CN119563003A - 生产碳氢化合物产品的系统和工艺 - Google Patents

Abstract

公开了从原油生产石油产品的方法。一种方法可包括在渣油处理单元中使减压渣油流经受适合于生产沸点温度低于450℃的沥青和烃的条件。还公开了使沥青经受沥青处理单元中的条件以产生气态烃、石脑油、馏出物和焦炭。气态烃、石脑油、馏出物和/或焦炭可转化为其它产物如乙烯、丙烯、MTBE和/或烷基化物。

Description

生产碳氢化合物产品的系统和工艺

相关申请的交叉参考

无

背景技术

A.本发明的领域

本发明一般涉及由烃原料(例如原油)生产石油化学产品。

B.相关技术的描述

已经描述了生产烃产物的系统和方法。例如，Al-Saled等人的美国专利No.11,180,706描述了用于烯烃生产的配置。该方法逐渐将原油分离成轻馏分和重馏分，其可以使用固定床加氢转化单元、流化催化转化单元或渣油加氢裂化单元进行升级。可以将改质的流体进料到用于生产烯烃的蒸汽裂化单元。该过程遭受不到最优性能，这可能增加整个过程的资本成本并降低收益。

总之，虽然存在生产烯烃的技术，但是它们可能是能量低效且昂贵的。

发明内容

已经发现为与从原油生产烃产物相关的至少一个问题提供了解决方案。在一个方面，发现可以包括加工原油以产生渣油，其可以进一步加工成沥青。可以加工沥青以产生焦炭、石脑油、馏出物和/或气态烃中的任何一种、任何组合或全部。气态烃、石脑油、馏出物和/或焦炭可转化为其它产物如乙烯、丙烯、MTBE和/或烷基化物。以这种方式使用沥青可以进一步提高来自原油的石油化学品的生产效率。

在本发明的一个方面，描述了生产烃产物的方法。该方法可包括(a)在渣油处理单元中使减压渣油流经受适合于生产沥青和烃(例如，沸点温度小于450℃的烃)的条件。在步骤(b)中，可使沥青经受沥青加工装置中的条件以产生气态烃、石脑油、馏出物和/或焦炭。由沥青处理单元6至10wt.％的气态烃，可以产生18至22wt.％的石脑油、33至65wt.％的馏出物和10至35wt.％的焦炭。在步骤(c)中，可以使气态烃和石脑油经受适于生产乙烯、丙烯和/或C4烃的条件。在步骤(d)中，可以使至少一部分C4烃经受以下条件：(i)在甲基叔丁基醚(MTBE)生产单元中生产MTBE和/或包含2-丁烯的烯烃，(ii)在烷基化物生产单元中生产烷基化物，或(iii)其组合。在一些方面，减压渣油得自原油工艺，其还产生轻质烃和一种或多种馏出物馏分。可以分离轻质烃以产生液化石油气(LPG)和/或可以使馏出物馏分经受产生石脑油、瓦斯油和常压馏出物的条件。可以将LPG、石脑油、瓦斯油和常压馏出物或其组合提供给蒸汽裂化单元，并使其经受足以产生另外的乙烯、丙烯和C4烃的条件。C4烃可以与步骤(c)的C4烃组合。步骤(d)(i)的烯烃可经受适合从2-丁烯和残余丁烯生产1-丁烯并将1-丁烯提供给MTBE生产单元的异构化条件。可使残余丁烯经受适于产生包含丁烷的烷烃的氢化条件，并且可将烷烃提供给蒸汽裂化单元。在一些方面，一部分产生的C4烃可以是或被氢化，然后可以提供给烷基化物生产单元，并且任选地其中至少一部分氢化的C4烃可以再循环到蒸汽裂化单元。

贯穿本申请论述本发明的其它实施例。关于本发明的一个方面讨论的任何实施例也适用于本发明的其他方面，反之亦然。本文描述的每个实施例被理解为适用于本发明的其他方面的本发明的实施例。预期本文中所论述的任何实施例或方面可与本文中所论述的其它实施例或方面组合及/或相对于本发明的任何方法或组合物实施，且反之亦然。此外，本发明的组合物可用于实现本发明的方法。

以下包括贯穿本说明书使用的各种术语和短语的定义。

术语“C#烃”，其中是正整数，意指描述具有#碳原子的所有烃。此外，术语“C#+烃”意指描述具有#或更多个碳原子的所有烃分子。因此，术语“C2+烃”旨在描述具有2个或更多个碳原子的烃的混合物。术语“C2+烷烃”因此涉及具有2个或更多个碳原子的烷烃。

术语“约”或“近似”被定义为接近本领域普通技术人员所理解的。在一个非限制性实施方案中，术语定义为在10％内，优选在5％内，更优选在1％内，最优选在0.5％.内。

术语“wt.％”、“体积％”或“摩尔％”分别是指基于包括组分的材料的总重量、总体积或总摩尔数的组分的重量百分比、组分的体积百分比或组分的摩尔百分比。在非限制性实例中，100克材料中的10克组分是10wt.％的组分。

术语“基本上”及其变型被定义为包括10％内、5％内、1％内或0.5％.内的范围。

当在权利要求和/或说明书中使用时，术语“抑制”或“减少”或“防止”或“避免”或这些术语的任何变型包括任何可测量的减少或完全抑制以实现期望的结果。

如在说明书和/或权利要求中使用的术语“有效”意指足以实现期望的、预期的或预期的结果。

当与权利要求或说明书中的任何术语“包括”、“包括”、“含有”或“具有”结合使用时，词语“一个”或“一个”的使用可以意指“一个”，但是其也与“一个或多个”、“至少一个”和“一个或多个”的含义一致。

词语“包括”(以及包括的任何形式，诸如“包括”和“包含”)、“具有”(以及具有的任何形式，诸如“具有”和“具有”)、“包括”(以及包括的任何形式，诸如“包括”和“包括”)或“含有”(以及含有的任何形式，诸如“含有”和“含有”)是包括性的或开放式的，并且不排除附加的未叙述的元素或方法步骤。

本发明的系统和方法可以“包括”、“基本上由”或“由”在整个说明书中公开的特定成分、组分、组合物等“组成”。关于过渡短语“基本上由…组成”，在一个非限制性方面，本发明的系统和方

法的基本和新颖的特征是它们能够从原油和/或衍生自原油的沥青生产多种石油化学品。

通过以下附图、详细描述和实施例，本发明的其它目的、特征和优点将变得显而易见。然而，应当理解，附图、详细描述和示例虽然指示了本发明的具体实施例，但是仅通过说明的方式给出并且不意味着是限制性的。另外，可以设想，本发明的精神和范围内的变化和修改将从该详细描述中变得对本领域技术人员显而易见。在另外的实施例中，来自特定实施例的特征可以与来自其他实施例的特征组合。例如，来自一个实施例的特征可以与来自任何其他实施例的特征组合。在另外的实施例中，可以向本文描述的特定实施例添加附加特征。

附图说明

受益于以下详细描述并参考附图，本发明的优点对于本领域技术人员而言可以变得显而易见。

图1示出了从原油进料生产烃产物的系统的实施方案，该系统包括连接到气态烃分离单元的原油处理单元，和连接到原油处理单元和气态烃分离单元的蒸汽裂化单元。原油处理单元还联接到驻留处理单元，驻留处理单元联接到沥青处理单元。

图2是具有示出的附加处理单元的图1的系统的图示。

图3示出了图1的系统的实施方案，其包括连接到加氢单元的丁烯异构化单元，所述加氢单元连接到蒸汽裂化单元。

图4示出了图1的系统的实施例，其包括间接连接到蒸汽裂化单元的烷基化单元。

虽然本发明易于进行各种修改和替代形式，但其特定实施例在附图中以示例的方式示出。附图可不按比例绘制。更进一步地，图1至图4中所示的示意图可以彼此组合，这可以用于例如产生从原油生产各种石化产品的更稳健的过程。

本发明的详细描述

已经发现为与从原油生产有价值的烃产物相关的至少一个问题提供了解决方案。在一个方面，可以加工原油以产生渣油，其可以进一步加工成沥青。可以加工沥青以产生焦炭、石脑油、和/或气态烃中的任何一种、任何组合或全部。在下面的部分中参考附图进一步详细讨论本发明的这些和其他非限制性方面。

图1和图2示出了从原油生产有价值的石油产品的系统。参考图1，描述了用于生产石油产品的系统100。图2示出了提供有各种馏出物处理单元的系统100。系统100可包括原油处理单元102、气态烃分离单元104、蒸汽裂化单元106、渣油加氢裂化单元172和沥青处理单元176。原油108进入进料分离102。原油可以是从地质地层提取的未精炼形式的石油。术语原油还可以包括已经经历水油分离和/或气油分离和/或脱盐和/或稳定化的石油。原油的非限制性实例包括阿拉伯重质、阿拉伯轻质、其它Gulf原油、Brent、North Sea原油、North和WestAfrican原油、Indonesian原油、中国原油、West Texas原油及其混合物，而且还包括页岩油、沥青砂、气体冷凝物和生物基油。用作本发明方法的进料的原油优选是API比重大于20°API的常规石油，通过ASTM D287标准测量。一方面，用于本发明方法的原油是API比重大于30°API的轻质原油。另一方面，用于本发明方法的原油可以包括阿拉伯轻质原油。阿拉伯轻质原油通常具有32-36°API的API比重和1.5-4.5wt％的硫含量。

在原油加工单元102中，至少一个、两个、三个、四个或五个烃流(例如，图1中的轻质烃流110、瓦斯油流112、渣油流114、石脑油流116和常压馏出物流118)可以在上述用于原油加工的条件(例如，50℃至700℃的温度)下产生。

减压渣油流114可离开原油处理单元102并进入渣油加氢裂化单元172。渣油加氢裂化单元172能够将渣油转化为沥青。其它烃料流可以在渣油处理单元中产生并提供给馏出物单元130，与其它料流合并，或输送到其它处理单元。残余物加氢裂化工艺已很好地建立。例如，三种基本反应器类型可用于商业加氢裂化，其为固定床(滴流床)反应器类型、沸腾床反应器类型和淤浆(夹带流)反应器类型。固定床渣油加氢裂化方法是广为接受的，并且能够处理受污染的料流如常压渣油和减压渣油以产生瓦斯油和石脑油。用于固定床渣油加氢裂化工艺的催化剂可包括在耐火载体(通常为氧化铝)上的钴(CO)、钼(Mo)、镍(Ni)或其组合。在高度污染的进料的情况下，固定床渣油加氢裂化工艺中的催化剂也可以补充到一定范围(移动床)。工艺条件可包括350-450℃的温度和2-20MPa表的压力。沸腾床渣油加氢裂化方法也是很好建立的，其特征尤其在于催化剂被连续置换，允许处理高度污染的进料。沸腾床渣油加氢裂化工艺中使用的催化剂可包括在耐火载体(通常为氧化铝)上的Co、Mo、Ni或其组合。工艺条件可包括350-450℃的温度和5-25MPa表的压力。浆料渣油加氢裂化方法代表热裂化和催化氢化的组合，以实现来自通常高度污染的重质渣油进料的可蒸馏产物的高产率。这种浆料渣油加氢裂化工艺是已知的(例如US5,932,090、US2012/0234726Al和WO2014142874 Al)。在第一液体阶段中，热裂化和加氢裂化反应可以在包括400-500℃的温度和1525MPa表压的压力的工艺条件下在气泡浆料相中同时发生。可以在反应器的底部引入残余物、氢气和催化剂，并且可以形成气泡浆料相；其高度取决于流速和期望的转化率。在这些方法中，可以连续地更换催化剂以通过操作循环实现一致的转化水平。催化剂可以是在反应器内原位产生的非负载金属硫化物。通过渣油改质产生的重质馏出物可以再循环到渣油加氢裂化单元172中直到消失。

沥青料流174可离开渣油加氢裂化单元172并进入沥青处理单元176。在沥青处理单元176中，可将沥青转化成轻质烃、石脑油、馏出物和石油焦。生产的轻质烃的量可以为6至10wt.％。产生的石脑油的量可以为18-22wt％。产生的馏出物的量可以为33wt％至65wt％。沥青处理单元176中的方法可以将沥青流174中存在的长链烃分子热裂化为较短链分子。轻质烃可包括C4烃、C3烃、C2烃和/或甲烷或其组合。轻质烃流178、石脑油流180(第四石脑油流)、馏出物流182可被送至蒸汽裂化单元106以进一步进行该过程。轻质烃流178也可被送至气态烃分离单元104。还可以将轻质烃流178和石脑油流180的组合提供给气体分离单元104。根据产生的馏出物的类型，可以将馏出物流182提供给馏出物加工单元130用于进一步加工。焦炭流184可以离开沥青处理单元176并且被进一步处理、存储或处理。

继续参考图1，轻烃流110可以包括C1-C4烃(例如，乙烷、丙烷、丁烷、氢气和燃料气体)并且可以被提供给气体分离设备104。在气体分离装置中，燃料气体(例如甲烷)可以与C1-C4烃分离以产生C2-C4烃。适用于分离气体的任何常规方法可用于本发明的上下文中。因此，气体可经受多个压缩级，其中酸性气体诸如CO2和H2S可在压缩级之间移除。在接下来的步骤中，所产生的气体可以在级联制冷系统的级上部分地冷凝到大约只有氢气保留在气相中的地方。随后可以通过蒸馏分离不同的烃化合物。燃料气流122可以离开气态烃分离单元104并且在处理单元中用作燃料源。

C2-C4烃流120可离开气态烃分离单元104并进入蒸汽裂化单元106。在蒸汽裂化单元106中，C2-C4烃进料可以在600℃至900℃(例如，600℃、625℃、650℃、675℃、700℃、725℃、750℃、775℃、850℃、875℃、900℃或它们之间的任何值或范围)和/或0.2MPa至0.3MPa(例如，0.2MPa、0.21MPa、0.22MPa、0.23MPa、0.24MPa、0.25MPa、0.26MPa、0.27MPa、0.28MPa、0.30MPa或它们之间的任何值或范围)的压力下进行蒸汽裂化。在这样的温度和压力下，C2-C4烃被裂化以制备乙烯和丙烯。在蒸汽裂化方法中，通过用蒸汽稀释混合烃进料并在不存在氧气的情况下在炉中加热混合物，将饱和烃分解成较小的、通常不饱和的烃，例如乙烯和丙烯。蒸汽裂化反应可具有50-1000毫秒的停留时间。蒸汽裂化单元可包括一个或多个熔炉以处理不同的组合物。例如，用于C2-C4烃的炉和用于石脑油的炉。蒸汽裂化单元可具有能够从烯烃产物流中分离乙烷和/或丙烷的分馏单元(未示出)或气体分馏单元(未示出)。这种分馏装置是本领域公知的。乙烯流126可离开蒸汽裂化单元106，并储存、销售或用于其它处理单元。丙烯料流128可离开蒸汽裂化单元106，并储存、销售或用于其他处理单元。

瓦斯油流112和常压馏出物流118可以离开原油处理单元并进入馏出物处理单元130。在馏出物加工单元130中，可进一步蒸馏和/或加工蒸汽以除去杂质从而形成石脑油。图2描绘了馏出物处理单元中可能的不同蒸馏/纯化单元的一个实例的详细说明。在馏出物处理单元中产生的轻质烃料流134可以离开馏出物处理单元302并进入气体分离单元104并进一步处理。石脑油料流132可离开馏出物处理单元并进入蒸汽裂化单元106。其它产物可在馏出物处理单元130中产生(例如柴油、润滑油等)。蒸馏物加工可包括具有一个或多个分馏单元的一个或多个固定床催化反应器，以从未转化的材料中分离所需产物，并且还可结合将未转化的材料再循环到一个或两个反应器中的能力。馏出物处理反应器可以在200-600℃、优选300-400℃的温度、335MPa、优选5-20MPa的压力以及5-20wt.％的氢气(相对于烃原料)下操作。这种方法中使用的催化剂包含一种或多种选自Pd、Rh、Ru、Ir、Os、Cu、Co、Ni、Pt、Fe、Zn、Ga、In、Mo、W和V的元素，这些元素以金属或金属硫化物形式负载在酸性固体如氧化铝、二氧化硅、氧化铝-二氧化硅和沸石上。

蒸汽裂化单元106可接收石脑油流132和轻质烃流120。在一些方面，石脑油流116可与石脑油流132合并和/或直接提供给蒸汽裂化单元106。在蒸汽裂化单元106中，石脑油料流132可经受前述蒸汽裂化条件以产生乙烯、丙烯和C4烃、Pygas和C7/8烃。合成气可以包括在C5s至C12s范围内的芳烃、烯烃和链烷烃。C4烃可以是丁二烯、丁烷和丁烯的混合物(例如，乙基乙炔、乙烯基乙炔、1,3-丁二烯、1,2-丁二烯、异丁烯、顺式-2-丁烯、反式-2-丁烯、1-丁烯、异丁烷和正丁烷)。乙烯流126可离开蒸汽裂化单元106并储存、运输或用于其它处理单元。丙烯料流128可离开蒸汽裂化单元106并储存、运输或用于其他处理单元。C4烃流136可离开蒸汽裂化单元106并储存、运输或用于其它处理单元。

参考图3，在系统200中，从蒸汽裂化单元106产生的C4烃的一部分或全部可以进一步加工以产生甲基叔丁基醚(MTBE)和另外的C4烃。在一些实施方案中，C4烃由蒸汽裂化单元106或不同的蒸汽裂化单元产生。C4烃流136可离开蒸汽裂化单元106并进入丁二烯分离单元138。在丁二烯分离单元138中，丁二烯可以与C4烃分离以形成丁二烯组合物和丁烯/丁烷组合物。丁二烯料流140可离开丁二烯分离单元138并储存、运输或用于其他处理单元。丁烯/丁烷流142可离开丁二烯分离单元138并进入甲基叔丁基醚(MTBE)生产单元144。在MTBE生产单元144中，丁烯/丁烷流142与甲醇在适于生产MTBE、MTBE流出物和1-丁烯的条件下接触。MTBE流146可以离开MTBE生产单元140并被储存和/或运输。1-丁烯流148可离开MTBE生产单元140并储存。在其他处理单元中使用和/或运输。MTBE流出物150可离开MTBE生产单元144并进入丁烯异构化单元152。MTBE流出物可以是包含1-丁烯的富集的2-丁烯流。在丁烯异构化单元152中，在异构化条件下使2-丁烯与催化剂接触以产生富含1-丁烯的料流和残余丁烯料流。催化剂可以是任何已知的2-丁烯异构化催化剂。异构化条件包括通常在约50℃至300℃范围内的反应温度。反应器中的催化剂的量可提供约0.5至100小时的总重量时空速。富集的1-丁烯流154可离开丁烯异构化单元152并进入MTBE生产单元144。残余烯烃流156可离开丁烯异构化单元并进入C4烯烃氢化单元158。在C4烯烃氢化单元158中，C4烯烃可以在足以产生另外的C4烃的条件下与催化剂和氢气接触，并且可以任选地再循环回到蒸汽裂化单元106。

参考图4，在系统300中，可以进一步加工从蒸汽裂化单元106产生的C4烃的一部分或全部以产生烷基化物。在一些实施方案中，C4烃由蒸汽裂化单元106或不同的蒸汽裂化单元产生。在系统300中，C4烃流136的一部分或全部可离开蒸汽裂化单元106并进入SHU(选择性氢化单元)162。在SHU162中，使C4烃经受适于除去炔烃和/或二烯并产生烯烃组合物和另外的C4烃的条件。另外的C4烃164可以离开SHU162并进入蒸汽裂化单元106以继续该过程。烯烃组合物流166可进入烷基化单元168。在烷基化单元168中，使烯烃组合物经受产生烷基化物的条件。烷基化物流170可离开烷基化单元168并在其它单元中储存、运输或处理。图1和图2的任何部分或所有部分可以与图3和/或图4的任何部分或所有部分组合，反之亦然。

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尽管已经详细描述了本申请的实施例及其优点，但是应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的实施例的精神和范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和更改。此外，本申请的范围不旨在限于说明书中描述的工艺、机器、制造、物质组成、手段、方法和步骤的特定实施例。如本领域普通技术人员将从以上公开内容容易理解的，可以利用目前存在的或以后开发的执行与本文描述的对应实施例基本相同的功能或实现与本文描述的对应实施例基本相同的结果的过程、机器、制造、物质组成、装置、方法或步骤。因此，所附权利要求旨在在其范围内包括这样的过程、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤。

Claims (12)

1.一种生产烃产物的方法，所述方法包括：

(a)在渣油处理单元中使减压渣油流经受适合于生产沥青和沸点温度小于450℃的烃的条件；和

(b)使沥青在沥青加工装置中经受产生气态烃、石脑油、馏出物和焦炭的条件。

2.权利要求1的方法，进一步包括：使气态烃和石脑油经受适于生产乙烯、丙烯和C4烃的条件；和

使至少一部分C4烃经受以下条件：(i)在甲基叔丁基醚(MTBE)生产单元中生产MTBE和包含2-丁烯的烯烃，(ii)在烷基化生产单元中生产烷基化物，或(iii)其组合。

3.权利要求1-2中任一项的方法，其中产生6-10wt.％的气态烃、18-22wt.％的石脑油、33-65wt.％的馏出物和10-35wt.％的焦炭。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，还包括从原油加工获得所述渣油，所述原油加工进一步产生轻质烃和一种或多种馏出物馏分。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括分离所述轻质烃以产生液化石油气(LPG)。

6.权利要求3-5中任一项的方法，进一步包括使所述馏出物馏分经受产生石脑油、瓦斯油和常压馏出物的条件。

7.根据权利要求3-6中任一项所述的方法，还包括将所述LPG、石脑油、瓦斯油和常压馏出物提供给蒸汽裂化单元。

8.根据权利要求3-7中任一项所述的方法，还包括使所述石脑油、瓦斯油、常压馏出物、LPG或其组合经受足以产生另外的乙烯、丙烯和C4烃的条件。

9.权利要求8的方法，其中将C4烃与步骤(c)的C45烃合并。

10.根据权利要求2-9中任一项所述的方法，其中使所述烯烃经受适合由所述2-丁烯和残余丁烯产生1-丁烯的异构化条件，并将所述1-丁烯提供给所述MTBE生产单元。

11.权利要求10的方法，其中残余丁烯经受适合于生产包含丁烯的烷烃的加氢条件，将烷烃提供给蒸汽裂化单元。

12.权利要求1-11中任一项的方法，其中将一部分产生的C4烃氢化，然后提供给烷基化方法，和任选地其中将至少一部分氢化的C4烃再循环到蒸汽裂化单元。