CN114478160B - 原油制备低碳烯烃的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及低碳烯烃制备领域,公开了一种原油制备低碳烯烃的方法及系统。该方法包括:将原油与C6以下的轻烃混合并进行抽提,得到轻烃与非沥青组分的混合物;将所述混合物进行裂解得到裂解产物;所述裂解产物经分离得到低碳烯烃;其中,所述抽提的压力大于1MPa。本发明提供的原油制备低碳烯烃的方法能够提高原油的裂解效率,有效减少裂解反应中的结焦现象,延长运行周期,且具有工艺流程简单的优势。
Description
技术领域
本发明涉及低碳烯烃制备领域,具体地,涉及一种原油制备低碳烯烃的方法及系统。
背景技术
随着我国经济的发展,这些有机化工原料的需求量逐年增大,尽管低碳烯烃的生产规模也在逐年增长,但还无法满足日益增长的需求量。长期以来,我国一直以石脑油作为由原油制备低碳烯烃的主要原料。但近年来,随着中东油田伴生气以及美国页岩气的大量开采,这些廉价的油气资源作为乙烯原料大量使用,造成乙烯相关产品价格降低。为了应对市场竞争的冲击,拓展乙烯裂解装置的原料来源,降低原料成本,成为传统乙烯企业降本增效的有效手段,将特殊的重质烃类,特别是未经加工处理原油,作为裂解炉原料,来生产低碳烯烃,有利于降低烯烃生产装置原料成本和能源消耗,快速适应市场裂解原料的供需变化。
原油中包含高分子量非挥发性组分,这些非挥发性组分在常规的裂解炉的对流段进行预热时,有小部分未被气化,未被气化的非挥发性组分随着混合气流夹带到辐射段,容易造成辐射段的结焦沉积,甚至堵塞辐射段,影响裂解产品的收率。
CN101583697A公开了一种用于裂解包含合成油的原料的方法,该方法包括:1、加氢加工包括如下物质的宽沸程等分部分:a在50℉到800℉范围内沸腾的基本上不含残油的通常液态的烃部分,和b在600℉到1050℉范围内沸腾的热裂解烃液体,以提供在73℉到1070℉范围内沸腾的合成原油,其包含大于25wt%的芳香族化合物,大于25wt%的环烷烃,小于0.3wt%的S,小于0.02wt%沥青质并且基本上不含除沥青质外的残油;2、向合成原油中加入在100℉到1050℉范围内沸腾的通常液态的烃组分;和3、在裂解炉中裂解由2产生的混合物以提供裂解流出物,其中裂解炉包括辐射盘管出口,其中裂解在足以得到大于单独裂解合成原油的最佳辐射盘管出口温度的辐射盘管出口温度的条件下进行。该方法在原油中混入现有的乙烯生产原料中,对原油进行稀释,改善原油的裂解性能,提高烯烃的转化率。但该方法受限于现有的乙烯生产原料来源限制,不能有效利用大量原油进行低碳烯烃的生产。
CN1957068A公开了一种含盐和/或微粒物质的烃原料的蒸汽裂化,该方法包括:a将包含盐和任选的微粒物质的未脱盐原料加入到热解炉的对流段;b将所述烃原料加热;c将该烃原料供给位于干点上游的闪蒸/分离容器;d将该烃原料分离成基本上贫含不挥发性组分和盐的蒸气相和富含不挥发性组分和盐的液相,所述液相在该闪蒸/分离容器上游对流段中的所有点处含有5%液相以维持盐和任何微粒物质呈悬浮态;e从该闪蒸/分离容器中以蒸汽相除去步骤a的50-95%烃原料和将该蒸气相裂化而制备包含烯烃的排出物;和f从该闪蒸/分离容器中与悬浮态中的盐和任何微粒物质一起以液相除去至少5%的烃原料。US3617493也公开了一种和上述方法相似的采用蒸汽裂解原油的方法。
CN1041967A公开了一种低品位原料的分解处理方法,该方法包括在分解炉中热分解处理含重馏分的低品位原料时,从上述分解炉的预热器中途抽出上述低品位原料,用气液分离方法从上述低品位原料中分离除去重馏分后,再使上述低品位原料返回上述预热器,进行热分解反应。
采用以上方法对原料进行闪蒸分离,所得的气相进行反应裂解,液相直接用作燃料油,造成了原料浪费,同时,流程复杂。
因此,需要寻求一种能够有效提高原油裂解效率,且能够减少裂解装置在辐射段的结焦和堵塞,从而降低运行成本的制备低碳烯烃的方法。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的流程复杂、裂解时容易发生结焦以及原油裂解效率低等技术问题。
为了实现上述目的,本发明第一方面提供一种原油制备低碳烯烃的方法,该方法包括:将原油与C6以下的轻烃混合并进行抽提,得到轻烃与非沥青组分的混合物;将混合物进行裂解得到裂解产物;所述裂解产物经分离得到低碳烯烃;其中,所述抽提的压力大于1MPa。
本发明第二方面提供一种原油制备低碳烯烃的系统,该系统包括依次相连的高压抽提塔、裂解装置和分离单元;
所述高压抽提塔,用于将原油与C6以下的轻烃混合并进行抽提,得到轻烃与非沥青组分的混合物;
所述裂解装置,用于将来自所述高压抽提塔的混合物进行裂解,得到裂解产物;
所述分离单元,用于将来自裂解装置的裂解产物进行分离,得到低碳烯烃。
与现有技术相比,本发明将原油与轻烃混合成后经高压抽提,得到轻烃与原油中非沥青组分的混合物,之后依次经裂解、分离得到低碳烯烃。该方法能够提高原油的裂解效率,有效减少裂解反应中的结焦现象,延长运行周期,且具有工艺流程简单的优势。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1是本发明的一种具体实施方式的原油制备低碳烯烃的方法和系统的示意图。
附图标记说明
1、高压抽提塔;2、裂解装置;3、分离单元
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
如图1所示本发明提供的一种具体实施方式,将原油与C6以下的轻烃混合并进行抽提,得到轻烃与非沥青组分的混合物;将所述混合物进行裂解得到裂解产物;所述裂解产物经分离得到低碳烯烃;其中,所述抽提的压力大于1MPa。
根据本发明的一些实施方式,优选地,所述轻烃与原油的重量比可以为(0.1-10):1,优选为(2-6):1。
根据本发明的一些实施方式,优选地,所述轻烃可以选自C3-C5的烷烃中的至少一种,更优选选自丙烷、异丁烷、正丁烷和正戊烷中的至少一种。
本发明中,一般地,当所述轻烃选自两种或两种组分以上的情况下,对所述各组分之间的重量比没有特别的限定,只要能够满足本发明的抽提的需求即可。
根据本发明的一些实施方式,优选情况下,所述抽提的操作条件包括:压力可以为2-10MPa,更优选为3-6MPa;温度为可以60-200℃,更优选为70-160℃。
本发明中,优选地,所述抽提可以在抽提塔中进行;其中,所述抽提塔优选为高压抽提塔。
本发明中,为了使得所述轻烃和所述原油充分混合,优选地,将所述原油送入所述高压抽提塔的中上部,将所述轻烃送入高压抽提塔的中下部。
根据本发明的一些实施方式,优选地,所述裂解的方式可以为蒸汽裂解。
根据本发明的一些实施方式,为了达到更好的裂解效果,优选地,所述裂解的水油重量比可以为(0.1-2):1,更优选为(0.4-1.5):1。
根据本发明的一些实施方式,优选地,所述裂解的温度可以为600-950℃,压力可以为0.01-1MPa,时间可以为0.05-1s;更优选地,所述裂解的温度为780-870℃,压力为0.1-0.3MPa,时间为0.1-0.3s。
根据本发明的一些实施方式,优选地,所述分离之前还包括急冷和换热。
本发明中,优选情况下,所述裂解产物经分离后,获得氢气、甲烷、乙烯、丙烯、丁二烯、汽油、燃料油和柴油等产品,可以参照本领域常规的分离手段(例如顺序分离、前脱乙烷、前脱丙烷等)分离得到低碳烯烃。其中,所述分离优选在精馏塔中进行。
本发明中,所述换热能够降低裂解产物的温度,还能够降低裂解产物在冷却分离时发生结焦的风险。
本发明中对所述换热没有特别的限定(可参照本领域常规的方式理解),只要能够满足本发明后续的分离即可,例如可以将裂解产物与水和急冷油经过多步换热,生成超高压蒸汽和稀释蒸汽等。
按照一种特别优选的实施方式,所述的方法包括:
将原油与C3-C5的轻烃混合并进行抽提,得到轻烃与非沥青组分的混合物;将所述混合物进行蒸汽裂解得到裂解产物;所述裂解产物经分离得到低碳烯烃;其中,所述抽提的压力为4-6MPa,温度为90-160℃;所述蒸汽裂解的温度为800-850℃,压力为0.1-0.3MPa,水油重量比为(0.6-1.8):1。
本发明第二方面提供一种原油制备低碳烯烃的系统,该系统包括依次相连的高压抽提塔1、裂解装置2和分离单元3;
所述高压抽提塔1,用于将原油与C6以下的轻烃混合并进行抽提,得到轻烃与非沥青组分的混合物;
所述裂解装置2,用于将来自所述高压抽提塔1的混合物进行裂解,得到裂解产物;
所述分离单元3,用于将来自裂解装置2的裂解产物进行分离,得到低碳烯烃。
本发明中,低碳烯烃一般指乙烯、丙烯以及丁烯。
本发明中,在没有特别说明的情况下,所述压力均指“绝压”。
按照一种优选的实施方式,结合图1,本发明的原油制备低碳烯烃的方法在本发明的原油制备低碳烯烃的系统中的使用具体可以包括以下流程:
将原油和轻烃送入高压抽提塔1,其中,将原油送入高压抽提塔1的中上部,将轻烃送入高压抽提塔1的中下部,并控制高压抽提塔1的操作温度、压力等操作条件,进行抽提,塔顶得到轻烃与非沥青组分的混合物。将所述混合物送入裂解装置2进行裂解,控制水油重量比、裂解装置出口的温度(裂解的温度)、裂解的压力以及裂解的时间。得到的裂解产物送入分离单元3,经顺序分离得到低碳烯烃。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例和对比例中所用的原油的组成如表1所示,该组成根据ASTM D5307方法测得。
表1
实施例1
将原油和轻烃(丙烷)送入高压抽提塔,其中,将原油送入高压抽提塔的中上部,将轻烃送入高压抽提塔的中下部,轻烃与原油的重量比为6:1,高压抽提塔的操作压力为6MPa,温度为90℃,塔顶得到轻烃与非沥青组分的混合物。将混合物送入裂解装置进行裂解,水油重量比为0.6:1,裂解装置出口的温度850℃,裂解的压力为0.18MPa,裂解的时间为0.25s。得到的裂解产物送入分离单元,经顺序分离得到低碳烯烃,其中,乙烯收率为36.13wt%,丙烯的收率为13.11wt%,1,3-丁二烯的收率为3.55wt%。
运行周期为51天。
实施例2
将原油和轻烃(按重量比计,异丁烷5%,正丁烷95%)送入高压抽提塔,其中,将原油送入高压抽提塔的中上部,将轻烃送入高压抽提塔的中下部,轻烃与原油的重量比为4:1,高压抽提塔的操作压力为4MPa,温度为155℃,塔顶得到轻烃与非沥青组分的混合物。将混合物送入裂解装置进行裂解,水油重量比为0.7:1,裂解装置出口的温度840℃,裂解的压力为0.17MPa,裂解的时间为0.2s。得到的裂解产物送入分离单元,经顺序分离得到低碳烯烃,其中,乙烯收率为35.88wt%,丙烯的收率为15.42wt%,1,3-丁二烯的收率为4.21wt%。
运行周期为46天。
实施例3
将原油和轻烃(正丁烷)送入高压抽提塔,其中,将原油送入高压抽提塔的中上部,将轻烃送入高压抽提塔的中下部,轻烃与原油的重量比为2:1,高压抽提塔的操作压力为3MPa,温度为160℃,塔顶得到轻烃与非沥青组分的混合物。将混合物送入裂解装置进行裂解,水油重量比为0.8:1,裂解装置出口的温度820℃,裂解的压力为0.17MPa,裂解的时间为0.1s。得到的裂解产物送入分离单元,经顺序分离得到低碳烯烃,其中,乙烯收率为33.33wt%,丙烯的收率为14.62wt%,1,3-丁二烯的收率为4.19wt%。
运行周期为40天。
实施例4
将原油和轻烃(按重量比计,异丁烷35%,正丁烷55%,正戊烷10%)送入高压抽提塔,其中,将原油送入高压抽提塔的中上部,将轻烃送入高压抽提塔的中下部,轻烃与原油的重量比为6:1,高压抽提塔的操作压力为5MPa,温度为120℃,塔顶得到轻烃与非沥青组分的混合物。将混合物送入裂解装置进行裂解,水油重量比为1.5:1,裂解装置出口的温度810℃,裂解的压力为0.16MPa,裂解的时间为0.3s。得到的裂解产物送入分离单元,经顺序分离得到低碳烯烃,其中乙烯收率为32.42wt%,丙烯的收率为14.31wt%,1,3-丁二烯的收率为4.13wt%。
运行周期为49天。
实施例5
按照实施例3的方式进行,不同的是,裂解温度为790℃。
最终,得到的裂解产物送入分离单元,经顺序分离得到低碳烯烃,其中乙烯收率为28.31wt%,丙烯的收率为14.35wt%,1,3-丁二烯的收率为4.02wt%。
运行周期为51天。
对比例
该对比例采用常规的裂解炉进行裂解。
脱水脱盐的原油直接送入裂解炉中,与蒸汽混合后,进行裂解。裂解气采用LUMMUS的顺序分离流程。对蒸汽裂解反应产物进行分析得知,乙烯的收率为21.49wt%,丙烯的收率为13.29wt%,1,3-丁二烯的收率为4.03wt%,三烯收率为38.81wt%。
运行周期为5天。
从以上实施例和对比例的结果可以看出,采用传统裂解装置,投用原油仅维持5天运行周期,而本发明可以保证原油在裂解装置正常投用,能够有效减少结焦发生,运行周期达到40天以上;而且,在相同工艺条件下,相对于现有技术,本发明提供的方法能够有效提高低碳烯烃的产率。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合,这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种原油制备低碳烯烃的方法,其特征在于,该方法包括:将原油与C6以下的轻烃混合并进行抽提,得到轻烃与非沥青组分的混合物;将所述混合物进行裂解得到裂解产物;所述裂解产物经分离得到低碳烯烃;其中,
所述轻烃与原油的重量比为(0.1-10):1;
所述抽提的操作条件包括:压力为4-6MPa,温度为90-160℃;
所述轻烃选自C3-C5的烷烃中的至少一种;
所述裂解的水油重量比为(0.1-2):1;
所述裂解的温度为600-950℃,压力为0.01-1MPa,时间为0.05-1s。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述轻烃与原油的重量比为(2-6):1。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述轻烃选自丙烷、异丁烷、正丁烷和正戊烷中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的方法,其中,所述裂解的方式为蒸汽裂解。
5.根据权利要求1或4所述的方法,其中,所述裂解的水油重量比为(0.4-1.5):1。
6.根据权利要求1所述的方法,其中,所述裂解的温度为780-870℃,压力为0.1-0.3MPa,时间为0.1-0.3s。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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