Hncc和原油常压蒸馏塔之间的工艺集成
阅读说明：本技术 Hncc和原油常压蒸馏塔之间的工艺集成 (Process integration between HNCC and crude atmospheric distillation tower ) 是由 塔拉勒·沙马里 谢卡尔·巴布·马米尔拉 于 2019-06-05 设计创作，主要内容包括：公开了用于加工原油并生产轻质烯烃和BTX的系统和方法。在常压蒸馏塔中蒸馏原油以产生气体流、轻质石脑油流、重质石脑油流、燃料油流和炼油厂进料流。然后将重质石脑油流进料到重质石脑油催化裂化器中以产生裂化流。裂化流被进一步加工以产生轻质流、重质流和包含烯烃和BTX的流。将轻质流与轻质石脑油流合并并进料至蒸汽裂化器中,以生产其他轻质烯烃。将重质流再循环回到重质石脑油催化裂化器中。(Systems and methods for processing crude oil and producing light olefins and BTX are disclosed. Crude oil is distilled in an atmospheric distillation column to produce a gas stream, a light naphtha stream, a heavy naphtha stream, a fuel oil stream, and a refinery feed stream. The heavy naphtha stream is then fed to a heavy naphtha catalytic cracker to produce a cracked stream. The cracked stream is further processed to produce a light stream, a heavy stream, and a stream comprising olefins and BTX. The light stream is combined with a light naphtha stream and fed to a steam cracker to produce other light olefins. The heavy stream is recycled back to the heavy naphtha catalytic cracker.)
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年7月27日提交的美国临时专利申请第62/711417号的优先权权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明一般涉及加工原油的方法。更具体地，本发明涉及在常压蒸馏单元中加工原油以生产分别被蒸汽裂化和催化裂化的轻质石脑油和重质石脑油的方法。
背景技术
轻质烯烃(C2至C4烯烃)是许多化学工艺的基础。轻质烯烃用于生产聚乙烯、聚丙烯、环氧乙烷、氯乙烯、环氧丙烷和丙烯酸，它们又被广泛用于许多行业，例如塑料加工、建筑、纺织和汽车行业。通常，轻质烯烃是通过石脑油的蒸汽裂化和链烷烃的脱氢进行生产的。
BTX(苯、甲苯和二甲苯)是一组芳香族化合物，其用于化学工业的许多不同领域，特别是塑料领域和聚合物领域。例如，苯是生产聚苯乙烯、酚醛树脂、聚碳酸酯和尼龙的前体。甲苯用于生产聚氨酯，并用作汽油组分。二甲苯是用于生产聚酯纤维和邻苯二甲酸酐的原料。在石油化工行业中，苯、甲苯和二甲苯通常通过石脑油的催化重整进行生产。
在过去的几十年中，对轻质烯烃和BTX的需求一直持续增长。生产轻质烯烃和BTX的常规方法可能无法满足这些化学品的市场需求。重质石脑油催化裂化(HNCC)是消耗沸点小于250℃的烃混合物生产轻质烯烃和BTX的方法。然而，该方法的原料不容易获得。此外，HNCC工艺的生产效率相对较低。
总体而言，尽管存在生产轻质烯烃和BTX的方法，但是至少鉴于该方法的上述缺点，仍然需要改进该领域。
发明内容
已经发现了上述与轻质烯烃和BTX的生产方法有关的至少一些问题的解决方案。该解决方案在于一种加工原油的方法，该方法包括用于生产重质石脑油流的蒸馏工艺和将重质石脑油流催化裂化以生产包含轻质烯烃和BTX的裂化流。这对于至少改善经由重质石脑油催化裂化生产轻质烯烃和BTX的原料的可用性可能是有益的。值得注意的是，该方法将蒸汽裂化与重质石脑油催化裂化结合在一起以生产其他轻质烯烃，从而提高了轻质烯烃和BTX的生产效率。因此，本发明的方法提供了一种技术方案，该技术方案解决了与上述用于生产轻质烯烃和BTX的当前可用方法有关的至少一些问题。
本发明的实施方案包括一种加工原油的方法。该方法包括将原油进料到常压蒸馏塔，原油的初馏点(IBP)为-45℃至-1℃，终馏点(FBP)为270℃至310℃。方法还包括在常压蒸馏塔中蒸馏原油以产生多个流，所述多个流包括IBP为40℃至60℃且FBP为200℃至270℃的重质石脑油流。方法还包括将重质石脑油流催化裂化以产生裂化流。方法还包括加工裂化流以生产C2至C4的烯烃、苯、甲苯和二甲苯。
本发明的实施方案包括一种加工原油的方法。方法包括将原油进料到常压蒸馏塔，原油的初馏点(IBP)为-45℃至-1℃，且终馏点(FBP)为270℃至310℃。方法还包括在常压蒸馏塔中蒸馏原油以产生多个流，所述多个流包括IBP为40℃至60℃且FBP为200℃至270℃的重质石脑油流。方法还包括将重质石脑油流催化裂化以产生裂化流。方法还包括加工裂化流以生产C2至C4的烯烃、苯、甲苯和二甲苯。方法还包括使轻质石脑油流蒸汽裂化以生产烯烃。
本发明的实施方案包括一种加工原油的方法。方法包括将原油进料到常压蒸馏塔，原油的初馏点(IBP)为-45℃至-1℃，终馏点(FBP)为270℃至310℃。方法还包括在常压蒸馏塔中蒸馏原油以产生多个流，所述多个流包括IBP为40℃至60℃且FBP为200℃至270℃的重质石脑油流。方法还包括将重质石脑油流催化裂化以产生裂化流。方法还包括加工裂化流以产生主要包含C2至C4烯烃、苯、甲苯和二甲苯的流，主要包含C2至C4烃的轻质流和包含C5至C12烃的重质流。方法还包括将轻质石脑油流与轻质流合并以形成合并的轻质流。方法还包括使合并的轻质流蒸汽裂化以生产烯烃。
以下包括贯穿本说明书使用的各种术语和短语的定义。
术语“约”或“近似”被定义为本领域普通技术人员所理解的接近于。在一个非限制性实施方案中，该术语被定义为10％以内，优选5％以内，更优选1％以内，最优选0.5％以内。
术语“重量％”、“体积％”或“摩尔％”分别指基于包含组分的材料的总重量、总体积或总摩尔量，组分的重量百分比、组分的体积百分比或组分的摩尔百分比。在一个非限制性实例中，100摩尔材料中的10摩尔组分是10摩尔％的组分。
术语“基本上”被定义为包括10％以内、5％以内、1％以内或0.5％以内的范围。
当在权利要求和/或说明书中使用时，术语“抑制”或“减少”或“防止”或“避免”包括用于实现期望的结果的任何可测量的减少或完全抑制。
作为本说明书和/或权利要求所使用的术语，术语“有效”表示适于实现希望的、期望的或预期的结果。
当与权利要求或说明书中的“包含”、“包括”、“含有”或“具有”中的任何一个术语结合使用时，在要素前不使用数量词可以表示“一个”，但是它也与“一个或多个”、“至少一个”和“一个或多于一个”的含义一致。
词语“包含”、“具有”、“包括”或“含有”是包括性的或开放式的，并且不排除附加的、未列举的要素或方法步骤。
本发明的方法可以“包含”在本说明书全文所公开的特定成分、组分、组合物等，“基本上由”或“由”在本说明书全文所公开的特定成分、组分、组合物等“组成”。
作为说明书和/或权利要求书中使用的术语，术语“主要”是指大于50重量％、50摩尔％和50体积％中的任何一个。例如，“主要”可以包括50.1重量％至100重量％及其之间的所有值和范围，50.1摩尔％至100摩尔％及其之间的所有值和范围，或50.1体积％至100体积％及其之间的所有值和范围。
由以下附图、详细描述和实施例，本发明的其他目的、特征和优点将变得明显。然而，应当理解，虽然附图、详细描述和实施例指示了本发明的特定实施方案，但是它们仅是通过示例的方式给出的，并不意味着限制。另外，可以预期，根据该详细描述，在本发明的精神和范围内的改变和修改对于本领域技术人员将变得明显。在其他实施方案中，来自特定实施方案的特征可以与来自其他实施方案的特征组合。例如，来自一个实施方案的特征可以与来自任何其他实施方案的特征组合。在其他实施方案中，可以将附加特征添加到本文描述的特定实施方案中。
附图说明
为了更完整地理解，现在参考结合附图进行的以下说明，其中：
图1示出了根据本发明实施方案的加工原油的系统的示意图；和
图2示出了根据本发明实施方案的加工原油的方法的示意性流程图。
具体实施方式
目前，轻质烯烃可以通过蒸汽裂化轻质石脑油来生产。BTX可以通过石脑油的催化重整来生产。随着对某些化学品的需求增加，需要生产这两组化学品的其他途径。重质石脑油催化裂化(HNCC)能够同时生产轻质烯烃和BTX。然而，重质石脑油催化裂化的原料量是有限的。此外，由于除了来自重质石脑油催化裂化过程的产物流之外的工艺流的有限使用，用于重质石脑油催化裂化的生产效率相对较低。本发明提供了至少一个问题的解决方案。该解决方案在于一种包括直接加工原油以生产用于重质石脑油催化裂化的原料的方法。该方法还利用在烯烃和BTX生产过程中产生的副产物流来生产另外的轻质烯烃，从而提高了生产效率。在以下部分中进一步详细讨论了本发明的这些和其他非限制性方面。
A.加工原油以及生产烯烃和BTX的系统
在本发明的实施方案中，用于加工原油以及生产烯烃和BTX的系统可以包括用于分离和加工原油的不同馏分的集成系统。参考图1，示出了系统100的示意图，系统100能够直接加工原油以生产轻质烯烃(C2和C3烯烃)和BTX(苯、甲苯、二甲苯)，与常规的重质石脑油催化裂化方法相比具有提高的生产效率。根据本发明的实施方案，系统100包括蒸馏单元101，其配置为蒸馏原油(流11)以形成轻质石脑油流12、重质石脑油流13、燃料油流14、炼油厂进料流15和气体流16的。在本发明的实施方案中，蒸馏单元101可以包括常压蒸馏塔。原油可以包括轻质原油。
在本发明的实施方案中，蒸馏单元101可以包括与气体加工单元流体连通的第一出口，使得气体流16从蒸馏单元101流到气体加工单元。根据本发明的实施方案，蒸馏单元101可以包括与蒸汽裂化器102流体连通的第二出口，使得轻质石脑油流12从蒸馏单元101流向蒸汽裂化器102。在本发明的实施方案中，蒸汽裂化器102可配置为使轻质石脑油流12的轻质石脑油的至少一部分裂化以形成包含烯烃的流17。
根据本发明的实施方案，蒸馏单元101还可以包括与重质石脑油催化裂化器103的入口流体连通的第三出口，使得重质石脑油流13从蒸馏单元101流到重质石脑油催化裂化器103。在本发明的实施方案中，重质石脑油催化裂化器103可配置为在催化剂的存在下使重质石脑油流13反应以产生包含BTX或烯烃的裂化流18。在本发明的实施方案中，重质石脑油催化裂化器103的出口可以与加工单元104流体连通，使得裂化流18从重质石脑油催化裂化器103流到加工单元104。
在本发明的实施方案中，加工单元104可以配置为将裂化流18分离为轻质流19、烯烃和BTX流20以及重质流21。根据本发明的实施方案，加工单元104可以包括与蒸汽裂化器102的入口流体连通的第一出口，使得轻质流19从加工单元104流向蒸汽裂化器102。在本发明的实施方案中，加工单元104可以包括与重质石脑油催化裂化器103的入口流体连通的第二出口，使得重质流21从加工单元104再循环回到重质石脑油催化裂化器103。
在本发明的实施方案中，加工单元104还可以包括第三出口，第三出口配置为从中释放烯烃和BTX流20。在本发明的实施方案中，加工单元104的第三出口可以与第一分离单元流体连通，第一分离单元配置为将烯烃和BTX流20分离为轻质烯烃流、苯流、甲苯流、二甲苯流和包含C4 +烯烃的流。
B.加工原油以及生产烯烃和BTX的方法
已经发现了加工原油以及生产烯烃和BTX的方法，以扩大用于重质石脑油催化裂化器103的原料并提高重质石脑油催化裂化器103的生产效率。如图2所示，本发明的实施方案包括用于加工原油的方法200。方法200可以由如图1所示的系统100来实现。根据本发明的实施方案，方法200可以包括将原油(流11)进料至蒸馏单元101，如方框201所示。在本发明的实施方案中，原油是轻质原油。原油的初馏点(IBP)为-45℃至-1℃且终馏点(FBP)为270℃至310℃。在实施方案中，蒸馏单元101可以包括常压蒸馏塔。
方法200还可以包括在蒸馏单元101中蒸馏原油以生产包含重质石脑油流13的多个流，如方框202所示。重质石脑油流13可以具有40℃至60℃的IBP和270℃至310℃的FBP。在本发明的实施方案中，多个流还可以包括主要包含C2至C6烃的轻质石脑油流12。轻质石脑油流12可以具有20℃至40℃的IBP和90℃至100℃的FBP。在本发明的实施方案中，多个流还可以包括气体流16。气体流16可以包含H2、CH4、废气或其组合。在本发明的实施方案中，气体流16可以在气体加工单元中进一步处理。
在本发明的实施方案中，在方框202中生产的多个流还可以包括燃料油流14和炼油厂进料流15，所述燃料油流14包含比汽油和石脑油重的烃。可以进一步分离燃料流14以形成燃料油轻质流、燃料油重质流和残留燃料流。在本发明的实施方案中，燃料油轻质流可包含轻质石脑油。燃料油重质流可包含重质石脑油。
在本发明的实施方案中，在方框202处的蒸馏可以在-10℃至400℃以及其间的所有范围和值的操作温度下进行，包括-10℃至0℃、0℃至20℃、20℃至40℃、40℃至60℃、60℃至80℃、80℃至100℃、0℃至20℃、20℃至40℃、40℃至60℃、60℃至80℃、80℃至100℃、100℃至120℃、120℃至140℃、140℃至160℃、160℃至180℃、180℃至200℃、200℃至220℃、220℃至240℃、240℃至260℃、260℃至280℃、280℃至300℃、300℃至320℃、320℃至340℃、340℃至360℃、360℃至380℃和380℃至400℃。方框201处的蒸馏可以在1巴至3巴以及其间的所有范围和值的操作压力下进行，包括1.1巴、1.2巴、1.3巴、1.4巴、1.5巴、1.6巴、1.7巴、1.8巴、1.9巴、2.0巴、2.1巴、2.2巴、2.3巴、2.4巴、2.5巴、2.6巴、2.7巴、2.8巴和2.9巴。
在本发明的实施方案中，方法200还可以包括催化裂化重质石脑油流13以产生裂化流18，如方框203所示。在本发明的实施方案中，催化裂化是在600℃至750℃以及其间的所有范围和值的反应温度下进行的，包括600℃至610℃、610℃至620℃、620℃至630℃、630℃至640℃、640℃至650℃、650℃至660℃、660℃至670℃、670℃至680℃、680℃至690℃、690℃至700℃、700℃至710℃、710℃至720℃、720℃至730℃、730℃至740℃、740℃至750℃。在本发明的实施方案中，在方框203处的催化裂化中使用的催化剂可以包括H-ZSM-5分子筛、金属或其组合。
根据本发明的实施方案，方法200还可以包括加工裂化流18以产生烯烃和BTX流，其包括C2至C4烯烃、苯、甲苯和二甲苯，如方框204所示。在本发明的实施方案中，方框204处的加工可以包括催化裂化、催化重整、热裂化或其组合。在本发明的实施方案中，方框204中的加工还可以产生主要包含C2至C4烃的轻质流19。在本发明的实施方案中，方框204中的加工还可以产生主要包含C5至C12烃的重质流21。
在本发明的实施方案中，方法200还可以包括将轻质石脑油流12与轻质流19合并以形成合并的轻质流，如方框205所示。方法200还可以包括在蒸汽裂化器102中将合并的轻质流进行蒸汽裂化以产生包含烯烃的流17，如方框206所示。在本发明的实施方案中，方框205中的蒸汽裂化可以在800℃至900℃以及其间的所有范围和值的裂化温度下进行，包括800℃至805℃、805℃至810℃、810℃至815℃、815℃至820℃、820℃至825℃、825℃至830℃、830℃至835℃、835℃至840℃、840℃至845℃、845℃至850℃、850℃至855℃、855℃至860℃、860℃至865℃、865℃至870℃、870℃至875℃、875℃至880℃、880℃至885℃、885℃至890℃、890℃至895℃和895℃至900℃。在本发明的实施方案中，蒸汽裂化器102在方框205处可以具有1ms至100ms以及其间的所有范围和值的停留时间，包括1ms至5ms、5ms至10ms、10ms至20ms、20ms至30ms、30ms至40ms、40ms至50ms、50ms至60ms、60ms至70ms、70ms至80ms、80ms至90ms和90ms至100ms。
根据本发明的实施方案，方法200还可以包括将重质流21再循环到重质石脑油催化裂化器103中。在本发明的实施方案中，可以进一步分离包含烯烃的流17以生产包含C2和C3烯烃的轻质烯烃。在本发明的实施方案中，来自燃料油流的燃料油轻质流可以与轻质石脑油流12和/或轻质流19合并并流至蒸汽裂化器102。来自燃料油流14的燃料油重质流可以流至重质石脑油催化裂化器103。残留燃料油流可与炼油厂进料流15合并。
尽管已经参考图2的方框描述了本发明的实施方案，但是应当理解，本发明的操作不限于图2所示的特定方框和/或特定顺序。因此，本发明的实施方案可以使用各种与图2顺序不同的方框来提供本文所述的功能。
在本发明的上下文中，描述了实施方案1至实施方案14。实施方案1是加工原油的方法。该方法包括将原油进料到常压蒸馏塔，该原油的初馏点(IBP)为-45℃至-1℃且终馏点(FBP)为270℃至310℃。该方法还包括在常压蒸馏塔中蒸馏原油以产生多个流，所述多个流包括IBP为40℃至60℃且FBP为200℃至270℃的重质石脑油流。该方法还包括将重质石脑油流催化裂化以产生裂化流，以及将裂化流进行加工以生产C2至C4的烯烃、苯、甲苯和二甲苯。实施方案2是实施方案1的方法，其中蒸馏还产生IBP为20℃至40℃且FBP为90℃至100℃的轻质石脑油流。实施方案3是实施方案2的方法，其还包括使轻质石脑油流蒸汽裂化以生产烯烃。实施方案4是实施方案2的方法，其中加工还产生主要包含C2至C4烃的轻质流和主要包含C5至C12烃的重质流。实施方案5是实施方案4的方法，其还包括将轻质石脑油流与轻质流合并以形成合并的轻质流，以及使合并的轻质流蒸汽裂化以生产烯烃。实施方案6是实施方案5的方法，其中蒸汽裂化在包括裂化温度为800℃至900℃和停留时间为1ms至100ms的工艺条件下进行。实施方案7是实施方案4至6中任一项的方法，其还包括将重质流和重质石脑油流合并以形成合并的重质流，并催化裂化合并的重质流。实施方案8是实施方案1至7中任一项的方法，其中蒸馏在-10℃至400℃的操作温度下进行。实施方案9是实施方案1至8中任一项的方法，其中蒸馏在1巴至3巴的操作压力下进行。实施方案10是实施方案1至9中任一项的方法，其中催化裂化是在600℃至750℃的操作温度下进行的。实施方案11是实施方案1至10中任一项的方法，其中催化裂化是在选自H-ZSM-5分子筛、金属及其组合的催化剂的存在下进行的。实施方案12是实施方案1至11中任一项的方法，其中裂化流的加工包括催化裂化、催化重整、热裂化或其组合。实施方案13是实施方案1至12中任一项的方法，其中通过蒸馏原油而产生的多个流还包括含有H2、CH4、废气或其组合的气体流。
实施方案14是加工原油的方法。该方法包括将原油进料到常压蒸馏塔，该原油的初馏点(IBP)为-40℃至-1℃，终馏点(FBP)为270℃至310℃。该方法还包括在常压蒸馏塔中蒸馏原油以产生多个流，所述多个流包括IBP为40℃至60℃且FBP为200℃至270℃的重质石脑油流和IBP为20℃至40℃且FBP为60℃至70℃的轻质石脑油流。该方法还包括催化裂化重质石脑油流以产生裂化流，以及加工裂化流以产生主要包含C2至C4烯烃、苯、甲苯和二甲苯的流，主要包含C2至C4烃的轻质流，和主要包含C5至C12烃的重质流。另外，该方法还包括将轻质石脑油流与轻质流合并以形成合并的轻质流，以及使合并的轻质流蒸汽裂化以生产烯烃。
尽管已经详细描述了本申请的实施方案及其优点，但是应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的实施方案的精神和范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。而且，本申请的范围不旨在限于说明书中描述的过程、机器、制造、物质组成、手段、方法和步骤的特定实施方案。如本领域普通技术人员将从上述公开内容中容易地理解的，可以利用与本文描述的相应实施方案执行基本相同的功能或获得基本相同的结果的当前存在的或以后要开发的过程、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤的组成。因此，所附权利要求旨在将这样的过程、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤包括在它们的范围内。