使用全餾分原油/冷凝物原料生產烯烴增強了蒸餾物的生產的製作方法

2023-05-27 01:36:31

專利名稱：使用全餾分原油/冷凝物原料生產烯烴增強了蒸餾物的生產的製作方法
使用全餾分原油/冷凝物原料生產烯烴增強了蒸餾物的生產
背景技術：
發明領域
本發明涉及以與原油煉油廠集成的方式對液體全餾分原油和/或衍生自天然氣的冷凝物進行熱裂化而生成烯烴。更具體地，本發明涉及使用全餾分原油和/或天然氣冷凝物作為在熱解爐中採用烴熱裂化工藝的烯烴生產裝置的原料，和以保留蒸餾物範圍的組分免受裂化作用的方式進行的原油精煉。
現有技術描述
烴的熱(高溫)裂化是廣泛用於生產烯烴例如乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯和芳烴例如苯、甲苯和二甲苯的非催化的石化工藝。
基本上，通過蒸餾或其它方式分餾全餾分原油而產生的烴原料例如石腦油、瓦斯油或全餾分原油的其它餾分，與充作稀釋劑的蒸汽混
合以使烴分子保持分開。所述蒸汽/烴混合物被預熱至約900 -約l，OOO華氏度(。F或F)，然後進入反應區，在那裡將它非常迅速地加熱到約1，450 -約1， 550F的劇烈烴裂化溫度。熱裂化無需任何催化劑的幫助即可完成。
該方法在反應區壓力為約10-約30 psig的熱解爐(蒸汽裂化器)中實施。熱解爐內部具有對流段和輻射段。預熱在對流段完成，而劇烈裂化在輻射段發生。
劇烈熱裂化後，所述熱解爐的流出物含有多種氣態烴，例如每分子l-35個碳原子。這些氣態烴可以是飽和的、單不飽和的和多不飽和的，並可以是脂族的、脂環族的和/或芳族的。裂化的氣體也含有大量的分子氫(氫氣)。
因此，在工業化烯烴生產裝置中實施的常規的蒸汽(熱)裂化，採用了全餾分原油的餾分，並在對其進行熱裂化時全部蒸發該餾分。裂化的產物可含有，例如，約l重量百分比(wt%)的氫氣、約10wt%的曱烷、約25wt%的乙烯和約17wt%的丙烯，全部wt。/。基於所述產物的總重量，其餘主要由每分子具有4-35個碳原子的其它烴分子組成。
然後裂化產物進一步在烯烴生產裝置中加工以生產作為該裝置產物的各種分開的單獨的高純度物流，例如氫氣、乙烯、丙烯、每分子具有4個碳原子的混合烴、燃料油和高溫熱解汽油。前述每種分開的單獨的物流憑其自身的品質是有價值的工業產品。因此，烯烴生產裝置當前釆用全餾分原油物流的一部分(餾分)並由其產生多種分開的、有價值的產品。
天然氣和全餾分原油在許多孔隙度廣泛變化的地下地質地層(巖層)中天然形成。許多這些地層被密封的巖石層覆蓋。天然氣和全餾分原油(原油)也積聚在各種低於地球表面的地層學上的阱中。因此匯集了大量的天然氣和/或原油，在地球表面以下不同深度處形成了含烴的地層。大量的這種天然氣與原油緊密物理接觸，並因此從原油中吸收了許多較輕的分子。
當油井鑽孔鑽到地球中並刺穿這樣的含烴底層的一塊或多塊時，可以將天然氣和/或原油從該油井鑽孔回收至地球表面。
本文所使用的術語"全餾分原油"和"原油"是指從井口流出的與任何可能存在的天然氣分開的液體(在地球表面的正常盛行的溫度和壓力條件下)原油，但不包括為使這種原油適於運輸到原油煉廠和/或這種煉廠的常規蒸餾而對其進行的任何處理。該處理可包括諸如脫鹽之類的步驟。因此，"全餾分原油"是適合於在煉廠中蒸餾或以其它方式分餾的原油，但它沒有經過任何這類蒸餾或分餾。"全餾分原油"可包括，但沒必要總是包括，非沸騰物質，例如瀝青或焦油。因此，如果不是不可能，難以提供全餾分原油的沸程。因此，全餾分原油可以是一種或多種直接來自於油田管道和/或常規原油存儲設施的原油，視可得性而定，沒有任何在先的分餾。
天然氣，類似於原油，當產生到地球表面時，其組成可寬泛變化，但通常含有大量的，最通常主要量的，即大於約50重量百分比(wt% )的甲烷。天然氣通常也攜帶少量(小於約50wt% )、通常小於約20wt%的以下物質的一種或多種乙烷、丙烷、丁烷、氮氣、二氧化碳、硫化氫等。許多，但不是所有的天然氣物流在剛從地下生產出來時可含有少量(小於約50wt% )、通常小於約20wt。/。的每分子具有5-12個(包括5個和12個)碳原子的烴(C5-C12)，這些烴在地球表面通常盛行的環境大氣溫度和壓力條件下通常不是氣態，且一旦天然氣被生產到地球表面，它們會從天然氣中冷凝出來。所有的wt。/。基於討論中的天然氣物流的總重量。
當將各種天然氣物流生產到地球表面時，在收集該物流之處的地球表面盛行的溫度和壓力條件下，通常自然地從這樣生產的天然氣物流中冷凝出經組合物。這樣，在同一盛行條件下產生了與通常氣態的天然氣分開的通常液態的烴冷凝物。所述通常氣態的天然氣可含有甲烷、乙烷、丙烷和丁烷。從所生產的天然氣物流中冷凝出來的所述通常液態的烴餾分通常被稱作"冷凝物，，，並通常含有比丁烷更重的分子(C5至約C20或略微更高)。從所生產的天然氣中分離出來後，該液體冷凝物餾分與通常被稱作天然氣的剩餘的氣態餾分分開被加工。
因此，從第 一次被生產到地球表面的天然氣物流中回收的冷凝物與天然氣(主要是曱烷)從組成意義來講不是嚴格相同的物質。從組成意義來講，它與原油也不是相同的物質。冷凝物佔據了在通常氣態的天然氣和通常液態的全餾分原油之間的特定範圍(niche)。冷凝物含有比通常氣態的天然氣更重的烴，和在全餾分原油的最輕端的烴範圍。
冷凝物，不象原油那些，可通過其沸點範圍來表徵。冷凝物通常在約100-約650華氏度(F)的範圍內沸騰。具有該沸騰範圍的冷凝物含有多種爛物質。這些物質可以包括構成通常稱作石腦油、煤油、柴油燃料和瓦斯油(燃料油、爐油、加熱油等)的餾分的化合物。石腦油和相關的沸點更低的物質(石腦油)在C5-C10範圍內，包括C5和C10，並是冷凝物中沸程最低的餾分，其在約100-約400F範圍內沸騰。石油中間蒸餾物(煤油、柴油、常壓瓦斯油)通常在C10至約C20或略微更高的範圍內，並且其絕大部分通常在約350-約650F的範圍內沸騰。本文中將它們分別地和共同地稱作"蒸餾物"或"蒸餾物類(distillates)"。應該注意的是，不同的蒸餾物組合物可具有低於350F和/或高於650F的沸點，但這樣的蒸餾物包括在前述和本發明的所述350-65OF範圍內。如上所述，用作常規烯烴生產裝置的起始原料通常在它到達該裝置之前已經首先經過大量的昂貴的處理。通常，在原油煉廠中，冷凝物和全餾分原油被蒸餾或以其它方式分餾成多種餾分例如汽油、石腦油、煤油、瓦斯油(減壓或常壓)等，包括，在原油而非天然氣的情況下，高沸點渣油。因此，除了渣油外，可將任何這些餾分送到烯烴生產裝置作為該裝置的起始原料。
希望能夠預測煉廠蒸餾單元(全餾分原油加工單元)的資金和操作成本，所述單元加工冷凝物和/或原油以生成充作常規烯烴生產裝置起始原料的烴餾分。然而，直到現在，現有技術教導了要避免使用沸程分布太寬的均勻的烴餾分。例如，參見授予Lenglet的美國專利號5， 817， 226。
最近，美國專利號6， 743,961 (下文中稱作"USP，961")被授予Donald H. Powers。該專利涉及通過採用含有填料的蒸發/溫和裂化區來裂化全餾分原油。該區以這樣的方式操作以使得尚未蒸發的全餾分原油的液相被保持在該區中直到更穩定的烴液體組分的裂化/蒸發得以最大化。這允許僅生成最少的固體殘渣，該殘渣作為填料上沉積物而剩下。該殘渣後來理想地在正常的爐除焦循環過程中通過常規的蒸汽空氣除焦而從填料上燒掉，參見該專利的第7欄第50 - 58行。因此，該專利的第二區9充作在該工藝所使用的條件下不能裂化或蒸發的原油原料的組分(包括烴物質)的阱，參見該專利的第8欄第60-64行。
仍更最近地，美國專利7, 019， 187授予了 Donald H.Powers。該專利涉及在USP，961中公開的方法，但採用了溫和的酸性裂化催化劑來促使所述蒸發/溫和裂化單元的整體功能更多地朝著蒸發(沒有在先的溫和裂化)-溫和裂化(然後是蒸發)圖的溫和裂化端進行。
授予Donald H.Powers的美國專利號6, 979， 757涉及在USP，961中所公開的方法，但它除去至少一部分剩留在所述蒸發/溫和裂化單元中的尚未蒸發或溫和裂化的液體烴。原油原料的這些液體烴組分從該單元的底部附近排出，並送至分開的受控制的抽空設備中以對此前耐受住蒸發和溫和裂化的那些穩定的烴組分提供額外的裂化能量。因此，該發明也試圖促使在蒸發/溫和裂化單元中的整個過程更多地朝著前述的蒸發-溫和裂化圖的溫和裂化端進行。
通過引用將前述專利的公開內容全部併入本文。
2005年9月2日提交的美國專利申請序列號11/219， 166與USP，961具有共同的發明人和受讓人，其涉及使用全餾分原油作為烯烴裝置的原料以生產烴蒸氣和液體的混合物的方法。將蒸氣烴與剩餘的液體分開，並將所述蒸氣送至劇烈裂化操作中。
在汽油需求增加的時期內，可通過使包括蒸餾物在內的各種原油餾分經過各種精煉催化裂化工藝例如流體催化裂化來增加汽油供應(池)。因此，每桶原油產生的汽油/石腦油的量會增加，如果希望的話。用以上定義的蒸餾物卻並不是這樣。從每桶原油中回收的蒸餾物的量是固定的，並且不能隨著汽油而增加。增加蒸餾物生產(供應)的唯一方法是精煉額外桶的原油。
因此，正是高度希望從否則要成為熱裂化爐的原料的物質中回收蒸餾物的時機(該熱裂化爐從這樣的原料生成烯烴)，和本發明剛好提供這才羊的方法。
通過使用本發明，可單獨地從裂化原料中回收供應短缺的有價值的蒸餾物，並因此免於被轉化成不那麼有價值的裂化產物。通過本發明，不僅使高品質蒸餾物免於裂化，而且這樣做與本領域技術人員已經顯而易見的方法相比，具有更大的熱效率和更低的資金花費。
該裂化原;中蒸餾:蒸餾物。該方法將需要大'量的資金以建'i該i並為
其配備與這樣的塔在一起的通常的再沸器和塔頂冷凝設備。通過本發明，以這樣的方式採用分離器(splitter)以使得在更低的資金成本上實現比蒸餾塔大得多的能量效率。通過本發明，削減了再沸器、塔頂冷
8凝器和相關的蒸餾塔設備而不消除它們的功能，因此在資金成本上顯著節約。而且，本發明在操作中呈現出比蒸餾塔大得多的能量效率，因為本發明不需要蒸餾塔所需要的額外的能量，因為本發明改為將以前要花
費在裂化爐操作中的能量用於其分離(splitting)功能(與用來操作裂化爐上遊的單獨設立的蒸餾塔的能量不同)，和所述分離器的蒸氣產物直接進到所述爐的裂化段。
最後，本發明將前述方法與常規煉油步驟集成，以通過所述方法與原油精煉步驟的集成，通過裂化低辛烷值直餾石腦油、分離稀有的直餾蒸餾物組分和使高辛烷值汽油產量最大化來使每桶原油/冷凝物的有效利用最大化。
發明概述
根據本發明，提供了使用全餾分原油和/或天然氣冷凝物作為如以上所限定的烯烴生產裝置的原料的方法，該方法使如以上所限定的蒸餾物(其離開作為所述烯烴裝置的原料)、沸騰溫度比蒸餾物低的物質的回收最大化，並通過所述方法與原油精煉步驟的集成使該蒸餾物回收最大化。
附圖描述


圖1顯示了本發明範圍內的一種方法的簡化的流程圖。圖2顯示了本發明範圍內的一個實施方案。
發明詳述
本發明中所使用的術語"烴"和"烴類"和"烴質"並不是意味著嚴格地或僅含有氬原子和碳原子的物質。這類術語包括在性質上為烴質的物質，它們主要或基本上由氫和碳原子組成，但可以含有其它元素例如氧、硫、氮、金屬、無機鹽等，甚至以顯著的量含有。
本發明中所使用的術語"氣態"意味著一種或多種基本上處於蒸氣狀態的氣體，例如，單獨的蒸汽、蒸汽和烴蒸氣的混合物等。
本發明中所使用的術語"焦炭"意味著任何高分子量烴質固體並包括由多核芳烴的縮合而生成的化合物。
本發明有用的烯烴生產裝置將包括用於最初接收和裂化所述原料的熱解(熱裂化)爐。用於烴的蒸汽裂化的熱解爐通過對流和輻射加熱，並包含一系列預熱、循環和裂化管，通常是這樣的管的管束，以預熱、運輸和裂化所述烴原料。通過位於爐的輻射段的燃燒器提供高裂化熱。這些燃燒器的廢氣循環穿過爐的對流段以提供預熱進口烴原料所需的熱量。所述爐的對流和輻射段連接在"交叉，，處，和以上提到的管將所述烴原料從一個段的內部輸送至下一個段的內部。
裂化爐被設計用於在輻射段中在輻射管(盤管)入口處開始快速加熱，在輻射管入口處由於溫度低而反應速率常數低。大多數傳入的熱量簡單地使烴從入口溫度升高至反應溫度。在盤管的中部，升溫速率較低但裂化速率是可觀的。在盤管的出口處，升溫速率稍微增加但不如在入口處迅速。反應物消失的速率是它的反應速率常數乘以它的局部濃度之積。在盤管的末端，反應物濃度低，且通過提高工藝氣體溫度可得到額外的裂化。
原料烴的蒸汽稀釋降低了烴分壓，強化了烯烴的生成，並減少了在輻射管中生成焦炭的趨勢。
裂化爐通常具有矩形的燃燒室，豎直的管道居中位於輻射耐火壁之間。這些管道從它們的上端進行支撐。
使用氣態或氣態/液態混合燃料，由裝配在壁或地板上的燃燒器或二者的組合來完成對輻射段的烘烤。燃燒室通常處於微負壓下，最通常具有向上的煙道氣流。通過至少一個自然通風扇或誘導通風扇來使煙道氣流入對流段。
輻射盤管通常懸掛在燃燒室中心下方的單獨的平面上。它們可被套入單獨的平面內或平行放置在交錯的雙排管布置中。從燃燒器向輻射管
的熱傳遞主要通過輻射進行，因此烴在熱"輻射段，，被從約1450°F加熱到約1550。F，並因此經過劇烈裂化。
因此，所述最初空的輻射盤管是受熱的(fired)管式化學反應器。進料到該爐中的烴在對流段通過來自輻射段的煙道氣、對流段中原料的蒸汽稀釋等的對流加熱被預熱至約900。F-約IOOO叩。預熱後，在常規
工業爐中，該原料準備進入輻射段。在典型的爐中，所述對流段可含有多個區。例如，原料可以在第一上區中進行初始預熱，鍋爐進料水在第二區中加熱，混合的原料和蒸汽在第三區中加熱，蒸汽在第四區中進行過熱，和最終的原料/蒸汽混合物在底部即第五區中預熱至完成。區的數目和它們的功能可相當地不同。因此，熱解爐可以是複雜的和可變的結構。
離開輻射段的裂化的氣態烴被快速降溫以防止裂化模式的破壞。在裂化的氣體被進一步在烯烴生產裝置中的下遊加工之前對其進行冷卻，以高壓蒸汽的形式回收大量的能量，所述高壓蒸汽用於在所述爐和/或烯烴裝置中再次利用。這通常通過使用本領域公知的在線換熱器
(transfer - line exchangers)來完成。
輻射盤管設計者努力實現短停留時間、高溫和低烴分壓。盤管長度和直徑通過每個盤管的進料速率(feed rate)、與溫度性能有關的盤管冶金學、和盤管中焦炭的沉積速率而確定。盤管範圍從具有低進料速率的單個小直徑管和每個爐許多盤管到具有高進料速率的長的大直徑管和每個爐較少的盤管。較長的管可由用U型轉向彎頭連接的管長組成。
可採用管的各種組合。例如，並聯的四根窄管可進料至兩根也是並聯的更大直徑的管，後者則進料至串聯連接的仍更大的管。因此，盤管長度、直徑、和串聯/並聯流動的安排在爐和爐之間可廣泛地加以變化。爐，由於它們的設計性質特徵，通常要根據它們的製造商來提及。本發明適用於任何熱解爐，包括但不限於由Lummus， M. W. Kellog & Co.、Mitsubishi, Stone & Webster Engineering Corp. 、 KTI Corp. 、 Linde-Selas製造的那些，等等。
由所述爐中流出的裂化的烴的下遊加工相當地不同，並具體地基於起始烴原料是氣體還是液體。由於本發明使用全餾分原油和/或液體天然氣冷凝物作為原料，本文中的下遊加工將針對液體進料的烯烴裝置來描述。對於現有技術中來自液體原料、石腦油至瓦斯油的裂化的氣體烴和對於本發明的原油和/或冷凝物的下遊加工，比氣態原料更加複雜，因為在所述液體原料中存在更重的爛組分。
就液體烴原料的下遊加工而言，儘管它可在各裝置間有所變化，但通常對爐流出物在例如前述的在線換熱器中進行熱交換以後進行油急 冷。因此，所述裂化的烴物流經過初級分餾以除去重液體，然後壓縮未 冷凝的烴，並從中除去酸性氣體和水。然後分別分離各種想要的產物，
例如乙烯、丙烯、每分子具有4個碳原子的烴的混合物、燃料油、熱裂 解(pyrolysis)汽油和高純度氯氣物流。
根據本發明，提供了使用沒有經過分餾、蒸餾等的原油和/或冷凝 物液體作為烯烴裝置熱裂解爐的全部或絕大部分初始(起始)原料的方 法。通過這樣做，本發明消除了對把冷凝物耗資巨大地蒸餾成各種餾分 例如石腦油、煤油、瓦斯油等以充作爐的起始原料的需要，而這種蒸餾 如上文所述，是現有技術中首先要做的。
通過本發明，當使用原油和/或冷凝物作為初始原料時，實現了上 述優點(資金成本的降低和能量效率)。這樣做，實現了被送至所述爐 的輻射段的烴物流的完全蒸發，同時使最初存在於所述液體冷凝物原料 中的蒸餾物餾分基本上保持在液態，便於將它們與待裂化的更輕的蒸氣 烴分開。
本發明可使用例如USP，961中公開的裝置來實施。因此，本發明使 用配套的(self-contained)蒸發設備來實施，該配套的蒸發設備單 獨操作並獨立於所述對流和輻射段，並可用作(1)所述爐的集成段， 例如在所述爐的內部在或靠近所述對流段但在所述輻射段的上遊和/或 (2)在所述爐本身的外部，但與所述爐以流體連通。當在所述爐的外 部使用時，原油和/或冷凝物初始原料在爐的對流段進行預熱，流出所 述對流段和所述爐至單獨設立的蒸發設備。然後把這個單獨設立的設備
的蒸氣烴產物送回到所述爐中以進入它的輻射段。如果希望，可在不同 於所述爐的對流段的地方進行預熱，或以所述爐的內部和/或外部的任 意組合來預熱，且仍落在本發明的範圍之內。
本發明的蒸發單元(例如USP，961的段3)接收可以或可以未被預 熱至例如約環境溫度至約350F、優選約200 -約350F的所述冷凝物原 料。與所述原料的完全蒸發所需要的溫度相比，這是較低的溫度範圍。 任何預熱優選地，但不是必須地，發生在以這種冷凝物作為初始原料的同一爐的對流段。
因此，本發明的蒸發操作步驟中的第一區(在USP，961中為區4) 採用蒸氣/液體分離，其中預熱的原料物流中的蒸氣烴和其它氣體(如 果有的話)與預熱後仍保持液態的那些蒸餾物組分分離。前述的氣體從 該蒸氣/液體分離段移出並送到所述爐的輻射段。
在該第 一 區例如上區中蒸氣/液體分離以本領域公知且顯而易見的 任何常規方式、各種方法和手段來分離出蒸餾物。用於液體蒸氣/液體 分離的適宜的設備包括具有切向蒸氣入口的液體分離容器、離心分離 器、常規的旋風分離器、schoepentoeters、葉輪液滴分離器(vane droplet separator )等。
如此與前述蒸氣分開的液體運動至第二區例如較低的區(在 USP，961中為區9)。這可通過外部管道來完成。或者這可在所述蒸發 單元的內部完成。進入並沿著該笫二區的長度運動的液體與逆流而來的 物流例如上升蒸汽相遇。不含所除去的氣體的該液體，接受該逆流而來 的蒸汽的熱能的全部影響和稀釋效果。
該第二區可載有至少一種液體分布設備例如多孔板、槽式分布器、 雙流體盤、升氣管型塔盤、噴射噴嘴等。
該第二區也可在其一部分中栽有一個或多個常規的塔填充材料和/ 或塔盤以促進液體和氣體在該第二區中的緊密混合。
隨著其餘的液體烴運動(下降)穿過該第二區，可能存在的更輕的 物質例如汽油或石腦油可被與其接觸的高能量蒸汽蒸發絕大部分。這使 得更難以蒸發的烴組分能夠繼續下降並經受越來越高的蒸汽與液體烴 的比例和越來越高的溫度以使得它們能夠被蒸汽的能量和降低了的液 體烴分壓與升高了的蒸汽分壓共同蒸發。
圖1顯示了本發明的方法的一個實施方案。出於簡化和筒短目的， 本文的圖1以及圖2是非常概略的，如以上所討論的，實際的爐是複雜 的結構。圖l顯示了常規裂化爐1，其中原油原始原料2被送至爐1的對 流段的預熱段3。該預熱段3也可含有常規的加溫器，其中鍋爐原料水 (BFW) 4和5也被加熱。蒸汽6也在所述爐的該段被過熱，用於本發明的方法中。
然後通過管道(管線)10將該預熱的原油裂化原料送至前述蒸發單
元11，該單元被分成上部蒸發區l2和下部區l3。該單元11實現了至 少顯著部分的在所述預熱步驟後保持為液態的石腦油和汽油沸程和更 輕的物質的主要的(絕大部分的)蒸發。與單元11所接收的預熱的原
料相伴的氣態物質，和在區12中生成的額外的氣態物質，通過管線l4 從區12中移出。因此，管線14將區12中存在的基本上所有所述更輕 的烴蒸氣例如石腦油和汽油沸程和更輕的帶走。區12中存在的液體蒸 餾物，具有或不具有一些液體汽油和/或石腦油，經由管線15從那裡移 出，並送入下部區13的上方內。在該實施方案中，區12和13通過不 可透過的壁16 (其可以是固體塔盤)分開以免彼此以流體連通。管線 15表示在區12和13之間的外部流體下降流連通。代替該外部流體下降 流連通或除了該外部流體下降流連通之外，區12和13可在它們之間具 有內部流體連通，這通過^f吏用一個或多個設計上允許液體向下通過進入 到區13的內部和蒸氣向上進入到區12的內部的塔盤將壁16改為至少 部分液體可透過的來實現。例如，可使用升氣管型塔盤代替不可透過的 壁16,在這種情況下，管線17輸送的蒸氣將在單元11內向下輸送到區 13而不是經由管線15在單元11的外部輸送。在這種內部下降流情況下， 分布器18變成任選的。
無論通過何種方式將液體從區12移至區13,該液體向下運動進入 區13,並因此可遇到至少一個液體分布設備18。設備18均勻地沿著單 元11的橫截面分布液體，以使得該液體將均勻地穿過該塔的寬度與填 料19接觸。
稀釋蒸汽6穿過過熱區20,然後經由管線21進入填料19下方的區 13的下部分22。在填料19中，來自管線21的液體和蒸汽彼此均勻混 合，因此蒸發一些液體15。這種新生成的蒸氣，與稀釋蒸汽21—起， 經由管線17從區13中移出，並加入到管線14中的蒸氣中，以在管線 25中形成合併的烴蒸氣產物。物流25可含有大量的來自原料2的烴蒸 氣例如汽油和石腦油和蒸汽。物流17因此表示原料物流2的一部分加上稀釋蒸汽21減去存在於 塔底物流26中的來自原料2的液體蒸餾物和更重組分。物流25穿過爐 1的對流區的更熱(更低)段中的混合原料預熱區27，以進一步增加所 有存在的物質的溫度，然後經由交叉管線28進入到爐1的輻射燃燒室 中的輻射盤管(管)29。管線28可以在爐導管30的內部或外部。
物流6可以全部在區13中使用，或者其一部分可以在管線l4和/ 或管線25中使用，以幫助防止在管線14或25中形成液體。
在爐1的輻射燃燒室段，含有多種不同的烴組分的來自管線28的 原料經過如上所述的劇烈熱裂化條件。
裂化產物通過管線31離開爐1的所述輻射燃燒室段，用於在如 USP，961中所示的爐1的烯烴裝置下遊的其餘部分進行進一步加工。
單元11的區13提供用於使液體15與熱氣體或多種氣體例如蒸汽 21接觸的表面積。區13內的液體和氣體的逆流流動使得最重的(沸點 最高的)液體能夠在最高的熱氣體/烴比例下同時與最高溫的氣體接觸。
依據本發明的煉廠集成方面，單元11的塔底物流26，其含有大量 的，如果不是大多數的或全部的，原料2中的蒸餾物，被通過管線26 送至原油煉廠中的常壓蒸餾區(塔)32,其以常規方式將原料26分離 成它的各種餾分，例如一種或多種煤油餾分33和34、常壓瓦斯油35 和常壓渣油36。塔底物質36可以作為該方法的產物出售或用作催化裂 化單元的原料或用在重燃料油的生產或它們的任意組合中。
在常規的烯烴生產裝置中，預熱的原料10將與稀釋蒸汽21混合， 和該混合物然後將從預熱區3直接送至爐1的輻射段29,並經受劇烈熱 裂化條件。相反，本發明改為將該預熱的原料在例如約200-約350F的 溫度下送到單獨設立的單元11中，如圖1的實施方案中所示。如圖1 所示，該單元位於爐l的外部。
在圖1的實施方案中，單元11經由管線IO接收來自爐1的預熱的 原料。在本發明的其它實施方案中，不需要使用預熱區3，和將原料2 直接進料到單元11中。
出於清楚和理解起見，圖1的實施方案是本發明的直截了當的表示。實際上，區13的操作與現存的原油煉廠的集成將是更複雜的。例如， 物流26，可首先與原油原料(該原油原料在本發明前通常被導入到煉廠 單元32中)混合，而不是被直接進料到煉廠單元32中。因此，在圖1 的實施方案中，物流26可與新鮮的原油原料37混合，該原油原料37 在不能得到物流26時通常被進料到單元32中。原油原料和區13塔底 產物26的混合物然後將作為單一的進料混合物送至單元32。在這種情 況下，圖1的單元32將產生至少一種額外的物流38，其含有衍生自原油 原料37的輕汽油/石腦油。
將物流26加入到常規原油原料37中具有非常明顯的優點由單元 32回收的蒸餾物33-35的數量比否則在單元32僅加工原油原料37而回 收的數量有很顯著的提高。將區13與原油煉廠的正常操作集成的其它 優點對於本領域技術人員來說將是顯而易見的，並且在本發明的範圍 內。
圖2顯示了本發明範圍內的方法的另一個實施方案。在圖2中，顯 示了依據本發明的另一種原油煉廠集成。在圖2中，圖1的常壓塔底產 物36作為原料輸送到常規減壓蒸餾單元37，該減壓蒸餾單元37將原料 36至少分離成至少減壓瓦斯油餾分38,從而剩下減壓塔底餾分39。減壓 瓦斯油餾分38可以用作常規催化裂化單元的原料。渣油39可以用作常 規延長焦化單元的原料。
在圖1和2的說明性的實施方案中，分離出的液體烴15含有大多 數，如果不是全部，的原料2的蒸餾物含量。取決於區12的操作溫度， 液體15可以基本上僅含有一種或多種前述蒸餾物物質或可以含有這樣 的物質加上有限量的更輕的物質例如石腦油。有時會希望在蒸餾物產物 中具有有限量的石腦油，和本發明提供了生成基本上僅由蒸餾物餾分組 成或由蒸餾物加上有限量的構成原料物流2的更輕的餾分組成的產物物 流26的靈活性。
因此，如果原料2在約100-約1350F範圍內沸騰，並含有石腦油(在 約100-約350F的範圍內沸騰)加上至少一種蒸餾物餾分(例如大多數 在約350-約650F的範圍內沸騰)，依據本發明，該原料可以在單元3中預熱並進一步在單元11中預熱以蒸發所存在的基本上所有的石腦油
用於通過管線14和17移出。因此這會基本上僅留下待通過管線26回 收的液體蒸餾物。為實現該結果，單元3和11的操作溫度可取決於原 料2的組成寬泛變化，但通常將在約150-約500F的範圍內。
或者，如果希望留下一些液態石腦油與通過管線26回收的蒸餾物 在一起，將改變單元3，如果使用的話，和單元11的操作溫度以實現該 結果。當不希望在物流26中基本上僅具有蒸餾物時，對於本發明，對 於物流26，留下的液態石腦油的量可寬泛變化，但通常將至多約30wt%, 基於物流26中的石腦油和蒸餾物的總重量。為實現該結果，單元3，如 果使用的話，和單元11的操作溫度可取決於原料2的組成和蒸汽的量 和使用的壓力寬泛變化，但通常將在約150-約450F的範圍內。
物流15從區12向下降落到更低的笫二區13，並可以蒸發最初存在 於區13中的不想要的液體石腦油餾分的任何量。因為熱氣體21例如蒸 汽的影響，這些氣態經通過管線17向前離開單元11，熱氣體21在被通 過管線H導入到區13(區22)的下部，例如底部一半或四分之一處，之 後上升穿過區13。
當然，如果希望的話，也可以操作單元3和11以在蒸氣物流14和 /或17中留下一些蒸餾物。
原料2可以在約環境溫度至約300F的溫度下在略高於大氣壓至約 100psig (下文"大氣壓至100psig")的壓力下進入爐1。原料2可在 約環境溫度至約500F的溫度下在大氣壓至100psig的壓力下經由管線 10進入區12。
物流14可以基本上全是由原料2生成的烴蒸氣，並處於約環境溫 度至約400F的溫度和大氣壓至100psig的壓力下。
物流15可以基本上全是來自原料2的剩下的液體減去在預熱器3 中蒸發的物質，並處於約環境溫度至約500F的溫度下在略高於大氣壓 至約100psig (下文"大氣壓至100psig")的壓力下。
物流14和17的《且合，由物流25表示，可以處於約170-約400F 的溫度和大氣壓至100psig的壓力下，並含有例如約0. 1-約2、優選約
170. 1-約1磅蒸汽/磅烴的全部蒸汽/烴比例。
物流28可以處於約900-約1100F的溫度和大氣壓至100psig的壓力下。
液體蒸餾物26可基本上僅含有中等蒸餾物沸程和更重的組分，或 可以是這些組分與物流14和/或17中存在的更輕的組分的混合物。蒸 餾物物流26可以處於小於約550F的溫度和常壓至100psig的壓力下。
在區13中，因為冷凝物的組成寬泛變化，稀釋比例(熱氣體/液滴) 將寬泛變化。通常，熱氣體21例如蒸汽與烴的比例在區13的頂部可為 約0. 1/1至約5/1，優選約0. 1/1至約1. 2/1，更優選約0. 1/1至約1/1。
蒸汽是通過管線21引入的合適的熱氣體的實例。在釆用的蒸汽中 可存在其它物質。物流6可以是通常用在常規裂化裝置中的那種類型的 蒸汽。這樣的氣體優選處於足以使進入區13的液體烴15的絕大部分揮 發的溫度下。通常，從導管21進入區13的氣體將至少處於約350F，優 選約650-約IOOOF和常壓至100psig下。為簡化起見，這樣的氣體在下 文中將僅稱作術語蒸汽。
物流17可以是蒸汽和沸點低於約350F的烴蒸氣的混合物。應該注 意的是，可能有操作者希望允許一些蒸餾物進入物流17的情況，和這 樣的情況在本發明的範圍內。物流17可以處於約170-約450F的溫度和 常壓至100psig的壓力下。
填料和/或塔盤19為從管線21進入的蒸汽提供表面積。區19因此 為使向下流動的液體與從管線21進入的向上流動的蒸汽提供接觸的表 面積。區13內的逆流流動能夠使最重的(最高沸點的)液體在最高的 蒸汽/油比例和與此同時與最高溫的蒸汽接觸。
可見，來自管線21的蒸汽不象可以被引入例如到導管2(未示出) 的稀釋蒸汽那樣僅僅用作出於分壓目的的稀釋劑。相反，來自管線21
的蒸汽不僅提供稀釋功能，而且提供用於仍為液態的烴的額外的蒸發 能。這用剛好足夠實現更重的烴組分蒸發的能量並通過控制該能量輸入 來實現。例如，通過使用管線21中的蒸汽，實現了原料2液體的大量 蒸發。由此隨著液體烴液滴在區13中逐步向下運動，非常高的蒸汽稀釋比例和最高溫的蒸汽在最需要它們之處被提供。
代替成為爐1外部的單獨設立的單元，單元11可以含於該爐的對
流段的內部，以使得區13全部在爐1的內部。儘管出於多種爐設計考 慮，單元11全部包含在爐內可能是合意的，但為了實現本發明的益處， 並不要求這樣做。單元11也可以全部或部分地在所述爐的外部使用並 仍在本發明的主旨內。單元ll相對於爐1全部在內和全部在外布置的 組合對於本領域技術人員將是顯而易見的並且也在本發明的範圍內。
實施例
從儲罐中回收表徵為來自Nigeria的0so冷凝物的天然氣冷凝物物 流5並直接在環境溫度和壓力條件下進料到熱解爐1的對流段。在該對 流段，在約60psig下將該冷凝物起始原料預熱至約350F,然後送入蒸 發單元ll，其中在該單元的區12中將在約350F和60psig下的汽油和石 腦油氣體的混合物與蒸餾物液體分開。分開的氣體從區12移出用於輸 送到同一爐的輻射段來在1450。F- 1550。F的溫度範圍內在輻射盤管29 的出口處進行劇烈裂化。
來自原料2的剩下的烴液體，在與前述伴隨的烴氣體分開後，被送 至更低的區13並允許在該區中朝著該區的底部向下降落。約1000F下 的預熱的蒸汽21在區域13的底部附近導入，以在區22中給出約0. 5 的蒸汽/烴比例。下降中的液滴與從區13的底部朝著區13的頂部上升 的蒸汽逆流流動。相對於在區13中向下降落中的液體，蒸汽/液體烴比 例從區19的頂部向底部增加。
並與早先經由管線14從區12中移出的氣體混合，形成含有約0. 5磅蒸 汽/磅存在的烴的蒸汽/烴蒸氣複合物流25。該複合物流在區27中在小 於約50psig下被預熱到約IOOOF，並被導入到爐1的輻射燃燒室段。
單元11的底部產物26在約460F的溫度和約60psig的壓力下^皮移 出，並被送至常壓蒸餾單元32，該常壓蒸餾單元32在約3ps ig下操作在 約250F的塔頂溫度下以允許從單元32中移出多種分開的物流，該多種 分開的物流含有在約330-約450F的範圍內沸騰的輕煤油、在約"0-約540F的範圍內沸騰的重煤油和在約540-約650F的範圍內沸騰的常壓瓦 斯油。從單元32移出的塔底物流36在約650F的溫度和約5psig的壓 力下移出。
從以上內容可見，本發明提供了從全餾分原油、天然氣冷凝物和它 們的混合物中有效分離直餾石腦油沸程和更輕物質的方法，同時石腦油 和更輕物質的分離被直接集成到熱裂化工藝中以能量和資金成本有效 的方式生產烯烴，和同時保留更重的物質用於直接集成到原油精煉工藝 中以生產中等蒸餾物沸程的組分。本發明的煉廠集成特徵的一個結果是 從煉廠常壓蒸餾單元生產在噴氣燃料和柴油燃料生產中最佳地直接使
用的輕煤油餾分和重煤油餾分。本發明的煉廠集成特徵的另一個結果是 使用常壓蒸餾單元底部物質作為減壓蒸餾單元的原料來使提級最大化。 來自減壓蒸餾單元的減壓瓦斯油可被送至流體催化裂化單元用於生產 汽油。通過在熱解裂化爐中裂化低辛烷值直餾石腦油，分離不那麼豐富 的直餾中等蒸餾物組分，和通過使用減壓瓦斯油作為催化裂化單元的原 料來使高辛烷值汽油的生產最大化，這例如最大化了原油原料的有效利 用。
權利要求
1.在熱裂化方法中，其中由全餾分原油、天然氣冷凝物和它們的混合物的至少一種組成並含有至少一種蒸餾物的液體原料在至少一個裂化爐內經過部分熱裂化，所述液體原料首先經過蒸發步驟，並將從所述步驟輸出的蒸氣進料到所述至少一個裂化爐中，改進之處包括在這樣的條件下實施所述蒸發步驟以使得從所述步驟中回收液體餾分，所述餾分含有大量的原本存在於所述液體原料中的所述至少一種蒸餾物，並使所述餾分經過常壓蒸餾和減壓蒸餾的至少一種以產生至少一種蒸餾物產物。
2. 權利要求1的方法，其中實施所述蒸發步驟以產生在約330F 和更低的溫度下沸騰的塔頂物流，該物流用作到所述至少一個裂化爐 的原料，和在約330F和更高的溫度下沸騰的另外的液體塔底餾分，該 塔底餾分進料至常壓蒸餾單元。
3. 權利要求1的方法，其中所述蒸發步驟在約150-約500F的 溫度下在自生壓力下進行。
4. 權利要求2的方法，其中所述常壓蒸餾單元在產生包含至少 一種煤油餾分、常壓瓦斯油和常壓塔底物流的另外的產物的條件下操 作。
5. 權利要求4的方法，其中操作所述常壓蒸餾單元以產生輕煤 油餾分、另外的重煤油餾分，並且所述常壓塔底物流在重燃料油的生 產和用於催化裂化操作的原料的至少一種中使用。
6. 權利要求1的方法，其中實施所述蒸發步驟以產生在約330F 和更低的溫度下沸騰的塔頂物流，該物流用來進料所述至少一個裂化 爐，和在約330F和更高的溫度下沸騰的另外的液體塔底餾分，所述塔 底餾分進料至在這樣的條件下操作的常壓蒸餾單元，所述條件產生包 含至少一種煤油餾分、常壓瓦斯油和常壓塔底餾分的另外的產物，並 將所述常壓塔底餾分進料至減壓蒸餾單元以產生減壓瓦斯油和減壓渣 油。
7. 權利要求6的方法，其中所述蒸發單元在約150-約500F的 溫度下在自生壓力下操作。
8. 權利要求6的方法，其中操作所述減壓蒸餾單元以產生減壓 瓦斯油餾分和另外的減壓渣油餾分，和所述減壓渣油用作延遲焦化單 元的原料。
全文摘要
加工液體原油和/或天然氣冷凝物原料的方法，包括使所述原料經過蒸發步驟以形成蒸氣產物和液體產物，使所述蒸氣產物經過劇烈的熱裂化，和使所述液體產物經過原油煉油廠加工工藝。
文檔編號C10G9/00GK101528894SQ200780039086
公開日2009年9月9日 申請日期2007年9月12日 優先權日2006年10月20日
發明者D·H·鮑威斯 申請人:伊奎斯塔化學有限公司