CN112980510A - 一种原油直接制备化学品装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种原油直接制备化学品装置及方法，装置包括原油加氢预处理单元和原油直接裂解制化学品单元，原油加氢预处理单元将原油进行加氢预处理实现原油的轻质化和深度脱金属处理；原油直接裂解制化学品单元将原油加氢预处理单元的产物进行裂解反应，得到化学品产物，原油经本装置一步高效转化为高附加值的C2～C4低碳烯烃、BTX并副产少量的干气及燃料油产品；根据原油烃族组成的差异，产品中C2～C4低碳烯烃总收率为10～60％，BTX收率为5～40％，本发明简化了常规炼化一体化项目的主生产装置构成，具有原料适应性强、流程短、烯芳烃基础化学品收率高等特点，作为目前原油直接制化学品路线的可行性工艺技术，具有极其广阔的应用价值/前景。
Description
技术领域
本发明属于石油加工技术领域，具体涉及一种原油直接制备化学品装置及方法。
背景技术
传统原油加工工艺流程主产品以成品油为主，其在原油加工总量里面平均占据60％左右。随着电动车为主导的新能源汽车不断普及和发展，市场层面燃油车的增长将不断放缓，并接近峰值。其必将逆向挤压汽柴油消费市场，驱动传统炼油企业的产品结构转型。传统炼油工艺最大化生产化工原料的工艺路线主要将原油通过常减压切割成轻重馏分段，轻质馏分油直接通过蒸汽裂解、重整、芳构化等装置生产烯芳烃，重质馏分油通过固定床加氢裂化、浆态床(悬浮床)加氢裂化等装置轻质化后最大化去生产烯芳烃。
上述工艺方案整体流程长、综合能耗高、总体装置投资大，不利于传统存量炼厂的结构性转型。自2014年，国际大型炼油巨头公司已经开始布局以原油为原料，直接制烯芳烃等化工产品的技术，目前已经形成了蒸汽裂解、催化裂解两类典型的技术。其中以ExxonMobil为主导的蒸汽裂解工艺，通过对原油的闪蒸，轻组分经蒸汽裂解生产烯芳烃，重组分继续到传统炼厂进一步加工处理，该工艺流程原料适应性较为广泛，但是原油的化学品收率较低；另外，以沙特阿美为主导的催化裂解工艺，对于加工轻质原油，具有较高的化学品收率，并实现了一步法直接催化裂解，但是由于催化剂苛刻度较高，裂解炉工艺操作苛刻，对原料的适应性较差，对于金属含量较高、密度较大、馏程较宽、重组分含量较高的原油而言，无法实现直接一步法制化学品。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明目的在于提出一种原油直接制备化学品装置及方法，工艺流程短、原料适应性强、产品产率高。
为实现上述目的，本发明采用如下技术申请：
一种原油直接制备化学品装置，包括原油加氢预处理单元和原油直接裂解制化学品单元；
所述原油加氢预处理单元将原油进行加氢预处理实现原油的轻质化和深度脱金属处理；
所述原油直接裂解制化学品单元将原油加氢预处理单元的产物进行裂解反应，得到化学品产物；
所述原油直接裂解制化学品单元包括进料系统、裂解反应-再生系统和分离系统；裂解反应-再生系统包括裂解反应器和配套的再生器，原油加氢预处理单元的产物在裂解反应器和配套再生器中进行催化裂解反应、催化热裂解反应、热裂解反应得到产物甲烷、烯烃、芳烃、氢气、轻油、重油和燃料油副产品。
进一步，所述裂解反应器为一级裂解反应器或一、二级裂解反应器或一、二、三级裂解反应器；操作温度为一级反应器：480～650℃；二级反应器：530～750℃；三级反应器：700～950℃；
第一级裂解反应器进料为原油加氢预处理单元脱固之后的部分组分或全部组分或/和原油直接裂解制化学品单元产出的重油和轻油；裂解反应-再生系统多级裂解反应器的次级裂解反应器进料为上一级裂解反应器的部分或者全部产物或/和原油加氢预处理单元脱固之后的部分组分或/和原油直接裂解制化学品单元产出的重油和轻油。
进一步，所述裂解反应器和配套再生器为提升管裂解反应器及再生器、下行管裂解反应器及再生器、流化床裂解反应器及再生器和循环流化床反应器及再生器中的一种或多种；裂解反应器的催化剂为分子筛、氧化硅和氧化铝中的一种或多种，剂油比为10～100。
进一步，所述原油加氢预处理单元包括进料系统、弥散床中低压加氢反应器和分离系统组成；
进一步，所述弥散床中低压加氢反应器所需的氢气为原油直接裂解制化学品单元产出的氢气。
进一步，所述弥散床中低压加氢反应器的进料包括原油，重油与原油混合物，重油与轻油混合物，原油加氢预处理单元及原油直接裂解制化学品单元产出的重油与原油的混合物，氢气，催化剂，添加剂或催化剂与添加剂的混合物。
进一步，所述弥散床中低压加氢反应器操作温度为330～460℃、操作压力为1～16MPa、操作反应器体积空速为0.1～2.0h-1，氢气与油的体积比为400～2600：1。
进一步，所述裂解反应-再生系统的进料为原油加氢预处理单元产物的所有组分或部分组分或上述组分与原油直接裂解制化学品单元产物经分离系统之后产出的重油和轻油。
进一步，所述弥散床中低压加氢反应器的催化剂为固体颗粒催化剂或油溶性催化剂，添加剂为多孔材料，催化剂、添加剂或催化剂与添加剂混合物的加入量不超过进料3wt％。
原油直接制备化学方法，原油经原油加氢预处理单元进行加氢预处理实现原油的轻质化和深度脱金属处理，经脱固和轻质化后的原油进入原油直接裂解制化学品单元进行催化裂解反应、催化热裂解反应、热裂解反应得到产物甲烷、烯烃、芳烃、氢气、轻油、重油和燃料油副产品。
本发明的有益效果如下：
本发明原油直接制备化学品装置包括原油加氢预处理单元和原油直接裂解制化学品单元，原油加氢预处理单元将原油进行加氢预处理实现原油的轻质化和深度脱金属处理；原油直接裂解制化学品单元将原油加氢预处理单元的产物进行裂解反应，得到化学品产物，原油经本装置可一步法高效转化为高附加值的C2～C4低碳烯烃、BTX并副产少量的干气及燃料油产品。根据原油烃族组成的差异，产品中C2～C4低碳烯烃总收率为10～60％，BTX收率为5～40％。
原油加氢预处理单元包括进料系统、弥散床中低压加氢反应器和分离系统组成；基于弥散床过程强化技术的原油中低压加氢预处理单元适度(温和/缓和)加氢、深度脱金属工艺过程与基于高倍率循环流化技术及快速热量分散技术的新型催化裂解(热裂解)“芳烯联产”工艺过程的高度耦合，从根本上改变了传统炼化工艺的流程，极大简化了常规炼化一体化项目的主生产装置构成，大幅削减了成本，具有原料适应性强、流程短、烯芳烃基础化学品收率高等特点，作为目前原油直接制化学品路线的可行性工艺技术，具有极其广阔的应用价值和前景。
原油经过本发明工艺技术，可直接转化为高附加值的烯芳烃化工产品，综合能源转化效率及产品收率均得到大幅提高，单位产品投资强度、能耗及运行成本大幅降低，进而多方面提高了原油的利用效率和加工经济性。其根据原油性质不同，产品中低碳烯烃(乙烯、丙烯、丁烯)总收率为10～60％，芳烃(苯、甲苯、二甲苯)收率为5～40％。该工艺将中低压加氢预处理单元适度加氢、深度脱金属的特性与高效热量快速分散的新型催化裂解(热裂解)单元高烯芳烃收率的特性结合起来，具有原料适应性强、流程短、烯芳烃基础化学品收率高等特点，作为目前原油直接制化学品路线的可行性工艺技术，具有极其广阔的应用价值。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图；
图中：100—原料油；200—原油加氢预处理单元；210—原油加氢预处理单元尾渣；211—原油直接裂解制化学品单元原料；300—原油直接裂解制化学品单元；310—氢气；311—甲烷；312—烯烃产品；313—芳烃产品；314—燃料油副产品；315—轻油；316—重油。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
如图1所述，本发明的原油直接制备化学品装置包括原油加氢预处理单元200和原油直接裂解制化学品单元300，原油经过该工艺加工之后产物为乙烯、丙烯、丁烯及苯、甲苯、二甲苯，以及以干气、燃料油为主的该产品。产品中低碳烯烃(乙烯、丙烯、丁烯)总收率为10～60％，芳烃(苯、甲苯、二甲苯)收率为5～40％。
所述原油加氢预处理单元200将原油进行加氢预处理，适度轻质化、深度脱金属，该单元包括：进料系统、弥散床中低压加氢反应器、分离系统组成；所述原油直接裂解制化学品单元300将原油加氢预处理单元200的产物进行裂解反应，得到化学品产物，该单元包括：进料系统、裂解反应-再生系统、分离系统组成；原油加氢预处理单元(200)和原油直接裂解制化学品单元300的分离系统可部分共用或各自单独使用。
原油加氢预处理单元200的原料中重油和轻油可以为原油直接裂解制化学品单元300产物经分离系统之后产出的重油和轻油。
所述弥散床中低压加氢反应器为微纳米尺度气泡、液滴、固体颗粒三相弥散微元高度分散的反应系统；弥散床中低压加氢反应器的进料包括原油或重油与原油混合物或重油与轻油混合物或原油加氢预处理单元200及原油直接裂解制化学品单元300产出的重质油与原油的混合物、氢气310、催化剂或添加剂或催化剂与添加剂混合物，操作温度为330～460℃、操作压力为1～16MPa、操作反应器体积空速为0.1～2.0h-1，氢气310(标准状况)与油的体积比为400～2600。
弥散床中低压加氢反应器的所需的氢气310为原油直接裂解制化学品单元300产出的氢气310或/和其它氢源；弥散床中低压加氢反应器的催化剂为固体颗粒催化剂或油溶性催化剂，添加剂为大比表面积多孔材料，催化剂或添加剂或催化剂与添加剂混合物加入量不超过3wt％(总进料)；裂解反应器的催化剂为分子筛及氧化硅、氧化铝中的一种或多种，剂油比为10～100。
所述裂解反应-再生系统包括为一级或一、二级或一、二、三级裂解反应器，及其配套的再生器。其裂解主反应包括催化裂解反应、催化热裂解反应、热裂解反应，其反应器结构为提升管裂解反应器及再生器、下行管裂解反应器及再生器、流化床裂解反应器及再生器、循环流化床反应器及再生器中的一种或多种。裂解反应-再生系统的进料为原油加氢预处理单元200脱固之后的所有组分或部分组分或上述组分与原油直接裂解制化学品单元300的循环产物组分、裂解新鲜催化剂、蒸汽、催化剂平衡剂、再生催化剂。一级或多级裂解反应器操作温度为：一级反应器：480～650℃；二级反应器：530～750℃；三级反应器：700～950℃。
裂解反应-再生系统多级裂解反应器的第一级裂解反应器进料为原油加氢预处理单元200脱固之后的部分组分或全部组分或/和原油直接裂解制化学品单元300的循环产物组分。裂解反应-再生系统多级裂解反应器的次级裂解反应器进料为上一级裂解反应器的部分或者全部产物或/和原油加氢预处理单元200脱固之后的部分组分或/和原油直接裂解制化学品单元300的循环产物组分。
基于该装置实现的原油直接制备化学方法，将原油经原油加氢预处理单元进行加氢预处理实现原油的轻质化和深度脱金属处理，经脱固和轻质化后的原油进入原油直接裂解制化学品单元进行催化裂解反应、催化热裂解反应、热裂解反应得到产物甲烷、烯烃、芳烃、氢气、轻油、重油和燃料油副产品。
参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本专利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种原油直接制备化学品装置，其特征在于：包括原油加氢预处理单元(200)和原油直接裂解制化学品单元(300)；
所述原油加氢预处理单元(200)将原油进行加氢预处理实现原油的轻质化和深度脱金属处理；
所述原油直接裂解制化学品单元(300)将原油加氢预处理单元(200)的产物进行裂解反应，得到化学品产物；
所述原油直接裂解制化学品单元(300)包括进料系统、裂解反应-再生系统和分离系统；裂解反应-再生系统包括裂解反应器和配套的再生器，原油加氢预处理单元(200)的产物在裂解反应器和配套再生器中进行催化裂解反应、催化热裂解反应、热裂解反应得到产物甲烷、烯烃产品、芳烃产品、氢气、轻油、重油和燃料油副产品。
2.根据权利要求1所述的一种原油直接制备化学品装置，其特征在于：所述裂解反应器为一级裂解反应器或一、二级裂解反应器或一、二、三级裂解反应器；操作温度为一级反应器：480～650℃；二级反应器：530～750℃；三级反应器：700～950℃；
第一级裂解反应器进料为原油加氢预处理单元(200)脱固之后的部分组分或全部组分或/和原油直接裂解制化学品单元(300)产出的重油和轻油；裂解反应-再生系统多级裂解反应器的次级裂解反应器进料为上一级裂解反应器的部分或者全部产物或/和原油加氢预处理单元(200)脱固之后的部分组分或/和原油直接裂解制化学品单元(300)产出的重油和轻油。
3.根据权利要求2所述的一种原油直接制备化学品装置，其特征在于：所述裂解反应器和配套再生器为提升管裂解反应器及再生器、下行管裂解反应器及再生器、流化床裂解反应器及再生器和循环流化床反应器及再生器中的一种或多种；裂解反应器的催化剂为分子筛、氧化硅和氧化铝中的一种或多种，剂油比为10～100。
4.根据权利要求1所述的一种原油直接制备化学品装置，其特征在于：所述原油加氢预处理单元(200)包括进料系统、弥散床中低压加氢反应器和分离系统组成。
5.根据权利要求4所述的一种原油直接制备化学品装置，其特征在于：所述弥散床中低压加氢反应器所需的氢气为原油直接裂解制化学品单元产出的氢气。
6.根据权利要求4所述的一种原油直接制备化学品装置，其特征在于：所述弥散床中低压加氢反应器的进料包括原油，重油与原油混合物，重油与轻油混合物，原油加氢预处理单元(200)及原油直接裂解制化学品单元(300)产出的重油与原油的混合物，氢气，催化剂，添加剂或催化剂与添加剂的混合物。
7.根据权利要求4所述的一种原油直接制备化学品装置，其特征在于：所述弥散床中低压加氢反应器操作温度为330～460℃、操作压力为1～16MPa、操作反应器体积空速为0.1～2.0h-1，氢气与油的体积比为400～2600：1。
8.根据权利要求4所述的一种原油直接制备化学品装置，其特征在于：所述裂解反应-再生系统的进料为原油加氢预处理单元(200)产物的所有组分或部分组分或上述组分与原油直接裂解制化学品单元(300)产物经分离系统之后产出的重油和轻油。
9.根据权利要求4所述的一种原油直接制备化学品装置，其特征在于：所述弥散床中低压加氢反应器的催化剂为固体颗粒催化剂或油溶性催化剂，添加剂为多孔材料，催化剂、添加剂或催化剂与添加剂混合物的加入量不超过进料3wt％。
10.一种基于权利要求1所述原油直接制备化学品装置的原油直接制备化学方法，其特征在于：原油经原油加氢预处理单元(200)进行加氢预处理实现原油的轻质化和深度脱金属处理，经脱固和轻质化后的原油进入原油直接裂解制化学品单元(300)进行催化裂解反应、催化热裂解反应、热裂解反应得到产物甲烷、烯烃、芳烃、氢气、轻油、重油和燃料油副产品。
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