TW202421766A - 用於將極輕質低硫原油轉化為化學品之方法 - Google Patents

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Abstract

用於將輕質或極輕質低硫原油及凝析油(condensates)轉化成化學品及石油化學品之系統及方法。該方法包括提供包含原油或凝析油之烴類原料，該原油或凝析油具有至少35之API比重、少於0.2wt%之硫含量、及少於10wt%之具有575℃以上正常沸點的烴類。加熱並分離該烴類原料以回收一輕餾分、一中餾分及可選地一重餾分。將輕餾分蒸氣裂解以產生一經裂解輕餾分，且將中餾分個別地蒸氣裂解以產生一經裂解中餾分。然後將經裂解之輕餾分及經裂解之中餾分分離，以回收一或多種產物餾分，包括乙烯餾分及丙烯餾分。

Description

用於將極輕質低硫原油轉化為化學品之方法
發明領域
本揭露內容之實施例一般有關原油至烯烴及其他化學品的轉化。
發明背景
原油處理典型地要求常規的煉油廠單元(諸如原油蒸餾)來分開各種沸程區分，用於進一步的下游加工。煉油廠及石化廠是分開的，且彼此獨立運作。常規且獨立的煉油廠配置是資本及能源密集的。
原油中的高沸化合物假若被送至蒸氣裂解器可造成嚴重的操作問題。高沸化合物具有形成焦炭的傾向，這在很大程度上歸因於其高瀝青烯(asphaltene)含量。所以，典型地在將較輕餾分送到不同的石化單元(諸如蒸氣裂解器或芳香族聯合裝置)之前高沸化合物係被移除。
然而，因為移除的高沸化合物僅可以作為低價值燃料油出售，移除過程提高了總體製程之資金成本並使盈利能力下降。此外，在不顯著形成對製程下游之蒸氣裂解爐有害的重質多核芳香族(HPNA)下，真空殘渣油的轉化迄今一直是個挑戰。HPNA導致蒸氣裂解爐中快速地形成焦炭，這迫使頻繁的除焦循環，從而減低了聯合裝置之總體運轉係數(on-stream factor)。
進一步，原油之真空殘渣油部分非常缺乏氫，這減低了蒸氣裂解爐中有價值化學品的產率。
一般而言，典型的煉油廠加石化廠和用於轉化全原油的其他傳統製程典型地將不到50百分比的原油轉化為更想要的最終產物，包括石油化學品，諸如乙烯、丙烯、丁烯、戊烯及輕質芳香族，舉例而言。 一般地，全原油的20百分比在加工中被預先移除掉，移除了難以轉化的最重組分。全原油的約另外20百分比典型地被轉化成熱解油，而約10百分比被過度轉化成甲烷。
發明概要
在一態樣中，本文實施例有關用於將輕質或極輕質低硫原油及凝析油轉化成化學品及石油化學品之方法。該方法包括提供包含原油或凝析油之烴類原料，該原油或凝析油具有至少35之API比重、少於0.2wt%之硫含量、及少於10wt%具有575℃以上之正常沸點的烴類。該方法亦包括加熱並分離該烴類原料以回收一輕餾分、一中餾分及可選地一重餾分。將輕餾分蒸氣裂解以產生一經裂解輕餾分。將中餾分蒸氣裂解以產生一經裂解中餾分。然後將經裂解之輕餾分及經裂解之中餾分分離，以回收一或多種產物餾分，包括乙烯餾分及丙烯餾分。
在一些實施例中，將輕餾分及中餾分蒸氣裂解而無需任何中間處理。在回收重餾分的實施例中，該方法包括加氫加工該重餾分以產生具有比重餾分高之氫含量的經轉化重餾分，並蒸氣裂解該經轉化重餾分以產生一經裂解重餾分。 然後可將所得經裂解重餾分與經裂解輕餾分及經裂解中餾分共同分離以回收一或多種產物餾分。
在各種實施例中，該一或多種產物餾分包括一熱解油餾分。在此種實施例中，該方法可進一步包括加氫加工該重餾分及該熱解油餾分以產生該經轉化重餾分。
在另一態樣中，本文實施例有關用於將輕質或極輕質低硫原油及凝析油轉化成化學品及石油化學品之方法。該方法包括提供一包含原油或凝析油之烴類原料，該原油或凝析油具有至少35的API比重及少於10wt%具有575℃以上之標準沸點的烴類。在一或多個階段中加熱並分離該烴類原料以回收一輕餾分、一中餾分及可選地一重餾分。將輕餾分蒸氣裂解以產生一經裂解輕餾分。將中餾分加氫加工，以產生具有比中餾分高之氫含量的經轉化中餾分，且然後將該經轉化中餾分蒸氣裂解，以產生一經裂解中餾分。然後將經裂解的輕餾分及經裂解的中餾分分離以回收一或多種產物餾分，包括乙烯餾分及丙烯餾分。
在一些實施例中，將該輕餾分蒸氣裂解而無需任何中間處理。在回收重餾分的實施例中，該方法包括加氫加工該重餾分以產生具有比重餾分高之氫含量的經轉化重餾分，並蒸氣裂解該經轉化重餾分以產生一經裂解重餾分。然後可將所得經裂解重餾分與該經裂解輕餾分及經裂解中餾分共同分離以回收一或多種產物餾分。
在各種實施例中，該輕餾分具有在160℃至250℃範圍內之一終沸點，且該中餾分具有在500℃至540℃範圍內之一終沸點。
在又另一態樣中，本文實施例有關用於將輕質或極輕質低硫原油及凝析油轉化為化學品及石油化學品之系統。該系統包括含有包含原油或凝析油之烴類原料的進料源，該原油或凝析油具有至少35之API比重、少於0.2wt%硫含量及少於10wt%之具有575°C以上正常沸點的烴類。可提供一流動管線用於將烴類原料進料至裂解爐的對流盤管(coils)，用於加熱該烴類原料以產生一經加熱的烴類原料。一分離器係提供，用於分離該烴類原料以回收一輕餾分及一殘餘液體餾分。第二裂解爐之對流盤管係提供，用於加熱該殘餘液體餾分以產生一經加熱殘餘餾分，且一第二分離器係提供，用於分離該經加熱殘餘餾分以回收一中餾分及一重餾分。該裂解爐的輻射盤管蒸氣裂解該輕餾分以產生一經裂解輕餾分。該第二裂解爐的輻射盤管蒸氣裂解該中餾分，以產生一經裂解中餾分。該系統進一步包括用於共同分離該經裂解輕餾分及該經裂解中餾分以回收包括乙烯餾分及丙烯餾分之一或多種產物餾分的分離系統。
在一些實施例中，該系統進一步包括用於提高該第二分離器下游及該第二裂解爐之輻射盤管上游之中餾分氫含量的加氫加工單元。
在各種實施例中，該系統進一步包括一加氫加工單元，用於提高該重餾分之氫含量以產生一經加氫加工重餾分。 提供相同或不同裂解爐之輻射盤管，用於蒸氣裂解該經加氫加工重餾分以產生一經裂解重餾分。亦提供一流動管線，用於進料該經裂解重餾分至該分離系統，用於共同分離該經裂解輕餾分、經裂解中餾分及經裂解重餾分，以回收一或多種產物餾分。
較佳實施例之詳細說明 如本文所使用，術語「石油化學品」意指包括輕烯烴與二烯烴及C 6-C 8芳香族之烴類。石油化學品因此意指包括乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯、戊烯、戊二烯以及苯、甲苯及二甲苯之烴類。至於石油化學品之子集，如本文所使用，術語「化學品」意指乙烯、丙烯、丁二烯、1-丁烯、異丁烯、苯、甲苯及對二甲苯。
加氫處理(Hydrotreating)是一種催化過程，通常在游離氫存在下實行，當用於加工烴類原料時，其主要目的是從該原料中移除各種金屬污染物(例如砷)、雜原子(例如，硫、氮及氧)及芳香族。一般地，在加氫處理操作中，烴分子的裂解(即，將較大的烴分子打斷成較小的烴分子)是最小化的。如本文所使用，術語「加氫處理」意指一種精煉過程，其中進料流與氫氣在催化劑存在下反應，透過還原過程從該進料流(例如，常壓塔底物(atmospheric tower bottoms))中移除雜質，諸如硫、氮、氧及/或金屬(例如，鎳或釩)。加氫處理過程實質上可取決於至加氫處理器之進料類型而變化。舉例而言，輕質進料(例如，石腦油)含有非常少且類型很少的雜質，而重質進料(例如，常壓塔底物(ATBs))典型地擁有許多存在原油中之不同的重質化合物。除了具有重質化合物，重質進料中之雜質比存在於輕質進料中者更複雜且難以處理。所以，輕質進料之加氫處理一般是在較低的反應嚴苛度條件下執行，而重質進料要求較高的反應壓力及溫度。
加氫裂解意指其中氫化及脫氫作用伴隨烴類的裂解/斷裂的過程，例如將較重烴類轉化成較輕烴類，或將芳香族及/或環烷烴(環狀飽和烴)轉化成非環狀支鏈烷烴。
本文所使用之「調節」及類似術語意指藉由加氫裂解及加氫處理中之一或二者轉化烴類。「破壞性氫化」及類似術語意指裂解烴類之烴分子鍵，且飽和剩餘烴片段之相關氫，其可以製造出安定低沸點之烴油產品，且可包括加氫裂解及加氫處理二者。
「API比重」意指當藉由ASTM D4052-11測定時，石油原料或產品相對於水之比重。
本文實施例有關採用原油(諸如輕質或極輕質低硫原油)及/或低價值重質烴類作為進料並生產石油化學品，諸如輕質烯烴(乙烯、丙烯、及/或丁烯)及芳香族之製程及系統。更具體地，本文實施例係指向藉由熱裂解一預調節之輕質低硫原油來製成烯烴及芳香族的方法及系統。輕質低硫原油可被分離成輕截餾物(cut)、中截餾物及重截餾物，各界定如下。本文實施例之方法然後可直接蒸氣裂解該輕截餾物、或該輕截餾物和中截餾物。在一些實施例中，在將經調節的中截餾物進料至蒸氣裂解器之前，可調節該中截餾物以改善原料品質。 作為輕質低硫原油之一小餾分的重截餾物可被丟棄或可被進一步加工以生產用作蒸氣裂解器原料的原料。
用於本文揭露之實施例中的烴類混合物可包括具有一沸程的各種烴類混合物，其中該混合物之終沸點可大於500°C，諸如大於525°C、550°C或575°C。高沸烴類(諸如在超過550℃上沸騰之烴類)的量可低至0.1wt%、1wt%或2wt%，但可以高達10wt%、25wt%、50wt%或更高。本描述係就原油(諸如全原油)作解釋的，但可以使用任何高沸終點烴類混合物。然而，本文所揭露之製程可以應用於原油、凝析油及具寬沸騰曲線和高於500°C終點的烴類。此種烴類混合物除其他外，可包括全原油、初榨原油(virgin crudes)、經加氫加工原油、瓦斯油、粗柴油(vacuum gas oil)、取暖用油、噴射機燃料、柴油、煤油、汽油、合成石腦油、萃餘物重組油、費托氏液體(Fischer-Tropsch liquids)、費托氏氣體、天然汽油、蒸餾油(distillates)、初榨石腦油、天然氣凝析油、常壓管餾底部物、包括底部物之真空管餾流、寬沸程石腦油至瓦斯油凝析油、從精煉廠來的重質非粗餾烴流、粗柴油、重質瓦斯油、常壓殘渣油、加氫裂解蠟及費托氏蠟。在一些實施例中，烴類混合物可包括從石腦油範圍或更輕至粗柴油範圍或更重中沸騰的烴類。
當烴類混合物之終沸點高時，諸如在一些實施例超過550℃，該烴類混合物無法直接在蒸氣熱解爐中加工以生產烯烴。這些重質烴類的存在引致焦炭在爐中的形成，其中結焦可能在對流區預熱盤管或過熱盤管中、輻射盤管中或輸送管線交換器中之一或多者發生，且此種結焦可能快速地發生，諸如數小時內。全原油在商業上典型地並不裂解，因為不滿足經濟效益。全原油一般是分餾的，且僅使用特定的截餾物於蒸氣熱解加熱器中生產烯烴。剩餘物係用於其它製程。裂解反應經由自由基機制進行。因而，當在高溫下裂解時可以達成高乙烯產率。較輕的進料，像是丁烷及戊烷，要求高的爐溫來獲得高烯烴產率。重質進料，像是瓦斯油及粗柴油(VGO)，要求較低的溫度。原油含有從丁烷至VGO及殘渣(超過550℃上沸騰之材料)之化合物分佈。在沒有分離下於高溫提交全原油產生高焦炭(在高嚴苛度下裂解烴類的副產物)產率而塞住爐子。蒸氣熱解爐必須周期性關閉，並藉由蒸氣/空氣除焦來清潔焦炭。當生產烯烴時，二個清潔周期之間的時間稱作運行長度。當全原油在沒有分離下裂解時，焦炭可以沈積在對流段盤管(蒸發該流體)中、輻射段(烯烴生產反應發生的地方)中及/或輸送管線交換器(藉由冷卻使反應迅速停止以保留烯烴產率的地方)中。
雖然本文方法可用於具有寬沸程的各種烴類混合物，但本文實施例對於輕質或極輕質低硫原油特別有利。如本文所用，輕質原油具有至少35、在一些實施例中至少40的API比重，而極輕質原油具有至少42、在一些實施例中至少45的API比重。此種進料可額外地具有其中至少90wt%的材料在575℃以下沸騰的沸騰曲線。進一步，輕質或極輕質低硫原油可具有少於0.2wt%的硫含量，以及低金屬含量及低康拉森(Conradson)碳含量。用於本文實施例之適合的輕質低硫原油之實例可包括，舉例而言二疊紀原油或西德克薩斯輕質原油、阿拉伯或阿格巴米輕質原油以及具有少於10wt%在575℃以上沸騰之材料的其他原油。本文方法亦可用於加工具有非常低之高沸材料(＞575℃)的凝析油。
本文實施例因此指向採用極輕質、低硫原油或凝析油作為原料並生產化學品及石油化學品產品的方法。本文之方法及系統可包括一分離段，諸如HOPS(重油加工方案)，其與混合進料蒸氣裂解器整合，具有可選的針對選擇之中間流加氫加工或加氫處理。
輕質原油或凝析油進料被分離及加工，使得高品質的蒸氣裂解器進料被送至該混合進料蒸氣裂解器，以最大化從一桶原油生產之有價值化學品的百分比，同時維持蒸氣裂解加熱器之合理的除焦頻率。歸因於輕質原油或凝析油中降低的瀝青烯及微碳殘渣量，HPNA的形成係經由小量排出來管理，而非催化或熱轉化。
根據本文實施例之方法及系統可包括一進料製備段，其可包括舉例而言，一脫鹽器。該脫鹽原油然後可被分離成一輕截餾物、一中截餾物及一重截餾物。原油及/或凝析油最初在前置分離段(諸如HOPS塔)中分離成區別的餾分。如所指出的，區別的餾分可包括：具有在約200-250°C範圍內之終沸點的輕截餾物，其富含正鏈烷烴且因此是良好的蒸氣裂解器原料；具有從約200-250℃之初沸點至500-540℃之終沸點之沸程的中截餾物，該中截餾物含有蒸餾油及瓦斯油範圍材料；及含有在500-540°C+以上沸騰之烴類的重截餾物(殘渣油流)。中截餾物及重截餾物的初沸點分別與輕截餾物和中截餾物的終沸點相似。
雖然實施例描述為包括約250℃以下之輕質截餾點(諸如一160℃-餾分)，及在約500℃-540℃以上沸騰之重截餾物(諸如520℃+餾分)，應注意的是實際截餾點可依待加工之全原油或其它凝析油餾分的類型而變化。舉例而言，對於含有低金屬或氮含量，或大量在譬如高達525℃、540℃或565℃溫度下沸騰之「易於加工的」組份之原油，提高中/高截餾點同時仍能達成本文實施例之益處是有可能的。相似地，在一些實施例中，低/中截餾點可高如220℃，或在其它實施例中高如250℃。變化截餾點的能力可增加根據本文實施例之製程方案的靈活性，容許加工各式各樣的進料，同時仍能生產所欲的產品混合物。
原油之500-540℃+殘渣油部分非常缺乏氫，這減低了蒸氣裂解爐中有價值之化學品的產率。移除這部分容許蒸氣裂解爐的穩定運作並維持高品質石油化學品的高轉化。 藉由可選地加氫加工或加氫處理該殘渣油部分以提高氫含量，可以提高每桶進料之總化學品產率。可選地在500-540°C+流上納入加氫加工或加氫處理提供了從下游混合進料蒸氣裂解器再循環熱解油的機會，以提高進料到化學品的總體轉化率，同時仍限制源自原油之最重分子到達蒸氣裂解器以維持高的運轉係數。
然後將輕截餾物送至蒸氣裂解器。歸因於輕截餾物的組成物富含正鏈烷烴，輕截餾物可無需任何中間處理就被送至蒸氣裂解器。
中截餾物亦被送至該蒸氣裂解器。在一些實施例中，中截餾物可無需任何中間處理就被送到該蒸氣裂解器。在其他實施例中，中截餾物在第一加氫加工或加氫處理段中加工，其可利用在溫和嚴苛度下操作的固定床加氫加工或加氫處理反應器以提高氫含量，並將來自該第一加氫加工或加氫處理段的流出物送至該蒸氣裂解器。
雖然上文一般性地提及「蒸氣裂解器」，但本文之方法及系統可包括一或多個爐子，各具有一或多個對流及輻射盤管，用於預熱、過熱及熱裂解分別的進料。進一步，本文之蒸氣裂解器或「蒸氣裂解器段」或「蒸氣裂解器區」可包括快速冷卻來自輻射盤管之流出物的淬火系統，及用於分離蒸氣裂解器流出物成各種烴餾分(除其他外，諸如C2、C3、C4、石腦油、柴油、瓦斯油、粗柴油、熱解油及殘渣油餾分，以及這些中之二或多者的組合，舉例而言諸如C2-C4截餾物)的分離系統，分離系統可包括一或多個蒸餾塔。
在一些實施例中，輕截餾物及中截餾物可被進料至工廠之蒸氣裂解器段內個別的加熱器。在其他實施例中，輕截餾物及中截餾物可被進料到相同加熱器的個別盤管。對於各種進料餾分亦設想了使用個別或同一加熱器的其他各種排列。
在一些實施例中，從系統中取出殘渣油部分(重截餾物)並且不進一步加工。在其他實施例中，殘渣油餾分被送至加氫加工或加氫處理步驟，在其中提高重餾分的氫含量，然後將其送至蒸氣裂解加熱器以生產化學品，因此提高總化學品的總體產量。可選地，如果極低硫燃料油的價值高，則可以完全避免加氫加工或加氫處理步驟，導致降低更多的CAPEX、OPEX及CO 2排放。
如上所指出，工廠的各個段，包括分離、蒸氣裂解及可選的加氫加工或加氫處理區塊，被深度整合，這意謂著它們被合併成一個單元/技術。 各區塊的操作及設計係客製化的，使得各區塊的產物適合後續區塊或化學品生產之最終目標兩者任一。在傳統設置中，歸因於中間產品及分別的最終產品的相異要求，這種整合是不可能的。
此技術與用於將原油轉化為化學品的各種其他常規技術(諸如經整合煉油廠)之間的差異在於優化和整合，及由此實現的資本節省。如果不以生產諸如汽油或柴油之燃料產品為目標，製成此種燃料產品所要求的大部分傳統煉油設備則不再需要，因此降低了總體資本投資。本文所揭露之配置亦最小化及/或消除了對煉油廠輔助單元(諸如製氫、胺再生、硫回收、酸水汽提等)的需要。
前置分離系統，諸如兩階段HOPS系統，係與混合進料蒸氣裂解加熱器深度整合，這既降低了資本投資，且又藉由優化熱量至前置分離過程的回收來提高該單元的總體效率。本文之配置結合了前置原油分離的能量需求以滿足下游裂解加熱器蒸發需求。
本系統係設計以加工具少量殘渣油(~500-540°C+)含量的極輕質低硫原油原料(具API ~＞45°)。 因此，不要求專門的轉化單元來升級原油的殘渣油部分。移除這種少量殘渣油截餾物容許在混合進料裂解加熱器的設計中高的運轉可用性。不像生產化學品的傳統煉油廠，蒸氣裂解裝置的進料不限於輕質組分及石腦油，而是將從石腦油到瓦斯油沸程的全範圍分子進料到該加熱器，並且加熱器和下游系統的設計容納非傳統進料。
上述方法之實施例係於圖1-4之每一者中例示。
圖1例示根據本文實施例用於加工極輕質低硫原油原料(API〜＞45°)之配置。在此實施例中，將原油原料10進料至一兩階段HOPS(重油加工方案)12以產生一輕餾分14(具在約200-250℃以下沸騰之組分)、一中餾分16(具在約200-250℃至500--540℃之間沸騰之組分)，及可選的一殘渣油排出餾分18(具在約500-540℃以上沸騰之組分)。無需中間處理將輕質流14送至蒸氣裂解器段20(包括裂解爐、淬火系統及分離系統)，因為其富含正鏈烷烴且因此是優異的蒸氣裂解器原料。將中餾分亦送至蒸氣裂解器段20並且可進料至蒸氣裂解器段內的個別加熱器。繼在裂解爐內轉化後，可將所得裂解產物淬火並分離以回收一或多種化學品流22。
圖2例示根據本文一些實施例加工極輕質低硫原油原料(API〜＞45°)之配置，其中同樣的數字表示同樣的部件。在此實施例中，將原油原料10進料至一兩階段HOPS(重油加工方案)12以產生一輕餾分14(具在約200-250℃以下沸騰之組分)、一中餾分16(具在約200-250℃至500--540℃之間沸騰之組分)，及一殘渣油餾分18(具在約500-540℃以上沸騰之組分)。無需中間處理將輕質流14送至蒸氣裂解器段20，因為其富含正鏈烷烴且因此是優異的蒸氣裂解器原料。將中餾分16亦送至蒸氣裂解器段20並且可送至蒸氣裂解器段內的個別加熱器(未例示的)。將殘渣油餾分18送至一加氫加工或加氫處理步驟段26，在該處中重餾分18的氫含量係提高，且然後將所得經加氫加工產物28送至蒸氣裂解器段20內的蒸氣裂解加熱器以生產化學品22，因此提高了總化學品的總體產量。可選地，如果極低硫燃料油的價值高，則可以完全避免加氫加工或加氫處理步驟，且可將重餾分18作為摻混物或產物流30回收，用於生產極低硫燃料油，導致降低更多的CAPEX、OPEX及CO 2排放。將在蒸氣裂解器段內分離裂解烴產物的同時回收的熱解油32與原油進料之殘渣油部分18一起進料至加氫加工或加氫處理步驟，因此提高原料到化學品的總體轉化率。
圖3例示根據本文一些實施例加工極輕質低硫原油原料(API〜＞45°)之配置，其中同樣的數字表示同樣的部件。在此實施例中，將原油原料10進料至一兩階段HOPS(重油加工方案)12以產生一輕餾分14(具在約200-250℃以下沸騰之組分)、一中餾分16(具在約200-250℃至500--540℃之間沸騰之組分)，及一殘渣油餾分18(具在約500-540℃以上沸騰之組分)。無需中間處理將輕質流14送至蒸氣裂解器段20。中餾分16係在第一加氫加工或加氫處理段36中加工，其可利用在溫和嚴苛度下操作的固定床加氫加工或加氫處理反應器以提高氫含量；並將來自該第一加氫加工或加氫處理段36的流出物38送至該蒸氣裂解段20。將殘渣油餾分18送至一加氫加工或加氫處理步驟段26，在該處中重餾分18的氫含量係提高，且然後將所得經加氫加工產物28送至蒸氣裂解器段20內的蒸氣裂解加熱器以生產化學品22，因此提高了總化學品的總體產量。可選地，如果極低硫燃料油的價值高，則可以完全避免加氫加工或加氫處理步驟，且可將重餾分18作為摻混物或產物流30回收，用於生產極低硫燃料油，導致降低更多的CAPEX、OPEX及CO 2排放。將在蒸氣裂解器段內分離裂解烴產物的同時回收的熱解油32與原油進料之殘渣油部分18一起進料至加氫加工或加氫處理步驟，因此提高原料到化學品的總體轉化率。
雖然未例示於圖3中，但加氫加工區26、36可包括一或多個加氫加工或加氫處理反應器及一分離系統。該等反應器含有適當的催化劑，用於提高分別的中餾分或重餾分中烴類的氫含量。 因此，加氫加工或加氫處理反應器中的反應可包括上文指出的各種反應，包括加氫脫硫、加氫裂解、加氫脫氮及用於移除金屬、雜原子和其他污染物但同時提高其中氫分子之氫含量的其他反應。繼反應之後，可將加氫加工的反應產物(經加氫加工之中餾分或經加氫加工之重餾分)進料至分離系統，以回收任何未反應之氫、酸性氣體、經轉化烴類及可選的含有不適合蒸氣裂解之未經轉化烴類的殘餘液體。
圖4例示了以相似於圖2所述之方式最初加工極輕質低硫原油(諸如二疊紀原油)之實施例。在此實施例中，原油10係用一兩階段HOPS(重油加工方案)12分離，以產生一輕餾分(石腦油截餾物)14、一中餾分(AGO/VGO截餾物)16及一殘渣油餾分18。將極輕質低硫原油10進料至一或多個加熱器，諸如布置在裂解爐之對流段50中的對流盤管52。然後將經加熱原油10H進料至兩階段HOPS 12的第一階段分離器12A，並分離成輕餾分14及殘餘液體54。然後將殘餘液體54進料至一或多個加熱器(諸如布置在裂解爐之對流段60中的對流盤管62)並加熱。然後將經加熱殘餘液體54H進料至兩階段HOPS 12的第二階段分離器12B，並分離成中餾分16及殘渣油餾分18。取決於待加工之原油體積，可使用一或多個加熱器和HOPS，以生產並加工分別的餾分，其中進料至多個加熱器並從多個加熱器接收的進料係表示為10'、54'及18'。亦如圖4中所例示，進料緩衝槽(feed surge drum)55可用於積聚及分配可能從多個第一階段HOPS 12A接收的多個殘餘液體流54、54'，並將殘餘液體54、54'分配至多個加熱器60及多個第二階段HOPS 12B。
輕流餾分14被送至蒸氣裂解器段20而無需中間處理，因為其富含正鏈烷烴且因此是優異的蒸氣裂解器原料。對於熱裂解，輕餾分14可在相同或不同加熱器的一或多個對流盤管56中被加熱及過熱，然後被進料至輻射盤管58，用於快速加熱至裂解溫度，產生一經裂解輕餾分59。
中餾分16在此實施例中被送至蒸氣裂解器段20內的個別加熱器。對於熱裂解，中餾分16可在相同或不同加熱器的一或多個對流盤管66中被加熱及過熱，然後被進料至輻射盤管68，用於快速加熱至裂解溫度，產生一經裂解中餾分69。
將殘渣油餾分18送至一加氫加工或加氫處理步驟段26，在該處中重餾分的氫含量係提高，且然後將所得具有改善之可裂解性的經加氫加工產物餾分28送至蒸氣裂解加熱器(未例示的)以生產化學品，因此提高了總化學品的總體產量。繼加氫加工之後，舉例而言，可分離加氫加工的反應流出物，以回收未反應之氫及硫化氫、進料至裂解器段20的經加氫加工烴類、及含有不適合熱裂解之未經轉化重質烴的殘餘燃料油30'。
將所得裂解產物(包括源自流28之經裂解加氫加工餾分、經裂解輕餾分59及經裂解中餾分69)進料到蒸氣裂解器段20的分離區，以回收除其他產品外，輕質烯烴(包括熱解油32)。
可選地，如果極低硫燃料油的價值高，則可以完全避免加氫加工或加氫處理步驟，導致降低更多的CAPEX、OPEX及CO 2排放。來自蒸氣裂解器段的熱解油32與原油進料之殘渣油部分18一起再循環進料至加氫加工或加氫處理步驟。
圖4進一步例示將稀釋蒸氣添加到輕及中截餾物蒸汽餾分中。在各加熱器(50、60)中，水或蒸氣70可在一或多個對流盤管72中過熱，以產生一過熱蒸氣74，其與經加熱原料(10H、54H)及/或蒸汽流(輕餾分14及中餾分16)混合，以提供經蒸氣稀釋之進料到裂解盤管。繼摻雜之後，蒸氣及烴類可被過熱並被送至加熱器之輻射盤管58、68供裂解。蒸汽餾分(諸如石腦油截餾物、瓦斯油截餾物或輕質烴餾分)及稀釋蒸氣混合物係在對流段(盤管56、66)中進一步過熱並進入輻射盤管(58、68)。輻射盤管可以在不同的室中，或者單一室中的一組輻射盤管可以用於裂解蒸汽餾分中的烴類。可以控制稀釋蒸氣的量以最小化總能量。典型地，蒸氣係控制在約0.5w/w的蒸氣與油之比，其中0.05w/w至1.0w/w的任何值都是可接受的，諸如約0.3w/w至約0.7w/w，或約0.1w/w至0.4w/w。
輻射盤管技術可以是具有90毫秒至1000毫秒範圍內之整體停留時間、具有多排及多個平行通道和/或分裂盤管佈置的任何類型。它們可以是垂直的或水平的。盤管材料可以是高強度合金，帶有裸露有鰭或內部的傳熱改良管。該加熱器可以由一具有多個盤管輻射箱及/或兩個各具有多個盤管的輻射箱組成。各個箱子中的輻射盤管幾何形狀及尺寸以及盤管數量可以相同或不同。 假若成本不是一個因素，可以採用多個流加熱器/交換器。
繼在輻射盤管中裂解之後，可使用一或多個輸送管線交換器非常迅速地冷卻產物並生成(超)高壓蒸氣。可將一或多個盤管結合並連接到各交換器。該(等)交換器可以是雙管或多殼及多管式交換器。
取代間接冷卻，亦可以使用直接淬火。對於此種事例，可在該輻射盤管的出口注入油。繼油淬火後，亦可使用水淬火。取代油淬火，全部水淬火也是可接受的。淬火後，產物被送到回收段。
如上所述，本文實施例可用於將輕質低硫原油原料轉化成化學品，伴隨降低及/或消除常規煉油廠單元操作。使用一兩階段 HOPS將原油分開成區別的餾分：一輕餾分、一中餾分及可以從該系統中移除的一可選殘渣油餾分。該輕質流係直接送至蒸氣裂解器段供轉化為化學品。該中餾分可以直接被送至蒸氣裂解器段，或可選地在被導向蒸氣裂解段之前可以在固定床反應器中進行溫和加氫加工或加氫處理，以提高氫及鏈烷烴含量。該殘渣油餾分可以是系統的排出物，或被送到一加氫加工或加氫處理步驟，在該處中重餾分的氫含量係提高，且然後被送至蒸氣裂解加熱器以生產化學品，因此提高了總化學品的總體產量，或當有價值時可選地安排作為極低硫燃料油產品。
除非另有界定，否則所有使用之技術及科學術語具有與這些系統、設備、方法、製程及組成物所屬技藝之一般技術人員普遍理解的相同意義。
單數形式「一(a)」、「一(an)」及「該(the)」包括複數指稱物，除非上下文另有明確指定。
如此處及隨附申請專利範圍中所使用，詞語「包含」、「具有」和「包括」，及其等所有文法變型各意欲具有一開放式、非限制性含義，其不排除額外的元件或步驟。
「可選地」意謂該隨後描述之事件或情況可能會或可能不會發生。該描述包括該事件或情況發生的情形以及其不發生的情形。
當使用詞語「大約(approximately)」或「約(about)」時，此術語可意謂數值可以有高達±10%、高達5%、高達2%、高達1%、高達0.5%、高達0.1%，或者高達0.01%之變異。
範圍可表達為從約一特定值至約另一特定值，包括端值。當表達此一範圍時，應理解的是另一實施例係從該一特定值至該另一特定值，以及在該範圍內的所有特定值及其組合。
雖然本揭露內容包括有限數量之實施例，但是受益於此揭露內容，熟習本項技藝者將理解，可設計不背離本揭露內容之發明範疇的其他實施例。相應地，發明範疇應僅由隨附申請專利範圍限制。
10,10':原油原料 10H:經加熱原油 12:兩階段HOPS 12A,12B:HOPS分離器 14:輕質流/輕餾分 16:中餾分 18,18':殘渣油餾分/重餾分 20:蒸氣裂解器段 22:化學品(流) 26:加輕加工段/加輕處理段 28:加輕加工產物 30:產物流 30':殘餘燃料油 32:熱解油 36:第一加輕加工段/第一加輕處理段 38:流出物 50,60:對流段/加熱器 52,56,62,66,72:對流盤管 54,54':殘餘液體 54H:經加熱殘餘液體 55:進料緩衝槽 58,68:輻射盤管 59:經裂解輕餾分 69:經裂解中餾分 70:水/蒸氣 74:過熱蒸氣
圖1-4例示根據本文所揭露之一或多個實施例之系統及方法的簡化製程流程圖。
10:原油原料
12:兩階段HOPS
14:輕質流/輕餾分
16:中餾分
18:殘渣油餾分/重餾分
20:蒸氣裂解器段
22:化學品(流)

Claims (15)

  1. 一種用於將輕質或極輕質低硫原油及凝析油(condensates)轉化為化學品及石油化學品之方法，該方法包含： 提供包含原油或凝析油之烴類原料，該原油或凝析油具有至少35之API比重、少於0.2wt%之硫含量、及少於10wt%之具有575℃以上之正常沸點的烴類； 加熱並分離烴類原料以回收一輕餾分、一中餾分及可選地一重餾分； 將輕餾分蒸氣裂解以產生一經裂解輕餾分； 將中餾分蒸氣裂解以產生一經裂解中餾分；及 將經裂解之輕餾分及經裂解之中餾分分離，以回收一或多種產物餾分，包括乙烯餾分及丙烯餾分。
  2. 如請求項1之方法，其中該輕餾分及該中餾分被蒸氣裂解而無需任何中間處理。
  3. 如請求項1之方法，其中一重餾分係回收，該方法包含： 將該重餾分加氫加工(hydroprocessing)，以產生具有高於該重餾分之氫含量的經轉化重餾分；及 蒸氣裂解該經轉化之重餾分以產生一經裂解重餾分；及 將該經裂解重餾分與該經裂解輕餾分及該經裂解中餾分共同分離，以回收一或多種產物餾分。
  4. 如請求項3之方法，其中該一或多種產物餾分包括一熱解油餾分，該方法包含加氫加工該重餾分及該熱解油餾分以產生該經轉化之重餾分。
  5. 如請求項2之方法，其中該烴類原料具有至少45之API比重。
  6. 一種用於將輕質或極輕質低硫原油及凝析油轉化為化學品及石油化學品之方法，該方法包含： 提供包含原油或凝析油之烴類原料，該原油或凝析油具有至少35之API比重及少於10wt%之具有575℃以上之正常沸點的烴類； 加熱並分離烴類原料以回收一輕餾分、一中餾分及可選地一重餾分； 將輕餾分蒸氣裂解以產生一經裂解輕餾分； 加氫加工該中餾分，以產生具有高於中餾分氫含量的經轉化中餾分； 將經轉化中餾分蒸氣裂解以產生一經裂解中餾分；及 將經裂解之輕餾分及經裂解之中餾分分離，以回收一或多種產物餾分，包括乙烯餾分及丙烯餾分。
  7. 如請求項6之方法，其中該輕餾分被蒸氣裂解而無需任何中間處理。
  8. 如請求項6之方法，其中一重餾分係回收，該方法包含： 將該重餾分加氫加工，以產生具有高於重餾分之氫含量的經轉化重餾分；及 蒸氣裂解該經轉化之重餾分以產生一經裂解重餾分；及 將經裂解重餾分與該經裂解輕餾分及該經裂解中餾分共同分離以回收一或多種產物餾分。
  9. 如請求項8之方法，其中該一或多種產物餾分包括熱解油餾分，該方法包含加氫加工該重餾分及該熱解油餾分，以產生該經轉化之重餾分。
  10. 如請求項6之方法，其中該輕餾分具有在160℃至250℃範圍內之終沸點，且該中餾分具有在500℃至540℃範圍內之終沸點。
  11. 一種用於將輕質或極輕質低硫原油及凝析油轉化為化學品及石油化學品之系統，該系統包含： 一含有烴類原料之進料源，該烴類原料包含原油或凝析油，其具有至少35之API比重、少於0.2wt%之硫含量且少於10wt%之具有575℃以上之正常沸點的烴類； 一裂解爐之對流盤管，用於加熱烴類原料以產生經加熱烴類原料； 一分離器，用於分離烴類原料以回收一輕餾分及一殘餘液體餾分； 第二裂解爐之對流盤管，用於加熱殘餘液體餾分以產生經加熱之殘餘餾分； 一第二分離器，用於分離經加熱之殘餘餾分以回收一中餾分及一重餾分； 該裂解爐之輻射盤管，用於蒸氣裂解該輕餾分，以產生一經裂解輕餾分； 該第二裂解爐之輻射盤管，用於蒸氣裂解該中餾分，以產生一經裂解中餾分；及 一分離系統，用於共同分離該經裂解輕餾分及該經裂解中餾分，以回收一或多種產物餾分，包括乙烯餾分及丙烯餾分。
  12. 如請求項11之系統，進一步包含一加氫加工單元，用於提高第二分離器下游及第二裂解爐之輻射盤管上游之中餾分的氫含量。
  13. 如請求項11之系統，進一步包含 一加氫加工單元，用於提高重餾分之氫含量以產生一經加氫經工的重餾分； 相同或不同裂解爐的輻射盤管，用於蒸氣裂解該經加氫加工之重餾分以產生一經裂解之重餾分；及 一流動管線，用於進料該經裂解之重餾分至該分離系統，以共同分離該經裂解之輕餾分、該經裂解之中餾分及該經裂解之重餾分，以回收一或多種產物餾分。
  14. 如請求項11之系統，進一步包含用於回收該重餾分作為低硫燃料油的流動管線。
  15. 如請求項13之系統，其中該分離系統進一步產生一熱解油餾分，該系統包含用於提供熱解油餾分至該加氫加工單元的流動管線。
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