JP6554111B2 - 熱分解を利用した、混合炭化水素元からbtxを製造する方法 - Google Patents
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Description
(a)炭化水素を含む熱分解供給流に熱分解を行って、分解ガソリンおよびC9+炭化水素を生成する工程、
(b)C9+炭化水素に芳香環開環を行って、BTXを生成する工程、および
(c)分解ガソリンからBTXを回収する工程、
を有してなる方法を提供する。
熱分解供給流(1)の入口、分解ガソリン(5)の出口およびC9+炭化水素(6)の出口を有する熱分解ユニット(2);
C9+炭化水素(6)の入口およびBTX(12)の出口を有する芳香環開環ユニット(8);および
分解ガソリン(5)の入口およびBTX(11)の出口を有するBTX回収ユニット(7);
を備えたプロセス装置を提供する。本発明のこの態様が、図1に示されている(図1)。
ここに与えられた実験データは、Aspen Plusにおけるフローチャートモデル化により得た。水蒸気分解反応速度論を厳密に考慮した(水蒸気分解生成物の分量計算のためのソフトウェア)。以下の水蒸気分解炉条件を適用した:エタンおよびプロパン炉:COT(コイル出口温度)=845℃および水蒸気対油比=0.37、C4−炉および液体炉:コイル出口温度=820℃および水蒸気対油比=0.37。
例2は、以下を除いて、例1と同じである:
水蒸気分解装置により生じたC9+留分に、1つの芳香環を維持するプロセス条件下で作動する芳香環開環を行う。芳香環開環ユニットからの流出物をGHCユニット内でさらに処理して、BTX(生成物)およびLPG(副産物)を生成する。その結果が、下記に与えられる表1に提供されている。
例3は、以下を除いて、例2と同じである:
アラビアン・ライト原油に由来する中間蒸留物流を、水蒸気分解装置の原料として使用する。より重質であり、芳香族をより多く含む原料(軽質バージンナフサ中に見られる5%と比べて26%の芳香族化合物)を使用すると、より多く水素を消費して、BTXEの生産が増える:例2において、水素の生産および消費はバランスがとれている一方で、例3において、全供給物の2.2質量%が不足している。装置の境界内の生成物収率が、下記に与えられる表1に提供されている。
例4は、以下を除いて、例2と同じである:
芳香族化プロセスで、水蒸気分解装置、芳香族化合物回収ユニットおよび芳香環開環ユニットにより生じたC3およびC4炭化水素(ブタジエンを除く)が処理される。原料組成におけるばらつき(例えば、オレフィン含有量)により異なる収率パターンが、文献から得られ、装置の境界内の生成物分量(表1)を決定するために前記モデルに適応された。BTXE収率の著しい増加が、水素生産の増加と同時に得られる。全体として、全供給物の1質量%の水素の余剰がある。
例5は、以下を除いて、例4と同じである:
アラビアン・ライト原油に由来する中間蒸留物を、水蒸気分解装置の原料として使用する。この原料は、例3に使用したものと同じである。全体として、全供給物の1.4質量%の水素が不足している。
(1)BTXを製造する方法であって、
(a)炭化水素を含む熱分解供給流に熱分解を行って、分解ガソリンおよびC9+炭化水素を生成する工程、
(b)前記C9+炭化水素に芳香環開環を行って、BTXを生成する工程、および
(c)前記分解ガソリンからBTXを回収する工程、を有してなる方法。
(2)前記芳香環開環により軽質蒸留物がさらに生成され、該軽質蒸留物から前記BTXが回収される、前記(1)の方法。
(3)前記BTXが、前記分解ガソリンおよび/または前記軽質蒸留物に水素化分解を行うことによって、該分解ガソリンおよび/または該軽質蒸留物から回収される、前記(1)または(2)の方法。
(4)前記芳香環開環および好ましくは前記水素化分解によりさらにLPGが生成され、該LPGに芳香族化を行って、BTXを生成する、前記(1)から(3)いずれかの方法。
(5)前記熱分解によりさらにLPGが生成され、該熱分解により生成された該LPGに芳香族化を行って、BTXを生成する、前記(1)から(4)いずれかの方法。
(6)芳香族化を行う前に、前記熱分解により生成されたLPGから、プロピレンおよび/またはブチレンを分離する、前記(5)の方法。
(7)前記熱分解が、大気圧(101kPa)からゲージ圧で175kPaの圧力で、50〜1000ミリ秒の滞在時間に亘り、水蒸気の存在下で前記熱分解供給流を750〜900℃の温度に加熱する工程を含む、前記(1)から(6)いずれかの方法。
(8)前記水素化分解が、水素化分解条件下において、水素の存在下で前記分解ガソリンおよび好ましくは前記軽質蒸留物を水素化分解触媒と接触させる工程を含み、該水素化分解触媒が、全触媒質量に対して0.1〜1質量%の水素化金属並びに5〜8Åの細孔径および5〜200のシリカ(SiO2)対アルミナ(Al2O3)モル比を有するゼオライトを含み、前記水素化分解条件が、400〜580℃の温度、ゲージ圧で300〜5000kPaの圧力および0.1〜20h-1の重量空間速度(WHSV)を含む、前記(3)から(7)いずれかの方法。
(9)前記芳香環開環が、芳香環開環条件下において、水素の存在下で、前記C9+炭化水素を芳香環開環触媒と接触させる工程を含み、
前記芳香環開環触媒が、好ましくはアルミナ、シリカ、アルミナ−シリカおよびゼオライトからなる群より選択される、酸性固体上に担持された金属または金属硫化物形態にあるPd、Rh、Ru、Ir、Os、Cu、Co、Ni、Pt、Fe、Zn、Ga、In、Mo、WおよびVからなる群より選択される元素を1つ以上含むことが好ましい、遷移金属または金属硫化物成分および担体を含み、前記芳香環開環条件が、100〜600℃の温度、1〜12MPaの圧力を含む、前記(1)から(8)いずれかの方法。
(10)前記芳香環開環触媒が、耐火性担体上の、Ni、WおよびMoからなる群より選択される元素を1つ以上含む芳香族水素化触媒;および遷移金属または金属硫化物成分および担体を含む環開裂触媒を含み、
前記芳香族水素化の条件が、100〜500℃の温度、2〜10MPaの圧力および1〜30質量%の水素(炭化水素原料に対して)の存在を含み、
前記環開裂が、200〜600℃の温度、1〜12MPaの圧力および1〜20質量%の水素(炭化水素原料に対して)の存在を含む、前記(9)の方法。
(11)前記芳香族化が、芳香族化条件下で、前記LPGを前記芳香族化触媒と接触させる工程を有してなり、
前記芳香族化触媒が、ZSM−5およびゼオライトLからなる群より選択されるゼオライトを含み、Ga、Zn、GeおよびPtからなる群より選択される元素を1つ以上必要に応じてさらに含み、
前記芳香族化条件が、400〜600の温度、ゲージ圧で100〜1000kPaの圧力および0.1〜20h-1の重量空間速度(WHSV)を含む、前記(4)から(10)いずれかの方法。
(12)前記水素化分解および前記芳香環開環により生成された前記LPGに、パラフィン系炭化水素の芳香族化に関して最適化された第1の芳香族化を行い、該第1の芳香族化が、400〜600の温度、ゲージ圧で100〜1000kPaの圧力および0.1〜7h-1の重量空間速度(WHSV)を含む芳香族条件を有することが好ましい;および/または
前記熱分解により生成された前記LPGに、オレフィン系炭化水素の芳香族化に関して最適化された第2の芳香族化を行い、該第2の芳香族化が、400〜600の温度、ゲージ圧で100〜1000kPaの圧力および0.1〜20h-1の重量空間速度(WHSV)を含む芳香族化条件を有することが好ましい、前記(4)から(11)いずれかの方法。
(13)前記熱分解、前記水素化分解および前記芳香環開環、並びに必要に応じて前記芳香族化からなる群より選択される1つ以上により、さらにメタンが生成され、該メタンが、プロセス熱を与えるための燃料ガスとして使用される、前記(1)から(12)いずれかの方法。
(14)前記熱分解供給流がナフサ、好ましくはパラフィン系ナフサまたは直留ナフサを含む、前記(1)から(13)いずれかの方法。
(15)前記熱分解および/または前記芳香族化により、さらに水素が生成され、該水素が、前記水素化分解および/または前記芳香環開環に使用される、前記(1)から(14)いずれかの方法。
以下の参照番号が、図1〜3に使用されている。
2 熱分解ユニット
3 熱分解により生成される燃料ガス
4 熱分解により生成されるLPG
5 分解ガソリン
6 熱分解により生成されるC9+炭化水素
7 BTX回収ユニット
8 芳香環開環ユニット
9 芳香環開環により生成される軽質蒸留物
10 BTX回収により生成されるLPG
11 BTX回収により生成されるBTX
12 芳香環開環により生成されるBTX
13 芳香環開環により生成されるLPG
14 熱分解により生成されるエチレン
15 ブタジエン
16 (第1の)芳香族化により生成される燃料ガス
17 (第1の)芳香族化ユニット
18 BTX回収に供給される、熱分解により生成される水素
19 BTX回収に供給される、(第1の)芳香族化により生成される水素
20 芳香環開環に供給される、(第1の)芳香族化により生成される水素
21 (第1の)芳香族化により生成されるBTX
22 第1の芳香族化により生成されるLPG
23 第2の芳香族化ユニット
24 第2の芳香族化により生成される燃料ガス
25 BTX回収により生成される燃料ガス
26 第2の芳香族化により生成されるBTX
27 芳香環開環により生成される燃料ガス
28 第2の芳香族化により生成される水素
29 芳香環開環に供給される、熱分解により生成される水素
30 (第1の)芳香族化により生成されるC9+炭化水素
31 芳香環開環に供給される、第2の芳香族化により生成される水素
32 BTX回収に供給される、第2の芳香族化により生成される水素
33 第2の芳香族化により生成されるLPG
Claims (14)
- BTXを製造する方法であって、
(a)炭化水素を含む熱分解供給流に熱分解を行って、分解ガソリンおよびC9+炭化水素を生成する工程、
(b)前記C9+炭化水素に芳香環開環を行って、BTXを生成する工程、および
(c)前記分解ガソリンからBTXを回収する工程、
を有してなり、
前記熱分解がさらにLPGを生成し、
(d)該LPGに芳香族化を行って、BTXを生成する工程をさらに含む、方法。 - 前記芳香環開環により軽質蒸留物がさらに生成され、該軽質蒸留物から前記BTXが回収される、請求項1記載の方法。
- 前記BTXが、前記分解ガソリンおよび/または前記軽質蒸留物に水素化分解を行うことによって、該分解ガソリンおよび/または該軽質蒸留物から回収される、請求項1または2記載の方法。
- 前記芳香環開環および好ましくは前記水素化分解によりさらにLPGが生成され、該LPGに芳香族化を行って、BTXを生成する、請求項1から3いずれか1項記載の方法。
- 芳香族化を行う前に、前記熱分解により生成されたLPGから、プロピレンおよび/またはブチレンを分離する、請求項1から4いずれか1項記載の方法。
- 前記熱分解が、大気圧(101kPa)からゲージ圧で175kPaの圧力で、50〜1000ミリ秒の滞在時間に亘り、水蒸気の存在下で前記熱分解供給流を750〜900℃の温度に加熱する工程を含む、請求項1から5いずれか1項記載の方法。
- 前記水素化分解が、水素化分解条件下において、水素の存在下で前記分解ガソリンおよび好ましくは前記軽質蒸留物を水素化分解触媒と接触させる工程を含み、該水素化分解触媒が、全触媒質量に対して0.1〜1質量%の水素化金属並びに5〜8Åの細孔径および5〜200のシリカ(SiO2)対アルミナ(Al2O3)モル比を有するゼオライトを含み、前記水素化分解条件が、400〜580℃の温度、ゲージ圧で300〜5000kPaの圧力および0.1〜20h-1の重量空間速度(WHSV)を含む、請求項3から6いずれか1項記載の方法。
- 前記芳香環開環が、芳香環開環条件下において、水素の存在下で、前記C9+炭化水素を芳香環開環触媒と接触させる工程を含み、
前記芳香環開環触媒が、好ましくはアルミナ、シリカ、アルミナ−シリカおよびゼオライトからなる群より選択される、酸性固体上に担持された金属または金属硫化物形態にあるPd、Rh、Ru、Ir、Os、Cu、Co、Ni、Pt、Fe、Zn、Ga、In、Mo、WおよびVからなる群より選択される元素を1つ以上含むことが好ましい、遷移金属または金属硫化物成分および担体を含み、前記芳香環開環条件が、100〜600℃の温度、1〜12MPaの圧力を含む、請求項1から7いずれか1項記載の方法。 - 前記芳香環開環触媒が、耐火性担体上の、Ni、WおよびMoからなる群より選択される元素を1つ以上含む芳香族水素化触媒;および遷移金属または金属硫化物成分および担体を含む環開裂触媒を含み、
前記芳香族水素化の条件が、100〜500℃の温度、2〜10MPaの圧力および1〜30質量%の水素(炭化水素原料に対して)の存在を含み、
前記環開裂が、200〜600℃の温度、1〜12MPaの圧力および1〜20質量%の水素(炭化水素原料に対して)の存在を含む、請求項8記載の方法。 - 前記芳香族化が、芳香族化条件下で、前記LPGを前記芳香族化触媒と接触させる工程を有してなり、
前記芳香族化触媒が、ZSM−5およびゼオライトLからなる群より選択されるゼオライトを含み、Ga、Zn、GeおよびPtからなる群より選択される元素を1つ以上必要に応じてさらに含み、
前記芳香族化条件が、400〜600の温度、ゲージ圧で100〜1000kPaの圧力および0.1〜20h-1の重量空間速度(WHSV)を含む、請求項1から9いずれか1項記載の方法。 - 前記水素化分解および前記芳香環開環により生成された前記LPGに、パラフィン系炭化水素の芳香族化に関して最適化された第1の芳香族化を行い、該第1の芳香族化が、400〜600の温度、ゲージ圧で100〜1000kPaの圧力および0.1〜7h-1の重量空間速度(WHSV)を含む芳香族条件を有することが好ましい;および/または
前記熱分解により生成された前記LPGに、オレフィン系炭化水素の芳香族化に関して最適化された第2の芳香族化を行い、該第2の芳香族化が、400〜600の温度、ゲージ圧で100〜1000kPaの圧力および0.1〜20h-1の重量空間速度(WHSV)を含む芳香族化条件を有することが好ましい、請求項4から10いずれか1項記載の方法。 - 前記熱分解、前記水素化分解および前記芳香環開環、並びに必要に応じて前記芳香族化からなる群より選択される1つ以上により、さらにメタンが生成され、該メタンが、プロセス熱を与えるための燃料ガスとして使用される、請求項1から11いずれか1項記載の方法。
- 前記熱分解供給流がナフサ、好ましくはパラフィン系ナフサまたは直留ナフサを含む、請求項1から12いずれか1項記載の方法。
- 前記熱分解および/または前記芳香族化により、さらに水素が生成され、該水素が、前記水素化分解および/または前記芳香環開環に使用される、請求項1から13いずれか1項記載の方法。
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