JP2016117800A - Method for producing lower olefin, apparatus for producing lower olefin and construction method of production equipment for lower olefin - Google Patents

Method for producing lower olefin, apparatus for producing lower olefin and construction method of production equipment for lower olefin Download PDF

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健一 味村
冬樹 八木
Fuyuki Yagi
冬樹 八木
真哉 程島
Shinya Hodoshima
真哉 程島
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a lower olefin that when producing ethylene and propylene from a light paraffinic hydrocarbon raw material such as light naphtha or the like, can easily change the production ratio of the ethylene and the propylene and permits a reduction in cost required for equipment, to provide an apparatus for producing a lower olefin and to provide a construction method of production equipment for a lower olefin.SOLUTION: The method for producing a lower olefin has a catalytic cracking reaction step S1 of producing ethylene and propylene from a light paraffinic hydrocarbon raw material by a catalytic cracking reaction using a zeolite catalyst, and when a component for re-cracking separated from a cracked mixture through the catalytic cracking reaction step S1 so as not to include ethylene and propylene and separated so as to include an unreacted component in the catalytic cracking reaction is supplied, has a steam cracking step S4 of producing ethylene and propylene from the component for re-cracking by a steam cracking.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、軽質パラフィン系炭化水素原料から低級オレフィンを製造する低級オレフィンの製造方法、低級オレフィンの製造装置および低級オレフィンの製造設備の構築方法に関する。   The present invention relates to a lower olefin production method for producing a lower olefin from a light paraffinic hydrocarbon feedstock, a lower olefin production apparatus and a lower olefin production facility construction method.

石油化学工業では、製油所からのライトナフサを原料にして、スチームクラッキングによりエチレンやプロピレンといった低級オレフィンを製造している。これらの低級オレフィンは、繊維、プラスチック(合成樹脂)など、種々の化学製品の重要な基礎原料となる。ライトナフサを原料としたスチームクラッキングでは、ライトナフサとスチームを一定の比率で混合し、800℃以上の高温・無触媒の条件で熱分解することにより、低級オレフィンを製造するが、エチレンおよびプロピレンの生産比率は、2:1程度となり、単純な熱分解反応であるため、この比率を変化させるのが困難である。   The petrochemical industry uses light naphtha from a refinery as a raw material to produce lower olefins such as ethylene and propylene by steam cracking. These lower olefins are important basic raw materials for various chemical products such as fibers and plastics (synthetic resins). In steam cracking using light naphtha as a raw material, light naphtha and steam are mixed at a certain ratio, and lower olefins are produced by pyrolysis under conditions of high temperature and no catalyst above 800 ° C. The production ratio is about 2: 1 and is a simple pyrolysis reaction, so it is difficult to change this ratio.

近年、油田から排出される随伴ガスやシェールガスのような非在来型ガス中からエタンを分離して、エチレンを高収率で生産する、いわゆるエタンクラッカーの台頭により、ナフサを原料とした低級オレフィンの製造においては、プロピレンの生産量の増加が1つの課題となっている。   In recent years, the rise of so-called ethane lacquer, which separates ethane from unconventional gas such as associated gas and shale gas discharged from oil fields and produces ethylene in a high yield, has become a low-grade product using naphtha as a raw material. In the production of olefins, an increase in the production amount of propylene has become one issue.

この課題の一つの解決策としてメタセシス反応を用いたOlefin Conversion Technology(OCT)が考案された。OCTのプロセス(以下、OCTプロセスと称する)を用いた商業装置が可動している。
OCTプロセスでは、特殊な触媒を用いて1モルのエチレンと1モルのブテンから2モルのプロピレンを生産することができる。OCTプロエスの商業装置は、ライトナフサのスチームクラッキングと組合せて用いられ、スチームクラッキングで生じるエチレンとブテンを用いてプロピレンを生成する。
As a solution to this problem, Olefin Conversion Technology (OCT) using a metathesis reaction has been devised. Commercial equipment using the OCT process (hereinafter referred to as the OCT process) is moving.
The OCT process can produce 2 moles of propylene from 1 mole of ethylene and 1 mole of butene using a special catalyst. OCT Pros commercial equipment is used in combination with light naphtha steam cracking to produce propylene using ethylene and butene produced by steam cracking.

この場合に、プロピレンの生産量は、スチームクラッキングで生成するブテンの生産量に支配されるため、例えば、スチームクラッカーの設備にOCTプロセスの商業装置を設けた設備におけるエチレンおよびプロピレンの生産比率は、1:1程度が限度となる。   In this case, since the production amount of propylene is governed by the production amount of butene produced by steam cracking, for example, the production ratio of ethylene and propylene in the facility in which the commercial equipment of the OCT process is installed in the facility of the steam cracker is About 1: 1 is the limit.

以上のような従来のエチレンとプロプレンの製造に対して、プロピレンの生産比率を増加可能な方法として、ゼオライト触媒を用いた接触分解反応により、ライトナフサからプロピレンを選択的に高収率で製造する方法が開発されている(例えば、特許文献1〜3参照)。これらの特許文献1〜3に示されるようなゼオライト触媒によるライトナフサの接触分解反応では、スチームクラッキングより200℃〜300℃低い温度で反応を進めることができるので、スチームクラッキングに対してエネルギー的に有利となる。
また、ゼオライト触媒を用いた接触分解反応では、エチレンおよびプロピレンの生産比率が、反応条件により1:1.5〜1:3程度となり、スチームクラッキングや、スチームクラッキングにOCTプロセスを組合せた場合よりもプロピレンの生産比率を飛躍的に高めることができる。
Propylene is selectively produced from light naphtha in high yield by catalytic cracking reaction using zeolite catalyst as a method that can increase the production ratio of propylene compared to the conventional production of ethylene and propylene as described above. A method has been developed (for example, see Patent Documents 1 to 3). In the catalytic cracking reaction of light naphtha by the zeolite catalyst as shown in these patent documents 1 to 3, the reaction can proceed at a temperature lower by 200 ° C. to 300 ° C. than steam cracking. It will be advantageous.
In addition, in the catalytic cracking reaction using a zeolite catalyst, the production ratio of ethylene and propylene is about 1: 1.5 to 1: 3 depending on the reaction conditions, which is more than in the case of steam cracking or combining the OCT process with steam cracking. Propylene production ratio can be dramatically increased.

特開2014−24005号公報JP 2014-24005 A 特開2014−24006号公報JP 2014-24006 A 特開2014−24007号公報JP 2014-24007 A

ところで、上述のゼオライト触媒を用いたエチレンおよびプロピレンの製造では、エチレンに対してプロピレンの生産比率を飛躍的に高めることができるが、例えば、一次的なエチレンの需要増加や、プロピレンの需要減少に対応して、プロピレンに対するエチレンの生産比率を高くするように調節することは難しい。したがって、例えば、既存のスチームクラッカーの設備に代えて、ゼオライト触媒を用いた接触分解反応用の設備を設けた場合に、プロピレンの生産量の向上と、エネルギー効率の改善を図れるが、プロピレンとエチレンの生産比率を変更することが難しく、エチレン需要の急増等に対応できない。   By the way, in the production of ethylene and propylene using the above-mentioned zeolite catalyst, the production ratio of propylene to ethylene can be dramatically increased. For example, for the primary increase in demand for ethylene and the decrease in demand for propylene. Correspondingly, it is difficult to adjust the production ratio of ethylene to propylene to be high. Therefore, for example, when a facility for catalytic cracking reaction using a zeolite catalyst is provided instead of the existing steam cracker facility, the production amount of propylene and the energy efficiency can be improved. It is difficult to change the production ratio, and it is impossible to cope with the rapid increase in demand for ethylene.

また、既存のスチームクラッカーに代えて、ゼオライト触媒を用いた接触分解反応用の設備を設ける場合に、接触分解反応用設備を新設するコストに加えて、スチームクラッカーの解体コスト、解体時に発生する廃棄物の処理にかかるコストが必要となる。したがって、接触分解反応用設備を設けるための初期投資が大きくなってしまうという問題がある。   In addition to existing steam crackers, when installing equipment for catalytic cracking reaction using zeolite catalyst, in addition to the cost of newly installing equipment for catalytic cracking reaction, the cost of dismantling steam crackers and the waste generated at the time of dismantling The cost for processing the object is required. Therefore, there is a problem that the initial investment for providing the equipment for catalytic cracking reaction becomes large.

本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、ライトナフサ等の軽質パラフィン系炭化水素原料からエチレンおよびプロピレンを製造する場合に、これらエチレンおよびプロピレンの生産比率を容易に変更可能で、かつ、設備にかかるコストの低減を図ることができる低級オレフィンの製造方法、低級オレフィンの製造装置および低級オレフィンの製造設備の構築方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and when ethylene and propylene are produced from a light paraffinic hydrocarbon raw material such as light naphtha, the production ratio of these ethylene and propylene can be easily changed, and An object of the present invention is to provide a method for producing a lower olefin, a production apparatus for a lower olefin, and a method for constructing a production facility for a lower olefin, which can reduce the cost of the equipment.

前記課題を解決するために、本発明の低級オレフィンの製造方法は、軽質パラフィン系炭化水素原料から低級オレフィンとしてエチレンおよびプロピレンを製造する低級オレフィンの製造方法であって、
ゼオライト触媒を用いた接触分解反応により前記軽質パラフィン系炭化水素原料から前記エチレンおよび前記プロピレンを生成する接触分解反応工程と、前記接触分解反応工程を経た分解混合物(反応混合物)から前記エチレンおよび前記プロピレンを含まないように分離されるとともに前記接触分解反応における未反応原料を含むように分離された再分解用成分が供給される場合に、前記再分解用成分からスチームクラッキングにより前記エチレンおよび前記プロピレンを製造するスチームクラッキング工程とを備えることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the method for producing a lower olefin of the present invention is a method for producing a lower olefin, which produces ethylene and propylene as a lower olefin from a light paraffin hydrocarbon raw material,
A catalytic cracking reaction step of producing the ethylene and propylene from the light paraffinic hydrocarbon raw material by a catalytic cracking reaction using a zeolite catalyst; and a cracked mixture (reaction mixture) obtained through the catalytic cracking reaction step from the ethylene and the propylene When the re-cracking component separated so as to contain no unreacted raw material in the catalytic cracking reaction is supplied, the ethylene and the propylene are removed from the re-cracking component by steam cracking. And a steam cracking process to be manufactured.

このような構成によれば、ゼオライト触媒を用いた接触分解反応により軽質パラフィン系炭化水素原料からエチレンとプロピレンが製造されるとともに、軽質パラフィン系炭化水素原料を接触分解反応させた後の分解混合物からエチレンとプロピレンを含まないように分離されるとともに、未反応原料であるパラフィンを含むように分離された再分解用成分からスチームクラッキングによりエチレンとプロピレンが製造される。なお、本発明において製造されるのは、エチレンとプロピレンに限られるものではなく、例えば、ブタジエンを含んでもよく、その他有用成分を分離して利用できるようにしてもよい。   According to such a configuration, ethylene and propylene are produced from a light paraffinic hydrocarbon raw material by a catalytic cracking reaction using a zeolite catalyst, and from the cracked mixture after the light paraffinic hydrocarbon raw material is catalytically cracked. While being separated so as not to contain ethylene and propylene, ethylene and propylene are produced by steam cracking from the re-decomposition component separated so as to contain paraffin which is an unreacted raw material. In addition, what is manufactured in this invention is not restricted to ethylene and propylene, For example, a butadiene may be included and you may make it possible to isolate | separate and utilize another useful component.

このような場合に、ゼオライト触媒を用いた接触分解反応では、反応条件を適切に設定することにより、プロピレン/エチレンの生産比率(重量)を、1.5から3.0程度まで調整可能であり、プロピレンの生産量を高めることができる。それに対してスチームクラッキングでは、プロピレン/エチレンの生産比率(重量)は0.5程度であり、プロピレンの生産量よりエチレンの生産量が高くなる。   In such a case, in the catalytic cracking reaction using a zeolite catalyst, the production ratio (weight) of propylene / ethylene can be adjusted from about 1.5 to about 3.0 by appropriately setting the reaction conditions. Propylene production can be increased. On the other hand, in steam cracking, the production ratio (weight) of propylene / ethylene is about 0.5, and the production amount of ethylene is higher than the production amount of propylene.

現状の需給関係では、エチレンよりプロピレンの増産が求められているが、スチームクラッキングによるプロピレンの生産において、エチレンに対するプロピレンの生産比率を現状以上に高くすることは困難である。そこで、スチームクラッキングによるエチレンとプロピレンの製造に接触分解反応によるエチレンとプロピレンの生産を組合せることで、スチームクラッキング単独の場合よりもエチレンに対するプロピレンの生産比率を高くすることができる。   In the current supply-demand relationship, it is required to increase the production of propylene over ethylene. However, in the production of propylene by steam cracking, it is difficult to increase the production ratio of propylene to ethylene beyond the current level. Thus, by combining ethylene and propylene production by steam cracking with ethylene and propylene production by catalytic cracking reaction, the production ratio of propylene to ethylene can be made higher than in the case of steam cracking alone.

また、現状で比較的多く存在する既存のスチームクラッカー(スチームクラッキング設備)にゼオライト触媒を用いた接触分解反応用の設備を設けることが可能であり、既存のスチームクラッカーの有効利用を図ることができる。例えば、スチームクラッキング用の設備を廃棄して接触分解反応の設備を新たに設けた場合に比較して、設備の構築にかかるコストの低減を図ることができる。   In addition, it is possible to provide a facility for catalytic cracking reaction using a zeolite catalyst in an existing steam cracker (steam cracking facility) that is present in a relatively large amount, and the existing steam cracker can be used effectively. . For example, compared with the case where the equipment for steam cracking is discarded and the equipment for the catalytic cracking reaction is newly provided, the cost for constructing the equipment can be reduced.

また、スチームクラッキングに比較して、接触分解反応は反応温度が低く、エネルギー効率が良いため、スチームクラッキングに接触分解反応を組合せることによって、スチームクラッキング単独の場合に比較してエネルギー効率の向上を図ることができる。本発明におけるスチームクラッキングも接触分解反応も、同じ原料からエチレンとプロピレンを生産するものであることから、エチレンとプロピレンの分離(分離精製)には、同様の設備を使用することが可能であり、スチームクラッキング設備に接触分解反応用の設備を設けた場合に、接触分解反応後のエチレンとプロピレンの分離精製に既存のスチームクラッキング用の分離精製設備を有効利用することが可能になり、さらなる設備の構築コストの低減を図ることができる。   In addition, compared to steam cracking, the catalytic cracking reaction has a lower reaction temperature and better energy efficiency, so combining steam cracking with catalytic cracking reaction improves energy efficiency compared to steam cracking alone. Can be planned. Since both steam cracking and catalytic cracking reaction in the present invention produce ethylene and propylene from the same raw material, the same equipment can be used for the separation (separation and purification) of ethylene and propylene, When the equipment for catalytic cracking reaction is installed in the steam cracking equipment, it becomes possible to effectively utilize the existing separation and purification equipment for steam cracking for the separation and purification of ethylene and propylene after the catalytic cracking reaction. The construction cost can be reduced.

なお、軽質パラフィン系炭化水素原料とは、例えば、炭素数7(C7)程度以下のパラフィンを主要成分とするものであり、例えば、C4〜C7程度のパラフィンを主要成分とするライトナフサが好適に用いられる。ライトナフサは、原油を蒸留により分離した場合に、C5、C6程度のパラフィンを多く含む留分であるが、原料は石油に限らず、シェールオイルや、コンデンセート等であってもよい。また、軽質パラフィン炭化水素原料は、ライトナフサに限られるものではなく、基本的にC4〜C7程度のパラフィンの含有量が高い炭化水素原料ならばよく、例えば、ヘビーナフサを含むナフサであってもよいが、生産効率や接触分解反応における触媒寿命等を考慮した場合に、例えば、C4〜C7のパラフィンの含有量が高く、それより炭素数が多い炭化水素、特に重質分が少ない炭化水素材料が好ましい。   The light paraffinic hydrocarbon raw material is, for example, a paraffin having about 7 carbon atoms (C7) or less as a main component. For example, a light naphtha having a C4 to C7 paraffin as a main component is preferable. Used. Light naphtha is a fraction containing a large amount of paraffins of about C5 and C6 when crude oil is separated by distillation, but the raw material is not limited to petroleum, and may be shale oil, condensate, or the like. The light paraffin hydrocarbon raw material is not limited to light naphtha, and may be basically a hydrocarbon raw material having a high content of paraffins of about C4 to C7. For example, naphtha including heavy naphtha may be used. However, when considering the production efficiency and the catalyst life in the catalytic cracking reaction, for example, a hydrocarbon material having a high C4-C7 paraffin content and a higher carbon number than that, particularly a hydrocarbon material having a low heavy content. preferable.

本発明の前記構成において、前記再分解用成分を前記接触分解反応工程に戻すことが可能となっていることが好ましい。   In the configuration of the present invention, it is preferable that the re-decomposition component can be returned to the catalytic decomposition reaction step.

このような構成によれば、未反応のパラフィンを含む再分解用成分を全てスチームクラッキング工程に供給するのではなく、再分解用成分の一部をスチームクラッキングに送り、残りを接触分解反応に戻すことにより、プロピレンの生産比率の増加や、エネルギ−効率の向上を図ることができる。   According to such a configuration, not all the components for re-decomposition including unreacted paraffin are supplied to the steam cracking process, but a part of the components for re-decomposition is sent to the steam cracking and the rest is returned to the catalytic cracking reaction. As a result, it is possible to increase the production ratio of propylene and improve the energy efficiency.

また、本発明の前記構成において、前記再分解用成分を、前記スチームクラッキング工程に送る順流分と、前記接触分解反応工程に戻す還流分とに分配するとともに、前記分配に際し、前記順流分と前記還流分との分配割合を調整可能となっていることが好ましい。   Further, in the configuration of the present invention, the re-decomposition component is divided into a forward flow portion to be sent to the steam cracking step and a reflux portion to be returned to the catalytic cracking reaction step, and the forward flow portion and the It is preferable that the distribution ratio with respect to the reflux component can be adjusted.

このような構成によれば、例えば、再分解用成分のうちの接触分解反応工程に戻す還流分の分配割合を増加させることにより、プロピレンの生産比率を高めたり、再分解用成分のうちのクラッキング工程に送る順流分の分配割合を増加させることにより、エチレンの生産比率を高めたりすることができる。なお、エチレンとプロピレンのそれぞれの需要は、時の経過に伴って変化するとともに、短期的にエチレンの需要が多くなったり、プロピレンの需要が多くなったりする可能性があるが、これらのエチレンの需要とプロピレンの需要の変化に対応して、エチレンとプロピレンの製造比率を比較的容易に変更することができる。   According to such a configuration, for example, by increasing the distribution ratio of the reflux component returned to the catalytic cracking reaction step among the components for re-decomposition, the production ratio of propylene can be increased, or cracking can be performed among the components for re-decomposition. By increasing the distribution ratio of the forward flow sent to the process, the ethylene production ratio can be increased. Each demand for ethylene and propylene changes with the passage of time, and there is a possibility that demand for ethylene will increase in the short term and demand for propylene will increase. In response to changes in demand and demand for propylene, the production ratio of ethylene and propylene can be changed relatively easily.

また、本発明の前記構成において、前記接触分解反応工程を経た前記分解混合物から前記エチレン、前記プロピレンおよび前記再分解用成分をそれぞれ分離する接触分解用分離工程と、前記スチームクラッキング工程を経た分解混合物から少なくも前記エチレンおよび前記プロピレンをそれぞれ分離する熱分解用分離工程とを備えることが好ましい。   Further, in the configuration of the present invention, a separation step for catalytic cracking for separating the ethylene, the propylene, and the re-cracking component from the cracked mixture after the catalytic cracking reaction step, and a cracked mixture after the steam cracking step, respectively. It is preferable to provide a thermal decomposition separation step for separating at least the ethylene and the propylene.

このような構成によれば、軽質パラフィン系炭化水素原料から接触分解反応により生成したエチレンとプロピレンとを生産した後にこれらを分離するとともに、未反応のパラフィンを含む再分解用成分を分離して、この再分解用成分をスチームクラッキング工程に供給することができる。また、スチームクラッキングにより生成したエチレンとプロピレンとを分離することができる。   According to such a configuration, after producing ethylene and propylene produced by a catalytic cracking reaction from a light paraffinic hydrocarbon raw material, these are separated, and a re-cracking component containing unreacted paraffin is separated, This re-decomposition component can be supplied to the steam cracking process. Further, ethylene and propylene generated by steam cracking can be separated.

また、本発明の前記構成において、前記接触分解用分離工程においてC4より軽質(C1〜C3)のパラフィンを主要成分とする低級パラフィン成分を分離し、前記低級パラフィン成分を前記スチームクラッキング工程に供給することが好ましい。   Moreover, in the said structure of this invention, in the said separation process for catalytic cracking, the lower paraffin component which has lighter (C1-C3) paraffin lighter than C4 as a main component is isolate | separated, and the said lower paraffin component is supplied to the said steam cracking process. It is preferable.

このような構成によれば、C4より軽質(C1〜C3)のパラフィンをスチームクラッキングにより処理し、例えば、エチレンやプロピンの原料として利用することができる。接触分解反応では、例えば、C4より軽質(C1〜C3)のパラフィンとしてエタンやプロパンをエチレンやプロピレンとすることが困難である。すなわち、これらエタンやプロパンを再び接触分解反応に戻しても分解が困難である。特に、エタンは接触分解反応で分解され難く、エタンを接触分解反応に戻す構成とすると、未反応のエタンの含有量が増加していくので、エタンを除去する必要が生じる。接触分解反応とスチームクラッキングとを併用することにより、エタンの有効利用を図ることができる。   According to such a configuration, paraffin that is lighter than C4 (C1 to C3) can be processed by steam cracking and used as a raw material for ethylene or propyne, for example. In the catalytic cracking reaction, for example, it is difficult to change ethane or propane to ethylene or propylene as lighter (C1 to C3) paraffin than C4. That is, even if these ethanes and propanes are returned to the catalytic cracking reaction, the cracking is difficult. In particular, ethane is difficult to be decomposed by the catalytic cracking reaction, and if ethane is returned to the catalytic cracking reaction, the content of unreacted ethane increases, so that it is necessary to remove ethane. By using the catalytic cracking reaction and steam cracking in combination, ethane can be effectively used.

また、本発明の前記構成において、前記接触分解反応工程を経た前記分解混合物から前記エチレンおよび前記プロピレンを含み、主に炭素数4以下の低級炭化水素からなる低級炭化水素成分を分離する低級炭化水素分離工程を備え、前記接触分解反応工程を経た前記分解混合物から前記低級炭化水素成分を除いた残留分を前記再分解用成分とすることが好ましい。   Further, in the above configuration of the present invention, a lower hydrocarbon that separates a lower hydrocarbon component comprising the ethylene and the propylene and mainly comprising a lower hydrocarbon having 4 or less carbon atoms from the cracked mixture that has undergone the catalytic cracking reaction step. It is preferable to provide a residue obtained by removing the lower hydrocarbon component from the decomposition mixture that has been provided with a separation step and has undergone the catalytic cracking reaction step.

このような構成によれば、接触分解反応を経た分解混合物は、低級炭化水素分離工程により、エチレンとプロピレンを含む低級炭化水素成分と、未反応のパラフィンを含む再分解用成分とに分離され、再分解用成分は、スチームクラッキング工程に送られることになる。低級炭化水素分離工程では、エチレンとプロピレンやその他の成分の分離を行わずに、基本的には、低級炭化水素成分と、再分解用成分に分離するだけなので、例えば、分離に使用する蒸留塔等の設備を簡易なものとし、再分解用成分をスチームクラッキング工程に送ることが可能となる。   According to such a configuration, the cracked mixture that has undergone the catalytic cracking reaction is separated into a lower hydrocarbon component containing ethylene and propylene and a re-cracking component containing unreacted paraffin by a lower hydrocarbon separation step, The re-decomposition component is sent to the steam cracking process. In the lower hydrocarbon separation step, ethylene, propylene and other components are not separated, but basically only the lower hydrocarbon component and the re-cracking component are separated. For example, a distillation column used for separation is used. It is possible to simplify the equipment such as the above, and to send the components for re-decomposition to the steam cracking process.

また、本発明の前記構成において、前記低級炭化水素成分と、前記スチームクラッキング工程を経た分解混合物とから前記エチレンおよび前記プロピレンを分離する共用分離工程を備えることが好ましい。   Moreover, the said structure of this invention WHEREIN: It is preferable to provide the common separation process which isolate | separates the said ethylene and the said propylene from the said lower hydrocarbon component and the decomposition mixture which passed through the said steam cracking process.

このような構成によれば、接触分解反応で生成されたエチレンおよびプロピレンと、スチームクラッキングで生成されたエチレンおよびプロピレンとを同じ共用分離工程で分離できる。すなわち、同じ分離精製設備を用いて、接触分解反応で生成されたエチレンおよびプロピレンの分離と、スチームクラッキングで生成されたエチレンおよびプロピレンの分離との両方を行うことができる。この場合に、既存のスチームクラッキング設備に接触分解反応用設備を設ける場合に、接触分解反応用の分離精製設備を設けることなく、スチームクラッキング設備における分離精製設備を接触分解反応用にも使う構成とすることが可能になり、設備の構築コストの低減や、設備コストの低減や、設備におけるスペース効率の向上を図ることができる。   According to such a configuration, ethylene and propylene produced by the catalytic cracking reaction and ethylene and propylene produced by the steam cracking can be separated in the same shared separation step. That is, both the separation of ethylene and propylene produced by the catalytic cracking reaction and the separation of ethylene and propylene produced by the steam cracking can be performed using the same separation and purification equipment. In this case, when the equipment for catalytic cracking reaction is provided in the existing steam cracking equipment, the separation and purification equipment in the steam cracking equipment is also used for the catalytic cracking reaction without providing the separation and purification equipment for the catalytic cracking reaction. It is possible to reduce the construction cost of the equipment, reduce the equipment cost, and improve the space efficiency of the equipment.

また、本発明の前記構成において、前記共用分離工程において、C4より軽質(C1〜C3)のパラフィンを主要成分とする低級パラフィン成分を分離し、前記低級パラフィン成分を前記スチームクラッキング工程に戻すことが好ましい。   Moreover, in the said structure of this invention, in the said shared separation process, the lower paraffin component which has lighter (C1-C3) paraffin lighter than C4 as a main component is isolate | separated, and the said lower paraffin component is returned to the said steam cracking process. preferable.

このような構成によれば、上述のように接触分解反応において、C4より軽質(C1〜C3)のパラフィンの分解が困難で、特に、未反応のパラフィンを含む再分解用成分を循環させる場合に、再分解用成分にエタンが含まれると、エタンが蓄積されてしまうという問題を、C4より軽質(C1〜C3)のパラフィンを含む低級パラフィン成分をスチームクラッキング工程に送る事で解決することができる。スチームクラッキング工程では、C4より軽質(C1〜C3)のパラフィンからエチレンやプロピレンを製造することができる。   According to such a configuration, in the catalytic cracking reaction as described above, it is difficult to decompose paraffin that is lighter than C4 (C1 to C3), and in particular, when re-decomposing components including unreacted paraffin are circulated. If the ethane is contained in the re-decomposition component, the problem that ethane is accumulated can be solved by sending a lower paraffin component containing paraffins lighter than C4 (C1-C3) to the steam cracking process. . In the steam cracking step, ethylene or propylene can be produced from paraffins that are lighter than C4 (C1-C3).

また、本発明の前記構成において、前記接触分解反応工程で用いられる前記ゼオライト触媒におけるゼオライトは、鉄または鉄およびガリウムを含むMFI型の結晶性アルミノシリケートであることが好ましい。     Moreover, in the said structure of this invention, it is preferable that the zeolite in the said zeolite catalyst used at the said catalytic cracking reaction process is a crystalline aluminosilicate of MFI type containing iron or iron and gallium.

このような構成によれば、接触分解反応において、鉄または鉄およびガリウムを含むMFI型の結晶性アルミノシリケートであるゼオライトを含むゼオライト触媒を用いることにより、接触分解反応におけるプロピレンの生成量を増加することが可能であり、スチームクラッキングによるエチレンとプロピレンの生産と組合せた場合に、よりプロピレンの生産比率を高めることができる。   According to such a configuration, in the catalytic cracking reaction, the amount of propylene produced in the catalytic cracking reaction is increased by using a zeolite catalyst containing zeolite that is MFI type crystalline aluminosilicate containing iron or iron and gallium. When combined with the production of ethylene and propylene by steam cracking, the production ratio of propylene can be further increased.

本発明の低級オレフィンの製造装置は、軽質パラフィン系炭化水素原料から低級オレフィンとしてエチレンおよびプロピレンを製造する低級オレフィンの製造装置であって、
ゼオライト触媒を用いた接触分解反応により軽質パラフィン系炭化水素原料から前記エチレンおよび前記プロピレンを生成する反応器を備える接触分解手段と、前記反応器から流出される分解混合物から前記エチレンおよび前記プロピレンを含まないように分離されるとともに前記接触分解反応における未反応成分を含むように分離された再分解用成分が供給される場合に、前記再分解用成分からスチームクラッキングにより前記エチレンおよび前記プロピレンを製造する分解炉を備える熱分解手段とを備えることを特徴とする。
The lower olefin production apparatus of the present invention is a lower olefin production apparatus for producing ethylene and propylene as a lower olefin from a light paraffinic hydrocarbon raw material,
A catalytic cracking means comprising a reactor for producing the ethylene and the propylene from a light paraffinic hydrocarbon raw material by a catalytic cracking reaction using a zeolite catalyst; and the ethylene and the propylene from a cracked mixture discharged from the reactor The ethylene and the propylene are produced by steam cracking from the re-decomposition component when the re-decomposition component separated so as to contain the unreacted component in the catalytic decomposition reaction is supplied. And a thermal decomposition means including a decomposition furnace.

このような構成によれば、上述の低級オレフィンの製造方法と同様に、スチームクラッキングによるエチレンとプロピレンの製造に接触分解反応によるエチレンとプロピレンの生産を組合せることで、スチームクラッキング単独の場合よりもエチレンに対するプロピレンの生産比率を高くすることができる。また、現状で比較的多く存在する既存のスチームクラッカー(スチームクラッキング設備)にゼオライト触媒を用いた接触分解反応用の設備を設けることが可能であり、既存のスチームクラッカーの有効利用を図ることができる。また、スチームクラッキング単独の場合に比較してエネルギー効率の向上を図ることができる。また、スチームクラッキング設備に接触分解反応用の設備を設けた場合に、接触分解反応後のエチレンとプロピレンの分離精製に既存のスチームクラッキング用の設備の分離精製設備を有効利用することが可能になり、さらなる設備の構築コストの低減を図ることができる。   According to such a configuration, as in the above-described method for producing lower olefins, by combining ethylene and propylene production by steam cracking with ethylene and propylene production by catalytic cracking reaction, steam cracking alone can be achieved. The production ratio of propylene to ethylene can be increased. In addition, it is possible to provide a facility for catalytic cracking reaction using a zeolite catalyst in an existing steam cracker (steam cracking facility) that is present in a relatively large amount, and the existing steam cracker can be used effectively. . Further, energy efficiency can be improved as compared with the case of steam cracking alone. In addition, when the catalytic cracking equipment is installed in the steam cracking equipment, it becomes possible to effectively utilize the existing steam cracking equipment for the separation and purification of ethylene and propylene after the catalytic cracking reaction. Further, the construction cost of the equipment can be further reduced.

本発明の前記構成において、前記反応器から流出する前記分解混合物から分離される前記再分解用成分を前記反応器に戻すことが可能とされ、
前記再分解用成分を、前記分解炉に送る順流分と、前記反応器に戻す還流分とに分配するとともに、前記分配に際し、前記順流分と前記還流分との分配割合を調整可能な分配手段を備えることが好ましい。
In the configuration of the present invention, the re-cracking component separated from the cracked mixture flowing out of the reactor can be returned to the reactor,
Distributing means capable of distributing the re-cracking component into a forward flow portion to be sent to the cracking furnace and a reflux portion to be returned to the reactor, and adjusting a distribution ratio between the forward flow portion and the reflux portion at the time of the distribution. It is preferable to provide.

このような構成によれば、上述の低級オレフィンの製造方法と同様に再分解用成分のうちの還流分の分配割合を増加させることにより、プロピレンの生産比率を高めたり、再分解用成分のうちの順流分の分配割合を増加させることにより、エチレンの生産比率を高めたりすることができる。   According to such a configuration, the propylene production ratio is increased by increasing the distribution ratio of the reflux component of the re-cracking component in the same manner as the above-described method for producing lower olefins. The production ratio of ethylene can be increased by increasing the distribution ratio of the forward flow.

また、本発明の前記構成において、前記反応器から流出する前記分解混合物から前記エチレン、前記プロピレンおよび前記再分解用成分をそれぞれ分離する接触分解用分離精製手段と、前記分解炉から流出する分解混合物から少なくも前記エチレンおよび前記プロピレンをそれぞれ分離する熱分解用分離精製手段とを備えることが好ましい。   Further, in the above configuration of the present invention, a catalytic cracking separation and purification means for separating the ethylene, propylene and the recracking component from the cracked mixture flowing out from the reactor, and a cracked mixture flowing out from the cracking furnace. It is preferable to provide thermal decomposition separation and purification means for separating at least the ethylene and the propylene.

このような構成によれば、上述の低級オレフィンの製造方法と同様に、軽質パラフィン系炭化水素原料から接触分解反応により生成したエチレンとプロピレンとを生産した後にこれらを分離するとともに、未反応のパラフィンを含む再分解用成分を分離して、この再分解用成分をスチームクラッキング工程に供給することができる。また、スチームクラッキングにより生成したエチレンとプロピレンとを分離することができる。   According to such a configuration, as in the above-described method for producing lower olefins, ethylene and propylene produced by a catalytic cracking reaction are produced from a light paraffinic hydrocarbon raw material and then separated from each other, and unreacted paraffin is produced. Can be separated and supplied to the steam cracking process. Further, ethylene and propylene generated by steam cracking can be separated.

また、本発明の前記構成において、前記反応器から流出する前記分解混合物から前記エチレンおよび前記プロピレンを含み、主に炭素数4以下の低級炭化水素からなる低級炭化水素成分を分離する低級炭化水素分離手段を備え、前記反応器から流出する前記分解混合物から前記低級炭化水素成分を除いた残留分を前記再分解用成分とし、
前記低級炭化水素成分と、前記分解炉から流出する分解混合物とから前記エチレンおよび前記プロピレンを分離する共用分離精製手段を備えることが好ましい。
Further, in the above configuration of the present invention, the lower hydrocarbon separation which separates the lower hydrocarbon component mainly comprising lower hydrocarbons having 4 or less carbon atoms, including the ethylene and the propylene, from the cracked mixture flowing out from the reactor. Means for removing the lower hydrocarbon component from the cracked mixture flowing out of the reactor as the recracking component,
It is preferable to provide a common separation and purification means for separating the ethylene and the propylene from the lower hydrocarbon component and the cracked mixture flowing out from the cracking furnace.

このような構成によれば、上述の低級オレフィンの製造方法と同様に、接触分解反応で生成されたエチレンおよびプロピレンと、スチームクラッキングで生成されたエチレンおよびプロピレンとを同じ共用分離工程で分離できる。したがって、既存のスチームクラッキング設備に接触分解反応用設備を設ける場合に、接触分解反応用の分離精製設備を設けることなく、スチームクラッキング設備における分離精製設備を接触分解反応用にも使う構成とすることが可能になり、設備の構築コストの低減や、設備コストの低減や、設備におけるスペース効率の向上を図ることができる。   According to such a configuration, ethylene and propylene produced by the catalytic cracking reaction and ethylene and propylene produced by the steam cracking can be separated in the same shared separation step, as in the above-described method for producing a lower olefin. Therefore, when the equipment for catalytic cracking reaction is installed in the existing steam cracking equipment, the separation and purification equipment in the steam cracking equipment is also used for the catalytic cracking reaction without providing the separation and purification equipment for the catalytic cracking reaction. Therefore, the construction cost of the equipment can be reduced, the equipment cost can be reduced, and the space efficiency in the equipment can be improved.

本発明の前記構成において、前記反応器で用いられる前記ゼオライト触媒におけるゼオライトは、鉄または鉄およびガリウムを含むMFI型の結晶性アルミノシリケートであることが好ましい。   In the configuration of the present invention, the zeolite in the zeolite catalyst used in the reactor is preferably MFI type crystalline aluminosilicate containing iron or iron and gallium.

このような構成によれば、上述の低級オレフィンの製造方法と同様に、接触分解反応において、鉄または鉄およびガリウムを含むMFI型の結晶性アルミノシリケートであるゼオライトを含むゼオライト触媒を用いることにより、接触分解反応におけるプロピレンの生成量を増加することが可能であり、スチームクラッキングによるエチレンとプロピレンの生成と組合せた場合に、よりプロピレンの生産比率を高めることができる。   According to such a configuration, by using a zeolite catalyst containing zeolite that is MFI type crystalline aluminosilicate containing iron or iron and gallium in the catalytic cracking reaction as in the above-described method for producing lower olefins, The amount of propylene produced in the catalytic cracking reaction can be increased, and the production ratio of propylene can be further increased when combined with the production of ethylene and propylene by steam cracking.

本発明の低級オレフィンの製造設備の構築方法は、軽質パラフィン系炭化水素原料から低級オレフィンとしてエチレンおよびプロピレンを製造する低級オレフィンの製造設備の構築方法であって、
スチームクラッキングにより前記エチレンおよび前記プロピレンを生成する分解炉と、前記分解炉から流出する分解混合物の分離精製を行う分離精製設備とを備える既存のスチームクラッキング設備に、軽質パラフィン系炭化水素原料からゼオライト触媒を用いた接触分解反応により前記エチレンおよび前記プロピレンを生成する反応器を備える接触分解反応設備を付設し、
前記反応器から流出する分解混合物から前記エチレンおよび前記プロピレンを含まないように分離されるとともに前記接触分解反応における未反応成分を含むように分離された再分解用成分を前記分解炉に供給可能とすることを特徴とする。
The construction method of the lower olefin production facility of the present invention is a construction method of a lower olefin production facility for producing ethylene and propylene as a lower olefin from a light paraffinic hydrocarbon raw material,
From a light paraffin hydrocarbon raw material to a zeolite catalyst, an existing steam cracking facility comprising a cracking furnace for producing the ethylene and propylene by steam cracking and a separation and purification facility for separating and purifying the cracked mixture flowing out of the cracking furnace A catalytic cracking reaction facility equipped with a reactor for producing the ethylene and the propylene by a catalytic cracking reaction using
A re-cracking component separated from the cracked mixture flowing out from the reactor so as not to contain ethylene and propylene and separated to contain unreacted components in the catalytic cracking reaction can be supplied to the cracking furnace. It is characterized by doing.

このような構成によれば、既存のスチームクラッキング設備にゼオライト触媒を用いた接触分解反応設備を併設することにより、これら設備を合わせたエチレンとプロピレンの生産におけるプロピレンの生産比率を、スチームクラッキング設備単独の場合より高めることができる。この場合の設備の構築においては、スチームクラッキング設備を廃棄して接触分解用設備を設けた場合に比較して、スチームクラッキング設備の廃棄にかかるコストを必要とせず、コストの低減を図ることができる。また、接触分解反応後の分離精製までの後工程用の設備として、スチームクラッキング用の後工程設備を利用することが可能であり、接触分解反応用の分離精製設備を全て新たに設けるより、設備の構築コストの低減を図ることができる。   According to such a configuration, by installing a catalytic cracking reaction facility using a zeolite catalyst in an existing steam cracking facility, the production ratio of propylene in the production of ethylene and propylene combined with these facilities is determined by the steam cracking facility alone. Can be higher than in the case of. In the construction of the equipment in this case, compared with the case where the steam cracking equipment is discarded and the catalytic cracking equipment is provided, the cost for disposal of the steam cracking equipment is not required, and the cost can be reduced. . In addition, post-process equipment for steam cracking can be used as post-process equipment up to separation and purification after catalytic cracking reaction. The construction cost can be reduced.

本発明によれば、スチームクラッキングとゼオライト触媒を用いた接触分解反応を併用してエチレンとプロピレンとを生産することにより、スチームクラッキング単独でエチレンとプロピレンを生産した場合よりプロピレンの生産比率を高めることができるとともにエネルギー効率を向上できる。   According to the present invention, by producing both ethylene and propylene by using steam cracking and catalytic cracking reaction using a zeolite catalyst together, the production ratio of propylene can be increased as compared with the case of producing ethylene and propylene by steam cracking alone. Energy efficiency.

本発明の第1の実施の形態の低級オレフィンの製造方法における接触分解反応を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the catalytic cracking reaction in the manufacturing method of the lower olefin of the 1st Embodiment of this invention. 同、低級オレフィンの製造方法を示す実施例1に対応した工程図である。It is process drawing corresponding to Example 1 which shows the manufacturing method of a lower olefin similarly. 同、低級オレフィンの製造方法を示す実施例2に対応した工程図である。It is process drawing corresponding to Example 2 which shows the manufacturing method of a lower olefin similarly. 同、低級オレフィンの製造方法を示す実施例3に対応した工程図である。It is process drawing corresponding to Example 3 which shows the manufacturing method of a lower olefin similarly. 同、低級オレフィンの製造方法を示す実施例4に対応した工程図である。It is process drawing corresponding to Example 4 which shows the manufacturing method of a lower olefin similarly. 同、低級オレフィンの製造装置の概略を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the outline of the manufacturing apparatus of a lower olefin same as the above. 本発明の第2の実施の形態の低級オレフィンの製造方法を示す実施例5に対応した工程図である。It is process drawing corresponding to Example 5 which shows the manufacturing method of the lower olefin of the 2nd Embodiment of this invention. 同、低級オレフィンの製造方法を示す実施例6に対応した工程図である。It is process drawing corresponding to Example 6 which shows the manufacturing method of a lower olefin similarly. 同、低級オレフィンの製造方法を示す実施例7に対応した工程図である。It is process drawing corresponding to Example 7 which shows the manufacturing method of a lower olefin similarly. 同、低級オレフィンの製造方法を示す実施例8に対応した工程図である。It is process drawing corresponding to Example 8 which shows the manufacturing method of a lower olefin similarly. 同、低級オレフィンの製造装置の概略を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the outline of the manufacturing apparatus of a lower olefin same as the above. 接触分解反応による低級オレフィンの製造の実験結果とそれに基づく計算結果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the experimental result of manufacture of a lower olefin by a catalytic cracking reaction, and the calculation result based on it. 実施例1〜実施例4のシミュレーション(計算)による実験結果を示す図である。It is a figure which shows the experimental result by the simulation (calculation) of Example 1- Example 4. FIG. 実施例5〜実施例8のシミュレーション(計算)による実験結果を示す図である。It is a figure which shows the experimental result by the simulation (calculation) of Example 5-8.

以下、本発明の第1の実施の形態について説明する。
この実施の形態においては、炭化水素原料として軽質パラフィン系の炭化水素原料であるライトナフサを用い、主にエチレンおよびプロピレンを製造する低級オレフィンの製造方法、低級オレフィンの製造装置および低級オレフィンの製造設備の構築方法を説明する。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described.
In this embodiment, a light olefin, which is a light paraffinic hydrocarbon raw material, is used as a hydrocarbon raw material, and a lower olefin production method, a lower olefin production apparatus, and a lower olefin production facility that mainly produce ethylene and propylene. The construction method of is described.

本実施の形態の低級オレフィンの製造方法においては、ゼオライト触媒を用いた接触分解反応によるエチレンおよびプロピレンの製造と、スチームクラッキングによるエチレンおよびプロピレンの製造とを組合せてエチレンおよびプロピレンを製造する。これは、本実施の形態の接触分解反応によるエチレンおよびプロピレンの生産比率が各種条件によるが1:1.5〜3.0程度であるのに対してスチームクラッキングでは、エチレンおよびプロピレンの生産比率が2:1程度となることから、これらの製造方法を組合せることにより、エチレンおよびプロピレンの生産比率の調整が可能となる。   In the method for producing a lower olefin of the present embodiment, ethylene and propylene are produced by combining production of ethylene and propylene by a catalytic cracking reaction using a zeolite catalyst and production of ethylene and propylene by steam cracking. This is because the production ratio of ethylene and propylene by the catalytic cracking reaction of the present embodiment is about 1: 1.5 to 3.0 depending on various conditions, whereas in the case of steam cracking, the production ratio of ethylene and propylene is Since it becomes about 2: 1, the production ratio of ethylene and propylene can be adjusted by combining these production methods.

次に、接触分解反応とスチームクラッキングとを組合せた低級オレフィンの製造方法を説明する前に、接触分解反応による低級オレフィンの製造方法を説明する。
図1に示すように、接触分解反応による低級オレフィンの製造においては、ゼオライト触媒を固定床方式で固定した反応器(反応容器)内にライトナフサを供給して、ゼオライト触媒にライトナフサを接触させて分解する接触分解反応工程S1を行う。次に、接触分解反応工程S1の後工程としてクエンチ・ガス昇圧・脱水工程(接触分解後処理工程)S2を行う。次に、接触分解反応工程S1で接触分解され、クエンチ・ガス昇圧・脱水工程S2を経た分解混合物に対して分離精製工程(接触分解用分離工程)S3を行うことにより、エチレンおよびプロピレンを得る。
Next, before explaining the manufacturing method of the lower olefin which combined catalytic cracking reaction and steam cracking, the manufacturing method of the lower olefin by catalytic cracking reaction is demonstrated.
As shown in FIG. 1, in the production of lower olefins by catalytic cracking reaction, light naphtha is supplied into a reactor (reaction vessel) in which a zeolite catalyst is fixed in a fixed bed system, and light naphtha is brought into contact with the zeolite catalyst. The catalytic cracking reaction step S1 is performed. Next, as a subsequent step of the catalytic cracking reaction step S1, a quench / gas pressure increasing / dehydrating step (post catalytic cracking treatment step) S2 is performed. Next, ethylene and propylene are obtained by performing a separation and purification step (separation step for catalytic cracking) S3 on the cracked mixture that has been catalytically cracked in the catalytic cracking reaction step S1 and has undergone the quench, gas pressurization, and dehydration step S2.

接触分解反応工程S1では、ガリウム(Ga)および鉄(Fe)または鉄を含む結晶性アルミノシリケートであるゼオライトと、成形のための結合剤として機能する二酸化珪素とを含む複合体触媒が用いられる。なお、結合剤はアルミナ(酸化アルミニウム)であってもよいが、二酸化珪素の方が好ましい。   In the catalytic cracking reaction step S1, a composite catalyst containing gallium (Ga) and iron (Fe) or a crystalline aluminosilicate containing iron and silicon dioxide functioning as a binder for molding is used. The binder may be alumina (aluminum oxide), but silicon dioxide is preferred.

結晶性アルミノシリケートであるゼオライトは、例えば、MFI型の骨格構造を有するものである。なお、ゼオライトの骨格構造は、国際ゼオライト学会によりデータベース化されており、アルファベット大文字3個からなる構造コードが与えられており、MFI型とは、構造コードの1つである。   The zeolite that is a crystalline aluminosilicate has, for example, an MFI type skeleton structure. The framework structure of zeolite has been made into a database by the International Zeolite Society, and a structure code consisting of three capital letters is given. The MFI type is one of the structure codes.

また、ゼオライト触媒に含まれるFeには、ゼオライトの酸点の酸強度を抑える機能がる。また、Gaには、アルカンの脱水素反応を促進する機能がある。本実施の形態のゼオライト触媒は、結合剤(バインダー)を加えての成形および焼成により得られる複合体触媒であり、バインダーとして二酸化珪素が用いられている。   Further, Fe contained in the zeolite catalyst has a function of suppressing the acid strength at the acid sites of the zeolite. Further, Ga has a function of promoting alkane dehydrogenation. The zeolite catalyst of the present embodiment is a composite catalyst obtained by molding and firing with a binder (binder) added, and silicon dioxide is used as the binder.

鉄元素を含む(ガリウム元素を含まない)MFI型の結晶性アルミノシリケ−トであるゼオライトにおいて、鉄元素の元素モル組成比(Fe/(Fe+Al))が0.4〜0.7であることが好ましく、さらに、0.4〜0.6であることがより好ましい。   In a zeolite that is an MFI type crystalline aluminosilicate containing an iron element (not containing a gallium element), the elemental molar composition ratio (Fe / (Fe + Al)) of the iron element is 0.4 to 0.7. Furthermore, it is more preferable that it is 0.4-0.6.

また、鉄元素を含む(ガリウム元素を含まない)MFI型の結晶性アルミノシリケ−トであるゼオライトにおいて、酸密度(Si/(Fe+Al)として定義されるモル組成比)は、75.0〜200.0であることが好ましく、さらに、80.0〜200.0であることがより好ましい。なお、元素比とは、上述の各元素のモル数による組成比である。   In addition, in zeolite that is an MFI type crystalline aluminosilicate containing an iron element (not containing a gallium element), the acid density (molar composition ratio defined as Si / (Fe + Al)) is 75.0 to 200. It is preferably 0, and more preferably 80.0 to 200.0. The element ratio is a composition ratio based on the number of moles of each element described above.

また、鉄元素およびガリウム元素を含むMFI型の結晶性アルミノシリケ−トであるゼオライトにおいて、鉄元素の元素モル組成比(Fe/(Fe+Ga+Al))は、0.2〜0.6であることが好ましく、さらに、0.3〜0.5であることがより好ましい。   In addition, in the zeolite which is an MFI type crystalline aluminosilicate containing an iron element and a gallium element, the elemental molar composition ratio (Fe / (Fe + Ga + Al)) of the iron element is preferably 0.2 to 0.6. Furthermore, it is more preferable that it is 0.3-0.5.

また、鉄元素およびガリウム元素を含むMFI型の結晶性アルミノシリケ−トであるゼオライトにおいて、ガリウム元素の元素モル組成比(Ga/(Fe+Ga+Al))は、0.1〜0.4であることが好ましく、さらに0.2〜0.4であることがより好ましい。   Further, in the zeolite which is an MFI type crystalline aluminosilicate containing an iron element and a gallium element, the elemental molar composition ratio (Ga / (Fe + Ga + Al)) of the gallium element is preferably 0.1 to 0.4. Furthermore, it is more preferable that it is 0.2-0.4.

また、鉄元素およびガリウム元素を含むMFI型のゼオライト触媒において、酸密度(Si/(Fe+Ga+Al)として定義されるモル組成比)は、75.0〜200.0であることが好ましく、さらに、80.0〜200.0であることがより好ましい   Further, in the MFI type zeolite catalyst containing iron element and gallium element, the acid density (molar composition ratio defined as Si / (Fe + Ga + Al)) is preferably 75.0 to 200.0, and 80 More preferably, it is 0 to 200.0.

上述のように、鉄元素を含むMFI型の結晶性アルミノシリケ−トであるこの実施の形態のゼオライトを用いることにより、鉄元素の含有量と酸密度とから酸強度を調整することができ、さらに、ガリウム元素を加えることにより、アルカンの脱水素の促進作用を向上することができる。ゼオライトの酸点において、アルカンが分断されるとともに脱炭素反応により炭素の二重結合が生じ、低級オレフィンが生成されるが、例えば、酸点の酸強度が強すぎると、低級オレフィンとなった後も酸点から離脱せずに、さらに反応が進み、環化、脱水素されて芳香族炭化水素が生じ、芳香族炭化水素の生成量が多くなることで、コークの析出量が多くなり、複合体触媒の寿命を短くする原因となる。したがって、コークの析出量を減らす上で、酸強度の調整が重要である。   As described above, by using the zeolite of this embodiment which is an MFI type crystalline aluminosilicate containing an iron element, the acid strength can be adjusted from the content of the iron element and the acid density. By adding gallium element, the promoting action of dehydrogenation of alkane can be improved. At the acid point of the zeolite, the alkane is divided and a carbon double bond is generated by the decarbonization reaction, resulting in a lower olefin. For example, if the acid strength at the acid point is too strong, However, the reaction proceeds further without leaving the acid point, and cyclized and dehydrogenated to produce aromatic hydrocarbons, and the amount of aromatic hydrocarbons generated increases, so the amount of coke deposited increases and the composite This will shorten the life of the body catalyst. Therefore, adjustment of acid strength is important in reducing the amount of coke deposited.

上述の鉄元素のモル数の組成比、ガリウム元素のモル数の組成比、酸密度を上述の範囲とすることにより、プロピレンの収率をより向上できるとともに、コ−ク生成の原因になる芳香族炭素の生成をより抑制できる。   By making the composition ratio of the number of moles of the iron element, the composition ratio of the number of moles of the gallium element, and the acid density within the above-mentioned ranges, the yield of propylene can be further improved and the fragrance that causes the generation of the cake. The generation of group carbon can be further suppressed.

また、複合体触媒における結合剤としての二酸化珪素(シリカ)は、複合体触媒における含有量が5〜50wt%(重量%)であることが好ましく、さらに、5〜40wt%であることがより好ましい。低級オレフィンの収率を高める上では、二酸化珪素の含有量を減らしてゼオライトの含有量を高くすることが好ましく、芳香族炭化水素の生成を抑制する上では、二酸化珪素の含有量を多くすることが好ましい。さらに、結合剤としての二酸化珪素には、ゼオライトの外表面にある酸点を被覆・不活性化する作用が結合剤としての酸化アルミニウム(アルミナ)より強いと推測される。   Further, the content of silicon dioxide (silica) as a binder in the composite catalyst is preferably 5 to 50 wt% (wt%), more preferably 5 to 40 wt%. . In order to increase the yield of lower olefins, it is preferable to reduce the content of silicon dioxide to increase the content of zeolite, and to suppress the production of aromatic hydrocarbons, increase the content of silicon dioxide. Is preferred. Further, it is presumed that silicon dioxide as a binder has a stronger action to coat and inactivate acid sites on the outer surface of zeolite than aluminum oxide (alumina) as a binder.

これにより、ゼオライトの外表面の酸点を被覆・不活性化することにより、ゼオライトの外表面の酸点での芳香族炭化水素の生成を抑制するとともに、ゼオライト外表面での炭素析出が抑制され、ゼオライトの細孔内部におけるアルカンから低級オレフィンへの転化の触媒能力を長期に維持することが可能となっていると思われる。   By covering and inactivating the acid sites on the outer surface of the zeolite, this suppresses the formation of aromatic hydrocarbons at the acid sites on the outer surface of the zeolite and suppresses carbon deposition on the outer surface of the zeolite. Thus, it seems that it is possible to maintain the catalytic ability of the conversion of alkanes into lower olefins in the pores of the zeolite for a long period of time.

なお、上述のゼオライトの組成は、例えば、結合剤として二酸化珪素を用いた場合に適したものである。   The above-mentioned zeolite composition is suitable when, for example, silicon dioxide is used as the binder.

このような複合体触媒を用いて、例えばライトナフサから低級オレフィンを製造する製造方法としては、ライトナフサ等の原料ガスをゼオライト触媒が固定床方式で配置された反応器に供給する。すなわち、ライトナフサを複合体触媒に接触させて反応させる。なお、原料ガスに希釈剤として例えばスチームや窒素ガスが含まれてもよく、この場合に複合体触媒に供給されるガスには、ライトナフサが15wt%以上含まれていることが好ましく、さらに、50wt%以上含まれていることがより好ましい。上述の複合体触媒を反応器内に固定床として配置し、反応器内に供給される原料ガスを、複合体触媒に接触させながら通過させる方法が用いられる。この際に、530℃〜650℃、より好ましくは550℃〜640℃の穏和な温度領域で反応を進行させ、エチレンおよびプロピレンを生成する。   For example, as a production method for producing a lower olefin from light naphtha using such a composite catalyst, a raw material gas such as light naphtha is supplied to a reactor in which a zeolite catalyst is arranged in a fixed bed system. That is, light naphtha is reacted with the composite catalyst. Note that the raw material gas may contain, for example, steam or nitrogen gas as a diluent. In this case, the gas supplied to the composite catalyst preferably contains 15 wt% or more of light naphtha. More preferably, it is contained in an amount of 50 wt% or more. A method is used in which the composite catalyst described above is arranged as a fixed bed in the reactor, and the raw material gas supplied into the reactor is passed while contacting the composite catalyst. At this time, the reaction is allowed to proceed in a mild temperature range of 530 ° C. to 650 ° C., more preferably 550 ° C. to 640 ° C., to produce ethylene and propylene.

また、低級オレフィンの炭化水素原料は、例えば、ライトナフサ等の軽質パラフィン系炭化水素原料(低沸点炭化水素原料)であるが、ナフサ(フルレンジナフサ)とは、原油を常圧蒸留装置によって蒸留分離して得られる製品のうち沸点範囲がおおむね35〜180(200)℃程度のものである。このナフサのうち沸点範囲が35〜80(100)℃程度のものをライト(軽質)ナフサといい、沸点範囲が80(100)〜180(200)℃程度のものをヘビー(重質)ナフサという。また、ライトナフサは、炭素数5のペンタンおよび炭素数6のヘキサンを主成分とする留分に相当する。なお、C4またはC7が含まれていてもよい。また、ライトナフサは、原油の蒸留だけではなく、シェールオイルや、コンデンセートからの蒸留によっても得ることができる。   The lower olefin hydrocarbon feedstock is, for example, light paraffinic hydrocarbon feedstock (low-boiling hydrocarbon feedstock) such as light naphtha, but naphtha (full-range naphtha) is separated by distillation of crude oil using an atmospheric distillation unit. The product obtained in this way has a boiling range of about 35 to 180 (200) ° C. Among these naphtha, those having a boiling range of about 35-80 (100) ° C. are called light (light) naphtha, and those having a boiling range of about 80 (100) -180 (200) ° C. are called heavy (heavy) naphtha. . Light naphtha corresponds to a fraction mainly composed of pentane having 5 carbon atoms and hexane having 6 carbon atoms. C4 or C7 may be included. Light naphtha can be obtained not only by distillation of crude oil but also by distillation from shale oil or condensate.

言い換えれば、原料は、原油から蒸留されたナフサ以外であってもよく、例えば、石油以外のシェールオイルやコンデンセートやその他の炭化水素原料で、基本的にライトナフサ相当の留分のものを用いることができる。また、石油や天然ガスから各種製品を製造する際の副産物等も炭化水素原料として利用可能であり、基本的に沸点があまり高くない炭化水素を原料として用いることができる。また、本実施の形態において、低級オレフィンは、炭素数の少ないオレフィンとして、例えば、エチレン、プロピレン、ブテンや、それ以上の炭素数(例えば炭素数5から炭素数8等)のオレフィンを含むように定義される場合があるが、ここでは、低級オレフィンとは、炭素数2のエチレンと、炭素数3のプロピレンを含むものである。また、低級オレフィンにブタジエンを含めてもよい。   In other words, the raw material may be other than naphtha distilled from crude oil. For example, shale oil other than petroleum, condensate, and other hydrocarbon raw materials that basically use a fraction equivalent to light naphtha. Can do. Further, by-products and the like when various products are produced from petroleum and natural gas can be used as the hydrocarbon raw material, and basically a hydrocarbon having a low boiling point can be used as the raw material. Further, in the present embodiment, the lower olefin includes, for example, ethylene, propylene, butene, or an olefin having a higher carbon number (for example, 5 to 8 carbon atoms) as the olefin having a lower carbon number. In this case, the lower olefin includes ethylene having 2 carbon atoms and propylene having 3 carbon atoms. Further, butadiene may be included in the lower olefin.

また、低級オレフィンを生成する反応に際しては、本実施の形態の複合体触媒における原料炭化水素のLHSV(Liquid Hourly Space Velocity:液空間速度)の逆数としての接触時間を0.08〜1.0hとすることが好ましく、さらに、0.08〜0.4hとすることがより好ましい。LHSVとしては、1.0〜12.5h−1とすることが好ましく、さらに、2.5〜12.5h−1とすることがより好ましい。ここでのLHSVとは、複合体触媒に原料炭化水素が液体として供給される際の速度であり、接触時間とは、複合体触媒を原料炭化水素が液体として通過する時間である(複合体触媒に原料が供給される際に、上述のように原料は液体からガス化した状態であるが、ここでは、反応器に供給されるガス化前の液体としての原料の空間速度を用いている)。なお、空間速度として原料ガス(gas)の空間速度(GHSV)を用いても良いし、重量(weight)の空間速度(WHSV)を用いてもよい。 In the reaction for producing the lower olefin, the contact time as the reciprocal of LHSV (Liquid Hourly Space Velocity) of the raw material hydrocarbon in the composite catalyst of the present embodiment is 0.08 to 1.0 h. It is preferable to set it to 0.08 to 0.4 h. The LHSV, preferably in the 1.0~12.5H -1, further, it is more preferable that the 2.5~12.5h -1. Here, LHSV is the speed at which the raw material hydrocarbon is supplied as a liquid to the composite catalyst, and the contact time is the time for the raw material hydrocarbon to pass through the composite catalyst as a liquid (composite catalyst). When the raw material is supplied to the reactor, the raw material is gasified from the liquid as described above, but here, the space velocity of the raw material as the liquid before gasification supplied to the reactor is used) . In addition, the space velocity (GHSV) of source gas (gas) may be used as the space velocity, or the space velocity (WHSV) of weight (weight) may be used.

低級オレフィンの製造では、反応温度を高くするほど、炭化水素原料の転化率が高くなり、低級オレフィンの生成量が多くなるとともに、芳香族炭化水素の生成量が多くなるので、加熱の際のエネルギー効率と、低級オレフィンの生産量と、芳香族炭化水素の増加による複合体触媒の寿命との兼ね合いで反応温度を決定する必要があり、上述の範囲とすることにより、複合体触媒の長い寿命を確保するとともに低級オレフィンの安定した生産を確保することができる。   In the production of lower olefins, the higher the reaction temperature, the higher the conversion rate of the hydrocarbon raw material, the higher the amount of lower olefins produced and the greater the amount of aromatic hydrocarbons produced. It is necessary to determine the reaction temperature in consideration of the efficiency, the production amount of lower olefins, and the life of the composite catalyst due to the increase in aromatic hydrocarbons. By setting the above range, the long life of the composite catalyst can be increased. As well as ensuring stable production of lower olefins.

また、低級オレフィンの製造では、接触時間を長くするほど、炭化水素原料の転化率が高くなり、低級オレフィンの生成量が多くなるとともに、芳香族炭化水素の生成量が多くなるので、低級オレフィンの生産量と、芳香族炭化水素の増加による複合体触媒の寿命との兼ね合いで接触時間を決定する必要があり、上述の範囲とすることにより、複合体触媒の長い寿命を確保するとともに低級オレフィンの安定した生産を確保することができる。   In the production of lower olefins, the longer the contact time, the higher the conversion rate of the hydrocarbon raw material, the more lower olefins are produced, and the more aromatic hydrocarbons are produced. It is necessary to determine the contact time in consideration of the production amount and the life of the composite catalyst due to the increase in aromatic hydrocarbons. By setting the above range, it is possible to ensure a long life of the composite catalyst and Stable production can be ensured.

次に、クエンチ・ガス昇圧・脱水工程S2では、例えば、熱交換器であるクエンチタワーで接触分解反応工程S1から流出されるガスをクエンチ(冷却(急冷)による反応停止)する。この際には、液化した重質分を分離し、さらに液化した水を分離する。なお、ライトナフサを原料として接触分解反応を行った場合に、基本的に重質分はほとんどなく、水分もほとんどない。ただし、接触分解反応においてライトナフサに希釈剤としてスチームを添加する場合があり、この場合には、冷却によりスチームを液化して分離することになる。   Next, in the quench / gas pressurization / dehydration step S2, for example, the gas flowing out from the catalytic cracking reaction step S1 is quenched (stopped by cooling (rapid cooling)) in a quench tower that is a heat exchanger. At this time, the liquefied heavy component is separated, and further the liquefied water is separated. In addition, when a catalytic cracking reaction is performed using light naphtha as a raw material, there is basically almost no heavy component and little moisture. However, steam may be added as a diluent to light naphtha in the catalytic cracking reaction. In this case, steam is liquefied and separated by cooling.

分離精製工程S3では、クエンチ・ガス昇圧・脱水工程S2から上述のように昇圧されて供給されたガスを冷却して液化し、低沸点の物質から複数の蒸留塔により分離していく。本実施の形態では、分離精製工程S3において、原料としてのライトナフサの未分解成分(未反応成分)を再分解用成分として分離する。例えば、ナイトナフサの場合の未分解成分は、C5(炭素数5)、C6(炭素数6)のパラフィンを主要成分とするものであり、例えば、各蒸留塔において、C5,C6パラフィンより沸点の低い物質を分離することにより、最終的に、C5、C6パラフィンを主成分とする未分解成分を再分解用成分(未分解成分:未分解ライトナフサ)として分離する。なお、再分解用成分は、未分解成分を主要成分とし、エチレンとプロピレンとが分離されており、エチレンとプロピレンをほとんど含まない。   In the separation / purification step S3, the gas supplied after being pressurized from the quench / gas pressurization / dehydration step S2 is cooled and liquefied, and separated from low-boiling substances by a plurality of distillation columns. In the present embodiment, in the separation and purification step S3, the undecomposed component (unreacted component) of light naphtha as a raw material is separated as a component for re-decomposition. For example, undecomposed components in the case of night naphtha are mainly composed of C5 (carbon number 5) and C6 (carbon number 6) paraffins. For example, in each distillation column, the boiling point is higher than that of C5 and C6 paraffins. By separating low substances, finally, an undecomposed component mainly composed of C5 and C6 paraffins is separated as a re-decomposing component (undegraded component: undegraded light naphtha). The re-decomposition component has an undecomposed component as a main component, ethylene and propylene are separated, and hardly contains ethylene and propylene.

分離された未分解成分(再分解用成分)は、接触分解反応工程S1に戻され、再び、ゼオライト触媒を用いて接触分解される。なお、分離精製工程S3から接触分解反応工程S1に戻される未分解成分は、C5,C6パラフィンを主要成分とする。また、図1に示される各物質の時間当たりの重量は、後述の実施例において説明する実験とシミュレーションの結果を記載したものである。また、図1等において、未分解ナフサとして、C6パラフィン類と記載されているが、これは実施例における実験において、軽質パラフィン系炭化水素原料であるライトナフサの代表成分として、n−ヘキサン(n−C14)を用いており、未分解成分はC6パラフィン類となるが、ライトナフサを原料とするとC5,C6パラフィン類が未分解成分となる。 The separated undecomposed component (redecomposition component) is returned to the catalytic cracking reaction step S1, and again catalytically cracked using a zeolite catalyst. The undecomposed components returned from the separation and purification step S3 to the catalytic cracking reaction step S1 are mainly C5 and C6 paraffins. Moreover, the weight per time of each substance shown by FIG. 1 describes the result of the experiment and simulation which are demonstrated in the below-mentioned Example. In FIG. 1 and the like, C6 paraffins are described as undecomposed naphtha. In the experiment in the examples, n-hexane (n is a representative component of light naphtha that is a light paraffinic hydrocarbon raw material. -C 6 H 14 ) is used, and the undecomposed component is C6 paraffins, but when light naphtha is used as a raw material, C5 and C6 paraffins are undecomposed components.

図1に示すように、本実施の形態の分離精製工程S3では、水素とC4より軽質(炭素数1〜炭素数3)の低級パラフィン成分である水素、メタン、エタン、プロパンのグループを分離する。また、エチレンを分離するとともにプロピレンを分離する。また、C4(炭素数4)類を分離する。また、芳香族成分(例えば、ベンゼン、トルエン、キシレンからなるBTX)。また、これらを分離した後の残りとしてOthersがある。なお、エチレンおよびプロピレン以外の物質で、必要とする物質があれば上述の各物質以外であっても分離される場合があり、上述の分離の仕方と異なる分離の仕方であってもよい。   As shown in FIG. 1, in the separation and purification step S3 of the present embodiment, hydrogen, methane, ethane, and propane, which are lighter (C1-C3) lower paraffin components than hydrogen and C4, are separated. . Also, ethylene is separated and propylene is separated. Also, C4 (4 carbon atoms) is separated. An aromatic component (for example, BTX made of benzene, toluene, xylene). Further, there is Others as the remainder after separating them. In addition, if there is a necessary substance other than ethylene and propylene, it may be separated even if it is other than the above-described substances, and may be separated from the above-described separation method.

本実施の形態では、例えば、図2から図5に工程図で示されるように、図1に示すゼオライト触媒を用いたライトナフサの接触分解反応と、スチームクラッキングによる熱分解反応とを組合せるとともに、接触分解反応と熱分解反応とに対する原料の供給量を調整することにより、エチレンおよびプロピレンの生産比率を変更可能としている。なお、熱分解反応の原料は、主に接触分解反応における未分解成分である。   In the present embodiment, for example, as shown in the process charts of FIGS. 2 to 5, the light naphtha catalytic cracking reaction using the zeolite catalyst shown in FIG. 1 and the thermal cracking reaction by steam cracking are combined. The production ratio of ethylene and propylene can be changed by adjusting the feed rate of the raw materials for the catalytic cracking reaction and the thermal cracking reaction. The raw material for the thermal decomposition reaction is mainly an undecomposed component in the catalytic decomposition reaction.

すなわち、本実施の形態では、接触分解反応工程S1をスチームクラッキング工程S4より先に行い、接触分解反応工程S1から流出される分解混合物のうちの未分解成分(主に、C5,C6パラフィン)の全量を図1に示すように接触分解反応工程S1に戻すのではなく、図2等に示すように、未分解成分をスチームクラッキング工程S4に供給するようになっている。   That is, in this embodiment, the catalytic cracking reaction step S1 is performed prior to the steam cracking step S4, and undecomposed components (mainly C5 and C6 paraffins) in the cracked mixture flowing out from the catalytic cracking reaction step S1. The entire amount is not returned to the catalytic cracking reaction step S1 as shown in FIG. 1, but undecomposed components are supplied to the steam cracking step S4 as shown in FIG.

なお、スチームクラッキング工程S4に供給されるのは、未分解成分に限られるものではなく、特に、C5,C6パラフィンに限定されるものではなく、C2〜C4類の炭化水素を供給してもよい。また、本実施の形態では、分離精製工程S3で分離されたC3以下の低級パラフィンとしてのエタン、プロパンをスチームクラッキング工程S4に供給している。   Note that what is supplied to the steam cracking step S4 is not limited to undecomposed components, and is not particularly limited to C5 and C6 paraffins, and may include C2 to C4 hydrocarbons. . In the present embodiment, ethane and propane as lower paraffin of C3 or less separated in the separation and purification step S3 are supplied to the steam cracking step S4.

本実施の形態の低級オレフィンの製造方法においては、上述の接触分解反応工程S1、クエンチ・ガス昇圧・脱水工程S2、接触分解反応用の分離精製工程(接触分解用分離工程)S3が行われるとともに、スチームクラッキング工程S4が行われる。スチームクラッキング工程S4での熱分解の後に、クエンチ・ガス昇圧・酸性ガス除去・脱水工程(熱分解後処理工程)S5と、熱分解反応後の分離精製工程(熱分解用分離工程)S6が行われる。   In the method for producing a lower olefin of the present embodiment, the catalytic cracking reaction step S1, the quench gas pressurization / dehydration step S2, and the separation and purification step (catalytic cracking separation step) S3 for catalytic cracking reaction are performed. The steam cracking step S4 is performed. After pyrolysis in the steam cracking step S4, quench, gas pressurization, acid gas removal, dehydration step (post-thermal decomposition treatment step) S5, and separation and purification step (thermal decomposition separation step) S6 after the thermal decomposition reaction are performed. Is called.

スチームクラッキング工程S4では、分解炉にスチームと原料が供給されて800℃以上に加熱され、原料がスチーム存在下で熱分解され、エチレンおよびプロピレンが生産される。
クエンチ・ガス昇圧・酸性ガス除去・脱水工程(熱分解後処理工程)S5では、分解炉から流出されるガス状の分解混合物(反応混合物)を冷却して熱分解反応の停止をするクエンチが行われる。クエンチでは、冷却により液化する重質分を分離するとともに、スチームから液化した水を分離する。また、次に分離精製工程S6で分解炉から流出されたガスを液化するためにガス昇圧を行いガスを圧縮する。
In the steam cracking step S4, steam and raw materials are supplied to the cracking furnace and heated to 800 ° C. or higher, and the raw materials are pyrolyzed in the presence of steam to produce ethylene and propylene.
In quenching, gas pressurization, acid gas removal, dehydration step (thermal decomposition post-processing step) S5, quenching is performed to cool the gaseous decomposition mixture (reaction mixture) flowing out from the decomposition furnace and stop the thermal decomposition reaction. Is called. In the quench, heavy components that are liquefied by cooling are separated, and liquefied water is separated from steam. Next, in order to liquefy the gas that has flowed out of the cracking furnace in the separation / purification step S6, the gas is pressurized to compress the gas.

また、この際に酸性ガスを除去する。酸性ガスは、主に硫化水素である。スチームクラッキング工程S4では、分解炉内の管等へのコーク(炭素)の付着を抑制するためにDMDS(Dimethyl disulfide)が添加されている。DMDSは、熱分解反応において硫化水素となり、コークの付着を防止するが、流出したガス中に酸性ガスとして硫化水素が含まれることになり、クエンチ・ガス昇圧・酸性ガス除去・脱水工程S5において、硫化水素ガスが酸性ガスとして除去される。また、分離精製工程S6では、メタン等の分離ために低温とする。これにより、水が氷って、配管の閉塞等が起こる可能性があるので、十分に水を除去する必要がある。   At this time, the acidic gas is removed. The acid gas is mainly hydrogen sulfide. In the steam cracking step S4, DMDS (dimethyl disulphide) is added in order to suppress the adhesion of coke (carbon) to the tube or the like in the cracking furnace. DMDS becomes hydrogen sulfide in the thermal decomposition reaction and prevents the adhesion of coke, but hydrogen sulfide is included as an acidic gas in the outflow gas. In the quench, gas pressurization, acidic gas removal, dehydration step S5, Hydrogen sulfide gas is removed as an acid gas. In the separation and purification step S6, the temperature is lowered to separate methane and the like. As a result, the water may freeze and the pipes may be clogged. Therefore, it is necessary to sufficiently remove the water.

分離精製工程S6は、基本的に接触分解反応後の分離精製工程S3と略同様の方法で行われる。なお、分離精製工程S3,S6においては、最初にガスを液化するために前の工程で昇圧されたガスを冷却することになるが、この冷却器のコンプレッサは、分解炉の熱を用いて発生させた蒸気により作動するようになっている。また、分離精製工程S6においても、C4より軽質(C1〜C3)の低級パラフィンとして、エタンおよびプロパンが分離されてスチームクラッキング工程S4に戻されるようになっている。また、一般的なスチームクラッカーの設備では、分離精製工程S6から戻されるエタンおよびプロパンをメインの分解炉に戻すのではなく、メインの分解炉に対して小型のサブの分解炉を設け、当該分解炉で戻されたエタン、プロパン等のC4より軽質(C1〜C3)の低級パラフィンを分解するようになっている。本実施の形態においても、接触分解用分離工程としての分離精製工程S3および熱分解分離工程としての分離精製工程S6で分離されるエタン、プロパンをサブの分解炉に供給する。   The separation / purification step S6 is basically performed by a method substantially the same as the separation / purification step S3 after the catalytic cracking reaction. In the separation and purification steps S3 and S6, the gas pressurized in the previous step is first cooled in order to liquefy the gas. The compressor of this cooler is generated using the heat of the cracking furnace. It is designed to work with the steam generated. Also in the separation and purification step S6, ethane and propane are separated and returned to the steam cracking step S4 as lighter (C1 to C3) lower paraffin than C4. In a general steam cracker facility, ethane and propane returned from the separation and purification step S6 are not returned to the main cracking furnace, but a small sub-cracking furnace is provided for the main cracking furnace, and the cracking is performed. Lighter (C1-C3) lower paraffins such as ethane, propane and the like returned from the furnace are decomposed. Also in the present embodiment, ethane and propane separated in the separation / purification step S3 as the catalytic cracking separation step and the separation / purification step S6 as the thermal cracking / separation step are supplied to the sub-cracking furnace.

したがって、スチームクラッキング工程S4に供給される未分解成分の順流分が0%であっても、サブの分解炉を起動してエタン、プロパン等を熱分解できるようになっていることが好ましい。また、この場合に、スチームクラッキング工程S4より後の工程を作動させることが好ましい。なお、分離精製工程S3で分離されてスチームクラッキング工程S4に供給されるC4より軽質(C1〜C3)の低級パラフィンをメインの分解炉に戻すようにしてもよい。また、未分解成分の順流分が0%の場合は、C4より軽質(C1〜C3)の低級パラフィンを貯留しておき、メインの分解炉が作動した際に、メインの分解炉に供給するものとしてもよい。   Therefore, even if the forward flow of the undecomposed component supplied to the steam cracking step S4 is 0%, it is preferable that the sub-decomposition furnace is activated to thermally decompose ethane, propane, and the like. In this case, it is preferable to operate the process after the steam cracking process S4. The lower paraffin that is lighter (C1 to C3) than C4 separated in the separation and purification step S3 and supplied to the steam cracking step S4 may be returned to the main cracking furnace. Also, when the forward flow of undecomposed components is 0%, lower paraffin that is lighter than C4 (C1 to C3) is stored and supplied to the main cracking furnace when the main cracking furnace is activated It is good.

以上のことから、低級オレフィンの製造方法においては、ゼオライト触媒を用いた接触分解反応によりエチレンおよびプロピレンを製造する。接触分解反応における未分解成分を接触分解反応を行う反応器に戻す還流分と、スチームクラッキングを行う分解炉に送る順流分とに分ける。順流分を原料としてスチームクラッキングによりエチレンとプロピレンを製造する。   From the above, in the method for producing a lower olefin, ethylene and propylene are produced by a catalytic cracking reaction using a zeolite catalyst. The undecomposed component in the catalytic cracking reaction is divided into a reflux component that returns to the reactor that performs the catalytic cracking reaction, and a forward flow component that is sent to the cracking furnace that performs steam cracking. Produces ethylene and propylene by steam cracking from the forward flow.

未分解成分の還流分と順流分の比率は、例えば、未分解成分のうちの還流分の割合を0%から100%まで変更可能となっているとともに、それに対応して順流分の割合を100%から0%まで変更可能となっている。図2に示す場合は未分解成分(再分解用成分)の還流分を0%とし、順流分を100%とし、図3に示す場合は還流分を50%とし、順流分を50%とし、図4に示す場合は還流分を80%とし、順流分を20%とし、図5に示す場合には還流分を100%とし、順流分を0%としている。   The ratio of the reflux portion of the undecomposed component to the forward flow portion can be changed, for example, from 0% to 100% of the reflux portion of the undecomposed component, and the ratio of the forward flow portion corresponding to that can be set to 100. It can be changed from% to 0%. In the case shown in FIG. 2, the reflux component of the undecomposed component (redecomposition component) is 0%, the forward flow component is 100%, and in the case shown in FIG. 3, the reflux component is 50%, and the forward flow component is 50%. In the case shown in FIG. 4, the reflux component is 80% and the forward flow component is 20%. In the case shown in FIG. 5, the reflux component is 100% and the forward flow component is 0%.

順流分と還流分との割合を変えた状態でのエチレンやプロピレン等の生成量等については、後述の実施例において、実験とシミュレーションの結果として説明する。なお、図5に示すように、接触分解反応における未分解成分の100%を還流分として接触分解反応に戻すと、スチームクラッキングが行われない状態となる。この場合に、作動する分解炉から分離精製工程S3の冷凍機のコンプレッサを作動する蒸気を供給できないが、スチームクラッキングの設備には、作動開始時に未だ分解炉が昇温していない状態の際に、分解炉に蒸気を供給するスタートアップボイラーが設けられており、このスタートアップボイラーから上述の冷却器のコンプレッサに蒸気を供給することができる。   The production amount of ethylene, propylene, etc. in a state where the ratio of the forward flow component and the reflux component is changed will be described as a result of experiments and simulations in the examples described later. As shown in FIG. 5, when 100% of the undecomposed component in the catalytic cracking reaction is returned to the catalytic cracking reaction as a reflux component, steam cracking is not performed. In this case, the steam for operating the compressor of the refrigerating machine in the separation and purification step S3 cannot be supplied from the operating cracking furnace, but the steam cracking equipment is in a state where the temperature of the cracking furnace has not yet been raised at the start of operation. A start-up boiler that supplies steam to the cracking furnace is provided, and steam can be supplied from the start-up boiler to the compressor of the cooler.

上述のように、接触分解反応では、エチレンよりプロピレンの生産比率が高く、スチームクラッキングでは、プロピレンよりエチレンの生産比率が高くなるので、スチームクラッキング単独でエチレンとプロピレンを生産するより、接触分解反応とスチームクラッキングによる熱分解反応を組合せることにより、プロピレンの生産比率を向上するとともに、プロピレンの生産量を向上できる。同様に熱分解反応より接触分解反応の方が必要とされる温度が低く、スチームクラッキング単独でエチレンとプロピレンを生産するより、接触分解反応とスチームクラッキングによる熱分解反応を組合せることにより、エネルギー効率を向上し、省エネが可能となる。   As described above, in the catalytic cracking reaction, the production ratio of propylene is higher than that of ethylene, and in the steam cracking, the production ratio of ethylene is higher than that of propylene. By combining the thermal decomposition reaction by steam cracking, the production ratio of propylene can be improved and the production amount of propylene can be improved. Similarly, the catalytic cracking reaction requires a lower temperature than the thermal cracking reaction, and energy efficiency is achieved by combining the catalytic cracking reaction and the thermal cracking reaction by steam cracking rather than producing ethylene and propylene by steam cracking alone. And energy saving is possible.

次に、以上のような低級オレフィンの製造方法で低級オレフィンを製造する低級オレフィンの製造装置(製造設備)を説明する。
図6に示すように、低級オレフィンの製造装置は、上述の接触分解反応工程S1を行うための接触分解手段(接触分解反応設備)10と、上述のクエンチ・ガス昇圧・脱水工程(接触分解後処理工程)S2を行うための接触分解後処理手段20と、上述の分離精製工程S3を行う接触分解用分離精製手段30と、分離精製工程S3において分離される未分解成分を上述の還流分と順流分に分離するとともに、還流分と順流分の分配割合を調整する分配手段35と、上述のスチームクラッキング工程S4を行う熱分解手段40と、上述のクエンチ・ガス昇圧・酸性ガス除去・脱水工程(熱分解後処理工程)S5を行う熱分解後処理手段50と、上述の分離精製工程S6を行う熱分解用分離精製手段60とを備える。
Next, a lower olefin production apparatus (production equipment) for producing a lower olefin by the above-described method for producing a lower olefin will be described.
As shown in FIG. 6, the lower olefin production apparatus includes a catalytic cracking means (catalytic cracking reaction facility) 10 for performing the above-described catalytic cracking reaction step S <b> 1, and the above-described quench gas pressurization / dehydration step (after catalytic cracking). Treatment Step) The catalytic cracking post-treatment means 20 for performing S2, the separation and purification means 30 for catalytic cracking for carrying out the separation and purification step S3, and the undecomposed component separated in the separation and purification step S3 as the above reflux component Distributing means 35 for separating the flow into the forward flow and adjusting the distribution ratio of the reflux flow and the forward flow, the thermal decomposition means 40 for performing the above-described steam cracking step S4, and the above-described quench / gas pressure increase / acid gas removal / dehydration step (Post-pyrolysis treatment step) The post-pyrolysis treatment means 50 for performing S5 and the pyrolysis separation and purification means 60 for carrying out the separation and purification step S6 described above are provided.

接触分解手段10は、上述のゼオライト触媒が固定床方式で充填された反応器と、当該反応器を上述の所定の温度に加熱するための加熱装置とを備えるものである。
接触分解後処理手段20は、クエンチ用の急冷装置(急冷塔)、ガス昇圧装置、脱水装置等を備えるものである。なお、クエンチの急冷に際して水が分離されるがさらに水分を除去する脱水装置があることが好ましい。なお、接触分解に際し、スチームを添加しなければ、接触分解処理後の分解混合物に水はほとんど含まれない。
The catalytic cracking means 10 includes a reactor filled with the above-mentioned zeolite catalyst in a fixed bed system, and a heating device for heating the reactor to the above-mentioned predetermined temperature.
The catalytic cracking post-treatment means 20 includes a quenching quenching device (quenching tower), a gas booster, a dehydrating device, and the like. In addition, although water is separated at the time of quenching quenching, it is preferable to have a dehydrating device that further removes moisture. In the case of catalytic cracking, water is hardly contained in the cracked mixture after the catalytic cracking treatment unless steam is added.

接触分解用分離精製手段30は、上述の冷凍機と、メタン、水素等の分離、エタンおよびエチレンの分離、プロパンおよびプロピレンの分離等のための複数の蒸留塔を備えるものである。例えば、C2の炭化水素としてエタンとエチレンを一緒に分離する蒸留塔と、一緒に分離されたエタンとエチレンを別々に分離する蒸留塔とのように複数の蒸留塔を備える。   The catalytic cracking separation and purification means 30 includes the above-described refrigerator, and a plurality of distillation columns for separation of methane, hydrogen, etc., separation of ethane and ethylene, separation of propane and propylene, and the like. For example, a plurality of distillation columns such as a distillation column for separating ethane and ethylene together as a C2 hydrocarbon and a distillation column for separating ethane and ethylene separated separately are provided.

分配手段35は、主にC5、C6パラフィンからなる未分解成分(再分解用成分)を分配するものであり、配管とポンプとバルブ等から構成され、未分解成分の供給に際し、還流分と順流分に分離するものである。また、順流分と還流分との分配割合を調整可能となっている。   The distribution means 35 distributes undecomposed components (redecomposition components) mainly composed of C5 and C6 paraffin, and is composed of a pipe, a pump, a valve, and the like. It separates into minutes. In addition, the distribution ratio between the forward flow portion and the reflux portion can be adjusted.

熱分解手段40は、上述のスチームクラッキング用のメインの分解炉、サブの分解炉、スタートアップボイラー等を備えるものである。
熱分解後処理手段50は、クエンチ用の急冷装置(急冷塔)、ガス昇圧装置、脱水装置、酸性ガス除去装置等を備えるものであり、基本的には、接触分解後処理手段20に酸性ガス除去装置を加えた構成を有するものである。
熱分解用分離精製手段60は、基本的に接触分解用分離精製手段30と同様に冷却装置、各種蒸留塔を備えるものである。
The thermal decomposition means 40 includes the above-described main cracking furnace for steam cracking, a sub-decomposing furnace, a startup boiler, and the like.
The thermal decomposition post-treatment means 50 includes a quenching quenching device (quenching tower), a gas pressure raising device, a dehydration device, an acid gas removal device, and the like. It has the structure which added the removal apparatus.
The pyrolysis separation / purification means 60 basically includes a cooling device and various distillation towers in the same manner as the catalytic cracking separation / purification means 30.

このような低級オレフィンの製造装置により、上述の低級オレフィンの製造方法により低級オレフィンを製造することができる。
なお、低級オレフィンの製造装置においては、接触分解用分離精製手段30と熱分解用分離精製手段60とを別々に設ける構成としたが、これらを1つの分離精製手段とし、接触分解後処理手段20および熱分解後処理手段50とから流出する分解混合物を合わせて分離精製手段で分離精製するものとしてもよい。この場合に、分離精製手段から分離される未分解成分を分配手段35で順流分と還流分に分離する。
With such a lower olefin production apparatus, a lower olefin can be produced by the above-described production method of lower olefin.
In the production apparatus for lower olefins, the catalytic cracking separation / purification means 30 and the thermal cracking separation / purification means 60 are separately provided. The decomposition mixture flowing out from the thermal decomposition post-treatment means 50 may be combined and separated and purified by the separation and purification means. In this case, the undecomposed component separated from the separation and purification means is separated into a forward flow component and a reflux component by the distribution means 35.

以上のような低級オレフィンの製造装置(製造設備)の構築方法としては、現状でスチームクラッカー(スチームクラッキング設備:分解炉(熱分解手段40)、熱分解用分離精製手段60)が多く存在することから、既存のスチームクラッカーにゼオライト触媒を用いた接触分解反応手段(反応器:接触分解反応設備)10を併設することが好ましい。例えば、スチームクラッカーの敷地内や隣接または近接する敷地内に上述の接触分解手段10と、接触分解後処理手段20と、接触分解用分離精製手段30と、分配手段35を付設し、上述のようにC3以下の低級パラフィンを接触分解用分離精製手段30から熱分解手段40に送るポンプ、配管、バルブ等の設備を設けるものである。   As a method for constructing the production apparatus (manufacturing equipment) for the lower olefin as described above, there are currently many steam crackers (steam cracking equipment: cracking furnace (pyrolysis means 40), pyrolysis separation and purification means 60). Therefore, it is preferable that a catalytic cracking reaction means (reactor: catalytic cracking reaction facility) 10 using a zeolite catalyst is additionally provided in an existing steam cracker. For example, the catalytic cracking means 10, the catalytic cracking post-processing means 20, the catalytic cracking separation and purification means 30, and the distributing means 35 are provided in the site of the steam cracker or adjacent or close to the site, as described above. Are provided with facilities such as a pump, piping and valves for sending C3 or lower lower paraffin from the catalytic cracking separation and purification means 30 to the thermal cracking means 40.

スチームクラッカーは、主な生産物を上述のエチレンとプロピレンとするものであるが、上述のようにプロピレンの生産量が低く、かつ、エネルギー効率が低いという問題があり、将来的には、例えば、上述のようなゼオライト触媒を用いた接触分解反応によるエチレンとプロピレンの生産設備や、その他の方法によるエチレンやプロピレンの生産設備に取って代わられる可能性がある。しかし、現状でスチームクラッカーによるエチレンとプロピレンの生産が行われており、現状において、スチームクラッキング設備を壊して新たな設備を構築するには、設備の廃棄や新たな設備の構築にコストがかるという問題がある。   The steam cracker is a product whose main products are the above-mentioned ethylene and propylene. However, there is a problem that the production amount of propylene is low and the energy efficiency is low as described above. In the future, for example, There is a possibility that the production facility for ethylene and propylene by the catalytic cracking reaction using the zeolite catalyst as described above or the production facility for ethylene or propylene by other methods may be replaced. However, ethylene and propylene are currently produced by steam crackers, and in the current situation, it is costly to dispose of equipment and to construct new equipment to break down the steam cracking equipment. There is.

そこで、上述のように既存のスチームクラッカーに接触分解反応用の設備を付設することにより、設備の廃棄にかかるコストを必要とせず、既存の設備の一部を接触分解反応による低級オレフィンの製造に流用することなどにより、構築コストを抑えた状態でプロピレンの生産量の増加と、エネルギー効率の向上を図ることができる。   Therefore, by attaching the equipment for catalytic cracking reaction to the existing steam cracker as described above, the cost for disposal of equipment is not required, and part of the existing equipment can be used for the production of lower olefins by catalytic cracking reaction. By diverting, etc., it is possible to increase the production amount of propylene and improve the energy efficiency while suppressing the construction cost.

また、スチームクラッキングも接触分解反応も基本的には、同じ原料からエチレンとプロピレンが生産可能であり、分解後の生成分離方法も類似するとともに、略同様の設備を用いてエチレンとプロピレンの分離精製が可能であることから、分離精製設備の一部の改築等により、分離精製設備を併用可能とすれば、さらに構築コストの低減を図れるとともに、スペース効率を高めることができる。   In addition, both steam cracking and catalytic cracking reactions can basically produce ethylene and propylene from the same raw material, and the production and separation methods after decomposition are similar, and separation and purification of ethylene and propylene using substantially the same equipment. Therefore, if the separation and purification equipment can be used together by remodeling a part of the separation and purification equipment, the construction cost can be further reduced and the space efficiency can be increased.

次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。
第2の実施の形態においては、第1の実施の形態において、接触分解後の分解混合物を後処理した後に、少なくともエチレンおよびプロピレンを分離精製するとともに、この分離精製に際して、未分解成分が分離され、上述のように順流分と還流分とに分けていた。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the second embodiment, in the first embodiment, after the decomposition mixture after catalytic cracking is post-treated, at least ethylene and propylene are separated and purified, and undecomposed components are separated during the separation and purification. As described above, it was divided into a forward flow portion and a reflux portion.

それに対して第2の実施の形態では、接触分解後に、基本的にクエンチだけ行って、接触分解後の冷却による反応停止を行った後に、冷えた分解混合物をエチレンとプロピレンを含む主にC4以下の低級炭化水素成分と、主に未分解成分(C5,C6パラフィン)を含む残留分とに分離し、低級炭化水素成分は、熱分解後処理に送り、熱分解用分離精製設備を用いて熱分解後の分解混合物と処理され、エチレンとプロピレンが分離される。残留分は、再分解用成分として、上述の順流分と還流分に分配され、接触分解反応または熱分解反応によりエチレンとプロピレンの生成に用いられる。   On the other hand, in the second embodiment, after catalytic cracking, only quenching is basically performed, the reaction is stopped by cooling after catalytic cracking, and then the cooled cracked mixture mainly contains ethylene and propylene. The lower hydrocarbon component is separated into a residue containing mainly undecomposed components (C5, C6 paraffin), and the lower hydrocarbon components are sent to the post-pyrolysis treatment and heated using a separation and purification facility for thermal decomposition. It is processed with the decomposition mixture after decomposition, and ethylene and propylene are separated. The residue is distributed as a re-decomposition component into the above-mentioned forward flow and reflux components, and is used to produce ethylene and propylene by catalytic cracking reaction or thermal cracking reaction.

本実施の形態の低級オレフィンの製造方法は、第1の実施の形態と同様のゼオライト触媒を用いた接触分解反応と、接触分解反応を経た分解混合物のクエンチとが行われる接触分解反応・クエンチ工程(接触分解反応工程)S11と、クエンチ後の冷却された分解混合物を上述の低級炭化水素成分と、未分解成分を含む再分解用成分(残留成分)とに分離する低級炭化水素分離工程S12と、低級炭化水素分離工程S12で分離された未分解成分を含む再分解用成分が供給されてスチームクラッキング(熱分解)によりエチレンとプロピレンを生成するスチームクラッキング工程S14と、熱分解後の分解混合物と前記低級炭化水素成分とに対して後処理を行うクエンチ・ガス昇圧・酸性ガス除去・脱水工程(熱分解後処理工程)S15と、熱分解後の分解混合物および低級炭化水素成分からエチレン、プロピレン等を分離する共用の分離精製工程(共用分離工程)S16とを備える。   The method for producing a lower olefin according to the present embodiment is a catalytic cracking reaction / quenching step in which a catalytic cracking reaction using a zeolite catalyst similar to that of the first embodiment and a quenching of the cracked mixture through the catalytic cracking reaction are performed. (Catalytic cracking reaction step) S11 and a lower hydrocarbon separation step S12 for separating the cooled cracked cracked mixture into the above-mentioned lower hydrocarbon component and a re-cracking component (residual component) containing an undecomposed component; A steam cracking step S14 in which the components for re-cracking including the undecomposed components separated in the lower hydrocarbon separation step S12 are supplied to produce ethylene and propylene by steam cracking (pyrolysis), and a cracked mixture after pyrolysis, Quench, gas pressurization, acid gas removal, dehydration step (thermal decomposition post-treatment step) S15 for performing post-treatment on the lower hydrocarbon component; Decomposition mixture after decomposition and ethylene from lower hydrocarbon components, shared isolation purification step of separating the propylene or the like and a (common separation step) S16.

接触分解反応・クエンチ工程S11における接触分解反応は、上述の第1の実施の形態と同様の方法で行われる。また、クエンチは、接触分解反応後の分解混合物を第1の実施の形態で述べたクエンチと同様に行う。また、クエンチにおいては、接触分解後の分解混合物から液化した重質分と水分が除かれる。   The catalytic cracking reaction in the catalytic cracking reaction / quenching step S11 is performed by the same method as in the first embodiment. The quench is performed in the same manner as the quench described in the first embodiment for the decomposition mixture after the catalytic decomposition reaction. In quenching, heavy components and moisture liquefied from the decomposition mixture after catalytic decomposition are removed.

低級炭化水素分離工程S12では、基本的に蒸留塔により、C4以下の低級炭化水素成分と、主にC5,C6の未分解成分を含む残留成分に分離するものである。なお、この際には、例えば、重質分等として、接触分解反応時に生じた芳香族化合物(例えば、BTX等)を除去する。
低級炭化水素成分には、図7等に示すように、水素、メタン、C2、C3、C4のオレフィンおよびパラフィンが含まれる。なお、図7等において、右端上部の低級炭化水素成分において、0の記号がパラフィンを示し、=の記号がオレフィンを示す。具体的には、例えば、パラフィンとしてエタン、プロパン、ブタン、オレフィンとして、エチレン、プロピレン、ブテン、ブタジエン等である。
In the lower hydrocarbon separation step S12, basically, a distillation column is used to separate a lower hydrocarbon component of C4 or lower and a residual component mainly containing undecomposed components of C5 and C6. At this time, for example, an aromatic compound (for example, BTX) generated during the catalytic decomposition reaction is removed as a heavy component or the like.
The lower hydrocarbon component includes hydrogen, methane, C2, C3, and C4 olefins and paraffin, as shown in FIG. In FIG. 7 and the like, in the lower hydrocarbon component at the upper right end, the symbol 0 indicates paraffin, and the symbol = indicates olefin. Specifically, for example, ethane, propane, butane as paraffin, and ethylene, propylene, butene, butadiene, etc. as olefins.

スチームクラッキング工程S14は、第1の実施の形態のスチームクラッキング工程S4と同様の工程である。クエンチ・ガス昇圧・酸性ガス除去・脱水工程S15は、第1の実施の形態のクエンチ・ガス昇圧・酸性ガス除去・脱水工程S5と同様の工程であるが、本実施の形態では、熱分解後の分解混合物だけではなく、上述の低級炭化水素成分に対しても処理が行われる。   The steam cracking process S14 is the same process as the steam cracking process S4 of the first embodiment. The quenching / gas boosting / acid gas removal / dehydration step S15 is the same as the quenching / gas boosting / acid gas removal / dehydration step S5 of the first embodiment, but in this embodiment, after the thermal decomposition, In addition to the cracked mixture, the above-mentioned lower hydrocarbon component is treated.

この場合に、熱分解後の反応今後物と低級炭化水素成分とを混合して、クエンチ・ガス昇圧・酸性ガス除去・脱水工程S15に供給してもよいし、低級炭化水素成分は、クエンチ・ガス昇圧・酸性ガス除去・脱水工程S15において先に行われるクエンチが終わった状態なので、クエンチ・ガス昇圧・酸性ガス除去・脱水工程S15において、クエンチの後に低級炭化水素成分を導入するようにしてもよい。   In this case, the future reaction product after pyrolysis and the lower hydrocarbon component may be mixed and supplied to the quench, gas pressurization, acid gas removal, dehydration step S15, or the lower hydrocarbon component may be Since the quenching previously performed in the gas pressurization / acid gas removal / dehydration step S15 has been completed, the lower hydrocarbon component may be introduced after the quench in the quench / gas pressurization / acid gas removal / dehydration step S15. Good.

共用の分離精製工程S16は、基本的に第1の実施の形態の接触分解用の分離精製工程S3および熱分解用の分離精製工程S6と同様の工程であり、クエンチ・ガス昇圧・酸性ガス除去・脱水工程S15を経た熱分解後の分解混合物と、低級炭化水素成分との混合物からエチレンおよびプロピレンを分離するものである。   The common separation / purification step S16 is basically the same as the separation / purification step S3 for catalytic cracking and the separation / purification step S6 for thermal cracking according to the first embodiment. -Ethylene and propylene are isolate | separated from the decomposition mixture after the thermal decomposition which passed through spin-drying | dehydration process S15, and the mixture of a lower hydrocarbon component.

このような第2の実施の形態の低級オレフィンの製造方法によれば、基本的に第1の侍史の形態と同様の作用効果を得ることができるだけでなく、接触分解反応と、熱分解反応後の後処理の工程(例えば、クエンチ・ガス昇圧・酸性ガス除去・脱水工程S15)と、分離精製工程S16とを、熱分解反応と接触分解反応とで、同じ設備を用いて行うことが可能となり、設備に係るコストの低減を図ることができる。特に、既存のスチームクラッキング設備に接触分解反応用の設備を付設する場合に、接触分解後の後処理用の設備(クエンチ装置、ガス昇圧装置、脱水装置)として、既存のスチームクラッキングにおける設備を利用できるとともに、接触分解後の分解混合物の分離精製に、既存のスチームクラッキング用の設備(各種蒸留塔等)を利用できる。   According to such a method for producing a lower olefin of the second embodiment, not only can the same effects as those of the first embodiment be obtained, but also after catalytic cracking reaction and thermal cracking reaction. It is possible to perform the post-treatment process (for example, quenching, gas pressurization, acid gas removal, dehydration process S15) and separation and purification process S16 in the thermal decomposition reaction and the catalytic decomposition reaction using the same equipment. Costs related to the equipment can be reduced. In particular, when the equipment for catalytic cracking reaction is attached to the existing steam cracking equipment, the existing steam cracking equipment is used as post-treatment equipment after the catalytic cracking (quenching device, gas booster, dehydrator). In addition, existing steam cracking equipment (such as various distillation towers) can be used for separation and purification of the cracked mixture after catalytic cracking.

したがって、本実施の形態の低級オレフィンの製造設備(製造装置)の構築コストの低減、設備コストの低減、設備のスペース効率の向上等を図ることができる。   Therefore, it is possible to reduce the construction cost of the lower olefin production facility (production device) of the present embodiment, reduce the facility cost, improve the space efficiency of the facility, and the like.

このような第2の実施の形態の低級オレフィンの製造方法により低級オレフィンを製造する低級オレフィンの製造装置(製造設備)は、図11に示すように、上述の接触分解反応・クエンチ工程S11を行うための接触分解冷却手段(接触分解手段)110と、接触分解反応により生成した分解混合物から低級炭化水素成分を分離するとともに未分解成分を含む再分解用成分を分離する低級炭化水素分離工程S12を行うための低級炭化水素分離手段120と、分離された未分解成分(残留成分:再分解用成分)を上述の還流分と順流分に分離するとともに、還流分と順流分の分配割合を調整する分配手段130と、上述のスチームクラッキング工程S14を行う熱分解手段140と、熱分解後の分解混合物および低級炭化水素成分に対して上述のクエンチ・ガス昇圧・酸性ガス除去・脱水工程(共用後処理工程)S5を行う共用後処理手段150と、熱分解後の分解混合物および低級炭化水素成分に対して上述の分離精製工程S16を行う共用分離精製手段160とを備える。   The lower olefin production apparatus (production equipment) for producing the lower olefin by the lower olefin production method of the second embodiment performs the catalytic cracking reaction / quenching step S11 as shown in FIG. Catalytic cracking cooling means (catalytic cracking means) 110 for separating the lower hydrocarbon component from the cracked mixture produced by the catalytic cracking reaction and separating the re-cracking component including the undecomposed component from the lower hydrocarbon separation step S12 The lower hydrocarbon separation means 120 for performing the separation and the separated undecomposed component (residual component: component for re-decomposition) are separated into the above-mentioned reflux component and the forward flow component, and the distribution ratio of the reflux component and the forward flow component is adjusted. Distributing means 130, thermal cracking means 140 for performing the above-described steam cracking step S14, and the cracked mixture and lower hydrocarbon components after pyrolysis The common post-treatment means 150 for performing the quench, gas pressurization, acid gas removal, dehydration step (common post-treatment step) S5, and the above-described separation and purification step S16 for the pyrolysis decomposition mixture and lower hydrocarbon component And a common separation and purification means 160 for performing.

接触分解冷却手段110は、第1の実施の形態の反応器等を備える接触分解手段10に、上述のクエンチ用の急冷装置(急冷塔)を備えたものである。反応器から流出する接触分解反応後の分解混合物をクエンチした後に、低級炭化水素分離手段120に供給するようになっている。なお、反応器にスチームを供給する場合に、クエンチにより水が除去される。   The catalytic cracking cooling means 110 includes the quenching quenching device (quenching tower) described above in addition to the catalytic cracking means 10 including the reactor of the first embodiment. After the cracked mixture after the catalytic cracking reaction flowing out from the reactor is quenched, it is supplied to the lower hydrocarbon separation means 120. In addition, when supplying steam to a reactor, water is removed by quenching.

低級炭化水素分離手段120は、例えば、二つ程度の蒸留塔により、分解混合物からBTX等の芳香族炭化水素を重質分として除去し、次いで、C4以下の低級炭化水素成分とC5以上の再分解用成分(未分解成分)とに分留する。上述の接触分解用分離精製手段30のように分離される各成分に対応して多くの蒸留塔を備える設備に対して、簡略な設備となる。   The lower hydrocarbon separation means 120 removes aromatic hydrocarbons such as BTX as heavy components from the cracked mixture by using, for example, about two distillation columns, and then regenerates C4 or lower hydrocarbon components and C5 or higher recycle components. Fractionated into components for decomposition (undecomposed components). It becomes a simple installation with respect to the installation provided with many distillation columns corresponding to each component isolate | separated like the above-mentioned separation and purification means 30 for catalytic cracking.

分配手段130は、第1の実施の形態の分配手段35と同様に、再分解用成分を上述の順流分と還流分に分配するとともに分配割合を調整可能となっており、順流分を接触分解冷却手段110の反応器に供給し、順流分を熱分解手段140の分解炉に供給する。   Similar to the distribution unit 35 of the first embodiment, the distribution unit 130 distributes the re-decomposition component to the above-mentioned forward flow component and the reflux component and can adjust the distribution ratio, and the forward flow component is catalytically decomposed. The cooling unit 110 is supplied to the reactor, and the forward flow is supplied to the cracking furnace of the thermal decomposition unit 140.

熱分解手段140は、第1の実施の形態の熱分解手段40と同様のものである。また、共用後処理手段150は、第1の実施の形態の熱分解後処理手段50と同様のものであり、共用分離精製手段160は、第1の実施の形態の熱分解用分離精製手段60と同様のものである。ただし、共用後処理手段150および共用分離精製手段160には、熱分解反応後の分解混合物に加えて低級炭化水素成分が供給されるようになっている。   The thermal decomposition means 140 is the same as the thermal decomposition means 40 of the first embodiment. The shared post-processing means 150 is the same as the thermal decomposition post-processing means 50 of the first embodiment, and the shared separation and purification means 160 is the thermal decomposition separation and purification means 60 of the first embodiment. Is the same. However, the common post-treatment means 150 and the common separation and purification means 160 are supplied with a lower hydrocarbon component in addition to the decomposition mixture after the thermal decomposition reaction.

このような低級オレフィンの製造装置によれば、第1の実施の形態のように、接触分解後処理手段20および接触分解用分離精製手段30を備える代わりに、接触分解用の反応器の下流側にクエンチ用の急冷装置を備え、その下流に低級炭化水素分離手段120を設け、接触分解後の分離精製を簡略化し、低級炭化水素成分と、再分解用成分とに分離するだけとしている。最終的なエチレンやプロピレン等の分離を熱分解後の分解混合物と一緒に共用分離精製手段160で行っている。   According to such a lower olefin production apparatus, instead of including the catalytic cracking post-treatment means 20 and the catalytic cracking separation and purification means 30 as in the first embodiment, the downstream side of the catalytic cracking reactor. Is equipped with a quenching quenching device, and a lower hydrocarbon separation means 120 is provided downstream thereof to simplify separation and purification after catalytic cracking, and only separates into a lower hydrocarbon component and a recracking component. Final separation of ethylene, propylene, and the like is performed by the shared separation and purification means 160 together with the decomposition mixture after thermal decomposition.

これにより、エチレンとプロピレンを含む低級炭化水素成分の分離精製をスチームクラッキング設備の分離精製設備を用いて行うことが可能になり、既設のスチームクラッキング設備にゼオライト触媒を用いた接触分解設備を付設する際に、後処理設備や分離精製設備として既設の設備を利用可能となり、設備コストや設備の構築コストの低減を図ることができる。   This makes it possible to separate and purify lower hydrocarbon components including ethylene and propylene using the separation and purification equipment of the steam cracking equipment, and attach the catalytic cracking equipment using a zeolite catalyst to the existing steam cracking equipment. In this case, existing facilities can be used as post-processing facilities and separation / purification facilities, and the facility cost and facility construction cost can be reduced.

このような低級オレフィンの製造装置(製造設備)の構築方法は、スチームクラッカー(分解炉:スチームクラッキング設備)の敷地内や隣接または近接する敷地内に上述の接触分解冷却手段110(接触分解手段:反応器、クエンチ用急冷装置)と、低級炭化水素分離手段120と、分配手段130を付設するものである。
ここで、共用後処理手段150および共用分離精製手段(分離精製設備)160は、熱分解後の分解混合物の後処理および分離精製だけではなく、接触分解後の分解混合物から分離された低級炭化水素成分の後処理および分離精製にも使用されることになる。
Such a low olefin production apparatus (manufacturing facility) is constructed by the above-described catalytic cracking cooling means 110 (catalytic cracking means: in a site adjacent to or adjacent to a steam cracker (cracking furnace: steam cracking facility)). Reactor, quench quenching device), lower hydrocarbon separation means 120, and distribution means 130.
Here, the common post-treatment means 150 and the common separation / purification means (separation purification equipment) 160 are not only post-treatment and separation / purification of the cracked mixture after pyrolysis, but also lower hydrocarbons separated from the cracked mixture after catalytic cracking. It will also be used for work-up of components and separation and purification.

これら共用後処理手段150および共用分離精製手段160は、スチームクラッカーの既存の設備であり、本実施の形態の低級オレフィンの製造装置の構築に際して、新たに設ける必要がなく、例えば、一部配管の変更や、一部の装置の交換程度が必要となる可能性はなるが、構築コストを大幅に低減することができる。   These shared post-processing means 150 and shared separation and purification means 160 are existing facilities of a steam cracker, and do not need to be newly provided when constructing the lower olefin production apparatus of the present embodiment. Although it may be necessary to change or replace some devices, the construction cost can be greatly reduced.

次に、本発明の実施例を説明する。
まず、図1および図12を参照して、スチームクラッキングによるエチレンとプロピレンの製造と組み合わされるゼオライト触媒を用いた接触分解反応による軽質パラフィン系炭化水素原料からのエチレンとオレフィンの製造実験について説明する。
Next, examples of the present invention will be described.
First, with reference to FIG. 1 and FIG. 12, an experiment for producing ethylene and olefin from a light paraffinic hydrocarbon raw material by a catalytic cracking reaction using a zeolite catalyst combined with production of ethylene and propylene by steam cracking will be described.

接触分解反応による低級オレフィンの製造実験では、軽質パラフィン系炭化水素原料であるライトナフサの代表成分として、n−ヘキサン(n−C14)を用いた。また、ゼオライト触媒のゼオライトとしては、鉄およびガリウムを含むMFI型の結晶性アルミノシリケートを用いた。 In the production experiment of lower olefins by catalytic cracking reaction, n-hexane (n-C 6 H 14 ) was used as a representative component of light naphtha which is a light paraffinic hydrocarbon raw material. Further, as the zeolite of the zeolite catalyst, MFI type crystalline aluminosilicate containing iron and gallium was used.

このゼオライトの元素モル組成比は、合成したゼオライトを蛍光X線測定した結果、図12に示すように、Si/(Fe+Ga+Al)=126.4、Fe/(Fe+Ga+Al)=0.31、Ga/(Fe+Ga+Al)=0.16、Al/(Fe+Ga+Al)=0.53であった。   As a result of fluorescent X-ray measurement of the synthesized zeolite, as shown in FIG. 12, Si / (Fe + Ga + Al) = 16.4, Fe / (Fe + Ga + Al) = 0.31, Ga / ( Fe + Ga + Al) = 0.16 and Al / (Fe + Ga + Al) = 0.53.

また、使用されるゼオライト触媒は、上述のゼオライトの粉末を結合剤により成形した複合体触媒であり、結合剤としてシリカ(SiO)を用いた。ゼオライトとシリカとの混合比、すなわち、Zeolite/SiO混合比は、90wt%/10wt%である。 The zeolite catalyst used is a composite catalyst obtained by molding the above zeolite powder with a binder, and silica (SiO 2 ) was used as the binder. The mixing ratio of zeolite and silica, that is, the zeolite / SiO 2 mixing ratio is 90 wt% / 10 wt%.

接触分解反応の反応条件は、反応温度を565℃、全圧を0.1MPa、n−ヘキサンのLHSVを6.0h−1、ゼオライト触媒量を1.8mlとした。実験では、未反応のn−ヘキサン(再分解用成分)を戻すことなく、n−ヘキサンを1回だけ反応(one−pass)させた後の各生成物の濃度をガスクロマトグラフィにより測定し、収率を求めた。また、このone−pass収率に基づき、未反応のn−ヘキサンを還流させて反応原料としてリサイクル使用した場合に得られる各成分の分離精製後のoverall収率を計算により求めた。実験結果としての各成分のone−pass収率と、未反応原料を還流・リサイクル使用した場合の計算結果(overall収率)を図12に示す。 The reaction conditions for the catalytic cracking reaction were a reaction temperature of 565 ° C., a total pressure of 0.1 MPa, n-hexane LHSV of 6.0 h −1 , and a zeolite catalyst amount of 1.8 ml. In the experiment, the concentration of each product after one-pass reaction of n-hexane was measured by gas chromatography without returning unreacted n-hexane (re-decomposition component). The rate was determined. Moreover, based on this one-pass yield, the overall yield after separation and purification of each component obtained when unreacted n-hexane was refluxed and recycled as a reaction raw material was calculated. FIG. 12 shows the one-pass yield of each component as an experimental result and the calculation result (overall yield) when the unreacted raw material is refluxed and recycled.

未分解成分を還流・リサイクル使用した連続運転においては、エチレン(C)の収率が10.0wt%、プロピレン(C)の収率が22.6wt%となり、エチレンとプロピレンの生産比率は約1:2となった。なお、収率は、ゼオライトの各元素のモル組成比、結合剤の種類、反応条件等により変化する。例えば、反応条件として、接触分解反応時に原料に加えてスチームを導入して原料を希釈した場合に、スチームの導入量にもよるが、プロピレンの収率を例えば1.5倍程度高くすることも可能である。 In continuous operation using reflux and recycling of undecomposed components, the yield of ethylene (C 2 H 4 ) is 10.0 wt% and the yield of propylene (C 3 H 6 ) is 22.6 wt%. The production ratio was about 1: 2. The yield varies depending on the molar composition ratio of each element of the zeolite, the kind of the binder, the reaction conditions, and the like. For example, as reaction conditions, when the raw material is diluted by introducing steam in addition to the raw material during the catalytic cracking reaction, the yield of propylene may be increased by about 1.5 times, for example, depending on the amount of steam introduced. Is possible.

また、スチームクラッキングだけでエチレンとプロピレンとを生産した場合には、図13および図14の比較例1に示すように、エチレンの収率が31.1wt%で、プロピレンの収率が17.1wt%であった。したがって、エチレンとプロピレンとの生産比率は、約1:0.5であった。なお、比較例1は、既存のスチームクラッカーにおけるエチレンとプロピレンの収率である。   When ethylene and propylene are produced only by steam cracking, the yield of ethylene is 31.1 wt% and the yield of propylene is 17.1 wt as shown in Comparative Example 1 in FIGS. %Met. Therefore, the production ratio of ethylene and propylene was about 1: 0.5. In addition, the comparative example 1 is the yield of ethylene and propylene in the existing steam cracker.

次に、第1の実施の形態に対応する実施例1〜実施例4について図2〜図5と、図13を参照して説明する。実施例1〜4の接触分解反応におけるエチレンおよびプロピレンの収率は、図12における実験結果(one−pass収率)に基づき、還流して接触分解反応側へリサイクル供給する未分解成分の量を0%、50%、80%、100%とした場合の計算結果である。また、同様に、各実施例の熱分解反応におけるエチレンおよびプロピレンの収率は、上述のone−passにおける未分解成分(再分解用成分)、エタンおよびプロパンの各収率と、未分解成分のうちの還流・リサイクル使用分の分配量(0%、20%、50%、100%)とから比較例1の収率に基づいて計算により求めたものである。   Next, Examples 1 to 4 corresponding to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 5 and FIG. 13. The yields of ethylene and propylene in the catalytic cracking reactions of Examples 1 to 4 are determined based on the experimental results (one-pass yield) in FIG. The calculation results are 0%, 50%, 80%, and 100%. Similarly, the yields of ethylene and propylene in the thermal decomposition reaction of each example are the undecomposed components (redecomposition components), ethane and propane yields in the above-described one-pass, and the undecomposed component yields. It was obtained by calculation based on the yield of Comparative Example 1 from the distribution amount (0%, 20%, 50%, 100%) of the reflux / recycled use.

実施例1は、図2および図13に示すように、再分解用成分のうちの熱分解反応側に送る分が100%で、接触分解反応側に戻す還流分が0%となっている。この場合の接触分解反応と熱分解反応とを合わせたエチレンの収率は25.4%、プロピレンの収率は21.7%であり、これらエチレンとプロピレンとを合わせた合計収率は47.1%である。   As shown in FIGS. 2 and 13, Example 1 has 100% of the re-decomposition component to be sent to the thermal decomposition reaction side and 0% of the reflux amount to be returned to the catalytic decomposition reaction side. In this case, the combined yield of the catalytic cracking reaction and the thermal cracking reaction was 25.4%, and the yield of propylene was 21.7%. The combined yield of these ethylene and propylene was 47. 1%.

実施例2は、図3および図13に示すように、再分解用成分のうちの熱分解反応側に送る分が50%で、接触分解反応側に戻す還流分が50%となっている。この場合の接触分解反応と熱分解反応とを合わせたエチレンの収率は23.4%、プロピレンの収率は23.3%であり、これらエチレンとプロピレンとを合わせた合計率は46.6%である。   As shown in FIGS. 3 and 13, Example 2 has 50% of the re-decomposition component to be sent to the thermal decomposition reaction side and 50% of the reflux component to be returned to the catalytic decomposition reaction side. In this case, the combined yield of the catalytic cracking reaction and the thermal cracking reaction was 23.4%, and the yield of propylene was 23.3%, and the combined ratio of these ethylene and propylene was 46.6. %.

実施例3は、図4および図13に示すように、再分解用成分のうちの熱分解反応側に送る分が20%で、接触分解反応側に戻す還流分が80%となっている。この場合の接触分解反応と熱分解反応とを合わせたエチレンの収率は22.2%、プロピレンの収率は24.2%であり、これらエチレンとプロピレンとを合わせた合計収率は46.4%である。   In Example 3, as shown in FIGS. 4 and 13, 20% of the re-decomposition component is sent to the thermal decomposition reaction side, and 80% of the reflux component is returned to the catalytic decomposition reaction side. In this case, the combined yield of the catalytic cracking reaction and the thermal cracking reaction was 22.2%, and the yield of propylene was 24.2%. The combined yield of these ethylene and propylene was 46. 4%.

実施例4は、図5および図13に示すように、再分解用成分のうちの熱分解反応側に送る分が0%で、接触分解反応側に戻す還流分が100%となっている。この場合の接触分解反応と熱分解反応とを合わせたエチレンの収率は21.4%、プロピレンの収率は24.9%であり、これらエチレンとプロピレンとを合わせた合計収率は46.2%である。   As shown in FIGS. 5 and 13, Example 4 has 0% of the re-decomposition component to be sent to the thermal decomposition reaction side and 100% of the reflux amount to be returned to the catalytic decomposition reaction side. In this case, the combined yield of the catalytic cracking reaction and the thermal cracking reaction was 21.4%, and the yield of propylene was 24.9%. The combined yield of these ethylene and propylene was 46. 2%.

比較例1では、スチームクラッキングによるエチレンの収率が高いことにより、エチレンとプロピレンとを合わせた収率が実施例1〜4と比較して少し高くなっている。なお、実験条件を変えること、例えば、接触分解反応へのスチームの導入等により、接触分解反応におけるエチレンとプロピレンとを合わせた収率を高めることも可能であり、比較例1と、実施例1〜4のエチレンとプロピレンとを合わせた収率の差は問題になるほど大きなものではない。   In Comparative Example 1, since the yield of ethylene by steam cracking is high, the combined yield of ethylene and propylene is slightly higher than in Examples 1-4. It is possible to increase the combined yield of ethylene and propylene in the catalytic cracking reaction by changing the experimental conditions, for example, by introducing steam into the catalytic cracking reaction. Comparative Example 1 and Example 1 The difference in the combined yield of ethylene and propylene of ~ 4 is not so great as to be a problem.

実施例1〜4におけるエチレンとプロピレンとを合わせた収率の差は誤差レベルである。そして、再分解用成分の還流分の割合を0%、50%、80%、100%と上げていくと、プロピレンの収率が21.7wt%から24.9wt%まで上がることになり、逆にエチレンの収率が25.4wt%〜21.4Wt%まで下がることになる。すなわち、エチレンとプロピレンの生産量を調整することが可能である。プロピレン/エチレンの生産比率(重量)は、0.85から1.16まで調整可能である。したがって、スチームクラッキングとOCTプロセスを組合せた場合よりも、プロピレンの生産比率を高めることができる。
なお、スチームクラッキングに供給される再分解用成分が0%であっても、接触分解反応後の分解混合物から分離されたエタンとプロパンがスチームクラッキングに供給されるので、スチームクラッキングにおけるエチレンとプロピレンの収率は0%とならない。
The difference in the combined yield of ethylene and propylene in Examples 1 to 4 is an error level. And when the ratio of the re-decomposition component reflux is increased to 0%, 50%, 80%, and 100%, the yield of propylene increases from 21.7 wt% to 24.9 wt%. In this case, the yield of ethylene decreases to 25.4 wt% to 21.4 Wt%. That is, it is possible to adjust the production amounts of ethylene and propylene. The production ratio (weight) of propylene / ethylene can be adjusted from 0.85 to 1.16. Therefore, the production ratio of propylene can be increased as compared with the case where steam cracking and the OCT process are combined.
Even if the re-cracking component supplied to the steam cracking is 0%, ethane and propane separated from the cracked mixture after the catalytic cracking reaction are supplied to the steam cracking. The yield is not 0%.

次に、第2の実施の形態の低級オレフィンの製造方法に対応する実施例5〜実施例8を図7〜図10と、図14を参照して説明する。なお、実施例5〜実施例8においても、収率を実施例1〜4と同様に、図12に示す接触分解反応のone−passの実験結果に基づいて計算により求めている。すなわち、図7〜図10に示すように、スチームクラッキング後の分解混合物と、接触分解反応後に分離された低級炭化水素を合わせた各生成物の濃度をガスクロマトグラフィ等で測定しているものではなく、実施例1〜実施例4における計算と同様の計算により、エチレンおよびプロピレンの収率を求めているもので、未分解成分(再分解用成分)の順流分と還流分との分配割合が同じなら、実施例1〜4と、実施例5〜8でエチレンとプロピレンの収率は同様となる。   Next, Examples 5 to 8 corresponding to the method for producing a lower olefin of the second embodiment will be described with reference to FIGS. 7 to 10 and FIG. In Examples 5 to 8, as in Examples 1 to 4, the yield was obtained by calculation based on the one-pass experimental result of the catalytic cracking reaction shown in FIG. That is, as shown in FIGS. 7 to 10, the concentration of each product of the cracked mixture after steam cracking and the lower hydrocarbon separated after the catalytic cracking reaction is not measured by gas chromatography or the like. The yields of ethylene and propylene are obtained by the same calculation as in Examples 1 to 4, and the distribution ratio of the forward flow and the reflux of the undecomposed component (redecomposition component) is the same. Then, the yields of ethylene and propylene are the same in Examples 1 to 4 and Examples 5 to 8.

したがって、図13に示す第1の実施の形態に対応した実施例1〜実施例4の結果と、図14に示す第2の実施の形態に対応した実施例5〜実施例8の結果は同じとなっている。すなわち、実施例5は、図7および図14に示すように、再分解用成分のうちの熱分解反応に送る順流分が100%で、接触分解反応に戻す還流分が0%となっている。この場合の接触分解反応と熱分解反応とを合わせたエチレンの収率は25.4%であり、プロピレンの収率は21.7%であり、これらエチレンとプロピレンとを合わせた収率は47.1%である。   Therefore, the results of Examples 1 to 4 corresponding to the first embodiment shown in FIG. 13 and the results of Examples 5 to 8 corresponding to the second embodiment shown in FIG. 14 are the same. It has become. That is, in Example 5, as shown in FIGS. 7 and 14, the forward flow sent to the thermal decomposition reaction among the components for re-decomposition is 100%, and the reflux returned to the catalytic decomposition reaction is 0%. . In this case, the combined yield of the catalytic cracking reaction and the thermal cracking reaction was 25.4%, the yield of propylene was 21.7%, and the combined yield of ethylene and propylene was 47. .1%.

実施例6は、図8および図13に示すように、再分解用成分のうちの熱分解反応に送る順流分が50%で、接触分解反応に戻す還流分が50%となっている。この場合の接触分解反応と熱分解反応とを合わせたエチレンの収率は23.4%であり、プロピレンの収率は23.3%であり、これらエチレンとプロピレンとを合わせた収率は46.6%である。   In Example 6, as shown in FIGS. 8 and 13, the forward flow sent to the thermal decomposition reaction among the components for re-decomposition is 50%, and the reflux returned to the catalytic cracking reaction is 50%. In this case, the combined yield of the catalytic cracking reaction and the thermal cracking reaction was 23.4%, the yield of propylene was 23.3%, and the combined yield of these ethylene and propylene was 46. .6%.

実施例7は、図9および図13に示すように、再分解用成分のうちの熱分解反応に送る順流分が20%で、接触分解反応に戻す還流分が80%となっている。この場合の接触分解反応と熱分解反応とを合わせたエチレンの収率は22.2%であり、プロピレンの収率は24.2%であり、これらエチレンとプロピレンとを合わせた収率は46.4%である。   In Example 7, as shown in FIGS. 9 and 13, the forward flow sent to the thermal decomposition reaction among the components for re-decomposition is 20%, and the reflux returned to the catalytic cracking reaction is 80%. In this case, the combined yield of the catalytic cracking reaction and the thermal cracking reaction is 22.2%, the yield of propylene is 24.2%, and the combined yield of ethylene and propylene is 46. 4%.

実施例8は、図10および図13に示すように、再分解用成分のうちの熱分解反応に送る順流分が0%で、接触分解反応に戻す還流分が100%となっている。この場合の接触分解反応と熱分解反応とを合わせたエチレンの収率は21.4%であり、プロピレンの収率は24.9%であり、これらエチレンとプロピレンとを合わせた収率は46.2%である。   In Example 8, as shown in FIGS. 10 and 13, the forward flow sent to the thermal decomposition reaction among the components for re-decomposition is 0%, and the reflux returned to the catalytic decomposition reaction is 100%. In this case, the combined yield of the catalytic cracking reaction and the thermal cracking reaction was 21.4%, the yield of propylene was 24.9%, and the combined yield of ethylene and propylene was 46. .2%.

基本的に、第1の実施の形態の低級オレフィンの製造方法と、第2の実施の形態の低級オレフィンの製造方法とでは、再分解用成分の分離方法が異なるが、基本的に原料が同じで、再分解用成分の分配も同様に行うことが可能なので、第1の実施の形態と第2の実施の形態とでエチレンとプロピレンの収率は略同様の結果となる可能性が高い。   Basically, the method for producing the lower olefin of the first embodiment and the method for producing the lower olefin of the second embodiment differ in the separation method of the components for re-cracking, but basically the same raw materials are used. Since the re-decomposition component can be distributed in the same manner, the yields of ethylene and propylene are likely to be substantially the same in the first embodiment and the second embodiment.

10 接触分解手段(反応器:接触分解反応設備)
30 接触分解用分離精製手段
35 分配手段
40 熱分解手段(分解炉、スチームクラッキング設備)
60 熱分解用分離精製手段(分離精製設備:スチームクラッキング設備)
110 接触分解冷却手段(接触分解手段:反応器、クエンチ用急冷装置)
120 低級炭化水素分離手段
130 分配手段
140 熱分解手段(分解炉、スチームクラッキング設備)
160 共用分離精製手段(分離精製設備:スチームクラッキング設備)
S1 接触分解反応工程
S3 分離精製工程(接触分解用分離工程)
S4 スチームクラッキング工程
S6 分離精製工程(熱分解用分離工程)
S11 接触分解反応・クエンチ工程(接触分解反応工程)
S12 低級炭化水素分離工程
S14 スチームクラッキング工程
S16 分離精製工程(共用分離工程)
10 catalytic cracking means (reactor: catalytic cracking reactor)
30 Separation and purification means for catalytic cracking 35 Distributing means 40 Thermal decomposition means (cracking furnace, steam cracking equipment)
60 Separation and purification means for pyrolysis (separation and purification equipment: steam cracking equipment)
110 catalytic cracking cooling means (catalytic cracking means: reactor, quench quenching device)
120 Lower hydrocarbon separation means 130 Distribution means 140 Pyrolysis means (cracking furnace, steam cracking equipment)
160 Common separation and purification means (Separation and purification equipment: Steam cracking equipment)
S1 catalytic cracking reaction process S3 separation and purification process (separation process for catalytic cracking)
S4 Steam cracking process S6 Separation and purification process (Separation process for thermal decomposition)
S11 catalytic cracking reaction / quenching process (catalytic cracking reaction process)
S12 Lower hydrocarbon separation step S14 Steam cracking step S16 Separation and purification step (shared separation step)

Claims (15)

軽質パラフィン系炭化水素原料から低級オレフィンとしてエチレンおよびプロピレンを製造する低級オレフィンの製造方法であって、
ゼオライト触媒を用いた接触分解反応により前記軽質パラフィン系炭化水素原料から前記エチレンおよび前記プロピレンを生成する接触分解反応工程と、前記接触分解反応工程を経た分解混合物から前記エチレンおよび前記プロピレンを含まないように分離されるとともに前記接触分解反応における未反応成分を含むように分離された再分解用成分が供給される場合に、前記再分解用成分からスチームクラッキングにより前記エチレンおよび前記プロピレンを製造するスチームクラッキング工程とを備えることを特徴とする低級オレフィンの製造方法。
A method for producing a lower olefin, wherein ethylene and propylene are produced as a lower olefin from a light paraffin hydrocarbon raw material,
A catalytic cracking reaction step for producing the ethylene and propylene from the light paraffinic hydrocarbon raw material by a catalytic cracking reaction using a zeolite catalyst, and not including the ethylene and the propylene from the cracked mixture obtained through the catalytic cracking reaction step. Steam cracking for producing the ethylene and the propylene by steam cracking from the re-decomposition component when the re-decomposition component separated so as to contain the unreacted component in the catalytic cracking reaction is supplied A process for producing a lower olefin comprising the steps of:
前記再分解用成分を前記接触分解反応工程に戻すことが可能となっていることを特徴とする請求項1に記載の低級オレフィンの製造方法。   The method for producing a lower olefin according to claim 1, wherein the re-cracking component can be returned to the catalytic cracking reaction step. 前記再分解用成分を、前記スチームクラッキング工程に送る順流分と、前記接触分解反応工程に戻す還流分とに分配するとともに、前記分配に際し、前記順流分と前記還流分との分配割合を調整可能となっていることを特徴とする請求項2に記載の低級オレフィンの製造方法。   The re-decomposition component is distributed to the forward flow sent to the steam cracking process and the reflux returned to the catalytic cracking reaction process, and the distribution ratio of the forward flow and the reflux can be adjusted during the distribution. The method for producing a lower olefin according to claim 2, wherein: 前記接触分解反応工程を経た前記分解混合物から前記エチレン、前記プロピレンおよび前記再分解用成分をそれぞれ分離する接触分解用分離工程と、前記スチームクラッキング工程を経た分解混合物から少なくも前記エチレンおよび前記プロピレンをそれぞれ分離する熱分解用分離工程とを備えることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の低級オレフィンの製造方法。   A separation step for catalytic cracking for separating the ethylene, the propylene and the re-cracking component from the cracked mixture after the catalytic cracking reaction step, and at least the ethylene and the propylene from the cracked mixture after the steam cracking step. The method for producing a lower olefin according to any one of claims 1 to 3, further comprising a separation step for pyrolysis for separating each of them. 前記接触分解用分離工程において炭素数が3以下のパラフィンを主要成分とする低級パラフィン成分を分離し、前記低級パラフィン成分を前記スチームクラッキング工程に供給することを特徴とする請求項4に記載の低級オレフィンの製造方法。   5. The lower part according to claim 4, wherein a lower paraffin component mainly comprising a paraffin having 3 or less carbon atoms is separated in the catalytic cracking separation step, and the lower paraffin component is supplied to the steam cracking step. Production method of olefin. 前記接触分解反応工程を経た前記分解混合物から前記エチレンおよび前記プロピレンを含み、主に炭素数4以下の低級炭化水素からなる低級炭化水素成分を分離する低級炭化水素分離工程を備え、前記接触分解反応工程を経た前記分解混合物から前記低級炭化水素成分を除いた残留分を前記再分解用成分とすることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の低級オレフィンの製造方法。   A lower hydrocarbon separation step of separating a lower hydrocarbon component comprising the ethylene and the propylene and mainly consisting of lower hydrocarbons having 4 or less carbon atoms from the cracked mixture that has undergone the catalytic cracking reaction step, the catalytic cracking reaction The method for producing a lower olefin according to any one of claims 1 to 3, wherein a residue obtained by removing the lower hydrocarbon component from the cracked mixture after the step is used as the re-cracking component. . 前記低級炭化水素成分と、前記スチームクラッキング工程を経た分解混合物とから前記エチレンおよび前記プロピレンを分離する共用分離工程を備えることを特徴とする請求項6に記載の低級オレフィンの製造方法。   The method for producing a lower olefin according to claim 6, further comprising a common separation step of separating the ethylene and the propylene from the lower hydrocarbon component and the cracked mixture that has undergone the steam cracking step. 前記共用分離工程において、炭素数が3以下のパラフィンを主要成分とする低級パラフィン成分を分離し、前記低級パラフィン成分を前記スチームクラッキング工程に戻すことを特徴とする請求項7に記載の低級オレフィンの製造方法。   8. The lower olefin according to claim 7, wherein, in the common separation step, a lower paraffin component mainly comprising a paraffin having 3 or less carbon atoms is separated, and the lower paraffin component is returned to the steam cracking step. Production method. 前記接触分解反応工程で用いられる前記ゼオライト触媒におけるゼオライトは、鉄または鉄およびガリウムを含むMFI型の結晶性アルミノシリケートであることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の低級オレフィンの製造方法。   The zeolite in the zeolite catalyst used in the catalytic cracking reaction step is MFI type crystalline aluminosilicate containing iron or iron and gallium, according to any one of claims 1 to 8. A process for producing a lower olefin. 軽質パラフィン系炭化水素原料から低級オレフィンとしてエチレンおよびプロピレンを製造する低級オレフィンの製造装置であって、
ゼオライト触媒を用いた接触分解反応により軽質パラフィン系炭化水素原料から前記エチレンおよび前記プロピレンを生成する反応器を備える接触分解手段と、前記反応器から流出される分解混合物から前記エチレンおよび前記プロピレンを含まないように分離されるとともに前記接触分解反応における未反応成分を含むように分離された再分解用成分が供給される場合に、前記再分解用成分からスチームクラッキングにより前記エチレンおよび前記プロピレンを製造する分解炉を備える熱分解手段とを備えることを特徴とする低級オレフィンの製造装置。
A lower olefin production apparatus for producing ethylene and propylene as a lower olefin from a light paraffinic hydrocarbon raw material,
A catalytic cracking means comprising a reactor for producing the ethylene and the propylene from a light paraffinic hydrocarbon raw material by a catalytic cracking reaction using a zeolite catalyst; and the ethylene and the propylene from a cracked mixture discharged from the reactor The ethylene and the propylene are produced by steam cracking from the re-decomposition component when the re-decomposition component separated so as to contain the unreacted component in the catalytic decomposition reaction is supplied. An apparatus for producing a lower olefin, comprising: a thermal decomposition means including a decomposition furnace.
前記反応器から流出する前記分解混合物から分離される前記再分解用成分を前記反応器に戻すことが可能とされ、
前記再分解用成分を、前記分解炉に送る順流分と、前記反応器に戻す還流分とに分配するとともに、前記分配に際し、前記順流分と前記還流分との分配割合を調整可能な分配手段を備えることを特徴とする請求項10に記載の低級オレフィンの製造装置。
The re-cracking component separated from the cracked mixture flowing out of the reactor can be returned to the reactor;
Distributing means capable of distributing the re-cracking component into a forward flow portion to be sent to the cracking furnace and a reflux portion to be returned to the reactor, and adjusting a distribution ratio between the forward flow portion and the reflux portion at the time of the distribution. The apparatus for producing a lower olefin according to claim 10, comprising:
前記反応器から流出する前記分解混合物から前記エチレン、前記プロピレンおよび前記再分解用成分をそれぞれ分離する接触分解用分離精製手段と、前記分解炉から流出する分解混合物から少なくも前記エチレンおよび前記プロピレンをそれぞれ分離する熱分解用分離精製手段とを備えることを特徴とする請求項10または請求項11に記載の低級オレフィンの製造装置。   Separation and purification means for catalytic cracking for separating the ethylene, propylene and the re-cracking component from the cracked mixture flowing out from the reactor, and at least the ethylene and propylene from the cracked mixture flowing out from the cracking furnace. The apparatus for producing lower olefin according to claim 10 or 11, further comprising a separation and purification means for thermal decomposition for separating each of them. 前記反応器から流出する前記分解混合物から前記エチレンおよび前記プロピレンを含み、主に炭素数4以下の低級炭化水素からなる低級炭化水素成分を分離する低級炭化水素分離手段を備え、前記反応器から流出する前記分解混合物から前記低級炭化水素成分を除いた残留分を前記再分解用成分とし、
前記低級炭化水素成分と、前記分解炉から流出する分解混合物とから前記エチレンおよび前記プロピレンを分離する共用分離精製手段を備えることを特徴とする請求項10または請求項11に記載の低級オレフィンの製造装置。
A lower hydrocarbon separation means for separating the lower hydrocarbon component comprising the ethylene and the propylene and mainly comprising lower hydrocarbons having 4 or less carbon atoms from the cracked mixture flowing out from the reactor; The residue obtained by removing the lower hydrocarbon component from the cracking mixture is used as the re-cracking component,
The production of a lower olefin according to claim 10 or 11, further comprising a common separation and purification means for separating the ethylene and the propylene from the lower hydrocarbon component and a cracked mixture flowing out from the cracking furnace. apparatus.
前記反応器で用いられる前記ゼオライト触媒におけるゼオライトは、鉄または鉄およびガリウムを含むMFI型の結晶性アルミノシリケートであることを特徴とする請求項10から請求項13のいずれか1項に記載の低級オレフィンの製造装置。   The lower zeolite according to any one of claims 10 to 13, wherein the zeolite in the zeolite catalyst used in the reactor is MFI type crystalline aluminosilicate containing iron or iron and gallium. Olefin production equipment. 軽質パラフィン系炭化水素原料から低級オレフィンとしてエチレンおよびプロピレンを製造する低級オレフィンの製造設備の構築方法であって、
スチームクラッキングにより前記エチレンおよび前記プロピレンを生成する分解炉と、前記分解炉から流出する分解混合物の分離精製を行う分離精製設備とを備える既存のスチームクラッキング設備に、軽質パラフィン系炭化水素原料からゼオライト触媒を用いた接触分解反応により前記エチレンおよび前記プロピレンを生成する反応器を備える接触分解反応設備を付設し、
前記反応器から流出する分解混合物から前記エチレンおよび前記プロピレンを含まないように分離されるとともに前記接触分解反応における未反応成分を含むように分離された再分解用成分を前記分解炉に供給可能とすることを特徴とする低級オレフィンの製造設備の構築方法。
A method for constructing a lower olefin production facility for producing ethylene and propylene as a lower olefin from a light paraffinic hydrocarbon raw material,
From a light paraffin hydrocarbon raw material to a zeolite catalyst, an existing steam cracking facility comprising a cracking furnace for producing the ethylene and propylene by steam cracking and a separation and purification facility for separating and purifying the cracked mixture flowing out of the cracking furnace A catalytic cracking reaction facility equipped with a reactor for producing the ethylene and the propylene by a catalytic cracking reaction using
A re-cracking component separated from the cracked mixture flowing out from the reactor so as not to contain ethylene and propylene and separated to contain unreacted components in the catalytic cracking reaction can be supplied to the cracking furnace. A method for constructing a production facility for a lower olefin, which comprises:
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