KR102457860B1 - 공급 원료 탄화수소를 석유 화학 제품으로 전환하는 시스템 및 방법 - Google Patents

공급 원료 탄화수소를 석유 화학 제품으로 전환하는 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

개시된 구현예에 따르면, 공급 원료 탄화수소는 공급 원료 탄화수소를 보다 낮은 비등점의 탄화수소 분획 및 보다 큰 비등점의 탄화수소 분획으로 분리하는 단계, 고-가혹도 유동 촉매 분해 반응 장치에서 보다 큰 비등점의 탄화수소 분획을 분해하여 촉매적으로 분해된 유출물을 형성하는 단계, 증기 분해 장치에서 보다 낮은 비등점의 탄화수소 분획을 분해하여 증기 분해된 유출물을 형성하는 단계, 및 촉매적으로 분해된 유출물 또는 증기 분해된 유출물 중 하나 또는 둘 모두를 분리하여 2개 이상의 석유 화학 제품을 형성하는 단계를 포함할 수 있는 방법에 의해 처리될 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 공급 원료 탄화수소는 원유를 포함할 수 있고 석유 화학 제품 중 하나는 경질 올레핀을 포함할 수 있다.

Description

공급 원료 탄화수소를 석유 화학 제품으로 전환하는 시스템 및 방법
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2016년 8월 24일자로 출원된 미국 가출원 제62/378,988호에 대한 이익을 주장하며, 이는 본원에 참고로 인용된다.
기술분야
본 개시 내용은 석유 화학 제품의 생산에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 공급 원료 탄화수소로부터 석유 화학 제품을 직접 생산하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
에틸렌, 프로필렌, 부텐, 부타디엔 및 벤젠, 톨루엔 및 자일렌과 같은 방향족 화합물은 석유 화학 산업의 상당 부분을 위한 기본 중간체이다. 이들은 주로 나프타, 등유 또는 심지어 가스 오일과 같은 석유 가스 및 증류물의 열분해(때때로 "증기 열분해" 또는 "증기 분해"라고도 함)를 통해 얻어진다. 그러나, 이러한 기본 중간 화합물에 대한 요구가 증가함에 따라 석유 가스 및 증류물을 공급 원료로 사용하는 기존의 열분해 공정을 넘어 다른 생산 원천을 고려해야 한다.
이들 중간 화합물은 또한 정유 유동화 촉매 분해(FCC) 공정을 통해 생산될 수 있으며, 여기서 가스 오일 또는 잔류물과 같은 중질 공급 원료가 전환된다. 예를 들어, 프로필렌 생산의 중요한 원천은 FCC 단위의 정유 프로필렌이다. 그러나, 가스 오일 또는 잔류물과 같은 증류물 공급 원료는 일반적으로 제한적이며, 정유 공장 내에서 여러 고비용 및 에너지 집약적인 공정 단계의 결과이다.
따라서, 경질 올레핀과 같은 이러한 중간 석유 화학 제품의 수요가 증가함에 따라, 상대적으로 저비용으로 대량으로 이용가능한 다른 유형의 공급 원료로부터 이러한 중간 화합물을 제조하는 공정이 필요하다. 본 개시 내용은 원유와 같은 공급 원료 탄화수소의 직접적인 전환에 의해, 때때로 본 개시 내용에서 "시스템 생성물"로도 지칭되는 이러한 중간 화합물을 제조하기 위한 공정 및 시스템에 관한 것이다. 예를 들어, 원유 공급 원료로부터의 전환은 일반적으로 다른 공급 원료 물질보다 저렴하고 보다 더 광범위하게 이용가능하기 때문에 이러한 중간 화합물을 제조할 때 다른 공급 원료와 비교하여 유리할 수 있다.
하나 이상의 구현예에 따르면, 공급 원료 탄화수소는 공급 원료 탄화수소를 보다 낮은 비등점의 탄화수소 분획 및 보다 큰 비등점의 탄화수소 분획으로 분리하는 단계, 고-가혹도(high-severity) 유동 촉매 분해 반응 장치에서 보다 큰 비등점의 탄화수소 분획을 분해하여 촉매적으로 분해된 유출물을 형성하는 단계, 증기 분해 장치에서 보다 낮은 비등점의 탄화수소 분획을 분해하여 증기 분해된 유출물을 형성하는 단계, 및 촉매적으로 분해된 유출물 또는 증기 분해된 유출물 중 하나 또는 둘 모두를 분리하여 2개 이상의 석유 화학 제품을 형성하는 단계를 포함할 수 있는 방법에 의해 처리될 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 공급 원료 탄화수소는 원유를 포함할 수 있고 석유 화학 제품 중 하나는 하나 이상의 경질 올레핀을 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 공급 원료 탄화수소는 공급 원료 탄화수소 스트림을 공급 원료 탄화수소 분리기에 도입하여 공급 원료 탄화수소를 보다 낮은 비등점의 탄화수소 분획 스트림과 보다 큰 비등점의 탄화수소 분획 스트림으로 분리시키는 단계, 보다 큰 비등점의 탄화수소 분획 스트림을 고-가혹도 유동 촉매 분해 반응 장치에 전달하여 보다 큰 비등점의 탄화수소 분획 스트림을 분해하여 촉매적으로 분해된 유출물 스트림을 형성하는 단계, 보다 낮은 비등점의 탄화수소 분획 스트림을 증기 분해 장치에 전달하여 보다 낮은 비등점의 탄화수소 분획 스트림을 분해하여 증기 분해된 유출물 스트림을 형성하는 단계, 및 촉매적으로 분해된 유출물 스트림 또는 증기 분해된 유출물 스트림 중 하나 또는 둘 모두를 분리하여 2개 이상의 석유 화학 제품 스트림을 형성하는 단계를 포함하는 방법에 의해 처리될 수 있다.
본 개시에서 설명된 기술의 부가적인 특징 및 이점은 다음의 상세한 설명에서 설명될 것이고, 부분적으로는 설명으로부터 당업자에게 명백하거나, 또는 이하 상세한 설명, 청구범위 및 첨부 도면을 포함하여, 본 개시에 기재된 기술을 실행함으로써 인식될 것이다.
본 개시 내용의 특정 구현예에 대한 다음의 상세한 설명은 다음의 도면과 관련하여 읽을 때 가장 잘 이해될 수 있으며, 여기서, 유사 구조는 유사 참조번호로 표시되며, 여기서:
도 1은 본 개시 내용에 개시된 하나 이상의 구현예에 따른 원유 전환 시스템의 구현예의 일반화된 개략도를 도시한다.
도 2는 본 개시 내용에 개시된 하나 이상의 구현예에 따른 원유 전환 시스템의 다른 구현예의 일반화된 개략도를 도시한다. 그리고
도 3은 본 개시 내용에 개시된 하나 이상의 구현예에 따른 원유 전환 시스템의 다른 구현예의 일반화된 개략도를 도시한다.
단순화된 개략도 및 도 1 내지 도 3의 도시의 설명을 위해, 특정 화학적 처리 공정의 기술 분야의 당업자에게 채용될 수 있고 널리 공지된 다수의 밸브, 온도 센서, 전자 제어기 등은 포함되지 않는다. 또한, 예를 들어 공기 공급 장치, 촉매 호퍼 및 연도 가스 처리와 같은 정유소와 같은 종래의 화학적 처리 공정에 종종 포함되는 부속 구성요소는 도시되지 않았다. 이러한 구성요소는 개시된 본 구현예의 사상 및 범위 내에 있음을 이해해야 한다. 그러나, 본 개시 내용에 기재된 것과 같은 작동 구성요소가 본 개시 내용에 기술된 구현예에 추가될 수 있다.
또한 도면의 화살표는 공정 스트림을 언급한다는 것을 유의해야 한다. 그러나, 화살표는 2개 이상의 시스템 구성요소 사이에서 공정 증기를 이송하는 역할을 할 수 있는 이송 라인을 등가적으로 지칭할 수도 있다. 또한 시스템 구성요소를 연결하는 화살표는 각 주어진 시스템 구성요소의 유입구 또는 배출구를 정의한다. 화살표 방향은 일반적으로 화살표로 나타낸 물리적 이송 라인 내에 포함된 스트림의 물질의 주 이동 방향과 일치한다. 또한, 2개 이상의 시스템 구성요소를 연결하지 않는 화살표는 도시된 시스템을 빠져 나가는 생성물 스트림 또는 도시된 시스템에 들어가는 시스템 유입구 스트림을 나타낸다. 생성물 스트림은 동반 화학 공정 시스템에서 추가로 처리될 수 있거나 최종 생성물로 상업화될 수 있다. 시스템 유입구 스트림은 동반 화학 처리 시스템으로부터 이송되는 스트림일 수 있거나 처리되지 않은 공급 원료 스트림일 수 있다. 일부 화살표는 시스템으로 재순환되는 시스템 구성요소의 유출 물 스트림인 재순환 스트림을 나타낼 수 있다. 그러나, 일부 구현예에서, 임의의 대표적인 재순환 스트림은 동일한 물질의 시스템 유입구 스트림으로 대체될 수 있고, 재순환 스트림의 일부는 시스템 생성물로서 시스템에서 배출될 수 있음을 이해해야 한다.
또한, 도면의 화살표는 하나의 시스템 구성요소로부터 다른 시스템 구성요소로 스트림을 이송하는 공정 단계를 개략적으로 도시할 수 있다. 예를 들어, 다른 시스템 구성요소를 가리키는 하나의 시스템 구성요소의 화살표는 시스템 구성요소 유출물을 다른 시스템 구성요소로 "전달(passing)"하는 것을 나타낼 수 있으며, 하나의 시스템 구성요소에서 "배출" 또는 "제거"되는 공정 스트림의 내용물을 포함할 수 있으며, 해당 생성물 스트림의 내용물을 다른 시스템 구성요소에 "도입"하는 것을 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 3의 개략적인 흐름도에서 2개 이상의 라인이 교차할 때 2개 이상의 공정 스트림이 "혼합" 또는 "화합"된다는 것을 이해해야 한다. 혼합 또는 화합은 또한 두 스트림을 동일한 반응기, 분리 장치 또는 다른 시스템 구성요소에 직접 도입함으로써 혼합하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 2개의 스트림이 분리 장치 또는 반응기로 들어가기 전에 직접 화합된 것으로 도시되는 경우, 일부 구현예에서 스트림은 해당 분리 장치 또는 반응기로 균등하게 도입되어 반응기에서 혼합될 수 있음을 이해해야 한다.
이제 다양한 구현예가 보다 상세히 언급될 것이며, 그 일부 실시예가 첨부 도면에 도시되어 있다. 가능할 때마다, 동일한 참조 번호는 동일하거나 유사한 부분을 지칭하기 위해 도면 전체에 사용될 것이다.
본 개시 내용에서 원유와 같은 공급 원료 탄화수소를 경질 올레핀과 같은 석유 화학 제품으로 처리하기 위한 시스템 및 방법의 다양한 구현예가 기재되어 있다. 일반적으로, 공급 원료 탄화수소의 처리는 원유를 보다 낮은 비등점의 탄화수소 분획 및 보다 큰 비등점의 탄화수소 분획으로 분리하는 단계, 및 이어서 고-가혹도 유동 촉매 분해(HS-FCC) 반응에서 보다 큰 비등점의 탄화수소 분획을 처리하는 단계 및 스트림 분해 반응에서 보다 낮은 비등점의 탄화수소 분획을 처리하는 단계를 포함할 수 있다. HS-FCC 반응 생성물 및 증기 분해 반응 생성물은 원하는 석유 화학 제품 스트림으로 더 분리될 수 있다. 예를 들어, 원유는 공급 원료 탄화수소로서 이용될 수 있고, 직접 하나 이상의 탄화수소 오일, 가솔린, 혼합 부텐, 부타디엔, 프로펜, 에틸렌, 메탄, 수소, 혼합된 C4, 나프타, 및 액체 석유 가스 중 하나 이상으로 처리될 수 있다.
본 개시 내용에서 사용된 바와 같이, "반응기"는 선택적으로 하나 이상의 촉매의 존재 하에 하나 이상의 반응물 사이에서 하나 이상의 화학 반응이 발생할 수 있는 용기를 지칭한다. 예를 들어, 반응기는 배치 반응기, 연속 교반 탱크 반응기(CSTR) 또는 플러그 흐름 반응기로서 작동하도록 구성된 탱크 또는 관형 반응기를 포함할 수 있다. 예시적인 반응기는 고정층 반응기 및 유동층 반응기와 같은 충전층 반응기를 포함한다. 하나 이상의 "반응 구역"은 반응기 내에 배치될 수 있다. 본 개시 내용에서 사용된 바와 같이, "반응 구역"은 특정 반응이 반응기에서 일어나는 구역을 지칭한다. 예를 들어, 다수의 촉매층을 갖는 충전층 반응기는 다수의 반응 구역을 가질 수 있으며, 각각의 반응 구역은 각 촉매층의 영역에 의해 한정된다.
본 개시 내용에서 사용된 바와 같이, "분리 장치"는 공정 스트림에서 서로 혼합되는 하나 이상의 화학물질을 적어도 부분적으로 분리시키는 임의의 분리 장치를 지칭한다. 예를 들어, 분리 장치는 상이한 화학 종을 서로 선택적으로 분리하여 하나 이상의 화학적 분획을 형성할 수 있다. 분리 장치의 예로는 증류탑, 플래쉬 드럼, 녹아웃 드럼, 녹아웃 포트, 원심 분리기, 여과 장치, 트랩, 스크러버, 팽창 장치, 멤브레인, 용매 추출 장치 등이 포함되나, 이에 제한되지 않는다. 본 개시 내용에 기재된 분리 공정은 모든 다른 화학 성분으로부터 모든 하나의 화학적 일관성을 완전히 분리하지 못할 수 있음을 이해해야 한다. 본 개시 내용에서 기재된 분리 공정은 상이한 화학 성분을 서로 "적어도 부분적으로" 분리한다는 것을 이해해야 하고, 명시적으로 언급하지 않더라도 분리는 부분 분리만을 포함할 수 있음을 이해해야 한다. 본 개시 내용에서 사용된 바와 같이, 하나 이상의 화학 구성성분은 공정 스트림으로부터 "분리되어" 새로운 공정 스트림을 형성할 수 있다. 일반적으로, 공정 스트림은 분리 장치에 들어가서 원하는 조성물의 2개 이상의 공정 스트림으로 분할되거나 분리될 수 있다. 또한, 일부 분리 공정에서, "보다 낮은 비등점의 분획"(때로는 "경질 분획"으로 지칭됨) 및 "보다 큰 비등점의 분획"(때로는 "중질 분획"으로 지칭됨)이 분리 장치를 빠져나갈 수 있고, 여기서, 평균적으로, 보다 낮은 비등점의 분획 스트림의 내용물은 보다 큰 비등점의 분획 스트림보다 낮은 비등점을 갖는다. 다른 스트림은 "중간 비등점의 분획"과 같이 보다 낮은 비등점의 분획과 보다 큰 비등점의 분획 사이에 있을 수 있다.
"유출물"은 일반적으로 특정 반응 또는 분리에 후속하여 분리 장치, 반응기 또는 반응 구역과 같은 시스템 구성요소를 빠져나가는 스트림을 말하며, 일반적으로 분리 장치, 반응기, 또는 반응 구역에 유입된 스트림과 상이한 조성(적어도 비례하여)을 갖는다는 것을 이해해야 한다.
본 개시 내용에서 사용된 바와 같이, "촉매"는 특정 화학 반응의 속도를 증가시키는 임의의 물질을 지칭한다. 본 개시 내용에 기재된 촉매는 비제한적으로 분해(방향족 분해 포함), 탈금속화, 탈방향족화, 탈황화, 및 탈질화와 같은 다양한 반응을 촉진시키는데 이용될 수 있다. 본 개시 내용에서 사용된 바와 같이, "분해"는 일반적으로 탄소-탄소 결합을 갖는 분자가 탄소-탄소 결합 중 하나 이상을 분해함으로써 하나 이상의 분자로 분열되거나, 방향족과 같이 환 모이어티를 포함하는 화합물이 환 모이어티를 포함하지 않거나 분해 이전의 환 모이어티보다 적은 환 모이어티를 함유하는 화합물로 전환되는 화학 반응을 지칭한다.
스트림은 스트림의 구성요소에 대해 명명될 수 있고, 스트림이 명명되는 구성요소는 스트림의 주요 구성요소일 수 있다(예를 들어, 100 중량%의 스트림 내용물에 대해 50 중량%(wt.%), 70 중량%, 90 중량%, 95 중량%, 99 중량%, 99.5 중량%, 또는 심지어는 99.9 중량%의 스트림 내용물을 포함함). 스트림의 구성요소는 그 구성요소를 포함하는 스트림이 그 시스템 구성요소로부터 다른 시스템 구성요소로 전달하는 것으로 개시될 때 하나의 시스템 구성요소로부터 다른 하나의 시스템 구성요소로 전달되는 것으로서 개시되는 것으로 이해해야 한다. 예를 들어, 제1 시스템 구성요소로부터 제2 시스템 구성요소로 전달되는 개시된 "수소 스트림"은 제1 시스템 구성요소로부터 제2 시스템 구성요소로 전달되는 "수소"를 등가적으로 개시하는 것으로 이해해야 한다.
이제 도 1을 참조하면, 탄화수소 전환 시스템(100)이 개략적으로 도시되어 있다. 탄화수소 전환 시스템(100)은 일반적으로 공급 원료 탄화수소 스트림(101)을 수용하고 공급 원료 탄화수소 스트림(101)을 직접 처리하여 하나 이상의 석유 화학 제품 스트림을 형성한다. 본 개시 내용 및 실시예가 공급 원료 탄화수소 스트림(101)의 물질로서 원유를 특정할 수 있지만, 도 1 내지 도 3의 구현예에 대해 각각 기술된 탄화수소 전환 시스템(100, 200, 300)은 원유, 진공 잔류물, 타르 샌드, 역청, 대기 잔류물, 및 진공 가스 오일을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 공급 원료 탄화수소(공급 원료 탄화수소 스트림(101)에서)의 전환에 적용가능하다. 공급 원료 탄화수소가 원유인 경우, 미국 석유 협회(API)의 중력은 22도 내지 40도를 가질 수 있다. 예를 들어, 사용된 공급 원료 탄화수소는 아랍 중질 원유일 수 있다. 아랍 중질 원유의 하나의 특정 등급에 대한 특성 예가 표 1에 제시되어 있다. 또한, 하기 실시예는 추가의 예시적인 원유 공급 원료(수소 처리 및 비-수소 처리 모두)를 포함한다. 본 개시 내용에서 사용된 바와 같이, "공급 원료 탄화수소"는 이전에 처리되지 않은 원료 탄화수소(예를 들어, 원유)를 지칭할 수 있거나, 공급 원료 탄화수소 스트림(101)에서 탄화수소 전환 시스템(100)으로 도입되기 이전에 어느 정도의 처리를 거친 탄화수소를 지칭할 수 있다.
[표 1]
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여전히 도 1을 참조하면, 공급 원료 탄화수소 스트림(101)은 공급 원료 탄화수소 스트림(101)의 내용물을 보다 낮은 비등점의 탄화수소 분획 스트림(103) 및 보다 큰 비등점의 탄화수소 분획 스트림(104)으로 분리하는 공급 원료 탄화수소 분리기(102)로 도입될 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 공급 원료 탄화수소 스트림(101)은 플래쉬 드럼(때때로 브레이크포트, 녹아웃 드럼, 녹아웃 포트, 압축기 흡입 드럼, 또는 압축기 유입구 드럼으로 언급 됨)과 같은 증기-액체 분리기일 수 있다. 공급 원료 탄화수소 분리기(102)로서 증기-액체 분리기를 이용하는 이러한 구현예에서, 보다 낮은 비등점의 탄화수소 분획 스트림(103)은 증기로서 공급 원료 탄화수소 분리기(102)에서 배출되고, 보다 큰 비등점의 탄화수소 분획 스트림(104)은 액체로서 공급 원료 탄화 수소 분리기(102)에서 배출된다. 증기-액체 분리기는 공급 원료 탄화수소 스트림(101)을 보다 낮은 비등점의 탄화수소 분획 스트림(103) 및 보다 큰 비등점의 탄화수소 분획 스트림(104)으로 분리하기에 적절한 온도, 예컨대 180℃ 내지 400℃의 온도에서 작동될 수 있다. 예를 들어, 보다 낮은 비등점의 탄화수소 분획 스트림(103)의 내용물은 적어도 약 180℃ 및 400℃ 이하, 350℃ 이하, 300℃ 이하, 250℃ 이하 또는 200℃ 이하의 비등점을 가질 수 있다. 보다 큰 비등점의 탄화수소 분획 스트림(104)의 내용물은 400℃ 이하 및 적어도 180℃, 적어도 200℃, 적어도 250℃, 적어도 300℃, 또는 심지어는 적어도 350℃의 비등점을 가질 수 있다.
공급 원료 탄화수소 스트림(101)을 보다 낮은 비등점의 탄화수소 분획 스트림(103) 및 보다 큰 비등점의 탄화수소 분획 스트림(104)으로 분리한 후, 보다 낮은 비등점의 탄화수소 분획 스트림(103)이 증기 분해 장치(148)로 전달될 수 있다. 증기 분해 장치(148)는 대류(convection) 구역(150) 및 열분해(pyrolysis) 구역(151)을 포함할 수 있다. 보다 낮은 비등점의 탄화수소 분획 스트림(103)은 증기(105)와 함께 대류 구역(150)으로 전달될 수 있다. 대류 구역(150)에서, 보다 낮은 비등점의 탄화수소 분획 스트림(103)은 400℃ 내지 650℃와 같은 원하는 온도로 예열될 수 있다. 대류 구역(150)에 존재하는 보다 낮은 비등점의 탄화수소 분획 스트림(103)의 내용물은 이어서 열분해 구역(151)으로 전달되어 여기서 증기-분해될 수 있다. 증기-분해된 유출물 스트림(107)은 증기 분해기 장치(148)에서 배출되어 열 교환기(108)를 통해 전달되어 물 또는 열분해 탄화수소 오일과 같은 공정 유체(109)가 증기-분해된 유출물 스트림(107)을 냉각시켜 냉각된 증기-분해된 스트림 유출물 스트림(110)을 형성할 수 있다. 증기-분해된 유출물 스트림(107) 및 냉각된 증기-분해된 유출물 스트림(110)은 하나 이상의 시스템 생성물 스트림에 포함된 하나 이상의 석유 화학 제품으로 분리될 수 있는 분해된 탄화수소-기재 물질의 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 증기-분해된 유출물 스트림(107) 및 냉각된 증기-분해된 유출물 스트림(110)은 탄화수소 오일, 가솔린, 혼합 부텐, 부타디엔, 프로펜, 에틸렌, 메탄 및 수소 중 하나 이상을 포함할 수 있으며, 이는 스트림 분해로부터 유래한 물과 추가로 혼합될 수 있다.
하나 이상의 구현예에 따르면, 열분해 구역(151)은 700℃ 내지 900℃의 온도에서 작동할 수 있다. 열분해 구역(151)은 0.05초 내지 2초의 체류 시간으로 작동할 수 있다. 보다 낮은 비등점의 탄화수소 분획 스트림(103)에 대한 증기(105)의 질량비는 약 0.3:1 내지 약 2:1일 수 있다.
보다 큰 비등점의 탄화수소 분획 스트림(104)은 공급 원료 탄화 수소 분리기(102)에서 배출되어 수소 스트림(153)과 화합되어 혼합된 스트림(123)을 형성할 수 있다. 수소 스트림(153)은 공급 수소 스트림(122)과 같은 시스템 외부의 공급원으로부터 공급될 수 있거나, 정제된 수소 스트림(121)과 같은 시스템 재순환 스트림으로부터 공급될 수 있다. 또 다른 구현예에서, 수소 스트림(153)은 공급 수소 스트림(122)으로부터 부분적으로 공급되고 정제된 수소 스트림(121)으로부터 부분적으로 공급되는 것과 같은 공급원의 화합으로부터 유래될 수 있다. 혼합된 스트림(123)에 존재하는 보다 큰 비등점의 탄화수소 분획 스트림(104)의 구성요소에 대한 수소 스트림(153)으로부터의 구성요소의 부피비는 400:1 내지 1500:1일 수 있으며, 보다 큰 비등점의 탄화수소 분획 스트림(104)의 내용물에 따라 달라질 수 있다.
혼합된 스트림(123)은 이어서 수소화 처리 장치(124)로 도입될 수 있다. 수소화 처리 장치(124)는 금속, 질소, 황 및 방향족 모이어티의 함량을 적어도 부분적으로 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 수소화 처리 장치(124)에서 배출된 수소화 처리된 유출물 스트림(125)은 금속, 질소, 황, 및 방향족 모이어티 중 하나 이상의 함량을 적어도 2%, 적어도 5%, 적어도 10%, 적어도 25%, 적어도 50%, 또는 심지어는 적어도 75%까지 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 수소탈금속화(HDM) 촉매는 공정 스트림으로부터 하나 이상의 금속의 일부를 제거할 수 있고, 수소탈질화(HDN) 촉매는 공정 스트림에 존재하는 질소의 일부를 제거할 수 있으며, 수소탈황화(HDS) 촉매는 공정 스트림에 존재하는 황의 일부를 제거할 수 있다. 또한, 수소탈방향족화(HDA) 촉매는 방향족 모이어티를 포화시키고 분해함으로써 공정 스트림에서 방향족 모이어티의 양을 감소시킬 수 있다. 특정 촉매는 그것이 특정한 기능성을 갖는 것으로 언급될 때 특정 화학 성분 또는 모이어티의 제거 또는 분해에 대해 기능상 필수적으로 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, HDN 촉매로서 본 개시 내용에서 확인된 촉매는 추가적으로 HDA 기능성, HDS 기능성, 또는 둘 모두를 제공할 수 있다.
하나 이상의 구현예에 따르면, 수소화 처리 장치(124)는 직렬로 배열된 다수의 촉매층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 수소화 처리 장치(124)는 직렬로 배열된 수소화분해 촉매, 수소탈금속화 촉매, 수소탈황화 촉매, 및 수소탈질화 촉매 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 수소화 처리 장치(124)의 촉매는 다공성 알루미나 또는 제올라이트 지지체 상에 지지된 몰리브덴, 니켈, 코발트 및 텅스텐과 같은 하나 이상의 IUPAC 그룹 6, 그룹 9, 또는 그룹 10 금속 촉매를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 개시 내용에서 사용된 바와 같이, 수소화 처리 장치(124)는 혼합된 스트림(123)에서 금속, 질소, 황, 및 방향족 모이어티의 함량을 적어도 부분적으로 감소시키는 역할을 하며, 수소화 처리 장치(124)에서 촉매로서 이용되는 물질에 의해 제한되어서는 안된다. 일 구현예에 따르면, 황, 질소, 및 금속 함량을 감소시키기 위해 사용되는 하나 이상의 촉매는 반응물 스트림을 수소화하거나 분해하는데 사용되는 촉매의 상류에 위치될 수 있다. 하나 이상의 구현예에 따르면, 수소화 처리 장치(124)는 300℃ 내지 450℃의 온도 및 30바 내지 180바의 압력에서 작동할 수 있다. 수소화 처리 장치(124)는 0.3/시간 내지 10/시간의 액체 시간 공간 속도로 작동할 수 있다.
하나 이상의 구현예에 따르면, 수소화 처리 장치(124)로 들어가는 스트림의 내용물은 상대적으로 많은 양의 하나 이상의 금속(예를 들어, 바나듐, 니켈 또는 둘 모두), 황, 및 질소를 가질 수 있다. 예를 들어, 수소화 처리 장치로 들어가는 스트림의 내용물은 중량 기준 17 백만분율 초과의 금속, 중량 기준 135 백만분율 초과의 황, 및 중량 기준 50 백만분율 초과의 질소 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 수소화 처리 장치(124)에서 배출된 스트림의 내용물은 비교적 적은 양의 금속(예를 들어, 바나듐, 니켈 또는 둘 모두), 황, 및 질소 중 하나 이상을 가질 수 있다. 예를 들어, 수소화 처리 장치에서 배출된 스트림의 내용물은 중량 기준 17백만분율 이하의 금속, 중량 기준 135 백만분율 이하의 황, 및 중량 기준 50 백만분율 이하의 질소 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
수소화 처리된 유출물 스트림(125)은 수소화 처리 장치(124)에서 배출되어 고-가혹도 유동 촉매 분해 반응 장치(149)로 전달될 수 있다. 고-가혹도 유동 촉매 분해 반응 장치(149)는 촉매/공급 혼합 구역(126), 다운 플로우 반응 구역(127), 분리 구역(128) 및 촉매 재생 구역(130)을 포함할 수 있다. 수소화 처리된 유출물 스트림(125)은 촉매/공급 혼합 구역(126)으로 도입되어 촉매 재생 구역(130)으로부터 전달된 재생된 촉매 스트림(129)으로부터의 재생된 촉매와 혼합될 수 있다. 수소화 처리된 유출물 스트림(125)은 반응 구역(127)에서 재생된 촉매와의 접촉에 의해 반응하여, 수소화 처리된 유출물 스트림(125)의 내용물을 분해한다. 반응 구역(127)에서의 분해 반응 후, 반응 구역(127)의 내용물은 분리 구역(128)으로 전달되며, 여기서 반응 구역(127)의 분해된 생성물은 폐 촉매로부터 분리되고, 폐 촉매는 폐 촉매 스트림(131)에서 촉매 재생 구역(130)으로 전달되어 예를 들어 폐 촉매로부터 코크스를 제거함으로써 재생된다.
고-가혹도 유동 촉매 분해 반응 장치(149)는 고-가혹도 유동 촉매 분해 반응 장치의 하나의 특정 구현예의 단순화된 계략도이며, 고-가혹도 유동 촉매 분해 반응 장치의 다른 구성은 탄화수소 전환 시스템(100)에 포함되기에 적절할 수 있는 것을 이해해야 한다. 그러나, 고-가혹도 유동 촉매 분해 반응 장치(149)는 일반적으로 예를 들어 적어도 500 ℃의 상승된 온도에서 반응물과 접촉하는 유동화된 촉매의 혼입에 의해 정의될 수 있다. 하나 이상의 구현예에 따르면, 고-가혹도 유동 촉매 분해 반응 장치(149)의 반응 구역(127)은 530℃ 내지 700℃의 온도에서 10 중량% 내지 40 중량%의 촉매 대 수소화 처리된 유출물 스트림(125)의 내용물의 중량비로 작동할 수 있다. 반응 구역(127)에서 혼합물의 체류 시간은 0.2 내지 2초일 수 있다. 다양한 유동 촉매 분해 촉매가 고-가혹도 유동 촉매 분해 반응 장치(149)의 반응에 적절할 수 있다. 예를 들어, 일부 적절한 유동 촉매 분해 촉매는 비 제한적으로 제올라이트, 실리카-알루미나, 일산화탄소 연소 촉진제 첨가제, 바닥 분해 첨가제, 경질 올레핀-생성 첨가제, 및 FCC 공정에 사용되는 기타 촉매 첨가제를 포함할 수 있다. 고-가혹도 유동 촉매 분해 반응 장치(149)에 사용하기에 적절한 분해 제올라이트의 예는 Y, REY, USY 및 RE-USY 제올라이트를 포함한다. 나프타 분해로부터의 개선된 경질 올레핀의 제조를 위해, ZSM-5 제올라이트 결정 또는 다른 펜타실형 촉매 구조가 사용될 수 있다.
촉매적으로-분해된 유출물 스트림(132)은 고-가혹도 유동 촉매 분해 반응 장치(149)의 분리 구역(128)에서 배출되어 냉각된 증기-분해된 유출물 스트림(110)과 화합되어, 여기서 증기 분해 장치(148)에 의해 처리될 수 있다. 냉각된 증기-분해된 유출물 스트림(110) 및 촉매적으로-분해된 유출물 스트림(132)을 함유하는 화합된 스트림은 분리 장치(111)에 의해 시스템 생성물 스트림으로 분리될 수 있다. 예를 들어, 분리 장치(111)는 냉각된 증기-분해된 유출물 스트림(110) 및 촉매적으로-분해된 유출물 스트림(132)의 내용물을 탄화수소 오일 스트림(112), 가솔린 스트림(113), 혼합된 부텐 스트림(114), 부타디엔 스트림(115), 프로펜 스트림(116), 에틸렌 스트림(117), 메탄 스트림(118), 및 수소 스트림(119) 중 하나 이상으로 분리하는 증류탑일 수 있다. 냉각된 증기-분해된 유출물 스트림(110)은 도 1에 도시된 바와 같이 분리 장치(111)로 도입되기 전에 촉매적으로-분해된 유출물 스트림(132)과 혼합될 수 있거나, 대안적으로, 분리 장치(111) 및 촉매적으로-분해된 유출물 스트림(132)은 개별적으로 분리 장치(111) 내로 도입될 수 있다. 본 개시 내용에서 사용된 바와 같이, 시스템 생성물 스트림(예를 들어, 탄화수소 오일 스트림(112), 가솔린 스트림(113), 혼합된 부텐 스트림(114), 부타디엔 스트림(115), 프로펜 스트림(116), 에틸렌 스트림(117) 및 메탄 스트림(118))은 석유 화학 제품으로 지칭될 수 있으며, 때로는 하류 화학 공정에서 중간체로 사용된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 수소 스트림(119)은 수소 정제 장치(120)에 의해 처리되어 정제된 수소 스트림(121)으로서 탄화수소 전환 시스템(100)으로 다시 재순환될 수 있다. 정제된 수소 스트림(121)은 공급 수소 스트림(122)으로부터 추가의 공급 수소로 보충될 수 있다. 대안적으로, 수소 스트림(119) 또는 정제된 수소 스트림(121)의 전부 또는 적어도 일부는 시스템 생성물로서 시스템에서 배출되거나 열 생성을 위해 연소될 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 일부 양태에서, 탄화수소 전환 시스템(100)과 유사하거나 동일한 탄화수소 전환 시스템(200)이 도시되어 있지만, 촉매적으로-분해된 유출물 스트림(132)은 임의의 이의 구성요소가 분리 장치(111)에 도입되기 전에 분해 반응기 분리기(133)에서 분리된다. 촉매적으로-분해된 유출물 스트림(132)은 고-가혹도 유동 촉매 분해 반응 장치(149)로부터 증류탑일 수 있는 분해 반응기 분리기(133)로 전달될 수 있다. 분해 반응기 분리기(133)는 촉매적으로-분해된 유출물 스트림(132)을 경질 순환유 스트림(134), 나프타 증기(135), 에틸렌 스트림(136), 프로필렌 스트림(137), 및 액화 석유 가스(혼합된 C4 포함) 스트림(138) 중 하나 이상으로 분리할 수 있다. 나프타 스트림(135)은 나프타 분리기(139)에서 보다 낮은 비등점 나프타 스트림(140) 및 보다 큰 비등점 나프타 스트림(141)으로 추가로 분리될 수 있다. 나프타 스트림(135)의 전부 또는 일부는 수소화 처리된 유출물 스트림(125)이 고-가혹도 유동 촉매 분해 반응 장치(149)에 도입되기 전에 나프타 스트림(135)과 수소화 처리된 유출물 스트림(125)을 화합시키는 나프타 재순환 스트림(142)을 통해 탄화수소 전환 시스템(200)으로 다시 재순환될 수 있다. 본 개시 내용에서 사용된 바와 같이, 시스템 생성물 스트림(예를 들어, 경질/중질 순환유 스트림(134), 나프타 증기(135), 에틸렌 스트림(136), 프로필렌 스트림(137), 액화 석유 가스 스트림(138), 나프타 분리기(139) 및 보다 낮은 비등점의 나프타 스트림(140))은 때때로 하류 화학 공정에서 중간체로서 사용되는 석유 화학 제품으로 지칭될 수 있다.
액화 석유 가스 스트림(138)은 분해 반응기 분리기(133)에서 배출되어 냉각된 증기-분해된 유출물 스트림(110)과 화합될 수 있다. 냉각된 증기-분해된 유출물 스트림(110) 및 액화 석유 가스 스트림(138)을 함유하는 화합된 스트림은 분리 장치(111)에 의해 시스템 생성물 스트림으로 분리될 수 있다. 예를 들어, 도 1의 구현예와 유사하게, 분리 장치(111)는 냉각된 증기-분해된 유출물 스트림(110) 및 액화 석유 가스 스트림(138)의 내용물을 탄화수소 오일 스트림(112), 가솔린 스트림(113), 혼합된 부텐 스트림(114), 부타디엔 스트림(115), 프로펜 스트림(116), 에틸렌 스트림(117), 메탄 스트림(118) 및 수소 스트림(119) 중 하나 이상으로 분리하는 증류탑일 수 있다. 냉각된 증기-분해된 유출물 스트림(110)은 도 2에 도시된 바와 같이 분리 장치(111)에 도입되기 전에 액화 석유 가스 스트림(138)과 혼합될 수 있거나, 대안적으로, 냉각된 증기-분해된 유출물 스트림(110) 및 액화 석유 가스 스트림(138)은 분리 장치(111) 내로 개별적으로 도입될 수 있다. 또 다른 구현예에서, 액화 석유 가스 스트림(138)의 적어도 일부는 시스템 생성물로서 탄화수소 전환 시스템(200)에서 배출될 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 일부 양태에서 탄화수소 전환 시스템(100 또는 200)과 유사하거나 동일한 탄화수소 전환 시스템(300)이 도시되어 있지만, 보다 큰 비등점의 탄화수소 분획 스트림(104)의 내용물은 수소화 처리 반응기(예컨대 도 1 및 도 2의 구현예에 도시된 수소화 처리 장치(124))에서 중간 처리 없이 고-가혹도 유동 촉매 분해 반응 장치(149)로 전달될 수 있다. 이러한 구현예에서, 나프타 재순환 스트림(142)은 고-가혹도 촉매 분해 반응 장치(149)에 도입되기 전에 보다 큰 비등점의 탄화수소 분획 스트림(104)과 화합될 수 있다. 또한, 이러한 구현예에서, 수소는 수소화 처리 반응기의 수소화 처리 반응에서 더 이상 필요하지 않기 때문에, 보다 큰 비등점의 탄화수소 분획 스트림(104)에 수소가 도입되지 않을 수 있다.
보다 큰 비등점의 탄화수소 분획 스트림(104)이 질소, 황, 방향족, 금속, 및 이들의 화합을 감소시키기 위해 수소화 처리되지 않는 구현예에서, 보다 큰 비등점의 탄화수소 분획 스트림(104)은 중량 기준 17 백만분율 초과의 금속, 중량 기준 135 백만분율 초과의 황, 및 중량 기준 50 백만분율 초과의 질소 중 하나 이상을 갖는 조성물을 포함하는 고-가혹도 유동 촉매 분해 반응 장치(149)에 도입될 수 있다.
또한, 수소화 처리 반응기를 포함하지 않는 도 3의 구현예는 도 1에 도시된 분리 방식과 관련하여 적절할 수 있고, 여기서, 촉매적으로-분해된 유출물 스트림(132)의 내용물은 분리 장치(111)에서 냉각된 증기-분해된 유출물 스트림(110)의 내용물과 함께 분리된다는 것을 이해해야 한다.
도 1 내지 도 3에 대한 참조와 함께 개시된 구현예에 따르면, 증기 분해 장치와 같은 분해 장치 내로 도입되기 전에 공급 원료 탄화수소 스트림(101)을 2개 이상의 스트림으로 분리하지 않는 종래의 전환 시스템에 비해 많은 이점이 존재할 수 있다. 즉, 공급 원료 탄화수소 전체를 증기 분해기에 주입하는 종래의 분해 장치는 도 1 내지 도 3의 전환 시스템과 비교하여 어떤 점에서는 불충분할 수 있다. 예를 들어, 증기 분해 장치 내로 도입되기 전에 공급 원료 탄화수소 스트림(101)을 분리함으로써, 보다 많은 양의 경질-분획 시스템 생성물이 생성될 수 있다. 본 개시 내용에 기술된 구현예에 따르면, 보다 낮은 비등점의 탄화수소 분획 스트림(103) 만이 증기 분해 장치(148)에 도입됨으로써, 보다 낮은 비등점의 생성물, 예컨대 수소, 메탄, 에틸렌, 프로펜, 부타디엔, 및 혼합된 부텐의 양이 증가될 수 있는 반면, 보다 큰 비등점의 생성물 예컨대 탄화수소 오일의 양이 감소될 수 있다. 동시에, 보다 큰 비등점의 탄화수소 분획 스트림(104)은 고-가혹도 유동 촉매 분해 반응 장치(149)를 통해 경질 순환유, 나프타, 혼합된 C4, 에틸렌 및 프로필렌과 같은 다른 유용한 시스템 생성물로 전환될 수 있다. 또 다른 구현예에 따르면, 증기 분해 장치(148)에서의 코킹(coking)은 보다 큰 비등점의 탄화수소 분획 스트림(104)에 존재하는 물질의 제거에 의해 감소될 수 있다. 이론에 구애됨이 없이, 증기 분해 장치로의 고도의 방향족 공급은 보다 큰 비등점의 생성물의 생성 및 증가된 코킹을 야기할 수 있다고 여겨진다. 따라서, 고도의 방향족 물질이 증기 분해 장치(148)에 도입되지 않고 대신에 공급 원료 탄화수소 분리기(102)에 의해 보다 큰 비등점의 탄화수소 분획 스트림(104)의 적어도 일부로 분리되는 경우 코킹은 감소될 수 있고 보다 많은 양의 보다 낮은 비등점의 생성물이 증기 분해 장치(148)에 의해 생성될 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 자본 비용은 도 1 내지 도 3의 탄화수소 전환 시스템(100, 200, 300)의 설계에 의해 감소될 수 있다. 공급 원료 탄화수소 스트림(101)이 공급 원료 탄화수소 분리기(102)에 의해 분획화되기 때문에, 시스템의 모든 분해로가 보다 큰 비등점의 탄화수소 분획 스트림(104)에 함유된 물질을 처리하도록 설계될 필요가 없다. 보다 낮은 비등점의 탄화수소 분획 스트림(103)에 함유된 것과 같은 보다 낮은 비등점의 물질을 처리하도록 설계된 시스템 구성요소는 보다 큰 비등점의 탄화수소 분획 스트림(104)에 함유된 것과 같은 보다 큰 비등점의 물질을 처리하도록 설계된 시스템 구성요소보다 저렴할 것으로 기대된다. 예를 들어, 증기 분해 장치(148)의 대류 구역(150)은 보다 큰 비등점의 탄화수소 분획 스트림(104)의 물질을 처리하도록 설계된 등가 대류 구역보다 간단하고 저렴하게 설계될 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 증기-고체 분리 장치 및 증기-액체 분리 장치와 같은 시스템 구성요소는 증기 분해 장치(148)의 대류 구역(150)과 열분해 구역(151) 사이에서 사용될 필요가 없을 수 있다. 몇몇 종래의 증기 분해 장치에서, 증기-액체 분리 장치는 대류 구역과 열분해 구역 사이에 위치될 필요가 있을 수 있다. 이러한 증기-액체 분리 장치는 임의의 진공 잔류물과 같이 대류 구역에 존재하는 보다 큰 비등점의 구성요소를 제거하는데 사용될 수 있다. 그러나, 도 1 내지 도 3의 탄화수소 전환 시스템(100, 200, 300)의 일부 구현예에서, 증기-액체 분리 장치는 필요하지 않을 수 있거나, 보다 큰 비등점의 탄화수소 분획 스트림(104)에 존재하는 것과 같은 보다 큰 비등점의 물질을 만나지 않기 때문에 덜 복잡할 수 있다. 부가적으로, 기술된 일부 구현예에서, 증기 분해 장치(148)는 비교적 중질 공급물의 처리에 의해 야기되기 때문에 보다 빈번하게(즉, 간헐적인 셧다운 없이) 작동될 수 있다. 이러한 보다 높은 작동 빈도는 때때로 증가된 온-스트림-인자로 지칭될 수 있다.
실시예
공급 원료 탄화수소의 전환을 위한 방법 및 시스템의 다양한 구현예가 다음의 실시예에 의해 더욱 명확해질 것이다. 실시예는 본질적으로 예시적인 것이고, 본 개시 내용의 주제를 제한하는 것으로 이해되어서는 안된다.
비교예 A
생산 수율을 공급 원료로서 수소화 처리된 아랍 경질 원유를 사용하는 증기 분해기 파일럿 플랜트에 의한 실험에 의해 결정하였다. 표 2A는 수소화 처리 전후의 공급 원료로 사용되는 아랍 경질 원유를 나타낸다. 대류 구역과 열분해 구역 사이의 통상적인 증기 분해 장치에서 사용되는 증기-액체 분리 장치의 효과를 시뮬레이션하기 위해 수소화 처리된 아랍 경질 원유를 540℃에서 예비 절단하여 공급 원료로부터 보다 더 큰 비등점의 분획을 제거하였다. 840℃ 코일 배출구 온도의 분해 가혹도를 테스트에 사용하였다. 비교예 A의 생산 수율을 표 2B에 나타내었다.
[표 2A]
Figure 112019029568352-pct00002
[표 2B]
Figure 112019029568352-pct00003
실시예 1
생산 수율은 도 1 및 도2에 도시된 반응기 시스템에 대해 컴퓨터 모델링하였으며, 여기서, 표 2A의 원유 공급 원료는 2개의 분획으로 분리되고 이어서 증기 분해 장치 및 고-가혹도 유동 촉매 분해 반응 장치에서 각각 처리된다. 고-가혹도 유동 촉매 분해 반응을 HS-FCC ASPEN 시뮬레이션을 사용하여 컴퓨터 모델링하고 증기 분해 반응을 SPYRO에서 모델링하였다. 이 모델은 아랍 경질 원유가 345℃ 초과(HS-FCC 반응기에서 처리됨) 및 345℃ 미만(증기 분해기에서 처리됨)의 비등점을 갖는 분획으로 분리되는 것을 기초로 하였다. 이 모델은 HS-FCC 반응기에서 분해되기 전에 질소, 황, 및 금속의 일부를 제거하기 위해 수소화 처리되는 HS-FCC 반응기에 공급되는 분획을 설명하였다. 수소화 처리 후의 공급물 조성을 파일럿 플랜트에서 실험적으로 결정하였으며, 비교예 A를 참조하여 표 2A에 나타낸 것과 동일하였다. 모델은 증기 분해 섹션에서 소멸(extinction)시키기 위해 nC2, nC3, 및 nC4를 재순환시켰다. SPYRO 시뮬레이션은 840℃의 코일 배출구 온도, 253.852 메가파스칼(MPa)의 유입구 압력, 0.7의 증기 대 오일 비율, 0.233초의 체류 시간, 및 187.712미터/초(m/s)의 배출구 속도를 설명하였다. 표 3은 실시예 1의 통합된 분해 도식에 대한 생산 수율을 나타내고, 표 4는 증기 분해기에서 분해된 보다 낮은 비등점의 분획에 대한 생산 수율을 나타내고, 표 5는 HS-FCC에서 분해된 보다 큰 비등점의 분획에 대한 생산 수율을 나타낸다.
[표 3]
Figure 112019029568352-pct00004
[표 4]
Figure 112019029568352-pct00005
[표 5]
Figure 112019029568352-pct00006
실시예 2
생산 수율을 도 3에 도시된 반응기 시스템에 대해 모델링하였으며, 여기서 원유 공급 원료는 2개의 분획으로 분리된 후 수소화 처리를 이용하지 않고 각각 증기 분해 장치 및 고-가혹도 유동 촉매 분해 반응 장치에서 처리하였다. 통합된 시스템은 600℃에서 약 30의 촉매 대 오일 비율의 벤치-스케일-다운 유동 촉매 분해를 사용하여 관찰된 고-가혹도 유동 촉매 분해 반응 데이터를 사용하여 ASPEN에서 모델링하고, 실시예 1에 개시된 바와 동일한 공정 파라미터를 이용하는 SPYRO에서의 모델에 의해 증기 분해 반응 데이터를 생성하였다. 이 모델은 경질 아랍 원유가 350℃ 초과(HS-FCC 반응기에서 처리됨) 및 350℃ 미만(증기 분해기에서 처리됨)의 비등점을 갖는 분획으로 분리되는 것을 기초로 하였다. 모델이 수행된 공급 원료는 수소화 처리가 없는 표 2A의 아랍 경질 원유였다. 모델은 840℃의 코일 배출구 온도 및 0.5의 증기 대 오일 비율의 분해 가혹도를 갖는 증기 분해 섹션에서 소멸시키기 위해 nC2, nC3, 및 nC4를 재순환시켰다. 표 6은 증기 분해기에서 분해된 보다 낮은 비등점의 분획에 대한 생산 수율을 나타내고, 표 7은 HS-FCC에서 분해된 보다 큰 비등점의 분획에 대한 생산 수율을 나타낸다.
[표 6]
Figure 112019029568352-pct00007
[표 7]
Figure 112019029568352-pct00008
이하의 청구범위들 중 하나 이상은 전이 문구로서 용어 "에 있어서"를 사용한다는 것에 유의해야 한다. 본 기술을 정의할 목적으로, 이 용어는 구조에 일련의 특성을 암시하기 위해 사용되는 개방형 전이 구문으로 청구범위에 도입되며 보다 일반적으로 사용되는 개방형 전제 용어인 "포함하는"과 같은 방식으로 해석되어야 함을 유의해야 한다.
특성에 할당된 임의의 2개의 정량적 값은 그 특성의 범위를 구성할 수 있고 주어진 특성의 모든 명시된 정량적 값으로부터 형성된 범위의 모든 화합이 본 개시에서 고려될 수 있음을 이해해야 한다.
본 개시 내용의 주제를 상세히 설명하고 특정 구현예를 참조하여, 본 개시 내용에 기재된 다양한 세부 사항은 본 설명에 수반되는 각 도면에 특정 요소가 도시되어 있는 경우에도, 이들 세부 사항이 설명된 다양한 실시예의 필수 구성인 요소를 의미하는 것으로 받아 들여서는 안된다. 오히려, 본 개시 내용에 첨부된 청구범위는 본 개시 내용의 폭 및 본 개시 내용에 기재된 다양한 구현예의 대응 범위를 나타내는 유일한 것으로 간주되어야 한다. 또한, 첨부된 청구범위의 범주를 벗어나지 않고 수정 및 변형이 가능하다는 것이 명백할 것이다.

Claims (22)

  1. 공급 원료 탄화수소를 처리하는 방법으로서,
    공급 원료 탄화수소를, 보다 낮은 비등점의 탄화수소 분획 및 보다 큰 비등점의 탄화수소 분획으로 이루어진 2개의 스트림으로 분리하는 단계;
    고-가혹도(high-severity) 유동 촉매 분해 반응 장치에서 보다 큰 비등점의 탄화수소 분획을 분해하여 촉매적으로 분해된 유출물을 형성하는 단계;
    증기 분해 장치에서 보다 낮은 비등점의 탄화수소 분획을 분해하여 증기 분해된 유출물을 형성하는 단계; 및
    촉매적으로 분해된 유출물 또는 증기 분해된 유출물 중 하나 또는 둘 모두를 분리하여 2개 이상의 석유 화학 제품을 형성하는 단계를 포함하는, 공급 원료 탄화수소를 처리하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    공급 원료 탄화수소가 원유를 포함하는, 공급 원료 탄화수소를 처리하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    석유 화학 제품 중 하나가 메탄, 에텐, 프로펜, 부텐, 또는 부타디엔 중 하나 이상을 포함하는, 공급 원료 탄화수소를 처리하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    중질 조(crude) 분획이 고-가혹도 유동 촉매 분해 반응 장치에서 분해되기 전에 보다 큰 비등점의 탄화수소 분획을 수소화 처리하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 수소화 처리는 보다 큰 비등점의 탄화수소 분획에서 황, 금속, 방향족, 및 질소 중 하나 이상의 함량을 감소시키는 단계를 포함하는, 공급 원료 탄화수소를 처리하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    고-가혹도(high-severity) 유동 촉매 분해 반응 장치에 도입하기 전에 보다 큰 비등점의 탄화수소 분획을 수소와 화합시키는 단계를 추가로 포함하는, 공급 원료 탄화수소를 처리하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    보다 큰 비등점의 탄화수소 분획과 화합된 적어도 일부의 수소는 재순환된 석유 화학 제품인, 공급 원료 탄화수소를 처리하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    공급 원료 탄화수소가 플래싱에 의해 보다 낮은 비등점의 탄화수소 분획 및 보다 큰 비등점의 탄화수소 분획으로 분리되는, 공급 원료 탄화수소를 처리하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    보다 낮은 비등점의 탄화수소 분획의 내용물이 400℃ 이하의 비등점을 갖고, 보다 큰 비등점의 탄화수소 분획의 내용물이 적어도 180℃의 비등점을 갖고, 보다 큰 비등점의 탄화수소 분획의 내용물의 비등점이 보다 낮은 비등점의 탄화수소 분획의 내용물의 비등점보다 더 큰, 공급 원료 탄화수소를 처리하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    분해된 보다 큰 비등점의 탄화수소 분획이,
    중량 기준 적어도 17 백만분율의 금속;
    중량 기준 적어도 135 백만분율의 황; 및
    중량 기준 적어도 50 백만분율의 질소 중 하나 이상을 포함하는, 공급 원료 탄화수소를 처리하는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    촉매적으로 분해된 유출물과 증기 분해된 유출물을 화합시키는 단계를 추가로 포함하는, 공급 원료 탄화수소를 처리하는 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    제1 분리기를 사용하여 촉매적으로 분해된 유출물로부터 나프타를 분리하는 단계; 및
    증기 분해된 유출물과 나프타를 화합시키는 단계를 추가로 포함하는, 공급 원료 탄화수소를 처리하는 방법.
  12. 공급 원료 탄화수소를 처리하는 방법으로서,
    공급 원료 탄화수소 스트림을 공급 원료 탄화수소 분리기에 도입하여 공급 원료 탄화수소를 보다 낮은 비등점의 탄화수소 분획 스트림 및 보다 큰 비등점의 탄화수소 분획 스트림으로 이루어진 2개의 스트림으로 분리하는 단계;
    보다 큰 비등점의 탄화수소 분획 스트림을 고-가혹도 유동 촉매 분해 반응 장치로 전달하여 보다 큰 비등점의 탄화수소 분획 스트림을 분해하여 촉매적으로 분해된 유출물 스트림을 형성하는 단계;
    보다 낮은 비등점의 탄화수소 분획 스트림을 증기 분해 장치로 전달하여 보다 낮은 비등점의 탄화수소 분획 스트림을 분해하여 증기 분해된 유출물 스트림을 형성하는 단계; 및
    촉매적으로 분해된 유출물 스트림 또는 증기 분해된 유출물 스트림 중 하나 또는 둘 모두를 분리하여 2개 이상의 석유 화학 제품 스트림을 형성하는 단계를 포함하는, 공급 원료 탄화수소를 처리하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    공급 원료 탄화수소 스트림이 원유를 포함하는, 공급 원료 탄화수소를 처리하는 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    석유 화학 제품 스트림 중 하나가 부텐을 포함하는, 공급 원료 탄화수소를 처리하는 방법.
  15. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    보다 큰 비등점의 탄화수소 분획을 유동 촉매 분해 반응 장치의 상류에 위치한 수소화 처리 장치로 전달하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 보다 큰 비등점의 탄화수소 분획이 유동 촉매 분해 반응 장치에 도입되기 전에 황 함량, 금속 함량, 방향족 함량, 또는 질소 함량 중 하나 이상의 함량이 수소화 처리 장치 내 중질 조 분획에서 감소되는, 공급 원료 탄화수소를 처리하는 방법.
  16. 제1항 또는 제12항에 있어서,
    고-가혹도 유동 촉매 분해 반응 장치가 적어도 500 ℃의 온도에서 작동하는, 공급 원료 탄화수소를 처리하는 방법.
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