JP6151717B2 - 原油の直接処理のための水素の再分配を含む水素処理および蒸気熱分解統合プロセス - Google Patents
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Description
本出願は、2012年1月27日出願の米国特許仮出願第61/591,814号の利益を主張する。この開示は、参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。
本発明は、原油の直接処理によりオレフィンや芳香族化合物などの石油化学製品を生産するための水素処理および蒸気熱分解統合プロセスに関する。
BMCI=87552/VAPB+473.5*(sp.gr.)−456.8(1)
式中、
VAPB=容積平均沸点(ランキン目盛)、
sp.gr.=供給原料の比重。
本発明は、添付図に言及しながら、以下でさらに詳細に説明される。
PT=PA+PB+PC (2)
である。今回の場合は、
PT=PNaphtha+PH2+PX+PY (3)
であり、PNaphtaを除いた場合、PTはそのままであり、従って、PH2(およびPXとPY)は増加する。
速度(飽和)=kSat[反応物]x[pH2] (4)
a.水素化脱金属触媒。HDM部の触媒は、通常、約140〜240m2/gの表面積のガンマアルミナ支持体に坦持される。この触媒は、例えば、1cm3/gを超える非常に高い気孔容積を持つとして最もよく表現される。孔径それ自体は、通常、主にマクロ多孔性である。これは、触媒表面上での金属および任意のドーパントの取り込み用の大きな容積を与えるのに必要である。典型的な例では、触媒表面上の活性金属は、Ni/Ni+Moの比率が0.15未満のニッケルおよびモリブデンの硫化物である。かなりのニッケルおよびバナジウムが除去の間に供給原料自体から沈着し、触媒として機能することが予想されるので、HDM触媒上のニッケルの濃度は、他の触媒より低い。使われるドーパントは、リン(例えば、米国特許公開第2005/0211603号を参照されたい。この特許は、参照によって本明細書に組み込まれる)、ホウ素、シリコンおよびハロゲンの内の1種または複数種であってよい。触媒は、アルミナ押出成形品またはアルミナビーズの形であってよい。特定の実施形態では、金属の取り込みがベッドの上部で30〜100%の範囲になるので、アルミナビーズを使って、反応装置中の触媒HDMベッドの取り出しを容易にする。
b.また、中間触媒を使って、HDMとHDS機能との間の移行を行わせることができる。それは中間金属充填材および孔径分布を有する。HDM/HDS反応装置中の触媒は実質的には押出成形品の形態のアルミナ支持体、任意選択で、VI族(例えば、モリブデンおよび/またはタングステン)の少なくとも1種の触媒金属、および/またはVIII族(例えば、ニッケルおよび/またはコバルト)の少なくとも1種の触媒金属から構成される。また、触媒は、任意選択で、ホウ素、リン、ハロゲンおよびシリコンから選択される少なくとも1種のドーパントを含む。物理学的性質には、約140〜200m2/gの表面積、少なくとも0.6cm3/gの気孔体積、およびメソポーラスであり、12〜50nmの範囲の気孔が含まれる。
c.HDS部の触媒は、HDM範囲のより高端側に近い、例えば、約180〜240m2/gの範囲の典型的表面積を備えたガンマアルミナベース支持材料を有するものを含んでもよい。この必要とされるHDSのより広い表面は、例えば、1cm3/gより小さい、比較的小さい気孔体積を生ずる。触媒は、モリブデンなどの少なくとも1種のVI族元素、およびニッケルなどの少なくとも1種のVIII族元素を含む。また、触媒は、ホウ素、リン、シリコンおよびハロゲンから選択される少なくとも1種のドーパントを含む。特定の実施形態では、コバルトを使って、比較的高いレベルの脱硫を行える。活性相用の金属充填材は、必要な活性がより高いので、より多くなり、その結果、モル比率Ni/Ni+Moは、0.1〜0.3の範囲であり、(Co+Ni)/Moモル比率は、0.25〜0.85の範囲である。
d.例えば、Appl.Catal.A General、204(2000)251、に記載のように、最終触媒(任意選択で、第2および第3触媒を置換してもよい)は、(水素化脱硫の一次機能よりは)供給原料の水素添加を行うように設計される。また、触媒はNiにより活性化されるであろうし、また、支持体は、大きな気孔のガンマアルミナとなろう。物理学的性質には、HDM範囲のより高端側に近い、例えば、180〜240m2/gの表面積が含まれる。この必要とされるHDSのより広い表面は、例えば、1cm3/gより小さい、比較的小さい気孔容積を生ずる。
本明細書記載の方法とシステムは、既知の蒸気熱分解プロセスに比較し、供給原料として原油を使用してオレフィンおよび芳香族化合物などの石油化学製品を生産できる能力などの改善効果が得られる。金属、硫黄および窒素化合物などのさらなる不純物も、出発供給原料から著しく除去され、最終生成物の後処理の必要性がなくなる。
Claims (7)
- 原油を直接処理してオレフィンおよび芳香族石油化学製品を生産するための水素処理および蒸気熱分解統合プロセスであって、
a.前記原油を軽質成分および重質成分に180℃〜260℃の範囲のカットポイントにおいて分離するステップ、
b.前記重質成分と水素を、水素化処理流出物を生成するのに効果的な条件下で動作する水素化処理ゾーンに装填するステップ、
c.前記水素化処理流出物および蒸気を蒸気熱分解ゾーンの対流部に装填するステップ、
d.ステップ(c)からの混合物を加熱し、それを気液分離部に送るステップ、
e.前記蒸気熱分解ゾーンから前記気液分離部由来の残留部分を取り出すステップ、
f.ステップ(a)からの軽質成分、前記気液分離部からの軽質部分、および蒸気を同一蒸気熱分解ゾーンの熱分解部に装填して熱分解を行うステップ、
g.前記蒸気熱分解ゾーンからの混合生成物流を回収するステップ、
h.前記熱分解された混合生成物流を分離するステップ、
i.ステップ(h)で回収された水素を精製し、それをステップ(b)で再利用するステップ、
j.前記分離された混合生成物流からオレフィンおよび芳香族化合物を回収するステップ、および
k.前記分離された混合生成物流から熱分解燃料油を回収するステップ
を含む、前記統合プロセス。 - ステップ(h)が、
前記熱分解混合生成物流を複数の圧縮段階で圧縮するステップ、
前記圧縮された熱分解混合生成物流を苛性処理して、硫化水素および二酸化炭素の含量が低減した熱分解混合生成物流を生成するステップ、
硫化水素および二酸化炭素の含量が低減した前記熱分解混合生成物流を圧縮するステップ、
硫化水素および二酸化炭素の含量が低減した前記圧縮された熱分解混合生成物流を脱水するステップ、
硫化水素および二酸化炭素の含量が低減した前記脱水された圧縮熱分解混合生成物流から水素を回収するステップ
を含み
ステップ(j)からのオレフィンおよび芳香族化合物およびステップ(k)からの熱分解燃料油は、硫化水素および二酸化炭素の含量が低減した前記脱水された圧縮熱分解混合生成物流の残部から生じたものであり、
さらに
ステップ(i)が、
硫化水素および二酸化炭素の含量が低減した前記脱水された圧縮熱分解混合生成物流から回収された水素を、前記水素化処理ゾーンで再利用するために精製するステップ
を含む、請求項1に記載の統合プロセス。 - 硫化水素および二酸化炭素の含量が低減した前記脱水された圧縮熱分解混合生成物流から水素を回収するステップが、前記熱分解ステップのバーナーおよび/またはヒーター用の燃料として使用するために別にメタンを回収するステップをさらに含む、請求項2に記載の統合プロセス。
- 前記気液分離部からの残留部分が、ステップ(k)で回収された熱分解燃料油とブレンドされる、請求項1に記載の統合プロセス。
- 前記加熱された水素化処理流出物を蒸気留分と液体留分に分離するステップが、物理的および機械的分離に基づく気液分離装置を使って行われる、請求項1に記載の統合プロセス。
- 前記気液分離装置が、
流入混合物の線形速度から回転速度への変換のための予備回転要素であって、入口と、該入口に接続し、および接続要素へ向かう曲線形導管とを有する入口部を含む予備回転要素、
制御されたサイクロン型部であって、
前記曲線形導管および前記サイクロン型部を融合して前記接続要素において前記予備回転要素に接合された入口、
サイクロン型部材の上端に配置された蒸気が通過する上昇管部
を有する前記サイクロン型部、
および
液体が通過する液体収集器/沈降部、
を含む、請求項5に記載の統合プロセス。 - 高圧分離器で水素化処理ゾーン反応装置流出物を分離し、洗浄して追加の水素源として前記水素化処理ゾーンで再利用するガス部分、および液体部分を回収するステップ、および
低圧分離器で前記高圧分離器からの前記液体部分をガス部分および液体部分に分離し、前記低圧分離器からの前記液体部分が熱分解を受けた前記水素化処理流出物であり、前記低圧分離器からの前記ガス部分が、前記蒸気熱分解ゾーン後で、ステップ(h)の分離前に、前記混合生成物流と組み合わされるステップ
をさらに含む請求項1に記載の統合プロセス。
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