一种增加低碳烯烃产率的方法及系统
阅读说明：本技术 一种增加低碳烯烃产率的方法及系统 (Method and system for increasing yield of low-carbon olefins ) 是由 彭光勤 徐庆辉 杨书显 甄旭 李巍 汪文强 洪成龙 李涛 温建成 尚纪兵 窦志俊 于 2020-12-02 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种低碳烯烃的增产方法及其系统,包括以下步骤：(1)将轻石脑油送至正异构分离单元以产生正构组分和非正构组分；(2)将非正构组分送至加氢裂化单元并经分离得到丙烷、正丁烷和异丁烷；(3)将丙烷、正丁烷和异丁烷分别通过不同方式处理得到乙烯和丙烯。本发明提供的制备方法大大提高低碳烯烃的收率,显著提高石脑油的利用效率,实现资源的合理配置。(The invention discloses a method and a system for increasing the yield of low-carbon olefin, which comprises the following steps: (1) passing the light naphtha to an orthoisomerization separation unit to produce normal components and non-normal components; (2) sending the non-normal components to a hydrocracking unit and separating to obtain propane, normal butane and isobutane; (3) propane, n-butane and isobutane are treated in different ways to obtain ethylene and propylene. The preparation method provided by the invention greatly improves the yield of the low-carbon olefin, obviously improves the utilization efficiency of naphtha and realizes reasonable allocation of resources.)
技术领域
本发明属于低碳烯烃制备领域，具体涉及一种增加乙烯、丙烯等低碳烯烃产率的工艺及系统。
背景技术
随着石油资源大量开采，石油资源变得越来越匮乏，因此，如何最优化的利用石油资源成为许多炼油科研工作者日益关心的问题。乙烯、丙烯生产装置的能力及其产量是石油化学工业发展水平最主要的标志之一。随着国民经济的发展和石油化工业的发展，对乙烯、丙烯的需求也急剧增加。
目前工业上生产轻烯烃的原料主要是石脑油，石脑油是正构烷烃、异构烷烃、环烷烃和芳烃的混合物，目前对石脑油的加工是许多不同性质的组分混合在一起进行加工生产，这种方式得到的产品收率也比较低，造成能源和资源的浪费，同时，石脑油中各组分也不能得到充分利用。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种增加乙烯、丙烯等低碳烯烃及芳烃产率的方法及系统，在实现轻石脑油的综合利用同时最大化的生产乙烯和丙烯产品。
本发明技术方案如下：
一方面，本发明提供了低碳烯烃及芳烃的增产方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将轻石脑油送至正异构分离单元以产生正构组分和非正构组分；
(2)将非正构组分送至加氢裂化单元，并将加氢裂化产物进一步分离，以分别得到炼厂干气、丙烷、正丁烷和异丁烷；和/或，将非正构组分送至芳构化单元，并将芳构化产物进一步分离，以分别得到炼厂干气、丙烷、正丁烷和异丁烷、和C5+组分；
(3)将所述丙烷送至丙烷脱氢单元以产生丙烯，将所述正丁烷送至蒸汽裂解单元以产生乙烯、丙烯；将所述异丁烷送至正构化单元以产生正丁烷，并将产生的正丁烷送至蒸汽裂解单元以产生乙烯、丙烯；
(4)将所述炼厂干气送至深冷分离单元以产生乙烷和包含C1的燃料气，产生的乙烷送至蒸汽裂解单元以产生乙烯。
基于上述方案，优选地，所述轻石脑油包括C5～C6烷烃；所述正构组分包括正构C5～C6烷烃；所述非正构组分包括异构C5～C6烷烃。
基于上述方案，优选地，将步骤(1)产生的正构组分送至蒸汽裂解单元以产生乙烯、丙烯，所述C1的燃料气包括甲烷。
基于上述方案，优选地，所述C5+组分包括苯、甲苯、C8-C10芳烃。
基于上述方案，优选地，所述炼厂干气包括C1-C2组分。
基于上述方案，优选地，所述轻石脑油经蒸馏法或吸附法进行正异构分离。
基于上述方案，优选地，所述深冷分离单元的原料还包括炼厂其他装置产生的干气；所述正构化单元的原料还包括炼厂其他装置产生的异构C4；所述丙烷脱氢单元的原料还包括炼厂其他装置产生的丙烷，所述炼厂其他装置指的是除所述正异构分离单元和芳构化单元所用装置之外的炼厂装置。
基于上述方案，优选地，所述炼厂其他装置包括：常减压装置、航煤加氢装置、蜡油加氢装置(含裂化)、柴油加氢装置(含裂化)、渣油加氢装置(含裂化)、、重整装置、歧化装置、烷基化装置、MTBE装置。
另一方面，本发明提供了上述方法所用的系统，所述系统包括正异构分离装置、加氢裂化装置、芳构化装置、正构化装置、蒸汽裂解装置、丙烷脱氢装置和深冷分离装置；
所述正异构分离装置包括轻石脑油进料口、正构组分出口和异构组分出口；所述异构组分出口分别与加氢裂化装置和芳构化装置的进料口相连通；
所述加氢裂化装置包括依次连通的加氢裂化单元和裂化产物分离单元；所述裂化产物分离单元包括炼厂干气出口一、丙烷出口一、正丁烷出口一和异丁烷出口一；
所述芳构化装置包括依次连通的芳构化单元和芳构化产物分离单元；所述芳构化产物分离单元包括炼厂干气出口二、丙烷出口二、正丁烷出口二和异丁烷出口二和C5+组分出口；
所述丙烷出口一和丙烷出口二与丙烷脱氢装置的进料口相连通；
所述正丁烷出口一和正丁烷出口二与蒸汽裂解装置的进料口相连通；
所述异丁烷出口一和异丁烷出口二与正构化装置的进料口相连通，所述正构化装置的出料口与蒸汽裂解装置的进料口相连通；
所述炼厂干气出口一和炼厂干气出口二与深冷分离装置的进料口相连通；所述深冷分离装置还包括燃料气出口和乙烷出口；所述乙烷出口与蒸汽裂解装置的进料口相连通。
基于上述方案，优选地，所述系统还包括炼厂其他装置，所述炼厂其他装置的出料口与深冷分离装置、正构化装置、丙烷脱氢装置中的一个或多个装置的进料口相连通；所述炼厂其他装置包括航煤加氢装置、蜡油加氢裂化装置、柴油加氢裂化装置、渣油加氢裂化装置、重整装置、歧化装置、烷基化装置、MTBE装置。
上述装置中，所述正异构分离装置可以采用现有技术中用于实现轻石脑油正异构分离的装置；所述加氢裂化装置可以采用现有技术中用于实现轻石脑油中非正构组分加氢裂化并可将加氢裂化产物进一步分离的装置；所述蒸汽裂解装置可以采用现有技术中用于将低碳烃蒸汽裂解为乙烯的装置；所述芳构化装置可以采用现有技术中用于将非正构组分芳构化并可将芳构化产物进一步分离的装置；所述正构化装置可以采用现有技术中用于将异丁烷正构化的装置；所述丙烷脱氢装置可以采用现有技术中用于将丙烷脱氢生产丙烯的装置；所述深冷分离装置可以采用现有技术中用于将炼厂产生的干气经深冷分离工艺分离为乙烷及C1的燃料气的装置。所述炼厂其他装置均可以是现有技术中的装置。
有益效果
本发明首先将轻石脑油分离出正构烷烃和非正构烷烃，将正构烷烃直接作为蒸汽裂解的原料，可以提高乙烯收率；同时将非正构烷烃组分通过加氢裂化反应进一步分离出炼厂干气、丙烷、正丁烷、异丁烷；其中，丙烷通过脱氢反应制备丙烯可以提高丙烯的收率，将异丁烷通过正构化转化为正丁烷，正丁烷作为制备低碳烯烃的原料可以进一步提高乙烯、丙烯的收率；而炼厂干气中包含部分的乙烷，本申请通过采用深冷分离工艺将乙烷分离出来，并将其作为蒸汽裂解制备乙烯的原料，在增产乙烯的同时，可以实现资源的充分利用。
本发明将轻石脑油中的C5～C6异构烷烃分离出来，使其进行芳构化，可以在进一步分离出炼厂干气、丙烷、正丁烷、异丁烷的同时，生产C5+产品，使石脑油中的各种组分得到充分、有效利用，同时使轻石脑油芳烃产率提高。
本发明通过将轻石脑油中的C5～C6异构烷烃分离出来，并进行加氢裂化，一方面提高了组分的饱和度，另一方面降低了芳烃的含量，有利于在蒸汽裂解过程中提高低碳烯烃的收率。
本申请提供的工艺组合，从分子角度来考虑综合利用石脑油，从分子角度也即从不同产品对原料分子的具体要求来考虑，分离混合物组分以达到物尽其用，从而大大提高低碳烯烃和芳烃的收率，显著提高石脑油的利用效率，实现资源的合理配置。
附图说明
图1为本发明提供的增加低碳烯烃及芳烃产率的总工艺流程图；
图2为本发明实施例2提供的增加低碳烯烃产率的工艺流程图；
图3为本发明实施例3提供的增加低碳烯烃及芳烃产率的工艺流程图；
图4为本发明实施例4提供的增加低碳烯烃产率的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
在以下实施例和对比例中，低碳烯烃收率按照以下公式计算：
乙烯收率(重量％)＝蒸汽裂解反应产物中乙烯的重量÷轻石脑油的总重量×100％；
丙烯收率(重量％)＝(蒸汽裂解反应产物中丙烯的重量+丙烷脱氢反应产物中丙烯的重量)÷轻石脑油的总重量×100％；
C5+各组分收率(重量％)＝芳构化反应产物中C5+各组分的重量÷轻石脑油的总重量×100％。
实施例1
一种增加低碳烯烃产率的方法及系统，如图1所示，所述系统包括正异构分离装置、加氢裂化装置、芳构化装置、正构化装置、蒸汽裂解装置、丙烷脱氢装置和深冷分离装置；所述正异构分离装置包括轻石脑油进料口、正构组分出口和异构组分出口；所述异构组分出口分别与加氢裂化装置和芳构化装置的进料口相连通；所述加氢裂化装置包括依次连通的加氢裂化单元和裂化产物分离单元；所述裂解产物分离单元包括炼厂干气出口一、丙烷出口一、正丁烷出口一和异丁烷出口一；所述芳构化装置包括依次连通的芳构化单元和芳构化产物分离单元；所述芳构化产物分离单元包括炼厂干气出口二、丙烷出口二、正丁烷出口二和异丁烷出口二和C5+组分出口；
所述丙烷出口一和丙烷出口二与丙烷脱氢装置的进料口相连通；
所述正丁烷出口一和正丁烷出口二与蒸汽裂解装置的进料口相连通；
所述异丁烷出口一和异丁烷出口二与正构化装置的进料口相连通，所述正构化装置的出料口与蒸汽裂解装置的进料口相连通；所述炼厂干气出口一和炼厂干气出口二与深冷分离装置的进料口相连通；所述深冷分离装置还包括燃料气出口和乙烷出口；所述乙烷出口与蒸汽裂解装置的进料口相连通。
上述方法包括以下步骤：
(1)将轻石脑油送至正异构分离单元以产生正构组分和非正构组分；
(2)将部分非正构组分送至加氢裂化单元，并将加氢裂化产物进一步分离，以分别得到炼厂干气、丙烷、正丁烷和异丁烷；同时将另一部分非正构组分送至芳构化单元，并将芳构化产物进一步分离，以分别得到炼厂干气、丙烷、正丁烷和异丁烷、和C5+组分；
(3)将所述丙烷送至丙烷脱氢单元以产生丙烯，将所述正丁烷送至蒸汽裂解单元以产生乙烯、丙烯；将所述异丁烷送至正构化单元以产生正丁烷，并将产生的正丁烷送至蒸汽裂解单元以产生乙烯、丙烯；
(4)将所述炼厂干气送至深冷分离单元以产生乙烷和包含C1的燃料气，产生的乙烷送至蒸汽裂解单元以产生乙烯；
(5)将步骤(1)产生的正构组分送至蒸汽裂解单元以产生乙烯、丙烯。
上述步骤中，加氢裂化装置的温度为330～360℃，压力为6～8MPa(表压)；芳构化装置的温度为380～400℃，压力为0.4～1.0MPa(表压)。
上述步骤中，各组分含量如下：轻石脑油中C5～C6烷烃的比例为99％，经正异构分离后，正构C5～C6和非正构C5～C6占C5～C6烷烃的比例分别为35％和65％，其中，30％非正构C5～C6加氢裂化装置，35％的非正构C5～C6进入芳构化装置。
经过加氢裂化单元并分离后，炼厂干气、丙烷、正丁烷和异丁烷占进入加氢裂化装置的非正构C5～C6的比例分别为6％、31％、29％、34％，经深冷分离出的乙烷占炼厂干气的比例为82％。
经过芳构化单元并分离后，炼厂干气、丙烷、正丁烷、异丁烷和C5+组分占非正构C5～C6的比例分别为5％、49％、11％、11％、24％，经深冷分离出的乙烷占炼厂干气的比例为80％。
所得产品中，乙烯总收率为35％，其中，来源于正构C5～C6的乙烯收率约为18％，来源于异构C5～C6的乙烯收率约为17％。
所得产品中，丙烯总收率为40％，其中，来源于正构C5～C6的丙烯收率约为9％，来源于异构C5～C6的丙烯收率约为31％。
所得产品中，丙烯总收率为43％，其中，正构C5～C6蒸汽裂解的产生的丙烯收率约为9％，丙烷脱氢产生的丙烯收率约为30.5％，正丁烷以及异丁烷正构化后蒸汽裂解产生的丙烯收率约为3.5％。
所得产品中，C5+组分总收率为14％，其中，苯、甲苯的总收率为8.4％，C8～C10芳烃的总收率为2.8％。
实施例2
一种增加低碳烯烃产率的方法及系统，如图2所示，所述系统包括正异构分离装置、加氢裂化装置、正构化装置、蒸汽裂解装置和丙烷脱氢装置和深冷分离装置；所述正异构分离装置包括轻石脑油进料口、正构组分出口和异构组分出口；所述异构组分出口与加氢裂化装置的进料口相连通；所述加氢裂化装置包括依次连通的加氢裂化单元和裂化产物分离单元；所述裂解产物分离单元包括炼厂干气出口一、丙烷出口一、正丁烷出口一和异丁烷出口一；所述丙烷出口一与丙烷脱氢装置的进料口相连通；所述正丁烷出口一与蒸汽裂解装置的进料口相连通；所述异丁烷出口一与正构化装置的进料口相连通，所述正构化装置的出料口与蒸汽裂解装置的进料口相连通。所述炼厂干气出口一与深冷分离装置的进料口相连通；所述深冷分离装置还包括燃料气出口和乙烷出口；所述乙烷出口与蒸汽裂解装置的进料口相连通。
上述方法包括以下步骤：
(1)将轻石脑油送至正异构分离单元以产生正构组分和非正构组分；
(2)将非正构组分送至加氢裂化单元，并将加氢裂化产物进一步分离，以分别得到炼厂干气、丙烷、正丁烷和异丁烷；
(3)将所述丙烷送至丙烷脱氢单元以产生丙烯，将所述正丁烷送至蒸汽裂解单元以产生乙烯、丙烯；将所述异丁烷送至正构化单元以产生正丁烷，并将产生的正丁烷送至蒸汽裂解单元以产生乙烯、丙烯；
(4)将步骤(1)产生的正构组分送至蒸汽裂解单元以产生乙烯、丙烯；
(5)将步骤(2)产生的炼厂干气送至深冷分离单元以产生乙烷和包含C1的燃料气，所述乙烷送至蒸汽裂解单元以产生乙烯。
上述步骤中，加氢裂化装置的温度为330～360℃，压力为6～8MPa(表压)。
上述步骤中，各组分含量如下：轻石脑油中C5～C6烷烃的比例为98％，经正异构分离后，正构C5～C6和非正构C5～C6占C5～C6烷烃的比例分别为34％和66％；经过加氢裂化单元并分离后，炼厂干气、丙烷、正丁烷和异丁烷占非正构C5～C6的比例分别为6％、30％、30％、34％，经深冷分离出的乙烷占炼厂干气的比例为80％。
所得产品中，乙烯总收率为44.5％，其中，正构C5～C6蒸汽裂解的产生的乙烯收率约为18％，炼厂干气深冷分离出的乙烷蒸汽裂解产生的收率约为3.5％，正丁烷以及异丁烷正构化后蒸汽裂解产生的乙烯收率约为23％。
所得产品中，丙烯总收率为36.5％，其中，正构C5～C6蒸汽裂解的产生的丙烯收率约为9.5％，丙烷脱氢产生的丙烯收率约为19％，正丁烷、异丁烷蒸汽裂解产生的丙烯收率约为8％。
实施例3
一种增加低碳烯烃及芳烃产率的方法及系统，如图3所示，所用的系统如下：
所述系统包括正异构分离装置、芳构化装置、正构化装置、蒸汽裂解装置和丙烷脱氢装置和深冷分离装置；所述正异构分离装置包括轻石脑油进料口、正构组分出口和异构组分出口；所述异构组分出口与芳构化装置的进料口相连通；所述芳构化装置包括依次连通的芳构化单元和芳构化产物分离单元；所述芳构化产物分离单元包括炼厂干气出口二、丙烷出口二、正丁烷出口二和异丁烷出口二和C5+组分出口；所述丙烷出口二与丙烷脱氢装置的进料口相连通；所述正丁烷出口二与蒸汽裂解装置的进料口相连通；所述异丁烷出口二与正构化装置的进料口相连通，所述正构化装置的出料口与蒸汽裂解装置的进料口相连通。
所述炼厂干气出口二与深冷分离装置的进料口相连通；所述深冷分离装置还包括燃料气出口和乙烷出口；所述乙烷出口与蒸汽裂解装置的进料口相连通。
上述方法包括以下步骤：
(1)将轻石脑油送至正异构分离单元以产生正构组分和非正构组分；
(2)将非正构组分送至芳构化单元，并将芳构化产物进一步分离，以分别得到炼厂干气、丙烷、正丁烷和异丁烷和C5+组分；
(3)将所述丙烷送至丙烷脱氢单元以产生丙烯，将所述正丁烷送至蒸汽裂解单元以产生乙烯、丙烯；将所述异丁烷送至正构化单元以产生正丁烷，并将产生的正丁烷送至蒸汽裂解单元以产生乙烯、丙烯；
(4)将步骤(1)产生的正构组分送至蒸汽裂解单元以产生乙烯、丙烯；
(5)将步骤(2)产生的炼厂干气送至深冷分离单元以产生乙烷和包含C1的燃料气，所述乙烷送至蒸汽裂解单元以产生乙烯。
上述步骤中，芳构化装置的温度为380～400℃，压力为0.4～1.0MPa(表压)。
上述步骤中，各组分含量如下：轻石脑油中C5～C6烷烃的比例为98％，经正异构分离后，正构C5～C6和非正构C5～C6占C5～C6烷烃的比例分别为34％和66％；经过芳构化单元并分离后，炼厂干气、丙烷、正丁烷、异丁烷和C5+组分占非正构C5～C6的比例分别为5％、50％、10％、10％、25％，经深冷分离出的乙烷占炼厂干气的比例为80％。
所得产品中，乙烯总收率为27％，其中，正构C5～C6蒸汽裂解的产生的乙烯收率约为18％，炼厂干气深冷分离出的乙烷蒸汽裂解产生的收率约为3％，正丁烷以及异丁烷正构化后蒸汽裂解产生的乙烯收率约为6％。
所得产品中，丙烯总收率为43％，其中，正构C5～C6蒸汽裂解的产生的丙烯收率约为9％，丙烷脱氢产生的丙烯收率约为30.5％，正丁烷以及异丁烷正构化后蒸汽裂解产生的丙烯收率约为3.5％。
所得产品中，C5+组分总收率为25％，其中，苯、甲苯的总收率为15％，C8～C10芳烃的总收率为5％。
实施例4
与实施例2的区别在于，不包括步骤(5)；
所得产品中，乙烯总收率为41％，丙烯总收率为36.5％。
对比例1
与实施例1的区别在于，轻石脑油直接进入蒸汽裂解装置生产乙烯、丙烯；
所得产品中，乙烯收率为32％；丙烯收率为13％。
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