烴材料的升級的製作方法
2023-11-08 08:12:08 4

本公開涉及烴材料的升級,包括重烴材料的升級。
背景技術:
通常,重油和/或瀝青由於其在典型操作溫度下的高粘度而難以自其生產區域輸送。例如在加拿大,通常存在三種必須由任何油滿足才可接受管道輸送的規範。粘度應低於最大粘度限度(例如,在7.5℃下<350cSt),密度應低於最大密度限度(例如,在15.6℃下19°API),並且烯烴(包括二烯烴)含量應低於最大極限(例如,以1-癸烯當量計<1重量%)。
眾所周知,輕油通常具有低得多的粘度值並因此比重油更易於流動通過管道。無論其提取使用了何種回收方法,包括昂貴的熱強化採油(EOR)方法,重油和瀝青通常都需要通過將油與低密度和低粘度稀釋劑(通常是氣體凝析油、石腦油和/或輕質油)共混來稀釋以使得重油和/或瀝青可長距離輸送。例如在加拿大,當向瀝青中加入稀釋劑來產生可輸送的油(也稱為「DilBit」)時,稀釋劑的量通常佔總產物的30至35%。為產生可輸送的油而向瀝青中加入稀釋劑具有若干缺點,包括:
更高的資本成本-井的偏遠使得建設用於向瀝青生產區發送或返回稀釋劑的管道顯著更昂貴;
更高的運營成本-稀釋劑的使用構成運行瀝青提取設施的運營成本的最大單項組成部分;
更高的資本和運營成本-添加的稀釋劑將佔據寶貴的管道空間,不然的話,這些管道空間可用於輸送更多部分升級的瀝青;
較低的價值-產品瀝青比部分升級瀝青的售價低。
重油和/或瀝青升級為滿足管道輸送規範的產品是行業中已知的。升級已成為將重油和/或瀝青轉化為可輸送的油或需要較少稀釋劑即可輸送的油的有吸引力的替代方案,並且在一些情況下,升級是將重油輸送到煉油廠和市場的唯一可行的替代方案。
一種升級方法涉及重油和/或瀝青通過轉化和分離步驟的合適組合的化學處理。將重油和/或瀝青轉化為可輸送的油的大多數化學處理是基於裂化的系統,並通常包括至少一種形式的裂化(例如熱裂化)和至少一種形式的加氫處理。裂化步驟用於降低重油和/或瀝青的粘度和密度。加氫處理步驟用於降低重油和/或瀝青的烯烴和二烯烴含量。
現有技術中已提出適度熱裂化如減粘裂化或更劇烈的熱處理如焦化系統來降低重油和/或瀝青的粘度和密度。
這些方法的缺點在於產生包含烯烴和二烯烴的裂化材料。如果不進行處理,則烯烴、更特別是更具反應性的共軛C4和C5二烯烴(即,丁二烯、1,3-戊二烯、2-甲基-1,3-丁二烯)可彼此反應、與氧(如空氣中的氧)反應或與其他反應性化合物(例如,有機酸、羰基化合物、胺等)反應以形成通常稱為膠的長鏈聚合物(聚合反應)。這種性質的膠已知會淤塞(foul)工藝設備。轉讓給Exxon Research and Engineering Company的美國專利6,210,560中已報導,對於根據UOP-326具有4克碘/110克油或更高的二烯值的石油,這些聚合反應在232℃至324℃、特別是260℃至304℃的溫度範圍內以顯著的速率進行。低於此溫度範圍時,反應速率將太慢而不會發生顯著的聚合形成,而高於此溫度範圍時,化學鍵將比其形成更快地熱斷裂。轉讓給UOP LLC的美國專利申請公開號2012/0273394 A1中也已報導,根據UOP-326具有不到約2克碘/110克油的二烯值的油的結垢傾向視為可接受的。
由於烴流中過量的烯烴含量可能導致煉油設備和管道的結垢,故工業中在尋求降低烴流中烯烴的量的方法。一個特別的挑戰在於在這樣的設施中減少烯烴的量,在所述設施中供給或生成足夠的外加(adscititious)的氫以利用加氫處理是不可行的。
技術實現要素:
在一個方面,提供了一種升級烴材料的方法,其包括:處理包含烴材料的進料,其中所述處理包括裂化所述包含烴材料的進料,使得產生升級中間體;和在不存在或基本不存在外加的雙原子氫的情況下減少所述升級中間體的至少一部分內的烯烴材料的含量,使得產生烯烴材料含量減少的產物。
在另一個方面,提供了一種升級烴材料的方法,其包括:處理包含烴材料的進料,其中所述處理包括在反應區內裂化所述包含烴材料的進料,使得產生升級中間體;將進料材料分離成至少包含烯烴的處理級分和處理旁路級分,其中所述進料材料包括所述升級中間體的至少一部分;減少所述包含烯烴的處理級分內烯烴材料的含量,使得產生貧烯烴中間體;將處理旁路級分分離成包含較重的烴材料的級分和包含較輕的烴材料的級分;合併至少所述包含較輕的烴材料的級分與所述貧烯烴中間體,使得產生烯烴材料含量減少的產物;產生包含所述烯烴材料含量減少的產物的升級產物;和將所述包含較重的烴材料的級分的至少一部分供給到反應區,使得所述包含烴材料的進料包含所述包含較重的烴材料的級分的至少一部分。
在另一個方面,提供了一種升級烴材料的方法,其包括:處理包含烴材料的進料,其中所述處理包括在反應區內裂化所述包含烴材料的進料,使得產生升級中間體;將進料材料分離成至少包含烯烴的處理級分、包含較重的烴材料的級分和包含較輕的烴材料的級分,其中所述進料材料包括至少一部分所述升級中間體;減少所述包含烯烴的處理級分內烯烴材料的含量,使得產生貧烯烴中間體;合併至少所述包含較輕的烴材料的級分與所述貧烯烴中間體使得產生烯烴材料含量減少的產物;產生包含所述烯烴材料含量減少的產物的升級產物;和將所述包含較重的烴材料的級分的至少一部分供給到反應區,使得所述包含烴材料的進料包含所述包含較重的烴材料的級分的至少一部分。
在另一個方面,提供了一種升級烴材料的方法,其包括:處理包含烴材料的進料,其中所述處理包括裂化所述包含烴材料的進料,使得產生升級中間體;將進料材料分離成至少包含輕烯烴的處理級分和處理旁路級分,其中所述進料材料包括所述升級中間體的至少一部分;減少所述包含烯烴的處理級分內輕烯烴材料的含量,使得產生貧輕烯烴材料的中間體;合併所述貧輕烯烴材料的中間體與所述處理旁路級分以產生輕烯烴材料含量減少的產物;和產生包含所述輕烯烴材料含量減少的產物的升級產物。
在另一個方面,提供了一種升級烴材料的方法,其包括:向反應區供給氫供體材料;向所述反應區供給包含烴材料的進料;處理所述包含烴材料的進料,其中所述處理包括在所述反應區內於氫供體材料的存在下裂化所述包含烴材料的進料,使得產生升級的烴材料。
附圖說明
現將結合以下附圖描述優選的實施方案,在附圖中:
圖1為根據一個實施方案的工藝的工藝流程圖;
圖1A為根據另一個實施方案的工藝的工藝流程圖;
圖2為根據另一個實施方案的工藝的工藝流程圖;
圖3為根據另一個實施方案的工藝的工藝流程圖;
圖4為根據另一個實施方案的工藝的工藝流程圖;
圖5為根據另一個實施方案的工藝的工藝流程圖;
圖5A為根據另一個實施方案的工藝的工藝流程圖;
圖6為根據另一個實施方案的工藝的工藝流程圖;
圖7為根據另一個實施方案的工藝的工藝流程圖;
圖8為根據另一個實施方案的工藝的工藝流程圖;
圖9為根據另一個實施方案的工藝的工藝流程圖;
圖10為根據另一個實施方案的工藝的工藝流程圖;
圖11為根據另一個實施方案的工藝的工藝流程圖;和
圖12為根據另一個實施方案的工藝的工藝流程圖。
具體實施方式
本公開涉及烴材料的升級。在一些實施方案中,例如,所述升級為重烴材料的升級。示例性實施方案可能涉及重烴材料,但應理解,除非上下文另有提示,否則此類實施方案也普遍適用於烴材料。
如本文所述,以下術語具有以下含義:
「烴」為主要由氫和碳組成的有機化合物,且在一些情況下,還可含雜原子如硫、氮和氧。
「烴材料」為由至少一種烴組成的材料。
「重烴材料」在一些實施方案中為例如包含至少10重量%的在500℃以上沸騰的烴材料的烴材料。在這些實施方案中的一些中,例如,重烴材料為包含至少20重量%的在500℃以上沸騰的烴材料的烴材料。在這些實施方案中的一些中,例如,重烴材料為包含至少40重量%的在500℃以上沸騰的烴材料的烴材料。在這些實施方案中的一些中,例如,重烴材料為包含至少60重量%的在500℃以上沸騰的烴材料的烴材料。在這些實施方案中的一些中,例如,重烴材料為包含至少80重量%的在500℃以上沸騰的烴材料的烴材料。在這些實施方案中的一些中,例如,重烴材料為在500℃以上沸騰的烴材料。
在一些實施方案中,例如,重烴材料為API(美國石油學會)重力指標小於22°的烴材料。在一些實施方案中,例如,重烴材料為API重力指標小於20°的烴材料。在一些實施方案中,例如,重烴材料為API重力指標小於15°的烴材料。在一些實施方案中,例如,重烴材料為API重力指標小於10°的烴材料。在一些實施方案中,例如,重烴材料為API重力指標小於5°的烴材料。在一些實施方案中,例如,重烴材料為API重力指標小於0°的烴材料。在一些實施方案中,例如,重烴材料為API重力指標小於-5°的烴材料。
在一些實施方案中,例如,重烴材料包含渣油(residuum)或殘油(resid),或在一些實施方案中由渣油或殘油組成。示例性的渣油包括各種重質粗製和煉製級分。在此方面,在一些實施方案中,例如,重烴材料包含以下成分或在一些實施方案中由以下成分組成:新鮮殘油烴進料、來自任何煉油過程的塔底流(如石油常壓塔塔底流、真空塔塔底流或來自焦化設備或熱裂化單元的塔底流、或者來自流體催化裂化(「FCC」)單元操作或殘油流體催化裂化(RFCC)單元操作的塔底流)、加氫裂化常壓塔、真空塔、FCC或RFCC塔底流、直餾真空瓦斯油、加氫裂化真空瓦斯油、流體催化裂化淤漿油或循環油、以及其他類似的烴材料,或它們的任何組合,這些中的每一者可以是直餾的、過程衍生的、加氫裂化的或以其他方式部分處理的(例如,脫硫的)。上述重烴材料還可包含各種雜質,如硫、氮、氧、滷化物和金屬。
在一些實施方案中,例如,重烴材料包含粗製品(crude)如重質粗製品和/或超重粗製品,或在一些實施方案中由粗製品如重質粗製品和/或超重粗製品組成。粗製品指已從含烴地層產出和/或乾餾但尚未在處理設施中蒸餾和/或分餾以產生具有特定沸程分布的多個組分(如常壓蒸餾法和/或真空蒸餾法)的烴材料。示例性的粗製品包括煤、瀝青、油砂、重油或原油。
在一些實施方案中,例如,重烴材料包含在含瀝青質的包含重烴的材料中,所述含瀝青質的包含重烴的材料包含基於重烴材料的總重量小於40重量%的瀝青質含量。在這些實施方案中的一些中,例如,所述含瀝青質的包含重烴的材料包含基於重烴材料的總重量小於20重量%的瀝青質含量。在這些實施方案中的一些中,例如,所述含瀝青質的包含重烴的材料包含基於重烴材料的總重量小於15重量%的瀝青質含量。
如本文所用,術語「瀝青質」指含碳材料如原油、瀝青或煤的最重和最極性的分子組分,並定義為不溶於正烷烴(通常為正戊烷或正庚烷)但可溶於芳族溶劑如甲苯中的溶解性類別的材料。在原油中,瀝青質與飽和烴和芳族烴及樹脂(「SARA」)一道存在。瀝青質主要由碳、氫、氮、氧和硫以及痕量的釩和鎳組成。密度為大約1.2g/cc並且氫-碳原子比為大約1.2,具體取決於瀝青質來源和提取所用溶劑。瀝青質級分也是造成瀝青中含大百分比的汙染物的原因(例如,Athabasca瀝青通常含72%-76%重量/重量的金屬、53%-58%重量/重量的焦炭前體和26%-31%重量/重量的雜原子-硫、氮和氧),這使得瀝青非常難以加工成清潔和有價值的產品。
在一些實施方案中,例如,重烴材料包含在脫瀝青的包含重烴的材料內。在此方面,為了產生脫瀝青的包含重烴的材料,將含瀝青質的包含重烴的材料脫瀝青。
脫瀝青導致脫瀝青的包含重烴的材料的產生,使得脫瀝青的包含重烴的材料的瀝青質含量低於含瀝青質的包含重烴的材料的瀝青質含量。在一些實施方案中,例如,脫瀝青通過至少溶劑提取過程實現。在一些實施方案中,例如,脫瀝青通過至少反應性過程實現。
如上文所提到的,在一些實施方案中,例如,脫瀝青通過溶劑提取實現,這是本領域熟知的並描述於Billon等人於1994年發表在法國石油學會期刊第49卷第5期第495-507頁中的文章、J.F.Le Page、S.G.Chatila和M.Davidson的書籍「Raffinage et conversion des produits lourds du petrole[Refining and Conversion of Heavy Petroleum Products」,Edition Technip,第17-32頁中和其他來源中。在一些實施方案中,例如,溶劑材料在其中將溶劑材料與先前提取的重烴材料分離(用於再循環和再使用)的區帶的操作條件下為超臨界流體。
「烯烴」指含一個或多個的碳-碳雙鍵(其不是芳環的部分)的不飽和烴,為進一步明確,包括二烯烴和環烯烴。
「烯烴材料」指由一種或多種烯烴組成的材料。
「輕烯烴材料」指以下的任一或二者:
(a)重均分子量小於150g/mol的烯烴材料;或
(b)正常沸點溫度(即,在一(1)個大氣壓下的沸點)低於200攝氏度的烯烴材料。
「管道規範」指影響油是否可通過管道輸送的油特性,並隨管轄區域而變化。例如,在加拿大,存在三種關鍵規範,油必須滿足它們才可接受管道輸送:
●粘度應低於最大粘度限度(例如,在管道基準溫度下<350cSt,在冬季月份,管道基準溫度可低至7.5℃);
●密度應低於最大密度限度(例如,在15.6℃下19°API);
●通過質子NMR試驗,按照原油中的CAPP烯烴,烯烴含量應低於最大限度(例如,以1-癸烯當量計<1重量%)。
取決於上下文,關於材料的術語「……的部分」指以下之一:(a)具有與作為整體的材料相同或基本相同的組成的材料部分或(b)與作為整體的材料在組成上不同的材料部分,或者(a)或(b)之任一者。
重烴材料的升級包括重烴材料的裂化。裂化指將較重的烴分子分解成較輕的烴分子的任何過程。示例性的裂化方法包括熱裂化、蒸汽裂化、催化裂化和焦化。「熱裂化」指裂化工藝的一個實例,其使用熱來實現較重分子到較小分子的此類分解。示例性的熱裂化工藝包括減粘裂化。在一些實施方案中,例如,裂化在裂化單元操作中實現。在這些實施方案中的一些中,例如,裂化單元操作導致減粘裂化,並包括加熱器和裂化反應室(soaker)。
實現裂化的轉化技術可能生成烯烴。過量的烯烴的存在是不合需要的。烯烴(包括特別是更具反應性的共軛二烯)因其對煉油廠的以下影響而被認為是有害的材料:
-加熱器、熱交換器和催化劑床的結垢;
-不利地影響精煉產物如汽油、噴氣燃料和柴油的氧化穩定性;和
-增加煉油廠的氫需求。
因此,期望降低烴材料的烯烴含量以達到適宜的操作和管道規範。
在此方面,並參考圖1,該方法包括處理包含重烴材料的進料112。該處理使得產生升級產物200。處理包括在反應區111內裂化包含重烴材料的進料112。在一些實施方案中,例如,反應區111設置在至少300攝氏度、例如至少350攝氏度的溫度下。
參見圖1A,包含重烴材料的進料可源自包含重烴材料的供給流1012,一部分供給流1012已作為旁路流1014繞過該處理並然後與升級產物200合併。
通常,包含重烴材料的進料的裂化在升級中間體產物114內產生烯烴材料。在一個方面,該工藝還包括在反應區120內實現升級中間體114內烯烴材料含量的減少。在此方面,在產生升級中間體114後,然後實現升級中間體114內烯烴材料含量的減少以產生烯烴材料含量減少的產物115。產生包含烯烴材料含量減少的產物115的升級產物200。
在另一個方面,該工藝還包括在反應區111內建立在裂化過程中抑制烯烴材料的形成的條件。
在一些實施方案中,例如,在將升級中間體供給到反應區120之前通過例如實現升級中間體內二烯烴含量的減少來預處理升級中間體114可能是有用的。在一些實施方案中,例如,二烯烴(特別是共軛二烯)是特別具有反應性的並可能引起設置於反應區120內的任何催化劑材料的結垢。預處理可包括例如催化轉化、吸附、沉澱或提取。當預處理包括催化轉化時,用於預處理的催化劑材料可不同於用於在不存在或基本不存在外加的雙原子氫的情況下實現至少一部分升級中間體內的烯烴材料的含量減少的催化劑材料。如果在不存在或基本不存在外加的雙原子氫的情況下進行預處理並導致至少一部分升級中間體內烯烴材料含量的減少,則該預處理視為包括在在不存在或基本不存在外加的雙原子氫的情況下減少至少一部分升級中間體內的烯烴材料含量的步驟內。
(a)在無外加的雙原子氫的情況下減少烯烴材料含量
在一個方面,至少一部分升級中間體114內烯烴材料含量的減少在不存在或基本不存在外加的雙原子氫(H2)的情況下實現。
在一個相關的方面,至少一部分升級中間體114內烯烴材料含量的減少在反應區120內實現,反應區120內外加的雙原子氫的重量與反應區內至少一部分升級中間體中的烯烴材料的重量的比率低於0.25,例如低於0.1,並包括零和基本為零。在一些實施方案中,例如,反應區120內不存在或基本不存在外加的雙原子氫。
在一些實施方案中,例如,至少一部分升級中間體114內烯烴材料含量的減少通過由所述烯烴材料對所述至少一部分升級中間體內存在的一種或多種芳族化合物進行烷基化而實現。有利地,芳族化合物通常存在於重烴材料內並因此可用以實現烯烴材料的轉化而使得所述至少一部分升級中間體內烯烴材料的含量減少。在此方面,與所述烯烴材料一起參與烷基化反應的所述一種或多種芳族化合物存在於進行升級的重烴材料內。在一些實施方案中,例如,所述一種或多種芳族化合物存在於進行升級的重烴材料所源自的瀝青或重油內。
烷基化反應為包括烯基團加成到芳族基團(例如,芳族基團基本上為烷基受體並在烴進料內可得)的反應。烯烴-芳族化合物烷基化反應產生烷基化的芳族化合物並導致升級中間體的烯烴材料含量的減少。該反應可在不使用外部的烯烴、二烯烴、芳族化合物和/或氫源的情況下進行,並且與烴進料相比沒有材料體積的顯著損失。反應產物的體積與烯烴材料含量減少的升級中間體的體積之間的差異為約0.1體積/體積%至10體積/體積%。因此,產物的體積與原始進料基本相似。精確的體積減小或增大取決於升級中間體的烯烴材料含量和其他反應條件。如應理解的,參與反應的烯基團可以是單獨的烯烴,或者其可以連接到含有至少一個其他官能團的分子和/或形成含有至少一個其他官能團的分子的部分。類似地,芳族基團可以是單獨的芳烴或者可以連接到含有至少一個其他官能團的分子和/或形成含有至少一個其他官能團的分子的部分。
在一些實施方案中,例如,烷基化在反應區120內(例如,反應器121內)在促進芳族化合物的烯烴烷基化(烯烴-芳族化合物烷基化)的壓力和溫度下進行。在此方面,由包含重烴材料的進料112在裂化單元操作110內的裂化產生的一部分升級中間體114被供給到反應器120以實現芳族化合物的烯烴烷基化。在一些實施方案中,例如,反應區內的溫度低於約380℃。在一些實施方案中,例如,反應區內的溫度在約50℃至約380℃的範圍內,例如約150℃至約350℃。反應區200內的壓力使得反應物和所得反應產物處於液體或基本上液體的狀態。雖然從液體到蒸汽的相轉變是依賴於壓力和溫度的,但本文公開的方法可在反應區內於約0至約8MPa、例如約2MPa至約5MPa的壓力下進行。
在一些實施方案中,例如,烷基化具有約0.01至約20h-1、例如約0.02至約20h-1的重時空速。
在一些實施方案中,例如,烷基化由設置在反應區120內的催化劑材料催化。所述催化劑材料包括至少一種酸催化劑,並且反應區120設置在低於約380℃的溫度和足以使得反應物和所得產物處於液體或基本上液體的狀態的壓力下。
催化劑材料、操作條件和反應器被選擇為允許此方法實現所需的烯烴含量減少。有可能選擇反應器、催化劑材料和操作條件的不同組合,其將進料中的烯烴轉化為足以滿足期望的操作和/或管道規範目標的程度。催化劑材料被選擇為使得該催化劑材料可催化反應而不中毒或以其他方式受到抑制而達到不能發生反應的程度。在實踐中,這意味著如果催化劑材料包括酸催化劑,則反應條件被選擇為使得該酸催化劑不會因進料中存在的鹼性化合物而不可逆地中毒。溫度可被選擇為防止酸催化劑與鹼性化合物反應,或至少防止酸催化劑與鹼性化合物不可逆地結合。
因為升級中間體114通常作為升級過程的結果產生,如為處理重油的升級過程,故升級中間體114可能具有包含雜原子如硫、氮和氧的物質。這些類型的雜原子有時可能對於酸催化劑構成問題,因為可能在進料中的化合物與催化劑材料上的酸位點之間形成強鍵或強吸附,從而使得催化劑材料被中和或失活。在一些實施方案中,例如,催化劑材料的酸強度以這樣的方式選擇以使得進料中的化合物吸附而與在催化劑材料的工作溫度下將不存留的酸位點形成鍵,因此催化劑材料不會失活。在一些實施方案中,例如,催化劑材料的酸強度是在150攝氏度至350攝氏度的溫度範圍內具有氨程序升溫脫附特徵的強度範圍內。
所述催化劑材料可為選自負載型液相催化劑材料、固體催化劑材料和負載型均相催化劑材料的非均相催化劑材料。
在一些實施方案中,例如,負載型液相催化劑材料包括布朗斯臺德酸(例如,H2SO4、HF)和路易斯酸(例如,BF3)。
在一些實施方案中,例如,非均相催化劑材料具有適用於可能使用的填充床的粒度和顆粒形態。適用於填充床反應器中的催化劑材料是本領域已知的。此類催化劑材料具有較小的汙染烴產物的可能性,因為催化劑材料-產物分離往往較容易,從而允許較簡單的反應器和操作配置。當用在現場升級應用中時(例如,當就地進行升級時),這可能是有利的,因為當設備裝置較不複雜時,這樣的現場升級應用將是最經濟的。
在一些實施方案中,例如,非均相催化劑材料包括可容納大體積烯烴和可能地大體積芳族化合物的大孔隙催化劑材料。理想的孔隙尺寸主要取決於所處理的分子的尺寸和所產生的材料的尺寸。在一些實施方案中,例如,催化劑材料包含孔隙直徑大於0.5納米的孔隙網絡。在一些實施方案中,例如,孔隙直徑在0.5至十(10)納米的範圍內。如果孔隙直徑太小,則較大的分子將不能夠穿行通過孔隙網絡。另一方面,作為必然的事件,大的孔隙直徑將降低催化劑活性的可用表面積,並還將削弱催化劑結構的機械完整性。
所述催化劑材料具有酸性性質並因此包括至少一種酸催化劑。酸催化劑可用金屬助催化,即便金屬助催化劑不是本文公開的方法所明確要求的。在一些實施方案中,例如,酸催化劑具有足夠的酸強度以催化烯烴-芳族化合物烷基化反應,以及酸強度分布足以保持與升級中間體中存在的鹼性化合物接觸的足夠活性。溫度和酸催化劑被選擇為使得實現烯烴-芳族化合物烷基化活性和由反應產物(具有減少的烯烴水平)中強吸附性或呈鹼性性質的化合物對催化劑的最小抑制量的最佳組合。
已知,特別地,以下非均相催化劑是用於液相芳族化合物烷基化的催化活性材料:
(b.1)骨架型FAU的沸石,如Y-沸石(例如,J.Mol.Catal.A 2007,277:1-14和Appl.Catal.A 1999,182:407-411);
(b.2)骨架型BEA的沸石,如β-沸石(例如,Appl.Catal.A 1997,153:233-241);
(b.3)骨架型MOR的沸石,如絲光沸石(例如,J.Mol.Catal.A2004,223:305-311);
(b.4)骨架型MFI的沸石,如ZSM-5(例如,Energy Fuels 2008,22:1449-1455);
(b.5)骨架型MWW的沸石,如MCM-22(例如,Appl.Catal.A2005,292:68-75和J.Catal.2005,236:45-54);
(b.6)骨架型MTW的沸石,如ZSM-12(例如,Catal.Rev.-Sci.Eng.2002,44:375-421);
(b.7)基於無定形二氧化矽-氧化鋁的催化劑(例如,Ind.Eng.Chem.Res.2005,44:5535-5541);
(b.8)天然粘土,如蒙脫土(例如,Helv.Chim.Acta 1987,70:577-586);
(b.9)固體磷酸(例如,Ind.Eng.Chem.Res.2006,45:7399-7408和J.Am.Chem.Soc.1945,67:1060-1062);
(b.10)酸性樹脂,如磺化苯乙烯-二乙烯基苯共聚物(例如,React.Func.Polym.2000,44:1-7)。
上述列表並非窮盡的。然而,此方法可使用適宜的催化劑進行,儘管存在通常見於工業進料中的汙染物並且其通常對酸催化劑可能是有害的。因此,與一些已知的烷基化方法相反,本發明的方法可在低於約380攝氏度的溫度下用於進料中含有潛在催化劑毒物的烴進料。
在一些實施方案中,例如,此方法中可使用無定形二氧化矽-氧化鋁催化劑材料或結晶二氧化矽-氧化鋁催化劑材料。二氧化矽-氧化鋁催化劑材料可具有例如0-99重量%的SiO2-Al2O3比率,但在一些情況下,使用具有5-75重量%的SiO2-Al2O3比率的催化劑可能是適宜的。二氧化矽-氧化鋁催化劑材料通常通過在500至600攝氏度的範圍內的溫度下煅燒來活化。
催化劑類型的選擇是基於可得性和在鹼性化合物如吡啶的存在下的性能,所述鹼性化合物可能是酸催化劑毒物。在尚未經加氫處理的大多數烴進料中通常存在鹼性氮化合物。
催化劑材料的類型影響反應器和操作條件的選擇。
操作條件被選擇為匹配所採用的催化劑。在選擇適宜的操作條件時存在多種指導原則。這些如下:
(a)溫度範圍取決於所選擇的催化劑和烴進料中存在的汙染物。烯烴-芳族化合物烷基化反應在低溫下是熱力學有利的。然而,烴進料中存在的汙染物、特別是鹼性氮物質往往會使催化劑中的酸位點失活而使其在短的暴露時間後失效。然而,已經發現,在較高溫度下操作催化劑時,催化劑可以執行反應而不中毒或是以其他方式受到抑制而達到反應不能發生的程度。然而,如果使用了過高的溫度,則造成結垢的烯烴聚合反應的速率和催化劑失活將佔上風。此外,操作溫度需要考慮催化裂化或熱裂化的速率,使得裂化工藝過程中產生的烯烴的量不超過反應器出口處的目標烯烴濃度。對於二氧化矽-氧化鋁催化劑,最高操作溫度在約320至380攝氏度的範圍內。操作溫度下限由催化劑在鹼性雜原子進料汙染物的存在下的活性決定,其中低於此溫度點時,烯烴-芳族化合物烷基化反應太慢而不能發生顯著的烯烴轉化。為了以工業上有意義的速率進行酸催化,最低操作溫度必須足夠高以避免由化合物的不可逆吸附所致的過度的催化劑中毒。在進料中存在氮鹼的情況下,對於二氧化矽-氧化鋁催化劑的最低操作溫度在約200至300攝氏度的範圍內。對於酸性樹脂和SPA催化劑適宜的溫度條件為約50至380攝氏度,更特別是約150至350攝氏度。
(b)壓力應足以使大多數烴進料在操作溫度下保持在液相中。這將限制可能存在於氣相中和可能未轉化地通過反應器的輕烯烴的量。典型的操作壓力在0-8MPa的範圍內。對於在約300至380攝氏度的範圍內的操作溫度(這對於二氧化矽-氧化鋁催化劑是典型的),壓力範圍為約2-5MPa。
(c)對於選定的催化劑和操作條件的組合,流率由烯烴轉化需求決定。重時空速(WHSV)的範圍為0.01至20h-1。WHSV範圍通常在0.02至2h-1的範圍內。調節烯烴轉化的最佳條件以滿足最終產品規格並可根據進料組成的變化、所選定的催化劑類型(即,一種或聯合使用的多種催化劑類型)和老化、反應器床的數量(即,單個對多個,具有級間冷卻)和其他單元限制以經驗方式確定。可使用本領域已知的策略來優化工藝操作條件。
(d)取決於催化劑,向進料中加入水或可產生水的化合物如醇可能是有利的。
所述方法可在常規的填充床反應器中進行。催化劑容納且保留在根據本領域已知的原理設計的處理容器中。在一個實施方案中,採用單個絕熱填充床(固定床)反應器。反應器內多個催化劑床的使用、床間驟冷進料流的使用、多於一個反應器的使用和產物再循環都可以考慮。
應控制絕熱溫升。用烯烴進行的芳族化合物烷基化和烯烴二聚作用(可能的副反應)均是放熱的。反應器設計中熱管理策略的實施是本領域已知的。
反應器可以下流式或上流式配置操作。以具有液體填充催化劑床的上流式配置操作反應器將改善熱傳遞和催化劑潤溼,並使液體滯留最大化。這種配置還有利於通過將重產物(膠)溶解在液體產物中而從催化劑移除二烯烴反應中典型的重產物(膠),這在涉及結垢劑的積聚的專利(例如,美國專利號4,137,274)中有所描述。以下流式配置操作反應器將便於維護和催化劑更換,因為被汙染的催化劑部分將集中在反應器的頂部,在這裡將更容易接近和更換。
從操作角度來看,反應器可針對現場維護和更換催化劑的簡易性來進一步設計。
在一些實施方案中,例如,烯烴材料可包括一種或多種環烯烴,並且所述至少一部分升級中間體內烯烴材料含量的減少通過所述一種或多種環烯烴的脫氫來實現。環烯烴的脫氫將產生芳族化合物。在一些實施方案中,例如,環烯烴包含一個或多個雜原子。在一些實施方案中,例如,脫氫在設置於約100攝氏度至約300攝氏度、例如約125攝氏度至約275攝氏度的溫度下的反應區120內實現。在一些實施方案中,例如,環烯烴為五元環或六元環,並可包含一個或多個雜原子。
在一些實施方案中,例如,反應區120包含對於加氫-脫氫來說活性的催化劑材料(包括負載型催化劑材料),並包含對於在存在含雜原子的環烯烴的情況下的加氫-脫氫來說活性的催化劑(例如,Ni/Al2O3、Ni/SiO2、NiMo/Al2O3、CoMo/Al2O3、FeS或MoS2)。
有利地,作為脫氫的結果,將產生一些雙原子氫,其可利用來實現二烯烴的加氫以產生單烯烴。這具有與二烯烴的移除相關的下遊益處。還存在直接的益處,即所產生的雙原子氫的消耗有利於朝向環烯烴脫氫形成芳族化合物的平衡。
在一些實施方案中,例如,用於脫氫的催化劑材料包括可容納大體積烯烴和潛在大體積芳族化合物的大孔隙催化劑材料。理想的孔隙尺寸主要取決於所處理的分子的尺寸和所產生的材料的尺寸。在一些實施方案中,例如,催化劑材料包含孔隙直徑大於0.5納米的孔隙網絡。在一些實施方案中,例如,孔隙直徑在0.5至十(10)納米的範圍內。如果孔隙直徑太小,則較大的分子將不能夠穿行通過孔隙網絡。另一方面,作為必然的事件,大的孔隙直徑將降低催化劑活性的可用表面積,並還將削弱催化劑結構的機械完整性。
在一些實施方案中,例如,烯烴材料包含一種或多種環烯烴,並且所述至少一部分升級中間體內烯烴材料含量的減少通過所述一種或多種環烯烴的氫歧化(hydrogen disproportionation)來實現。氫歧化將所述一種或多種環烯烴轉化為環烷烴結構或芳族化合物結構。在一些實施方案中,例如,氫歧化在反應區111內實現。在一些實施方案中,例如,為實現氫歧化,反應區111內的溫度為至少300攝氏度。
參見圖2,在一些實施方案中,例如,包含重烴材料的進料——其為包括對包含重烴材料的進料進行裂化的處理的對象——包含已與包含較輕的烴材料的級分134B一道從進料材料150分離的包含較重的烴材料的級分134A的至少一部分。在此方面,提供進料材料150,並將進料材料150分離(例如,通過分離器130,如分餾器)成至少所述包含較重的烴材料的級分134A和所述包含較輕的烴材料的級分134B。所述包含較重的烴材料的級分134A具有比所述包含較輕的烴材料的級分134B更大的重均分子量。在一些實施方案中,例如,所述分離基於所述包含較重的烴材料的級分134A與所述包含較輕的烴材料的級分134B之間的揮發性差異實現。基於所述包含較重的烴材料的級分134A與所述包含較輕的烴材料的級分134B之間的揮發性差異的合適分離方法包括汽提和蒸餾。在一些實施方案中,例如,在實現分離的預定壓力和溫度下,所述包含較重的烴材料的級分134A具有比所述包含較輕的烴材料的級分134B高的沸點。在一些實施方案中,例如,在實現分離的預定溫度下,所述包含較重的烴材料的級分134A具有比所述包含較輕的烴材料的級分134B低的蒸氣壓。在一些實施方案中,例如,在實現分離的預定溫度下,所述包含較重的烴材料的級分134A的蒸氣壓低於所述包含較輕的烴材料的級分134B的蒸氣壓的90%(例如低於80%、例如低於70%、例如低於60%、例如低於50%)。在此方面,應認識到,考慮到相對於較重的烴材料而言,較輕的烴材料的裂化不明顯並且不會顯著有助於產生具有管道規範的烴材料這一事實,在構造用於實現較輕的烴材料的裂化的裂化單元操作110中額外的增量成本可能是不合理的。代替通過裂化單元操作110進行處理,包含較輕的烴材料的級分134B與至少一部分烯烴材料含量減少的產物115合併來產生升級產物200。
參見圖3,升級中間體114內烯烴材料含量的減少通過將至少一部分升級中間體114分離成至少包含烯烴的處理級分132和處理旁路級分134來實現。在一些實施方案中,例如,所述分離在分離器130如分餾器內實現。在一些實施方案中,例如,所述分離基於所述包含烯烴的處理級分132與所述處理旁路級分134之間的揮發性差異實現。基於所述包含烯烴的處理級分132與所述處理旁路級分134之間的揮發性差異的合適分離方法包括汽提和蒸餾。在一些實施方案中,例如,在實現分離的預定溫度下,所述包含烯烴的處理級分132具有比所述處理旁路級分134高的蒸氣壓。在一些實施方案中,例如,在實現分離的預定溫度下,所述處理旁路級分134的蒸氣壓低於所述包含烯烴的處理級分132的蒸氣壓的90%(例如低於80%、例如低於70%、例如低於60%、例如低於50%)。包含烯烴的處理級分132內烯烴材料的含量減少以使得產生貧烯烴中間體136。在此方面,在一些實施方案中,例如,包含烯烴的處理級分132內烯烴材料含量的減少包括在包含烯烴的處理級分132內實現烯烴材料的轉化,如通過如上所述在反應區120內實現的過程,包括特別是在不存在或基本不存在外加的雙原子氫的情況下進行的那些。處理旁路級分134然後可與至少所述貧烯烴中間體136合併以產生烯烴材料含量減少的產物115,其然後可作為升級產物200的至少一部分產生。
參見圖4,在這些實施方案中的一些中,例如,升級中間體114可能沒有經由單程通過裂化單元操作110而充分裂化,以致過量的重烴材料保持存在於升級中間體114內。因此,可能需要使一部分升級中間體114再循環通過裂化單元操作110以進一步減少升級中間體114內重烴材料的含量。在此方面,代替合併整個處理旁路級分134與貧烯烴中間體136來導致產生升級產物200,將處理旁路級分134分離成至少級分136A、136B,其中將級分136B與貧烯烴中間體合併,而將級分136A供給到裂化單元操作。在此方面,包含重烴材料的進料包含含重烴材料的供給流150和級分138A的組合。
通過在不需要從外部源供給任何量或任何實質量的雙原子氫的情況下減少烯烴材料的含量,生產和供給此類雙原子氫的成本和複雜性將消除。特別地,目前減少烯烴材料含量的大多數方法涉及需要外來氫源的昂貴的加氫處理基礎設施如加氫處理器和相關設備。另外,許多減少烴流的烯烴材料含量的方法需要加入外來組分如雙原子氫和/或另外的烴。例如,在採用升級來處理進料材料時,需要單獨的設備來生成雙原子氫以允許加氫處理。除了所需的加氫處理單元外,產生雙原子氫所需的單元(例如,蒸汽甲烷重整)將增加油升級設施的複雜性和成本並增加整個工藝的碳足跡。
(b)在轉化烯烴材料之前從升級中間體分離烯烴材料,和然後在裂化之前從殘留的升級中間體分離較輕的烴材料
在另一個方面,因為升級中間體114可能沒有經由單程通過裂化單元操作110而充分裂化,以致過量的重烴材料保持存在於升級中間體114內,故可能需要使至少一部分升級中間體114再循環通過裂化單元操作110。如果升級中間體114含有環烯烴,則這可能是需要的。所述至少一部分升級中間體114的再循環可通過從升級中間體114分離處理旁路級分134和然後將處理旁路級分134的一部分138A供給到裂化單元操作110的反應區111來實現(參見例如圖4)。然而,級分134可能包含非為非實質性含量的較輕烴材料,其再循環通過反應區111可能是不合理的,因為應認識到,考慮到相對於較重的烴材料而言較輕的烴材料的裂化不明顯並且不會顯著有助於產生具有管道規範的烴材料這一事實,在構造用於實現再循環的較輕烴材料的裂化的裂化單元操作110中的額外增量成本可能是不合理的。因此需要從處理旁路級分134分離至少包含較重的烴材料的級分134A和包含較輕的烴材料的級分134B,並僅將包含較重的烴材料的級分134A的至少一些材料(即,級分138A)再循環通過裂化單元操作110,而不是簡單地將整個處理旁路級分134(包括所述包含較輕的烴材料的級分)再循環通過反應區111。有利地,當升級中間體114包含環烯烴時,級分138A內再循環的環烯烴可能在反應區111內經歷氫歧化,從而進一步減少所產生的升級產物200的烯烴含量。
在此方面,並參考圖5,所述方法包括向裂化單元操作供給包含重烴材料的供給流150以便產生中間體升級產物114。將至少一部分中間體升級產物114分離成包含烯烴的處理級分132和處理旁路級分134。在一些實施方案中,例如,所述分離在分離器130如分餾器內實現。在一些實施方案中,例如,所述分離基於所述包含烯烴的處理級分132與所述處理旁路級分134之間的揮發性差異實現。基於所述包含烯烴的處理級分132與所述處理旁路級分134之間的揮發性差異的合適分離方法包括汽提和蒸餾。在一些實施方案中,例如,在實現分離的預定溫度下,所述包含烯烴的處理級分132具有比所述處理旁路級分134高的蒸氣壓。在一些實施方案中,例如,在實現分離的預定溫度下,所述處理旁路級分134的蒸氣壓低於所述包含烯烴的處理級分132的蒸氣壓的90%(例如低於80%、例如低於70%、例如低於60%、例如低於50%)。在一些實施方案中,例如,在一(1)個大氣壓的壓力下,所述包含烯烴的處理級分的沸點範圍在25攝氏度和365攝氏度之間,例如25攝氏度和200攝氏度之間,例如25攝氏度和100攝氏度之間。減少包含烯烴的處理級分內烯烴材料的含量,使得產生貧烯烴中間體136。在此方面,在一些實施方案中,例如,包含烯烴的處理級分132內烯烴材料含量的減少包括在包含烯烴的處理級分132內實現烯烴材料的轉化,如通過如上所述在反應區120內實現的過程,包括特別是在不存在或基本不存在外加的雙原子氫的情況下進行的那些。
然後將處理旁路級分134分離(如通過分離器130)成至少包含較重的烴材料的級分134A和包含較輕的烴材料的級分134B。在一些實施方案中,例如,所述分離基於所述包含較重的烴材料的級分134A與所述包含較輕的烴材料的級分134B之間的揮發性差異實現。基於所述包含較重的烴材料的級分134A與所述包含較輕的烴材料的級分134B之間的揮發性差異的合適分離方法包括汽提和蒸餾。在一些實施方案中,例如,在實現分離的預定溫度下,所述包含較重的烴材料的級分134A具有比所述包含較輕的烴材料的級分134B低的蒸氣壓。在一些實施方案中,例如,在實現分離的預定溫度下,所述包含較重的烴材料的級分134A的蒸氣壓低於所述包含較輕的烴材料的級分134B的蒸氣壓的90%(例如低於80%、例如低於70%、例如低於60%、例如低於50%)。
在一些實施方案中,例如,當上述分離基於揮發性差異實現時,作為必然的事件,所述包含較輕的烴材料的級分134B具有比所述包含烯烴的處理級分132低的蒸氣壓。在一些實施方案中,例如,在實現分離的預定溫度下,所述包含較輕的烴材料的級分134B的蒸氣壓低於所述包含烯烴的處理級分132的蒸氣壓的90%(例如低於80%、例如低於70%、例如低於60%、例如低於50%)。在一些實施方案中,例如,在一(1)個大氣壓的壓力下,所述包含烯烴的處理級分132的沸點範圍在25攝氏度和365攝氏度之間(例如25攝氏度和200攝氏度之間,例如25攝氏度和100攝氏度之間),且所述包含較輕的烴材料的級分134B的沸點範圍在80攝氏度和450攝氏度之間(例如200攝氏度和450攝氏度之間,例如360攝氏度和450攝氏度之間)。在這些實施方案中的一些中,例如,所述包含較輕的烴材料的級分134B包含等同於輕質真空瓦斯油的烴材料。
在一個相關的方面,所述處理包括將至少一部分升級中間體分離成至少包含烯烴的處理級分132、包含輕烴材料的級分134B和包含重烴材料的級分134A。在一些實施方案中,例如,所述分離在分離器130如分餾器內實現。在一些實施方案中,例如,所述分離基於所述包含烯烴的處理級分132、所述包含輕烴材料的級分134B與所述包含重烴材料的級分134A之間的揮發性差異實現。基於這些組分之間的揮發性差異的合適分離方法包括汽提和蒸餾。在一些實施方案中,例如,在實現所述包含烯烴的處理級分132的分離的預定溫度下,所述包含較重的烴材料的級分134A具有比所述包含較輕的烴材料的級分134B低的蒸氣壓,並且所述包含較輕的烴材料的級分134B具有比所述包含烯烴的處理級分132低的蒸氣壓。在一些實施方案中,例如,在實現所述分離的預定溫度下,所述包含較重的烴材料的級分134A的蒸氣壓低於所述包含較輕的烴材料的級分134B的蒸氣壓的90%(例如低於80%、例如低於70%、例如低於60%、例如低於50%),並且所述包含較輕的烴材料的級分134B的蒸氣壓低於所述包含烯烴的處理級分132的蒸氣壓的90%(例如低於80%、例如低於70%、例如低於60%、例如低於50%)。
可將所產生的包含較重的烴材料的級分134A的一部分138A再循環通過裂化單元操作110。至於所產生的包含較輕的烴材料的級分134B,代替通過裂化單元操作110處理,可將所述包含較輕的烴材料的級分134B與至少所產生的貧烯烴中間體136(和在一些實施方案中,例如,所述包含較重的烴材料的級分134A的一部分138B)合併以產生烯烴材料含量減少的產物115,其然後可作為升級產物200產生。
參見圖5A,代替將所述包含重烴材料的供給流150直接供給到裂化單元操作110,可將所述包含重烴材料的供給流150與升級中間體114合併以形成去往分離器130的進料。
(c)從升級中間體移除輕烯烴材料
參見圖6,在另一個方面,升級中間體114內烯烴材料含量的減少由至少一部分升級中間體114內輕烯烴材料含量的減少限定,使得所述烯烴材料含量減少的產物內輕烯烴材料的含量低於所述至少一部分升級中間體114內輕烯烴材料的含量。在此方面,所述烯烴材料含量減少的產物內輕烯烴材料的重量與所述烯烴材料含量減少的產物的總重量的比率低於所述升級中間體114內輕烯烴材料的重量與所述升級中間體114的總重量的比率。
應認識到,在一些實施方案中,不必減少所有烯烴材料的含量,因為一些烯烴材料的存在可能不一定像烯烴材料的其他級分那樣對升級產物200(包括烯烴材料含量減少的產物)的進一步處理有害。在一些實施方案中,例如,相對於其他種類的烯烴材料,輕烯烴材料通常(並如上所述)可能對與烯烴材料相關的問題負有更多的責任。在此方面,在這些實施方案中的一些中,例如,實現至少輕烯烴材料的含量的減少可能就足夠了。
通過不要求實現所有烯烴材料的含量的減少,而是僅減少一部分烯烴材料(而且具體地,輕烯烴材料部分),與升級中間體114的處理有關的成本和複雜性將降低。
在這些實施方案中的一些中,例如,減少所述至少一部分升級中間體114內輕烯烴材料的含量包括實現所述至少一部分升級中間體114內輕烯烴材料的轉化,如通過如上文一般性地關於烯烴材料所述的在反應區120內實現的過程,特別是包括在不存在或基本不存在外加的雙原子氫的情況下進行的那些過程。
參見圖7,在這些實施方案中的一些中,例如,升級中間體114內烯烴材料含量的減少通過以下過程實現:將至少一部分升級中間體114分離成至少包含較輕的烯烴的級分142和較重的級分144,然後實現所述包含輕烯烴的級分142內輕烯烴材料的含量的減少(如通過如上文一般性地關於烯烴材料所述的在反應區120內實現的過程)以便產生貧輕烯烴中間體146,並然後將所述較重的級分144與至少所述貧輕烯烴中間體146合併以產生輕烯烴材料含量減少的產物。在此方面,所述包含較輕的烯烴的級分142內輕烯烴材料的重量與所述包含較輕的烯烴的級分142的總重量的比率高於所述較重的級分144內輕烯烴材料的重量與所述較重的級分144的總重量的比率。可產生包含所述輕烯烴材料含量減少的產物的升級產物200。在一些實施方案中,例如,所述分離在分離器130如分餾器內實現。在一些實施方案中,例如,所述分離基於所述包含較輕的烯烴的級分142與所述較重的級分144之間的揮發性差異實現。基於所述包含較輕的烯烴的級分142與所述較重的級分144之間的揮發性差異的合適分離方法包括汽提和蒸餾。在一些實施方案中,例如,在實現分離的預定溫度下,所述包含較輕的烯烴的級分142具有比所述較重的級分144高的蒸氣壓。在一些實施方案中,例如,在實現分離的預定溫度下,所述較重的級分144的蒸氣壓低於所述包含較輕的烯烴的級分142的蒸氣壓的90%(例如低於80%、例如低於70%、例如低於60%、例如低於50%)。
參見圖8,在一個相關的方面,升級中間體114內烯烴材料的含量的減少通過將至少一部分升級中間體114分離成較高揮發性的級分162和較低揮發性的級分164來實現,其中所述較高揮發性的級分164在一(1)個大氣壓的壓力下具有25攝氏度和200攝氏度之間的沸點範圍,這樣的沸點範圍是較輕的烯烴材料所特有的。所述較高揮發性的級分164內烯烴材料含量的減少(如通過如上文一般性地關於烯烴材料所述的在反應區120內實現的過程)使得產生貧烯烴中間體166,然後將至少一部分所述較低揮發性的級分164與至少所述貧烯烴中間體166合併以產生烯烴材料含量減少的產物115。可產生包含所述烯烴材料含量減少的產物115的升級產物200。在一些實施方案中,例如,所述分離在分離器130如分餾器內實現。在一些實施方案中,例如,所述分離基於所述較高揮發性的級分與所述較低揮發性的級分之間的揮發性差異來實現。基於所述較高揮發性的級分與所述較低揮發性的級分之間的揮發性差異的合適分離方法包括汽提和蒸餾。
(d)在存在氫供體材料的情況下的裂化
參見圖9,在一些實施方案中,例如,包含重烴材料的進料112的處理包括在裂化單元操作110的反應區111內於氫供體材料108的存在下裂化所述包含重烴材料的進料。在一些實施方案中,例如,氫供體材料108為具有氫轉移或氫供體性質的另一包含烴材料的進料。所述處理使得產生升級產物200。氫供體材料108的存在阻礙烯烴材料的產生,並從而賦予升級產物200滿足至少一個管道規範或更接近於滿足至少一個管道規範的品質。在一些實施方案中,例如,向反應區111供給氫供體材料108。
在一些實施方案中,例如,供給到反應區111的氫供體材料的重量與重烴材料的重量的比率為至少1:20。在這些實施方案中的一些中,例如,所述比率為至少1:5,例如至少1:4。在一些實施方案中,例如,所述比率介於1:20和4:1之間,例如介於1:6和1:3之間。
在一些實施方案中,例如,氫供體材料包括合成原油。
在一些實施方案中,例如,氫供體材料包括一種或多種環烷烴、一種或多種環烷芳烴(naptheno-aromatics)或者一種或多種環烷烴和一種或多種環烷芳烴(或在一些實施方案中由一種或多種環烷烴、一種或多種環烷芳烴或者一種或多種環烷烴和一種或多種環烷芳烴限定)。所述環烷烴可以是被取代或未取代的。所述環烷芳烴可以是被取代或未取代的。在一些實施方案中,例如,氫供體材料包括包含連接到芳族化合物的六元環結構的烴。在一些實施方案中,例如,氫供體材料基本上不含五元環結構,其因其氫供體活性而不能形成芳環。
在一些實施方案中,例如,氫供體材料包括萘滿(即,1,2,3,4-四氫萘)。
包含重烴材料的進料在存在氫供體材料的情況下的裂化產生包含環烯烴材料的中間體產物114,所述氫供體材料包括環烷烴(如五元環烷烴,且另外在一些實施方案中並在一定程度上包括六元環烷烴)或環烷芳烴,所述環烯烴材料包括一種或多種環烯烴。在這樣的實施方案中,例如,所述處理還包括實現反應性過程以使得中間體產物114作為反應物參與所述反應性過程並在所述反應性過程內被消耗。所述反應性過程包括在反應區170內(如反應器172內)烯烴材料的脫氫以產生烯烴材料含量減少的產物115。在一些實施方案中,例如,所述處理包括對中間體產物114的至少一部分環烯烴材料脫氫。在此方面,反應性過程在反應區170內實現,反應區170設置相比於環烷烴的脫氫在熱力學上更有利於環烯烴的脫氫的溫度下。當環烯烴材料為環己烯時,反應區的溫度為約125攝氏度至275攝氏度。在此溫度範圍內,據信在熱力學上有利於環己烯脫氫而在熱力學上不利於環己烷脫氫。在一些實施方案中,例如,在反應區170內設置對於脫氫和加氫為活性的合適的催化劑材料。在一些實施方案中,例如,所述催化劑材料可包括在存在包含雜原子的化合物的情況下對於脫氫和加氫呈現活性的負載型金屬催化劑(例如,Ni/Al2O3、Ni/SiO2、NiMo/Al2O3、CoMo/Al2O3)。在一些實施方案中,例如,所述催化劑材料包括分散型催化劑。
(e)升級產物
在一些實施方案中,例如,產生升級產物200並且其包含烯烴材料含量減少的產物115。升級產物200滿足至少一個管道規範。在此方面,在一些實施方案中,例如,升級產物200被供給到管道以輸送到煉油廠。在這些實施方案中的一些中,例如,所述方法還包括經由管道向煉油廠輸送升級產物200。
(f)其他示例性實施方案
應理解,可組合上述方面中的任何兩者或更多者及其相應的示例性實施方案中的任何之一而產生本公開的其他實施方案,如圖10、11和12中闡明的實施方案。
每一者示意了部分地源自脫瀝青工藝的進料材料150。在此方面,進料材料150包含脫瀝青的包含重烴的材料。
參見圖10、11和12,含瀝青質的包含重烴的材料300被供給到分離器302以實現氣態材料304和水性材料306從原始的含瀝青的包含重烴的材料的相分離,以便產生脫水/脫氣的含瀝青質的包含重烴的材料308。在混合器314、316中混合材料308與溶劑材料310、312以產生混合物318。
混合物318在分離器320內分離成至少貧瀝青質的包含重烴的材料級分322和富瀝青質的材料級分324。貧瀝青質的包含重烴的級分322的瀝青質含量低於混合物318的瀝青質含量。富瀝青質的材料級分324(其比貧瀝青質的包含重烴的材料級分322更稠)作為底流(underflow)產物回收,而貧瀝青質的包含重烴的材料級分作為塔頂產物以脫瀝青的包含重烴的材料的形式回收,其限定進料材料150。
在一些實施方案中,例如,富瀝青質的材料級分324在混合器328內與溶劑材料326混合併然後在分離器330內分離成包含脫瀝青的包含重烴的材料和溶劑材料的上溢(overflow)材料混合物332和底流的富瀝青質材料級分334。
材料332被再循環到分離器320的上遊以提高所述脫瀝青的包含重烴的材料級分的回收率。
底流的富瀝青質材料級分334被供給到分離器336(如分餾器)以導致富瀝青質的材料級分334分離成為富氣態溶劑的材料級分338和進一步富瀝青質的材料級分340。所述富氣態溶劑的材料級分338可在工藝內再次使用,而所述進一步富瀝青質的材料級分340可經進一步處理以回收水。
在圖10、11和12中闡明的實施方案的每一個中,包含由裂化單元操作110產生的升級中間體114的至少一部分的進料材料150被供給到分離器130(如分餾器),以實現至少包含較輕的烴材料的級分134B的分離(例如,以餾出物的形式)。
在圖10中示意的實施方案中,升級產物200內烯烴材料的存在通過使得升級中間體114內烯烴材料含量減少而得到最小化。在此方面,分離器130還使得包含烯烴的處理級分132(例如,包含較輕的烯烴材料的級分)作為餾出物分離。包含烯烴的處理級分132如通過如上文一般性地關於烯烴材料所述在反應區120內實現的過程,即烷基化和脫氫(伴隨如上文所述的附帶氫化)中的任何一者或任何組合,而轉化為貧烯烴中間體136(如貧輕烯烴材料的中間體)。也回收較重的塔底產物134A。將塔底產物134A的級分138B與貧烯烴中間體136和包含較輕的烴材料的級分134B二者合併以產生升級產物200。塔底產物134A的級分138A被供給到裂化單元操作110。裂化單元操作可包括串聯的加熱器110a和裂化反應室110b,其實現塔底產物級分138A的裂化以產生升級中間體114(其然後被合併到進料材料150中)。在此方面,至少一部分升級中間體114以塔底產物134A的級分138A的形式再循環通過裂化單元操作110。因為進料材料150包含脫瀝青的包含重烴的材料,故進料材料150通常還包含源自脫瀝青過程的殘餘溶劑材料,並且大多數殘餘溶劑材料可作為塔頂餾出產物308從分離器130回收。
在一些實施方案中,例如,蒸汽流1311向分離器供給蒸汽以降低烴材料的分壓,並從而改善餾分之間的分離以提高來自分離器130的所需產物的收率。
在一些實施方案中,例如,將溶劑流133與處理材料132合併以用於清洗溶劑迴路的烯烴和還用於向升級產物200加入稀釋劑。
在圖11中示出的實施方案中,升級產物200內烯烴材料的存在通過減少裂化單元操作110內烯烴材料的形成來最小化。在此方面,回收塔底產物134A並將塔底產物134A的級分138B與包含較輕的烴材料的級分134B和流312合併以產生升級產物200,而將塔底產物134A的級分138A與氫供體材料310(如包含環烷烴的合成原油)合併以產生裂化單元操作進料3102並然後供給到裂化單元操作110。氫供體材料310的存在將減少裂化單元操作110內烯烴材料的形成。裂化單元操作110可包括串聯的加熱器110a和裂化反應室110b,其實現進料3102的裂化以產生升級中間體114(其然後被合併到進料材料150中)。在此方面,至少一部分升級中間體114以塔底產物134A的第二級分306的形式再循環通過裂化單元操作。因為進料材料150包含脫瀝青的包含重烴的材料,故進料材料150通常還包含源自脫瀝青過程的殘餘溶劑材料,並且大多數殘餘溶劑材料可作為塔頂餾出產物308從分離器130回收。
在圖12中示出的實施方案中,對圖11中示出的方法實施方案進行修改,使得通過如上所述芳族化合物烷基化和脫氫(伴隨附帶的氫化)中之一或二者而使升級產物200內烯烴材料的存在進一步最小化。脫氫還有助於轉化可能源自所供給的氫供體材料(例如源自五元環烷烴)的環烯烴。在其中芳族化合物烷基化和脫氫(伴隨附帶的氫化)二者均在烯烴處理單元172的反應區170內實現的那些實施方案中,在這些實施方案中的一些中,例如,反應區170配置為使得隨著所接收的處理材料132被引導通過反應區170,處理材料132順序地與脫氫/氫化催化劑接觸並然後與烯烴-芳族化合物烷基化催化劑接觸。在此方面,在一些實施方案中,例如,烯烴處理單元172包括用於接收處理材料132的入口174和用於排放貧烯烴中間體136的出口176,並且脫氫/氫化催化劑設置為比烯烴-芳族化合物烷基化催化劑更靠近入口174,而烯烴-芳族化合物烷基化催化劑設置為比脫氫/氫化催化劑更靠近出口136。將塔底產物134A的級分138A與氫供體材料310(如含環烷烴的合成原油)合併以產生裂化單元操作進料3102,其然後被供給到裂化單元操作。
在以上描述中,出於解釋的目的,闡述了眾多細節以提供對本公開的透徹理解。然而,對於本領域技術人員顯而易見的是,為了實踐本公開,這些具體細節不是必需的。儘管描述了實施所公開的示例性實施方案的某些尺寸和材料,但在本公開的範圍內可使用其他合適的尺寸和/或材料。所有此類修改和改變,包括技術中所有合適的當前和未來的改變,均認為在本公開的領域和範圍內。所提及的所有參考文獻均通過引用的方式以其全文併入本文。