用于將原油轉化成具有改進的丙烯產率的石化品的方法和設施的制作方法
【專利說明】用于將原油轉化成具有改進的丙烯產率的石化品的方法和 設施
[0001] 本發明涉及一種將原油轉化成石化產品的整合方法，其包括原油蒸餾、芳環開環 和烯烴合成。此外，本發明涉及一種將原油轉化成石化產品的處理設施，其包括原油蒸餾單 元、芳環開環單元和用于烯烴合成的單元。
[0002] 以前已經描述了原油煉廠可以與下游化學設備例如熱解蒸汽裂化單元整合，以燃 料生產為代價來增加高價值化學品的生產。
[0003] US3, 702, 292描述了一種用于生產燃料和化學產品的整合原油煉制裝置，其包括 原油蒸餾裝置、加氫裂化裝置、延遲焦化裝置、重整裝置、乙烯和丙烯生產裝置（其包括熱 解蒸汽裂化單元和熱解產品分離單元）、催化裂化裝置、芳族產物回收裝置、丁二烯回收裝 置和處于相互關聯的系統中的烷基化裝置，以實現原油到石化品的約50%的轉化率和原油 到燃料的約50%的轉化率。
[0004] 將煉油操作與下游化學設備整合以生產石化品的常規裝置和方法的主要缺點是 這種整合方法仍然生產了大量的燃料。此外，將煉油操作與下游化學設備整合的常規裝置 和方法具有按原油的重量％計相對低的丙烯產率。
[0005] 本發明的一個目標是提供一種將煉油操作與下游化學設備相整合的裝置和方法， 其以燃料生產為代價增加石化品的生產。本發明此外的一個目標是提供將煉油操作與下游 化學設備相整合的裝置和方法，其具有改進的丙烯產率。
[0006] 上述問題的解決方案通過提供以下所述的和權利要求書中所體現的實施方案來 實現。
[0007] 在一方面中，本發明涉及一種將原油轉化成石化產品的整合方法。該方法還在圖 1-3中提出，其在以下進一步描述。
[0008] 因此，本發明提供一種將原油轉化成石化產品的整合方法，其包含原油蒸餾、芳環 開環和烯烴合成，該方法包括使烴進料進行芳環開環以生產LPG，和使該整合方法中生產的 LPG進行烯烴合成，其中所述烴進料包含：
[0009] 通過該方法中的原油蒸餾生產的煤油和/或粗柴油；和該方法中生產的煉制單元 來源的中間餾分。
[0010] 常規上，石化產品例如丙烯通過使原油進行原油蒸餾和將由此獲得的特定原油餾 分進行煉制工藝來生產。在本發明的上下文中，已經發現當與使相同原油餾分直接進行蒸 汽裂化相比，將原油轉化成石化產品的方法的丙烯產率可以通過以下來改進：使石腦油、煤 油和粗柴油中的一種或多種進行芳環開環，和隨后將芳環開環生產的LPG轉化成烯烴。作 為這里使用的，術語"丙烯產率"涉及原油的總質量生產的丙烯的重量％。此外，通過在進 行烯烴合成之前，首先將烴原料轉化成LPG，烯烴合成單元下游的分餾區可以不那么復雜， 因為產生了少得多的副產物例如炭黑油或裂化的餾出物，這使得資金支出明顯降低。
[0011] 因此，術語"通過該方法中的原油蒸餾生產的煤油和/或粗柴油"表示所述煤油和 粗柴油中的一種或多種通過本發明的整合方法中包括的原油蒸餾工藝步驟來生產。此外， 術語"該方法中生產的煉制單元來源的中間餾分"表示所述煉制單元來源的中間餾分通過 本發明的整合方法中包括的煉制單元工藝步驟來生產。
[0012] 現有技術描述了由具體的烴進料例如具體的原油餾分和/或煉制單元來源的餾 出物來生產石化產品的方法。
[0013] US3, 839, 484描述了一種通過以下來制備不飽和烴的方法：在熱解爐中熱解石腦 油，包括加氫裂化，以形成鏈烷烴和異鏈烷烴的混合物，所述混合物基本上由含有1-約7個 碳原子/分子的烴組成，并且在所述熱解爐中熱解所形成的鏈烷烴和異鏈烷烴的混合物。 US3, 839, 484的方法進一步描述了不進一步處理沸點范圍為400-650° F(約204-343°C ) 的柴油燃料和餾出物燃料。
[0014] 作為這里使用的，術語"原油"指的是從地質地層中提取的未煉制形式的石油。術 語原油還將被理解為包括其已經進行了水-油分離和/或氣-油分離和/或脫鹽和/或穩 定化。任何原油適于作為本發明方法的原材料，包括阿拉伯重質油、阿拉伯輕質油、其他海 灣原油、布蘭特原油（Brent)、北海原油、北非和西非原油、印尼原油、中國原油及其混合物， 但是還可以是頁巖油、瀝青砂、氣體冷凝物和生物基油。作為本發明方法的進料的原油優選 是API比重大于20° API的常規石油，其通過ASTMD287標準來測量。更優選用于本發明 方法的原油是API比重大于30° API的輕質原油。最優選用于本發明方法的原油包括阿拉 伯輕質原油。阿拉伯輕質原油典型地API比重是32-36° API和硫含量是1. 5-4. 5重量％。
[0015] 作為這里使用的，術語"石化品"或"石化產品"涉及來源于原油的化學產品，其不 用作燃料。石化產品包括烯烴和芳烴，其被用作生產化學品和聚合物的基本原料。高價值 石化品包括烯烴和芳烴。典型的高價值烯烴包括但不限于乙烯、丙烯、丁二烯、丁烯-1、異 丁烯、異戊二烯、環戊二烯和苯乙烯。典型的高價值芳烴包括但不限于苯、甲苯、二甲苯和乙 苯。
[0016] 作為這里使用的，術語"燃料"涉及用作能量載體的原油來源的產品。不同于石化 品（其是明確的化合物的集合），燃料典型地是不同烴化合物的復雜混合物。通過煉油廠通 常生產的燃料包括但不限于汽油、噴氣燃料、柴油燃料、重質燃料油和石油焦。
[0017] 作為這里使用的，術語"原油蒸餾單元產生的氣體"或"氣體餾分"指的是在原油 蒸餾工藝中獲得的餾分，其在環境溫度是氣態。因此，來源于原油蒸餾的"氣體餾分"主要 包含C1-C4烴，并且可以進一步包含雜質例如硫化氫和二氧化碳。在本說明書中，通過原 油蒸餾獲得的其他石油餾分被稱作"石腦油"、"煤油"、"粗柴油"和"殘油"。在這里具有的 術語石腦油、煤油、粗柴油和殘油具有它們在石油煉制工藝領域中通常公知的含義；參見 Alfke等人（2007)Oil Refining,Ullmann,s Encyclopedia of Industrial Chemistry and Speight(2005)Petroleum Refinery Processes,Kirk-〇thmer Encyclopedia of Chemical Technology。在這方面，要注意的是在不同的原油蒸餾餾分之間會存在重疊，這歸因于原 油中所含的烴化合物的復雜混合物和原油蒸餾方法的技術限制。優選作為這里使用的， 術語"石腦油"涉及通過原油蒸餾獲得的石油餾分，其沸點范圍是約20-200°C，更優選約 30-190°C。優選輕質石腦油是沸點范圍為約20-100°C，更優選約30-90°C的餾分。重質石 腦油優選的沸點范圍是約80-200°C，更優選約90-190°C。優選作為這里使用的，術語"煤 油"涉及通過原油蒸餾獲得的石油餾分，其沸點范圍是約180-270°C，更優選約190-260°C。 優選作為這里使用的，術語"粗柴油"涉及通過原油蒸餾獲得的石油餾分，其沸點范圍是約 250-360°C，更優選約260-350°C。優選作為這里使用的，術語"殘油"涉及通過原油蒸餾獲 得的石油餾分，其沸點大于約340°C，更優選大于約350°C。
[0018] 作為這里使用的，術語"煉制單元"涉及石化設備聯合體的工段，用于將原油化學 轉化成石化品和燃料。在這方面，要注意的是用于烯烴合成的單元例如蒸汽裂化器也被認 為代表了"煉制單元"。在本說明書中，通過煉制單元生產的或者在煉制單元操作中生產的 不同烴料流被稱作：煉制單元來源的氣體，煉制單元來源的輕質餾分，煉制單元來源的中間 餾分，和煉制單元來源的重質餾分。因此，煉制單元來源的餾出物作為化學轉化，隨后分離 (例如通過蒸餾或通過萃取）的結果來獲得，其與原油餾分相反。術語"煉制單元來源的氣 體"涉及在煉制單元中產生的部分產物，其在環境溫度是氣態的。因此，煉制單元來源的氣 體料流可以包含氣態化合物例如LPG和甲烷。煉制單元來源的氣體料流中所含的其他組 分可以是氫和硫化氫。這里使用的術語輕質餾分、中間餾分和重質餾分具有它們在石油煉 制工藝領域中通常公知的含義；參見Speight，J.G. (2005)同前文獻。在這方面，要注意的 是在不同的蒸餾餾分之間會存在重疊，這歸因于通過煉制單元操作產生的產物料流中所含 的烴化合物的復雜混合物和用于分離不同餾分的蒸餾方法的技術限制。優選煉制單元來 源的輕質餾分是在煉制單元工藝中獲得的烴餾出物，其沸點范圍是約20-200°C，更優選約 30-190°C。"輕質餾分"經常是相對富含具有一個芳環的芳烴。優選煉制單元來源的中間餾 分是在煉制單元工藝中獲得的烴餾分，其沸點范圍是約180-360 °C，更優選約190-350 °C。 "中間餾分"相對富含具有兩個芳環的芳烴。優選煉制單元來源的重質餾分是在煉制單元工 藝中獲得的烴餾出物，其沸點大于約340°C，更優選大于約350°C。"重質餾分"是相對富含 具有稠合芳環的烴。
[0019] 術語"芳族烴"或"芳烴"是本領域公知的。因此，術語"芳烴"涉及環狀共輒的烴， 其具有穩定性（歸因于離位），其明顯大于假設的局部化結構（例如Kekul6結構）的穩定 性。測定給定經的芳香性最常用的方法是觀察1H NMR光譜中的橫向性（diatropicity)，例 如在用于苯環質子的7. 2-7. 3ppm范圍內存在的化學位移。
[0020] 術語"環烷的烴"或"環烷烴"或"環烷"在這里具有它公知的含義，因此涉及在它 們的分子化學結構中具有一個或多個碳原子環的烷烴類型。
[0021] 術語"烯烴"在這里具有它公知的含義。因此，烯烴涉及含有至少一個碳-碳雙鍵 的不飽和的烴化合物。優選術語"烯烴"涉及包含以下兩種或更多種的混合物：乙烯、丙烯、 丁二烯、丁烯-1、異丁烯、異戊二烯和環戊二烯。
[0022] 本發明方法中生產的石化產品之一是BTX。作為這里使用的，術語"LPG"指的是 術語"液化石油氣"的公知的首字母縮寫。LPG通常由C2-C4烴的混合物組成，即C2、C3和 C4烴的混合物。優選本發明方法中生產的產物包含進一步有用的芳烴例如乙苯。因此，本 發明優選提供一種生產苯、甲苯、二甲苯和乙苯（"BTXE"）的混合物的方法。生產的產物可 以是不同芳烴的物理混合物，或者可以直接進行進一步的分離（例如通過蒸餾），以提供不 同的純化產物料流。這種純化產物料流可以包括苯產物料流、甲苯產物料流、二甲苯產物料 流和/或乙苯產物料流。