JP2011512446A - 所望の生成物の収率および特性を改善するために添加剤をコーキング法に導入するシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
比較試験例1および2
比較試験例2,3および4
遅延コークス化プロセス
本発明の典型的実施形態が遅延コークス化プロセスを改良する方法は様々である。本発明を遅延コークス化プロセスに組み込む方法の詳細な説明は、遅延コークス化プロセスおよびこの通常の種類のコークス化プロセスにおけるその用途に関連する代案の典型的な実施形態におけるその操作の説明によってする。
図2は、既知の技術の通常の遅延コークス化プロセスに関する基本的なプロセスのフローダイヤグラムである。遅延コークス化は、コークス化および脱コークス化サイクルを交互に行う平行コークス化ドラムを有する準連続プロセスである。本発明の典型的な実施形態は、一つ以上の添加剤注入システムを遅延コークス化プロセス装置に組み込む。本発明の典型的な実施形態を有する操作は、以下で説明するように、類似しているが大きく異なる。
1.炉を通過する際の供給原料の部分的揮発および軽度の分解
2.コークスドラムを通過する際の蒸気の分解
3.蒸気またはコークスに転化するまでのドラムに閉じ込められた重質液体の連続的な分解および重合
通常の遅延コークス化において、最適なコーカー操作条件が、遅延コークス化プロセスの多くの経験およびより良い理解に基づいて、何年も進化してきた。操作条件は、通常軽質および重質コーカー軽油含む分解液体生成物への供給原料転化の効率を最大化(または増加)させるように設定する。しかし最近は、いくつかの製油所におけるコーカーがコーカー処理能力を最大化(または増加)させるように変化してきた。
1.約華氏900度〜約華氏950度の範囲内のヒーター出口温度
2.約15psig〜100psig、通常15〜25psigの範囲内のコークスドラム圧力
3.ハット温度:精留塔における軽油引き上げトレイまで上昇する蒸気の温度
4.0〜100%、通常10〜20%の範囲内のリサイクル率
5.約12〜24時間、通常15〜20時間の範囲内のコークス化サイクル時間
6.ヒーター出口温度よりも華氏50〜100度低い、通常華氏830〜900度のドラム蒸気ライン温度
これら通常の操作変数を用いて、分解液体の品質および様々な生成物の収率を制御する。この議論を通して、「分解液体」は、5個以上の炭素原子を有するコークス化プロセスの炭化水素蒸気生成物を示す。これらは、通常97〜870°Fの沸点を有し、標準条件で液体である。これら炭化水素生成物のほとんどは、更なる精製処理用の価値ある輸送燃料混合成分または供給原料である。その結果、分解液体は通常コークス化プロセスの主な目的物である。
1.コーカーが精留塔(または蒸気)に限定されたら、ドラム圧力を上げる(例えば15から20psigへ)
2.コーカーがドラム(またはコークス生成)に限定されたら、コークス化サイクル時間を減少する(例えば16から12時間へ)
3.コーカーがヒーター(または供給原料)に限定されたら、コーカーリサイクルを減少する(例えば15重量%から12重量%へ)
これら操作変更の3個すべては、コーカー処理能力を増加させる。高い処理能力操作の最初の2個は、分解液体への供給原料転化の効率を(すなわち供給原料のバレル当たり)減少させるが、生成した分解液体の全量(すなわちバレル)を最大化(または増加)する。これら操作変更はまた、コークス収率およびコークスVCMを増加させる傾向がある。しかし、ドラム圧力の増加またはコーカーサイクル時間の減少は、通常ヒーター出口およびドラム蒸気ライン温度の釣り合った増加により達成されてコークス収率またはVCMにおけるあらゆる増加を相殺(または制限)する。逆に、リサイクルの減少は、しばしばコークスドラム圧力の減少および重質軽油のエンドポイント(すなわち軽油の最高沸点)の増加によって得られる。軽油のエンドポイントは、部分的に冷却した軽油を有する精留塔において軽油の取り出しと供給原料との間のトレイを還流させることによって制御される。この操作モードは、全液体を増加させ、分解液体への供給原料転化の効率(すなわち供給原料のバレルに対して)を維持する。しかし、液体の増加は、主に、下流処理ユニットで望ましくない最高沸点成分(すなわち「重質テール」)である。このように、遅延コークス化の当業者は、これら最高沸点成分をリサイクル(コーカー処理能力を低下させる)または重質軽油の「重質テール」(下流分解効率を低下させる)のいずれかに原則的に移送する操作を調整することができる。本発明の典型的な実施形態は、(1)コーカー処理能力(限定されたコーカー区域にも関わらず)を増加させる、(2)液体収率を上げる、(3)コークス収率を下げる、(4)ガス生産を減少させる、および/または(5)リサイクル、重質軽油、または両方のいずれかにおける最高沸点成分を実質的に減らす機会を提供する。このようにして、本発明の各用途は、どのプロセスが望ましくない、最高沸点成分を減らすのに好ましいかを画定する。
本発明が原油精製所および合成原油用の性能向上システム(例えば貞岩油、タール砂、ビチューメンなど)における現存または新しい遅延コークス化プロセスを改良する種々の方法がある。かかる新しい改良には、限定することはないが、(1)コーカー生成物の量またはコーカー生成物の全収率分布を改良し、(2)一つ以上のコーカー生成物の品質または特性を改良し、(3)コークス化プロセスの操作、維持、処理能力、効率および/またはプロセス代替物を改良し、(4)他の精製処理ユニットに対する操作、維持、処理能力、効率および/またはプロセス代替物を改良し、(5)スポンジコークス形態を促進し、コークス切断における「ホットスポット」を減少するような重質芳香族の接触分解および/またはコークス化、(6)「蒸気過剰分解」を減少させるドラム出口ガスを急冷し、(7)コーカーリサイクル、コークス生産および精留塔の蒸気負荷の減少を介して遅延コークス化プロセスのすべての主要区域(すなわち、ヒーター、ドラム及び精留塔区域)の障害をなくし、および/または(8)原油精製または性能向上システムに増分した接触分解能力を提供することである。
両陽極コークス化の場合、添加剤パッケージは、不純物をアルミニウム精製プロセスに加える硫黄、窒素、および金属に関してコークス濃度の上昇を最小化するように設計する必要がある。したがって、これらの場合に対する触媒選択の柔軟性が低く、アルミナまたは炭素を基にした(例えば活性炭素またはクラッシュコークス)触媒基質がある。両陽極コークス化の場合、添加剤パッケージをVCMの増加を最小化するおよび/または好ましくは華氏1250度以上の理論沸点を有する追加のVCMを生成するように設計する必要がある。したがって、この添加剤パッケージに対する触媒および過剰反応体を選択して、コークス化容器における高分子量のスポンジコークスの優先的な生成を促進する。この添加剤パッケージを用いて、供給原料成分、中間化学種、分解液体および/または生成物蒸気および過剰反応体の接触コークス化、熱的コークス化および/または顕著な重合を行って、焼成用の許容し得る品質を有する多孔質のスポンジコークスを生成する。
流体コークス化およびフレキシコークス化プロセス
図4は、通常の流体コークス化プロセスに関する基本的プロセスのフローダイヤグラムを示す。フレキシコークス化プロセス装置は実質的に同じであるが、生成物コークス178(バーナー164において焼かれていないコークスの75〜85%を残す)のガス化用の追加の容器を有する。流体コークス化は、流動化固体を用いてコークス化供給原料の分解液体への転化をさらに増大させ、生成物コークスの揮発分含有量を減少させる連続コークス化プロセスである。流体コークス化は、反応器158およびバーナー164の2個の主な容器を用いる。
通常の流体コークス化において、最適な操作条件が、プロセスの多くの経験および理解を基に長年開発されてきた。操作条件は、通常軽質および重質コーカー軽油を含む分解液体生成物への供給原料の転化効率を最大化(または増加)するように設定する。
1.約950°F〜約1050°Fの範囲内の反応器温度
2.15〜30秒の範囲内の反応器滞留時間
3.約0psig〜100psig、通常0〜5psigの範囲内の反応器圧力
4.バーナー温度:通常反応器温度より100〜200°F高い
これらの通常の操作変数を主として用いて、分解液体の品質および様々な生成物の収率を制御するが、副生成物の石油コークスの品質は制御しない。
本発明が、合成原油に対する原油製油所および性能向上システムにおける現存または新しいフレキシコークス化および流体コークス化プロセスを改良する種々の方法がある。これら新規の改良には、限定することはないが、(1)コークス生産の減少、(2)「蒸気過剰分解」を減らすように生成物蒸気を急冷することによるガス生産の減少、(3)分解液体の増大、(4)コーカー軽油の品質の改良、(5)コークス品質の改良、(6)ヒーターの障害をなくし、および(7)精留塔のリサイクルおよび蒸気負荷の低減がある。
したがって、本発明の典型的な実施形態におけるコークス化プロセス修正は、前記コークス化プロセスの生成物の量および品質を触媒的に変える高い信頼性の手段を提供する。この新規なコークス化プロセス修正は、通常のコークス化プロセスおよび最近の改良以上の以下の利点を提供する。すなわち、(1)増加した分解液体、(2)少ないコークス生産、(3)少ないガス生産、(4)優れたコーカー軽油の品質、(2)優れたコークス品質および市場価値、(5)増加したコーカーおよび製油所能力、(6)安く低品質の原油および/またはコーカー供給原料の増大した使用、(7)下流分解ユニットの増大した効率および操作時間、(8)コーカーおよび下流分解ユニットの減少した操作および維持コスト、(10)下流分解ユニットにおける減少した触媒生成および排出、および/または(11)原油製油所又は性能向上システムに対する増加した接触分解能力である。
Claims (16)
- コーキング法に使用されるコークス化用容器に添加剤を導入して、前記コーキング法から得た生成物の量、収率特性、特性、または品質の修正を行うことを含むことを特徴とする方法。
- 前記添加剤は前記コークス化用容器における蒸気と液体との界面の上方の蒸気に添加される請求項1に記載の方法。
- 前記添加剤は、加圧注入によって前記コーキング法に添加される請求項1に記載の方法。
- 前記添加剤は、触媒、播種剤、過剰反応体、急冷剤、キャリア流体またはその任意の組み合わせを含む請求項1に記載の方法。
- 前記触媒は、分解反応、コーキング反応、熱分解反応、水素化反応、水素化分解反応、加水分解反応、付加反応、脱水素化反応、凝縮反応、重合反応、芳香族化反応、オリゴマー化反応、異性化反応またはその任意の組み合わせからなる群から選択した化学反応を促進する請求項4に記載の方法。
- 前記生成物の量、収率特性、特性、または品質の修正は、軽質コーカー軽油の量もしくは収率の十分な減少、ナフサの量もしくは収率の十分な減少、オレフィンガスの量もしくは収率の十分な増加、またはその任意の組み合わせを含む請求項1に記載の方法。
- 前記触媒は、正味の熱が前記コーキング法に付与されるように十分な温度まで加熱される請求項4に記載の方法。
- 前記添加剤の残り成分は別々に導入される請求項7に記載の方法。
- 前記触媒は、別個の配分システムによって導入されるかまたは単独で使用される請求項4に記載の方法。
- 前記添加剤は消泡材料を含有する請求項4に記載の方法。
- 前記添加剤は、触媒を含まず、300未満、好ましくは100未満の分子量を有する蒸気炭化水素化合物の分解反応を急冷する請求項4に記載の方法。
- 前記コーキング法は、ディレードコーキング法、フルードコーキング法、フレキシコーキング法、性能向上または他のコーキング法から成る群から選択される請求項1に記載の方法。
- 水素が前記コーキング法に導入されて、触媒を有する前記添加剤によって起こる触媒反応を増進する請求項1に記載の方法。
- 前記水素は、正味の熱が前記コーキング法に付与されるように十分な温度まで加熱される請求項13に記載の方法。
- 前記水素は、加圧注入によって前記コーキング法に添加される請求項13に記載の方法。
- 添加剤を加圧注入によってコーキング法に使用されるコークス化用容器の蒸気に導入して、前記コーキング法から得た生成物の量、収率特性、特性または量の修正を行う方法であって、前記添加剤は、触媒、播種剤、過剰反応体、急冷剤、キャリア流体またはその任意の組み合わせを含むことを特徴とする方法。
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