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CN119731292A - 利用预处理复合装置和蒸汽增强催化裂化器将石油转化为轻质烯烃的方法 - Google Patents

利用预处理复合装置和蒸汽增强催化裂化器将石油转化为轻质烯烃的方法 Download PDF

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CN119731292A
CN119731292A CN202380053724.XA CN202380053724A CN119731292A CN 119731292 A CN119731292 A CN 119731292A CN 202380053724 A CN202380053724 A CN 202380053724A CN 119731292 A CN119731292 A CN 119731292A
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steam
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methane
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CN202380053724.XA
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亚伦·希·阿卡
许齐
穆塞德·塞伦·阿尔-加拉米
张仲林
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Saudi Arabian Oil Co
Original Assignee
Saudi Arabian Oil Co
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Abstract

用于将石油进料转化为轻质烯烃的方法可包括预处理石油进料以形成一种或多种预处理的石油进料，并分馏一种或多种预处理的石油进料以形成甲烷流、乙烷流、C3‑C4流、轻质液体馏分和重质液体馏分。该方法还可包括甲烷裂化甲烷流以形成氢气，蒸汽裂化乙烷流以形成蒸汽裂化产物；使C3‑C4流脱氢以形成脱氢流；以及对轻质液体馏分和重质液体馏分进行蒸汽增强催化裂化(SECC)以形成SECC产物。

Description

利用预处理复合装置和蒸汽增强催化裂化器将石油转化为轻 质烯烃的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2022年7月15日提交的美国非临时申请号17/865,823的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开的实施方案总体涉及将石油转化为基本中间体，更具体地涉及将原油转化为轻质烯烃。
背景技术
轻质烯烃(如乙烯、丙烯和丁烯)和芳烃(如苯、甲苯和二甲苯)是石化和化学工业中广泛使用的基本化学中间体。热裂化和蒸汽热解是形成这些材料的主要工艺类型。蒸汽热解的典型原料包括石油气(如乙烷)和蒸馏油(如石脑油、煤油和瓦斯油)。这些原料的可用性有限，并且在转化为基本中间体之前需要昂贵且耗能的工艺步骤。
由于依赖炼油厂副产物作为进料，许多化学品生产商受到附近炼油厂进料供应和质量的进一步限制。化学品生产商也受到炼油及其相关联燃料市场高昂成本的限制。这些可能会对炼油厂来源的进料的经济价值产生负面影响。更高的全球车辆染料效率标准将进一步降低燃料需求，并减少炼油厂利润。这可能会使化学品供应市场的经济状况复杂化。
因此，仍然需要改进的方法和系统，将原油直接转化为基本化学中间体，如低级烯烃和芳烃。
发明内容
通过提供具体用于将原油的大部分转化为轻质烯烃以及再循环或升级剩余部分，从而使原油的财务价值最大化的方法和系统，本公开的实施方案满足了提高用原油生产轻质烯烃的产量的这种需要。
根据本公开的一个实施方案，用于将石油进料转化为轻质烯烃的方法可包括预处理石油进料以形成一种或多种预处理的石油进料，并分馏一种或多种预处理的石油进料以形成甲烷流、乙烷流、C3-C4流、轻质液体馏分和重质液体馏分。该方法还可包括甲烷裂化甲烷流以形成氢气，蒸汽裂化乙烷流以形成蒸汽裂化产物；使C3-C4流脱氢以形成脱氢流；以及对轻质液体馏分和重质液体馏分进行蒸汽增强催化裂化(SECC)以形成SECC产物。
根据本公开的另一实施方案，用于将石油进料转化为轻质烯烃的系统可包括预处理复合装置，其被配置为预处理石油进料以形成一种或多种预处理的石油进料；分离器160，其流体连接到预处理复合装置并且被配置为分馏一种或多种预处理的石油进料以形成甲烷流、乙烷流、C3-C4流、轻质液体馏分和重质液体馏分；甲烷裂化器，其流体连接到分离器并且被配置为甲烷裂化甲烷流以形成氢气；蒸汽裂化器，其流体连接到分离器并且被配置为蒸汽裂化乙烷流以形成蒸汽裂化产物；脱氢单元，其流体连接到分离器并且被配置为使C3-C4流脱氢以形成脱氢流；和一个或多个蒸汽增强催化裂化器，其流体连接到分离器并且被配置为对轻质液体馏分和重质液体馏分进行蒸汽增强催化裂化以形成蒸汽增强催化裂化产物。
尽管本文主要参考原油和轻质烯烃描述了本公开的概念，但可以设想，这些概念将适用于任何石化进料和任何基本化学中间体。
附图的简要说明
当结合以下附图阅读时，可以最佳地理解本公开的具体实施方案的以下具体实施方式，其中相同的结构用相同的附图标记表示并且其中：
图1是本公开实施方案的示意图。
图2是本公开实施方案的示意图。
具体实施方式
“API”是指美国石油学会。
“Cx”是指具有x个碳的分子。
“℃”是指摄氏度。
“mol.％”是指摩尔百分比。
“MPa”是指兆帕。
“SECC”是指蒸汽增强催化裂化。
“wt.”是指重量。
“wt.％”或“重量％”是指重量百分比。
如图1所示并且如本文更详细地讨论的，用于将石油进料105转化为轻质烯烃的系统100可包括预处理复合装置106，其被配置为预处理石油进料105以形成一种或多种预处理的石油进料110；分离器160，其流体连接到预处理复合装置106并且被配置为分馏一种或多种预处理的石油进料110以形成甲烷流115、乙烷流120、C3-C4流125、轻质液体馏分130和重质液体馏分135；甲烷裂化器116，其流体连接到分离器110并且被配置为甲烷裂化甲烷流115以形成氢气118；蒸汽裂化器123，其流体连接到分离器110并且被配置为蒸汽裂化乙烷流120以形成蒸汽裂化产物121；脱氢单元127，其流体连接到分离器110并且被配置为使C3-C4流125脱氢以形成脱氢流126；和一个或多个蒸汽增强催化裂化器131，其流体连接到分离器110并且被配置为对轻质液体馏分130和重质液体馏分135进行蒸汽增强催化裂化以形成蒸汽增强催化裂化产物140。
虽然图1看起来仅示出一个蒸汽增强催化裂化器131，但应当理解，131可以示出一个或多个(即许多)蒸汽增强催化裂化器，特别是第一蒸汽增强催化裂化器和第二蒸汽增强催化裂化器，它们一起涵盖蒸汽增强催化裂化器131。示出一个蒸汽增强催化裂化器131旨在简化图1的流线图。
此外，应当理解，使用“轻质”和“重质”作为一个或多个蒸汽增强催化裂化器131的标识仅用于引用可能进入一个或多个蒸汽增强催化裂化器131的进料流的目的。例如，轻质(本文也称为“第一”)蒸汽增强催化裂化器可以被理解为具有更轻的烃进料，所述更轻的烃进料具有比用于重质蒸汽增强催化裂化器的进料更低的沸点。同样，重质(本文也称为“第二”)蒸汽增强催化裂化器可以被理解为具有更重的烃进料，所述更重的烃进料具有比用于轻质蒸汽增强催化裂化器的进料更高的沸点。
系统100还可包括产物分离器165，其流体连接到甲烷裂化器、蒸汽裂化器、脱氢单元、一个或多个蒸汽增强催化裂化器和预处理复合装置。预处理复合装置106还可包括溶剂脱沥青单元107、气化单元108和加氢处理单元109。加氢处理单元109可包括加氢裂化器、加氢处理装置或两者。预处理复合装置可以流体连接到气化单元108和加氢处理单元109，并且可以用石油进料105产生脱沥青油流150和沥青质流145。气化单元可以流体连接到加氢处理单元109，并且可以用沥青质流145产生富氢流155和富碳流156。加氢处理单元可以流体连接到分离器160，并且可以被配置为用脱沥青油流150产生一种或多种预处理的石油进料110。加氢处理单元可以另外被配置为使用富氢流155和氢气118中的至少一者来产生一种或多种预处理的石油进料110。
如图2所示并且如本文更详细地讨论的，用于将石油原料转化为轻质烯烃的系统200可包括系统100的任何部件。系统200还可进一步包括闪蒸罐203。闪蒸罐可以流体连接到预处理复合装置和一个或多个蒸汽增强催化裂化器。闪蒸罐203可以被配置为将全原油201分馏成轻质粗馏分和石油进料。闪蒸罐可以将轻质粗馏分发送到一个或多个蒸汽增强催化裂化器。
还如图1所示，用于将石油进料105转化为轻质烯烃的方法可以利用任意前述系统并且还可包括预处理石油进料105以形成一种或多种预处理的石油进料110。然后方法可包括分馏一种或多种预处理的石油进料110以形成甲烷流115、乙烷流120、C3-C4流125、轻质液体馏分130和重质液体馏分135。该方法还可包括甲烷裂化甲烷流115以形成氢气，蒸汽裂化乙烷流120以形成蒸汽裂化产物126，使C3-C4流125脱氢以形成脱氢流126，以及对轻质液体馏分130和重质液体馏分135进行蒸汽增强催化裂化(SECC)以形成SECC产物140。
如图1所示，石油进料105可以是全原油。如图2所示，石油进料205可以是全原油的一部分。全原油201可以被分馏成轻质粗馏分202和石油进料205。全原油201可以在闪蒸罐203中被分馏成轻质粗馏分202和石油进料205。轻质粗馏分202可以进行蒸汽增强催化裂化(SECC)。轻质粗馏分202可以单独进行SECC。替代地，轻质粗馏分202可以与轻质液体馏分230和重质液体馏分240中的一者或两者组合，并且组合流可以进行SECC。在一些实施方案中，轻质粗馏分202在SECC之前可以不进行任何进一步的处理，除了可选地在对组合流进行SECC之前将轻质粗馏分202与其他流组合。轻质粗馏分202可包含沸点低于300℃的烃类。例如，至少50wt.％、至少60wt.％、至少70wt.％、至少80wt.％、至少90wt.％、至少95wt.％的轻质粗馏分可具有低于300℃的沸点。
全原油105、201可具有10°至40°的API重度和0.05wt.％至5.00wt.％硫的硫含量。全原油可以是阿拉伯超轻油、阿拉伯轻质油或阿拉伯重质油。阿拉伯超轻原油可以是源自沙特阿拉伯的原油。阿拉伯超轻原油可具有33°至40°的API重度和0.05wt.％至1.5wt.％的硫含量。例如，阿拉伯超轻原油可具有大约40.0°的API重度和大约1.09wt.％的硫含量。阿拉伯轻质原油可以是源自沙特阿拉伯的原油。阿拉伯轻质原油可具有30°至33°的API重度和1.2wt.％至2.0wt.％的硫含量。例如，阿拉伯超轻原油可具有大约32.8°的API重度和大约1.97wt.％的硫含量。阿拉伯重质原油可以是源自沙特阿拉伯的原油。阿拉伯重质原油可具有10°至30°的API重度和2.0wt.％至5.0wt.％的硫含量。例如，阿拉伯轻质原油可具有大约27.7°的API重度和大约2.87wt.％的硫含量。
再次参考图1，石油进料105可以在预处理复合装置106中被预处理。预处理复合装置106可包括溶剂脱沥青单元107、气化器108和加氢处理单元109，例如加氢处理装置或加氢裂化器。预处理石油进料105可包括对石油进料105进行溶剂脱沥青。对石油进料105进行溶剂脱沥青可以产生沥青质流145和脱沥青油流150中的一者或两者。对石油进料105进行溶剂脱沥青可包括使石油进料105与溶剂在脱沥青温度、脱沥青压力和脱沥青溶剂/进料比下接触。溶剂可包括轻质石蜡溶剂，例如丙烷等C3至C7链烷烃。溶剂还可以是轻质石蜡烃，例如但不限于正丙烷、正丁烷、正戊烷、正己烷、正庚烷或它们的组合。脱沥青温度可以在120℃至160℃的范围内。脱沥青压力可以在2至6MPa、3MPa至5MPa或3.5MPa至4.5MPa的范围内。溶剂/进料比可以在3至6、4至5或4.25至4.76的范围内。
脱沥青油流150可包含低于10.0wt.％的沥青质。脱沥青油流150可包含15wt.％至60wt.％的芳烃、30wt.％至80wt.％的饱和烃和0.2wt.％至4.5wt.％的硫。脱沥青油流150在0.1s-1至10s-1的剪切速率和25℃的温度下可具有5厘泊至60厘泊的粘度。沥青质流145可包含25wt.％至100wt.％的沥青质。沥青质流在0.1s-1至10s-1的剪切速率和60℃的温度下可具有20厘泊至480厘泊的粘度。在实施方案中，沥青质流145还可包括非烃成分和杂质。以此方式，溶剂脱沥青单元107可以从石油进料105中去除沥青质、非烃成分、杂质或它们的组合，以形成脱沥青油流150。例如，溶剂脱沥青单元107可以去除含氮化合物、含硫化合物、康氏残炭(CCR)以及镍和钒等金属化合物。在实施方案中，像前一个那样去除非烃成分和杂质可以通过降低其中使用的各种催化剂的焦化失活率来提高下游处理单元的效率。
预处理石油进料105可包括气化沥青质流145。气化沥青质流145可包括将沥青质流145暴露于低氧环境，如小于10mol.％、小于5mol.％、小于2.5mol.％、小于1mol.％、小于0.5mol.％或者甚至小于0.1mol.％的O2。气化可包括将沥青质流145暴露于700℃至1200℃的温度和1巴至29巴的压力下，同时暴露在低氧环境中。气化沥青质流145可产生氢气、一氧化碳或两者。氢气还可以包含在富氢流155中。富氢流155可以是至少50wt.％、至少60wt.％、至少70wt.％、至少80wt.％、至少90wt.％、至少95wt.％、至少99wt.％或至少99.9wt.％的氢气。一氧化碳可以与富氢流155组合，或者可以从富碳流156中分离并去除。富碳流156可以是至少50wt.％、至少60wt.％、至少70wt.％、至少80wt.％、至少90wt.％、至少95wt.％、至少99wt.％或至少99.9wt.％的一氧化碳。在实施方案中，气化沥青质流145可产生重量百分比为1:5至1:2的氢气和一氧化碳。这还可包括1:5至1:2之间的任意重量百分比，例如1:4、1:3、1:4.5、1:3.5或1:2.5，以及其中比例的任意组合。
预处理石油进料105可包括加氢处理脱沥青油流150。加氢处理脱沥青油流150可包括加氢裂化或加氢精制脱沥青油流150。加氢处理脱沥青油流150可包括使脱沥青油流150与氢气在280℃至450℃的温度和5巴至160巴的压力下接触。氢气可以来源于通过气化过程产生的富氢流155。在一些实施方案中，至少一些氢气可以通过其他方式产生，例如电化学方式、通过水-气变换反应或通过甲烷裂化器。
如前所述，加氢处理脱沥青油流可以被分类为加氢裂化。加氢裂化脱沥青油流可包括使脱沥青油流与氢气在催化剂的存在下接触。催化剂可以是具有酸官能和加氢官能的双官能催化剂。催化剂可包括卤代氧化铝、沸石、非晶态二氧化硅-氧化铝或粘土。如前所述，加氢处理脱沥青油流还可以被分类为加氢精制。加氢精制脱沥青油流可包括使脱沥青油流与脱硫催化剂和脱氮催化剂在氢气的存在下接触。这些催化剂可以位于连续床中或者可以在单个床中组合。脱硫催化剂可包含钴和钼。脱氮催化剂可包含氧化铝、镍-钼或两者。
再次参考图1，预处理的石油进料110可以在分离器160中分馏，以形成甲烷流115、乙烷流120、C3-C4流125、轻质液体馏分130和重质液体馏分135。石油进料的分馏可以在单个分离器160(如图所示)中进行，例如蒸馏塔，或者在几个串联运行的分离器中进行。
甲烷流115可以是至少50wt.％、至少60wt.％、至少70wt.％、至少80wt.％、至少90wt.％、至少95wt.％、至少99wt.％或者甚至至少99.9wt.％的甲烷气体。甲烷流115可以基本上不含硫等杂质。甲烷流115可以进行甲烷裂化。甲烷裂化可包括在甲烷裂化器116中将甲烷流115暴露于甲烷裂化催化剂。甲烷裂化催化剂可包含Ni/CeO2、NiLa2O3、Ni/SiO2、Ni/Mg-O-Al、Fe/CeO2、Fe/La2O3、Fe/SiO2、Ni/SiO2、Fe/SiO2、Co/SiO2、Rh/Al2O3、Rh/Al2O3或Nd2O3中的一种或多种。甲烷流115可以在以下温度下暴露于甲烷裂化催化剂：至少500℃、至少600℃、至少650℃、至少700℃、至少750℃、500℃至1000℃、600℃至1000℃、700℃至1000℃、600℃至900℃、650℃至850℃或者它们的任意子集。
甲烷裂化该甲烷流115可以产生氢气。氢气可以包含在甲烷裂化的氢气流118中。甲烷裂化的氢气流118可以是至少50wt.％、至少60wt.％、至少70wt.％、至少80wt.％、至少90wt.％、至少95wt.％、至少99wt.％或者甚至至少99.9wt.％的氢气。氢气可以被发送到加氢处理装置或者可用于外部过程。甲烷裂化器116还可以产生固体碳材料。方法还可包括对甲烷再循环流117进行甲烷裂化。例如，甲烷再循环流117可包含至少50wt.％、至少60wt.％、至少70wt.％、至少80wt.％、至少90wt.％或至少95wt.％的甲烷。甲烷再循环流117可以在产物分离器165中与其他组分分离。
乙烷流120可包含至少50wt.％、至少60wt.％、至少70wt.％、至少80wt.％、至少90wt.％、至少95wt.％、至少99wt.％或者甚至至少99.9wt.％的乙烷气体。乙烷流120可以在蒸汽裂化器123中被蒸汽裂化以形成蒸汽裂化产物121。蒸汽裂化该乙烷流120可包括使乙烷流120与蒸汽在蒸汽裂化温度、蒸汽裂化压力和蒸汽-进料比下接触。蒸汽裂化温度可以是800℃至950℃、800℃至900℃、825℃至875℃或它们的任意子集。蒸汽裂化压力可以是0.8巴至5巴、0.8巴至3巴、0.8巴至1.5巴、0.8巴至1.2巴或它们的任意子集。蒸汽-进料比可以是0.3至0.8。乙烷流120可以在没有催化剂的情况下接触蒸汽。
方法还可包括在蒸汽裂化器123中对蒸汽裂化再循环流122进行蒸汽裂化。蒸汽裂化再循环流122可包含乙烷气体。例如，蒸汽裂化再循环流可包含至少50wt.％、至少60wt.％、至少70wt.％、至少80wt.％、至少90wt.％或至少95wt.％的乙烷。乙烷气体可以在产物分离器165中与其他组分分离。蒸汽裂化产物121可包含烯烃，例如乙烯和丙烯。例如，蒸汽裂化产物可包含至少40wt.％、至少50wt.％、至少60wt.％、至少70wt.％、至少80wt.％、至少90wt.％或至少95wt.％的烯烃。
C3-C4流125可包含至少50wt.％、至少60wt.％、至少70wt.％、至少80wt.％、至少90wt.％、至少95wt.％、至少99wt.％或者甚至至少99.9wt.％的组合重量的C3和C4气体。C3-C4气体可以是烷烃，例如丙烷和丁烷。C3-C4流125可以在脱氢器127中脱氢以形成脱氢流126。使C3-C4流125脱氢可包括使C3-C4流125与脱氢催化剂在575℃至620℃的温度和1巴至5巴或者2巴至5巴的压力下接触。脱氢催化剂可包含CrO3/Al2O3、Pt-Sn/Al2O3或两者。脱氢催化剂还可包括硅酸锌载体材料、一种或多种碱金属或碱土金属以及一种或多种铂族金属。硅酸锌载体材料还可以包括至少包含硅和锌的MFI骨架型结构。如本文所用，“MFI骨架型结构”有时可称为ZSM-5骨架型结构。沸石骨架类型，如MFI骨架类型，在Baerlcher、Meier和Olson的“沸石骨架类型图集，第五版”中公开，其全部内容通过引用并入本文。
方法可包括使脱氢再循环流128脱氢。脱氢再循环流可包含C3-C4烷烃。例如，脱氢再循环流可包含至少50wt.％、至少60wt.％、至少70wt.％、至少80wt.％、至少90wt.％或至少95wt.％的C3-C4烷烃。脱氢流126可包含丙烷和丁烷等烷烃。例如，脱氢流126可包含至少50wt.％、至少60wt.％、至少70wt.％、至少80wt.％、至少90wt.％或至少95wt.％的烷烃，例如丙烷和丁烷。
轻质液体馏分130可包含C5烃类至在1个大气压(atm)下沸点为300℃的烃类。重质液体馏分135可包含在1个atm下沸点为至少300℃的烃类。轻质液体馏分130和重质液体馏分135可以在蒸汽增强催化裂化器131中进行SECC。两种馏分的SECC可以发生在单独的反应器或同一反应器中。两种馏分的SECC可以形成SECC产物140。SECC还可包括在SECC温度和SECC蒸汽/进料重量比下将轻质液体馏分130或重质液体馏分135或两者暴露于SECC催化剂。SECC催化剂可包含ZSM-5。例如，SECC催化剂可包含承载在ZSM-5上的金属。承载在ZSM-5上的金属可包含稀土金属、过渡金属或碱土金属中的一种或多种。承载在ZSM-5上的金属还可包含La、Ce、Fe、Ca、Mg或磷中的一种或多种。
如前所述，两种馏分的SECC可以发生在单独的反应器中。在这些实施方案中，蒸汽增强催化裂化器131可包括第一蒸汽增强催化裂化器和第二蒸汽增强裂化器。每个蒸汽增强催化裂化器可以流体连接到加氢处理单元并且可以裂化不同的液体馏分。例如，在实施方案中，第一蒸汽增强催化裂化器可以对轻质液体馏分130进行SECC，而第二蒸汽增强催化裂化器可以对重质液体馏分进行SECC。这些裂化器中的每一个都可以转而形成SECC产物140，这又可以转而包括轻质SECC液体产物(来自第一蒸汽增强催化裂化器)和重质SECC液体产物(来自第二蒸汽增强催化裂化器)。第一和第二蒸汽增强催化裂化器还可以彼此平行。
在实施方案中，轻质液体馏分130和重质液体馏分135可能需要在蒸汽增强催化裂化器131中在不同的条件下处理，以使所需产物的产量最大化。在一个非限制性示例中，轻质液体馏分130可能需要比重质液体馏分135更长的停留时间，从而充分处理并转化轻质液体馏分130中的轻质组分。另外，重质液体馏分135可能需要更短的停留时间以避免重质液体馏分135的组分的过度焦化。
第一蒸汽增强催化裂化器和第二蒸汽增强催化裂化器还可以用它们的产物流生成不同的烃产物分布。例如，第一蒸汽增强催化裂化器可以生成与石脑油范围产物(包括石脑油和汽油)相比更大比例的烯烃。在实施方案中，第一蒸汽增强催化裂化器可以生成烯烃与石脑油产物比为大约3.3:1的烯烃和石脑油。第一蒸汽增强催化裂化器还可以生成烯烃与石脑油产物比为2:1、3:1、4:1、5:1、6:1或7:1的烯烃和石脑油。
类似地，第二蒸汽增强催化裂化器可以生成更大比例的石脑油和汽油范围产物，而不是烯烃。在实施方案中，第二蒸汽增强催化裂化器可以生成烯烃与石脑油产物比为2.5:1的烯烃和石脑油。第二蒸汽增强催化裂化器还可以生成烯烃与石脑油产物比为2.5:1、2:1、1.5:1、1:1或0.8:1的烯烃和石脑油。
在实施方案中，蒸汽增强催化裂化器中的蒸汽可以降低烃的部分压力，这可能对提高轻质烯烃和/或BTX烃类的产量以及减少结焦具有双重效果。丙烯和丁烯等轻质烯烃主要由碳正离子机制的催化裂化反应生成，并且由于这些是中间产物，它们可以进行氢转移和芳构化等次级反应(导致结焦)。蒸汽可以通过抑制这些次级双分子反应来提高轻质烯烃的产量，并降低反应物和产物的浓度，这有利于对轻质烯烃的选择性。蒸汽还可以抑制导致催化剂表面结焦的次级反应，这有利于催化剂保持高平均活化率。这些因素可能表明，较大的蒸汽与油重量比可能有益于轻质烯烃的生产。
在实施方案中，提高蒸汽与进料比可以提高蒸汽增强催化裂化器的轻质烯烃产量。进入蒸汽增强催化裂化器的蒸汽流速(气时空速)与进料(轻质液体馏分或重质液体馏分)的流速(气时空速)的比例可以为蒸汽与进料的0.1倍至1.1倍、0.1倍至0.8倍、0.1倍至0.5倍、0.1倍至0.2倍、0.2倍至1.1倍、0.2倍至0.8倍、0.2倍至0.5倍、0.3倍至1.1倍、0.3倍至0.8倍、0.3倍至0.5倍、0.5倍至1.1倍、0.5倍至0.8倍或者0.8倍至1.1倍，以改进蒸汽增强催化裂化过程。SECC蒸汽/进料重量比也可以是至少0.3。例如，SECC蒸汽/进料比也可以是0.3wt.％至1.0wt.％的蒸汽与进料。替代地，SECC蒸汽/进料重量比可以是至少0.2。例如，SECC蒸汽/进料比可以是0.2wt.％至2.0wt.％的蒸汽与进料。SECC产物140可包含轻质烯烃，例如乙烯和丙烯。例如，SECC产物140可包含至少20wt.％的轻质烯烃或15wt.％至60wt.％的轻质烯烃。
在实施方案中，对于第一蒸汽增强催化裂化器和第二蒸汽增强催化裂化器，蒸汽与进料的比例可以不同。例如，第二蒸汽增强催化裂化器可具有0.8至1.0蒸汽与进料的蒸汽进料比，而第一蒸汽增强催化裂化器可具有0.2至0.8的蒸汽进料比。在实施方案中，更高的蒸汽进料比可能有益于重质馏分，因为需要降低较重原油馏分的粘度以及使重质馏分雾化。
在实施方案中，蒸汽可以以大于或等于0.1h-1、大于或等于0.5h-1、大于或等于1h-1、大于或等于5h-1、大于或等于6h-1、大于或等于10h-1或者甚至大于或等于15h-1的气时空速注入第一和第二蒸汽增强催化裂化器。蒸汽可以以小于或等于100h-1、小于或等于75h-1、小于或等于50h-1、小于或等于30h-1或者小于或等于20h-1的气时空速引入蒸汽增强催化裂化器。蒸汽可以以0.1h-1至100h-1、0.1h-1至75h-1、0.1h-1至50h-1、0.1h-1至30h-1、0.1h-1至20h-1、1h-1至100h-1、1h-1至75h-1、1h-1至50h-1、1h-1至30h-1、1h-1至20h-1、5h-1至100h-1、5h-1至75h-1、5h-1至50h-1、5h-1至30h-1、5h-1至20h-1、6h-1至100h-1、6h-1至75h-1、6h-1至50h-1、6h-1至30h-1、6h-1至20h-1、10h-1至100h-1、10h-1至75h-1、10h-1至50h-1、10h-1至30h-1、10h-1至20h-1、15h-1至100h-1、15h-1至75h-1、15h-1至50h-1、15h-1至30h-1或15h-1至20h-1的气时空速引入蒸汽增强催化裂化器。
在实施方案中，进料(轻质液体馏分或重质液体馏分)可以以大于或等于0.1每小时(h-1)或者大于或等于0.25h-1的气时空速注入第一和第二蒸汽增强催化裂化器。进料可以以小于或等于50h-1、小于或等于25h-1、小于或等于20h-1、小于或等于14h-1、小于或等于9h-1或者小于或等于5h-1的气时空速注入蒸汽增强催化裂化器。进料可以以0.1h-1至50h-1、0.1h-1至25h-1、0.1h-1至20h-1、0.1h-1至14h-1、0.1h-1至9h-1、0.1h-1至5h-1、0.1h-1至4h-1、0.25h-1至50h-1、0.25h-1至25h-1、0.25h-1至20h-1、0.25h-1至14h-1、0.25h-1至9h-1、0.25h-1至5h-1、0.25h-1至4h-1、1h-1至50h-1、1h-1至25h-1、1h-1至20h-1、1h-1至14h-1、1h-1至9h-1或1h-1至5h-1的气时空速注入蒸汽增强催化裂化器。
在实施方案中，与第二蒸汽增强催化裂化器相比，对于第一蒸汽增强催化裂化器，时空速可以不同。在一个非限制性示例中，轻质液体馏分可能需要更低的时空速，从而为轻质液体馏分裂化成所需产物提供更多时间。在另一非限制性示例中，重质液体馏分可能需要更高的时空速，从而防止重质液体馏分的过度裂化并防止石油焦的过量形成。在实施方案中，第一蒸汽增强催化裂化器的时空速可以为0.1h-1至1h-1。在实施方案中，第二蒸汽增强催化裂化器的时空速可以为9h-1至40h-1。
在实施方案中，第一蒸汽增强催化裂化器和第二蒸汽增强催化裂化器可以在大于或等于525℃、大于或等于550℃或者大于或等于575℃的温度下运行。蒸汽增强催化裂化器114可以在小于或等于750℃、小于或等于675℃、小于或等于650℃或者甚至小于或等于625℃的温度下运行。蒸汽增强催化裂化器114可以在650℃至750℃或675℃至750℃的温度下运行。蒸汽增强催化裂化器114可以在525℃至750℃、525℃至675℃、525℃至650℃、525℃至625℃、550℃至675℃、550℃至650℃、550℃至625℃、575℃至675℃、575℃至650℃或575℃至625℃的温度下运行。在其他实施方案中，SECC温度可以为600℃至750℃。例如，SECC温度可以为600℃至700℃或620℃至680℃。蒸汽增强催化裂化器114可以在0.1MPa至0.2MPa的压力下运行。
如前所述，蒸汽增强催化裂化器114可以产生烯烃，特别是轻质烯烃，例如乙烯、丙烯和丁烯。在实施方案中，蒸汽增强催化裂化器可以另外产生汽油作为烯烃。在实施方案中，产生的烯烃(汽油)与轻质烯烃的比例可以根据蒸汽增强催化裂化器114中使用的运行温度而改变。例如，500℃至650℃之间的运行温度可以主要产生丙烯和汽油，而不是乙烯。随着运行温度提高，该比例进一步上升，主要产生乙烯，而不是丙烯和汽油。例如，650℃至680℃之间的运行温度可以产生相等份的乙烯和丙烯以及较少的汽油。在超过680℃的运行温度，例如680℃至750℃，反应主要产生乙烯。
在实施方案中，运行范围的较高端(>650℃)的温度可用于优先生产轻质烯烃而不是重质烯烃，例如乙烯和丙烯而不是汽油。因此，与主要产物相比，这可能会使汽油成为蒸汽增强催化裂化反应的副产物。然后进一步的温度升高(>680℃)可能会使产生的汽油的量最小化，主要产生乙烯和丙烯作为副产物。预计上述变化可能与蒸汽增强催化裂化器中的反应有关，这些反应从在较低温度(500℃至650℃)下以催化裂化为主转变为在较高端的运行温度(>680℃)下主要以热裂化为主。
蒸汽裂化产物121、脱氢流126和SECC产物140可以被分馏以形成轻质烯烃流170和苯-甲苯-二甲苯(BTX)流180。所述流可以在产物分离器165中分馏。轻质烯烃流170可包含轻质烯烃，例如乙烯、丙烯和丁烯。轻质烯烃流170可包含至少70wt.％、至少80wt.％、至少90wt.％、至少95wt.％、至少99wt.％或至少99.9wt.％的轻质烯烃，例如乙烯、丙烯和丁烯。BTX流180可包含芳香化合物，例如苯、甲苯和二甲苯。例如，BTX流180可包含至少70wt.％、至少80wt.％、至少90wt.％、至少95wt.％、至少99wt.％或至少99.9wt.％的芳香化合物。
实施例
根据图1和图2中的系统/配置，使用Aspen HYSYS模拟软件并使用计算机模型对阿拉伯重质原油和阿拉伯超轻原油进行处理。两种系统中使用的反应条件如下表1所示。阿拉伯重质原油和阿拉伯超轻原油进料的成分如下表2所示。
如本文所用，“T'x'沸点”是指原油中约x％的组分沸腾的温度。例如，“T5沸点”是指原油中约5％的组分沸腾的温度。该测量值也可用于确定沸点低于给定温度的进料的百分比。例如，如果阿拉伯重质原油的T5和T10沸点分别为56℃和103℃，那么阿拉伯重质原油可包括大约5％的沸点低于56℃的烃馏分和大约5％的沸点在56℃至103℃之间的烃馏分。
表1：操作条件
表2：进料成分
实施例1
如上所述，图1的系统进入阿拉伯重质原油作为进料的计算机模型。模拟结果在下表3给出。总产量为下面的处理单元中的每一个的输出的总和。
表3
如表3所示，本系统获得产量接近50wt.％的轻质烯烃，没有BTX。尽管副产物石脑油和合成气占了37wt.％的产量，但是每一种都可以进一步用于其他过程，或者在系统的再循环流中进一步升级。例如，可以通过蒸汽裂化器将石脑油再循环回去来将石脑油进一步升级为额外轻质烯烃。如果石脑油在芳构化单元(包括例如催化重整器和烷基转移单元)中处理，也可以进一步升级为BTX。合成气也可用于以热的形式向其他处理单元提供能量。例如，合成气可用于加热水，以在蒸汽裂化器或蒸汽增强催化裂化器中用作蒸汽。气化单元内的氢气也可用于加氢处理或加氢裂化单元中。
在上表4中，“其他”可包括上述组分中未提及的原油馏分。其他还可包括废物或不可用的流。例如，其他可包括轻质循环油、重质循环油、蒸馏油以及C1和C2-C4链烷烃。重质循环油可用作例如锅炉的燃料油。
实施例2
如上所述，图2的系统进入阿拉伯超轻原油作为进料的计算机模型。模拟结果在下表4给出。总产量为下面的处理单元中的每一个的输出的总和。
表4
如表4所示，本系统获得产量为61.5wt.％的轻质烯烃，几乎是BTX。尽管副产物石脑油和合成气占了接近34wt.％的产量，但是它们中的每一种都可以进一步用于其他过程，或者在系统的再循环流中进一步升级，如前所述。石脑油尤其可以进一步例如在芳构化单元中升级，以将石脑油升级为BTX。
还应注意的是，本文中“至少一个”组分、元素等的表述不应被用来形成以下推断：物品“一”或“一个”的替代使用应仅限于单个组分、元素等等。
在详细描述了本公开的主题并参考其特定实施方案之后，应当注意，本文描述的各种细节不应被视为暗示这些细节涉及作为本文描述的各种实施方案的基本部件的元件，即使在伴随本说明书的附图中的每一个中示出了特定元件的情况下也是如此。此外，显而易见的是，在不脱离本公开的范围，包括但不限于所附权利要求中定义的实施方案，的情况下，修改和变化是可能的。更具体地，尽管本公开的一些方面在本文被确定为优选的或特别有利的，但是可以想到，本公开不一定局限于这些方面。
第一方面可包括用于将石油进料转化为轻质烯烃的方法，该方法包括：预处理石油进料以形成一种或多种预处理的石油进料；分馏一种或多种预处理的石油进料以形成甲烷流、乙烷流、C3-C4流、轻质液体馏分和重质液体馏分；甲烷裂化甲烷流以形成氢气；蒸汽裂化乙烷流以形成蒸汽裂化产物；使C3-C4流脱氢以形成脱氢流；以及对轻质液体馏分和重质液体馏分进行蒸汽增强催化裂化(SECC)以形成SECC产物。
第二方面可包括任一前述方面，其中预处理石油进料包括对石油进料进行溶剂脱沥青。
第三方面可包括第二方面，其中对石油进料进行溶剂脱沥青包括使石油进料与溶剂在120℃-160℃的温度、2MPa-6MPa的压力和3-6的溶剂/进料比下接触。
第四方面可包括任一前述方面，其中预处理石油进料包括气化沥青质流。
第五方面可包括第四方面，其中气化沥青质流包括使沥青质流暴露在700℃至1200℃的温度和1巴至29巴的压力下。
第六方面可包括任一前述方面，其中预处理石油进料包括加氢处理脱沥青油流。
第七方面可包括第六方面，其中加氢处理为加氢精制，并且加氢精制脱沥青油流包括使脱沥青油流与氢气流在280℃至450℃的温度和5巴至160巴的压力下接触。
第八方面可包括任一前述方面，还包括分馏蒸汽裂化产物、脱氢流和SECC产物以形成轻质烯烃流和苯-甲苯-二甲苯(BTX)流。
第九方面可包括任一前述方面，还包括：对甲烷再循环流进行甲烷裂化；对蒸汽裂化再循环流进行蒸汽裂化；以及使脱氢再循环流脱氢。
第十方面可包括任一前述方面，其中石油进料为全原油。
第十一方面可包括任一前述方面，其中全原油为阿拉伯超轻油、阿拉伯轻质油或阿拉伯重质油。
第十二方面可包括任一前述方面，其中：轻质液体馏分包含分馏点为直至300℃的C5烃类；并且重质液体馏分包含分馏点为至少300℃的烃类。
第十三方面可包括任一前述方面，其中SECC包括使烃类与催化剂在600℃至750℃的反应温度下接触。
第十四方面可包括任一前述方面，其中SECC包括使烃类与催化剂在0.3至1.0的蒸汽/进料重量比下接触。
第十五方面可包括任一前述方面，其中SECC包括使烃类与ZSM-5基催化剂接触。
第十六方面可包括任一前述方面，其中使C3-C4流脱氢包括使C3-C4流与脱氢催化剂在575℃至620℃的温度和2巴至5巴的压力下接触。
第十七方面可包括任一前述方面，还包括分馏石油进料以产生轻质粗馏分，以及蒸汽增强催化裂化轻质粗馏分。
第十八方面可包括用于将石油进料转化为轻质烯烃的系统，该系统包括：预处理复合装置，其被配置为预处理石油进料以形成一种或多种预处理的石油进料；分离器，其流体连接到预处理复合装置并且被配置为分馏一种或多种预处理的石油进料以形成甲烷流、乙烷流、C3-C4流、轻质液体馏分和重质液体馏分；甲烷裂化器，其流体连接到分离器并且被配置为甲烷裂化甲烷流以形成氢气；蒸汽裂化器，其流体连接到分离器并且被配置为蒸汽裂化乙烷流以形成蒸汽裂化产物；脱氢单元，其流体连接到分离器并且被配置为使C3-C4流脱氢以形成脱氢流；和一个或多个蒸汽增强催化裂化器，其流体连接到分离器并且被配置为对轻质液体馏分和重质液体馏分进行蒸汽增强催化裂化以形成蒸汽增强催化裂化产物。
第十九方面可包括第十八方面，其中预处理复合装置还包括：溶剂脱沥青单元；气化单元；和加氢处理单元。
第二十方面可包括第十八方面或第十九方面，还包括产物分离器，其中：产物分离器流体连接到蒸汽裂化器、脱氢单元、一个或多个蒸汽增强催化裂化器和预处理复合装置；并且产物分离器被配置为分馏蒸汽裂化产物、脱氢流126和蒸汽增强催化裂化产物以形成轻质烯烃流和苯-甲苯-二甲苯(BTX)流。
应当注意，以下一项或多项权利要求使用“其中”一词作为过渡短语。为了定义本发明，应当注意，该术语在权利要求中被引入为一个开放式过渡短语，用于引入对结构的一系列特性的叙述，并且应以与更常用的开放式前序术语“包括”类似的方式来解释。

Claims (15)

1.用于将石油进料转化为轻质烯烃的方法，所述方法包括：
预处理所述石油进料以形成一种或多种预处理的石油进料；
分馏所述一种或多种预处理的石油进料以形成甲烷流、乙烷流、C3-C4流、轻质液体馏分和重质液体馏分；
甲烷裂化所述甲烷流以形成氢气；
蒸汽裂化所述乙烷流以形成蒸汽裂化产物；
使所述C3-C4流脱氢以形成脱氢流；以及
对所述轻质液体馏分和所述重质液体馏分进行蒸汽增强催化裂化(SECC)以形成SECC产物。
2.根据权利要求1所述的方法，其中预处理所述石油进料包括对所述石油进料进行溶剂脱沥青，包括使所述石油进料与溶剂在120-160℃的温度、2-6MPa的压力和3-6的溶剂/进料比下接触。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中预处理所述石油进料包括气化沥青质流，包括使所述沥青质流暴露在700℃至1200℃的温度和1巴至29巴的压力下。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中预处理所述石油进料包括加氢处理脱沥青的油流，包括使所述脱沥青的油流与氢气流在280℃至450℃的温度和5巴至160巴的压力下接触。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括分馏所述蒸汽裂化产物、所述脱氢流和所述SECC产物以形成轻质烯烃流和苯-甲苯-二甲苯(BTX)流。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：
对甲烷再循环流进行甲烷裂化；
对蒸汽裂化再循环流进行蒸汽裂化；以及
使脱氢再循环流脱氢。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述石油进料是选自阿拉伯超轻油、阿拉伯轻质油或阿拉伯重质油中的一种或多种的全原油。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中：
所述轻质液体馏分包含分馏点为直至300℃的C5烃类；并且
所述重质液体馏分包含分馏点为至少300℃的烃类。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中SECC包括使所述轻质液体馏分和所述重质液体馏分与催化剂在600℃至750℃的反应温度、0.3至1.0的蒸汽/进料重量比或两者下接触。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中SECC包括使烃类与ZSM-5基催化剂接触。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中使所述C3-C4流脱氢包括使所述C3-C4流与脱氢催化剂在575℃至620℃的温度和2巴至5巴的压力下接触。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括分馏所述石油进料以产生轻质粗馏分，以及蒸汽增强催化裂化所述轻质粗馏分。
13.用于将石油进料转化为轻质烯烃的系统，所述系统包括：
预处理复合装置，其被配置为预处理石油进料以形成一种或多种预处理的石油进料；
分离器，其流体连接到所述预处理复合装置并且被配置为分馏所述一种或多种预处理的石油进料以形成甲烷流、乙烷流、C3-C4流、轻质液体馏分和重质液体馏分；
甲烷裂化器，其流体连接到所述分离器并且被配置为甲烷裂化所述甲烷流以形成氢气；
蒸汽裂化器，其流体连接到所述分离器并且被配置为蒸汽裂化所述乙烷流以形成蒸汽裂化产物；
脱氢单元，其流体连接到所述分离器并且被配置为使所述C3-C4流脱氢以形成脱氢流；和
一个或多个蒸汽增强催化裂化器，其流体连接到所述分离器并且被配置为对所述轻质液体馏分和所述重质液体馏分进行蒸汽增强催化裂化以形成蒸汽增强催化裂化产物。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述预处理复合装置还包括：
溶剂脱沥青单元；
气化单元；和
加氢处理单元。
15.根据权利要求13或14中任一项所述的系统，还包括产物分离器，其中：
所述产物分离器流体连接到所述蒸汽裂化器、所述脱氢单元、所述一个或多个蒸汽增强催化裂化器和所述预处理复合装置；并且
所述产物分离器被配置为分馏所述蒸汽裂化产物、所述脱氢流126和所述蒸汽增强催化裂化产物以形成轻质烯烃流和苯-甲苯-二甲苯(BTX)流。
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