KR20090052361A - Absorption recovery processing of fcc-produced light olefins - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 일반적으로 탄화수소 처리에 관한 것이며, 더욱 특히 중질 탄화수소 공급 원료의 분해에서 또는 분해에 의해 생성 또는 형성된 것과 같은, 경질 올레핀 함량이 높은 탄화수소 함유 물질의 처리에 관한 것이다.The present invention relates generally to hydrocarbon treatment, and more particularly to the treatment of hydrocarbon-containing materials having a high content of light olefins, such as those produced or formed by the decomposition of heavy hydrocarbon feedstocks or by the decomposition.
경질 올레핀은 다수의 화학 물질의 제조를 위한 공급 재료로서 역할을 한다. 경질 올레핀은 전통적으로 석유 공급원으로부터 유도된 것과 같은 탄화수소의 접촉 분해 또는 수증기 분해의 공정을 통해 제조되어 왔다. 중질 탄화수소 스트림의 유동화 접촉 분해(FCC)는 출발 물질이 감압 가스유(vacuum gas oil), 잔사유(reduced crude) 또는 비교적 비등점이 높은 탄화수소의 다른 공급원이던 간에 보통 이 출발 물질을 미분 또는 미립자 고상 물질로 구성된 것과 같은 촉매와 접촉시켜 수행한다. 촉매는 소정 레짐(regime)의 액상 수송물을 제조하기에 충분한 속도로 가스 또는 증기를 촉매를 통해 전달함으로써 유체 유사 방식(fluid-like manner)으로 수송된다. 오일과 유동화 물질의 접촉은 분해 반응을 촉진시킨다.Light olefins serve as feedstock for the production of many chemicals. Light olefins have traditionally been produced through processes of catalytic cracking or steam cracking of hydrocarbons such as those derived from petroleum sources. Fluidized catalytic cracking (FCC) of a heavy hydrocarbon stream usually results in fines or particulate solids, whether the starting material is vacuum gas oil, reduced crude or other sources of relatively high boiling hydrocarbons. It is carried out in contact with a catalyst such as consisting of. The catalyst is transported in a fluid-like manner by delivering gas or vapor through the catalyst at a rate sufficient to produce a liquid transport of a given regime. Contact of the oil with the fluidizing material promotes the decomposition reaction.
분해 반응으로 통상적으로 촉매 위에 코크스가 침착된다. 반응 구역을 빠져나가는 촉매를 통상적으로 "소비되었다", 즉 촉매 상의 코크스의 침착에 의해 부분 적으로 탈활성화되었다고 한다. 코크스는 수소 및 탄소로 이루어지며, 출발 물질과 함께 공정에 들어갈 수 있는 황 및 금속과 같은 다른 물질을 미량으로 포함할 수 있다. 코크스가 존재하면 소비된 촉매의 촉매 활성을 방해한다. 코크스는 분해 반응이 일어나는 촉매 표면 상의 산 부위를 차단하는 것으로 여겨진다. 소비된 촉매는 통상적으로 산소 함유 가스로의 산화에 의해 코크스를 제거할 목적으로, 촉매로부터 흡착된 탄화수소 및 가스를 제거하는 스트리퍼로, 그 다음 재생기로 운반된다. 이하 재생 촉매라고 지칭되는 스트리퍼 내 소비된 촉매에 비해 코크스 함량이 감소된 나머지 촉매를 수집하여 반응 구역으로 되돌린다. 촉매 표면으로부터 코크스가 산화되면 대량의 열이 방출되는데, 이 중 일부는 일반적으로 배연으로서 지칭되는 코크스 산화의 기상 생성물과 함께 재생기를 빠져 나간다. 열의 나머지는 재생 촉매와 함께 재생기로부터 배출된다. 유동화 촉매는 반응 구역과 재생 구역 사이를 계속 순환한다. 유동화 촉매는 촉매 기능을 제공할 뿐 아니라 한 구역에서 다른 구역으로 열을 전달하기 위한 매개체로서 작용한다. FCC 처리는 Tagamolila 등에게 허여된 US 5,360,533, Lomas에게 허여된 US 5,584,985, Castillo에게 허여된 US 5,858,206 및 Eng에게 허여된 US 6,843,906에 더욱 상세히 개시되어 있으며, 이들 특허 각각의 내용은 본 명세서에서 참고로 인용한다. 다양한 접촉 구역, 재생 구역 및 스트리핑 구역과 다양한 구역 사이의 촉매 운송을 위한 배치에 대한 상세한 설명은 당업자에게 잘 알려져 있다.The decomposition reaction typically deposits coke on the catalyst. The catalyst exiting the reaction zone is usually said to be "consumed", ie partially deactivated by the deposition of coke on the catalyst. The coke consists of hydrogen and carbon and may contain traces of other materials such as sulfur and metals that may enter the process with the starting materials. The presence of coke interferes with the catalytic activity of the spent catalyst. Coke is believed to block acid sites on the catalyst surface where decomposition reactions occur. The spent catalyst is typically conveyed to a stripper to remove adsorbed hydrocarbons and gases from the catalyst for the purpose of removing coke by oxidation with an oxygen containing gas. The remaining catalyst with reduced coke content compared to the spent catalyst in the stripper, hereinafter referred to as regenerated catalyst, is collected and returned to the reaction zone. When coke is oxidized from the catalyst surface, a large amount of heat is released, some of which exit the regenerator with the gaseous product of coke oxidation, commonly referred to as flue gas. The remainder of the heat is discharged from the regenerator with the regeneration catalyst. The fluidization catalyst continues to circulate between the reaction zone and the regeneration zone. Fluidization catalysts not only provide catalytic function but also act as mediators for transferring heat from one zone to another. FCC treatments are described in more detail in US 5,360,533 to Tagamolila et al., US 5,584,985 to Lomas, US 5,858,206 to Castillo and US 6,843,906 to Eng, the contents of each of which are incorporated herein by reference. do. Detailed descriptions of the various contacting zones, regeneration zones and arrangements for catalyst transport between the stripping zones and the various zones are well known to those skilled in the art.
FCC 반응기는 경유 또는 중질 공급물을 광범위한 생성물로 분해시키는 역할을 한다. FCC 유닛으로부터 나온 분해된 증기는 가스 스트림, 휘발유 유분, 경 순 환유(light cycle oil, LCO), 중 순환유(heavy cycle oil, HCO) 성분을 비롯한 정제유(clarified oil, CO)를 제공하는, 통상적으로 주컬럼 형태의 분리 구역에 진입한다. 가스 스트림은 건조 가스, 즉 수소 및 C1 및 C2 탄화수소, 및 종종 보통 습윤 가스라고도 지칭되는 액화 석유 가스("LPG"), 즉 C3 및 C4 탄화수소를 포함할 수 있다.FCC reactors serve to decompose light oil or heavy feeds into a wide range of products. Decomposed steam from the FCC unit is typically used to provide purified oil (CO), including gas streams, gasoline fractions, light cycle oil (LCO) and heavy cycle oil (HCO) components. Enters the separation column in the form of main column. The gas stream may comprise dry gas, ie hydrogen and C 1 and C 2 hydrocarbons, and liquefied petroleum gas (“LPG”), often also commonly referred to as wet gas, ie C 3 and C 4 hydrocarbons.
폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 제조를 위한 것과 같은 다양한 석유 화학 용도를 위한 에틸렌 및 프로필렌과 같은 경질 올레핀에 대한 필요 및 수요 증가 뿐 아니라, 일반적으로 환경 고려로 인해 휘발유 혼합 성분으로서 덜 바람직한 부틸렌 및 펜텐과 같은 중질 올레핀을 비교적 덜 생성하고자 하는 요망을 고려하여, 결과로 나온 생성물 슬레이트 내 경질 올레핀의 상대량을 증가시키기 위해 중질 탄화수소 공급 원료의 분해 반응 처리를 실시하는 것이 바람직할 수 있다.In addition to the increased demand and demand for light olefins such as ethylene and propylene for various petrochemical applications, such as for the production of polyethylene, polypropylene, etc., butylene and pentene, which are generally less desirable as gasoline blending components due to environmental considerations, In view of the desire to produce relatively less such heavy olefins, it may be desirable to carry out the decomposition reaction treatment of the heavy hydrocarbon feedstock in order to increase the relative amount of light olefins in the resulting product slate.
연구 노력으로 더 높은 상대 수율의 경질 올레핀, 즉 에틸렌 및 프로필렌을 제조 또는 생성하는 FCC 공정이 개발되었다. 이러한 공정은 Pittman 등에게 허여된 US 6,538,169에 더욱 상세히 개시되어 있으며, 이의 내용은 본 명세서에서 그 전체를 참고로 인용한다. 거기에 논의된 바와 같이, 탄화수소 공급물 스트림을 바람직하게는 재생 촉매 및 코크스화 촉매(coked catalyst)를 포함하는 혼합된 촉매와 접촉시킬 수 있다. 촉매는 제1 성분 및 제2 성분을 포함하는 조성물을 포함한다. 제2 성분은 공극 크기가 중간 이하인 제올라이트를 포함하는데, 상기 제올라이트는 촉매 조성물의 1 중량% 이상을 구성한다. 라이저(riser)에서 접촉시켜 공급물 스트림 내 탄화수소를 분해하여, 경질 올레핀 및 코크스화 촉매를 포함하는 탄화수소 생성물을 함유하는 분해된 스트림을 얻는다. 분해된 스트림이 라이저의 말단을 통과하여 탄화수소 공급물 스트림이 평균 2 초 이하 동안 라이저에서 혼합된 촉매와 접촉한다.Research efforts have developed FCC processes to produce or produce higher relative yields of light olefins, ie ethylene and propylene. This process is disclosed in more detail in US Pat. No. 6,538,169 to Pittman et al., The contents of which are incorporated herein by reference in their entirety. As discussed therein, the hydrocarbon feed stream may be contacted with a mixed catalyst, preferably comprising a regenerated catalyst and a coked catalyst. The catalyst comprises a composition comprising a first component and a second component. The second component comprises a zeolite having a median or less pore size, wherein the zeolite comprises at least 1% by weight of the catalyst composition. Contact at the riser to crack the hydrocarbons in the feed stream to obtain a cracked stream containing hydrocarbon products comprising light olefins and coking catalyst. The cracked stream passes through the ends of the riser so that the hydrocarbon feed stream contacts the mixed catalyst in the riser for an average of 2 seconds or less.
에틸렌 및 프로필렌과 같은 경질 올레핀에 대한 필요 및 수요 증가를 고려하여, 이러한 FCC 공정 유출물로부터 경질 올레핀을 분리 및 회수하기 위한 개선된 처리 및 배치에 대한 필요 및 수요가 존재한다. In view of the increased need and demand for light olefins such as ethylene and propylene, there is a need and demand for improved treatments and batches for separating and recovering light olefins from these FCC process effluents.
발명의 개요Summary of the Invention
본 발명의 일반적인 목적은 중질 탄화수소 공급 원료를 접촉 분해시켜 선택된 탄화수소 분획을 얻기 위한 개선된 공정 및 시스템을 제공하는 것이다.It is a general object of the present invention to provide an improved process and system for catalytically cracking heavy hydrocarbon feedstocks to obtain selected hydrocarbon fractions.
본 발명의 일반적인 목적은 유동화 반응기 구역에서 중질 탄화수소 공급 원료를 탄화수소 분해 촉매와 접촉시켜 경질 올레핀을 비롯한 다양한 분해 탄화수소 생성물을 포함하는 탄화수소 유출물을 생성시키는 단계를 수반하는 것과 같은 특정 공정을 거쳐 적어도 부분적으로 달성할 수 있다. 하나의 바람직한 구체예에 따르면, 탄화수소 분해 촉매는 바람직하게는 공극이 큰 분자체를 포함하는 제1 성분 및 공극 크기가 중간 이하인 제올라이트를 포함하는 제2 성분을 포함하는 조성물이며, 상기 공극 크기가 중간 이하인 제올라이트는 촉매 조성물의 1.0 중량% 이상을 구성한다. 탄화수소 유출물을 분리 구역에서 분리하여 1 이상의 분리기 액체 스트림 및 분리기 증기 스트림을 형성시킨다. 1 이상의 분리기 액체 스트림은 C3+ 탄화수소를 포함한다. 분리기 증기 스트림은 C3- 탄화수소를 포함한다. 분리기 증기 스트림을 흡수 구역에서 제1 흡수 용매와 접촉 분해시켜 이로부터 C3+ 탄화수소를 회수하고 C2- 탄화수소 물질을 포함하는 공정 스트림(process stream)을 형성시킨다. C2- 탄화수소 물질을 바람직하게는 1 이상의 분리기 액체 스트림으로부터 스트리핑하여 실질적으로 C2- 탄화수소가 없는 C3+ 탄화수소 공정 스트림을 형성시킬 수 있다. C5+ 탄화수소 물질을 C3+ 탄화수소 공정 스트림으로부터 분리하여 C5+ 탄화수소 물질을 포함하는 제1 생성물 공정 스트림, 및 C3 및 C4 탄화수소를 포함하는 제2 생성물 공정 스트림을 형성시킨다. 적어도 제1 생성물 스트림의 제1 부분을 바람직하게는 적어도 제1 흡수 용매의 일부로서 흡수 구역에 도입한다.A general object of the present invention is at least in part through a specific process, such as in the step of contacting a heavy hydrocarbon feedstock with a hydrocarbon cracking catalyst in a fluidization reactor zone to produce a hydrocarbon effluent comprising various cracked hydrocarbon products, including light olefins. Can be achieved with According to one preferred embodiment, the hydrocarbon cracking catalyst is preferably a composition comprising a first component comprising a molecular sieve having a large pore size and a second component comprising a zeolite having a pore size of less than or equal to medium, wherein the pore size is medium. The following zeolite constitutes at least 1.0% by weight of the catalyst composition. The hydrocarbon effluent is separated in the separation zone to form one or more separator liquid streams and separator vapor streams. At least one separator liquid stream comprises a C 3 + hydrocarbon. The separator vapor stream comprises C 3 -hydrocarbons. The separator vapor stream to decompose in contact with the first absorbing solvent in an absorption zone recovering the C 3 + hydrocarbon therefrom and C 2 - to form a process stream (process stream) containing the hydrocarbon material. The C 2 -hydrocarbon material may preferably be stripped from one or more separator liquid streams to form a C 3 + hydrocarbon process stream that is substantially free of C 2 -hydrocarbons. C 5 + hydrocarbon material is separated from the C 3 + hydrocarbon process stream to form a first product process stream comprising C 5 + hydrocarbon material and a second product process stream comprising C 3 and C 4 hydrocarbons. At least a first portion of the first product stream is introduced into the absorption zone, preferably at least as part of the first absorption solvent.
종래 기술은 일반적으로 바람직할 수 있는 효과적이고 효율적인 방식으로 중질 탄화수소 공급 원료의 접촉 분해를 거쳐 경질 올레핀을 얻기 위한 처리 기법 및 배치를 제공하지 못 한다. 더욱 특히, 종래 기술은 일반적으로 유리하게는 특정하게 원하는 범위의 탄화수소를 함유하는 공정 스트림을 생성시키거나 얻기 위해 흡수에 기초한 생성물 회수를 이용하는 이러한 처리 기법 및 배치를 제공하지 못 한다.The prior art generally does not provide processing techniques and batches for catalytic light olefins via catalytic cracking of heavy hydrocarbon feedstocks in an effective and efficient manner which may be desirable. More particularly, the prior art generally does not provide such treatment techniques and arrangements that advantageously utilize product recovery based on absorption to produce or obtain a process stream containing a particular desired range of hydrocarbons.
다른 구체예에 따르면, 중질 탄화수소 공급 원료를 접촉 분해시켜 선택된 탄화수소 분획을 얻는 방법은 탄화수소 분해 반응 조건에서 유동화 반응기 구역에서 중질 탄화수소 공급 원료를 재생 촉매 및 코크스화 촉매를 포함하는 혼합된 분해 촉매와 접촉시켜 경질 올레핀을 비롯한 다양한 탄화수소 생성물을 포함하는 탄화수소 유출물 스트림을 생성시키는 단계를 수반한다. 촉매는 바람직하게는 공극이 큰 분자체를 포함하는 제1 성분 및 공극 크기가 중간 이하인 제올라이트를 포함하는 제2 성분을 포함하는 조성물이다. 공극 크기가 중간 이하인 제올라이트는 촉매 조성물의 1.0 중량% 이상을 구성한다.According to another embodiment, a process for catalytically cracking a heavy hydrocarbon feedstock to obtain a selected hydrocarbon fraction comprises contacting the heavy hydrocarbon feedstock in a fluidization reactor zone with a mixed cracking catalyst comprising a regeneration catalyst and a coking catalyst under hydrocarbon cracking conditions. To produce a hydrocarbon effluent stream comprising various hydrocarbon products including light olefins. The catalyst is preferably a composition comprising a first component comprising a large molecular sieve and a second component comprising a zeolite of medium or lower pore size. Zeolites with medium or lower pore sizes make up at least 1.0% by weight of the catalyst composition.
상기 방법은 분리 구역에서 탄화수소 유출물을 분리하여 1 이상의 분리기 고압 액체 스트림 및 분리기 고압 증기 스트림을 형성시키는 단계를 더 수반한다. 1 이상의 분리기 고압 액체 스트림은 C3+ 탄화수소를 포함한다. 분리기 고압 증기 스트림은 C3- 탄화수소를 포함한다. 분리기 고압 증기 스트림을 1차 흡수기에서 제1 흡수 용매와 접촉시켜 주로 C2- 탄화수소 및 잔류량의 C3+ 탄화수소를 포함하는 제1 1차 흡수기 공정 스트림을 형성시킨다. 제1 1차 흡수기 공정 스트림을 제2 흡수 용매와 접촉시켜 C2- 탄화수소 물질을 포함하는 공정 스트림 및 잔류 C3+ 탄화수소 및 제2 흡수 용매를 포함하는 공정 스트림을 형성시킨다. C2- 탄화수소 물질을 분리기 고압 액체 스트림으로부터 스트리핑하여 실질적으로 C2- 탄화수소가 없는 C3+ 탄화수소 공정 스트림을 형성시킨다. C5+ 탄화수소 물질을 C3+ 탄화수소 공정 스트림으로부터 분리하여 C5+ 탄화수소 물질을 포함하는 제1 생성물 공정 스트림, 및 C3 및 C4 탄화수소를 포함하는 제2 생성물 공정 스트림을 형성시킨다. 상기 방법은 적어도 제1 생성물 스트림의 제1 부분을 대부분의 제1 흡수 용매로서 1차 흡수기로 유도하는 단계를 수반한다.The method further involves separating the hydrocarbon effluent in the separation zone to form at least one separator high pressure liquid stream and separator high pressure vapor stream. At least one high-pressure separator liquid stream and a C 3 + hydrocarbon. The separator high pressure vapor stream comprises C 3 -hydrocarbons. The separator high pressure vapor stream is contacted with a first absorbing solvent in the primary absorber to form a first primary absorber process stream comprising mainly C 2 -hydrocarbons and residual C 3 + hydrocarbons. First contacting the primary absorber 1 process stream with a second solvent absorbing C 2 - to form a process stream comprising a process stream and the residual C 3 + hydrocarbons and a second absorption solvent containing the hydrocarbon material. The C 2 -hydrocarbon material is stripped from the separator high pressure liquid stream to form a C 3 + hydrocarbon process stream that is substantially free of C 2 -hydrocarbons. C 5 + hydrocarbon material is separated from the C 3 + hydrocarbon process stream to form a first product process stream comprising C 5 + hydrocarbon material and a second product process stream comprising C 3 and C 4 hydrocarbons. The method involves directing at least a first portion of the first product stream to the primary absorber as most of the first absorbent solvent.
중질 탄화수소 공급 원료를 접촉 분해시켜 선택된 탄화수소 분획을 얻기 위한 시스템도 제공된다. 하나의 바람직한 구체예에 따르면, 이러한 시스템은 중질 탄화수소 공급 원료가 탄화수소 분해 반응 조건에서 재생 촉매 및 코크스화 촉매를 포함하는 혼합된 촉매와 접촉하여 경질 올레핀을 비롯한 탄화수소 생성물을 함유하는 분해된 유출물 스트림을 생성시키는 유동화 반응기 구역을 포함한다.A system is also provided for catalytically cracking heavy hydrocarbon feedstocks to obtain selected hydrocarbon fractions. According to one preferred embodiment, such a system comprises a cracked effluent stream containing hydrocarbon products, including light olefins, in which the heavy hydrocarbon feedstock is contacted with a mixed catalyst comprising a regeneration catalyst and a coking catalyst under hydrocarbon cracking reaction conditions. And a fluidization reactor zone to produce the same.
시스템은 또한 분해된 유출물 스트림을 분리하여 1 이상의 분리기 액체 스트림 및 분리기 증기 스트림을 형성시키는 분리 구역을 포함한다. 1 이상의 분리기 액체 스트림은 C3+ 탄화수소를 포함한다. 분리기 증기 스트림은 C3- 탄화수소를 포함한다.The system also includes a separation zone for separating the cracked effluent stream to form one or more separator liquid streams and separator vapor streams. At least one separator liquid stream comprises a C 3 + hydrocarbon. The separator vapor stream comprises C 3 -hydrocarbons.
시스템은 제1 흡수 용매 내 분리기 고압 증기 스트림으로부터 C3+ 탄화수소를 흡수하여 에틸렌을 비롯한 C2- 탄화수소를 포함하는 흡수 구역 유출물 스트림을 형성시키는 흡수 구역을 더 포함한다. 분리기 액체 스트림으로부터 C2- 탄화수소 물질을 스트리핑하여 실질적으로 C2- 탄화수소가 없는 C3+ 공정 스트림을 형성시키는 스트리퍼가 제공된다. C3+ 탄화수소 공정 스트림으로부터 C5+ 탄화수소 물질을 분리하여 C5+ 탄화수소 물질을 포함하는 제1 공정 스트림, 및 C3 및 C4 탄화수소를 포함하는 제2 공정 스트림을 형성시키는 탈부탄기(debutanizer)가 제공된다. 시스템은 또한 적어도 제1 생성물 스트림의 제1 부분을 대부분의 제1 흡수 용매로서 흡수 구역에 도입하는 공정 라인(process line)을 포함한다.The system absorbs C 3 + C 2 hydrocarbons, including ethylene from the high pressure separator vapor stream in a first absorption solvent further comprises an absorption zone to form an absorption zone effluent stream comprising hydrocarbons. A stripper is provided that strips the C 2 -hydrocarbon material from the separator liquid stream to form a C 3 + process stream that is substantially free of C 2 -hydrocarbons. Debutanizer for separating C 5 + hydrocarbon material from a C 3 + hydrocarbon process stream to form a first process stream comprising C 5 + hydrocarbon material and a second process stream comprising C 3 and C 4 hydrocarbons ) Is provided. The system also includes a process line for introducing at least a first portion of the first product stream into the absorption zone as most of the first absorption solvent.
본 명세서에서 사용된 바의 "경질 올레핀"에 대한 지칭은 일반적으로 단독 또는 혼합된 C2 및 C3 올레핀, 즉 에틸렌 및 프로필렌을 지칭하는 것으로 이해해야 한다.Reference to “light olefins” as used herein should generally be understood to refer to C 2 and C 3 olefins, ie ethylene and propylene, alone or in combination.
"실질적으로 이산화탄소가 없는"이라는 적절한 공정 스트림 또는 경질 올레핀 물질에 대한 지칭은 바람직하게는 일반적으로 100 ppm 미만의 이산화탄소, 바람직하게는 10 ppm 미만의 이산화탄소, 더욱 바람직하게는 1 ppm 미만의 이산화탄소를 함유하는 이러한 경질 올레핀 물질 또는 공정 스트림을 일반적으로 지칭하는 것으로 이해해야 한다. Reference to a suitable process stream or light olefin material "substantially free of carbon dioxide" preferably contains generally less than 100 ppm carbon dioxide, preferably less than 10 ppm carbon dioxide, more preferably less than 1 ppm carbon dioxide. It should be understood that these light olefin materials or process streams are generally referred to.
"에틸렌이 풍부한"이라는 공정 스트림에 대한 지칭은 일반적으로 적어도 20%의 에틸렌을 포함하는, 그리고 적어도 특정의 바람직한 구체예에 따르면 대안적으로 적어도 25%의 에틸렌, 적어도 30%의 에틸렌, 적어도 35%의 에틸렌, 적어도 40%의 에틸렌 또는 40 내지 60%의 에틸렌을 포함하는 이러한 공정 스트림을 지칭하는 것으로 이해해야 한다.Reference to a process stream “ethylene rich” generally comprises at least 20% ethylene, and at least according to certain preferred embodiments alternatively at least 25% ethylene, at least 30% ethylene, at least 35% Should be understood to refer to such a process stream comprising ethylene, at least 40% ethylene or 40 to 60% ethylene.
"Cx 탄화수소"에 대한 지칭은 첨자 "x"로 표시되는 수의 탄소 원자를 갖는 탄화수소 분자를 지칭하는 것으로 이해해야 한다. 유사하게, 용어 "Cx 함유 스트림"은 Cx 탄화수소를 함유하는 스트림을 지칭한다. 용어 "Cx+ 탄화수소"는 첨자 "x" 이상으로 표시되는 수의 탄소 원자를 갖는 탄화수소 분자를 지칭한다. 예컨대, "C4+ 탄화수소"는 C4, C5 및 탄소수가 더 높은 탄화수소를 포함한다. 용어 "Cx- 탄화수소"는 첨자 "x" 이하로 표시되는 수의 탄소 원자를 갖는 탄화수소 분자를 지칭한다. 예컨대, "C4- 탄화수소"는 C4, C3 및 탄소수가 더 낮은 탄화수소를 포함한다. Reference to "C x hydrocarbon" should be understood to refer to hydrocarbon molecules having the number of carbon atoms represented by the subscript "x". Similarly, the term "C x containing stream" refers to a stream containing C x hydrocarbons. The term "C x + hydrocarbon" refers to a hydrocarbon molecule having a number of carbon atoms represented by the subscript "x" or more. For example, “C 4 + hydrocarbons” includes C 4 , C 5 and higher carbon atoms. The term "C x -hydrocarbon" refers to a hydrocarbon molecule having the number of carbon atoms represented by the subscript "x" or less. For example, “C 4 -hydrocarbons” include C 4 , C 3 and lower carbon number hydrocarbons.
다른 목적 및 이점은 첨부 청구 범위 및 도면과 관련하여 기재한 하기 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백할 것이다.Other objects and advantages will be apparent to those skilled in the art from the following detailed description, which is set forth in conjunction with the appended claims and drawings.
도 1은 하나의 바람직한 구체예에 따라 흡수에 기초한 생성물 회수를 거쳐 중질 탄화수소 공급 원료를 접촉 분해시켜 경질 올레핀을 비롯한 선택된 탄화수소 분획을 얻기 위한 시스템의 단순화 개략도이다. 1 is a simplified schematic diagram of a system for catalytically cracking a heavy hydrocarbon feedstock via product recovery based on absorption to obtain selected hydrocarbon fractions, including light olefins, according to one preferred embodiment.
상세한 설명details
흡수에 기초한 생성물 회수를 거쳐 선택된 탄화수소 분획이 얻어지는 탄화수소 분해 처리를 거쳐 중질 탄화수소 공급 원료를 효과적이고 효율적으로 처리하기 위한 처리 기법 및 배치가 제공된다.Treatment techniques and batches are provided for the efficient and efficient treatment of heavy hydrocarbon feedstocks via hydrocarbon cracking treatments where product recovery based on absorption results in selected hydrocarbon fractions.
도 1은 일반적으로 참조 부호 210으로 지정되는, 본 발명의 일구체예에 따라 흡수에 기초한 생성물 회수를 거쳐 중질 탄화수소 공급 원료를 접촉 분해시켜 경질 올레핀을 얻기 위한 시스템을 개략 도시한다. 당업자 및 본 명세서에 제공된 교시에 의해 안내받는 기술자는 도시된 시스템이 일부 열 교환기, 공정 제어 시스템, 펌프, 분별 시스템 등을 비롯한 공정 장비의 다양한 일반적인 또는 통상적인 부분 을 제외하여 단순화된 것임을 인식 및 이해할 것이다. 도면에 도시된 공정 흐름은 본 발명의 기본적인 전체 개념에서 벗어나지 않는 한 다수의 측면에서 변형될 수 있음도 이해할 수 있다.FIG. 1 schematically depicts a system for catalytically cracking heavy hydrocarbon feedstocks to obtain light olefins via product recovery based on absorption in accordance with one embodiment of the present invention, generally designated 210. Those skilled in the art and those guided by the teachings provided herein will recognize and understand that the illustrated system is simplified, with the exception of various general or conventional parts of the process equipment, including some heat exchangers, process control systems, pumps, fractionation systems, and the like. will be. It is also to be understood that the process flow shown in the figures may be modified in many respects without departing from the basic overall concept of the invention.
시스템(210)에서, 적절한 중질 탄화수소 공급 원료 스트림이 라인(212)을 거쳐 유동화 반응기 구역(214)으로 도입되는데, 여기서 중질 탄화수소 공급 원료가 탄화수소 분해 촉매 구역과 접촉하여 경질 올레핀을 비롯한 다양한 탄화수소 생성물을 포함하는 탄화수소 유출물이 생성된다.In
이러한 구체예의 실시에 사용하기 위한 적절한 유동화 접촉 분해 반응기 구역은 상기 기재한 Pittman 등에게 허여된 US 6,538,169에 개시된 바와 같이 분리기 용기, 재생기, 혼합 용기, 및 전환이 일어나는 공기 수송(pneumatic conveynace) 구역을 제공하는 수직 라이저를 포함한다. 배치는 특정하게 기재된 방식으로 촉매를 순환시키고 공급물과 접촉한다.Suitable fluidized catalytic cracking reactor zones for use in the practice of this embodiment provide separator vessels, regenerators, mixing vessels, and pneumatic conveynace zones where conversion occurs, as disclosed in US Pat. No. 6,538,169 to Pittman et al. Described above. It includes a vertical riser. The batch circulates the catalyst and contacts the feed in the manner specified.
더욱 상세하게는 그리고 거기에 기재된 바와 같이, 촉매는 통상적으로 동일한 매트릭스 상에 존재하거나 존재하지 않을 수 있는 2개 성분을 포함한다. 2개 성분은 전체 시스템 도처에 순환된다. 제1 성분은 유동화 접촉 분해의 분야에 사용되는 잘 알려진 촉매 중 임의의 것, 예컨대 활성 무정질 클레이형 촉매 및/또는 고활성 결정질 분자체를 포함할 수 있다. 분자체 촉매는 소정 생성물에 대해 매우 개선된 선택도로 인해 무정질 촉매에 비해 바람직하다. 제올라이트는 FCC 공정에서 가장 흔히 사용되는 분자체이다. 바람직하게는, 제1 촉매 성분은 공극이 큰 제올라이트, 예컨대 Y형 제올라이트, 활성 알루미나 물질, 실리카 또는 알루미나를 포함하 는 접착제 물질 및 카올린과 같은 불활성 충전제를 포함한다.More specifically and as described therein, the catalyst typically comprises two components which may or may not be present on the same matrix. The two components are circulated throughout the entire system. The first component may comprise any of the well known catalysts used in the field of fluidized catalytic cracking, such as active amorphous clay type catalysts and / or highly active crystalline molecular sieves. Molecular sieve catalysts are preferred over amorphous catalysts because of the greatly improved selectivity for a given product. Zeolites are the most commonly used molecular sieves in FCC processes. Preferably, the first catalyst component comprises a large pore zeolite such as Y zeolite, active alumina material, adhesive material comprising silica or alumina and inert fillers such as kaolin.
제1 촉매 성분에 적절한 제올라이트 분자체는 평균 공극 크기가 커야 한다. 통상적으로, 공극 크기가 큰 분자체는 10원 초과 그리고 통상적으로 12원 고리로 정의되는 유효 직경이 0.7 ㎚를 초과하는 개구부를 갖는 공극을 갖는다. 큰 공극의 공극 크기 지수는 31 이상이다. 적절한 큰 공극의 제올라이트 성분은 X형 및 Y형 제올라이트와 같은 합성 제올라이트, 모데나이트 및 포자사이트(faujasite)를 포함한다. 희토류 함량이 낮은 Y 제올라이트가 제1 촉매 성분에 바람직함이 밝혀졌다. 희토류 함량이 낮다는 것은 촉매의 제올라이트 부분에 희토류 산화물이 1.0 중량% 이하임을 지칭한다. 더블유 알 그레이스 앤드 컴퍼니가 제조하는 Octacat™ 촉매는 적절한, 희토류 함량이 낮은 Y-제올라이트 촉매이다. Zeolite molecular sieves suitable for the first catalyst component should have a large average pore size. Typically, molecular sieves with large pore sizes have pores with openings greater than 10 nm and typically greater than 0.7 nm in diameter, defined as 12 membered rings. Large pore pore size index is above 31. Suitable large pore zeolite components include synthetic zeolites such as X- and Y-type zeolites, mordenite and faasite. It has been found that Y zeolites with a low rare earth content are preferred for the first catalyst component. Low rare earth content refers to 1.0 wt% or less of rare earth oxides in the zeolite portion of the catalyst. Octacat ™ catalysts manufactured by W. Grace and Company are suitable low rare earth Y-zeolite catalysts.
제2 촉매 성분은 ZSM-5, ZSM-11, ZSM-12, ZSM-23, ZSM-35, ZSM-38, ZSM-48 및 다른 유사한 물질로 예시되는 중간 공극 또는 소공극의 제올라이트 촉매를 함유하는 촉매를 포함한다. US 3,702,886은 ZSM-5를 개시한다. 다른 적절한 중간 공극 또는 소공극의 제올라이트는 페리어라이트, 에리오나이트, 및 페트롤레오스 드 베네주엘라 에스에이가 개발한 ST-5를 포함한다. 제2 촉매 성분은 바람직하게는 실리카 또는 알루미나와 같은 접착제 물질 및 카올린과 같은 불활성 충전제 물질을 포함하는 매트릭스 상에 중간 공극 또는 소공극의 제올라이트를 분산시킨다. 제2 성분은 또한 베타 제올라이트와 같은 몇몇 다른 활성 물질을 포함할 수 있다. 이들 촉매 조성물은 10 내지 25 중량%의 결정질 제올라이트 함량 및 75 내지 90 중량%의 매트릭스 물질 함량을 갖는다. 25 중량%의 결정질 제올라이트 물질을 함유하는 촉 매가 바람직하다. 만족스러운 내마모성을 갖는다면 결정질 제올라이트 함량이 더 큰 촉매를 사용할 수 있다. 중간 공극 및 소공극의 제올라이트는 0.7 ㎚ 이하의 유효 공극 개구부 직경, 10원 이하의 고리 및 31 미만의 공극 크기 지수를 갖는 것을 특징으로 한다.The second catalyst component contains a medium or small pore zeolite catalyst exemplified by ZSM-5, ZSM-11, ZSM-12, ZSM-23, ZSM-35, ZSM-38, ZSM-48 and other similar materials. It includes a catalyst. US 3,702,886 discloses ZSM-5. Other suitable intermediate or small pore zeolites include Ferrilite, Erioneite, and ST-5 developed by Petroleum de Venezuela SA. The second catalyst component preferably disperses the mesoporous or small pore zeolite on a matrix comprising an adhesive material such as silica or alumina and an inert filler material such as kaolin. The second component may also include some other active substance, such as beta zeolite. These catalyst compositions have a crystalline zeolite content of 10 to 25% by weight and a matrix material content of 75 to 90% by weight. Catalysts containing 25% by weight of crystalline zeolite material are preferred. Catalysts with higher crystalline zeolite content can be used if they have satisfactory wear resistance. The zeolites of the intermediate and small pores are characterized by having an effective pore opening diameter of 0.7 nm or less, a ring of 10 members or less, and a pore size index of less than 31.
총 촉매 조성물은 1 내지 10 중량%의 중간 공극 내지 소공극의 제올라이트를 함유해야 하며, 1.75 중량% 이상이 바람직하다. 제2 촉매 성분이 25 중량%의 결정질 제올라이트를 함유하는 경우, 조성물은 4 내지 40 중량%의 제2 촉매 성분을 함유하며, 7 중량% 이상의 함량이 바람직하다. ZSM-5 및 ST-5 형 제올라이트가 특히 바람직한데, 이것은 이의 높은 코크스 비저항(coke resistivity)이 촉매 조성물이 라이저를 다수 통과하게 하면서 활성 분해 위치를 보존시켜 전체 활성을 유지시키는 경향이 있을 수 있기 때문이다. 제1 촉매 성분은 촉매 조성물의 나머지를 구성할 것이다. 촉매 조성물 중 제1 성분 대 제2 성분의 상대 비는 FCC 유닛 전체에 걸쳐 실질적으로 변하지 않을 것이다.The total catalyst composition should contain from 1 to 10% by weight of medium to small pore zeolites, preferably at least 1.75% by weight. If the second catalyst component contains 25% by weight of crystalline zeolite, the composition contains 4 to 40% by weight of the second catalyst component, with a content of at least 7% by weight. ZSM-5 and ST-5 type zeolites are particularly preferred because their high coke resistivity can tend to maintain active activity by preserving active decomposition sites while allowing the catalyst composition to pass through a large number of risers. to be. The first catalyst component will constitute the remainder of the catalyst composition. The relative ratio of the first component to the second component in the catalyst composition will not change substantially throughout the FCC unit.
촉매 조성물의 제2 성분 중 중간 공극 또는 소공극의 제올라이트의 농도가 높은 것은 경질 나프타 범위 분자를 추가로 분해함으로써 경질 올레핀에 대한 선택도를 개선시킨다. 그러나 동시에, 생성된 농도가 더 낮은 제1 촉매 성분은 꽤 높은 수준으로 중질 공급물 분자의 전환을 유지시키기에 충분한 활성을 여전히 나타낸다.The high concentration of zeolites in the middle pore or small pore of the second component of the catalyst composition further improves the selectivity for light olefins by further degrading the light naphtha range molecules. At the same time, however, the resulting lower first catalyst component still exhibits sufficient activity to maintain conversion of the heavy feed molecules to quite high levels.
본 발명에 따른 처리에 적절한 비교적 중질인 공급물은 통상적인 FCC 공급 원료 또는 비등점이 높은 공급물 또는 잔류 공급물을 포함한다. 흔한 통상적인 공 급 원료는 통상적으로 대기 잔류물의 진공 분별에 의해 제조된 탄화수소 물질이며 넓은 비등점 범위가 315 내지 622℃(600 내지 1150℉)이고, 더욱 통상적으로는 더 좁은 비등점 범위가 343 내지 551℃(650 내지 1025℉)인 감압 가스유이다. 중질 또는 잔류 공급물, 즉 499℃(930℉) 이상에서 비등하는 탄화수소 분획도 적절하다. 본 발명의 유동화 접촉 분해 처리는 통상적으로 177℃(350℉) 이상에서 비등하는 나프타 범위 탄화수소보다 중질인 공급 원료에 적절하다. Relatively heavy feeds suitable for processing according to the present invention include conventional FCC feedstocks or high boiling feed or residual feeds. Common common feedstocks are hydrocarbon materials, typically prepared by vacuum fractionation of atmospheric residues, with a wide boiling point range of 315 to 622 ° C. (600 to 1150 ° F.), and more typically narrower boiling point ranges of 343 to 551 ° C. (650 to 1025 ° F.). Also suitable are heavy or residual feeds, ie hydrocarbon fractions boiling above 499 ° C. (930 ° F.). The fluidized catalytic cracking treatment of the present invention is suitable for feedstock that is heavier than the naphtha range hydrocarbons that typically boil above 177 ° C (350 ° F).
유출물 또는 적어도 선택된 이의 일부를 유동화 반응기 구역(214)으로부터 라인(216)을 통해, 주컬럼 구역(222) 및 단계화 압축 구역(224)을 포함하는 탄화수소 분리 시스템(220)으로 통과시킨다. 주컬럼 구역(222)은 바람직하게는 유동화 반응기 구역 유출물을, 라인(226)을 통과하는 주컬럼 증기 스트림, 및 라인(230)을 통과하는 주컬럼 액체 스트림을 비롯한 소정 분획으로 분리할 수 있는 관련된 주컬럼 탑상 고압 수용기와 함께 주컬럼 분리기를 포함할 수 있다.The effluent or at least a portion thereof is passed from
예시 및 논의를 돕기 위해, 예컨대 중질 휘발유 스트림, 경 순환유("LCO") 스트림, 중 순환유("HCO") 스트림 및 정제유("CO") 스트림을 비롯한 다른 분획 라인은 도시하지도 않고 하기에 상세히 설명하지도 않았을 수 있다.For purposes of illustration and discussion, other fraction lines, including, for example, heavy gasoline streams, light cycle oil ("LCO") streams, heavy cycle oil ("HCO") streams, and refined oil ("CO") streams, are not shown and are shown below. It may not have been described in detail.
주컬럼 증기 스트림 라인(226)이 2단 압축 구역을 구성하는 것과 같은 단계화(staged) 압축 구역(224)으로 도입된다. 단계화 압축 구역(224)에서는 라인(232)에서 고압 분리기 액체 스트림이 형성되고 라인(234)에서 고압 분리기 증기 스트림이 형성된다. 이러한 고압 액체 및 고압 증기의 압력은 변할 수 있으며, 실제로 이러한 스트림은 1375 내지 2100 kPag(200 내지 300 psig) 범위의 압력에 있다. 압축 구역(224)은 또한 중질 탄화수소 물질로 대부분 구성된 스필 백 물질(spill back material)의 스트림을 형성시킬 수 있으며, 이것은 라인(235)을 거쳐 주컬럼 구역(222)으로 되돌아갈 수 있다.Main column
고압 분리기 액체 스트림은 C3+ 탄화수소를 포함하며, 실질적으로 이산화탄소가 없다. 고압 분리기 증기 스트림은 C3- 탄화수소를 포함하며, 통상적으로 다량의 이산화탄소를 포함한다. High pressure separator liquid stream comprises the C 3 + hydrocarbons substantially free of carbon dioxide. The high pressure separator vapor stream contains C 3 -hydrocarbons and typically contains large amounts of carbon dioxide.
분리기 증기 스트림 라인(234)은 라인(237)을 거쳐 일반적으로 참조 부호 236으로 지정된 흡수 구역으로 도입된다. 흡수 구역(236)은 분리기 증기 스트림이 라인(242)에 의해 제공된 탈부탄화 휘발유 물질, 및 라인(230)에 의해 제공된 주컬럼 액체 스트림과 접촉하여 가스로부터 1차 흡수기(240)에 C3+ 및 개별 C2 및 저비등점 분획을 흡수시키는 1차 흡수기(240)를 포함한다. 일반적으로, 흡수 구역(236)은 적절하게는 소정 흡수의 달성을 돕기 위해 그 사이에 배치된 1개 이상, 바람직하게는 2개 이상의 중간 냉각기를 구비하는 다수의 단을 포함하는 1차 흡수기를 포함한다. 실제로, 이러한 1차 흡수기는 통상적으로 각각의 쌍의 중간 냉각기 사이에 5개의 흡수기 단을 포함한다. 따라서, 하나의 바람직한 구체예에 따르면, 소정 흡수를 달성하기 위한 1차 흡수기는 바람직하게는 그 사이에 적절히 배치된 적어도 2개의 중간 냉각기를 구비하는 적어도 15개의 이상단(ideal stage)을 포함한다. 다른 바람직한 구체예에서, 소정 흡수를 달성하기 위한 적절한 바람직한 1차 흡수기는 바람직하게는 그 사이에 적절히 배치된 적어도 3개의 중간 냉각기를 구비하는 적어도 20개의 이상단을 포함한다. 또 다른 바람직한 구체예에서, 소정 흡수를 달성하기 위한 적절한 바람직한 1차 흡수기는 바람직하게는 그 사이에 적절히 배치된 4개 이상의 중간 냉각기를 구비하는 20 내지 25 개의 이상단을 포함한다. 적어도 특정의 바람직한 구체예에서, 본 발명의 더 넓은 실시는 반드시 이에 한정되지 않으며, 소정 흡수의 달성을 돕기 위해 이러한 1차 흡수기의 중간 냉각기 중 1 이상에서 냉각제로서 프로필렌을 사용하는 것이 유리함이 밝혀졌다.Separator
탈부탄화 휘발유 및 주컬럼 액체에 또는 이에 의해 흡수된 C3+ 탄화수소는 본 명세서에서 하기에 설명하는 바와 같은 본 발명에 따른 추가 처리를 위해 라인(243)을 통과할 수 있다.Butane gas de-screen and state C 3 + hydrocarbons in the liquid column or absorbed thereby can be passed through
1차 흡수기(240)로부터 나오는 오프 가스는 라인(244)을 거쳐 2차 또는 스펀지(sponge) 흡수기(246)로 통과한다. 2차 흡수기(246)는 오프 가스를 라인(250)으로부터 나오는 경 순환유와 접촉시킨다. 경 순환유는 나머지 C4 및 고급 탄화수소의 대부분을 흡수하여 라인(252)을 거쳐 주요 분별기로 되돌린다. 본 명세서에서 하기에 설명하는 바와 같은 추가 처리를 위해 C2- 탄화수소의 스트림이 라인(254)에서 2차 또는 스펀지 흡수기(246)로부터 오프 가스로서 배출된다.Off gas from
라인(232) 내 분리기 액체 스트림 및 라인(243)으로부터의 내용물은 라인(260)을 통해, 라인(264) 내 경질 가스 및 C2의 대부분을 제거하는 스트리퍼(262)로 통과한다. 실제로, 이러한 스트리퍼는 바람직하게는 1650 내지 1800 kPag(240 내지 260 psig) 범위의 압력에서 작동시킬 수 있으며, 스트리퍼 탑저에서 C2/C3 몰 비는 0.001 미만이고, 바람직하게는 스트리퍼 탑저에서 C2/C3 몰 비는 0.0002 내지 0.0004이다. The separator liquid stream in
도시된 바와 같이, 라인(264) 내 C2 및 경질 가스는 바람직하게는 라인(234)으로부터의 고압 분리기 증기와 배합되어 1차 흡수기(240)로 공급되는 라인(237)을 형성시킬 수 있다. 스트리퍼(262)는 라인(266)을 거쳐 탈부탄기(270)에 액체 C3+ 스트림을 공급한다. 하나의 바람직한 구체예에 따르면, 이러한 적절한 탈부탄기는 바람직하게는 965 내지 1105 kPag(140 내지 160 psig) 범위의 압력에서 작동되는 응축기(특정 도시하지 않음)를 포함하는데, 탑상에 5 몰% 이하의 C5 탄화수소가 존재하고 탑저에 5 몰% 이하의 C4 탄화수소가 존재한다. 더욱 바람직하게는, 탑상에서 C5 탄화수소의 상대량은 1 내지 3 몰%이고, 탑저에서 C4 탄화수소의 상대량은 1 내지 3 몰%이다.As shown, C 2 and light gases in
탈부탄기(270)로부터 나오는 C3 및 C4 탄화수소의 스트림은 본 명세서에서 하기에 설명하는 바와 같은 추가 처리를 위해 라인(272)에 의해 탑상에서 취한다. 라인(274)은 탈부탄기(270)로부터 탈부탄화 휘발유의 스트림을 배출시킨다. 하나의 바람직한 구체예에 따르면, 라인(242)을 거쳐 1차 흡수기(240)로 되돌아간 탈부탄화 휘발유의 스트림은 거기에서 대부분의 제1 흡수 용매로서 작용한다.A stream of C 3 and C 4 hydrocarbons exiting the
탈부탄화 휘발유의 스트림의 다른 부분은 라인(276)을 거쳐 나프타 분할 기(280)로 통과한다.The other portion of the stream of debutulized gasoline passes through
하나의 바람직한 구체예에 따르면, 나프타 분할기(280)는 바람직하게는 그 안에 위치한 분리벽(281)을 갖는 것과 같은 분리벽 분리 컬럼의 형태이다. 이러한 분리벽 분리 컬럼 나프타 분할기는 바람직하게는 거기에 유도된 탈부탄화 휘발유를 5 내지 6 개의 탄소 원자를 포함하는 화합물을 포함하는 경질 분획 스트림, 7 내지 8 개의 탄소 원자를 포함하는 화합물을 포함하는 중간 분획 스트림, 및 8 개를 초과하는 탄소 원자를 포함하는 화합물을 포함하는 중질 분획 스트림으로 분리하기에 효과적이다. 더욱 상세하게는, 이러한 분리벽 분리 컬럼은 일반적으로 34 내지 104 kPag(5 내지 15 psig) 범위의 응축기 압력에서 작동될 수 있으며, 일구체예에 따르면 55 내지 85 kPag(8 내지 12 psig)의 응축기 압력에서 작동된다.According to one preferred embodiment,
이러한 경질, 중간 및 중질 분획 스트림은 원하는 바와 같이 생성물 회수 또는 추가 처리를 위해 적절하게는 각각 상당하는 라인(282, 284 및 286)을 통과한다. These light, medium and heavy fraction streams pass through corresponding
라인(254)에서 2차 또는 스펀지 흡수기(246)로부터 배출된 C2- 탄화수소의 스트림의 처리로 되돌아오면, 이러한 스트림 물질은 추가의 압축 구역(290)을 통과하여 압축 또는 배출 드럼(discharge drum; 294)으로 통과하는 라인(292)을 형성시킬 수 있다. 배출 드럼(294)은 일반적으로 중질 성분[예, 배출 드럼(294)에서 액화되는 C3+ 탄화수소]으로 구성되고 라인(296)에서 배출되는 넉아웃 스트림(knockout stream)을 형성시킨다. 배출 드럼(294)은 또한 통상적으로 라인(300)에서 배출된 미량 이하(예, 1 중량% 미만)의 C3+ 탄화수소와 함께 C2- 탄화수소를 주로 포함하는 탑상 스트림을 형성시킨다.Returning to the treatment of the stream of C 2 -hydrocarbons exiting the secondary or
라인(300) 내 탑상 스트림은 원하는 바와 같이 아민 처리 구역(302)으로 통과하여 이로부터 CO2를 제거한다. 이산화탄소 및/또는 황화수소 제거를 위한 아민 처리 시스템의 이용은 당업계에 잘 알려져 있다. 이러한 통상적인 아민 처리 시스템은 통상적으로 탄화수소 스트림 물질로부터 CO2를 흡수 또는 분리하기 위해 메틸 디에탄올 아민(MDEA)과 같은 아민 용매를 사용한다. 스트리퍼 또는 재생기를 통상적으로 후속 사용하여 아민 용매로부터 흡수된 CO2를 스트리핑하여 아민 용매의 재사용을 가능하게 한다.The columnar stream in
이러한 아민 처리는 일반적으로 다양한 탄화수소 함유 스트림으로부터 이산화탄소를 제거하는 데에 효과적인 것으로 밝혀졌지만, 이러한 아민 처리를 본 발명의 시스템을 이용하는 시점에서 처리되는 에틸렌이 풍부한 탄화수소 및 이산화탄소를 함유하는 스트림에 적용하면 일부 올레핀 물질이 아민 용매에 또는 이에 의해 CO2와 공흡수될 수 있기 때문에 몇몇 원하지 않는 문제가 생길 수 있다. 올레핀 물질의 이러한 공흡수는 바람직하게는 이러한 처리로부터 회수하는 데에 사용 가능한 경질 올레핀의 양을 감소시킨다. 또한, 아민 용매의 이러한 후속 스트리퍼 처리 동안, 이러한 올레핀 물질의 존재로 인해 중합이 일어날 수 있다. 이러한 중합은 아민 용매의 분해를 일으킬 수 있고, 값비싼 외부 재이용 처리(off-site reclamation processing)를 필요로 할 수 있다.While such amine treatments have generally been found to be effective at removing carbon dioxide from various hydrocarbon containing streams, some of these amine treatments can be applied to streams containing ethylene rich hydrocarbons and carbon dioxide treated at the time of using the system of the present invention. olefin materials can lead to several undesirable problems because they can be absorbed ball and CO 2 by the amine solvent or equivalent. Such co-absorption of the olefin material preferably reduces the amount of light olefins that can be used to recover from this treatment. In addition, during this subsequent stripper treatment of the amine solvent, polymerization may occur due to the presence of such olefinic materials. Such polymerization can cause decomposition of the amine solvent and may require expensive off-site reclamation processing.
이를 고려하여, 아민 시스템 흡수기와 아민 시스템 스트리퍼/재생기 사이에 배치된 예비 스트리퍼를 포함하거나 이를 삽입하는 아민 처리 시스템을 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 사이에 배치된 예비 스트리퍼는 바람직하게는 재생기/스트리퍼를 통한 후속 처리 전에 에틸렌과 같은 경질 올레핀을 비롯한 탄화수소 물질을 이산화탄소 및 아민 용매로부터 분리하는 역할을 할 수 있다.In view of this, it may be desirable to use an amine treatment system that includes or inserts a preliminary stripper disposed between the amine system absorber and the amine system stripper / regenerator. The preliminary stripper disposed between them may preferably serve to separate hydrocarbon materials, including light olefins such as ethylene, from carbon dioxide and amine solvents prior to subsequent processing through the regenerator / stripper.
실질적으로 이산화탄소가 없는 C2- 탄화수소를 함유하는 스트림은 라인(307)에서 이로부터 배출된 물과 함께 라인(304)을 통해 건조기 구역(306)으로 통과한다. 스트리핑된 탄화수소 및 가능한 경우 소량(예컨대 통상적으로 1 중량% 미만)의 CO2를 함유하는 스트림이 상기 설명과 일치하는 추가 처리를 위해 라인(308)을 거쳐 압축 구역(224)으로 역운반된다. CO2를 함유하는 스트림은 아민 처리 구역(302)으로부터 라인(309)을 거쳐 운반된다.A stream containing C 2 -hydrocarbons that are substantially free of carbon dioxide passes through the
실질적으로 이산화탄소가 없는 건조된 C2- 탄화수소를 함유하는 스트림은 라인(310)을 거쳐 아세틸렌 전환 구역 또는 유닛(320)으로 통과한다. 당업계에 공지된 바와 같이, 아세틸렌 전환 구역 또는 유닛은 아세틸렌을 전환시켜 에틸렌을 형성시키는 데에 효과적이다. 따라서, 추가의 에틸렌이 풍부한 공정 스트림은 아세틸렌 전환 구역 또는 유닛(320)으로부터 라인(322)에서 배출된다.A stream containing dried C 2 -hydrocarbon, substantially free of carbon dioxide, is passed via
아세틸렌 전환으로 추가의 물이 형성될 수 있기 때문에, 라인(322) 내 공정 스트림은 필요할 경우 라인(326)에서 이로부터 물이 배출되는 임의의 건조기 유 닛(324)으로 도입될 수 있고, 결과로 나온 건조 공정 스트림이 라인(330)을 거쳐 라인(334)에서 배출된 CO2, COS, 아르신 및/또는 포스핀 및 라인(336)에서 배출된 처리된 스트림을 제거하기 위한 당업계에 공지된 바의 CO2, 황화카르보닐("COS"), 아르신 및/또는 포스핀 처리기의 형태인 임의의 추가 처리 구역(332)으로 통과한다. Since additional water may be formed by the acetylene conversion, the process stream in
라인(336) 내 처리된 스트림은 바람직하게는 탈메탄기(demethanizer; 340)로 도입될 수 있다. 하나의 바람직한 구체예에 따르면, 이러한 적절한 탈메탄기는 -90℃(-130℉) 이하의 온도, 더욱 바람직하게는 -90 내지 -102℃ 범위, 바람직하게는 -96℃(-130 내지 -150℉, 바람직하게는 -140℉)의 온도에서 작동되는 응축기(특정 도시하지 않음)를 포함한다. 또한, 본 발명의 실시에 사용하기 위한 바람직한 탈메탄기는 탑저에서 0.0005 이하의 메탄 대 에틸렌 몰 비로, 더욱 바람직하게는 탑저에서 0.0003 내지 0.0002의 메탄 대 에틸렌 몰 비로 작동된다.The treated stream in
탈메탄기로부터 나오는 메탄 및 수소 가스의 스트림은 필요할 경우 H2 회수를 위한 압력 변동 흡수 유닛(미도시)으로의 추가 처리를 위해 또는 연료로서 사용하기 위해 라인(342)을 거쳐 탑상에서 취한다. A stream of methane and hydrogen gas from the demethane is taken from the tower via
라인(344)은 탈메탄기(340)로부터 탈메탄화 물질의 스트림을 배출시킨다. 라인(344)을 거쳐 탈메탄화 물질이 에틸렌/에탄 분할기(346)로 통과한다. 하나의 바람직한 구체예에 따르면, 이러한 적절한 에틸렌/에탄 분할기는 바람직하게는 1930 내지 2105 kPag(280 내지 305 psig) 범위의 압력에서 작동되고, 바람직하게는 에틸 렌 생성물 스트림에 0.5 부피% 이하의 에탄이, 바람직하게는 에틸렌 생성물 스트림에 0.1 부피% 미만의 에탄이, 더욱 바람직하게는 에틸렌 생성물 스트림에 0.05 부피% 미만의 에탄이 존재하도록 작동되는 응축기(특정 도시하지 않음)를 포함한다.
에틸렌/에탄 분할기(346)는 당업계에 공지된 바와 같이 추가의 소정 처리 또는 생성물 회수를 위해 각각 라인(350, 352 및 354)을 통과하는 나머지 경질 최종물(end)의 증기 스트림, 에틸렌의 부분 응축물 스트림 및 에탄의 탑저 스트림을 형성시킨다.Ethylene /
탈부탄기(270)로부터 라인(272)을 거쳐 탑상에서 취해진 C3 및 C4 탄화수소를 함유하는 스트림의 처리로 되돌아가면, 공정 스트림이 일부 유의적인 상대량의 황화수소를 함유할 수 있으므로, 라인(272)은 바람직하게는 아민 처리 구역의 형태의, 당업계에 공지된 바와 같은 황화물 제거 처리 유닛(360)으로 통과하여 라인(362)을 통과한 처리된 스트림을 형성시킬 수 있다. 처리된 스트림의 황화수소 함량은 바람직하게는 20 ppm 아래로 감소되며, 황화수소는 라인(364)을 거쳐 제거된다.Returning to the treatment of a stream containing C 3 and C 4 hydrocarbons taken from the
필요할 경우, 처리된 스트림 라인(364)을 임의의 부식 처리 등의 구역(366)에 도입하여 황화수소를 1 ppm 이하의 황화수소 함량으로 추가로 제거할 수 있다. 황화수소는 라인(370)을 거쳐 부식 처리 구역(366)으로부터 제거되는 것으로 밝혀졌다. If desired, treated
황화수소 함량이 적절히 감소된 처리된 스트림을 라인(372)을 거쳐 머캅탄 처리 구역(374)으로 통과시켜 당업계에 공지된 바와 같이 부식 세정을 거쳐 스트림 물질로부터 머캅탄을 제거한다. 머캅탄은 라인(376)을 거쳐 제거되는 것으로 밝혀졌다.The treated stream with appropriately reduced hydrogen sulphide content is passed through
결과로 나온 스트림은 라인(380)을 거쳐 C3/C4 분할기(382)로 통과한다. 하나의 바람직한 구체예에 따르면, 이러한 적절한 C3/C4 분할기는 바람직하게는 1650 내지 1800 kPag(240 내지 260 psig) 범위의 압력, 바람직하게는 1724 kPa(250 psig)의 압력에서 작동되고, 바람직하게는 탑상 생성물 스트림에 5 몰% 이하의 C4가 존재하도록, 바람직하게는 탑상 생성물 스트림에 1 몰% 미만의 C4가 존재하도록, 그리고 탑저 스트림에 5 몰% 이하의 C3이 존재하도록, 바람직하게는 탑저 스트림에 1 몰% 미만의 C3이 존재하도록 작동되는 응축기(특정 도시하지 않음)를 포함한다. The resulting stream passes through
C3/C4 분할기(382)는 당업계에 공지된 바와 같이 생성물 회수 또는 추가의 소정 처리를 위해 라인(384)을 통과하는 C4+ 탄화수소의 스트림을 형성시킨다.C 3 / C 4 splitter 382 forms a stream of C 4 + hydrocarbons passing through
C3/C4 분할기(382)는 또한 라인(386)을 통과하는 C3 탄화수소로 주로 구성된 스트림을 형성시킨다.C 3 / C 4 splitter 382 also forms a stream consisting predominantly of C 3 hydrocarbons passing through
라인(386) 내 스트림은 프로필렌/프로판 분할기(390)로 통과할 수 있다. 하나의 바람직한 구체예에 따르면, 이러한 적절한 프로판/프로필렌 분할기는 바람직하게는 98 중량% 이상, 바람직하게는 99 중량% 이상의 프로필렌이 탑상 스트림에서 회수되고 탑상 스트림 내 프로필렌이 99.5% 이상 순수하도록 작동된다.The stream in
프로필렌/프로판 분할기(390)는 당업계에 공지된 바와 같은 생성물 회수 또는 추가의 소정 처리를 위해 각각 라인(392 및 394)을 통과하는 프로필렌의 스트림 및 프로판의 스트림을 형성시킨다.Propylene /
따라서, 바람직하게는 중질 탄화수소 공급 원료의 접촉 분해를 거쳐 경질 올레핀을 얻기 위한 처리 기법 및 배치가 제공된다. 더욱 특히, 유리하게는 특정 소정 범위의 탄화수소를 함유하는 공정 스트림을 생성 또는 형성하는 데에 흡수에 기초한 생성물 회수를 이용하는 처리 기법 및 배치가 제공된다.Thus, treatment techniques and batches are preferably provided for obtaining light olefins via catalytic cracking of the heavy hydrocarbon feedstock. More particularly, processing techniques and arrangements are provided that utilize product recovery based on absorption to produce or form process streams containing a certain predetermined range of hydrocarbons.
본 명세서에 적절히 예시 개시된 본 발명은 본 명세서에 특정 개시되지 않은 임의의 부재, 부분, 단계, 성분 또는 원료 없이 실시할 수 있다. The present invention as appropriately exemplified herein may be practiced without any member, part, step, component, or raw material not specifically disclosed herein.
상기 상세한 설명에서, 본 발명을 이의 특정한 바람직한 구체예와 관련하여 설명하였고 예시를 목적으로 다수의 설명을 기재하였지만, 본 발명의 기본 원리로부터 벗어나지 않는 한, 본 발명에는 추가의 구체예가 가능하며 본 명세서에 기재된 설명 중 임의의 것은 상당히 변경될 수 있음이 당업자에게는 명백할 것이다. 예컨대, 아민 처리 구역(302)이 추가의 압축 구역(290)의 하류에 위치하는 구체예를 특정 참조하여 본 발명을 상기에 설명하였지만, 당업자 및 본 명세서에 제공된 교시에 의해 안내받는 기술자는 본 발명의 더 넓은 실시는 이에 반드시 한정되지 않음을 이해할 것이다. 특정 구체예에서, 이는 아민 처리 구역이 이러한 추가의 압축 구역의 상류에 위치하는 것이 바람직할 수 있다.In the foregoing Detailed Description, the invention has been described in connection with specific preferred embodiments thereof, and numerous descriptions have been made for purposes of illustration, but additional embodiments are possible and are not limited to the invention without departing from the basic principles thereof. It will be apparent to one skilled in the art that any of the descriptions set forth herein may vary significantly. For example, although the invention has been described above with particular reference to embodiments in which the
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