TW202104564A - 利用氫加成及脫碳之混合用以轉化原油及冷凝物為化學品之方法 - Google Patents

利用氫加成及脫碳之混合用以轉化原油及冷凝物為化學品之方法 Download PDF

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Abstract

此處之方法可用以熱裂解各種烴供料，且可完全去除精煉廠，同時以原油而言，使將原油製成化學品之方法變極靈活。於此處之實施例，原油係利用來自用於蒸汽裂解之加熱器的對流熱逐步分離成輕及重分餾物。依輕及重分餾物的品質而定，此等係運至三個升級操作之一，其等包括一固定床加氫轉化單元、一流體化催化轉化單元，或一殘餘物加氫裂解單元，其可利用具有擠出物催化劑之一沸騰床反應器，或使用一均質催化劑系統，諸如，可選擇性以鎳促進之一鉬系催化劑，之一漿料加氫裂解反應器。來自此等升級操作之產物可為成品烯烴類及/或芳香族化合物，或來自此等升級操作之對於較重產物，可作為蒸汽裂解爐之供料。

Description

利用氫加成及脫碳之混合用以轉化原油及冷凝物為化學品之方法
揭露領域
此處揭露之實施例一般係有關於諸如全原油或其它烴混合物之烴混合物熱裂解而生產烯烴類。
背景
具有超過550°C之一終沸點的烴混合物一般不在一熱解反應器中直接加工生產烯烴類，因為反應器結焦相當快速。雖然限制反應條件可降低結垢趨勢，但較不嚴苛的條件造成產率明顯損失。
迄今，大部份原油已於大型精煉廠-石化綜合體被部份轉化。精煉焦點係生產諸如汽油及柴油之運輸用燃料。來自精煉廠之諸如LPG及輕石油腦之低價值流體被送至石化綜合體，其可能與精煉廠相鄰或可能不相鄰。然後，石化綜合體生產諸如苯、對二甲苯、乙烯、丙烯，及丁二烯之化學品。此類之一典型綜合體係如圖1所示。
於此傳統方法，原油被脫鹽及預熱，並且送至一原油蒸餾塔。於該處，包含石油腦、煤油、柴油、氣油、真空氣油(VGO)，及殘餘物之各種餾分被產出。如石油腦及氣油之某些餾分係作為用以生產烯烴類之供料。VGO及殘餘物被加氫裂解產生燃料。自原油塔(大氣蒸餾)及自真空塔獲得之產品被作為燃料(汽油、噴射機燃料、柴油等)。一般，其等係不符合燃料規格。因此，於作為燃料之前，對此等產品進行異構化、重組，及/或加氫處理(加氫脫硫、加氫脫氮，及加氫裂解)。依精煉廠而定，烯烴廠可接收精煉之前及/或精煉之後的供料。
此項技藝之普遍共識係具有一廣沸點範圍之烴混合物及/或具有一高終沸點之烴需要將此等烴類初始分離成多數個分餾物，諸如，氣體/輕烴、石油腦範圍之烴類、氣油等，然後，將每一分餾物於用於此等分餾物之特殊條件下裂解，諸如，於個別裂解爐。於其中原油係格外輕，典型上具有API＞40，之特殊情況，或當處理冷凝物時，精煉廠已被部份繞道，諸如，藉由將輕原油直接供應至用於諸如圖2所示之系統中的蒸汽裂解的對流區段。如所例示，一格外輕之原油或冷凝物10可於一熱解加熱器14之對流區12加熱。然後，經加熱之原油16於一驟蒸發鼓18中驟蒸發以回收一蒸氣相20及一液相22。然後，蒸氣相20可進一步加熱及供應至熱解加熱器14之一輻射區段24，用以轉化成一烯烴產品26。此流程雖能加工整個輕原油或冷凝物，但仍需依靠一相鄰精煉廠處理殘餘重產品。
現參考圖3，其它者已提議於一固定床反應器系統28中加氫處理全原油，以氫化供料及降低其比重及終點。然後，經加氫處理之全原油30送至一熱解加熱器之對流區段12，且從那裡至一驟蒸發鼓18，如圖3所示，其中，相同編號代表零件。與圖2流程之格外輕之原油及冷凝物相比，此流程能容許加工稍微較重之原油，但具有下列缺點：(i)前端加氫處理會需要許多反應器組及極大體積之催化劑，及(ii)仍需要用於重產品之一升級器(upgrader)。
揭露概要
與圖1-3例示之方法相反，依據此處實施例之方法可完全去除精煉廠，同時以原油而言可極靈活地將原油製成化學品。於此處實施例，原油係利用來自用於蒸汽裂解之加熱器的對流熱逐步分離成輕及重分餾物。依輕及重分餾物的品質而定，此等被定出三種升級操作(upgrading operations)之一的路線，其等包括一固定床加氫轉化單元、一流體化催化轉化單元，及一殘餘物加氫裂解單元，其可利用具有擠出物催化劑之一沸騰床反應器，或使用一均質催化劑系統之一漿料加氫裂解反應器，諸如，一鉬系催化劑，其可選擇性地以鎳增強。來自此等升級操作之產品可為成品烯烴類及/或芳香族化合物，或對於來自此等升級操作之較重產品，可作為至蒸汽裂解爐之供料。
此處揭露之實施例可去除與傳統精煉方法有關之大氣及真空蒸餾步驟，且相反地，利用熱解加熱器之對流區段中的熱促進分離。此處實施例利用多數個不同反應器平台及催化劑系統，目標係將熱解加熱器中之分子轉換成最適於蒸汽裂解而生產化學品者。雖然諸如一殘餘物加氫裂解或固定床加氫裂解爐或流體化催化裂解爐之單一方法可達成某些將分子目標轉換成蒸汽裂解爐供料，但此方式會造成過多量之能量、催化劑消耗，及來自原油之較差化學品產率。但是，此處實施例源自於以鏈烷烴、環烷烴，及芳香族化合物分析原油，而非產業已知以蒸餾餾分，典型上係以石油腦、煤油、柴油等。利用原油分離知識，使用正確溫度及壓力與對流熱分離正確物種，然後，將經分離之分餾物引至適當之升級選擇，此會使化學品產率達最大，同時以一裂解爐之長期運轉率維持連續的線上操作。
於一方面，此處揭露之實施例係有關於一種用於加工全原油及其它廣沸點及/或重烴系統而生產烯烴類及/或芳香族化合物之系統。此系統可包括用於運送檢自一來源之一廣沸點範圍烴流之一流程線。包括一或多個熱解反應器之一熱解反應區可被設置，每一熱解反應區包括一對流區及一輻射加熱區，與一分餾系統。一第一加熱線圈可置於此一或多個熱解反應器之一者的一對流區，加熱線圈係建構成用以加熱廣沸點範圍烴流。一第一分離系統可用以將經加熱之廣沸點範圍烴流分離成一第一蒸氣分餾物及一第一液體分餾物。相似地，一第二加熱線圈可置於此一或多個熱解反應器之一者的一對流區，其中，此第二加熱線圈可建構成用以加熱第一液體分餾物。一第二分離系統可被設置用以將經加熱之第一液體分餾物分離成一第二蒸氣分餾物及一第二液體分餾物。再者，一第三加熱線圈可置於此一或多個熱解反應器之一者的一對流區，此第三加熱線圈係建構成用以加熱第二液體分餾物。一第三分離系統可被設置用以將經加熱之廣沸點範圍烴流分離成一第三蒸氣分餾物及一第三液體分餾物。
此系統亦可包括一第一輻射加熱線圈，其係置於此一或多個熱解反應器之一者的一輻射加熱區，此輻射加熱線圈係建構成將第一蒸氣分餾物中之烴熱轉化成一較輕之烴。相似地，一第二輻射加熱線圈可置於此一或多個熱解反應器之一者的一輻射加熱區，且建構成將第二蒸氣分餾物中之烴熱轉化成較輕之烴。另外，一第三輻射加熱線圈可置於此一或多個熱解反應器之一者的一輻射加熱區，且建構成將第三蒸氣分餾物中之烴熱轉化成較輕之烴。流程線被設置用以將經轉化之第一、第二，及第三蒸氣分餾物供應至分餾系統，其係建構成用以將經轉化之第一、第二，及第三蒸氣分餾物分離成二或更多烴分餾物。
一流程線被設置用以將至少一部份之第二蒸氣分餾物供應至一加氫處理及加氫裂解區，用以將第二蒸氣分餾物中之烴轉化成較輕之烴。一流程線亦被設置用以將至少一部份之第三蒸氣分餾物供應至一殘餘流體催化裂解單元，用以將第三蒸氣分餾物中之烴轉化成較輕之烴。另一流程線亦可被設置用以將第三液體分餾物供應至一殘餘物加氫裂解單元。
一分離系統可用以將來自殘餘流體催化裂解單元之一流出物分離成一第一輕烴分餾物及一第一重烴分餾物，且一流程線可被設置用以將第一輕烴分餾物供應至加氫處理及加氫裂解區。另一流程線可用以將第一重烴分餾物供應至殘餘流體催化裂解單元。再者，一流程線可被設置用以將至少一部份之來自加氫處理及加氫裂解區的流出物供應至第一分離系統。一分離系統亦可被設置用以將來自殘餘加氫裂解單元之一流出物分離成一第二輕分餾物及一第二重分餾物，其中，用以將第二輕分餾物供應至加氫處理及加氫裂解區之一流程線，及用以將第二重分餾物供應至殘餘物加氫裂解單元之一流程線可被設置。
於某些實施例，此系統可進一步包括一或多個供料線，其係用於將來自分餾系統之二或更多烴分餾物之一或多者提供至殘餘物加氫裂解單元。於各種不同實施例，此系統亦可包括一或多個供料線，其係用於將來自分餾系統之二或更多烴分餾物之一或多者提供至加氫處理及加氫裂解區。於某些實施例，一供料線亦可存在，用以將至少一部份之來自殘餘物加氫裂解單元之流出物提供至第一分離系統。
提供額外加工靈活性，用於將至少一部份之來自殘餘物流體催化裂解單元之流出物提供至分餾系統之一供料線、用於將一部份之第二液體分餾物提供至殘餘物流體催化裂解單元之一供料線，或用於將一部份之第二液體分餾物及/或第三蒸氣分餾物提供至加氫處理及加氫裂解區之一供料線之一或多者亦可被設置。
於某些實施例，一分離系統被設置，用以將來自加氫處理及加氫裂解區之一流出物分離成二或更多分餾物，其包括一輕石油腦分餾物及一重分餾物。此輕石油腦分餾物亦可被供應，作為此至少一部份之來自加氫處理及氫裂解區至第一分離系統之流出物。一流程線亦可被設置，用以將重分餾物供應至殘餘物流體催化裂解單元。
於某些實施例，用於將來自加氫處理及加氫裂解區之一流出物分離之分離系統可被建構，用以將來自加氫處理及加氫裂解之流出物分離成三或更多分餾物，其包括此輕石油腦分餾物、一富含芳香族化合物之重石油腦分餾物，及此重分餾物。於此等實施例，此系統可包括性地包含一芳香族化合物單元，其係用於加工此富含芳香族化合物之重石油腦分餾物。
於另一方面，此處之實施例係有關於一系統，其用於將全原油及其它廣沸點及/或重烴流加工以生產烯烴類及/或芳香族化合物。此系統可包括一熱解反應區，其包括一或多個熱解反應器，每一者包括一對流區及一輻射加熱區，及一分餾系統。一重複加熱及分離系統可被建構用以：加熱此廣沸點範圍烴流，及將經加熱之廣沸點範圍烴流分離成一第一蒸氣分餾物及一第一液體分餾物；加熱此第一液體分餾物，及將經加熱之第一液體分餾物分離成一第二蒸氣分餾物及一第二液體分餾物；及加熱此第二液體分餾物，及將經加熱之第二液體分餾物分離成一第三蒸氣分餾物及一第三液體分餾物。置於輻射加熱區之一輻射線圈可轉化第一蒸氣分餾物中之烴類。一加氫處理及加氫裂解區可轉化第二蒸氣分餾物中之烴類。且，一殘餘物流體催化裂解系統可轉化第三蒸氣分餾物中之烴類。最後，一殘餘物加氫裂解系統可轉化第三液體分餾物中之烴類。
於某些實施例，此系統可另外包括一流程線，其係用於將來自加氫處理及加氫裂解反應區之一流出物供應至重複加熱及分離系統。
此加氫處理及加氫裂解區可包括加氫處理及加氫裂解反應器，及一分離系統，其係用以分離來自加氫處理及加氫裂解反應器之一流出物，以回收一第一輕分餾物及一第一重分餾物。
一流程線可被設置，其用以將第一重分餾物供應至殘餘物流體催化裂解系統，及設置一流程線，其係用於將第一輕分餾物供應至重複加熱及分離系統。
於某些實施例，用以分離來自加氫處理及加氫裂解反應器之一流出物的分離系統可進一步被建構，以回收一石油腦範圍之分餾物。於某些此等實施例，此系統亦可包括一催化重整區，其用於將石油腦範圍之分餾物的烴類轉化成一重整物。一芳香族化合物單元可用以加工此重整物及回收一或更多芳香族化合物產物流。
某些實施例之殘餘物流體催化裂解系統可包括一或更多反應器及一分離系統，其係用於分離來自此一或更多反應器之一流出物及回收一第二輕分餾物及一第二重分餾物。一流程線可被設置，用以將此第二輕分餾物供應至分餾系統，及設置一流程線，其係用於將第二重分餾物供應至殘餘物加氫裂解系統。
某些實施例之殘餘物加氫裂解系統包括一或更多加氫裂解反應器及一分離系統，其係用於分離來自此一或更多加氫裂解反應器之一流出物，以回收一第三輕分餾物及一第三重分餾物。一流程線可被設置，其用以將第三輕分餾物供應至加氫處理及加氫裂解區，及設置一流程線，其係用於將第三重分餾物供應至殘餘物流體催化裂解系統。
於另一方面，此處之實施例係有關於一方法，其係用於轉化全原油及其它廣沸點及/或重烴流以生產烯烴類及/或芳香族化合物。此方法可包括重複加熱及分離一廣沸點範圍之烴流，其包括：加熱此廣沸點範圍之烴流，及將經加熱之廣沸點範圍之烴流分離成一第一蒸氣分餾物及一第一液體分餾物；加熱此第一液體分餾物，及將經加熱之第一液體分餾物分離成一第二蒸氣分餾物及一第二液體分餾物；及加熱第二液體分餾物，及將經加熱之第二液體分餾物分離成一第三蒸氣分餾物及一第三液體分餾物。此方法亦可包括：熱裂解第一蒸氣分餾物；加氫處理及加氫裂解第二蒸氣分餾物；及將第三蒸氣於一殘餘物流體催化裂解單元中反應；及將第三液體分餾物中之烴類於一殘餘物加氫裂解系統中轉化。
於某些實施例，此方法可包括熱裂解一部份之第二蒸氣分餾物，及熱裂解一部份之第三蒸氣分餾物。再者，此方法可包括分離經熱裂解之第一、第二，及第三蒸氣分餾物，以回收二或更多烴分餾物。
於另一方面，此處之實施例可有關於一系統，其係用於加工全原油及其它廣沸點及/或重烴流而生產烯烴類及/或芳香族化合物。此系統可包括用於運送來自一來源之一廣沸點範圍的烴流之一流程線，一熱解反應區，其包含一或更多熱解反應器，每一者包括一對流區及一輻射加熱區，及一分餾系統。置於此一或更多熱解反應器之一者的一對流區之一第一加熱線圈可被建構成加熱廣沸點範圍之烴流，且一第一分離系統可被設置，用以將經加熱之廣沸點範圍之烴流分離成一第一蒸氣分餾物及一第一液體分餾物。一第二加熱線圈可置於一或更多熱解反應器之一者的一對流區，且建構成加熱第一液體分餾物，且一第二分離系統可被設置，用以將經加熱之第一液體分餾物分離成一第二蒸氣分餾物及一第二液體分餾物。再者；一第一輻射加熱線圈可置於建構成熱第一蒸氣分餾物中之烴類熱轉化成以一經轉化之第一蒸氣分餾物回收的較輕之烴類的一或更多熱解反應器之一者的一輻射加熱區。一第二輻射加熱線圈可置於建構成將第二蒸氣分餾物中之烴類熱轉化成輕之烴類以回收一經轉化之第二蒸氣分餾物的一或更多熱解反應器之一者的輻射加熱區。流程線可被設置，用以將輕轉化之第一及第二蒸氣分餾物供應至分餾系統。分餾系統可被建構成將經轉化之第一及第二蒸氣分餾物分離成二或更多烴分餾物。一流程線可用以將至少一部份之第二蒸氣分餾物供應至一加氫處理及加氫裂解區，其用以將第二蒸氣分餾物中之烴類轉化成較輕之烴類。另一流程線可用以將至少一部份之第二液體分餾物供應至一催化反應器系統，其用以將第二液體分餾物中之烴類轉化成較輕之烴類。一分離系統可被設置，用以將來自催化反應器系統之一流出物分離成一第一輕烴分餾物及一第一重烴分餾物；再者，用以將輕烴分餾物供應至加氫處理及加氫裂解區之一流程線可被設置，且可設置一流程線，其用以將至少一部份之來自加氫處理及加氫裂解區之流出物供應至第一分離系統。
其它方面及優點由下列說明及所附申請專利範圍會變明顯。
詳細說明
此處揭露之實施例一般小有關於諸如全原油或其它烴混合物之烴混合物的熱裂解而生產烯烴類。於一方面，此處揭露之實施例係有關於將全原油及其它含有重烴之流體轉化成輕烯烴類及芳香族化合物之系統及方法。此處之實施例係有關於取原油及/或低價值重烴作為供料及生產石油化學品，諸如，輕烯烴類(乙烯、丙烯，及/或丁烯類)及芳香族化合物，之方法及系統。此處揭露之實施例可完全去除精煉廠，同時以原油而言可極靈活地使原油成為化學品。
可用於此處揭露之實施例的烴混合物可包括具有沸點範圍之各種烴混合物，其中，此混合物之終沸點可為大於500°C，諸如，大於525°C、550°C，或575°C。高沸點烴，諸如，超過550°C沸騰之烴，的量可為少至0.1重量%，1重量%，或2重量%，但可為高達10重量%，25重量%，50重量%，或更大。此說明係以有關於原油作解釋，諸如全原油，但任何高沸騰終點烴混合物可被使用。
此處揭露之方法可應用於具有一廣沸點曲線及高於500°C之終點的原油、冷凝物，及烴。此等烴混合物可包括全原油、原始原油、經加氫處理之原油、氣油、真空氣油、加熱油、噴射燃料、柴油、煤油、汽油、合成石油腦、萃餘物重整物、費雪缺卜夕(Fischer-Tropsch)液體、費雪缺卜夕氣體、天然汽油、蒸餾物、原始石油腦、天然氣冷凝物、大氣管餾器底部物、真空管餾器之包含底部物的流體、廣沸點範圍之石油腦至氣油冷凝物、來自精煉廠之重非原始烴流、真空氣油、重氣油、大氣殘油、加氫裂解爐蠟，及費雪缺卜夕蠟等。於某些實施例，烴混合物可包括從石油腦範圍或更輕至真空氣油範圍或更重沸騰之烴類。
值得注意，當烴混合物之終沸點高，諸如，超過550°C，烴混合物無法於一熱解反應器中直接加工生產烯烴類。此等重烴的存在造成於反應器中形成焦炭，其中，結焦會發生於對流區之預熱線圈或過熱線圈、輻射線圈，或轉化線交換器之一或多者，且此結焦會快速發生，諸如，於數小時。全原油並未典型上商業性地裂解，因為並不經濟。其一般係分餾，且僅特殊餾分被用於一熱解加熱器生產烯烴類。剩餘物用於其它方法。裂解反應經由一自由基機構進行。因此，高乙烯產率可於高溫裂解時達成。如丁烷類及戊烷類之較輕供料需要一高反應器溫度，以獲得高烯烴產率。如氣油及真空氣油(VGO)之重供料需要較低溫度。原油含有從丁烷類至VGO及殘餘物(超過550°C沸騰之物料)之一化合物分佈。使全原油未於高溫分離產生一產率之焦炭(於高嚴苛度之裂解烴的副產物)且使反應器塞住。熱解反應器需週期性停機，且焦炭藉由蒸汽/空氣去結焦清理。當生產烯烴類時二清理期間的時間稱為執行長度。當原油未分離而裂解，焦炭會沉積於對流區段線圈(使流體揮蒸)、於輻射區段(其中，產生烯烴之反應發生)及/或於轉移線交換器(其中，反應藉由冷卻快速停止，以保留烯烴產率)。此處之實施例會處理此等顧慮。
於依據此處實施例之方法，全原油或其它含有重烴之混合物可送至一熱解加熱器之一對流區。利用來自熱解加熱器對流區段之熱，混合物於一第一強化分離裝置(ESD-1)中驟蒸發，且蒸氣分餾物(餾分1)於添加蒸汽之後送至熱解加熱器之對流區。此輕分餾物於送至熱解加熱器之反應區段(輻射區)將餾分1分餾物轉化成烯烴類及其它化學品之前，藉由添加累加量之蒸汽逐步加熱。
可用於此處實施例之熱解反應器可為具有多數個於一輻射箱中點火之線圈的管狀反應器。每一者可為從25英呎至600英呎長及1英吋至8英吋之內直徑。熱可由燃燒氣體及/或液體燃料供應。周圍空氣、經預熱之空氣、經濃化之空氣，及/或氣渦輪廢氣可為一空氣源。線圈出口壓力可從2 psig至30 psig作改變，且線圈出口溫度可於從730°C至950°C之範圍。無催化劑被用於一熱解反應器。
來自ESD-1之液體部份(餾分2)於此熱解加熱器之對流區段或一第二熱解加熱器中進一步加熱，且於一第二強化分離裝置(ESD-2)中驟蒸發。於累加式添加稀釋蒸汽後，輕分餾物(餾分3)可於此熱解加熱器之對流區域中逐步加熱。另外，或額外地，餾分3或其一部份可送至一固定床加氫轉化，用以將餾分3轉化成富含氫之石油腦及較輕分餾物，其等係適於在熱解加熱器中轉化成烯烴類及其它石油化學品。
來自ESD-2之液體分餾物(餾分4)與蒸汽混合，及以來自一熱解加熱器之對流熱及來自為一第三強化分離裝置(ESD-3)的一部份之一再沸器之累加熱加熱。來自ESD-3之輕塔頂分餾物(餾分5)或其一部份可送至一流體化催化裂解(FCC)單元，其可包括，例如，一沸石催化劑系統，其係設計成使丙烯達最大化。
來自ESD-3之液體分餾物(餾分6)可含有典型上於某些實施例係於高於450°C，於其它實施例係高於500°C，且於其它實施例係高於565°C沸騰之烴類。餾分6可送至一殘餘物加氫裂解單元，以用於將餾分6中之烴類轉化成一較輕沸騰分餾物，諸如，乙烷、丙烷、丁烷類、輕及重的石油腦、柴油範圍之物料，及VGO範圍之物料。
於某些實施例，餾分4或其一部份可供應至一殘餘物流體催化裂解單元(RFCC)。一RFCC單元可容忍此供料中之較高量的氮及康拉遜(Conradson)碳殘餘物。RFCC可用於，例如，當起始原油於氫係足夠高(高API)及於金屬及CCR含量係相對較低時。
於某些實施例，餾分5可運至一固定床加氫轉化單元，以供部份加氫轉化成石油腦及較輕分餾物。產品石油腦及較輕分餾物可供應至蒸汽裂解爐，而未經轉化之富含氫之分餾物可運至FCC單元，用以強化丙烯產率。
殘餘物加氫裂解單元可具有一整合式加氫處理區段，用以降低自殘餘物加氫裂解發展成之分餾物的硫及氮，及/或促進來自殘餘物加氫裂解之分餾物的氫含量，及/或降低液體分餾物中之重多核芳香族化合物的量。來自整合式加氫處理器之流出物可被分餾。較輕分餾物可運至一固定床加氫處理/加氫裂解區段，用以將柴油範圍之物料進一步加氫處理及加氫轉化成適於作為一蒸汽裂解爐供料之石油腦。於某些實施例，較輕分餾物可直接送至蒸汽裂解爐。
來自蒸汽裂解爐及相關單元的經加氫處理之VGO可送至一FCC單元，用以轉化成輕烯烴類及芳香族化合物。來自FCC單元之輕循環油(LCO)可運至固定床加氫處理器/加氫裂解器爐，用以轉化成石油腦及較輕組份。重富含芳香化合物之FCC重循環油(HCO)可作為用於殘餘物加氫裂解區段之一優異稀釋劑。來自蒸汽裂解爐之低價值熱解油亦可運至殘餘物加氫裂解區段，其可具有適當催化劑系統及反應器平台(諸如，沸騰床或漿料加氫裂解)，用以轉化熱解油。
具有此一配置之單元及方法的此處實施例因而亦可不具有具有低價值之流出物流體。來自蒸汽裂解爐之氫可運至反應區域，其等係消耗氫且因而使整體方法之氫消耗達最小。再者，含有FCC單元亦使氫消耗達最小，同時增進丙烯產率。
於此方法之某些實施例，諸如，其中芳香族化合物及烯烴之生產二者皆有價值，來自加氫處理/加氫裂解區之整個石油腦可分解成富含鏈烷烴之一輕石油腦分餾物，及一富含芳香族之重石油腦流體。輕石油腦分餾物可運至蒸汽裂解爐，以供優異烯烴產率，而環烷烴及富含芳香族之重石油腦流體可運至一催化重整區段，以使芳香族化合物之生產達最大。
如上所述，此處之實施例可包括(a)強化分離裝置，(b)一加氫處理/加氫裂解反應區，(c)一流體催化裂解反應區，(d)一殘餘物加氫裂解反應區，其於某些實施例可包括一整合式加氫處理器系統，(e)一蒸汽裂解爐，其包括相關單元，諸如，一芳香族化合物單元及一或多個分餾器，其用以回收諸如乙烯、丙烯、丁烯類、丁二烯之烯烴類，與諸如苯、甲苯，及二甲苯類之芳香族化合物。此處之實施例亦可包括(f)一催化重整單元。
依據此處實施例之強化分離裝置(a)可包括一驟蒸發鼓，其具有具有用於分離蒸氣及液體之特徵的一切向入口噴嘴。此鼓可裝設蒸汽噴射噴嘴。於某些實施例，諸如，用於第一ESD(ESD-1)，驟蒸發鼓可裝置除濕器墊及/或一填充床，其可，諸如，以一石油腦流體迴流，且一個別回料入口噴嘴可被設置，以供引入來自蒸汽裂解爐之烯烴類回收區段的一輕回收流體(丁烷)。於其它實施例，諸如，用於第二ESD(ESD-2)，驟蒸發鼓可裝設至少一填充床，其可以一油流體迴流，且一個別之入口噴嘴可設置，以供引入一中間回收流體，諸如，來自蒸汽裂解爐之烯烴類回收區段。於其它實施例，諸如，用於第三ESD(ESD-3)，ESD可為具有個別汽提及精餾區段之一再沸塔，可裝設用於蒸汽汽提之配置及添加一鍋型再沸器或一插入式再沸器，與用於迴流之配置。於其它實施例，ESD-1可為具有一除濕器墊之一簡單驟蒸發鼓，且ESD-2或ESD-3可為一填充式或盤式塔，即使可能具較低效率。於其它實施例，ESD 3可使用FCC主分餾器作替代，其可將最重分餾物自原油及漿料油分離出，且將底部物送至殘餘物加氫裂解區段。
反應區(b)-(f)係此項技藝普遍熟知，即使不知如此處實施例提供之配置。反應區可包括一或多個反應器，且除了蒸汽裂解爐(熱解)反應區以外，可包括固定床反應器、沸騰床反應器、漿料床或移動床反應器，或此項技藝已知之其它型式反應系統，呈串聯或並聯，且每一者可包括可用於想要反應(加氫裂解、加氫處理、加處加工、加氫脫氮、康拉遜碳殘餘物移除、加氫脫硫、芳香族化等)之催化劑。
蒸汽裂解爐於某些實施例需要時可包括一或多個熱解加熱器，與對流區線圈、輻射區線圈，及轉移線交換器。蒸汽裂解爐亦可包括一或多個分離器或蒸餾塔，用於將經蒸汽裂解之產物分離成所欲烴分餾物，諸如，乙烯、丙烯、丁烯類、丁二烯類、石油腦分餾物、柴油分餾物、VGO分餾物，及熱解氣分餾物，及其它。蒸汽裂解爐亦可包括相關單元，諸如，一芳香族化合物單元，及一或多個分餾器，其係用於回收諸如苯、甲苯，及二甲苯類之芳香族化合物。蒸汽裂解爐於某些實施例亦可包括氫化單元，其用於將乙炔類及二烯烴類轉化成烯烴類及鏈烷烴。
藉由如上所述般將全原油或含有重烴之混合物分離成各替沸點之分餾物，及整個加氫處理、加氫裂解、流體催化裂解，及殘餘物加氫裂解，於蒸汽裂解爐之每一區段中的結焦可被控制，且藉由適當設計設備及控制操作條件。於蒸汽存在時，烴混合物可加熱至高溫，於對流區段無結焦。可添加額外蒸汽以使流體進一步絕熱揮蒸，及/或於對流區中進一步加熱。因此，對流中之結焦達最小。
因為不同沸點之餾分可於獨立線圈處理，每一餾分之嚴苛度可被控制。此降低於輻射線圈及下游轉移線交換器(TLE)之結焦。整體上，與重尾端物(高沸點殘餘物)被移除之單一餾分相比，烯烴生產達最大化。與此處揭露之實施例相比，重油加工方案或傳統預熱無各種沸點之分餾物的全原油產生較少的總烯烴類。於此處揭露之方式，具有一低沸點至任何終端點之任何物料可於對此物料最佳之條件加工。一、二、三，或更多之個別餾分可對原油實施，且每一餾分可個別地於最佳條件加工。
飽和及/或超熱之稀釋蒸汽可於適當位置添加，使供料揮發至於每一階段合意之程度。烴混合物之分離可於強化分離裝置實施，以使烴分離成各種餾分。蒸氣餾分可於蒸汽裂解爐及相關單元加工。另外，或額外地，於加工蒸汽裂解爐中形成的烴之前，較重之蒸氣餾分可於加氫處理/加氫裂解反應區或流體催化裂解反應區加工。於加工加氫處理/加氫裂解反應區、流體催化裂解反應區，及/或蒸汽裂解爐之一或多者中形成的烴之前，重尾端物可於殘餘物加氫裂解單元中加工。
烴混合物可以來自包括來自裂解處理之流出物或來自熱解反應器/加熱器之燃料氣體的處理流之廢熱預熱。另外，原油加熱器可用於預熱。於此等情況，為使熱解反應器之熱效率達最大，其它冷流體(如鍋爐供料水(BFW)或空氣預熱或節熱器)可作為熱解加熱器之對流區段的最上之冷卻散熱片。
於一熱解反應器中裂解烴的方法可分成三部份，即，一對流區段、一輻射區段，及一驟冷區段，諸如，一轉移線交換器(TLE)。於對區段，供料被預熱，部份揮發，及與蒸汽混合。於輻射區段，供料被裂解(其中，主要裂解反應發生)。於TLE，反應流體被快速驟冷以停止反應及控制產物混合物。替代經由熱交換之間接驟冷，以油直接驟冷亦可接受。
此處之實施例有效率地利用對流區段促進裂解方法。於某些實施例，所有加熱可於單一反應器之一對流區段實施。於某些實施例，原油進入對流管束之上排，並且於超作壓力時，無添加任何蒸汽下，以加熱器之輻射區段產生之熱燃料氣體預熱至中等溫度。出口溫度典型上從150°C至400°C作改變，其係依原油及通量而定。於此等條件，5至70%的原油可被揮發。例如，此第一加熱步驟之出口溫度可為此等石油腦(於ASTM曲線中於約200°C沸騰)被揮發。因為烴混合物以加熱器之輻射區段產生之熱燃料氣體預熱，有限之溫度變化及出口溫度靈活性可被預期。
於某些實施例，最高達95%之原油可被揮發，諸如，5%至95%之原油。如上所示，蒸氣分餾物可依原油而定。例如，對於阿拉伯輕原油，流體60可含有15-30重量%之原油，流體74可含有15-30重量%之原油，且流體84可含有15-25重量%之原油。蒸氣的量會依注射至ESD的蒸汽量而定。
經預熱之烴混合物進入一強化分離裝置，以使揮發部份(餾分1)與未揮發部份(餾分2)分離。蒸氣(餾分1)可進一步過度加熱，與稀釋蒸汽混合，及供應至輻射線圈，以供裂解。石油腦餾分(或輕烴分餾物，餾分1)及稀釋蒸汽混合物於對流區段進一步過度加熱，且進入輻射線圈。輻射線圈可於不同單元中，或於單一單元中之一組輻射線圈可用以裂解石油腦及較輕分餾物。稀釋蒸汽的量可受控制，以使總能量達最小。典型上，至輕烴分餾物之蒸汽係控制於約0.5 w/w之一蒸汽對油之比例，其中，從0.2 w/w至1.0 w/w，諸如，0.3 w/w至0.7 w/w，之任何數值係可接受。餾分1於某些實施例可包括C1-C9烴類，諸如，於不同實施例係於C1至C7、C1至C8，或C1至C9範圍沸騰之烴類。例如，餾分1可包括最高達從約155℃至約210℃之範圍的一餾分1終沸點，諸如，160℃、170℃、180℃、190℃、200℃，或210℃之一終沸點沸騰之烴類。某些實施例可，例如，較佳係使較高沸點之C8及/或C9芳香族化合物自餾分1排除。用於ESD的熱可藉由來自熱解加熱器之對流區的熱提供。蒸汽被引入以降低烴分壓及降低對流管中結垢。
來自強化分離裝置之液體(未揮發之供料，餾分2)可與小量稀釋蒸汽混合，且於對流區段進一步加熱。用於此線圈之S/O(蒸汽對油之比例)可為約0.1 w/w，其中，從0.05 w/w至1.0 w/w之任何數值可接受。因為此蒸汽亦會與餾分2一起加熱，因此無需注射過熱蒸汽。飽和蒸汽係適當。但是，注射過熱蒸汽替代飽和蒸汽並無害。於對流區段添加蒸汽及加熱可使餾分2中之一部份烴類揮發。然後，經加熱/部份揮發之餾分2可供應至一強化分離裝置，以使揮發部份(餾分3)與未揮發部份(餾分4)分離。蒸氣(餾分3)或其一部份可進一步過度加熱，與稀釋蒸汽混合，及供應至輻射線圈，以供裂解。餾分3於某些實施例可為C9-C16烴類，諸如，於C7、C8，或C9至C15，C16之範圍沸騰的烴類，或於不同實施例係C17。例如，餾分3可包括於從約270℃至約310℃之範圍，諸如，270℃、275℃、280℃、290℃、300℃，或310℃之一終沸點，之於從一餾分1終沸點(一餾分3起始沸點)至最高達一餾分3終沸點之範圍沸騰的烴類。用於ESD的熱可藉由來自熱解加熱器之對流區的熱提供。用於ESD的熱係藉由來自熱解加熱器之對流區的熱提供。蒸汽被引入用以降低烴分壓及降低對流管中結垢。
來自第二強化分離裝置之液體餾分4可與小量稀釋蒸汽混合，及於對流區段進一步加熱。用於此線圈之S/O(蒸汽對油之比例)可為約0.1 w/w，其中，從0.05 w/w至1.0 w/w之任何數值可接受。因為此蒸汽亦會與餾分4一起加熱，因此無需注射過熱蒸汽。飽和蒸汽係適當。但是，注射過熱蒸汽替代飽和蒸汽並無害。於對流區段添加蒸汽及加熱會使餾分4之一部份烴類揮發。然後，經加熱/部份揮發之餾分4可供應至一第三強化分離裝置，用以使揮發部份(餾分5)與未揮發部份(餾分6)分離。蒸氣(餾分5)或其一部份可進一步過度加熱，與稀釋蒸汽混合，及供應至輻射線圈，以供裂解。第三強化分離裝置可包括迴流能力，且於某些實施例可包括一再沸器。餾分5於某些實施例可為C15-C30烴類，諸如，於C15、C16，或C17至C28、C30之範圍沸騰的烴類，或於不同實施例係C32。例如，餾分5可包括於從約370℃至約480℃之範圍，諸如，380℃、400℃、420℃、430℃、440℃，或460℃之一終沸點，之於從一餾分3終沸點(一餾分5起始沸點)至最高達一餾分5終沸點之範圍沸騰的烴類。用於ESD之熱可藉由來自熱解加熱器之對流區及選擇性之累加式再沸器的熱提供。蒸汽被引入用以降低烴分壓及降低對流管中結垢。
對於大部份原油，終沸點係高，且未曾於對流區加熱線圈之最後者的出口處揮發。最後對流區加熱線圈之典型出口溫度可於從約300°C至500°C之範圍，諸如，約400℃，此可設為餾分5終沸點(餾分6起始沸點)。出口溫度可選擇以使對流區線圈之結焦達最小。添加至欲被揮發之流體的蒸汽量係使得最小稀釋蒸汽流被使用且最大出口溫度被獲得且無結焦。因為一些蒸汽存在，結焦被抑制。對於高結焦原油，較高蒸汽流係較佳。
為避免供應至輻射線圈之管線中的蒸氣之任何冷凝，一小量之過熱稀釋蒸汽可添加至強化分離裝置之蒸氣側出口。此會避免重物料於管線中冷凝，使此等免於變成焦炭。
未揮發液體(餾分6)可於一殘餘物加氫裂解單元進一步加工。於某些實施例，餾分6可與其它重烴供料共同加工，諸如，自蒸汽裂解爐產物分離回收之熱解油，或自此處之系統中加工造成或自一外部來源提供之其它重烴流體。
於某些實施例，所有或一部份之餾分3可與氫一起供應至一加氫處理/加氫裂解反應區。餾分3之加氫處理或加氫裂解會造成其內之烴加氫轉化成富含氫之石油腦及較輕分餾物，其等係適於在蒸汽裂解爐中轉化成烯烴類及其它石油化學品。因此，來自加氫處理/加氫裂解反應區之流出物或產物可與全原油一起供應至一或多個第一強化分離裝置，或與，例如，餾分2一起供應至第二強化分離裝置。
於某些實施例，所有或一部份之餾分5可供應至一流體催化裂解(FCC)反應區。FCC反應區可包括一或多種型式之催化劑，諸如，Y型式沸石、ZSM-5，或可用於將餾分5中之烴類轉化成諸如乙烯及丙烯之烯烴類的許多其它者。於某些實施例，催化劑可為用以使丙烯達最大而設計之一沸石催化劑系統，諸如，ZSM-5。
如上所示，未揮發液體(餾分6)可於一殘餘物加氫裂解單元進一步加工，其用以將分餾物轉化成較輕沸騰分餾物，諸如，乙烷、丙烷、丁烷類、輕及重的石油腦、柴油範圍之物料，及VGO範圍之物料。殘餘物加氫裂解單元可具有一整合式加氫處理區段，用以降低自殘餘物加氫裂解放出之分餾物的硫及氮，及增強來自殘餘物加氫裂解之分餾物的氫含量，且亦降低液體分餾物中之重多核芳香族化合物的量。來自整合式加氫處理器之流出物被分餾。較輕分餾物運至至固定床加氫處理/加氫裂解區段，其用以將柴油範圍之物料進一步加氫處理及加氫轉化成適於蒸汽裂解爐之石油腦。於某些實施例，較輕分餾物可直接送至蒸汽裂解爐。經加氫處理之VGO可送至FCC單元，其係用於轉化成輕烯烴類及芳香族化合物。來自FCC單元之輕循環油(LCO)運至至固定床加氫處理器/加氫裂解爐，其用以轉化成石油腦及較輕組份。重的富含芳香族之FCC重循環油(HCO)係殘餘物加氫裂解區段之一優異稀釋劑，且被運至其內。來自蒸汽裂解爐之低價值熱解油亦運至殘餘物加氫裂解區段，其具有輕催化劑系統及反應器平台(沸騰床或漿料加氫裂解)，以轉化熱解油。
輻射線圈技術可為具有複數排及複數平行通道及/或分裂線圈配置之具有範圍從90毫秒至1000毫秒之主體滯留時間之任何型式。其等可為垂直或水平。線圈材料可為具有裸露及鰭狀或內部熱轉移改良管之高強度合金。加熱器可由具有複數個線圈之一輻射箱及/或於每一箱中具有複數個線圈之二輻射箱組成。輻射線圈幾何形狀及尺寸與每一箱中之線圈數量可為相同或不同。若成本不是一因素，複數個流體加熱器/熱交換器可被使用。
於輻射線圈裂解之後，一或多個轉移線交換器可用以極快速地冷卻產物及產生超高壓蒸汽。一或多個線圈可被組合及與每一交換器連接。交換器可為雙管或複數殼及管之交換器。
替代間接冷卻，直接驟冷亦可被使用。對於此等情況，油可於輻射線圈之出口處注射。於油驟冷之後，一水驟冷亦可被使用。替代油驟冷，一全水驟冷亦可接受。於驟冷後，產物送至一回收區段。
圖4例示依據此處實施例之用於將全原油及其它含有重烴之混合物轉化成烯烴類及芳香族化合物之一方法的一簡化方法流程圖。為簡化此例示，參考編號40係指示一蒸汽裂解爐(熱解)單元及相關組件，其可包括一或多個明火管狀爐，其等每一者可用於間接加熱蒸汽及/或全原油或其分餾物，及用於將烴類裂解成乙烯及其它烯烴化合物。明火管狀爐具有一對流區段或區域及一裂解區段或區域。此等爐亦含有一或多個處理管(輻射線圈)，經由此等，由一烴供料線供應之烴類於施加熱時被裂解產生氣體。輻射及對流熱係藉由燃燒經由諸如膛爐或壁爐之加熱介質入口引至此爐之裂解區段，且經由一廢氣離開之一加熱質而供應。加熱器可以100%地面爐、100%壁爐，或此等之組合燃燒。蒸汽裂解爐單元亦可包括用於驟冷輻射線圈流出物之轉移線交換器，與一或多個分餾器、蒸取蒸餾塔等，其係用於將蒸汽裂解爐流出物成二或更多烴分餾物，諸如，乙烯分餾物42、丙烯分餾物44、苯分餾物46、混合式二甲苯分餾物48、丁二烯分餾物50、氫分餾物52，及熱解氣體分餾物54。此簡化流程圖未例示此設備及相關流程，但係熟習此項技藝者可瞭解。
烴原56，諸如，一全原油或含有從石油腦範圍之烴類至具有大於，例如，550°C之一正常沸點溫度的烴類而沸騰之烴類的一烴混合物，可被引至一加熱線圈(未示出)，其係置於熱解加熱器40之對流區段。於加熱線圈，烴原料可被部份揮發，揮發烴原料中之較輕組份，諸如，石油腦範圍之烴類及較輕物(諸如，C1-C9烴類)。然後，經加熱之烴原料供應至一強化分離裝置58，其用於分離成一蒸氣分餾物60及一液體分餾物62。
蒸汽可經由複數流程線供應至此方法。此方法之各種部份可使用低溫或飽和蒸汽，而其它者可使用高溫過熱蒸汽。欲被過度加熱之蒸汽可經由流程線供應至加熱線圈內，於熱解加熱器之對流區加熱，及經由一或多個流程線以過熱蒸汽回收。
一部份的蒸汽可經由流程線64供應，及於管線66與蒸氣分餾物60混合形成一蒸汽/烴混合物。然後，流體66中之蒸汽/烴混合物可供應至熱解加熱器40之一加熱線圈(未示出)過度加熱。然後，形成之超熱混合物供應至置於熱解加熱器之一輻射區的一裂解線圈。然後，經裂解之烴產物被回收，而用於熱回收、驟冷，及產物回收。
液體分餾物62可與蒸汽68混合，且供應至置於熱解反應器40之對流區(未示出)的一加熱線圈。於加熱線圈，液體分餾物可被部份揮發，揮發烴原料中之剩餘較輕組份，諸如，中間及氣油範圍之烴。將蒸汽注射至液體分餾物62中可助於避免加熱線圈中形成焦炭。然後，經加熱之液體分餾物70供應至一第二強化分離裝置72，用於分離成一蒸氣分餾物74及一液體分餾物76。
一部份的過熱蒸汽(未示出)可與蒸氣分餾物74混合形成一蒸汽/烴混合物。然後，蒸汽/烴混合物可供應至一加熱線圈(未示出)。然後，形成之過熱混合物可供應至置於反應區40之一熱解加熱器的一輻射區之一裂解線圈。然後，經裂解之烴產物可回收，以供熱回收、驟冷，及與自蒸氣分餾物66之裂解回收的產物一起產物回收。
過熱蒸汽可經由流程線(未示出)直接注射至強化分離裝置58，72之一或二者。將過熱蒸汽注射至強化分離裝置內可降低分壓及增加蒸氣分餾物60，74中之烴類的量。
液體分餾物76可與蒸汽78混合，且供應至置於熱解反應器40之對流區(未示出)的一加熱線圈。於加熱線圈，液體分餾物可被部份揮發，揮發烴原料中之額外組份，諸如，真空氣油範圍之烴類。將蒸汽注射至液體分餾物76中可助於避免於熱線圈中形成焦炭。然後，經加熱之液體分餾物80供應至一第三強化分離裝置82，用以分離成一蒸氣分餾物84及一液體分餾物86。
一部份之過熱蒸汽(未示出)可與蒸氣分餾物84混合形成蒸汽/烴混合物。然後，蒸汽/烴混合物可供應至一加熱線圈(未示出)。然後，形成之過熱混合物可供應至置於反應區40之一熱解加熱器的一輻射區之一裂解線圈。然後，經裂解之烴產物可被回收，以供熱回收、驟冷，及與自裂解蒸氣分餾物66，74而回收之產物一起產物回收。過熱蒸汽亦可被引至強化分離裝置，以促進分離，與至經回收之蒸氣分餾物，以避免在將蒸氣分餾物引至裂解線圈生產烯烴類之前，於轉移線冷凝。再者，強化分離裝置82可為如上所述般之一再沸及迴流分離裝置，(ESD-3)。自分離器回收之液體分餾物86可包括供料烴混合物之最重沸騰組份，諸如，具有大於550°C之一正常沸點溫度的烴類。熱解單元40於某些實施例可包括多於一個之熱解加熱器。例如，ESD1、ESD2，及ESD3可不同加熱器連接。再者，於某些實施例，塔頂流體可供應多於一個熱解加熱器。
除了加熱烴及蒸汽流體外，熱解加熱器之對流區可用於加熱其它處理流體及蒸汽流體。例如，線圈可用於加熱BFW(鍋爐供應水)及預熱SHP(超高壓)蒸汽及其它。線圈的位置及數量可依設計及可獲得之預期原料而作改變。以此方式，對流區段可設計成使自燃料氣體之能量回收達最大。較輕烴類的裂解可於較高嚴苛度實行，且藉由適當地置放過度加熱線圈，裂解條件可對特別蒸氣餾分60，74，84強化或修飾。此等流體可供應至單一熱解加熱器或多個熱解加熱器。
於某些實施例，強化分離裝置58可包括一驟蒸發鼓，其具有一具用於分離蒸氣及液體的特徵之切向入口噴嘴。此鼓可裝設蒸汽注射噴嘴。於某些實施例，諸如，用於第一ESD58，驟蒸發鼓可裝設除濕器墊及/或一填充床，其可，諸如，以一石油腦流體迴流，且一個別回流入口噴嘴可被設置，其用於引入來自蒸汽裂解爐之烯烴類回收區段的一輕回收流體(丁烷)。
於某些實施例，強化分離裝置72可包括一驟蒸發鼓，其具有一具有用於分離蒸氣及液體之特徵的切向入口噴嘴。此鼓可裝設蒸汽注射噴嘴。於某些實施例，諸如，用於第二ESD 72，驟蒸發鼓可裝設至少一填充床，其可以一油流體迴流，且一個別入口噴嘴可被設置，用於引入，諸如，來自蒸汽裂解爐之烯烴類回收區段之一中間(柴油，LCO)回收流體。
於某些實施例，強化分離裝置82可包括一再沸塔，其具有分開之汽提及精餾區段。ESD 82可設置用於蒸汽汽提之配置及添加一鍋式再沸器或一插入式再沸器，與用迴流之一配置。
一部份之蒸氣流體74可被取回且經由流程線90送至加氫處理/加氫裂解反應區92。再者，自熱解反應區40之產物回收區段回收的中間至氣油範圍之烴類可經由流程線94供應至加氫處理/加氫裂解反應區92。此外，或另外，真空氣油範圍之烴類(諸如，流體96，其可為流體84之一部份)或個別自殘餘物加氫裂解單元102或殘餘物FCC單元104回收之其它適合烴分餾物98，100可供應至加氫處理/加氫裂解反應區92且於其內共同加工。於加氫處理/加氫裂解反應區92，烴類可與氫106混合及與一催化劑接觸，將其它一部份之烴類轉化。
來自加氫處理/加氫裂解反應區92之反應產物於某些實施例可經由流程線108供應至第一ESD 58，用以於蒸汽裂解爐反應區40分離及加工。於其它實施例，加氫處理/加氫裂解反應區92可包括一或多個分離器或分餾器，用以回收及循環氫(內部，未示出)，及或回收一或多個輕烴分餾物108、中間範圍烴分餾物110，及一重烴分餾物112。例如，輕烴分餾物108可供應至ESD 58，而分餾物110可供應至ESD 72，且重分餾物112可供應至殘餘物FCC單元104。例如，輕烴分餾物108可包括C2-C4烯烴類及石油腦範圍之烴類。於某些實施例，流體110可包括於高於約150°C至約350°C沸騰之烴類，且流體112可包括於高於約350°C沸騰之烴類。
一部份之蒸氣流體84可被取回且經由流程線114至殘餘物FCC單元104。如上所示，一部份之此流體於某些實施例經由流程線96供應至加氫處理/加氫裂解反應區92。於某些實施例，一部份的自ESD 72回收之液體分餾物76可被取回且經由流程線116供應至殘餘物FCC單元104。同樣地，殘餘物FCC單元可接收個別來自加氫處理/加氫裂解反應區92及殘餘物加氫裂解反應區102之適當烴分餾物112，118。於殘餘物FCC反應區104，烴類可與一催化劑接觸，而將其內一部份之烴類轉化。
來自殘餘物FCC單元104之反應產物於某些實施例可經由流程線120供應，用以於蒸汽裂解爐產物回收區(內部至40，未示出)分離及加工，用以分離及回收烯烴類及其它反應產物。殘餘物FCC單元104可包括一或多個分離器或分餾器，其係用於回收(內部，未示出)，及/或或回收一或多個輕烴分餾物120、中間範圍之烴分餾物100，及一重烴分餾物122。例如，輕烴分餾物120可供應至蒸汽裂解爐產物回收區，而分餾物100可供應至加氫處理/加氫裂解反應區92，且重分餾物122可供應至殘餘物加氫裂解單元102。流體120可包括，例如，鏈烷烴類、C2-C4烯烴類，及芳香族化合物，流體100可包括LCO，且流體120可包括重循環油(HCO)。
液體流體86可運至殘餘物加氫裂解單元102，其於某些實施例可包括一整合式加氫處理器105。殘餘物加氫裂解單元102亦可接收來自殘餘物FCC單元104之烴流體122，與來自蒸汽裂解爐產物回收區之熱解氣油54及/或一燃料油供料流體126。氫52亦可自蒸汽裂解爐產物回收區提供，且額外氫於需要時可經由流程線124提供。於殘餘物加氫裂解反應區102，烴類可與氫124，52混合，且與一催化劑接觸，將一部份之其內烴類轉化。
來自殘餘物加氫裂解單元102之反應產物於某些實施例可經由流程線129供應，用以於ESD 58分離及加工，且因而至裂解線圈等，或於蒸汽裂解爐產物回收品(內部至40，未示出)，用以分離及回收烯烴類及其它反應產物。殘餘物加氫裂解單元102可包括一或多個分離器或分餾器，用以回收(內部，未示出)，及/或回收一或多個輕烴分餾物98、中間範圍之烴分餾物118，及一重烴分餾物(例如，內部循環)。例如，輕烴分餾物98可供應至加氫處理/加氫裂解反應區92，且分餾物118可供應至殘餘物FCC單元104。流體98可包括，例如，C2-C4烯烴類、石油腦，及柴油範圍之烴類，且流體118可包括，例如，真空氣油。
蒸汽具有一極低熱容量，且油之蒸發熱亦係顯著。再者，一熱解反應器之對流區中可利用之熱能並非無限，且將烴供料揮發，蒸汽過度加熱，及烴/蒸汽混合物過度加熱至輻射線圈的多個工作，可能會造成一高量的高沸騰材料的脫離。一個別加熱器可用以預熱烴原料及/或稀釋蒸汽，造成整體方法於加工具有低及高含量之較重烴類的烴混合物及改良自烴混合物之整體烯烴產率具有一較高度之靈活性。
三個強化裝置顯示於圖4作為一例子。依原油及加工單元而定，一ESD可用以生產一輕分餾物及一重分餾物。輕分餾物可於熱解加熱器及/或固定床加氫裂解單元中加工。重分餾物可於渣油加氫處理及/或渣油FCC單元中加工。
如圖5所例示，其中，相同編號表示相同零件，此系統於某些實施例亦可包括一催化重整反應區130。催化重整區130可將一石油腦範圍之供料132團化成含有，例如，芳香族化合物及其它反應及產物之一重整物134。然後，重整物134可供應至與蒸汽裂解爐反應區40之產物回收區段結合的一芳香族化合物單元136。
如上所述，此處之實施例可使用三個分離步驟，將供料提供至用以製備蒸汽裂解爐供料之各種反應階段。考慮對於某些供料，單一反應階段可為適當，其中，形成之輕分餾物可供應至熱解反應器及/或一加氫裂解器92，且重料可供應至反應區104或102，當僅一者存在時。經濟及投資成本會主宰可用於一特定原油及位置之整體結構。同樣地，此處之實施例進一步考量使用二、四，或甚至五個分離階段，將廣沸點範圍之原料分成合意分餾物，使得其等可依據此處之實施例適當製備熱裂解及其它下游加工。
如上所簡述，此處之實施例可容許以一經濟上可行之方式使原油直接裂解成化學品，形成如乙烯、丙烯及輕芳香族化合物之輕烴類，而灰需通過傳統經煉步驟。此外，將原油直接轉化成化學品可助於關閉由於頁岩氣革命刺激之增加轉向裂解較輕原料而加寬之一般以共產物(丙烯、丁二烯)生產之主要建構模塊的供需間隙。
依據此處實施例整合加工單元可提供用以使全原油，諸如，阿拉伯輕原油，與低價值精煉廠流體，諸如，熱解油(PyOil)、漿料油，及輕循環油(LCO)，升級成較高價值化學品產物及芳香族化合物複合原料之獨特潛質。
依據此處實施例之方法對於具有高程度污染物(硫、氮、金屬、CCR)之原油可為具靈活性，且此使其不同於僅處理極輕原油或冷凝物之全原油方法。與會涉及極大反應器體積且以氫加成而言係不足之加氫處理全原油相反，此處之方法僅於需要時且於此方法之正確位置添加氫。
再者，使用流體化催化裂解之一脫碳步驟明顯促進丙烯生產，同時降低氫消耗。FCC主要分餾器可用於分離出欲被送至殘餘物加氫裂解單元之原油最重分餾物的方案。
此處之實施例利用熱解對流與反應區之一獨特摻合，用以加工自選擇性加氫處理及加氫裂解原油組份衍生之不同型式的供料。在沒有精煉廠下達成原油的完全轉化。
此處之實施例亦使用第一加熱器之對流區段，分離可輕易轉化成烯烴類且無需加氫處理之輕組份。於使用用於HDM、DCCR、HDS及HDN之一固定床催化劑系統進一步熱解之前，此系統進一步將此等液體加氫處理，以移除衝擊產率/結垢速率之雜原子，其中，沸騰床或漿料加氫裂解催化劑系統可用於一中間步驟轉化原油之最重組份，且一固定床加氫裂解系統可將自轉化最重原油衍生之低密度芳香族產物轉化成高氫含量之產物，其於後可運送以供熱解。
此處之實施例可基於需求變動而改變諸如乙烯或丙烯之烯烴類的生產，或有利於芳香族化合物而降低原油轉化成烯烴類。於另外實施例，一烯烴類轉化單元可被添加，以使更多丙烯呈正向或更多乙烯呈反向。最重之未轉化分餾物若有的話可運至至一延遲結焦單元。來自延遲結焦單元之產物可與FCC供料或熱裂解爐供料混在一起。
此處之實施例使藉由小心添加氫及藉由於對欲被加工之供料而修整的專用加熱器進行熱解反應而生產熱解燃料油達最小。熱解油於不同加氫裂解區段內加氫處理，避免低價值熱解油出口。
此處及如上所述之實施例具有以下優點：低資本成本；低能量消耗；低氫消耗，其係因為脫碳步驟；長開工率；極高化學品產率；改變乙烯對丙烯生產比例的能力；原油靈活性；未留下低價值流體。此處之實施例係本案發明人知道包括與蒸汽裂解緻密整合之氫加成及脫碳的僅有方法。再者，此處之實施例可基於需求變動改變改變諸如乙烯或丙烯之烯烴類的生產，或有利於芳香族化合物而降低原油轉化成烯烴類。
雖然揭露包括一有限數量之實施例，但具有本揭露利益之熟習此項技藝者會瞭解其它實施例可在未偏離本揭露範圍下想出。因此，範圍需僅受所附申請專利範圍限制。
10:格外輕之原油或冷凝物 12:對流區 14:熱解加熱器 16:經加熱之原油 18:驟蒸發鼓 20:蒸氣相 22:液相 24:輻射區段 26:烯烴產品 28:固定床反應器系統 30:經加氫處理之全原油 40:一蒸汽裂解爐(熱解)單元/熱解加熱器 42:乙烯分餾物 44:丙烯分餾物 46:苯分餾物 48:混合式二甲苯分餾物 50:丁二烯分餾物 52:氫分餾物 54:熱解氣體分餾物 56:烴原 58:強化分離裝置 60:蒸氣分餾物 62:液體分餾物 64:流程線 66:管線 68:蒸汽 70:經加熱之液體分餾物 72:第二強化分離裝置 74:蒸氣分餾物 76:液體分餾物 78:蒸汽 80:經加熱之液體分餾物 82:第三強化分離裝置 84:蒸氣分餾物 86:液體分餾物 90:流程線 92:加氫處理/加氫裂解反應區 94:流程線 96:流體 98，100:烴分餾物 102:殘餘物加氫裂解單元 104:殘餘物FCC單元 105:整合式加氫處理器 106:氫 108:流程線 110:中間範圍烴分餾物 112:重烴分餾物 114:流程線 116:流程線 118:烴分餾物 120:流程線 122:重烴分餾物 124:流程線 126:燃料油供料流體 129:流程線 130:催化重整區 132:石油腦範圍之供料 134:重整物 136:芳香族化合物單元
圖1係習知技藝典型之一精煉廠及化學綜合體之一簡化方法流程圖。
圖2係提議用於加工全原油之一習知技藝系統之一簡化方法流程圖，其僅除了於每一流程必要之脫鹽外係無預調理此原油。
圖3係用於加工全原油而提議之一習知技藝系統之一簡化方法流程圖。
圖4係依據此處實施例之用於加工全原油及其它重烴類之一系統之一簡化方法流程圖。
圖5係依據此處實施例之用於加工全原油及其它重烴類之一系統之一簡化方法流程圖。
此處之簡化方法流程圖可將泵、控制器、分離器、蒸餾塔，及其它設備自此流程圖排除。例如，一反應區可接收一供料及產生多個流出物分餾物，暗示於反應區中存在一蒸餾塔，其用於將產物分離成合意之分餾物，提供內部回收流等。熟習此項技藝者可肯定地瞭解此處之簡化方法流程圖不受本身之圖式所限制，而應基於下列說明而作闡釋。
40:一蒸汽裂解爐(熱解)單元/熱解加熱器
42:乙烯分餾物
44:丙烯分餾物
46:苯分餾物
48:混合式二甲苯分餾物
50:丁二烯分餾物
52:氫分餾物
54:熱解氣體分餾物
56:烴原
58:強化分離裝置
60:蒸氣分餾物
62:液體分餾物
64:流程線
66:管線
68:蒸汽
70:經加熱之液體分餾物
72:第二強化分離裝置
74:蒸氣分餾物
76:液體分餾物
78:蒸汽
80:經加熱之液體分餾物
82:第三強化分離裝置
84:蒸氣分餾物
86:液體分餾物
90:流程線
92:加氫處理/加氫裂解反應區
94:流程線
96:流體
98,100:烴分餾物
102:殘餘物加氫裂解單元
104:殘餘物FCC單元
105:整合式加氫處理器
106:氫
108:流程線
110:中間範圍烴分餾物
112:重烴分餾物
114:流程線
116:流程線
118:烴分餾物
120:流程線
122:重烴分餾物
124:流程線
126:燃料油供料流體
129:流程線

Claims (24)

  1. 一種用於加工全原油及其它廣沸點及/或重烴流體而生產烯烴類及/或芳香族化合物之系統，該系統包含： 一用於運送來自一來源的一廣沸點範圍之烴流體的流程線； 一熱解反應區，其包含一或多個熱解反應器，其每一者包括一對流區及一輻射加熱區，以及一分餾系統； 一第一加熱線圈，其係置於該一或多個熱解反應器之一者的一對流區，建構成用以加熱該廣沸點範圍之烴流體； 一第一分離系統，其用以將該經加熱之廣沸點範圍之烴流體分離成一第一蒸氣分餾物及一第一液體分餾物； 一第二加熱線圈，其係置於該一或多個熱解反應器之一者的一對流區，建構成用以加熱該第一液體分餾物； 一第二分離系統，其用以將該經加熱之第一液體分餾物分離成一第二蒸氣分餾物及一第二液體分餾物； 一第三加熱線圈，其係置於該一或多個熱解反應器之一者的一對流區，建構成用以加熱該第二液體分餾物； 一第三分離系統，其用以將該經加熱之廣沸點範圍之烴流體分離成一第三蒸氣分餾物及一第三液體分餾物； 一第一輻射加熱線圈，其係置於該一或多個熱解反應器之一者的一輻射加熱，建構成用以將該第一蒸氣分餾物中之烴類熱轉化成較輕烴類； 一第二輻射加熱線圈，其係置於該一或多個熱解反應器之一者的一輻射加熱區，建構成用以將該第二蒸氣分餾物中之烴類熱轉化成較輕烴類； 一第三輻射加熱線圈，其係置於該一或多個熱解反應器之一者的一輻射加熱區，建構成將該第三蒸氣分餾物中之烴類熱轉化成較輕烴類； 用於將該經轉化之第一、第二及第三蒸氣分餾物供應至該分餾系統的流程線，其中，該分餾系統係建構成將該輕轉化之第一、第二，及第三蒸氣分餾物分離成二或更多烴分餾物； 一用於將至少一部份之該第二蒸氣分餾物供應至一加氫處理及加氫裂解區的流程線，用以將該第二蒸氣分餾物中之烴類轉化成較輕烴類； 一用以將至少一部份之該第三蒸氣分餾物供應至一殘餘物流體催化裂解單元的流程線，用以將該第三蒸氣分餾物中之烴類轉化成較輕烴類； 一用於將該第三液體分餾物供應至一殘餘物加氫裂解單元的流程線； 一用於將來自該殘餘物流體催化裂解單元之一流出物分離成一第一輕烴分餾物及一第一重烴分餾物的分離系統； 一用於將該第一輕烴分餾物供應至該加氫處理及加氫裂解區的流程線； 一用於將該第一重烴分餾物供應至該殘餘物流體催化裂解單元的流程線； 一用於將至少一部份之來自該加氫處理及加氫裂解區之該流出物供應至該第一分離系統的流程線； 一用於將來自該殘餘物加氫裂解單元之一流出物分離成一第二輕分餾物及一第二重分餾物的分離系統； 一用於將該第二輕分餾物供應至該加氫處理及加氫裂解區的流程線；以及 一用於將該第二重分餾物供應至該殘餘物加氫裂解單元的流程線。
  2. 如請求項1的系統，其進一步包含一或多個供料線，其用以將來自該分餾系統之該二或更多烴分餾物之一或多者提供至該殘餘物加氫裂解單元。
  3. 如請求項1的系統，其進一步包含一或多個供料線，其用以將來自該分餾系統之該二或更多烴分餾物之一或多者提供至該加氫處理及加氫裂解區。
  4. 如請求項1的系統，其進一步包含一供料線，其用以將至少一部份之來自該殘餘物加氫裂解單元之該流出物提供至該第一分離系統。
  5. 如請求項1的系統，其進一步包括一供料線，其用以將至少一部份之來自該殘餘物流體催化裂解單元之該流出物提供至該分餾系統。
  6. 如請求項1的系統，其進一步包含一供料線，其用以將一部份之該第二液體分餾物供應至該殘餘物流體催化裂解單元。
  7. 如請求項1的系統，其進一步包含一供料線，其用以將一部份之該第二液體分餾物及/或該第三蒸氣分餾物提供至該加氫處理及加氫裂解區。
  8. 如請求項1的系統，其進一步包含： 一用以將來自該加氫處理及加氫裂解區之一流出物分離成二或更多分餾物的分離系統，該等分餾物包含一輕石油腦分餾物及一重分餾物； 用於將作為該至少一部份之來自該加氫處理及加氫裂解區之該流出物的該輕石油腦分餾物供應至該第一分離系統的流程線；以及 一用以將該重分餾物供應至該殘餘物流體催化裂解單元的流程線。
  9. 如請求項8的系統，其中，用以將來自該加氫處理及加氫裂解區之一流出物分離之該分離系統係建構成用以將來自該加氫處理及加氫裂解區之該流出物分離成三或更多分餾物，其等包括該輕石油腦分餾物、一富含芳香族化合物之重石油腦分餾物及該重分餾物，該系統進一步包含一芳香族化合物單元，其用以加工該富含芳香族化合物之重石油腦分餾物。
  10. 一種用於加工全原油及其它廣沸點及/或重烴流體而生產烯烴類及/或芳香族化合物之系統，該系統包含： 一用於運送來自一來源之一廣沸點範圍烴流體的流程線； 一熱解反應區，其包含一或多個熱解反應器，其每一者包括一對流區及一輻射加熱區，以及一分餾系統； 一反復加熱及分離系統，其建構成用於： 加熱該廣沸點範圍烴流體，及將該經加熱之廣沸點範圍烴流體分離成一第一蒸氣分餾物及一第一液體分餾物； 加熱該第一液體分餾物，及將該經加熱之第一液體分餾物分離成一第二蒸氣分餾物水一第二液體分餾物；以及 加熱該第二液體分餾物，及將該經加熱之第二液體分餾物分離成一第三蒸氣分餾物及一第三液體分餾物； 一輻射線圈，其係置於該輻射加熱區，用於轉化該第一蒸氣分餾物中的烴類； 一加氫處理及加氫裂解區，其用於轉化該第二蒸氣分餾物中的烴類； 一殘餘物流體催化裂解系統，其用於轉化該第三蒸氣分餾物中之烴類；以及 一殘餘物加氫裂解系統，其用於轉化該第三液體分餾物中之烴類。
  11. 如請求項10的系統，其進一步包含一用於將來自該加氫處理及加氫裂解反應區之一流出物供應至該反復加熱及分離系統的流程線。
  12. 如請求項10的系統，其中，該加氫處理及加氫裂解區包含加氫處理及加氫裂解反應器以及一用於分離來自該等加氫處理及加氫裂解反應器之一流出物的分離系統，以回收一第一輕分餾物及一第一重分餾物。
  13. 如請求項12的系統，其進一步包含一用於將該第一重分餾物供應至該殘餘物流體催化裂解系統之流程線，及一用於將該第一輕分餾物供應至該反復加熱及分離系統之流程線。
  14. 如請求項12的系統，其中，用於分離來自該加氫處理及加氫裂解反應器之一流出物之該分離系統係進一步建構成回收一石油腦範圍分餾物。
  15. 如請求項14的系統，其進一步包含一催化重整區，其用於將該石油腦範圍分餾物中之烴類轉化成一重整物。
  16. 如請求項15的系統，其進一步包含一芳香族化合物單元，其用於加工該重整物及回收一或多個芳香族化合物產物流體。
  17. 如請求項10的系統，其中，該殘餘物流體催化裂解系統包含一或多個反應器及一用於分離來自該一或多個反應器之一流出物的分離系統，以回收一第二輕分餾物及一第二重分餾物。
  18. 如請求項17的系統，其進一步包含一用於將該第二輕分餾物供應至該分餾系統流程線，及一用於將該第二重分餾物供應至該殘餘物加氫裂解系統之流程線。
  19. 如請求項10的系統，其中，該殘餘物加氫裂解系統包含一或多個加氫裂解反應器及一用於分離來自該一或多個加氫裂解反應器之一流出物的分離系統，以回收一第三輕分餾物及一第三重分餾物。
  20. 如請求項19的系統，其進一步包含一用於將該第三輕分餾物供應至該加氫處理及加氫裂解區之流程線，及一用於將該第三重分餾物供應至該殘餘物流體催化裂解系統之流程線。
  21. 一種用於轉化全原油及其它廣沸點及/或重烴流體而生產烯烴類及/或芳香族化合物之方法，該方法包含： 反復加熱及分離一廣沸點範圍烴流體，其包括： 加熱該廣沸點範圍烴流體，及將該經加熱之廣沸點範圍烴流體分離成一第一蒸氣分餾物及一第一液體分餾物； 加熱該第一液體分餾物，及將該經加熱之第一液體分餾物分離成一第二蒸氣分餾物及一第二液體分餾物；以及 加熱該第二液體分餾物，及將該經加熱之第二液體分餾物分離成一第三蒸氣分餾物及一第三液體分餾物； 熱裂解該第一蒸氣分餾物； 加氫處理及加氫裂解該第二蒸氣分餾物； 將該第三蒸氣於一殘餘物流體催化裂解單元中反應，以及 將於該第三液體分餾物中之烴類於一殘餘物加氫裂解系統轉化。
  22. 如請求項21的方法，其進一步包含熱裂解一部份之該第二蒸氣分餾物，及熱裂解一部份之該第三蒸氣分餾物。
  23. 如請求項22的方法，其進一步包含分離該經熱裂解之第一、第二，以及第三蒸氣分餾物，以回收二或更多烴分餾物。
  24. 一種用於加工全原油及其它廣沸點及/或重烴流體而生產烯烴類及/或芳香族化合物之系統，該系統包含： 一用於運送來自一來源之一廣沸點範圍烴流體的流程線； 一熱解反應區，其包含一或多個熱解反應器，其每一者包括一對流區及一輻射加熱區，以及一分餾系統； 一第一加熱線圈，其係置於該一或多個熱解反應器之一者的一對流區，建構成用以加熱該廣沸點範圍烴流體； 一第一分離系統，其用於將該經加熱之廣沸點範圍烴流體分離成一第一蒸氣分餾物及一第一液體分餾物； 一第二加熱線圈，其係置於該一或多個熱解反應器之一者的一對流區，建構成用以加熱該第一液體分餾物； 一第二分離系統，其用於將該經加熱之第一液體分餾物分離成一第二蒸氣分餾物及一第二液體分餾物； 一第一輻射加熱線圈，其係置於該一或多個熱解反應器之一者的一輻射加熱區，建構成用以將該第一蒸氣分餾物中之烴類熱轉化成較輕烴類，以回收一經轉化之第一蒸氣分餾物； 一第二輻射加熱線圈，其係置於該一或多個熱解反應器之一者的一輻射加熱區，建構成將該第二蒸氣分餾物中之烴類熱轉化成較輕烴類，以回收一經轉化之第二蒸氣分餾物； 用於將該經轉化之第一及第二蒸氣分餾物供應至該分餾系統的流程線，其中，該分餾系統係建構成將該經轉化之第一及第二蒸氣分餾物分離成二或更多烴分餾物； 一用於將至少一部之該第二蒸氣分餾物供應至一加氫處理及加氫裂解區的流程線，用以將該第二蒸氣分餾物中之烴類轉化成較輕烴類； 一用於將至少一部份之該第二液體分餾物供應至一催化反應器系統的流程線，用以將該第二液體分餾物中之烴類轉化成較輕烴類； 一用於將來自該催化反應器系統之一流出物分離成一第一輕烴分餾物及一第一重烴分餾物的分離系統； 一用於將該輕烴分餾物供應至該加氫處理及加氫裂解區的流程線； 一用於將至少一部份之來自該加氫處理及加氫裂解區之該流出物供應至該第一分離系統的流程線。
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