選擇性串流式加氫處理系統(tǒng)和方法
【專利摘要】整合芳烴萃取和加氫裂化工藝以便優(yōu)化加氫裂化單元設(shè)計(jì)和/或性能。通過分開處理富芳烴和貧芳烴餾分，加氫裂化操作苛刻度和/或催化劑反應(yīng)器體積要求減少。
【專利說明】選擇性串流式加氫處理系統(tǒng)和方法
[0001]相關(guān)申請
[0002]本申請要求2011年7月29日提交的美國臨時(shí)專利申請?zhí)?1/513，191的權(quán)益，所述臨時(shí)專利申請的公開內(nèi)容特此以引用的方式整體并入。
[0003]發(fā)明背景發(fā)明領(lǐng)域
[0004]本發(fā)明涉及具體用于有效還原烴混合物中的使催化劑結(jié)垢的芳香族氮組分的加氫處理系統(tǒng)和方法。
[0005]相關(guān)技術(shù)描述
[0006]加氫裂化操作被商業(yè)上用于大量的石油精煉廠中。它們用來在常規(guī)加氫裂化單元中處理沸點(diǎn)在370°C至520°C范圍內(nèi)和在殘?jiān)託淞鸦瘑卧刑幚矸悬c(diǎn)在520°C及以上的各種進(jìn)料。通常，加氫裂化工藝使進(jìn)料的分子分裂成更小的(即，更輕的)具有更高平均揮發(fā)性和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的分子。另外，加氫裂化通常通過增加氫與碳比率和通過去除有機(jī)硫和有機(jī)氮化合物而改進(jìn)烴原料的品質(zhì)。源自加氫裂化操作的顯著經(jīng)濟(jì)益處引起工藝改進(jìn)和多種活性催化劑的實(shí)質(zhì)性發(fā)展。
[0007]溫和的加氫裂化或單一階段加氫裂化操作(通常為已知加氫裂化格局中最簡單的)在比通常加氫處理更苛刻和比通常全壓加氫裂化苛刻性小的操作條件下發(fā)生。取決于原料和產(chǎn)品規(guī)格，可以使用單一催化劑或多催化劑系統(tǒng)。多催化劑系統(tǒng)可以被部署為堆積床格局或處于多個(gè)反應(yīng)器中。與全壓加氫裂化操作相比，溫和的加氫裂化操作通常為更成本有效的，但是通常造成更低的產(chǎn)率和中間餾出物產(chǎn)品的品質(zhì)下降。
[0008]在串流式格局中，來自第一反應(yīng)區(qū)的全部的加氫裂化產(chǎn)品流(包括輕氣體(例如，C1-C4, H2S, NH3))和所有的殘留烴被送至第二反應(yīng)區(qū)。在二階段格局中，通過在第一反應(yīng)區(qū)中使原料從加氫處理催化劑床上穿過來精煉所述原料。流出物被傳至分餾區(qū)柱以便分離輕氣體，沸點(diǎn)在36°C至370°C溫度范圍內(nèi)的石腦油和柴油產(chǎn)品。然后使沸點(diǎn)在370°C以上的烴傳至第二反應(yīng)區(qū)用于額外的裂化。
[0009]常規(guī)地，實(shí)施用于產(chǎn)生中間餾出物和其它有價(jià)值的餾分的大多數(shù)加氫裂化工藝保留例如沸點(diǎn)在約180°C至370°C范圍內(nèi)的芳烴。沸點(diǎn)高于中間餾出物范圍的芳烴也被包括并且在更重的餾分中產(chǎn)生。
[0010]在所有以上描述的加氫裂化工藝格局中，裂化產(chǎn)品連同部分裂化和未轉(zhuǎn)化的烴一起被傳至蒸餾柱用于分離成包括沸點(diǎn)分別在36°c至180°C、180°C至240°C以及240°C至370°C標(biāo)稱范圍內(nèi)的石腦油、噴氣燃料/煤油以及柴油的產(chǎn)品和沸點(diǎn)在370°C以上的標(biāo)稱范圍內(nèi)的未轉(zhuǎn)化的產(chǎn)品。通常噴氣燃料/煤油餾分(即，發(fā)煙點(diǎn)>25_)和柴油餾分(即，十六烷值>52)具有高品質(zhì)并且遠(yuǎn)高于全世界運(yùn)輸燃料規(guī)格。雖然加氫裂化單元產(chǎn)品具有相對低的芳香性，但是對于這些產(chǎn)品而言，殘留的芳烴降低了關(guān)鍵的指示性質(zhì)(發(fā)煙點(diǎn)和十六烷值)。
[0011]在工業(yè)中，繼續(xù)存在對重質(zhì)烴進(jìn)料加氫裂化操作的改進(jìn)以便以經(jīng)濟(jì)和有效的方式產(chǎn)生清潔運(yùn)輸燃料的需要。
[0012]發(fā)明概述
[0013]根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案，本發(fā)明涉及加氫裂化重質(zhì)烴原料以便產(chǎn)生清潔運(yùn)輸燃料的系統(tǒng)和方法。整合的加氫裂化工藝包括與貧芳烴餾分分開而加氫處理初始進(jìn)料的富芳烴餾分。
[0014]在本文提供的串流式加氫裂化器格局中，整合了芳烴分離單元，其中:
[0015]原料被分離成富芳烴餾分和貧芳烴餾分；
[0016]富芳烴餾分被傳至第一階段加氫處理反應(yīng)區(qū)，所述第一階段加氫處理反應(yīng)區(qū)在有效于加氫處理和/或加氫裂化被包含在富芳烴餾分中的至少一部分芳香族化合物和產(chǎn)生第一階段加氫處理反應(yīng)區(qū)流出物的條件下操作；
[0017]第一階段加氫處理反應(yīng)區(qū)流出物和貧芳烴餾分的混合物被傳至第二階段加氫處理反應(yīng)區(qū)以便產(chǎn)生第二階段加氫處理反應(yīng)區(qū)流出物；并且
[0018]在分餾區(qū)中分餾第二階段加氫處理反應(yīng)區(qū)流出物，以便產(chǎn)生分開回收的產(chǎn)品流和塔底物流。
[0019]不像通常已知的方法，本方法相對于加氫裂化的條件使加氫裂化進(jìn)料分離成含有不同類別的具有不同反應(yīng)性的化合物的餾分。常規(guī)地，大多數(shù)方法使全部原料受到相同的加氫處理反應(yīng)區(qū)、必須適應(yīng)要求增加的轉(zhuǎn)化苛刻性的進(jìn)料成分所必需的操作條件的影響，或可選地犧牲總產(chǎn)率以便達(dá)到希望的工藝經(jīng)濟(jì)學(xué)。
[0020]因?yàn)榉紵N萃取操作通常不能提供明顯的芳烴與非芳烴之間的界限，所以貧芳烴餾分包含大比例的非芳烴含量的初始進(jìn)料和微小比例的芳烴含量的初始進(jìn)料，并且富芳烴餾分包含大比例的芳烴含量的初始進(jìn)料和微小比例的非芳烴含量的初始進(jìn)料。富芳烴餾分中的非芳烴的量和貧芳烴餾分中的芳烴的量取決于如對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言將清楚的各種因素，包括萃取的類型、萃取器中的理論塔板數(shù)(如果適用于萃取的類型)、溶劑的類型以及溶劑比率。
[0021]被萃取到富芳烴餾分中的進(jìn)料餾分包括:包含雜原子的芳香族化合物和不含雜原子的那些芳香族化合物。被萃取到富芳烴餾分中的包含雜原子的芳香族化合物通常包括:芳香族氮化合物如吡咯、喹啉、吖啶、咔唑以及它們的衍生物；和芳香族硫化合物如噻吩、苯并噻吩和它們的衍生物以及二苯并噻吩和它們的衍生物。這些含氮和含硫的芳香族化合物一般通過它們在萃取溶劑中的溶解度而在一個(gè)或多個(gè)芳烴分離步驟中被靶標(biāo)。在某些實(shí)施方案中，通過使用額外的階段和/或選擇性的吸附劑來增強(qiáng)含氮和含硫芳香族化合物的選擇性。在初始進(jìn)料中(即，在加氫處理之前)可能已存在的各種非芳香族含硫化合物包括硫醇、硫化物以及二硫化物。取決于芳烴萃取操作類型和/或條件，優(yōu)選地非常微小餾分的非芳香族含氮和含硫化合物可以傳至富芳烴餾分。
[0022]如本文所使用，術(shù)語“大比例的非芳香族化合物”意指進(jìn)入萃取區(qū)的進(jìn)料的非芳烴含量至少大于50重量％(W%)，在某些實(shí)施方案中，至少大于約85W%，并且在另外的實(shí)施方案中大于至少約95W%。還如本文所使用，術(shù)語“微小比例的非芳香族化合物”意指進(jìn)入萃取區(qū)的進(jìn)料的非芳烴含量不多于50W%，在某些實(shí)施方案中，不多于約15W%，并且在另外的實(shí)施方案中不多于約5W%。
[0023]還如本文所使用，術(shù)語“大比例的芳香族化合物”意指進(jìn)入萃取區(qū)的進(jìn)料的芳烴含量至少大于50W%，在某些實(shí)施方案中，至少大于約85W%，并且在另外的實(shí)施方案中大于至少約95W%。還如本文所使用，術(shù)語“微小比例的芳香族化合物”意指進(jìn)入萃取區(qū)的進(jìn)料的芳烴含量不多于50W%,在某些實(shí)施方案中，不多于約15W%,并且在另外的實(shí)施方案中不多于約 5W%。
[0024]以下詳細(xì)討論了又其它的方面、實(shí)施方案以及這些示例性方面和實(shí)施方案的優(yōu)點(diǎn)。此外，應(yīng)該理解，上述信息和以下詳述都僅是各種方面和實(shí)施方案的說明性實(shí)例，并且旨在提供用于理解被要求權(quán)利的方面和實(shí)施方案的性質(zhì)和特征的概觀或框架。所附附圖被包括以便為各種方面和實(shí)施方案提供說明和進(jìn)一步的理解，并且并入和構(gòu)成本說明書的一部分。附圖與說明書的其余部分一起用來解釋所描述和要求權(quán)利的方面和實(shí)施方案的原理和操作。
[0025]附圖簡述
[0026]當(dāng)結(jié)合所附附圖閱讀時(shí)，將更好地理解上述概述以及以下詳述。然而，應(yīng)該理解本發(fā)明不限于所示出的明確安排和裝置。在附圖中，相同或相似的參考標(biāo)記被用來鑒別相同或相似的元件，其中:
[0027]圖1是以串流式格局操作的加氫處理系統(tǒng)的工藝流程圖；
[0028]圖2是芳烴分離裝置的示意圖；并且
[0029]圖3至圖8示出適合用作芳烴萃取區(qū)的裝置的各種實(shí)例。
[0030]發(fā)明詳述
[0031]提供了用于有效加氫處理重質(zhì)烴原料以便產(chǎn)生清潔運(yùn)輸燃料的整合系統(tǒng)?？傮w上，本文描述的用于產(chǎn)生裂化烴的方法和裝置適用于串流式加氫裂化格局。
[0032]在串流式加氫裂化器格局中整合了芳烴分離單元，如下:
[0033]原料被分離成富芳烴餾分和貧芳烴餾分；
[0034]富芳烴餾分被傳至第一階段加氫處理反應(yīng)區(qū)，所述第一階段加氫處理反應(yīng)區(qū)在有效于加氫處理和/或加氫裂化被包含在富芳烴餾分中的至少一部分芳香族化合物和產(chǎn)生第一階段加氫處理反應(yīng)區(qū)流出物的條件下操作；
[0035]第一階段加氫處理反應(yīng)區(qū)流出物和貧芳烴餾分的混合物被傳至第二階段加氫處理反應(yīng)區(qū)以便產(chǎn)生第二階段加氫處理反應(yīng)區(qū)流出物；并且
[0036]在分餾區(qū)中分餾第二階段加氫處理反應(yīng)區(qū)流出物，以便產(chǎn)生可以分開回收的一個(gè)或多個(gè)產(chǎn)品流和一個(gè)或多個(gè)塔底物流。
[0037]圖1是在串流式加氫裂化單元裝置的格局中的整合加氫裂化裝置100的工藝流程圖。裝置100包括芳烴萃取區(qū)140、含有第一階段加氫處理催化劑的第一階段加氫處理反應(yīng)區(qū)150、含有第二階段加氫處理催化劑的第二階段加氫處理反應(yīng)區(qū)180以及分餾區(qū)170。
[0038]芳烴萃取區(qū)140通常包括進(jìn)料入口 102、富芳烴流出口 104以及貧芳烴流出口106。在某些實(shí)施方案中，進(jìn)料入口 102經(jīng)由任選的再循環(huán)管道120與分餾區(qū)170處于流體連通以便接收所有或一部分的塔底物174。結(jié)合圖2至圖8描述了芳烴分離區(qū)140的各種實(shí)施方案和/或被包含在所述芳烴分離區(qū)140內(nèi)的單元操作。
[0039]第一階段加氫處理反應(yīng)區(qū)150通常包括與富芳烴流出口 104處于流體連通的入口151和經(jīng)由管道152的氫氣源。第一階段加氫處理反應(yīng)區(qū)150還包括第一階段加氫處理反應(yīng)區(qū)流出物出口 154。在某些實(shí)施方案中，入口 151經(jīng)由任選的再循環(huán)管道156與分餾區(qū)170處于流體連通以便接收所有或一部分的塔底物174。
[0040]在相對苛刻的條件下操作第一階段加氫處理反應(yīng)區(qū)150。如本文所使用，術(shù)語“苛刻的條件”是相對的并且操作條件的范圍取決于正被處理的原料。例如，這些條件可以包括約300°C至500°C范圍內(nèi)的反應(yīng)溫度，在某些實(shí)施方案中約380°C至450°C;約100巴至200巴范圍內(nèi)的反應(yīng)壓力，在某些實(shí)施方案中約130巴至180巴；低于約2500標(biāo)準(zhǔn)升/升烴進(jìn)料(SLt/Lt)的氫氣進(jìn)料速率，在某些實(shí)施方案中約500SLt/Lt至2500SLt/Lt，并且在另外的實(shí)施方案中約1000SLt/Lt至1500SLt/Lt ；以及約0.21至3.0h-1范圍內(nèi)的進(jìn)料速率，在某些實(shí)施方案中約0.511至1.0h'
[0041]在第一階段加氫處理反應(yīng)區(qū)中使用的催化劑具有選自元素周期表第V1、VII或VIIIB族的一種或多種活性金屬組分。在某些實(shí)施方案中，活性金屬組分是通常被沉積或以另外的方式合并在載體(例如，氧化鋁、硅鋁、二氧化硅或沸石)上的鈷、鎳、鎢以及鑰中的一種或多種。
[0042]第二階段加氫處理反應(yīng)區(qū)180包括與貧芳烴流出口 106、第一階段加氫處理反應(yīng)區(qū)流出物出口 154處于流體連通的入口 181和任選的經(jīng)由管道182的氫氣源。在某些實(shí)施方案中，足夠過量的氫氣可以被包括在第一階段加氫處理反應(yīng)區(qū)150中，以使得可以最小化或排除氫氣進(jìn)料182。第二階段加氫處理反應(yīng)區(qū)180還包括第二階段加氫處理反應(yīng)區(qū)流出物出口 184。在某些實(shí)施方案中，入口 181經(jīng)由任選的再循環(huán)管道186與分餾區(qū)170處于流體連通以便接收所有或一部分的塔底物174。
[0043]通常，在相對溫和的條件下操作第二階段加氫處理反應(yīng)區(qū)180。如本文所使用，術(shù)語“溫和的條件”是相對的并且操作條件的范圍取決于正被處理的原料。例如，這些條件可以包括約300°C至500°C范圍內(nèi)的反應(yīng)溫度，在某些實(shí)施方案中330°C至420°C ;約30巴至130巴范圍內(nèi)的反應(yīng)壓力，在某些實(shí)施方案中約60巴至100巴；低于約2500SLt/Lt的氫氣進(jìn)料速率，在某些實(shí)施方案中約500SLt/Lt至2500SLt/Lt，并且在另外的實(shí)施方案中約1000SLt/Lt至1500SLt/Lt ;以及約1.0h-1至5.0h-1范圍內(nèi)的進(jìn)料速率，在某些實(shí)施方案中約 2.0h-1 至 3.0h-10
[0044]在第二階段加氫處理反應(yīng)區(qū)180中使用的催化劑具有選自元素周期表第V1、VII或VIIIB族的一種或多種活性金屬組分。在某些實(shí)施方案中，活性金屬組分是通常被沉積或以另外的方式合并在載體(例如，氧化鋁、硅鋁、二氧化硅或沸石)上的鈷、鎳、鎢以及鑰中的一種或多種。
[0045]分餾區(qū)170包括與第二階段加氫處理反應(yīng)區(qū)流出物出口 184處于流體連通的入口171、產(chǎn)品流出口 172以及塔底物流出口 174。注意到雖然示出一個(gè)產(chǎn)品出口，但是也可以從分餾區(qū)170中回收多種產(chǎn)品餾分。
[0046]經(jīng)由芳烴萃取區(qū)140的入口 102引入原料以用于萃取富芳烴餾分和貧芳烴餾分。任選地，原料可以經(jīng)由再循環(huán)管道120與來自分餾區(qū)170的所有或一部分塔底物174合并。
[0047]富芳烴餾分通常包括大比例的處于初始原料中的芳香族含氮和含硫化合物和微小比例的處于初始原料中的非芳香族化合物。被萃取到富芳烴餾分中的芳香族含氮化合物包括吡咯、喹啉、吖啶、咔唑以及它們的衍生物。被萃取到富芳烴餾分中的芳香族含硫化合物包括噻吩、苯并噻吩和它的長鏈烷基化的衍生物以及二苯并噻吩和它的烷基衍生物，如4，6-二甲基-二苯并噻吩。貧芳烴餾分通常包括大比例的處于初始原料中的非芳香族化合物和微小比例的處于初始原料中的芳香族含氮和含硫化合物。貧芳烴餾分幾乎不含耐熔的含氮化合物，并且富芳烴餾分包含含氮芳香族化合物。
[0048]經(jīng)由出口 104排出的富芳烴餾分被傳至第一階段加氫處理反應(yīng)區(qū)150的入口 151并且與經(jīng)由管道152的氫氣混合。任選地，富芳烴餾分經(jīng)由再循環(huán)管道156與來自分餾區(qū)170的所有或一部分塔底物174合并。加氫處理和/或加氫裂化包括芳香族化合物的被包含在富芳烴餾分中的化合物。在相對苛刻的條件下操作第一階段加氫處理反應(yīng)區(qū)150。在某些實(shí)施方案中，第一階段加氫處理反應(yīng)區(qū)150的這些相對苛刻的條件是比常規(guī)已知的苛刻加氫處理?xiàng)l件更苛刻的，由于芳香族含氮和含硫化合物的濃度相比更高。然而，這些更苛刻的條件的資金和操作成本通過與常規(guī)已知的苛刻加氫處理單元操作中將處理的全范圍進(jìn)料相比在第一階段加氫處理反應(yīng)區(qū)150中被處理的富芳烴進(jìn)料的體積減小來彌補(bǔ)。
[0049]經(jīng)由出口 154排出的第一階段加氫處理反應(yīng)區(qū)流出物與經(jīng)由出口 106排出的貧芳烴餾分混合并且傳至第二階段加氫處理反應(yīng)區(qū)180的入口 181。加氫處理和/或加氫裂化包括石蠟和環(huán)烷的被包含在第一階段加氫處理反應(yīng)區(qū)流出物和貧芳烴餾分的混合物中的化合物。任選地，使混合物與經(jīng)由入口 182的氫氣和經(jīng)由管道186的來自分餾區(qū)170的再循環(huán)塔底物合并。注意到如果不存在對額外氫氣(例如經(jīng)由管道152提供并且未反應(yīng)的傳至第二階段加氫處理反應(yīng)區(qū)180)的要求，可以排除經(jīng)由入口 182的氫氣源。在相對溫和的條件下操作第二階段加氫處理反應(yīng)區(qū)180，所述相對溫和的條件可以是比常規(guī)溫和的加氫處理?xiàng)l件更溫和的，由于芳香族含氮和含硫化合物的濃度相比更低從而減少了資金和操作成本。
[0050]將第二階段加氫處理反應(yīng)區(qū)流出物送至一個(gè)或多個(gè)中間分離器容器(未示出)，以便去除包括過量H2、H2S、NH3、甲烷、乙烷、丙烷以及丁烷的氣體。液體流出物被傳至分餾區(qū)170的入口 171以用于經(jīng)由出口 172回收液體產(chǎn)品，包括例如沸點(diǎn)在約36°C至180°C標(biāo)稱范圍內(nèi)的石腦油和沸點(diǎn)在約180°C至370°C標(biāo)稱范圍內(nèi)的柴油。經(jīng)由出口 174排出的塔底物流包括未轉(zhuǎn)化的烴和/或部分裂化的烴，例如具有在約370°C以上的沸點(diǎn)溫度。應(yīng)該理解，餾分之間的產(chǎn)品分餾點(diǎn)僅是代表性的，并且在實(shí)踐中基于針對具體原料的設(shè)計(jì)特征和考慮選擇分餾點(diǎn)。例如，在本文描述的實(shí)施方案中，分餾點(diǎn)的值可以變化高達(dá)約30°C。另外，應(yīng)該理解雖然示出和描述了帶有一個(gè)分餾區(qū)170的整合系統(tǒng)，但是在某些實(shí)施方案中，分開的分餾區(qū)可以是有效的。
[0051]經(jīng)由管道175可以清除所有或一部分的塔底物，例如用于在其它單元操作或精煉廠中處理。在為了使產(chǎn)率和轉(zhuǎn)化率最大化的某些實(shí)施方案中，一部分的塔底物174在工藝內(nèi)再循環(huán)至芳烴分離單元140、第一階段加氫處理反應(yīng)區(qū)150和/或第二階段加氫處理反應(yīng)區(qū)180 (分別由虛線120、156和186表示)。
[0052]另外，貧芳烴餾分和富芳烴餾分兩者之一或兩者還可以包括從芳烴萃取區(qū)140中殘留的萃取溶劑。在某些實(shí)施方案中，可以回收和再循環(huán)萃取溶劑，例如關(guān)于圖2所描述。
[0053]另外，在某些實(shí)施方案中，不具有雜原子的芳香族化合物(例如，苯、甲苯以及它們的衍生物)被傳至富芳烴餾分，并且在相對更苛刻的第一階段加氫裂化區(qū)中氫化和加氫裂化以便產(chǎn)生輕餾出物。源自不具有雜原子的芳香族化合物的滿足產(chǎn)品規(guī)格的這些輕餾出物的產(chǎn)率大于常規(guī)加氫裂化操作中的產(chǎn)率，由于集中和靶標(biāo)的加氫裂化區(qū)。
[0054]在以上描述的實(shí)施方案中，原料通常包括常規(guī)適合用于加氫裂化操作的任何液體烴進(jìn)料，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所已知。例如，通常的加氫裂化原料為沸點(diǎn)在約300°C至900°C標(biāo)稱范圍內(nèi)并且在某些實(shí)施方案中在約370°C至520°C范圍內(nèi)的真空瓦斯油(VGO)。脫金屬油(DMO)或脫浙青油(DAO)可以與VGO共混或用作VG0。烴原料可以源自天然存在的化石燃料，如原油、頁巖油或煤液；或來自中間精煉產(chǎn)品或它們的蒸餾餾分，如石腦油、瓦斯油、焦化液體、流化催化裂化的循環(huán)油、殘余物或任何前面提到的來源的組合。通常，VGO原料中的芳烴含量處于約15體積％至60體積％(V%)范圍內(nèi)。再循環(huán)流例如基于約1Wo與80W%之間的每個(gè)區(qū)中的轉(zhuǎn)化率，可以包括0W%至約80W%的流174，在某些實(shí)施方案中約10ff%至70W%的流174并且在另外的實(shí)施方案中約20W%至60W%的流174。
[0055]芳烴分離裝置通?；谶x擇性的芳烴萃取。例如，芳烴分離裝置可以是能夠?qū)⑦M(jìn)料分配為總體上貧芳烴流和總體上富芳烴流的適合的溶劑萃取芳烴分離裝置。可以采用在各種精煉廠和其它石油相關(guān)的操作的其它階段中使用的包括各種已建立的芳烴萃取工藝和單元操作的系統(tǒng)作為本文描述的芳烴分離裝置。在某些現(xiàn)有工藝中，希望從最終產(chǎn)品(例如，潤滑油)和某些燃料(例如，柴油燃料)中去除芳烴。在其它工藝中，萃取芳烴以便產(chǎn)生富芳烴產(chǎn)品，例如用于各種化學(xué)工藝中并且作為用于汽油的辛烷值提升劑。
[0056]如在圖2中所示，芳烴分離裝置240可以包括適合的單元操作以便進(jìn)行芳烴的溶劑萃取，并且回收溶劑再用于工藝中。進(jìn)料202被輸送至芳烴萃取容器208，其中作為萃余液流210的第一貧芳烴餾分與作為萃取物流212的總體上為富芳烴的第二餾分分離。將溶劑進(jìn)料215引入到芳烴萃取容器208中。
[0057]一部分萃取溶劑還可以存在于流210中，例如處于0W%至約15W%(基于流210的總量)的范圍內(nèi)，在某些實(shí)施方案中小于約8W%。在其中存在于流210中的溶劑超過希望的或預(yù)先確定的量的操作中，可以例如使用閃蒸或汽提單元213或其它適合的裝置使溶劑從烴產(chǎn)品中去除。來自閃蒸單元213的溶劑214可以例如經(jīng)由平衡筒216再循環(huán)至芳烴萃取容器208?？梢越?jīng)由流222 引入初始溶劑進(jìn)料或補(bǔ)充溶劑。從閃蒸單元213排出貧芳烴流206。
[0058]另外，一部分的萃取溶劑還可以存在于流212中，例如處于約70評％至98W%(基于流215的總量)的范圍內(nèi)，在某些實(shí)施方案中小于約85W%。在其中存在于流212中的溶劑超過希望的或預(yù)先確定的量的實(shí)施方案中，可以例如使用閃蒸或汽提單元218或其它適合的裝置使溶劑從烴產(chǎn)品中去除。來自閃蒸單元218的溶劑221可以例如經(jīng)由平衡筒216再循環(huán)至芳烴萃取容器208。從閃蒸單元218排出富芳烴流204。
[0059]溶劑的選擇、操作條件以及接觸溶劑和進(jìn)料的機(jī)構(gòu)容許控制芳烴萃取的水平。例如，適合的溶劑包括糠醛、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲亞砜、苯酚、硝基苯、環(huán)丁砜、乙腈、糠醛或甘醇，并且可以約20:1的溶劑與油的比率來提供，在某些實(shí)施方案中約4:1，并且在另外的實(shí)施方案中約1:1。適合的甘醇包括二甘醇、乙二醇、三甘醇、四甘醇以及二丙二醇。萃取溶劑可以是純的甘醇或用約21%至10胃％水稀釋的甘醇。適合的環(huán)丁砜包括烴取代的環(huán)丁砜(例如，3-甲基環(huán)丁砜)、羥基環(huán)丁砜(例如，3-環(huán)丁砜醇和3-甲基-4-環(huán)丁砜醇)、環(huán)丁砜基醚(例如，甲基-3-環(huán)丁砜基醚)以及環(huán)丁砜基酯(例如，乙酸3-環(huán)丁諷酷)。
[0060]芳烴分離裝置可以在約20°C至200°C范圍內(nèi)的溫度下操作，并且在某些實(shí)施方案中約40°C至80°C。芳烴分離裝置的操作壓力可以處于約I巴至10巴的范圍內(nèi)，并且在某些實(shí)施方案中約I巴至3巴。在本文描述的系統(tǒng)和方法的某些實(shí)施方案中用作芳烴分離裝置的裝置的類型包括階段型萃取器或差分萃取器。
[0061]階段型萃取器的一個(gè)實(shí)例為圖3中示意性圖示的混合器-沉降器裝置340?；旌掀?沉降器裝置340包括立式罐381，所述立式罐381并入了渦輪或螺旋槳式攪拌器382和一個(gè)或多個(gè)擋板384。裝料入口 386、388位于罐381的頂部并且出口 391位于罐381的底部。經(jīng)由入口 386將待萃取的原料裝到容器381中，并且經(jīng)由入口 388添加適合量的溶劑。使攪拌器382活動(dòng)持續(xù)足以引起溶劑與裝入原料密切混合的一段時(shí)間，并且在混合循環(huán)結(jié)束時(shí)停止攪拌，并且通過控制閥門392，使至少一部分的內(nèi)容物排出并且傳至沉降器394。在沉降器394中分離相，并且分別經(jīng)由出口 396和398取出含有貧芳烴的烴混合物的萃余液相和含有富芳烴混合物的萃取物相。通常，可以分批模式使用混合器-沉降器裝置，或可以連續(xù)模式將多個(gè)混合器-沉降器裝置分階段來操作。
[0062]另一種階段型萃取器為離心接觸器。離心接觸器為特征在于相對低停留時(shí)間的高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)器。離心設(shè)備中的階段的數(shù)目通常為一個(gè)，然而也可以使用具有多個(gè)階段的離心接觸器。離心接觸器利用機(jī)械設(shè)備來攪拌混合物以便增加界面面積和減小傳質(zhì)阻力。
[0063]也適合用作芳烴萃取裝置的各種類型的差分萃取器(又稱為連續(xù)接觸萃取器摂)包括但不限于離心接觸器和接觸柱，如盤柱、噴霧柱、填充塔、轉(zhuǎn)盤接觸器以及脈沖柱。
[0064]接觸柱適合用于各種液-液萃取操作。填料、盤、噴霧或其它液滴形成機(jī)構(gòu)或其它裝置被用來增加其中兩個(gè)液相(即，溶劑相和烴相)接觸的表面積，所述填料、盤、噴霧或其它液滴形成機(jī)構(gòu)或其它裝置還增加流動(dòng)路徑的有效長度。在柱接觸器中，具有更低粘度的相通常被選為連續(xù)相，在芳烴萃取裝置的情況下，所述連續(xù)相為溶劑相。在某些實(shí)施方案中，可以分散具有更高流速的相以便產(chǎn)生更多界面面積和湍流。這通過選擇具有希望的潤濕特征的構(gòu)建的適當(dāng)材料來完成。通常，水相潤濕金屬表面并且有機(jī)相潤濕非金屬表面。在選擇萃取器的類型和/或特定格局、材料或構(gòu)建以及填充材料類型和特征(即，平均粒徑、形狀、密度、表面積等)中，也可以考慮沿著萃取器的長度的流量和物理性質(zhì)的變化。
[0065]在圖4中示意性圖示了盤柱440。在柱440的底部處的輕質(zhì)液體入口 488接收液體烴，并且在柱440的頂部處的重質(zhì)液體入口 491接收液體溶劑。柱440包括多個(gè)盤481和相關(guān)的降液管482。頂層擋板484物理分離了從液體烴中進(jìn)來的溶劑，所述溶劑在柱440中已受到萃取之前階段的影響。盤柱440為多階段逆流接觸器。連續(xù)溶劑相的軸向混合發(fā)生在盤481之間的區(qū)域486處，并且分散發(fā)生在每個(gè)盤481處，從而引起溶質(zhì)有效傳質(zhì)到溶劑相中。盤481可以是具有直徑為約1.5mm至4.5mm范圍內(nèi)的孔眼的篩板，并且可以間隔開約 150mm 至 600mm。
[0066]輕質(zhì)烴液體穿過每個(gè)盤481中的孔眼并且以細(xì)小液滴的形式出現(xiàn)。細(xì)小的烴液滴通過連續(xù)溶劑相而上升并且聚結(jié)成界面層496，并且再次通過上面的盤481分散。溶劑橫穿每個(gè)板并且經(jīng)由降液管482從上面的盤481向下流動(dòng)至下面的盤481。主界面498維持在柱440的頂部處。從柱440的頂部處的出口 492中去除貧芳烴的烴液體，并且通過柱440的底部處的出口 494排出富芳烴溶劑液體。盤柱為有效的溶劑傳輸裝置，并且具有希望的液體處理容量和萃取效率，具體用于低界面張力的系統(tǒng)。
[0067]適合用于從烴進(jìn)料萃取芳烴的另外類型的單元操作為填充床柱。圖5是填充床柱540的示意性圖示，所述填充床柱540具有烴入口 591和溶劑入口 592。在支撐板586上提供填料區(qū)域588。填料區(qū)域588包含適合的填充材料，包括但不限于鮑爾環(huán)、拉西環(huán)、Kascade環(huán)、矩鞍形填料、貝爾鞍形填料、超級矩鞍形填料、超級貝爾鞍形填料、破沫網(wǎng)墊、捕沫器、telerrette、碳石墨隨機(jī)填料、其它類型的鞍形填料等，包括一種或多種填充材料的組合。選擇填充材料以使得它被連續(xù)溶劑相完全潤濕。經(jīng)由填料區(qū)域588的頂部以上水平處的入口 592引入的溶劑向下流動(dòng)并且潤濕填充材料，并且裝填填料區(qū)域588中的大部分空隙。剩余的空隙被烴液體的液滴裝填，所述烴液體的液滴通過連續(xù)溶劑相而上升并且凝結(jié)以便形成處于填充床柱540的頂部處的液-液界面598。從柱540的頂部處的出口 594中去除貧芳烴的烴液體，并且通過柱540的底部處的出口 596排出富芳烴溶劑液體。填充材料為相接觸提供大的界面面積，從而引起液滴聚結(jié)和再形成。填充塔中的傳質(zhì)速率可以相對高，因?yàn)樘畛洳牧辖档土诉B續(xù)相的再流通。
[0068]適合用于本文的系統(tǒng)和方法中的芳烴萃取的另外類型的裝置包括轉(zhuǎn)盤接觸器。圖6 是稱為從 Paramus, New Jersey, USA 的 KochModular Process Systems, LLC 商業(yè)獲得的Scheiebel _?.柱的轉(zhuǎn)盤接觸器640的示意性圖示。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將領(lǐng)會(huì)到可以實(shí)施其它類型的轉(zhuǎn)盤接觸器作為被包括在本文的系統(tǒng)和方法中的芳烴萃取單元，包括但不限于歐德舒-魯施頓(Oldshue-Rus hton)柱和屈尼萃取器。轉(zhuǎn)盤接觸器為機(jī)械攪拌的逆流萃取器。通過轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)提供攪拌，所述轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)通常在比關(guān)于圖3所描述的渦輪型葉片高很多的速度下運(yùn)行。
[0069]轉(zhuǎn)盤接觸器640包括朝向柱底部的烴入口 691和接近柱頂部的溶劑入口 692，并且被分成許多由一系列內(nèi)定子環(huán)682和外定子環(huán)684形成的隔間。每個(gè)隔間包含位于中心的、被連接至旋轉(zhuǎn)軸688的水平轉(zhuǎn)子盤686，所述水平轉(zhuǎn)子盤686在柱的內(nèi)部產(chǎn)生高度湍流。轉(zhuǎn)子盤686的直徑略小于內(nèi)定子環(huán)682中的開口。通常，盤直徑為柱直徑的33%至66%。盤使液體分散并且迫使它向外朝向容器壁698，其中外定子環(huán)684產(chǎn)生兩相可以在其中分離的靜區(qū)。從柱640的頂部處的出口 694中去除貧芳烴的烴液體，并且通過柱640的底部處的出口 696排出富芳烴溶劑液體。轉(zhuǎn)盤接觸器有利地提供相對高的效率和容量并且具有相對低的操作成本。
[0070]適合用于本文的系統(tǒng)和方法中的芳烴萃取的另外類型的裝置為脈沖柱。圖7是脈沖柱系統(tǒng)740的示意性圖示,所述脈沖柱系統(tǒng)740包括具有多個(gè)填料板或篩板788的柱、輕質(zhì)相(即，溶劑)入口 791、重質(zhì)相(即，烴進(jìn)料)入口 792、輕質(zhì)相出口 794以及重質(zhì)相出Π 796。
[0071]通常,脈沖柱系統(tǒng)740為缺乏降液管的具有大量篩板788的立式柱。篩板788中的孔眼通常小于非脈沖柱的那些孔眼，例如直徑為約1.5_至3.0_。
[0072]產(chǎn)生脈沖的設(shè)備798 (如往復(fù)泵)使柱的內(nèi)容物在頻繁的時(shí)間間隔下脈沖。將具有相對小幅度的快速往復(fù)運(yùn)動(dòng)疊加在液相的平常流動(dòng)上?？梢允褂糜赏扛驳匿?例如，涂覆有聚四氟乙烯)形成的波紋管或隔膜或任何其它往復(fù)的脈沖機(jī)構(gòu)。針對每分鐘100至260個(gè)循環(huán)的頻率，通常建議5mm至25mm的脈沖幅度。脈沖引起在向上沖程中輕質(zhì)液體(溶劑)分散到重質(zhì)相(油)中，并且在向下沖程中重質(zhì)液相噴射到輕質(zhì)相中。柱不具有移動(dòng)部分，具有低軸向混合和高萃取效率。
[0073]與非脈沖柱相比，脈沖柱通常要求小于三分之一的理論級數(shù)。在卡爾柱中使用特定類型的往復(fù)機(jī)構(gòu)，所述往復(fù)機(jī)構(gòu)在圖8中示出。
[0074]當(dāng)與用于加氫裂化選擇的餾分的常規(guī)方法相比時(shí)，通過本文描述的選擇性加氫裂化裝置和方法來提供相異的優(yōu)點(diǎn)。萃取被包含在重質(zhì)烴中的跨越沸點(diǎn)全范圍的芳烴，并且在優(yōu)化用于加氫處理和/或加氫裂化芳烴(包括易于使加氫處理催化劑失活的芳香族氮化合物)的條件下操作的加氫處理反應(yīng)區(qū)中分開處理。
[0075]根據(jù)本方法和裝置，總的中間餾出物產(chǎn)率改進(jìn)，因?yàn)槌跏荚媳环蛛x成富芳烴和貧芳烴餾分并且在優(yōu)化用于每個(gè)餾分的條件下操作的不同加氫處理反應(yīng)區(qū)中加氫處理和/或加氫裂化。
實(shí)施例
[0076]在萃取器中萃取源自阿拉伯輕質(zhì)原油的真空瓦斯油(VGO)的樣品。糠醛被用作萃取溶劑。在60°C、大氣壓下，并且在1.1:1.0的溶劑與柴油的比率下操作萃取器。獲得兩個(gè)餾分:富芳烴餾分和貧芳烴餾分。貧芳烴餾分產(chǎn)率為52.7ff%,并且包含0.43ff%的硫和5W%的芳烴。富芳烴餾分產(chǎn)率為47.3ff%,并且包含95W%的芳烴和2.3ff%的硫。VG0、富芳烴餾分以及貧芳烴餾分的性質(zhì)在表1中給出。
[0077]表1-VG0及其餾分的性質(zhì)
[0078]
【權(quán)利要求】
1.一種用于從原料產(chǎn)生裂化烴的整合的加氫裂化方法，所述方法包括: a.使所述烴進(jìn)料分離成貧芳烴餾分和富芳烴餾分； b.在第一階段加氫處理反應(yīng)區(qū)中加氫裂化所述富芳烴餾分，以便產(chǎn)生第一加氫處理反應(yīng)區(qū)流出物； c.在第二階段加氫處理反應(yīng)區(qū)中加氫裂化第一加氫處理反應(yīng)區(qū)流出物和貧芳烴餾分的混合物，以便產(chǎn)生第二階段加氫處理反應(yīng)區(qū)流出物；以及 d.分餾所述第二階段加氫處理反應(yīng)區(qū)流出物以便產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)產(chǎn)品流和一個(gè)或多個(gè)塔底物流。
2.如權(quán)利要求1所述的方法， 其中在有效于從被包含在所述富芳烴餾分中的至少一部分芳香族化合物中去除雜原子和加氫裂化所述至少一部分芳香族化合物的相對苛刻的條件下，操作所述第一階段加氫處理反應(yīng)區(qū)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在有效于從被包含在所述貧芳烴餾分中的至少一部分石蠟和環(huán)烷化合物中去除雜原子和加氫裂化所述至少一部分石蠟和環(huán)烷化合物的相對溫和的條件下，操作所述第二階段加氫處理反應(yīng)區(qū)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述富芳烴餾分包括芳香族氮化合物，其包括吡咯、喹啉、吖啶、咔唑以及它們的衍生物。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述富芳烴餾分包括芳香族硫化合物，其包括噻吩、苯并噻吩和它們的衍生物以及二苯并噻吩和它們的衍生物。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中使所述烴進(jìn)料分離成貧芳烴餾分和富芳烴餾分包括: 使所述烴進(jìn)料和有效量的萃取溶劑受到萃取區(qū)的影響以便產(chǎn)生 含有大比例的芳烴含量的所述烴進(jìn)料和一部分所述萃取溶劑的萃取物和 含有大比例的非芳烴含量的所述烴進(jìn)料和一部分所述萃取溶劑的萃余液； 使至少相當(dāng)大部分的所述萃取溶劑從所述萃余液中分離并且保留所述貧芳烴餾分；以及 使至少相當(dāng)大部分的所述萃取溶劑從所述萃取物中分離并且保留所述富芳烴餾分。
7.一種用于處理重質(zhì)烴原料以便產(chǎn)生清潔運(yùn)輸燃料的整合裝置，所述整合裝置包括: 芳烴分離區(qū)，其可操作以便從所述烴進(jìn)料萃取芳香族化合物，所述芳烴分離區(qū)包括用于接收所述烴進(jìn)料的入口、富芳烴出口以及貧芳烴出口 ； 第一階段加氫處理反應(yīng)區(qū)，其具有與所述富芳烴出口處于流體連通的入口和用于排出第一階段加氫處理反應(yīng)區(qū)流出物的出口 ； 第二階段加氫處理反應(yīng)區(qū)，其具有與所述第一階段加氫處理反應(yīng)區(qū)流出物和所述貧芳烴出口均處于流體連通的入口和用于排出第二階段加氫處理反應(yīng)區(qū)流出物的出口 ；以及分餾區(qū)，其具有與所述第二階段加氫處理反應(yīng)區(qū)流出物處于流體連通的入口、一個(gè)或多個(gè)用于排出產(chǎn)品的出口以及一個(gè)或多個(gè)用于排出塔底物的出口。
【文檔編號】B01D11/04GK104185673SQ201280043061
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2012年7月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月29日
【發(fā)明者】O·R·克塞奧盧 申請人:沙特阿拉伯石油公司