Объединение установки превращения метанола в олефины с установкой пиролиза углеводородов

Изобретение относится к способу получения легких олефинов. При этом способ включает: (a) пропускание оксигенатного сырья в реактор превращения оксигенатов в олефины, чтобы оксигенатное сырье контактировало с молекулярно-ситовым катализатором и превращалось в легкие олефины, которые выгружаются из реактора превращения оксигенатов в олефины в виде исходящего потока; (b) разделение исходящего потока на первый поток легких олефинов, отделенный от первого потока, содержащего С4 и более тяжелые углеводороды; (c) селективное гидрирование и последующий крекинг первого потока, содержащего С4 и более тяжелые углеводороды, во втором реакторе крекинга олефинов, используя катализатор крекинга олефинов, с образованием первого исходящего потока газов крекинга, содержащего легкие олефины; (d) отдельный крекинг углеводородного потока с образованием второго исходящего потока газов крекинга, содержащего легкие олефины, и отдельного потока пиролизного газа, содержащего С4 и более тяжелые углеводороды; (e) совместное фракционирование первого и второго исходящих потоков газов крекинга, чтобы получить второй поток, содержащий легкие олефины, отделенный от второго потока, содержащего С4 и более тяжелые углеводороды; (f) совместное кондиционирование первого потока и второго потока, содержащего легкие олефины, с целью удаления кислых газов и получения кондиционированного потока; и (g) разделение кондиционированного потока на поток этиленового продукта, поток пропиленового продукта и поток, содержащий углеводороды С4. Настоящий способ является усовершенствованием способа получения легких олефинов, достигаемым путем разумного объединения установки превращения оксигенатов в олефины (МВОЛ) с установкой пиролиза углеводородов. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение, главным образом, относится к способу, который является результатом объединения установки превращения оксигенатов в олефины с установкой пиролиза углеводородов. Этот способ предназначается для эффективного производства легких олефинов, то есть этилена и пропилена, а также других промышленно важных продуктов из различных источников сырья.

Уровень техники

Этилен и пропилен (легкие олефины) являются промышленно важными химическими продуктами. Этилен и пропилен используются во множестве процессов для производства пластмасс и других химических соединений.

В уровне техники постоянно изыскиваются более эффективные пути для производства легких олефинов, и особенно пропилена, из углеводородного сырья с более высоким выходом.

Одним из важных источников легких олефинов является пиролиз выбранных нефтяных сырьевых материалов, например, в процессах парового или каталитического крекинга. В указанных способах также получаются значительные количества других углеводородных продуктов.

Другим, сравнительно недавним, источником легких олефинов является способ превращения оксигенатов в олефины и, в частности, способ превращения метанола в олефины (МВОЛ).

Способ МВОЛ является более эффективным для получения легких олефинов, чем традиционные установки пиролиза углеводородов.

Вместо использования источника углеводородов, этот способ основан на превращении оксигената, такого как метанол, этанол, н-пропанол, изопропанол, метилэтиловый эфир, диметиловый эфир (ДМЭ), диэтиловый эфир, ди-изопропиловый эфир, формальдегид, диметилкарбонат, диметилкетон, уксусная кислота, и их смеси, и предпочтительно, на превращении метанола в олефины в присутствии катализатора - молекулярного сита.

Предположительно, различный характер сырьевых материалов, используемых в указанных двух источниках легких олефинов, а также композиционные различия в соответствующих продуктах реакции, полученных в указанных отдельных процессах, препятствовали рассмотрению преимуществ от объединения этих процессов.

В настоящем изобретении сосредоточено внимание на усовершенствовании способа получения легких олефинов, достигаемом путем разумного объединения установки превращения оксигенатов в олефины (МВОЛ) с установкой пиролиза углеводородов.

Раскрытие изобретения

В одном варианте осуществления в настоящем изобретении разработан способ получения легких олефинов, который включает: (a) пропускание оксигенатного сырья в реактор превращения оксигенатов в олефины с целью контактирования оксигенатного сырья с молекулярно-ситовым катализатором и превращения оксигената в легкие олефины, которые выходят из реактора превращения оксигенатов в олефины в виде исходящего потока; (b) выделении из исходящего потока первого потока легких олефинов, отделенного от первого потока, содержащего углеводороды C4 и более тяжелые углеводороды; (c) селективное гидрирование с последующим крекингом первого потока, содержащего углеводороды C4 и более тяжелые углеводороды с образованием первого исходящего потока газов крекинга, содержащего легкие олефины; (d) отдельный крекинг углеводородного потока с образованием второго исходящего потока газов крекинга, содержащего легкие олефины; (e) совместное фракционирование первого и второго исходящих потоков газов крекинга, чтобы получить второй поток легких олефинов, отделенный от второго потока, содержащего углеводороды C4 и более тяжелые углеводороды; (f) совместное кондиционирование первого и второго потока легких олефинов, с целью удаления кислых газов и получения кондиционированного потока; и (g) разделение кондиционированного потока на поток этиленового продукта, поток пропиленового продукта и поток, содержащий углеводороды C4.

В другом варианте осуществления в настоящем изобретении разработан способ получения легких олефинов, в котором отдельный крекинг углеводородного потока осуществляется путем пиролиза с водяным паром сырья, содержащего один или несколько компонентов, выбранных из нафты, сжиженного нефтяного газа (СНГ), пропана, этана, рафината, газоконденсатов, газойлей атмосферной перегонки и остатков гидрокрекинга.

В другом варианте осуществления, по меньшей мере, часть потока, содержащего углеводороды C4, выделенного из кондиционированного потока на стадии (g), рециркулируют, чтобы подвергнуть крекингу с первым потоком, содержащим углеводороды C4 и более тяжелые углеводороды.

В другом варианте осуществления одна часть второго потока, содержащего углеводороды C4 и более тяжелые углеводороды, при необходимости подвергается селективному гидрированию, и затем крекингу с первым потоком, содержащим углеводороды C4 и более тяжелые углеводороды, а другая часть второго потока, содержащего углеводороды C4 и более тяжелые углеводороды, при необходимости подвергается крекингу с углеводородным потоком.

В другом варианте осуществления при отдельном крекинге углеводородного потока на стадии (d) образуется второй исходящий поток газов крекинга, содержащий легкие олефины, и отдельный поток пиролизного бензина (иначе называется газ пиролиза и пиробензин), содержащий углеводороды C4 и более тяжелые углеводороды.

В еще одном варианте осуществления поток газов пиролиза, содержащий углеводороды C4 и более тяжелые углеводороды, подвергается селективному гидрированию с образованием третьего потока, содержащего углеводороды C4 и более тяжелые углеводороды и, по меньшей мере, часть третьего потока, содержащего углеводороды C4 и более тяжелые углеводороды, подвергается крекингу с первым потоком, содержащим углеводороды C4 и более тяжелые углеводороды.

В альтернативном варианте осуществления, по меньшей мере, часть потока газов пиролиза, содержащего углеводороды C4 и более тяжелые углеводороды, смешивается с первым и вторым исходящим потоком газов крекинга, содержащим легкие олефины, чтобы получить смешанный поток, до совместного фракционирования на стадии (e).

В еще одном варианте осуществления совместное фракционирование на стадии (e) включает в себя первое разделение первого и второго исходящего потока газов крекинга, содержащих легкие олефины, на первый поток, содержащий углеводороды C5 и более легкие углеводороды, и первый поток, содержащий C5 и более тяжелые углеводороды.

В еще одном варианте осуществления первый поток, содержащий углеводороды C5 и более легкие углеводороды, обрабатывают, чтобы отделить второй поток, содержащий легкие олефины, от второго потока, содержащего углеводороды C4 и более тяжелые углеводороды.

В другом варианте осуществления, при совместном фракционировании смешанного потока газов пиролиза, содержащего углеводороды C4 и более тяжелые углеводороды, и первого и второго исходящих потоков газов крекинга, содержащих легкие олефины, получается первый поток, содержащий углеводороды C5 и более легкие углеводороды, и первый поток, содержащий углеводороды C5 и более тяжелые углеводороды.

В другом варианте осуществления первый поток, содержащий углеводороды C5 и более тяжелые углеводороды, обрабатывают, чтобы отделить поток, содержащий углеводороды C6 и более тяжелые углеводороды, от второго потока содержащего углеводороды C4.

В еще одном варианте осуществления, по меньшей мере, часть второго потока, содержащего углеводороды C4, подвергается селективному гидрированию и крекингу с первым потоком, содержащим углеводороды C4 и более тяжелые углеводороды.

Указанные и другие варианты осуществления будут очевидными из настоящего изобретения, которое изложено в следующем ниже описании. Однако другие варианты осуществления станут очевидными для обычных специалистов в этой области техники после прочтения описания изобретения.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 приведена упрощенная схема технологического процесса объединенной установки МВОЛ и процесса пиролиза углеводородов для получения легких олефинов.

На фиг.2 показана упрощенная схема технологического процесса одного варианта осуществления устройства разделения C2/C3 для объединенной установки МВОЛ и процесса пиролиза углеводородов настоящего изобретения.

Специалисты в этой области техники на основе рекомендаций, предложенных в настоящем описании изобретения, могут признать и оценить, что приведенные устройства или схемы технологического процесса упрощены путем исключения различных обычных или традиционных единиц технологического оборудования, которые включают теплообменники, автоматизированные системы управления технологическими процессами, барабанные сепараторы, насосы, определенные детали устройств фракционирования, таких как конструкция колонн, кипятильники колонн, конденсаторы наверху ректификационной колонны и т.п. Кроме того, можно признать, что упрощенные схемы технологического процесса, представленные на фигурах, могут быть модифицированы во многих аспектах, например, путем использования признаков из одной фигуры в качестве альтернативы в другой фигуре, без отклонения от основного общего замысла изобретения, которое ограничено только формулой изобретения.

Осуществление изобретения

В настоящем изобретении разработано объединенное устройство синтеза МВОЛ и установки пиролиза углеводородов. Объединение установки МВОЛ, которая включает в себя дополнительный реактор крекинга олефинов, с реактором пиролиза углеводородов способствует гибкости производства олефинов и других нефтехимических продуктов, таких как бутен-1 и метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ). Указанные реакторы объединяются с разделением и кондиционированием исходящих потоков, очисткой и извлечением олефинов, рециркуляцией углеводородов в различные реакционные зоны, и способами переработки углеводородов C4, такими как синтез метил-трет-бутилового эфира и, возможно, изомеризация, чтобы получить широкий набор олефинов и олефиновых продуктов, что более подробно объясняется ниже.

Подсистема крекинга олефинов (ПКО) общей установки синтеза МВОЛ неожиданно способствовала объединению установки синтеза МВОЛ с установкой пиролиза углеводородов. Хотя можно было ожидать множество затруднений, осложняющих непосредственную переработку углеводородов, выходящих после пиролиза, с потоком, выходящим из реактора превращения оксигенатов в олефины (МВОЛ), было установлено, что с использованием ПКО с целью совместной переработки более тяжелых фракций, выходящих из реактора превращения оксигенатов в олефины (МВОЛ), вместе с более легкими фракциями, выходящими из установки пиролиза углеводородов, возможно успешное объединение установки МВОЛ с установкой пиролиза углеводородов и доведение до максимума производства легких олефинов.

Одним конкретным преимуществом, вытекающим из объединения установки МВОЛ с установкой пиролиза углеводородов, является то, что объединение способствует расширению возможности эксплуатации установки пиролиза углеводородов без увеличения узла компрессии установки пиролиза углеводородов, то есть объединение разгружает узел компрессии. Указанный результат достигнут за счет преимущества узла компрессии ПКО для переработки, по меньшей мере, части исходящего потока газа крекинга, содержащего легкие олефины, из установки пиролиза углеводородов, или полного исключения узла компрессии из установки пиролиза углеводородов.

Обычно секция ПКО обладает меньшей производительностью, чем установка МВОЛ. За счет объединения установки МВОЛ и установки пиролиза углеводородов секция ПКО приобретает сопоставимую производительность, причем реализуется значительная экономия, обусловленная масштабом производства.

Как показано на фиг.1, продукты крекинга, извлеченные из потока, исходящего из реактора пиролиза углеводородов, и особенно продукты, полученные путем крекинга нафты с водяным паром, превращаются в ценные этилен и пропилен в реакторе крекинга олефинов и в связанной с ним подсистеме разделения и окончательно направляются в устройство фракционирования МВОЛ для выделения.

Один вариант осуществления объединения МВОЛ с установкой пиролиза углеводородов будет описан со ссылкой на фиг.1.

Как показано на фиг.1, оксигенатное сырье (100), обычно метанол, поступает в реактор (200) превращения оксигенатов (МВОЛ). Хотя поступающее в реактор превращения сырье может содержать одно или несколько алифатических соединений, которые включают спирты, амины, карбонильные соединения, например альдегиды, кетоны и карбоновые кислоты, простые эфиры, галогениды, меркаптаны, сульфиды, и их смеси; обычно сырье будет содержать очищенный поток легких оксигенатов, таких как один или несколько из метанола, этанола, диметилового эфира, диэтилового эфира или их комбинаций. До сих пор наиболее широко используемым оксигенатным сырьевым материалом является метанол.

В реакторе (200) для превращения оксигенатов (МВОЛ) оксигенатное сырье, например метанол, контактирует с молекулярно-ситовым катализатором, обычно кремнийалюмофосфатным (SAPO) молекулярно-ситовым катализатором, в условиях, предназначенных для превращения оксигенатного сырья, главным образом, в легкие олефины. Используемый в изобретении термин "легкие олефины" будет, главным образом, относиться к олефинам C2 и C3, то есть к этилену и пропилену, порознь или в комбинации. В частности, в секции реактора превращения оксигенатов получается или образуется поток, исходящий из реактора превращения оксигенатов, который, главным образом, содержит углеводороды топливного газа, такие как метан, этан и пропан, легкие олефины и C4+ углеводороды.

Не ограничивающий перечень подходящих молекулярно-ситовых катализаторов SAPO включает в себя: SAPO-17, SAPO-18, SAPO-34, SAPO-35, SAPO-44 и их смеси. Оборудование и условия, в которых проводится указанный способ превращения, хорошо известен специалистам в этой области техники, и нет необходимости подробно обсуждать их в изобретении. Указанный способ на различных типах таких катализаторов описан в многочисленных патентах, в том числе в патентах США №№: 3,928,483; 4,025,575; 4,252,479; 4,496,786; 4,547,616; 4,677,242; 4,843,183; 4,499,314; 4,447,669; 5,095,163; 5,191,141; 5,126,308; 4,973,792; и 4,861,938, описание которых включено в изобретение как ссылки.

В общем, способ превращения оксигенатного сырья в присутствии молекулярно-ситового катализатора может быть осуществлен в разнообразных реакторах, включая в качестве типичных примеров реактор с неподвижным слоем, реактор с псевдоожиженным слоем (включая реактор с турбулентным слоем), реактор с непрерывным псевдоожиженным слоем и реактор с непрерывным высокоскоростным псевдоожиженным слоем.

Как было отмечено, кроме легких олефинов, исходящий поток из реактора превращения оксигенатов также обычно содержит метан, этан, пропан, ДМЭ, C4 олефины и насыщенные углеводороды, C5+ углеводороды, воду и другие углеводородные компоненты в малых количествах.

Исходящий поток, содержащий легкие олефиновые продукты, обычно направляется в установку закаливания (не показана), в которой исходящий поток охлаждается, причем вода и другие конденсирующиеся компоненты конденсируются. Сконденсированные компоненты, которые содержат значительное количество воды, обычно циркулируют внутри контура рециркуляции (не показан), обратно наверх установки закаливания. Часть воды (101) можно направлять в установку обработки воды, а часть десорбированной воды (103) можно направлять в другие части технологической установки.

Затем исходящий поток (201), содержащий легкие олефины, в конечном счете извлеченный из головной части установки закаливания, подвергается сжатию на одной или нескольких стадиях (например, в одном или нескольких компрессорах) в зоне компрессии (210) с образованием сжатого исходящего потока (202). Обычно, после каждой стадии компрессии, сжатый поток охлаждается, что вызывает конденсацию более тяжелых компонентов, которые можно собирать в одном или нескольких барабанных сепараторах, расположенных между стадиями компрессии. В связи с зонами обработки или извлечения (220 и 230) оксигенатов соответствующие фракции пара и жидкости можно обрабатывать с использованием одной или нескольких секций или технологических операций, таких которые хорошо известны специалистам в этой области техники для выделения, разделения, удаления и/или рециркуляции различных материалов, таких как, например, избыточные и побочные продукты оксигенатное соединения и вода. Легкие олефины извлекаются в виде первого потока (203) легких олефинов, отделенных от оксигенатов (225), которые могут рециркулироваться в реактор превращения оксигенатов, и от других более тяжелых компонентов (204) (то есть, первого потока, содержащего C4 и более тяжелые углеводороды (C4+ углеводороды), который обычно включает в себя некоторое количество бутенов, таких как 1-бутен, 2-бутены и изобутилен), по меньшей мере, часть которых направляется в реактор крекинга олефинов (400), как более подробно описано ниже.

Затем первый поток (203) легких олефинов подвергают кондиционированию, для удаления кислых газов (CO₂ и H₂S), и поток сушат до фракционирования. Обычно удаление кислого газа осуществляется с использованием щелочного скруббера (250), эксплуатация которого настолько хорошо известна специалистам в этой области техники, что дополнительное описание является неуместным.

Поток кондиционированного продукта (кондиционированный поток) (206) направляется в устройство разделения (300) углеводородов C2/C3. На фиг.2 указаны подробности разделения кондиционированного потока (206) на этиленовый и пропиленовый продукты (314) и (317) соответственно. Как показано на фиг.2, устройство разделения C2/C3 включает устройство сушки (302) для завершения высушивания кондиционированного потока (206) и обычно включает одну или несколько колонн криогенного фракционирования. Очистка олефинов в потоке, содержащем углеводороды, также хорошо известна специалистам в этой области техники. Обычно исходящий газообразный поток подвергается сжатию и затем быстро охлаждается и пропускается через последовательные блоки фракционирования для разделения исходящего потока на обогащенные фракции компонентов, например водорода, метана, этана, пропана, этилена, пропилена, и смешанные потоки C4 углеводородов, которые известны специалистам в этой области техники. В качестве альтернативы, также могут быть выгодно использованы другие процессы разделения, известные специалистам в этой области техники, включая (без ограничения) экстрактивную дистилляцию, селективное разделение на мембране и/или разделение с помощью молекулярного сита. Настоящее изобретение не ограничено каким-либо конкретным способом или устройством разделения.

Хотя порядок фракционирования может изменяться, на фиг.2 представлен один подходящий вариант осуществления фракционирования потока кондиционированного и высушенного продукта (303). В частности, поток кондиционированного и высушенного продукта (303) или выбранную часть потока, можно подавать в колонну (304) деэтанизации. В колонне деэтанизации поток кондиционированного и высушенного продукта подвергается фракционированию, такому как традиционная дистилляция, чтобы обеспечить головной поток (305) колонны деэтанизации, который содержит С2 и более легкие углеводороды (то есть, C2- углеводороды, включая метан, ацетилен, этан, этилен, а также, возможно, некоторые инертные вещества (N₂, CO и др.)), и нижний поток (306) после отгонки этана, т.е. C3+, который содержит компоненты, обогащенные соединениями тяжелее, чем этан, такие как пропилен, пропан, смеси бутенов и/или бутан.

Головной поток (305) колонны деэтанизации может быть обработан с целью удаления ацетилена (не показано), и, в конечном счете, поток подают в колонну (310) деметанизации. В колонне деметанизации C2- углеводородный продукт подвергается фракционированию, такому как традиционная дистилляция, чтобы получить головной поток (311) колонны деметанизации, который содержит, главным образом, C1-углеводороды, включая метан, а также некоторое количество этана и этилена (которые могут быть отдельно извлечены из потока, например, с использованием известных процессов адсорбции - не показано), и нижний поток (312) после отгонки метана, т.е. C2+, который содержит, главным образом, этилен и этан.

Нижний поток C2+ (312) после отгонки метана или, по меньшей мере, его часть подается в разделяющую колонну C2. В указанной C2 разделяющей колонне обрабатывают нижний поток (312) после отгонки метана, например, путем фракционирования, такого как традиционная дистилляция, чтобы получить головной поток этиленового продукта (314) и нижний поток (315), главным образом, состоящий из этана. Содержащий этан нижний поток или его часть выгодно можно подвергать рециркуляции в реактор пиролиза углеводородов, или в качестве альтернативы его можно использовать как топливо.

Нижний поток C3+ (306) после отгонки этана или, по меньшей мере, его часть поступает в колонну (307) депропанизации. В колонне депропанизации нижний поток C3+ после отгонки этана может быть обработан или подвергнут фракционированию, такому как традиционная дистилляция, чтобы получить головной поток (309) после отгонки пропана, который содержит соединения C3, и поток (308) после отгонки пропана, главным образом, содержащий C4+ компоненты (поток, содержащий углеводороды C4). Как описано ниже, по меньшей мере, часть этого C4+ потока (то есть, потока, содержащего углеводороды C4) может быть обработана в реакторе (400) крекинга олефинов с целью увеличения производства легких олефинов, в частности пропилена.

Головной поток (309) после отгонки пропана или, по меньшей мере, его часть поступает в СЗ разделяющую колонну (316). Затем, в некоторых вариантах осуществления, головной поток (309) колонны депропанизации подвергается удалению оксигенатов (не показано) для удаления любого количества диметилового эфира (ДМЭ), и других следов оксигенатов, из головного потока, содержащего C3, до разделения потока в C3 разделяющей колонне (316). В указанной C3 разделяющей колонне, обрабатывают головной поток колонны депропанизации, например, путем фракционирования, такого как с использованием традиционной дистилляции, чтобы получить головной поток (317) пропиленового продукта и нижний поток (318), главным образом, состоящий из пропана. Нижний поток, содержащий пропан или его часть, выгодно можно подвергать рециркуляции в реактор пиролиза углеводородов, или в качестве альтернативы его можно использовать как топливо.

Таким образом, в устройстве разделения C2/C3 обычно получается поток (311) топливного газа, этановый поток (315), пропановый поток (318), поток этиленового продукта (314), поток пропиленового продукта (317) и поток (308), содержащий углеводороды C4. Обычно поток топливного газа, главным образом, включает в себя метан и водород, которые находились в осушенном потоке продукта. Этилен и/или пропилен являются подходящим сырьем для получения полиэтилена, и/или полипропилена, и/или других сополимеров. Поток топливного газа при необходимости сжигается как топливо на одной или нескольких стадиях объединенного устройства.

С целью доведения до максимума производства легких олефинов из потока (308), содержащего углеводороды C4, в показанном варианте осуществления, сначала этот поток подвергают селективному гидрированию в реакторе (500) селективного гидрирования, с целью каталитического превращения диолефинов (например, бутадиена) и ацетиленов в потоке, содержащем углеводороды C4, в бутены. Поток, содержащий углеводороды C4, поступает в реактор селективного гидрирования, чтобы превратить диолефины, и особенно бутадиены, в олефины и чтобы получить поток (502) с пониженным содержанием диолефинов, который подается в реактор крекинга олефинов (400). Условия и катализаторы, которые используются в реакторе селективного гидрирования (500), известны специалистам в этой области техники.

Реактор (400) крекинга олефинов (ПКО) составляет неотъемлемую часть процесса МВОЛ и предоставляет вариант для увеличения суммарного выхода легких олефинов из оксигенатного сырья (и описанного ниже пиролизного сырья). Конструкция и условия эксплуатации реактора крекинга олефинов, включающие подбор подходящего катализатора, хорошо известны специалистам в этой области техники. В патенте США №6646176, описание которого включено в изобретение как ссылка, приведены примеры подходящих катализаторов и условий эксплуатации. Специалисты в этой области техники могут выбрать другие катализаторы и эксплуатационные параметры, причем настоящее изобретение не ограничено каким-либо конкретным способом. В реакторе (400) крекинга олефинов более тяжелые олефины, в том числе C4 олефины и высшие углеводороды, включая более тяжелые олефины и парафины, превращаются в легкие олефины, главным образом, в пропилен. В производстве легких олефинов в реакторе крекинга олефинов этилен не расходуется. Когда сырье для реактора ПКО содержит значительное количество олефинов C5+, в реакторе крекинга олефинов также дополнительно получаются бутены.

Согласно настоящему изобретению описанный процесс МВОЛ встраивается в устройство (600) процесса пиролиза (крекинга) углеводородов. Способы некаталитического крекинга и каталитического крекинга углеводородного сырья хорошо известны. Крекинг с водяным паром в печи и крекинг в контакте с некаталитическими горячими твердыми частицами представляют собой два хорошо известных некаталитических процесса термического крекинга. Крекинг с псевдоожиженным катализатором и глубокий каталитический крекинг представляют собой два хорошо известных процесса каталитического крекинга.

Таким образом, используемый в изобретении термин «пиролиз углеводородов» применяется в широком смысле, чтобы охватить разнообразные технологии термического крекинга, включая крекинг с водяным паром, а также каталитический крекинг (такой как технология крекинга с псевдоожиженным катализатором (FCC)).

Таким образом, используемый в изобретении термин «пиролиз углеводородов» включает в себя эффективный нагрев сырья, обычно в присутствии водяного пара (611) или в присутствии катализатора, чтобы вызвать термическое разложение более крупных углеводородных молекул. Обычно процессы крекинга с водяным паром проводятся в реакторах радиационного нагрева, при повышенной температуре, малых временах пребывания, при поддержании низкого парциального давления реагента, при относительно высокой массовой скорости и осуществляются при малом перепаде давления в реакционной зоне. И в этом случае процессы крекинга хорошо известны специалистам в этой области техники, и дополнительные подробности не нужны для полного понимания настоящего изобретения. Настоящее изобретение особенно эффективно для объединения реактора пиролиза с водяным паром, работающего на нафте (609) в качестве сырья в системе МВОЛ.

Общее сырье для установки пиролиза углеводородов включает газообразные или жидкие углеводородные вещества, такие как нафта, сжиженный нефтяной газ (СНГ), пропан (318), этан (315), рафинат, газоконденсаты, газойли атмосферной перегонки и остатки гидрокрекинга.

Хотя характер продуктов, полученных в реакторе пиролиза, зависит от состава сырья, температуры крекинга, времени пребывания в реакторе (печи) и, в случае крекинга с водяным паром, от соотношения углеводород/пар, как известно специалистам в этой области техники, исходящий поток из реактора пиролиза будет включать в себя газ крекинга, который обычно содержит легкие олефины (второй исходящий поток газов крекинга, содержащий легкие олефины), и углеводороды C4, причем поток, исходящий из реактора пиролиза, кроме того, часто содержит более тяжелые парафины, а также ароматические углеводороды.

После традиционной процедуры закаливания и начального фракционирования, обычно включающего как углеводородную закалку, так и водную закалку, исходящий поток после пиролиза, обычно разделяется на исходящий из реактора крекинга поток газа, содержащий легкие олефины (601), то есть, второй исходящий поток газов после крекинга; часто фракцию (602) пиролизного бензина (поток пиробензина); и воду (607) и побочный продукт - котельное топливо (608). В уровне техники исходящий газ крекинга обычно сжимается, кондиционируется, например, обрабатывается с целью удаления кислых газов (CO₂ и H₂S) и сушится и затем подвергается множественному фракционированию, чтобы получить этиленовый и пропиленовый продукты, а также другие продукты, такие как бутадиен. Пиролизный бензин или пиробензин также обрабатывают, например, с использованием процесса гидроочистки, для улучшения качества продукта при использовании для производства бензина или для дополнительного получения легких олефинов.

Согласно настоящему изобретению, исходящий поток газов крекинга (второй исходящий поток газов крекинга, содержащий легкие олефины) (601) и поток пиробензина (602), если он образуется в реакторе пиролиза, объединяются и перерабатываются в установке МВОЛ. Указанное объединение обеспечивает совместное использование компрессоров и оборудования для фракционирования, связанного с установкой МВОЛ. Объединение установок МВОЛ и пиролиза углеводородов также способствует максимальной производительности этилена и/или пропилена за счет направления различных сырьевых потоков и разумной компоновки рециркуляционных потоков в соответствующие зоны крекинга (в зону), например, поток этана/пропана (315/318) направляется в реактор пиролиза, а C4+ олефины - в реактор крекинга олефинов (400). Например, при наличии реактора крекинга олефинов (400) в установке МВОЛ может быть произведено дополнительное количество пропилена из потока пиролизного газа (пиробензина), который часто доступен из реактора пиролиза углеводородов и особенно из реактора крекинга нафты с водяным паром.

Один неожиданный аспект, выявленный в связи с настоящим изобретением, заключается в том, что наибольшая часть загрязняющих сернистых веществ, которые поступают с исходящими потоками, полученными из установки пиролиза углеводородов, то есть из второго исходящего потока газов крекинга и потока пиролизного бензина, обладают тенденцией к концентрированию в более тяжелых углеводородных фракциях, особенно фракциях, содержащих большое количество C6 и более тяжелых углеводородов, и проходят через различные стадии фракционирования и в конечном счете выгружаются, не создавая серьезных затруднений в различных каталитических процессах. По-видимому, любые остаточные загрязняющие сернистые вещества легко удалятся или с помощью регенеративного предварительного скруббера, предназначенного для удаления кислых газов (CO₂ и H₂S), в таком как поглотитель/отпарная колонна с моноэтаноламином (МЭА), или с помощью традиционного щелочного скруббера в установке МВОЛ.

В частности, в варианте осуществления, показанном на фиг.1, исходящий поток газов крекинга, содержащий легкие олефины (601), образовавшийся в реакторе пиролиза, добавляют в исходящий поток из реактора (401) крекинга олефинов (первый поток газов крекинга, содержащий легкие олефины). Таким образом, объединенный поток затем обрабатывают в зоне компрессии (410) олефинового крекинга с целью получения потока для фракционирования продукта в рециркуляционной колонне (420). Зона компрессии (410) олефинового крекинга может содержать одну или несколько стадий компрессий. В рециркуляционной колонне (420) сжатую композицию потока, исходящего из ПКО, и исходящего потока газов крекинга из реактора пиролиза, обрабатывают, например, путем фракционирования, такого как традиционная дистилляция, чтобы получить головной поток C5- (первый поток, содержащий C5 и более легкие углеводороды) (421) и нижний поток C5+ (первый поток, содержащий C5 и высшие (более тяжелые) углеводороды) (422).

Нижний поток (422) обрабатывают, например фракционируют, таким способом, как традиционная дистилляция, в колонне (450) депентанизации, чтобы получить головной поток (452) (то есть, второй поток, содержащий углеводороды C4), который можно рециркулировать в реактор пиролиза, и нижний поток C6+ (C6 и высшие (более тяжелые) углеводороды), который является ценным компонентом бензина, или в качестве альтернативы может быть дополнительно обработан с целью извлечения ароматических соединений.

Головной C5- поток (421) (первый поток, содержащий C5 и более легкие углеводороды), полученный в рециркуляционной колонне (420), подвергается второй стадии компрессии в зоне компрессии (430), включающей одну или несколько стадий компрессии, и затем направляется в колонну (440) депропанизации. В указанной колонне депропанизации, сжатый головной поток C5- может обрабатываться или фракционироваться таким способом, как традиционная дистилляция, чтобы получить головной поток (441) колонны депропанизации, содержащий углеводороды C3- и обогащенный легкими олефинами (второй поток легких олефинов), и поток (442), из которого удален пропан, который обычно содержит углеводород компоненты C4 и C5 (второй поток, содержащий C4 и более тяжелые углеводороды). Затем поток (442), из которого удален пропилен, подвергается селективному гидрированию в реакторе селективного гидрирования (700), с целью каталитического превращения диолефинов (например, бутадиена) и ацетиленов в указанном потоке (442) в бутены.

Одну часть исходящего гидрированного потока (453) можно рециркулировать в качестве дополнительного сырья для реактора пиролиза (600), тогда как, в зависимости от глубины гидрирования, другую часть (454) можно рециркулировать для смешивания с первым потоком, содержащим C4 и более тяжелые углеводороды (204), и с потоком (308), из которого удален пропан, который обычно содержит C4+ компоненты (поток, содержащий углеводороды C4), которые вместе образуют сырьевой поток для реактора селективного гидрирования (500). В зависимости от глубины гидрирования в реакторе (700) можно направлять поток (454) непосредственно в ПКО (400), в обход реактора (500).

Объединенный поток (501), содержащий C4 и более тяжелые углеводороды, поступает в реактор селективного гидрирования (500), чтобы превратить диолефины, и особенно бутадиены, в олефины и чтобы получить поток (502) с пониженным содержанием диолефинов, который направляется в реактор крекинга олефинов (400). Как указано выше, условия и катализаторы, используемые в реакторе селективного гидрирования, хорошо известны специалистам в этой области техники.

Головной поток (441) колонны депропанизации, который содержит углеводороды C3- и обогащен легкими олефинами (второй поток легких олефинов), при необходимости обрабатывается в регенеративном предварительном скруббере (800) для удаления кислых газов (CO₂ и H₂S), в таком как поглотитель/отпарная колонна (800) с моноэтаноламином (МЭА), до смешивания с первым потоком (203) легких олефинов для дополнительной обработки в щелочном скруббере (250). В зависимости от количества кислых газов, и особенно H₂S в головном потоке (441) колонны депропанизации, в некоторых случаях можно обойтись без регенеративного предварительного скруббера (800) и смешивать верхний поток (441) колонны депропанизации непосредственно с первым потоком (203) легких олефинов для обработки непосредственно в щелочном скруббере (250). В качестве альтернативы, в некоторых случаях обработка в предварительном скруббере (800) может быть достаточной, чтобы можно было направлять обработанный второй поток легких олефинов в обход щелочного скруббера (250) и смешивать непосредственно с кондиционированным потоком (206), питающим устройство разделения углеводородов C2/C3.

В тех случаях, когда также имеется исходящий поток (602) пиробензина, извлеченный отдельно из потока, исходящего из реактора пиролиза (600), настоящее изобретение также обеспечивает возможности объединения переработки (повышения качества) потока пиробензина с установкой МВОЛ. Как показано в варианте осуществления на фиг.1, исходящий поток (602) пиробензина сначала можно обрабатывать в аппарате гидроочистки (900) пиробензина и, в зависимости от глубины обработки потока, выходящего после гидроочистки, может поступать или в поток (603) для реактора селективного гидрирования (500) и затем в реактор крекинга олефинов (400), или в поток (605) непосредственно в реактор крекинга олефинов (400).

В реакторе крекинга олефинов (ПКО) C4 олефины и высшие углеводороды, включая более тяжелые олефины и парафины, в пиробензине (а также в других потоках, содержащих C4- и поступающих в ПКО) превращаются в легкие олефины, главным образом, в пропилен. Поскольку в пиробензине обычно содержится значительное количество C5+ олефинов, в реакторе крекинга олефинов также получается дополнительное количество бутенов.

Другой вариант осуществления для обработки и переработки исходящего потока (602) пиробензина реализуется при отдельной доступности указанного потока, выходящего из реактора пиролиза (600). В этом альтернативном варианте осуществления предлагается другой способ обработки потока пиробензина и нижнего потока (422) рециркуляционной колонны, причем этот способ в другом отношении практически подобен первому варианту осуществления. В результате, в этом варианте осуществления отличаются лишь несколько потоков и технологических операций.

В этом варианте осуществления, когда исходящий поток (606) пиробензина доступен как жидкое сырье, поток можно накачать до высокого давления, испарить и подавать непосредственно в поток под давлением, исходящий из реактора (400) крекинга олефинов. Такая обработка снижает нагрузку на компрессоры процесса крекинга олефинов. Кроме того, указанная обработка также приносит пользу как реактору гидроочистки (900) пиробензина, так и реактору селективного гидрирования (500), поскольку предварительное удаление C6+ углеводородов из потока, до гидроочистки, оптимизирует потребление водорода в реакторе гидроочистки и позволяет направлять гидроочищенный поток (452а) в обход реактора селективного гидрирования (500). Кроме того, в зависимости от степени загрязнения тяжелыми веществами потока пиробензина, указанная обработка способствует удалению таких загрязнений в нижнем потоке (422) из рециркуляционной колонны (420) и, в конечном счете, в потоке (451) C6+ продукта.

Следует понимать, что, хотя изобретение описано в сочетании с конкретными вариантами его осуществления, приведенное выше описание предназначается для иллюстрации, но не для ограничения объема изобретения.

В дополнительных вариантах осуществления настоящее изобретение включает в себя:

1. Способ получения легких олефинов, включающий: (а) пропускание оксигенатного сырья в реактор превращения оксигенатов в олефины, чтобы оксигенатное сырье контактировало с молекулярно-ситовым катализатором и чтобы оксигенатное сырье превращалось в легкие олефины, которые выгружаются из реактора превращения оксигенатов в олефины в виде исходящего потока; (b) разделение исходящего потока на первый поток легких олефинов, отделенный от первого потока, содержащего C4 и более тяжелые углеводороды; (c) селективное гидрирование и последующий крекинг первого потока, содержащего C4 и более тяжелые углеводороды, с образованием первого исходящего потока газов крекинга, содержащего легкие олефины; (d) отдельный крекинг углеводородного потока с образованием второго исходящего потока газов крекинга, содержащего легкие олефины; (e) совместное фракционирование первого и второго исходящих потоков газов крекинга, чтобы получить второй поток, содержащий легкие олефины, отделенный от второго потока, содержащего C4 и более тяжелые углеводороды; (f) совместное кондиционирование первого и второго потока, содержащего легкие олефины, с целью удаления кислых газов и получения кондиционированного потока; и (g) разделение кондиционированного потока на поток этиленового продукта, поток пропиленового продукта и поток, содержащий углеводороды C4.

2. Способ получения легких олефинов по каждому предыдущему и последующему варианту осуществления (индивидуально и в комбинации), в котором отдельный крекинг на стадии (d) включает пиролиз с водяным паром одного или нескольких компонентов, выбранных из нафты, сжиженного нефтяного газа (СНГ), пропана, этана, рафината, газоконденсатов, газойлей атмосферной перегонки и остатков гидрокрекинга.

3. Способ получения легких олефинов по каждому предыдущему и последующему варианту осуществления (индивидуально и в комбинации), в котором, по меньшей мере, часть второго потока, содержащего C4 и более тяжелые углеводороды, подвергается крекингу с первым потоком, содержащим C4 и более тяжелые углеводороды.

4. Способ получения легких олефинов по каждому предыдущему и последующему варианту осуществления (индивидуально и в комбинации), в котором, по меньшей мере, часть второго потока, содержащего C4 и более тяжелые углеводороды, подвергается селективному гидрированию и затем подвергается крекингу с первым потоком, содержащим C4 и более тяжелые углеводороды.

5. Способ получения легких олефинов по каждому предыдущему и последующему варианту осуществления (индивидуально и в комбинации), в котором, по меньшей мере, часть потока, содержащего углеводороды C4, выделенного на стадии (g), рециркулируют, чтобы подвергнуть крекингу с первым потоком, содержащим C4 и более тяжелые углеводороды.

6. Способ получения легких олефинов по каждому предыдущему и последующему варианту осуществления (индивидуально и в комбинации), в котором, по меньшей мере, часть второго потока, содержащего C4 и более тяжелые углеводороды, подвергают крекингу с углеводородным потоком.

7. Способ получения легких олефинов по каждому предыдущему и последующему варианту осуществления (индивидуально и в комбинации), в котором при отдельном крекинге углеводородного потока на стадии (d) образуется второй исходящий поток газов крекинга, содержащий легкие олефины, и отдельный поток газов пиролиза, содержащий C4 и более тяжелые углеводороды.

8. Способ получения легких олефинов по каждому предыдущему и последующему варианту осуществления (индивидуально и в комбинации), в котором поток газов пиролиза, содержащий C4 и более тяжелые углеводороды, подвергается селективному гидрированию, чтобы получить третий поток, содержащий C4 и более тяжелые углеводороды, и по меньшей мере, часть третьего потока, содержащего C4 и более тяжелые углеводороды, подвергают крекингу с первым потоком, содержащим C4 и более тяжелые углеводороды.

9. Способ получения легких олефинов по каждому предыдущему и последующему варианту осуществления (индивидуально и в комбинации), в котором, по меньшей мере, часть потока газов пиролиза, содержащего C4 и более тяжелые углеводороды, смешивается с первым и вторым исходящим потоком газов крекинга, содержащим легкие олефины, чтобы получить смешанный поток, до совместного фракционирования на стадии (e).

10. Способ получения легких олефинов по каждому предыдущему и последующему варианту осуществления (индивидуально и в комбинации), в котором совместное фракционирование на стадии (e) включает разделение первого и второго исходящего потока газов крекинга, содержащего легкие олефины, на первый поток, содержащий C5 и более легкие углеводороды, и первый поток, содержащий C5 и более тяжелые углеводороды.

11. Способ получения легких олефинов по каждому предыдущему и последующему варианту осуществления (индивидуально и в комбинации), в котором первый поток, содержащий C5 и более легкие углеводороды, обрабатывают с целью отделения второго потока, содержащего легкие олефины, от второго потока, содержащего C4 и более тяжелые углеводороды.

12. Способ получения легких олефинов по каждому предыдущему и последующему варианту осуществления (индивидуально и в комбинации), в котором совместное фракционирование смешанного потока газов пиролиза, содержащего C4 и более тяжелые углеводороды, и первого и второго исходящих потоков газов крекинга, содержащих легкие олефины, предшествует получению первого потока, содержащего C5 и более легкие углеводороды, и первого потока, содержащего C5 и более тяжелые углеводороды.

13. Способ получения легких олефинов по каждому предыдущему и последующему варианту осуществления (индивидуально и в комбинации), в котором первый поток, содержащий C5 и более тяжелые углеводороды, обрабатывают с целью отделения потока, содержащего C6 и более тяжелые углеводороды, от второго потока, содержащего углеводороды C4.

14. Способ получения легких олефинов по каждому предыдущему и последующему варианту осуществления (индивидуально и в комбинации), в котором второй поток, содержащий C4 углеводороды, подвергается селективному гидрированию и подвергается крекингу с первым потоком, содержащим C4 и более тяжелые углеводороды.

Настоящее изобретение описано со ссылками на конкретные варианты осуществления. Однако настоящая заявка имеет в виду защитить изменения и замещения, которые могут быть выполнены специалистами в этой области техники, без отклонения от замысла и объема изобретения. Если специально не указано другое, все проценты даны по массе.

1. Способ получения легких олефинов, который включает в себя:
(a) пропускание оксигенатного сырья в реактор превращения оксигенатов в олефины, чтобы оксигенатное сырье контактировало с молекулярно-ситовым катализатором и превращалось в легкие олефины, которые выгружаются из реактора превращения оксигенатов в олефины в виде исходящего потока;
(b) разделение исходящего потока на первый поток легких олефинов, отделенный от первого потока, содержащего С4 и более тяжелые углеводороды;
(c) селективное гидрирование и последующий крекинг первого потока, содержащего С4 и более тяжелые углеводороды, во втором реакторе крекинга олефинов, используя катализатор крекинга олефинов, с образованием первого исходящего потока газов крекинга, содержащего легкие олефины;
(d) отдельный крекинг углеводородного потока с образованием второго исходящего потока газов крекинга, содержащего легкие олефины, и отдельного потока пиролизного газа, содержащего С4 и более тяжелые углеводороды;
(e) совместное фракционирование первого и второго исходящих потоков газов крекинга, чтобы получить второй поток, содержащий легкие олефины, отделенный от второго потока, содержащего С4 и более тяжелые углеводороды;
(f) совместное кондиционирование первого и второго потока, содержащего легкие олефины, с целью удаления кислых газов и получения кондиционированного потока; и
(g) разделение кондиционированного потока на поток этиленового продукта, поток пропиленового продукта и поток, содержащий углеводороды С4.

2. Способ получения легких олефинов по п.1, в котором отдельный крекинг на стадии (d) включает пиролиз с водяным паром одного или нескольких компонентов, выбранных из нафты, сжиженного нефтяного газа (СНГ), пропана, этана, рафината, газоконденсатов, газойлей атмосферной перегонки и остатков гидрокрекинга.

3. Способ получения легких олефинов по п.1, в котором по меньшей мере часть второго потока, содержащего С4 и более тяжелые углеводороды, подвергается селективному гидрированию и затем крекингу с первым потоком, содержащим С4 и более тяжелые углеводороды.

4. Способ получения легких олефинов по п.1 или 2, в котором по меньшей мере часть потока, содержащего углеводороды С4, отделенного на стадии (g), подвергается рециркуляции с целью проведения крекинга с первым потоком, содержащим С4 и более тяжелые углеводороды.

5. Способ получения легких олефинов по п.1 или 2, в котором по меньшей мере часть второго потока, содержащего С4 и более тяжелые углеводороды, подвергают крекингу с углеводородным потоком.

6. Способ получения легких олефинов п.1 или 2, в котором при отдельном крекинге углеводородного потока на стадии (d) образуется как второй исходящий поток газов крекинга, содержащий легкие олефины, так и отдельный поток газов пиролиза, содержащий С4 и более тяжелые углеводороды, причем поток газов пиролиза, содержащий С4 и более тяжелые углеводороды, подвергается селективному гидрированию, чтобы получить третий поток, содержащий С4 и более тяжелые углеводороды, и по меньшей мере часть третьего потока, содержащего С4 и более тяжелые углеводороды, подвергается крекингу с первым потоком, содержащим С4 и более тяжелые углеводороды.

7. Способ получения легких олефинов по п.6, в котором по меньшей мере часть потока газов пиролиза, содержащего С4 и более тяжелые углеводороды, смешивается с первым и вторым исходящим потоком газов крекинга, содержащим легкие олефины, чтобы получить смешанный поток до совместного фракционирования на стадии (е).

8. Способ получения легких олефинов по любому из пп.1, 2 или 7, в котором совместное фракционирование на стадии (е) включает разделение первого и второго исходящих потоков газов крекинга, содержащих легкие олефины, на первый поток, содержащий С5 и более легкие углеводороды, и первый поток, содержащий С5 и более тяжелые углеводороды.

9. Способ получения легких олефинов по п.8, в котором первый поток, содержащий С5 и более легкие углеводороды, обрабатывают с целью отделения второго потока, содержащего легкие олефины, от второго потока, содержащего С4 и более тяжелые углеводороды.

10. Способ получения легких олефинов по п.7, в котором совместное фракционирование смешанного потока газов пиролиза, содержащего С4 и более тяжелые углеводороды, и первого и второго исходящих потоков газов крекинга, содержащих легкие олефины, предшествует получению первого потока, содержащего С5 и более легкие углеводороды, и первого потока, содержащего С5 и более тяжелые углеводороды, и в котором первый поток, содержащий С5 и более тяжелые углеводороды, обрабатывают с целью отделения потока, содержащего С6 и более тяжелые углеводороды, от второго потока, содержащего углеводороды С4.