获自位于蒸汽裂解器流出物冷却的下游的分离器罐(例如焦油罐)的塔底产物。所述热处理可以包括将SCT1在温度T1-T2保持≥tHS的时间。T1≥150℃,例如≥160℃,例如≥170℃,或者≥180℃,或者≥190℃,或者≥200℃。T2≤320℃,例如≤310℃,例如≤300℃,或者≤290℃,和T2≥T1。tHS≥1分钟,例如≥10分钟,例如≥100分钟,或者通常是1分钟-400分钟。条件是T2≤320℃,使用≥10min,例如≥50min,例如≥100min的tHS通常产生了比在较低的tHS所产生的那些更好的处理的焦油。
虽然本发明不限于此,但是加热可以在焦油罐的下段和/或在与该焦油分离罐相连的SCT管线和装置中进行。例如通常焦油罐接收冷却的含有SCT的蒸汽裂解器流出物。虽然蒸汽裂解器是以热解模式运行的,但是SCT聚集在该焦油罐的下部区域,在这里连续抽出SCT来防止SCT在罐中过度积聚。一部分抽出的SCT可以保存用于测量RT,RM和RRef中的一种或多种。其余抽出的SCT可以从该焦油罐导离和分成两个分别的SCT料流。通常,抽出的SCT料流中所存在的至少一部分的任何固体(特别是粒度>10000μm的那些)是在所述料流分开之前进行除去的。至少一部分的该第一料流(循环部分)循环到该焦油罐的下部区域。将至少该第二料流的循环部分也循环到焦油罐的下部区域,例如与第一料流的循环部分一起或者分别进行。通常≥75wt%的该第一料流存在于循环部分中,例如≥80wt%,或者≥90wt%,或者≥95wt%。通常≥40wt%的该第二料流存在于循环部分中,例如≥50wt%,或者≥60wt%,或者≥70wt%。非必要地,存储部分也是从第二料流分开的,例如用于在焦油罐中存储。通常,在除去循环部分之后,该存储部分≥第二料流其余部分的90wt%。
通常,该第一料流的循环部分的平均温度比焦油罐下部区域中的SCT平均温度小至多60℃,例如至多50℃或更小,或者至多25℃或更小,或者至多10℃或更小。这可以例如通过用于将第一料流传送到焦油罐的管线和装置的热绝缘来实现。将第二料流或者其循环部分冷却到这样的平均温度,其(i)小于第一料流的循环部分,和(ii)比焦油罐的下部区域的SCT的平均温度小至少60℃,例如至少70℃或更低,例如至少80℃或更低,或者至少90℃或更低,或者至少100℃或更低。这可以通过冷却第二料流来实现,例如使用一种或多种热交换器来冷却。如果需要,效用流体可以作为冲释剂(a flux)加入第二料流。如果效用流体加入该第二料流,则当另外的效用流体与SCT合并来产生焦油-流体混合物时,要考虑加入的效用流体冲释剂的量,来实现在规定范围内期望的焦油:流体重量比。
SCT的热处理或者再处理可以通过调控下面的来控制:(i)第二料流的循环部分:抽出的SCT料流的重量比,和(ii)第一料流的循环部分:第二料流的循环部分的重量比。已经发现控制这些比率之一或二者能够将焦油罐下部区域中的SCT的平均温度有效保持在期望的范围T1-T2内持续≥1分钟的处理时间tHS。在该焦油罐和相关管线中在高温较大的SCT循环速率对应于较大的SCT停留时间,并且通常增加了该焦油罐的液体水平的高度(焦油罐下部区域中液体SCT的高度,例如紧邻根部(boot)区域)。通常,第二料流的循环部分:抽出的SCT料流的重量比≤0.5,例如≤0.4,例如≤0.3,或者≤0.2,或者0.1-0.5。通常,第一料流的循环部分:第二料流的循环部分的重量比≤5,例如≤4,例如≤3,或者≤2,或者≤1,或者≤0.9,或者≤0.8,或者0.6-5。虽然不要求将焦油罐下部区域中SCT的平均温度保持在基本上恒定值(THS),但是通常就是这样作的。THS可以是例如150℃-320℃,例如160℃-310℃,或者≥170℃-300℃。在某些方面,该热处理条件包括(i)THS比T1大至少10℃,和(ii)THS是150℃-320℃。例如通常THS和tHS范围包括180℃≤THS≤320℃和5分钟≤tHS≤100分钟;例如200℃≤THS≤280℃和5分钟≤tHS≤30分钟。条件是THS≤320℃,使用≥10分钟,例如≥50分钟,例如≥100分钟的tHS通常产生了比在较低tHS所产生的那些更好的处理的焦油。
该规定的热处理能够有效降低代表性SCT的RT来实现该焦油-流体混合物的RM≤18BN。例如所述热处理可以产生SCT,其当与规定的效用流体合并时产生了这样的焦油-流体混合物,它的RM≤0.9*RRef,例如RM≤0.75*RRef,或者RM≤0.5*RRef,或者例如RM≤0.1*RRef。通常,该热处理导致焦油-流体混合物的RM
Figure BDA0002094699020000211
18BN,例如≤16BN,例如≤12BN,或者≤10BN,或者≤8BN。在规定的温度范围T1-T2的温度进行规定的时间tHS≥1分钟的热处理的益处在于它与通过在更大温度进行的热处理所获得的处理的焦油相比明显减少了处理的焦油中的IC。当THS≤320℃,例如≤300℃,例如≤250℃,或者≤200℃和tHS≥10分钟,例如≥100分钟时尤其如此。较低的IC含量例如≤6wt%,例如≤5wt%,或者≤3wt%,或者≤2wt%增加了热处理的焦油用作燃料油例如运输燃料油例如海运燃料油的适用性。它还降低了对于该加氢处理上游除去固体的需要。
虽然通常在一种或多种焦油罐和相关的管线中进行SCT热处理,但是本发明不限于此,例如当热处理包括热浸泡时,该热浸泡可以至少部分地在一种或多种浸泡器罐和/或容器,管道和与之相连的其它装置(例如分馏塔,水冷塔,间接冷凝器)中进行,例如(i)将热解焦油从热解流出物中分离,和/或(ii)将该热解焦油送去加氢处理。热处理的位置不是关键的。该热处理可以在任何方便的位置进行,例如在焦油从热解流出物中分离之后和加氢处理之前,例如在焦油罐下游和热处理的焦油与效用流体混合的上游。
在某些方面,该进行热处理的热解焦油包含SCT或者包含SCT的共混物。至少部分的该热处理可以如图1所示来进行。如该图所示,来自于蒸汽裂解器炉设施的冷却的流出物经由管线61导向焦油分离罐62。裂解气经由管线54从所述罐除去。SCT在该罐下部区域中冷凝(根部区域,如所示的),并且抽出的SCT料流经由管线63导离所述罐到达泵64。在泵64之后,该抽出的料流分成第一循环料流58和第二循环料流57,其是从抽出的料流转移的。该第一和第二循环料流合并作为循环料流经由管线59到罐62。提供一个或多个热交换器55来冷却管线57和65中的SCT,例如用水冷却(未示出)。如果需要,管线56提供效用流体非必要的冲释剂。阀V1,V2和V3调控抽出料流的量,其导向第一循环料流,第二循环料流和经由管线65导向加氢处理的料流。管线58,59和63可以绝缘来将SCT的温度保持在热处理期望的温度范围。热处理时间tHS可以通过增加穿过阀V1和V2的SCT的流量来增加,其将罐62中的SCT液体水平从初始水平例如L1朝着L2升高。
热处理的SCT通过阀V3和经由管线65导向包含至少一个加氢处理反应器的加氢处理设施。在图1使用代表性SCT例如SCT1所示的方面,SCT在焦油罐下部区域(低于L2)在热处理过程中的平均温度THS是200℃-275℃,和热交换器55将第二料流的循环部分冷却到60℃-80℃的温度。时间tHS例如可以≥10分钟,例如10分钟-30分钟,或者15分钟-25分钟。
可用于加工所处理的或者再处理的焦油(每个是热解焦油组合物)的方案是基于RM和RRef的比较结果。如果RM≤RRef,则处理的焦油(例如至少一部分的SCT,其在除去用于测量RM的样品后保留在焦油罐62中)可以经由管线65导向加氢处理设施,在这里它与效用流体合并来产生加氢处理器进料,用于在标准加氢处理条件下的加氢处理。如果RM>RRef和RM>18BN,则处理的焦油或者其一部分可以再处理(例如共混和/或另外的热处理,例如增加的循环)来实现RM≤18BN和优选RM≤RRef。含有处理的(或者再处理的)SCT的焦油-流体混合物(满足关系式RM>RRef和RM≤18BN)可以在温和加氢处理条件下加氢处理。但是通常,进行处理或者再处理(例如另外共混和/或另外热浸泡)来实现RM≤0.9*RRef,例如RM≤0.75*RRef,或者RM≤0.5*RRef,或者例如RM≤0.1*RRef;或者RM≤18BN,例如≤12BN,例如≤10BN,或者≤8BN。
在连续运行中,作为进料经由管线65导向加氢处理的焦油-流体混合物中所存在的SCT通常包含≥50wt%的可用于在罐62中加工的SCT,例如SCT例如≥75wt%,例如≥90wt%。在某些方面,基本上全部可用于加氢处理的SCT与规定量的规定的效用流体合并来产生焦油-流体混合物,其导向加氢处理。取决于例如加氢处理器容量限度,管线64中的一部分的SCT可以导离,例如用于存储或者进一步加工,包括存储,随后加氢处理。
现在将参考图1来描述本发明的某些方面,其中焦油-流体混合物是用于在规定的加氢处理条件下(标准加氢处理条件或者温和加氢处理条件,依情况而定)加氢处理来产生加氢处理的热解焦油的进料。本发明不限于这些方面,并且本说明书不表示排除在本发明更宽范围内的其它方面。
加氢处理
在加氢处理之前该SCT进料通常与效用流体合并来产生焦油-流体混合物(加氢处理器进料)。该加氢处理器进料是在包含分子氢的处理气存在下,和通常在至少一种催化剂存在下加氢处理。该加氢处理产生了加氢处理的SCT产物(加氢处理的热解焦油),其通常表现出下面的一种或多种:相比于加氢处理器进料的热解焦油组分来说降低的粘度、降低的常压沸点范围和增加的氢含量。这些特征又导致改进了焦油与其它重质油共混物储油的相容性,和改进了作为燃料油和共混物-储油的效用。
取决于通过比较RRef和加氢处理器进料的RM所示的加工方案,该加氢处理是在标准加氢处理条件或者温和加氢处理条件下进行的。识别加氢处理的名称不是关键的。例如该加氢处理可以用下面的一种或者多种来表征:加氢裂化(包括选择性加氢裂化),氢化,加氢处理,加氢脱硫,加氢脱氮,加氢脱金属,加氢脱芳族烃,加氢异构化或者加氢脱蜡。该加氢处理可以在至少一个容器或者区域中进行,其位于例如热解阶段下游的加氢处理阶段内和在其中回收该加氢处理的焦油的一个或多个阶段。通常,加氢处理区域中的加氢处理温度是该加氢处理反应器的催化剂床的平均温度(所述床的入口和出口温度差值的一半)。当该加氢处理反应器包含大于一个加氢处理区域和/或大于一个催化剂床(如图1所示)时,则该加氢处理温度是加氢处理反应器的平均温度,例如(最上游催化剂床的入口温度和最下游催化剂床的出口温度的差值的一半)。
加氢处理是在氢气存在下进行的,例如如下进行:(i)将分子氢与加氢处理上游的加氢处理器进料合并,和/或(ii)将分子氢在一个或多个管道或者管线中导向加氢处理阶段。虽然相对纯的分子氢可以用于该加氢处理,但是通常令人期望的是使用“处理气”,其包含对于加氢处理来说足够的分子氢和非必要的其它物质(例如氮气和轻质烃例如甲烷),其通常不会不利地干扰或者影响所述的反应或者产物。该处理气非必要地包含≥大约50vol%的分子氢,例如≥大约75vol%,基于导向加氢处理阶段的处理气的总体积。
再次参见图1,管线65中的SCT与经由管线310供给的效用流体合并来产生加氢处理器进料,其经由管道320导向第一预热器70。非必要地,补充效用流体可以经由管道330加入。该加氢处理器进料(其通常主要处于液相)经由管道370导向补充预热阶段90。SCT和效用流体在管线310和非必要的管线56和330中合并产生了具有反应性RM的焦油-流体混合物,用作加氢处理器进料。补充预热阶段90可以例如是燃烧加热器。循环的处理气,其包含分子氢,获自管道265,并且如果需要则与通过管道131供给的新鲜的处理气混合。在经由管道80导向补充预热阶段90之前,该处理气经由管道60导向第二预热器360。加氢处理反应器110中的结垢可以通过增加预热器70和90中的进料预热器任务(duty)来降低。已经令人惊讶地发现当RM≤RRef时可以降低热解焦油预热器任务,甚至当该加氢处理在标准加氢处理条件下进行时也是如此。甚至更令人惊讶地,已经发现对于RM≤RRef和其也≤12BN,例如≤11BN,例如≤10BN,或者≤8BN的加氢处理器进料来说(如可以通过一种或多种规定的热处理来实现),在标准加氢处理条件下的加氢处理之前不必需对该处理的焦油进行温和加氢处理。甚至对于初始RT(处理前)>28BN的SCT来说也是如此。
继续参考图1,预热的加氢处理器进料(来自于管线380)与预热的处理气(来自于管线390)合并,然后经由管线100导向加氢处理反应器110。混合装置可以用于将该预热的加氢处理器进料与预热的处理气在加氢处理反应器110中合并,例如常规用于固定床反应器的一种或多种气液分配器类型。该加氢处理是在位于至少一个催化剂床115中的催化有效量的至少一种加氢处理催化剂存在下进行的。另外的催化剂床例如116,117等可以与催化剂床115串联,非必要地具有提供在床(未示出)之间的使用来自于管道60的处理气的中间冷却。
加氢处理器流出物是从加氢处理反应器110经由管道120导离的。当该第二和第三预热器(360和70)是热交换器时,则管道120中的热的加氢处理流出物可以用于通过间接传热来分别预热该焦油/效用流体和处理气。在这种非必要的热交换之后,将该加氢处理器流出物导向分离阶段130来从加氢处理的流出物中分离总蒸气产物(例如杂原子蒸气,气相裂化产物,未使用的处理气等)和总液体产物(“TLP”)。总蒸气产物经由管线200导向提质加工阶段220,其通常包含例如一种或多种胺塔。新鲜的胺经由管线230导向阶段220,并且富胺经由管线240导离。未使用的处理气是从阶段220经由管线250导离的,在压缩机260中压缩,和经由管线265,60和80导向用于加氢处理阶段110中的循环和再使用。
来自于分离阶段130的TLP通常包含加氢处理的热解焦油,例如≥10wt%的加氢处理的热解焦油,例如≥50wt%,或者≥75wt%,或者≥90wt%。该TLP非必要地包含非焦油组分,例如真实沸点范围基本上与效用流体(例如未反应的效用流体)相同的烃。该TLP(其是一种提质加工的焦油产物)可以作为稀释剂(例如冲释剂)用于重质烃,特别是相对高粘度的那些。非必要地,全部或者部分的TLP可以替换更昂贵的常规稀释剂。适于与塔底料流共混的重质的高粘度料流的非限定性例子包括下面的一种或多种:船用燃料,燃烧器油,重质燃料油(例如No.5或者No.6燃料油),高硫燃料油,低硫燃料油,常规硫燃料油(RSFO)等。例如该加氢处理的焦油可以作为混合组分用于产生包含<0.5wt%硫的燃料油组合物。
在图1所示的方面,来自于分离阶段130的TLP经由管线270导向另外的分离阶段280,例如用于从TLP分离以下的一种或多种:加氢处理的热解焦油、另外的蒸气和至少一种适于作为效用流体或者效用流体组分循环的流体。分离阶段280可以例如是蒸馏塔,具有抽出的侧料流,虽然也可以使用其它常规的分离方法。TLP在另外的分离阶段280中分离为塔顶料流、侧料流和塔底料流(以所列次序沸点升高)。该塔顶料流(例如蒸气)是从分离阶段280经由管线290导离的。塔底料流(通常包含大量的加氢处理的SCT)是经由管线134导离的。至少一部分的所述塔顶和塔底料流可以导离,例如用于存储和/或用于进一步加工。TLP的塔底产物部分可以理想地用作重质烃例如重质燃料油的稀释剂(例如冲释剂)。在某些方面,至少一部分的塔顶料流290与至少一部分的塔底料流134合并来形成提质加工的焦油产物(未示出)。
非必要地,调节分离阶段280的运行来改变侧料流340的沸点分布,以使得侧料流340具有效用流体期望的性能,例如(i)真实沸点分布具有初始沸点≥177℃(350°F)和最终沸点≤566℃(1050°F),和/或(ii)SBN≥100,例如≥120,例如≥125,或者≥130。非必要的,修饰分子(trim molecule)可以例如在分馏塔(未示出)中与来自于分离阶段280的塔底产物或者塔顶料流或者二者分离,并且根据期望加入侧料流340中。该侧料流是经由管道340从分离阶段280导离的。至少一部分的侧料流340可以用作效用流体,并且经由泵300和管道310传导。通常,管线310的侧料流的组成是至少10wt%的效用流体,例如≥25wt%,例如≥50wt%。
常规加氢处理催化剂可以用于在效用流体存在下加氢处理该热解焦油料流,例如规定用于残油和/或重质油加氢处理中的那些,但是本发明不限于此。合适的加氢处理催化剂包括本体(bulk)金属催化剂和负载的催化剂。该金属可以处于元素形式或者化合物形式。通常,该加氢处理催化剂包括元素周期表第5-10族任一族的至少一种金属(如PeriodicChart of the Elements,The Merck Index,Merck&Co.,Inc.,1996中的制表)。这样的催化金属的例子包括但不限于钒,铬,钼,钨,锰,锝,铼,铁,钴,镍,钌,钯,铑,锇,铱,铂或者其混合物。合适的常规的催化剂包括下面的一种或多种:KF860,获自Albemarle CatalystsCompany LP,德克萨斯州休斯顿;
Figure BDA0002094699020000271
催化剂,例如
Figure BDA0002094699020000274
20,获自相同来源;
Figure BDA0002094699020000272
催化剂,获自Criterion Catalysts and Technologies,德克萨斯州休斯顿,例如DC-2618,DN-2630,DC-2635和DN-3636中的一种或多种;
Figure BDA0002094699020000273
催化剂,获自相同来源,例如DC-2532,DC-2534和DN-3531中的一种或多种;和FCC预处理催化剂,例如DN3651和/或DN3551,获自相同来源。
在某些方面,该催化剂的第5-10族金属总量/g催化剂是至少0.0001g或者至少0.001g或者至少0.01g,其中克数是基于元素来计算的。例如该催化剂可以包含的第5-10族金属总量是0.0001g-0.6g,或者0.001g-0.3g,或者0.005g-0.1g,或者0.01g-0.08g。在具体的方面,该催化剂进一步包含至少一种第15族元素。优选的第15族元素的例子是磷。当使用第15族元素时,该催化剂可以包括的第15族元素总量是0.000001g-0.1g,或者0.00001g-0.06g,或者0.00005g-0.03g,或者0.0001g-0.001g,其中该克数是基于元素来计算的。
加氢处理是在标准或者温和加氢处理条件下进行的,这取决于通过比较RM和RRef所示的加工方案。这些条件现在更详细地描述。
标准加氢处理条件
标准加氢处理条件包括温度≥200℃,压力≥8MPa和该加氢处理器进料的热解焦油组分的重量时空速度(“WHSV”)≥0.3h-1。非必要地,该标准加氢处理条件包括温度>400℃,例如300℃-500℃,例如350℃-430℃,或者350℃-420℃,或者360℃-420℃;和WHSV是0.3h-1-20h-1或者0.3h-1-10h-1。通常,标准加氢处理条件包括在加氢处理过程中分子氢的分压通常≥8MPa,例如≥9MPa,或者≥10MPa,虽然在某些方面它≤14MPa,例如≤13MPa,或者≤12MPa。该加氢处理器进料的热解焦油组分的WHSV非必要地≥0.5h-1,例如0.5h-1-20h-1,例如0.5h-1-10h-1。该加氢处理器进料(焦油-流体混合物)的WHSV通常≥0.5h-1,例如≥1.0h-1,或者可选择的≤5h-1,例如≤4h-1,或者≤3h-1
供给到在标准加氢处理条件下运行的加氢处理阶段的分子氢的量通常是大约1000SCF/B(标准立方英尺/桶)(178Sm3/m3)-10000SCF/B(1780Sm3/m3),其中B指的是加氢处理阶段的加氢处理器进料(焦油-流体混合物)的桶。例如该分子氢可以以3000SCF/B(534Sm3/m3)-6000SCF/B(1068Sm3/m3)来提供。在另一方面,所述速率可以是270(Sm3/m3)分子氢/立方米加氢处理器进料的热解焦油组分至534Sm3/m3。供给到该加氢处理器进料的热解焦油组分的加氢处理的分子氢的量通常小于该加氢处理器进料的热解焦油组分包含较大量的脂族烯烃例如C6+烯烃,例如乙烯基芳族烃的情况。在标准加氢处理条件过程中分子氢消耗速率通常是大约270标准立方米/立方米(Sm3/m3)-大约534Sm3/m3(1520SCF/B-3000SCF/B,其中分母表示该加氢处理器进料的热解焦油组分的桶,例如加氢处理器进料中SCT的桶,例如是大约280-大约430Sm3/m3,例如大约290-大约420Sm3/m3,或者大约300-大约410Sm3/m3。所示的分子氢消耗速率通常用于含有≤5wt%的硫,例如≤5wt%,例如≤1wt%,或者≤0.5wt%的热解焦油。当该热解焦油包含较大的硫量时,通常消耗较大量的分子氢。
在标准加氢处理条件规定的参数范围(T,P,WHSV等)内,通常选择用于具体热解焦油的具体加氢处理条件,来(i)实现期望的566℃+转化,通常≥20wt%基本上持续至少10天,和(ii)产生具有期望性能例如期望的密度和粘度的TLP和加氢处理的热解焦油。术语566℃+转化表示在加氢处理标准沸点≥566℃的热解焦油化合物成为沸点<566℃的化合物过程中的转化。这种566℃+转化包括TH的高转化率,其产生了具有期望的性能的加工的热解焦油。
关于TLP和加氢处理的热解焦油的性能,TLP和特别是该加氢处理的热解焦油在15℃测量的密度通常比图1的管道63中的热解焦油密度小至少0.10g/cm3。例如该TLP和/或加氢处理的热解焦油的密度可以比加氢处理器进料的热解焦油组分密度小至少0.12,优选至少0.14,0.15或者0.17g/cm3。TLP(和/或该加氢处理的热解焦油)在50℃所测量的运动粘度通常<200cSt。例如该粘度可以<150cSt,例如<100cSt,或者<75cSt,或者<50cSt,或者<40cSt,或者<30cSt。通常在标准加氢处理条件下的加氢处理产生了相对于加氢处理器进料的热解焦油组分的明显的粘度改进。例如当在50℃测量的原料热解焦油的运动粘度≥1.0x104cSt,例如≥1.0x105cSt,≥1.0x106cSt,或者≥1.0x107cSt时,在50℃测量的TLP和/或加氢处理的焦油的运动粘度通常<200cSt,例如<150cSt,优选<100cSt,<75cSt,<50cSt,<40cSt或者<30cSt。
对于RM≤RRef,特别是2*RM≤RRef,更特别是5*RM≤RRef和甚至更特别是10*RM≤RRef的加氢处理器进料来说,该加氢处理与RM>RRef的焦油-流体混合物在基本上相同的加氢处理条件下的情况相比,可以在标准加氢处理条件下进行明显更长的持续时间,而没有明显的反应器结垢(例如作为证据的,在加氢处理期望的持续期内加氢处理反应器压降没有明显增加,例如在10天的加氢处理持续期内压降≤140kPa,通常≤70kPa,或者≤35kPa)。当2*RM≤RRef时,没有明显结垢的加氢处理的持续时间通常是RM>RRef的焦油-流体混合物的情况的至少10倍长,例如≥100倍长,例如≥1000倍长。换言之,相比于在RM=RRef所实现的持续时间,将RM降低到低于RRef的二分之一通常将加氢处理持续时间增加了至少10倍。
未处理的,处理的或者再处理的SCT(其将产生RM比RRef大了18BN的焦油-流体混合物)可以导离,而不进行加氢处理。可选择地或者另外,至少一部分的这样的SCT可以与效用流体合并来产生RM比RRef大了18BN的焦油-流体混合物,并且至少一部分的该焦油-流体混合物是在温和加氢处理条件下加氢处理的。现在将更详细地描述这样的温和加氢处理条件。虽然当RM≤RRef时可以使用温和加氢处理条件下的加氢处理,但是所形成的加氢处理的热解焦油通常具有这样的性能,其没有在使用标准加氢处理条件时实现的那些那样令人期望。
温和加氢处理条件
温和加氢处理条件将该焦油-流体混合物曝露于与使用标准加氢处理条件的情况相比较不苛刻的条件。例如与标准加氢处理条件相比,温和加氢处理条件使用了以下的一种或多种:较低的加氢处理温度、较低的加氢处理压力、较大的加氢处理器进料WHSV,较大的热解焦油进料WHSV和较低的分子氢消耗速率。在温和加氢处理条件规定的参数范围(T,P,WHSV等)内,用于具体热解焦油的具体加氢处理条件通常选择来用于期望的566℃+转化,通常0.5wt%-5wt%基本上持续至少10天。
对于RM基本上等于RRef的焦油-流体混合物,将在标准加氢处理条件内最不苛刻的条件(其实现了566℃+转化,≥20wt%基本上持续至少10天)确定为加氢处理温度TS,加氢处理压力PS,热解焦油进料空速WHSVS和分子氢消耗(“CS”)。温和加氢处理条件包括加氢处理温度TM≥150℃,例如≥200℃但是小于TS(例如TM≤TS-10℃,例如≤400℃),压力PM≥8MPa但是小于PS,热解焦油WHSVM≥0.3hr-1和大于WHSVS,和分子氢消耗速率(“CM”)是150标准立方米分子氢/立方米热解焦油(Sm3/m3)-大约400Sm3/m3(845SCF/B-2250SCF/B)但是小于CS
通常,WHSVM>WHSVS+0.01hr-1,例如≥WHSVS+0.05hr-1,例如≥WHSVS+0.1hr-1,或者≥WHSVS+0.5hr-1,或者≥WHSVS+1hr-1,或者≥WHSVS+10hr-1,或者更大。通常,温和加氢处理条件使用比标准加氢处理更低的温度(例如平均床温度),例如TM≤TS-25℃,例如TM≤TS-50℃。例如TM可以≤440℃。
与在标准加氢处理条件下加氢处理基本上类似的加氢处理器进料的情况相比,对于RM为RRef-18BN的加氢处理器进料,该加氢处理可以在温和加氢处理条件下进行明显更长的持续时间,而没有明显的反应器结垢(例如以加氢处理反应器压降没有明显增加为证据)。没有结垢的加氢处理持续时间通常是在标准加氢处理条件下加氢处理RM≤18BN和RM>RRef的加氢处理器进料的情况的至少10倍长,例如≥100倍长,例如≥1000倍长。
RM高于RRef的量越大(高到包括RM=18BN),该热解焦油结垢的倾向越大,和使用温和加氢处理条件的益处越大。虽然该温和加氢处理条件对于这样的加氢处理器进料是有效的,但是本发明不限于此。当RM大于RRef到18BN时,可以使用有效减少结垢的任何加氢处理条件。例如反应速度可以如下来降低:进一步降低提供到加氢处理的分子氢的量,或者增加重量时空速度,或者降低加氢处理压力和/或温度超过温和加氢处理条件的规定。
实施例
将含有(i)非热浸泡和热浸泡的热解焦油和(ii)基本上相同量的相同效用流体的焦油-流体混合物在规定的加氢处理催化剂床上在标准加氢处理条件下加氢处理,所述条件包括加氢处理温度400℃,总压力10bar(绝对)和热解焦油WHSV是1h-1。图2显示了对于代表性热解焦油(其首先进行了规定的热处理(图2A)和其次用相同的热解焦油,没有热处理(图2B)),沿着该加氢处理,作为加氢处理时间(运转时间天数,“DOS”)的函数的压降(磅/平方英寸,绝对)。如所示的,非热处理的热解焦油在15天内发生了反应器压降的增加(反应器结垢的指示)(图2B),与之相比,当该热解焦油在THS为300℃热处理tHS大约30分钟后运转时间大于90天(图2A),甚至在降低WHSV也是如此,如所示的。
图4显示了在THS是200℃,250℃,300℃和350℃热处理热解焦油的效果基本上等同于SCT1,并且RT是大约35BN。在每个THS值,焦油反应性是在tHS是15分钟,25分钟和45分钟时测量的。虽然图3显示了在THS=350℃获得了BN最大的降低,但是图4显示了这样作是不期望的:在350℃热浸泡甚至15分钟将IC从小于2wt%的初始值增加到大于9wt%的最终值。另一方面,当THS=300℃时IC没有高于6wt%,甚至当tHS是45分钟也是如此。
全部专利、测试程序和本文引用的其它文献,包括优先权文献,在此完全引入参考到这样的程度,即,这样的公开内容是不矛盾的,并且用于其中允许这样的引入的全部权限。虽然已经具体描述了本文公开的示例性形式,但是将理解不同的其它改变将是显而易见的,并且可以由本领域技术人员容易的进行,而不脱离本发明的主旨和范围。因此,并非打算将附加于它的权利要求的范围限制于此处所述的实施例和说明书,而是权利要求被解释为包含了存在于本发明中的全部的可专利的新颖性的特征,包括由本发明所属领域技术人员认为是其等价物的全部特征。虽然数值下限和数值上限在此列出,但是本说明书明确包括从任何下限到任何上限的范围。

Claims (28)

1.热解焦油转化方法,其包括:
(a)提供热解焦油,其中至少70wt%的该热解焦油的组分的标准沸点是至少290℃,基于该热解焦油的总重量;
(b)将该热解焦油在T1-T2的温度范围保持tHS的时间,来产生不溶物含量IC≤6wt%的热解焦油组合物,其中T1≥150℃,T2≤320℃和tHS≥1分钟;
(c)将该热解焦油组合物与足量的效用流体合并来产生50℃运动粘度≤500cSt的焦油-流体混合物,其中该效用流体包含二环和三环芳族烃,并且ASTM D86 10%蒸馏点≥60℃,和90%蒸馏点≤425℃;
(d)确定该焦油-流体混合物的反应性RM和将RM与加氢处理阶段预定的参考活性RRef进行比较;和
(e)当:
(i)RM≤RRef时,通过在加氢处理阶段在标准加氢处理条件下加氢处理至少一部分的该焦油-流体混合物,来产生加氢处理的焦油;和
(ii)RM>RRef和≤18BN时,通过在加氢处理阶段在温和加氢处理条件下加氢处理至少一部分的该焦油-流体混合物,来产生加氢处理的焦油。
2.权利要求1的方法,其中该热解焦油的RT是29BN-45BN,和该焦油-流体混合物的RM≤17BN。
3.权利要求1或者2任一项的方法,其中≥90wt%的该热解焦油组分的标准沸点≥290℃,和该热解焦油的50℃运动粘度≥1x104 cSt和/或密度≥1.1g/cm3
4.权利要求1或者2任一项的方法,其中该热解焦油是不溶度值IN>80的蒸汽裂解器焦油。
5.权利要求1或者2任一项的方法,其中RRef≤11BN。
6.权利要求1或者2任一项的方法,其中该热解焦油组合物的IC≤5wt%。
7.权利要求1或者2任一项的方法,其中(i)该加氢处理的焦油的15℃密度比该热解焦油的密度小至少0.10g/cm3,和(ii)该加氢处理的焦油的50℃运动粘度<200cSt。
8.权利要求1或者2任一项的方法,其进一步包括将该加氢处理的焦油与船用燃料、燃烧器油、重质燃料油、高硫燃料油和低硫燃料油中的一种或多种共混来产生包含<0.5wt%硫的燃料油组合物。
9.权利要求1或者2任一项的方法,其中T1≥160℃和T2≤310℃,和tHS是1分钟-400分钟。
10.权利要求1或者2任一项的方法,其中T1≥180℃和T2≤300℃,和tHS是5分钟-100分钟。
11.权利要求1或者2任一项的方法,其中T1≥200℃和T2≤290℃,和tHS是5分钟-30分钟。
12.权利要求1或者2任一项的方法,其中RRef≤11BN,和其中该热解焦油的保持温度是(i)在tHS过程中恒定在温度THS,和(ii)THS比T1大至少10℃。
13.权利要求12的方法,其中步骤(e)进一步包括:
(iii)当RM>18时,增加THS和/或tHS和重复步骤(c)-(e)。
14.权利要求1或者2任一项的方法,其中该效用流体包含≥15wt%的合并的二环和三环芳族烃化合物,和其中该效用流体的A.S.T.M.D86 10%蒸馏点≥60℃和90%蒸馏点≤425℃。
15.权利要求1或者2任一项的方法,其中步骤(e)(i)的加氢处理表现出在566℃+的转化率是至少20wt%,持续至少10天。
16.权利要求1或者2任一项的方法,其中步骤(e)(i)的加氢处理的焦油在15℃测量的密度比热解焦油的密度小至少0.10g/cm3
17.权利要求1或者2任一项的方法,其中(i)步骤(e)(i)的加氢处理和/或步骤(e)(ii)的加氢处理是在催化有效量的至少一种催化剂存在下进行的,(ii)该催化剂包含周期表第5-10族任一族的至少一种金属,和(iii)该催化剂包含的金属量是0.005g-0.3g/g催化剂。
18.权利要求1或者2任一项的方法,其中该标准加氢处理条件包括温度TS≥200℃,压力PS≥8MPa,重量时空速度“WHSVS”≥0.3h-1,和分子氢消耗速率CS是270Sm3/m3分子氢/立方米热解焦油-534Sm3/m3分子氢/立方米热解焦油,其中该重量时空速度基于热解焦油。
19.权利要求18的方法,其中该温和加氢处理条件包括温度TM≥200℃但是小于TS,压力PM≥8MPa但是小于PS,该热解焦油的WHSVM≥0.3h-1和大于WHSVS,和分子氢消耗速率CM是150标准立方米分子氢/立方米热解焦油Sm3/m3-400标准立方米分子氢/立方米热解焦油Sm3/m3,但是小于CS
20.权利要求1-19任一项的所述方法得到的加氢处理的焦油。
21.蒸汽裂解器焦油SCT转化方法,其包括:
(a)提供SCT,其反应性RT是28溴值单位BN-45BN,15℃密度≥1.10g/cm3和50℃运动粘度≥1000cSt,其中至少70wt%的该SCT的组分的标准沸点是至少290℃;
(b)将该SCT保持在T1-T2的温度范围tHS的时间来产生不溶物含量IC≤6wt%的SCT组合物,其中T1≥150℃,T2≤320℃和tHS≥1分钟;
(c)将该SCT组合物和足量的效用流体合并来产生50℃运动粘度≤500cSt的焦油-流体混合物;
(d)确定该焦油-流体混合物的反应性RM和调控T1、T2和tHS来将RM保持在12溴值单位BN<RM≤18BN;和
(e)在加氢处理阶段加氢处理至少一部分的该焦油-流体混合物来产生包含加氢处理的SCT的加氢处理器流出物,其中(i)该加氢处理是在温和加氢处理条件下在至少一种加氢处理催化剂和分子氢存在下进行的,(ii)该效用流体包含二环和三环芳族烃,并且ASTMD86 10%蒸馏点≥60℃,和90%蒸馏点≤425℃,和(iii)该加氢处理的SCT的50℃运动粘度<200cSt和15℃密度比SCT的密度小至少0.12g/cm3
22.权利要求21的方法,其进一步包括从该加氢处理器流出物中分离(i)初级气相第一料流,其包含至少一部分的任何未反应的分子氢,(ii)初级液相第二料流,其包含至少一部分的该加氢处理的SCT,和(iii)初级液相第三料流,其包含至少一部分的任何未反应的效用流体;和将至少一部分的该第一料流和/或至少一部分的该第三料流循环到步骤(e)的加氢处理。
23.权利要求21或者22任一项的方法,其中IC≤5wt%。
24.权利要求21或者22任一项的方法,其进一步包括将该加氢处理的SCT与船用燃料、燃烧器油、重质燃料油、高硫燃料油和低硫燃料油中的一种或多种共混来产生包含≤0.5wt%硫的燃料油。
25.蒸汽裂解器焦油SCT转化方法,其包括:
(a)提供SCT,它的反应性RT是28溴值单位BN-45BN,15℃密度≥1.10g/cm3和50℃运动粘度≥1000cSt,其中至少70wt%的该SCT的组分的标准沸点是至少290℃;
(b)将该SCT进料在温度范围T1-T2保持tHS的时间来产生不溶物含量IC≤6wt%的SCT组合物,其中T1≥150℃,T2≤320℃和tHS≥1分钟;
(c)将该SCT组合物和足量的效用流体合并来产生50℃运动粘度≤500cSt的焦油-流体混合物;
(d)确定该焦油-流体混合物的反应性RM和调控T1、T2和tHS来保持RM≤12BN;和
(e)在加氢处理阶段加氢处理至少一部分的该焦油-流体混合物来产生包含加氢处理的SCT的加氢处理器流出物,其中(i)该加氢处理是在标准加氢处理条件下在至少一种加氢处理催化剂和分子氢存在下进行的,(ii)该效用流体包含二环和三环芳族烃,并且ASTMD86 10%蒸馏点≥60℃,和90%蒸馏点≤425℃,和(iii)该加氢处理的SCT的50℃运动粘度<200cSt和15℃密度比SCT小至少0.12g/cm3
26.权利要求25的方法,其进一步包括从该加氢处理器流出物中分离(i)初级气相第一料流,其包含至少一部分的任何未反应的分子氢,(ii)初级液相第二料流,其包含至少一部分的该加氢处理的SCT,和(iii)初级液相第三料流,其包含至少一部分的任何未反应的效用流体;和将至少一部分的该第一料流和/或至少一部分的该第三料流循环到步骤(e)的加氢处理。
27.权利要求25或者26任一项的方法,其中IC≤5wt%。
28.权利要求25或者26任一项的方法,其进一步包括将该加氢处理的SCT与船用燃料、燃烧器油、重质燃料油、高硫燃料油和低硫燃料油中的一种或多种共混来产生包含≤0.5wt%硫的燃料油。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018111573A1 (en) 2016-12-16 2018-06-21 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Pyrolysis tar conversion
WO2018111574A1 (en) 2016-12-16 2018-06-21 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Pyrolysis tar pretreatment
CN110072980B (zh) 2016-12-16 2021-11-30 埃克森美孚化学专利公司 热解焦油转化
US10968404B2 (en) * 2016-12-16 2021-04-06 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Pyrolysis tar upgrading
US11118120B2 (en) 2018-12-10 2021-09-14 Exxonmobil Research And Engineering Company Upgrading polynucleararomatic hydrocarbon-rich feeds
WO2020168062A1 (en) 2019-02-15 2020-08-20 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Coke and tar removal from a furnace effluent
SG11202112679PA (en) * 2019-06-05 2021-12-30 Exxonmobil Chemical Patents Inc Pyrolysis tar upgrading
KR20230000240A (ko) * 2021-06-24 2023-01-02 주식회사 엘지화학 합성가스 및 방향족 탄화수소의 제조방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4312742A (en) * 1979-05-29 1982-01-26 Hi-Max Ltd. Process for the production of a petroleum pitch or coke of a high purity
CN103764799A (zh) * 2011-08-31 2014-04-30 埃克森美孚化学专利公司 通过加氢处理提质烃热解产物
CN106232778A (zh) * 2014-06-20 2016-12-14 埃克森美孚化学专利公司 使用再循环产物的热解焦油提质

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5871634A (en) 1996-12-10 1999-02-16 Exxon Research And Engineering Company Process for blending potentially incompatible petroleum oils
WO2008027139A1 (en) 2006-08-31 2008-03-06 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Method for upgrading steam cracker tar using pox /cocker
US8163167B2 (en) 2007-09-18 2012-04-24 Shell Oil Company Process for the deep desulfurization of heavy pyrolysis gasoline
US7815791B2 (en) * 2008-04-30 2010-10-19 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Process and apparatus for using steam cracked tar as steam cracker feed
CN103764797B (zh) 2011-08-31 2016-04-06 埃克森美孚化学专利公司 加氢处理的产物
US20130081979A1 (en) 2011-08-31 2013-04-04 Exxonmobil Research And Engineering Company Use of supercritical fluid in hydroprocessing heavy hydrocarbons
CA2845002C (en) 2011-08-31 2017-02-28 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Preheating feeds to hydrocarbon pyrolysis products hydroprocessing
EP2751232B1 (en) 2011-08-31 2016-11-16 ExxonMobil Chemical Patents Inc. Upgrading hydrocarbon pyrolysis products
US9580523B2 (en) 2011-09-21 2017-02-28 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Pharmaceutical elastomeric articles
US20140061100A1 (en) 2012-08-31 2014-03-06 James R. Lattner Process for Reducing the Asphaltene Yield and Recovering Waste Heat in a Pyrolysis Process by Quenching with a Hydroprocessed Product
US20140061096A1 (en) 2012-08-31 2014-03-06 Stephen H. Brown Upgrading Hydrocarbon Pyrolysis Products by Hydroprocessing
US9090835B2 (en) * 2012-08-31 2015-07-28 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Preheating feeds to hydrocarbon pyrolysis products hydroprocessing
US9102884B2 (en) 2012-08-31 2015-08-11 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Hydroprocessed product
US20140174980A1 (en) 2012-12-24 2014-06-26 Exxonmobil Research And Engineering Company Hydrotreated hydrocarbon tar, fuel oil composition, and process for making
US10053639B2 (en) 2013-11-04 2018-08-21 Exxonmobil Research And Engineering Company Production of low cloud point diesel fuels and low freeze point jet fuels
US9073805B2 (en) 2013-11-19 2015-07-07 Uop Llc Hydrocracking process for a hydrocarbon stream
WO2015167774A2 (en) 2014-04-30 2015-11-05 Exxonmobil Chemical Patents Inc Upgrading hydrocarbon pyrolysis products
US10000710B2 (en) 2014-05-29 2018-06-19 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Pyrolysis tar upgrading process
WO2015183411A2 (en) 2014-05-30 2015-12-03 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Upgrading pyrolysis tar
US20150353851A1 (en) 2014-06-05 2015-12-10 Sunoco Partners Marketing & Terminals L.P. Low sulfur marine fuel
WO2015191148A1 (en) 2014-06-13 2015-12-17 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Method and apparatus for improving a hydrocarbon feed
US10035961B2 (en) 2014-06-13 2018-07-31 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Hydrocarbon upgrading
US9637694B2 (en) 2014-10-29 2017-05-02 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Upgrading hydrocarbon pyrolysis products
WO2016099787A1 (en) 2014-12-17 2016-06-23 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Methods and systems for treating a hydrocarbon feed
US20170002279A1 (en) 2015-06-30 2017-01-05 Exxonmobil Research And Engineering Company Fuel production from fcc processing
US10968404B2 (en) 2016-12-16 2021-04-06 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Pyrolysis tar upgrading
CN110072980B (zh) 2016-12-16 2021-11-30 埃克森美孚化学专利公司 热解焦油转化
WO2018111574A1 (en) 2016-12-16 2018-06-21 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Pyrolysis tar pretreatment
WO2018111573A1 (en) 2016-12-16 2018-06-21 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Pyrolysis tar conversion
SG11202000278XA (en) 2017-07-14 2020-02-27 Exxonmobil Chemical Patents Inc Multi-stage upgrading of hydrocarbon pyrolysis tar using recycled interstage product

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4312742A (en) * 1979-05-29 1982-01-26 Hi-Max Ltd. Process for the production of a petroleum pitch or coke of a high purity
CN103764799A (zh) * 2011-08-31 2014-04-30 埃克森美孚化学专利公司 通过加氢处理提质烃热解产物
CN106232778A (zh) * 2014-06-20 2016-12-14 埃克森美孚化学专利公司 使用再循环产物的热解焦油提质

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WO2018111573A1 (en) 2018-06-21
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US20190300803A1 (en) 2019-10-03

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