JP2015519467A - 温度勾配過程による原油の直接接触分解 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、それはまた、石油化学産業において最大のエネルギー消費過程のうちの1つでもある。蒸気分解装置の熱分解部分は、施設の過程エネルギーの約65%を消費し得る。それはまた、過程中の全エネルギー損失の約75%を占め得る。完全に熱ベースの過程の使用を回避することで、オレフィンおよび芳香族を生成するための継続的なエネルギー必要量を有意に低減することができる。
図1は、直接接触分解システムの一実施形態の全体フロー概略図である。図1およびその説明は、直接接触分解システムおよび使用方法のよりよい理解を促す。図1は、本発明の範囲を決して限定または定義するものではない。
図2は、直接接触分解システムの別の実施形態の全体フロー概略図である。直接接触分解システム200は、図1の直接接触分解システム200と多くの同様の態様を有する。図1と2との間の同様の流れおよび装置は、同様の番号を共有する。図2およびその説明は、直接接触分解システムおよび過程のよりよい理解を促す。図2は、本発明の範囲を決して限定または定義するものではない。
直接接触分解システムは、移動床反応器供給物を含む。移動床反応器供給物は、炭化水素原料および蒸気を含む。任意に、移動床反応器供給物は、水素、酸素、または両方を含む。移動床反応器供給物はまた、転化効率を改善するために、直接接触分解システムの別の部分から再循環流を組み込むことができる。
炭化水素原料は、未分画および未蒸留の原油を含む。炭化水素原料は、未分画および未蒸留の液体凝縮物または天然ガスを含むことができる。
蒸気は、湿潤、乾燥、または過熱蒸気であってもよい。方法の一実施形態は、過熱蒸気を含有する移動床反応器供給物を導入することを含む。
方法の一実施形態は、酸素を含有する移動床反応器供給物を導入することを含む。移動触媒床反応器の動作温度の酸素は、大きい芳香族および脂肪族炭化水素分子と反応し、それらをより小さいものに分解するように動作可能である、ラジカルイオンを形成する。加えて、酸素は、酸化炭素が形成されるように直接分解触媒の表面上で炭素と反応することができ、触媒の表面から固体を除去する。酸素はまた、有機金属不純物と金属酸化物を形成することもでき、金属/有機化合物からそれらを放出し、それらが直接分解触媒を害することを防止する。
方法の一実施形態は、水素を含有する移動床反応器供給物を導入することを含む。水素は、炭化水素原料中に存在する硫黄および窒素ヘテロ有機化合物を含む、ある特定の汚染物質の除去を促進する。導入された水素は純粋または混合物である。ブレンドとして、水素は、酸化炭素またはメタンを含む、無機あるいは有機化合物を含有する、水素が豊富な流れの中にあってもよい。水素生成システムからのパージ流は、有用な水素源である。方法の一実施形態は、乾燥モルに基づき少なくとも90%水素の純度を有する水素を含有する、移動床反応器供給物を導入することを含む。方法の一実施形態は、約0.01〜約1の範囲の水素対炭化水素原料の重量比を有する、移動床反応器供給物を導入することを含む。
方法の一実施形態は、再利用可能な炭化水素原料を含有する移動床反応器供給物を導入することを含む。再生炭化水素原料は、オレフィンおよび芳香族への転化に好適な再利用可能な炭化水素を含有する。
直接分解触媒は、より大きいパラフィンおよび芳香族を、より小さいパラフィン、オレフィン、および芳香族に転化するように動作可能である。直接分解触媒は、炭化水素原料中の炭化水素の分解を助長し、それは、脂肪酸およびろう状パラフィン、アルキル芳香族、ナフテン、ならびに多核芳香族炭化水素を含む。炭化水素は、より小さい生成炭化水素化合物および水素に分解する。より小さい炭化水素が反応器の動作長を移動するにつれて、それらは、さらにより小さいパラフィン、オレフィン、および芳香族に分解する。
炭化水素生成物は、パラフィン系、オレフィン系および芳香族系炭化水素、特に、エチレンおよびプロピレンを含む「軽質(light)」オレフィン、ならびに混合キシレンおよび特にパラ−キシレンを含むBTEX芳香族の混合物として、移動触媒床反応器を通過する。加えて、水素はまた、炭化水素生成物の一部として通過する。直接接触分解システムからの下流分離システムは、有用な石油化学原料への更なる処理のために、水素、オレフィン、およびBTEX芳香族を分割する。タイミングよく蒸発した炭化水素生成物流を冷却することは、オレフィンの更なる熱分解、重合、または他の副反応を防止し、石油化学用途のためにそれらを保っている。
移動触媒床反応器は、使用済み直接分解触媒を通過させる。上記直接分解触媒は、直接分解触媒の不活性化形態である。固体および液体炭化水素ならびにコークスを含む分解反応の残渣は、使用済み直接分解触媒の表面を覆う。使用済み直接分解触媒はまた、未蒸留および未分画炭化水素原料と共に導入された非触媒金属を含有し得る。
直接接触分解システムは、移動触媒床反応器を含む。移動触媒床反応器は、直接分解触媒を使用して、炭化水素原料を有用なオレフィンおよび芳香族に転化するように動作可能である。移動触媒床反応器は、移動床反応器供給物を受容し、かつ炭化水素生成物を通過させるように、動作可能である。導入された炭化水素原料は、反応器中に導入された場所から、炭化水素生成物が反応器から通過する場所へと移動する。
移動触媒床反応器は、少なくとも1つの触媒反応帯を含む。触媒反応帯は、接触炭化水素分解反応が直接分解触媒の存在下で生じる、移動触媒床反応器の内部の一部分である。直接分解触媒、特に移動触媒床の凝集は、分解反応を促進する。
直接接触分解システムは、連続的、半連続的、または周期的な方法のいずれかで、移動触媒床反応器の触媒反応帯中に直接分解触媒を導入する。移動触媒床反応器への直接分解触媒の供給速度は、移動触媒床の長さが比較的一定に保たれるように、使用済み直接分解触媒の除去速度と協調する。そうすることで、任意の所与の時点における反応器中に存在する直接分解触媒の量は、本質的に一定である。
直接接触分解システムは、移動床反応器供給物の導入位置と炭化水素生成物が通過する位置との間に温度差が存在するように、移動触媒床反応器を維持するように動作可能である。移動触媒床反応器の動作長に沿った温度差は、反応器の全体の動作長に沿って直接分解を促進する。温度の徐々な直線的上昇を通して、あるいは異なる固定温度帯を通過することによって、動作長の機能に応じて上昇する内部温度プロファイルは、移動触媒床反応器を通る全ての位置で、直接分解触媒上のコークスの形成を制限する。
移動触媒床反応器は、その動作長に沿って、移動触媒床反応器に対する内部温度プロファイルを維持するように動作可能である。反応器の動作長に沿って、内部温度は、特に移動床反応器供給物の導入位置と炭化水素生成物の通過点との間で比較すると、異なる位置において異なる。反応器の動作長に沿った種々の位置における内部反応器の温度は、内部温度プロファイルを特徴付ける。
直接接触分解システムの一実施形態は、移動触媒床反応器の動作長に沿って、固定温度勾配を有する内部温度プロファイルを維持するように動作可能である、移動床反応器を含む。直接接触分解システムを使用する方法の一実施形態は、内部温度プロファイルが温度勾配として反応器の動作長に対して維持されるように、移動触媒床反応器を動作させることを含む。そのような方法の間、内部温度は動作長に対して徐々に上昇し、最低温度は、移動床反応器供給物が導入される場所に近接し、最高温度は、炭化水素生成物が通過する場所に近接する。
直接接触分解システムの一実施形態は、移動触媒床反応器の動作長に沿って、2つ以上の固定温度帯を有する内部温度プロファイルを維持するように動作可能である、移動床反応器を含む。直接接触分解システムを使用する方法の一実施形態は、内部温度プロファイルが、移動触媒床反応器の動作長に沿って、むしろ2つ以上の固定温度帯として、反応器の動作長に対して維持されるように、移動触媒床反応器を動作させることを含む。そのような一実施形態において、第1の温度を有する第1の固定温度帯は、移動床反応器供給物に対する導入位置に近接して位置付けられ、第2の温度を有する第2の固定温度帯は、生成炭化水素の通過位置に近接して位置付けられる。第2の温度は、第1の温度よりも高い。方法の一実施形態は、反応器の動作長に沿って、第2の温度が最高温度であり、第1の温度が最低温度である場合を含む。
直接接触分解システムは、触媒再生システムを含む。触媒再生器は、直接接触分解システムが触媒供給物ラインを通して、触媒再生システムから少なくとも1つの触媒反応帯に、直接分解触媒を導入するように動作可能であるように、移動触媒床反応器に連結する。触媒再生器は、直接接触分解システムが、少なくとも1つの触媒反応帯から触媒再生システムに、使用済み直接分解触媒を導入するように動作可能であるように、移動触媒床反応器に連結する。
実施形態は、記載された器具、過程、方法、およびシステムを動作可能にする、多くの追加の標準的な構成要素または装置を含む。当業者に既知の多くの追加の標準的な装置の例としては、熱交換、ポンプ、ブロワ、リボイラ、蒸気生成、凝縮物処理、膜、単および多段圧縮機、分離および分画装置、弁、スイッチ、制御装置、ならびに圧力、温度、レベル、および流量検知デバイスが挙げられる。
Claims (20)
- 直接接触分解システムを使用して、未蒸留および未分画の炭化水素原料を炭化水素生成物に転化する方法であって、方法は、移動床反応器供給物が移動触媒床反応器内の触媒反応帯中に含有される直接分解触媒と混合するように、前記移動床反応器供給物を前記直接接触分解システムの前記移動触媒床反応器に導入する工程であって、前記移動床反応器供給物は、蒸気ならびに未蒸留および未分画の炭化水素原料を含む、工程と;前記直接分解触媒を前記移動触媒床反応器の前記触媒反応帯に導入する工程と;内部温度プロファイルが前記移動触媒床反応器の動作長に沿って維持されるように、前記直接分解触媒を含む移動触媒床が前記触媒反応帯中に維持されるように、前記炭化水素原料が前記直接分解触媒の存在下で生成炭化水素に転化し、前記直接分解触媒が前記触媒反応帯中で使用済み直接分解触媒に転化するように、前記使用済み直接分解触媒が前記触媒反応帯から触媒再生システムに移動するように、かつ前記炭化水素生成物が前記移動触媒床反応器から生成され、前記炭化水素生成物が軽質オレフィンおよびC6−8芳香族を含むように、前記直接接触分解システムを動作させる工程であって、前記直接接触分解システムは移動触媒床反応器および触媒再生システムを含み、移動触媒床反応器は、前記触媒反応帯を有し、かつその動作長に沿って、前記移動触媒床反応器に対する前記内部温度プロファイルを維持するように動作可能である、工程と、を含む、方法。
- 前記蒸気対前記炭化水素原料の重量比は、0.1〜2の範囲内である、請求項1に記載の方法。
- 前記移動床反応器供給物はさらに酸素を含む、請求項1または2に記載の方法。
- 前記移動床反応器供給物はさらに水素を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記移動床反応器供給物はさらに再利用可能な炭化水素原料を含み、前記再利用可能な炭化水素原料対前記炭化水素原料の重量比は0.1〜0.75の範囲内である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記再利用可能な炭化水素原料は生成炭化水素を含み、前記生成炭化水素対前記炭化水素原料の重量比は0.2〜0.75の範囲内である、請求項5に記載の方法。
- 前記炭化水素生成物中の前記軽質オレフィン対前記C6−8芳香族の重量比は、2〜20の範囲内である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記軽質オレフィンはエチレンおよびプロピレンの両方を含み、前記炭化水素生成物中の前記エチレン対前記プロピレンの重量比は1:5〜5:1の範囲内である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記内部温度プロファイルは、前記移動床反応器供給物のための導入位置と前記炭化水素生成物のための通過位置との間の温度勾配として維持され、前記温度勾配における最低温度は前記導入位置に近接し、最高温度は前記通過位置に近接している、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記温度勾配は前記移動触媒床反応器の前記動作長に沿って固定および一定であり、前記温度勾配の前記最低温度は、前記移動床反応器供給物のための前記導入位置にあり、前記温度勾配の前記最高温度は、前記炭化水素生成物のための前記通過位置にある、請求項9に記載の方法。
- 前記内部温度プロファイルは、前記移動床反応器供給物のための導入位置と前記炭化水素生成物のための通過位置との間の2つ以上の固定温度帯として維持され、第1の温度を有する第1の固定温度帯は、前記導入位置に近接して位置付けられ、第2の温度を有する第2の固定温度帯は、前記通過位置に近接して位置付けられ、前記第2の温度は前記第1の温度よりも高い、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記反応器の前記動作長に沿って、前記第2の温度は前記最高温度であり、前記第1の温度は前記最低温度である、請求項11に記載の方法。
- 直接分解触媒を使用して、未蒸留および未分画の炭化水素原料を、軽質オレフィンおよびC6−8芳香族の混合物を含む炭化水素生成物に転化するように動作可能である、直接接触分解システムであって、前記未蒸留および未分画炭化水素原料を含む移動床反応器供給物を受容するように、かつ軽質オレフィンおよびC6−8芳香族の混合物を含む炭化水素生成物を通過させるように動作可能であり、触媒反応帯を有する、移動触媒床反応器であって、前記触媒反応帯が前記直接分解触媒を受容するように、移動触媒床の形態で前記直接分解触媒の量を含有するように、かつ使用済み直接分解触媒が前記移動触媒床反応器から出るように動作可能であり、前記移動触媒床反応器の前記動作長さの少なくとも一部分に沿って、前記移動触媒床中の前記直接分解触媒と前記炭化水素との混合を可能にするように動作可能であり、かつその動作長さに沿って、前記移動触媒床反応器のための内部温度プロファイルを維持するように動作可能である、移動触媒床反応器と;前記直接接触分解システムが、前記直接分解触媒を触媒再生システムから前記触媒反応帯に導入するように動作可能であり、かつ前記使用済み直接分解触媒を前記触媒反応帯から前記触媒再生システムに導入するように動作可能であり、酸素源を使用して、前記使用済み直接分解触媒を、前記直接分解触媒に導入するための転化が可能であるように、前記移動触媒床反応器に連結する、触媒再生システムと、を備える、直接接触分解システム。
- 前記内部温度プロファイルは、前記移動触媒床反応器の前記動作長さに沿った温度勾配である、請求項13に記載の直接接触分解システム。
- 前記温度勾配は固定温度勾配である、請求項14に記載の直接接触分解システム。
- 前記内部温度プロファイルは、前記移動触媒床反応器の前記動作長さに沿って2つ以上の固定温度帯を有する、請求項13に記載の直接接触分解システム。
- 前記移動触媒床反応器内の各触媒反応帯は固定温度帯と関連する、請求項13〜15にいずれか1項に記載の直接接触分解システム。
- 前記移動触媒床反応器はさらに炭化水素を、前記移動触媒床反応器の第1の部分から前記移動触媒床反応器の第2の部分に通過させるように動作可能であり、前記第2の部分は、第1の位置より前記移動床反応器供給物が導入される位置により近接している、請求項13〜16にいずれか1項に記載の直接接触分解システム。
- 前記第1の部分は第1の温度を有し、前記第2の部分は第2の温度を有し、前記第1の温度は前記第2の温度よりも高い温度で維持される、請求項18に記載の直接接触分解システム。
- 前記システムは、前記移動床反応器供給物の一部として、前記炭化水素生成物の一部分を前記移動床反応器に導入するように動作可能である、請求項13〜19にいずれか1項に記載の直接接触分解システム。
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