(57)【要約】  原油を軽質留分と重質留分とに分離することにより、原油を直接処理してオレフィン系および芳香族系石油化学製品を製造するための、統合された水素処理および水蒸気分解プロセス。
2020506270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原油を直接処理してオレフィン系および芳香族系石油化学製品を製造するための統合された水素処理および水蒸気分解プロセスであって、
（ａ１）原油を軽質留分および重質留分に分離する工程であって、前記重質留分の沸点が約２６０〜約３５０℃である工程、
（ｂ１）製造された水素処理流出物の、汚染物質の含有量が低減され、パラフィン性が増加し、鉱山局相関指数（Bureau of Mines Correlation Index）が低下し、かつ、米国石油協会比重（American Petroleum Institute gravity）が上昇するのに有効な条件下で、前記重質留分を水素処理ゾーンに充填する工程、
（ｃ１）前記水素処理流出物および水蒸気を水蒸気分解ゾーンの対流セクションに導入する工程、
（ｄ１）前記工程（ｃ１）からの混合物を加熱して気液分離セクションに移す工程、
（ｅ１）前記気液分離セクションからの残留部分を水蒸気分解ゾーンから除去する工程、
（ｆ１）前記工程（ａ１）からの軽質留分、前記気液分離セクションからの軽質留分、および水蒸気を水蒸気分解ゾーンに導入して熱分解する工程、
（ｇ１）前記水蒸気分解ゾーンから混合生成物流を回収する工程、
（ｈ１）熱分解された前記混合生成物流を分離する工程、
（ｉ１）前記工程（ｈ１）で回収された水素を精製して前記工程（ｂ１）に再循環する工程、ならびに、
（ｋ）分離された前記混合生成物流から熱分解燃料油を回収する工程、を含むプロセス。
【請求項２】
前記工程（ｈ１）は、
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と、
圧縮された前記熱分解混合生成物流を苛性処理に供して硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減された熱分解混合生成物流を生成するステップと、
硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減された前記熱分解混合生成物流を圧縮するステップと、
硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮された前記熱分解混合生成物流を脱水するステップと、
硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮され、脱水された前記熱分解混合生成物流から水素を回収するステップと、
硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮され、脱水された前記熱分解混合生成物流の残分から、前記工程（ｊ１）のようなオレフィン類および芳香族化合物類と前記工程（ｋ１）のような熱分解燃料油とを得るステップと、を含み、
前記工程（ｉ１）は、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮され、脱水された前記熱分解混合生成物流から回収された水素を、水素処理ゾーンに再循環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。
【請求項３】
硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮され、脱水された前記熱分解混合生成物流から水素を回収するステップは、熱分解工程においてバーナーおよび／またはヒーターの燃料として使用するためのメタンを別々に回収することをさらに含む請求項２に記載の統合プロセス。
【請求項４】
前記気液分離セクションからの残留部分が前記工程（ｋ１）で回収された熱分解燃料油と混合される請求項１に記載の統合プロセス。
【請求項５】
加熱された水素処理流出物を気体画分と液体画分とに分離する工程は、好ましくは、物理的および機械的分離に基づく気液分離装置を用いて実施される請求項１に記載の統合プロセス。
【請求項６】
原油を直接転化してオレフィン系および芳香族系石油化学製品を製造するための、統合された水素処理、水蒸気分解および残油水素分解プロセスであって、
（ａ２）汚染物質の含有量が低減され、パラフィン性が増加し、鉱山局相関指数（Bureau of Mines Correlation Index）が低下し、かつ、米国石油協会比重（American Petroleum Institute gravity）が上昇した水素処理流出物を得るのに有効な条件下で、原油を水素存在下で水素処理する工程、
（ｂ２）混合生成物流を製造するのに有効な条件下で、水蒸気分解ゾーンにおいて、水蒸気存在下で水素処理流出物を熱分解する工程、
（ｃ２）前記水素処理流出物、前記水蒸気分解ゾーンからの加熱流出物、または前記混合生成物流の１つまたは複数から得られる重質留分を、残油水素分解ゾーンで処理して残油中間生成物を製造する工程であって、前記残油水素分解ゾーンが、沸騰床反応器、移動床反応器、および固定床反応器からなる群から選択される工程、
（ｄ２）前記残油中間生成物を熱分解工程に移送する工程、ならびに、
（ｅ２）前記混合生成物流からオレフィン類および芳香族化合物類を回収する工程、を含むプロセス。
【請求項７】
前記工程（ｃ２）で分解される重質留分の少なくとも一部として使用するために、混合生成物流から熱分解燃料油を回収する工程をさらに含む請求項６に記載の統合プロセス。
【請求項８】
気液分離ゾーンにおいて前記工程（ａ２）からの水素処理流出物を気相と液相と分離するステップをさらに含み、前記気相は前記工程（ｂ２）において熱分解され、前記液相の少なくとも一部は前記工程（ｃ２）において処理される請求項６に記載の統合プロセス。
【請求項９】
前記工程（ｂ２）は、水蒸気分解ゾーンの対流セクションにおいて水素処理流出物を加熱するステップと、加熱された水素処理流出物を気相と液相とに分離するステップと、水蒸気分解ゾーンの熱分解セクションに気相を通過させるステップと、前記工程（ｃ２）において処理される重質留分の少なくとも一部として使用するために液相を排出するステップと、をさらに含む請求項６に記載の統合プロセス。
【請求項１０】
前記加熱された水素処理流出物を気相と液相と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用いて行われる請求項９に記載の統合プロセス。
【請求項１１】
原油を直接転化してオレフィン系および芳香族系石油化学製品を製造するための、統合された水素処理、水蒸気分解およびスラリー水素処理プロセスであって、
（ａ３）汚染物質の含有量が低減され、パラフィン性が増加し、鉱山局相関指数（Bureau of Mines Correlation Index）が低下し、かつ、米国石油協会比重（American Petroleum Institute gravity）が上昇した水素処理流出物を得るのに有効な条件下で、原油およびスラリープロセス生成物を水素存在下で水素処理する工程、
（ｂ３）混合生成物流を生成するのに有効な条件下で、水蒸気分解ゾーンにおいて、水蒸気存在下で水素処理流出物を熱分解する工程、
（ｃ３）前記水素処理流出物、前記水蒸気分解ゾーンからの加熱流出物、または前記混合生成物流、の１つまたは複数から得られる重質留分を、スラリー水素処理ゾーンで処理してスラリー中間生成物を得る工程、
（ｄ３）前記スラリー中間生成物を熱分解工程に移送する工程、
（ｅ３）熱分解生成物およびスラリー中間生成物を含む混合生成物流を分離する工程、
（ｆ３）前記工程（ｅ３）で回収された水素を生成して水素処理工程に再循環する工程、ならびに、
（ｇ３）分離された混合生成物流からオレフィン類および芳香族化合物類を回収する工程、を含み、
前記工程（ａ３）からの水素処理流出物を気液分離ゾーンにおいて気相と液相とに分離する工程であって、前記気相は前記工程（ｂ３）で熱分解され、前記液相の少なくとも一部は前記工程（ａ３）で処理される工程をさらに含むプロセス。
【請求項１２】
前記工程（ｃ３）で分解される重質留分の少なくとも一部として使用するために、混合生成物流から熱分解燃料油を回収する工程をさらに含む請求項１１に記載の統合プロセス。
【請求項１３】
前記工程（ａ３）からの水素処理流出物を気液分離ゾーンにおいて気相と液相とに分離する工程をさらに含み、前記気相は前記工程（ｂ３）で熱分解され、前記液相の少なくとも一部は前記工程（ｃ３）で処理される工程を含む請求項１１または１２に記載の統合プロセス。
【請求項１４】
前記工程（ｂ３）は、水蒸気分解ゾーンの対流セクションにおいて水素処理流出液を加熱するステップと、加熱された水素処理流出液を気相と液相とに分離するステップと、水蒸気分解ゾーンの熱分解セクションに前記気相を通過させるステップと、前記工程（ａ３）で処理される重質留分の少なくとも一部として使用するために前記液相を排出するステップと、をさらに含む請求項１１または１２に記載の統合プロセス。
【請求項１５】
前記工程（ｂ３）は、水蒸気分解ゾーンの対流セクションにおいて水素処理流出液を加熱するステップと、加熱された水素処理流出液を気相と液相とに分離するステップと、水蒸気分解ゾーンの熱分解セクションに前記気相を通過させるステップと、前記工程（ｃ３）で処理される重質留分の少なくとも一部として使用するために前記液相を排出するステップと、をさらに含む請求項１１または１２に記載の統合プロセス。
【請求項１６】
原油を直接処理してオレフィン系および芳香族系石油化学製品を製造するための統合水素処理および水蒸気分解プロセスであって、
（ａ４）汚染物質の含有量が低減され、パラフィン性が増加し、鉱山局相関指数（Bureau of Mines Correlation Index）が低下し、かつ、米国石油協会比重（American Petroleum Institute gravity）が上昇した水素処理流出物を得るのに有効な条件下で、原油および水素を水素処理ゾーンに充填する工程、
（ｂ４）水蒸気分解ゾーンにおいて、水蒸気存在下で前記水素処理流出物を熱分解して混合生成物流を生成する工程、
（ｃ４）熱分解された前記混合生成物流を、水素、オレフィン類、芳香族化合物類、および熱分解燃料油に分離する工程、
（ｄ４）前記工程（ｄ４）で回収された水素を精製して前記工程（ａ４）に再循環する工程、
（ｅ４）分離された前記混合生成物流からオレフィン類および芳香族化合物類を回収する工程、ならびに、
（ｆ４）分離された前記混合生成物流から熱分解燃料油を回収する工程、を含み、
水素処理流出物分離ゾーンにおいて、前記水素処理ゾーンからの前記水素処理流出物を重質留分と軽質留分とに分離する工程をさらに含み、前記軽質留分は前記工程（ｂ４）で熱分解された前記水素処理流出物であり、前記重質留分の少なくとも一部は急冷（quenching）ゾーンの入口に対する焼入れ媒体（quenching medium）として使用される工程を含むプロセス。
【請求項１７】
前記重質留分の少なくとも一部が前記工程（ｆ４）で回収された前記熱分解燃料油と混合される請求項１６に記載の統合プロセス。
【請求項１８】
前記工程（ｃ４）が、
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と、
圧縮された前記熱分解混合生成物流を苛性処理に供して硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減された熱分解混合生成物流を生成するステップと、
硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減された前記熱分解混合生成物流を圧縮するステップと、
硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮された前記熱分解混合生成物流を脱水するステップと、
硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮され、脱水された前記熱分解混合生成物流から水素を回収するステップと、
硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮され、脱水された前記熱分解混合生成物流の残分から、前記工程（ｅ４）のようなオレフィン類および芳香族化合物類ならびに前記工程（ｆ４）のような熱分解燃料油を得るステップと、を含み、
前記工程（ｄ４）が、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮され、脱水された前記熱分解混合生成物流から回収された水素を水素処理ゾーンに再循環するために精製するステップを含む請求項１６または１７に記載の統合プロセス。
【請求項１９】
硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮され、脱水された前記熱分解混合生成物流から水素を回収するステップが、熱分解工程においてバーナーおよび／またはヒーターのための燃料として使用するためのメタンを別々に回収することをさらに含む請求項１６または１７に記載の統合プロセス。
【請求項２０】
熱分解工程が、水蒸気分解ゾーンの対流セクションにおいて前記水素処理流出物を加熱するステップと、加熱された前記水素処理流出物を気体画分および液体画分に分離するステップと、前記気体画分を水蒸気分解ゾーンの熱分解セクションに通すステップと、前記液体画分を排出するステップと、を含む請求項１６または１７に記載の統合プロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願への相互参照〕
本出願は２０１７年２月２日に出願された欧州特許出願第１７１５４３９７．８号、２０１７年２月２日に出願された欧州特許出願第１７１５４３９２．９号、２０１７年２月２日に出願された欧州特許出願第１７１５４３９３．７号、および２０１７年２月２日に出願された欧州特許出願第１７１５４３９０．３号の優先権の利益を主張するものであり、これらの各々の全内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、原油を直接処理してオレフィン系および芳香族系石油化学製品を製造するための、統合された水素処理および水蒸気分解プロセスに関する。
【背景技術】
【０００３】
低級オレフィン類（すなわち、エチレン、プロピレン、ブチレンおよびブタジエン）および芳香族化合物類（すなわち、ベンゼン、トルエンおよびキシレン）は、石油化学および化学産業において広く使用されている基礎中間体である。熱分解または水蒸気分解は、典型的には水蒸気の存在下、および酸素の非存在下で、これらの材料を形成するための主要なタイプのプロセスである。水蒸気分解のための原料としては、石油ガスおよび留出物、たとえばナフサ、灯油および軽油が挙げられる。これらの供給原料の入手可能性は通常、限られており、原油精製所において、高価でエネルギー集約的なプロセス工程を必要とする。
【０００４】
国際公開第２０１３／０３３２９３号（特許文献１）は重油原料成分と溶媒成分とを含む混合原料を水素処理触媒に接触させて水素処理流出物を形成することと、水素処理流出物を分離して少なくとも液体流出物を形成することと、液体流出物の第一の部分を分留して少なくとも留出物生成物を形成することとを含み、溶媒は、留出物生成物の少なくとも一部を含み、当該留出物生成物の少なくとも一部の少なくとも９０重量％は、１４９〜３９９℃の沸点を有する留水素処理流出物を製造する方法に関する。
【０００５】
国際公開第２０１３／１１２９６７号（特許文献２）は、原油を直接処理してオレフィン類および芳香族化合物類などの石油化学製品を製造するための、溶媒脱アスファルト化、水素処理、および水蒸気分解が統合されたプロセスに関する。
【０００６】
米国特許出願公開第２０１３／０２２０８８４号明細書（特許文献３）および米国特許出願公開第２０１３／０１９７２８４号明細書（特許文献４）は、原油を直接処理してオレフィン類および芳香族化合物類などの石油化学製品を製造するための、水素処理、溶媒脱アスファルト化、および水蒸気分解が統合されたプロセスに関する。
【０００７】
米国特許出願公開第２０１３／０２２８４９６号明細書（特許文献５）は、原油を直接処理してオレフィン類および芳香族化合物類などの石油化学製品を製造するための、溶媒脱アスファルト化および水蒸気分解が統合されたプロセスに関する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０３３２９３号
【特許文献２】国際公開第２０１３／１１２９６７号
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１３／０２２０８８４号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２０１３／０１９７２８４号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２０１３／０２２８４９６号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２００５／０２１１６０３号明細書
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Appl. Catal. A General, 204 (2000) 251
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、原油留分の水素処理を含む原油の水蒸気分解プロセスを提供することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、原油留分の水素処理を含む原油の水蒸気分解プロセスを提供し、好ましくは、炭化水素留分のみがそのような水素処理プロセスから利益を受ける水素処理プロセスに供される、水蒸気分解プロセスを提供することである。
【００１２】
本発明の別の目的は、特定のタイプの水素分解が使用される、原油を直接転化してオレフィン系および芳香族系石油化学製品を製造するための、統合された水素処理、水蒸気分解および水素分解プロセスを提供することである。
【００１３】
本発明の別の目的は、高価値炭化水素流を内部で再循環させてオレフィン系および芳香族系石油化学製品を製造する、原油の直接転化のための、統合された水素処理、水蒸気分解およびスラリー水素処理プロセスを提供することである。
【００１４】
本発明の別の目的は、高価値炭化水素流を内部で再循環させてオレフィン系および芳香族系石油化学製品を製造する、原油の直接転化のための、統合された水素処理および水蒸気分解プロセスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
したがって、本発明は部分的には原油を直接処理してオレフィン系および芳香族系石油化学製品を製造するための統合された水素処理および水蒸気分解プロセスに関し、このプロセスは、（ａ１）原油を軽質留分および重質留分に分離する工程であって、前記重質留分の沸点が約２６０〜約３５０℃である工程、（ｂ１）製造された水素処理流出物の、汚染物質の含有量が低減され、パラフィン性が増加し、鉱山局相関指数（Bureau of Mines Correlation Index）が低下し、かつ、米国石油協会比重（American Petroleum Institute gravity）が上昇するのに有効な条件下で、前記重質留分を水素処理ゾーンに充填する工程、（ｃ１）前記水素処理流出物および水蒸気を水蒸気分解ゾーンの対流セクションに導入する工程、（ｄ１）工程（ｃ１）からの混合物を加熱して気液分離セクションに移す工程、（ｅ１）前記気液分離セクションからの残留部分を水蒸気分解ゾーンから除去する工程、（ｆ１）工程（ａ１）からの軽質留分、前記気液分離セクションからの軽質留分、および水蒸気を水蒸気分解ゾーンに導入して熱分解する工程、（ｇ１）前記水蒸気分解ゾーンから混合生成物流を回収する工程、（ｈ１）熱分解された前記混合生成物流を分離する工程、（ｉ１）工程（ｈ１）で回収された水素を精製して工程（ｂ１）に再循環する工程、（ｊ１）分離された前記混合生成物流からオレフィン類および芳香族化合物類を回収する工程、ならびに、（ｋ１）分離された前記混合生成物流から熱分解燃料油を回収する工程、を含む。この実施形態による統合プロセスは、好ましくは、（ｌ１）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と、圧縮された前記熱分解混合生成物流を苛性処理に供して硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減された熱分解混合生成物流を生成するステップと、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減された前記熱分解混合生成物流を圧縮するステップと、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮された前記熱分解混合生成物流を脱水するステップと、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮され、脱水された前記熱分解混合生成物流から水素を回収するステップと、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮され、脱水された前記熱分解混合生成物流の残分から、工程（ｊ１）のようなオレフィン類および芳香族化合物類と工程（ｋ１）のような熱分解燃料油とを得るステップと、を含む工程を含み、工程（ｉ１）は硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮され、脱水された前記熱分解混合生成物流から回収された水素を、水素処理ゾーンに再循環するために精製するステップを含む。硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮され、脱水された前記熱分解混合生成物流から水素を回収するステップは、好ましくは、前記熱分解工程においてバーナーおよび／またはヒーターの燃料として使用するためのメタンを別々に回収することを含む。原油を直接処理してオレフィン系および芳香族系石油化学製品を生成するための、水素処理および水蒸気分解プロセスが統合された本システムの好ましい実施形態では、前記気液分離セクションからの残留部分が工程（ｋ１）で回収された熱分解燃料油と混合される。加熱された水素処理流出物を気体画分と液体画分とに分離する工程は、好ましくは、物理的および機械的分離に基づく気液分離装置を用いて実施される。原油を直接処理してオレフィン系および芳香族系石油化学製品を生成するための、統合された水素処理および水蒸気分解プロセスの本実施形態は、好ましくは、水素処理ゾーン反応器流出物を高圧分離器で分離して、精製され、水素の追加の供給源として前記水素処理ゾーンに再循環される気体画分、および液体画分を回収すること、ならびに、高圧分離器からの液体画分を低圧分離器中で気体画分と液体画分とに分離すること、を含み、低圧分離器からの前記液体画分は熱分解に供される水素処理流出物であり、低圧分離器からの前記気体画分は、前記水蒸気分解ゾーンの後かつ工程（ｈ１）の前で前記混合生成物流と混合される。
【００１６】
本発明はまた、原油を直接転化してオレフィン系および芳香族系石油化学製品を製造するための、統合された水素処理、水蒸気分解および残油水素分解プロセスに関し、このプロセスは、（ａ２）汚染物質の含有量が低減され、パラフィン性が増加し、鉱山局相関指数（Bureau of Mines Correlation Index）が低下し、かつ、米国石油協会比重（American Petroleum Institute gravity）が上昇した水素処理流出物を得るのに有効な条件下で、原油を水素存在下で水素処理する工程、（ｂ２）混合生成物流を製造するのに有効な条件下で、水蒸気分解ゾーンにおいて、水蒸気存在下で水素処理流出物を熱分解する工程、（ｃ２）前記水素処理流出物、前記水蒸気分解ゾーンからの加熱流出物、または前記混合生成物流の１つまたは複数から得られる重質留分を、残油水素分解ゾーンで処理して残油中間生成物を製造する工程であって、前記残油水素分解ゾーンが、沸騰床反応器、移動床反応器、および固定床反応器からなる群から選択される工程、（ｄ２）前記残油中間生成物を熱分解工程に移送する工程、ならびに、（ｅ２）前記混合生成物流からオレフィン類および芳香族化合物類を回収する工程、を含む。
【００１７】
本発明はまた、原油を直接転化してオレフィン系および芳香族系石油化学製品を製造するための、統合された水素処理、水蒸気分解、およびスラリー水素処理プロセスに関し、このプロセスは、（ａ３）汚染物質の含有量が低減され、パラフィン性が増加し、鉱山局相関指数（Bureau of Mines Correlation Index）が低下し、かつ、米国石油協会比重（American Petroleum Institute gravity）が上昇した水素処理流出物を得るのに有効な条件下で、原油およびスラリープロセス生成物を水素存在下で水素処理する工程、（ｂ３）混合生成物流を生成するのに有効な条件下で、水蒸気分解ゾーンにおいて、水蒸気存在下で水素処理流出物を熱分解する工程、（ｃ３）前記水素処理流出物、前記水蒸気分解ゾーンからの加熱流出物、または前記混合生成物流、の１つまたは複数から得られる重質留分を、スラリー水素処理ゾーンで処理してスラリー中間生成物を得る工程、（ｄ３）前記スラリー中間生成物を熱分解工程に移送する工程、（ｅ３）熱分解生成物およびスラリー中間生成物を含む混合生成物流を分離する工程、（ｆ３）工程（ｅ）で回収された水素を生成して前記水素処理工程に再循環する工程、ならびに、（ｇ３）分離された混合生成物流からオレフィン類および芳香族化合物類を回収する工程を含み、工程（ａ３）からの水素処理流出物を気液分離ゾーンにおいて気相と液相とに分離する工程であって、前記気相は工程（ｂ３）で熱分解され、前記液相の少なくとも一部は工程（ａ３）で処理される工程、をさらに含む。
【００１８】
このように、本発明は、原油を直接処理してオレフィン系および芳香族系石油化学製品を生成するための、統合された水素処理および水蒸気分解プロセスであって、（ａ４）汚染物質の含有量が低減され、パラフィン性が増加し、鉱山局相関指数（Bureau of Mines Correlation Index）が低下し、かつ、米国石油協会比重（American Petroleum Institute gravity）が上昇した水素処理流出物を得るのに有効な条件下で、原油および水素を水素処理ゾーンに充填する工程、（ｂ４）水蒸気分解ゾーンにおいて、水蒸気存在下で前記水素処理流出物を熱分解して混合生成物流を生成する工程、（ｃ４）熱分解された前記混合生成物流を、水素、オレフィン類、芳香族化合物類、および熱分解燃料油に分離する工程、（ｄ４）工程（ｄ４）で回収された水素を精製して工程（ａ４）に再循環する工程、（ｅ４）分離された前記混合生成物流からオレフィン類および芳香族化合物類を回収する工程、ならびに、（ｆ４）分離された前記混合生成物流から熱分解燃料油を回収する工程であって、水素処理流出物分離ゾーンにおいて、前記水素処理ゾーンからの前記水素処理流出物を重質留分と軽質留分とに分離するステップをさらに含み、前記軽質留分は工程（ｂ４）で熱分解された前記水素処理流出物であり、前記重質留分の少なくとも一部は急冷（quenching）ゾーンの入口に対する焼入れ媒体（quenching medium）として使用される工程、を含む。
【００１９】
以下は、本明細書全体にわたって使用される様々な用語および語句の定義を含む。
【００２０】
用語「約(about)」または「およそ（approximately）」は、当業者によって理解される程度に近いものとして定義される。１つの非限定的な実施形態において、これらの用語は、１０％以内、好ましくは、５％以内、より好ましくは、１％以内、最も好ましくは、０．５％以内であると定義される。
【００２１】
用語「重量％（wt.%）」、「体積％（vol.%）」、または「モル％（mol.%）」は、それぞれ、成分を含む材料の総重量、総体積、または総モル数に基づく、ある成分の重量、体積、またはモル百分率を指す。非限定的な例では、１００モルの材料中の１０モルの成分が１０モル％の成分である。
【００２２】
用語「実質的に（substantially）」およびその変形は、１０％以内、５％以内、１％以内、または０．５％以内の範囲を含むように定義される。用語「阻害する（inhibiting）」、「減少させる（reducing）」、「防止する（preventing）」、「回避する（avoiding）」、またはこれらの用語の任意の変形は、特許請求の範囲および／または明細書において使用される場合、所望の結果を達成するための測定可能な減少または完全な阻害を含む。
【００２３】
「効果的（effective）」という用語は、本明細書および／または特許請求の範囲において使用される場合、所望の、予期される、または意図される結果を達成するのに十分な手段である。
【００２４】
用語「１つの（a）」または「１つの（an）」は、特許請求の範囲または明細書において用語「備える（comprising）」、「含む（including）」、「含む（containing）」、または「有する（having）」とともに使用される場合、「１つの（one）」を意味しうるが、「１つ以上」、「少なくとも１つ」、および「１つまたは１つより多く」の意味でもありうる。
【００２５】
単語「備える（comprising）」（および“comprise”や“comprises”などの任意の形態）、「有する（having）」（および“have”や“has”などの任意の形態）、「含む（including）」（および“includes”や“include”などの任意の形態）、または「含む（containing）」（および“contains”や“contain”などの任意の形態）は、包括的または開放型であり、追加的な、記載されていない要素または方法ステップを排除しない。
【００２６】
本発明のプロセスは、本明細書全体にわたって開示される特定の含有成分（ingredients）、構成成分（components）、組成物（conpositions）などを「…をを含む（comprise）」、「本質的に…からなる（consist essentially of）」、または「…からなる（consist of）」ものでありうる。
【００２７】
本発明の文脈において、３５の実施形態がここで説明される。実施形態１は、原油を直接処理してオレフィン系および芳香族系石油化学製品を製造するための、統合された水素処理および水蒸気分解プロセスである。このプロセスは（ａ１）原油を軽質留分および重質留分に分離する工程であって、前記重質留分の沸点が約２６０〜約３５０℃である工程、（ｂ１）製造された水素処理流出物の、汚染物質の含有量が低減され、パラフィン性が増加し、鉱山局相関指数（Bureau of Mines Correlation Index）が低下し、かつ、米国石油協会比重（American Petroleum Institute gravity）が上昇するのに有効な条件下で、前記重質留分を水素処理ゾーンに充填する工程、（ｃ１）前記水素処理流出物および水蒸気を水蒸気分解ゾーンの対流セクションに導入する工程、（ｄ１）工程（ｃ１）からの混合物を加熱して気液分離セクションに移す工程、（ｅ１）前記気液分離セクションからの残留部分を水蒸気分解ゾーンから除去する工程、（ｆ１）工程（ａ１）からの軽質留分、前記気液分離セクションからの軽質留分、および水蒸気を水蒸気分解ゾーンに導入して熱分解する工程、（ｇ１）前記水蒸気分解ゾーンから混合生成物流を回収する工程、（ｈ１）熱分解された前記混合生成物流を分離する工程、（ｉ１）工程（ｈ１）で回収された水素を精製して工程（ｂ１）に再循環する工程、（ｊ１）分離された前記混合生成物流からオレフィン類および芳香族化合物類を回収する工程、ならびに、（ｋ１）分離された前記混合生成物流から熱分解燃料油を回収する工程、を含む。実施形態２は、工程（ｈ１）は、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と、圧縮された前記熱分解混合生成物流を苛性処理に供して硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減された熱分解混合生成物流を生成するステップと、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減された前記熱分解混合生成物流を圧縮するステップと、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮された前記熱分解混合生成物流を脱水するステップと、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮され、脱水された前記熱分解混合生成物流から水素を回収するステップと、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮され、脱水された前記熱分解混合生成物流の残分から、工程（ｊ１）のようなオレフィン類および芳香族化合物類と工程（ｋ１）のような熱分解燃料油とを得るステップと、を含む工程を含み、工程（ｉ１）は硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮され、脱水された前記熱分解混合生成物流から回収された水素を、水素処理ゾーンに再循環するために精製するステップを含む実施形態１の統合プロセスである。実施形態３は、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮され、脱水された前記熱分解混合生成物流から水素を回収するステップは、前記熱分解工程においてバーナーおよび／またはヒーターの燃料として使用するためのメタンを別々に回収することをさらに含む実施形態２の統合プロセスである。実施形態４は、前記気液分離セクションからの残留部分が工程（ｋ１）で回収された熱分解燃料油と混合される実施形態１の統合プロセスである。実施形態５は、加熱された水素処理流出物を気体画分と液体画分とに分離する工程は、物理的および機械的分離に基づく気液分離装置を用いて実施される実施形態１の統合プロセスである。実施形態６は、水素処理ゾーン反応器流出物を高圧分離器で分離して、精製され、水素の追加の供給源として前記水素処理ゾーンに再循環される気体画分、および液体画分を回収すること、ならびに、高圧分離器からの液体画分を低圧分離器で気体画分と液体画分とに分離すること、を含み、低圧分離器からの前記液体画分は熱分解に供される水素処理流出物であり、低圧分離器からの前記気体画分は、前記水蒸気分解ゾーンの後かつ工程（ｈ１）の前で前記混合生成物流と混合される実施形態１の統合プロセスである。
【００２８】
実施形態７は、原油を直接転化してオレフィン系および芳香族系石油化学製品を製造するための、統合された水素処理、水蒸気分解および残油水素分解プロセスである。本プロセスは、（ａ２）汚染物質の含有量が低減され、パラフィン性が増加し、鉱山局相関指数（Bureau of Mines Correlation Index）が低下し、かつ、米国石油協会比重（American Petroleum Institute gravity）が上昇した水素処理流出物を得るのに有効な条件下で、原油を水素存在下で水素処理する工程、（ｂ２）混合生成物流を製造するのに有効な条件下で、水蒸気分解ゾーンにおいて、水蒸気存在下で水素処理流出物を熱分解する工程、（ｃ２）前記水素処理流出物、前記水蒸気分解ゾーンからの加熱流出物、または前記混合生成物流の１つまたは複数から得られる重質留分を、残油水素分解ゾーンで処理して残油中間生成物を製造する工程であって、前記残油水素分解ゾーンが、沸騰床反応器、移動床反応器、および固定床反応器からなる群から選択される工程、（ｄ２）前記残油中間生成物を熱分解工程に移送する工程、ならびに、（ｅ２）前記混合生成物流からオレフィン類および芳香族化合物類を回収する工程、を含む。実施形態８は、工程（ｃ２）で分解される重質留分の少なくとも一部として使用するために、混合生成物流から熱分解燃料油を回収する工程をさらに含む実施形態７の統合プロセスである。実施形態９は、気液分離ゾーンにおいて工程（ａ２）からの水素処理流出物を気相と液相と分離するステップをさらに含み、前記気相は工程（ｂ２）において熱分解され、前記液相の少なくとも一部は工程（ｃ２）において処理される実施形態７の統合プロセスである。実施形態１０は、工程（ｂ２）は、水蒸気分解ゾーンの対流セクションにおいて水素処理流出物を加熱するステップと、加熱された水素処理流出物を気相と液相とに分離するステップと、水蒸気分解ゾーンの熱分解セクションに気相を通過させるステップと、工程（ｃ２）において処理される重質留分の少なくとも一部として使用するために液相を排出するステップと、をさらに含む実施形態７の統合プロセスである。実施形態１１は、加熱された水素処理流出物を気相と液相と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用いて行われる実施形態１０の統合プロセスである。実施形態１２は、さらに、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と、圧縮された前記熱分解混合生成物流を苛性処理に供して硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減された熱分解混合生成物流を生成するステップと、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減された前記熱分解混合生成物流を圧縮するステップと、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮された前記熱分解混合生成物流を脱水するステップと、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮され、脱水された前記熱分解混合生成物流から水素を回収するステップと、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮され、脱水された前記熱分解混合生成物流の残分から、オレフィン類および芳香族化合物類を得るステップと、を含む実施形態７の統合プロセスである。実施形態１３は、混合生成物流から水素を精製し、それを水素処理のステップに再循環させるステップをさらに含む実施形態７の統合プロセスである。実施形態１４は、水素処理ゾーンへの再循環のために、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮され、脱水された前記熱分解混合生成物流から回収された水素を精製する工程を含む実施形態１３の統合プロセスである。実施形態１５は、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮され、脱水された前記熱分解混合生成物流から水素を回収するステップが、熱分解工程においてバーナーおよび／またはヒーターのための燃料として使用するためのメタンを別々に回収することをさらに含む実施形態１３の統合プロセスである。実施形態１６は、水素処理流出物を高圧分離器で分離して、精製されて水素の追加の供給源として水素処理ゾーンに再循環される気体画分と、液体画分と、を回収するステップ、および、高圧分離器からの液体画分を低圧分離器で気体画分と液体画分とに分離するステップをさらに含み、低圧分離器からの液体画分は、熱分解ステップへの供給物であり、低圧分離器からの気体画分は、水蒸気分解ゾーンの後かつ工程（ｅ２）の分離の前に、混合生成物流と混合される実施形態９の統合プロセスである。実施形態１７は、高圧分離器で水素処理流出物を分離して、精製されて水素の追加の供給源として水素処理ゾーンに再循環される気体画分と、液体画分と、を回収するステップ、および、高圧分離器からの液体画分を低圧分離器内で気体画分と液体画分とに分離するステップをさらに含み、低圧分離器からの液体画分は気液分離ゾーンへの供給物であり、低圧分離器からの気体画分は水蒸気分解ゾーンの後かつ工程（ｅ２）の分離の前に、混合生成物流と混合される実施形態１０の統合プロセスである。
【００２９】
実施形態１８は、原油を直接変換してオレフィン系および芳香族系石油化学製品を製造するための、統合された水素処理、水蒸気分解、およびスラリー水素処理プロセスである。このプロセスは、（ａ３）汚染物質の含有量が低減され、パラフィン性が増加し、鉱山局相関指数（Bureau of Mines Correlation Index）が低下し、かつ、米国石油協会比重（American Petroleum Institute gravity）が上昇した水素処理流出物を得るのに有効な条件下で、原油およびスラリープロセス生成物を水素存在下で水素処理する工程、（ｂ３）混合生成物流を生成するのに有効な条件下で、水蒸気分解ゾーンにおいて、水蒸気存在下で水素処理流出物を熱分解する工程、（ｃ３）前記水素処理流出物、前記水蒸気分解ゾーンからの加熱流出物、または前記混合生成物流、の１つまたは複数から得られる重質留分を、スラリー水素処理ゾーンで処理してスラリー中間生成物を得る工程、（ｄ３）前記スラリー中間生成物を熱分解工程に移送する工程、（ｅ３）熱分解生成物およびスラリー中間生成物を含む混合生成物流を分離する工程、（ｆ３）工程（ｅ３）で回収された水素を生成して前記水素処理工程に再循環する工程、ならびに、（ｇ３）分離された混合生成物流からオレフィン類および芳香族化合物類を回収する工程であって、工程（ａ３）からの水素処理流出物を気液分離ゾーンにおいて気相と液相とに分離するステップをさらに含み、前記気相は工程（ｂ３）で熱分解され、前記液相の少なくとも一部は工程（ａ３）で処理される工程、を含む。実施形態１９は、工程（ｃ３）で分解された重質留分の少なくとも一部として使用するために、混合生成物流から熱分解燃料油を回収する工程をさらに含む、実施形態１８の統合プロセスである。実施形態２０は、工程（ａ３）からの水素処理流出物を気液分離ゾーンにおいて気相および液相に分離するステップをさらに含み、前記気相は工程（ｂ３）において熱分解され、前記液相の少なくとも一部は工程（ｃ３）において処理される前述の実施形態のいずれか１つ以上による統合プロセスである。実施形態２１は、工程（ｂ３）は、水蒸気分解ゾーンの対流セクションにおいて水素処理流出液を加熱するステップと、加熱された水素処理流出液を気相と液相とに分離するステップと、水蒸気分解ゾーンの熱分解セクションに前記気相を通過させるステップと、工程（ａ３）で処理される重質留分の少なくとも一部として使用するために前記液相を排出するステップと、をさらに含む実施形態１８〜２０のいずれか１つ以上による統合プロセスである。実施形態２２は、工程（ｂ３）は、水蒸気分解ゾーンの対流セクションにおいて水素処理流出液を加熱するステップと、加熱された水素処理流出液を気相と液相とに分離するステップと、水蒸気分解ゾーンの熱分解セクションに前記気相を通過させるステップと、工程（ｃ３）で処理される重質留分の少なくとも一部として使用するために前記液相を排出するステップとをさらに含む実施形態１８〜２１のいずれか１つ以上による統合プロセスである。実施形態２３は、工程（ａ３）で処理される重質留分の少なくとも一部として使用するために、工程（ａ３）から前記水素処理流出液を排出する工程をさらに含む実施形態１８〜２２のいずれか１つ以上による統合プロセスである。実施形態２４は、工程（ｅ３）が、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、圧縮された熱分解混合生成物流を苛性処理に供して、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減された前記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有量が低減され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有量が低減され、圧縮された前記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有量が低減され、圧縮され、脱水された前記熱分解混合生成物流から、水素を回収するステップ、ならびに、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮され、脱水された前記熱分解混合生成物流の残分から、オレフィン類および芳香族化合物類を得るステップを含み、工程（ｆ３）が、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮され、脱水された前記熱分解混合生成物流から回収した水素を精製し、それを前記水素処理ゾーンに再循環させるステップを含む実施形態１８〜２３のいずれか１つ以上による統合プロセスである。実施形態２５は、圧縮され、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮され、脱水された前記熱分解混合生成物流から水素を回収するステップが、熱分解工程においてバーナーおよび／またはヒーターのための燃料として使用するためのメタンを別々に回収する工程をさらに含む実施形態１８〜２４のいずれか１つ以上の統合プロセスである。実施形態２６は、水素処理流出物を高圧分離器で分離して、精製されて水素の追加の供給源として水素処理ゾーンに再循環される気体画分と、液体画分と、を回収するステップ、および、高圧分離器からの液体画分を低圧分離器で気体画分と液体画分とに分離するステップをさらに含み、低圧分離器からの液体画分は、熱分解ステップへの供給物であり、低圧分離器からの気体画分は、水蒸気分解ゾーンの後かつ工程（ｅ３）の分離の前に、混合生成物流と混合される実施形態１８〜２５のいずれか１つ以上による統合プロセスである。実施形態２７は、高圧分離器で水素処理流出物を分離して、精製されて水素の追加の供給源として水素処理ゾーンに再循環される気体画分と、液体画分と、を回収するステップ、および、高圧分離器からの液体画分を低圧分離器内で気体画分と液体画分とに分離するステップをさらに含み、低圧分離器からの液体画分は気液分離ゾーンへの供給物であり、低圧分離器からの気体画分は水蒸気分解ゾーンの後かつ工程（ｅ３）の分離の前に、混合生成物流と混合される実施形態１８〜２５のいずれか１つ以上による統合プロセスである。
【００３０】
実施形態２８は、原油を直接処理してオレフィン系および芳香族系石油化学製品を製造するための、統合された水素処理および水蒸気分解プロセスである。このプロセスは、（ａ４）汚染物質の含有量が低減され、パラフィン性が増加し、鉱山局相関指数（Bureau of Mines Correlation Index）が低下し、かつ、米国石油協会比重（American Petroleum Institute gravity）が上昇した水素処理流出物を得るのに有効な条件下で、原油および水素を水素処理ゾーンに充填する工程、（ｂ４）水蒸気分解ゾーンにおいて、水蒸気存在下で前記水素処理流出物を熱分解して混合生成物流を生成する工程、（ｃ４）熱分解された前記混合生成物流を、水素、オレフィン類、芳香族化合物類、および熱分解燃料油に分離する工程、（ｄ４）工程（ｄ４）で回収された水素を精製して工程（ａ４）に再循環する工程、（ｅ４）分離された前記混合生成物流からオレフィン類および芳香族化合物類を回収する工程、ならびに、（ｆ４）分離された前記混合生成物流から熱分解燃料油を回収する工程、を含み、水素処理流出物分離ゾーンにおいて、前記水素処理ゾーンからの前記水素処理流出物を重質留分と軽質留分とに分離する工程をさらに含み、前記軽質留分は工程（ｂ４）で熱分解された前記水素処理流出物であり、前記重質留分の少なくとも一部は急冷（quenching）ゾーンの入口に対する焼入れ媒体（quenching medium）として使用される工程、を含む。実施形態２９は、前記重質留分の少なくとも一部が工程（ｆ４）で回収された前記熱分解燃料油と混合される実施形態２８の統合プロセスである。実施形態３０は、工程（ｃ４）が、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と、圧縮された前記熱分解混合生成物流を苛性処理に供して硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減された熱分解混合生成物流を生成するステップと、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減された前記熱分解混合生成物流を圧縮するステップと、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮された前記熱分解混合生成物流を脱水するステップと、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮され、脱水された前記熱分解混合生成物流から水素を回収するステップと、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮され、脱水された前記熱分解混合生成物流の残分から、工程（ｅ４）のようなオレフィン類および芳香族化合物類ならびに工程（ｆ４）のような熱分解燃料油を得るステップと、を含み、工程（ｄ４）が、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮され、脱水された前記熱分解混合生成物流から回収された水素を水素処理ゾーンに再循環するために精製するステップを含む実施形態２８〜２９のいずれか１つ以上の統合プロセスである。実施形態３１は、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮され、脱水された前記熱分解混合生成物流から水素を回収するステップが、熱分解工程においてバーナーおよび／またはヒーターのための燃料として使用するためのメタンを別々に回収する工程をさらに含む実施形態２８〜２９のいずれか１つまたは複数による統合プロセスである。実施形態３２は、熱分解工程が、水蒸気分解ゾーンの対流セクションにおいて前記水素処理流出物を加熱するステップと、加熱された前��水素処理流出物を気体画分および液体画分に分離するステップと、前記気体画分を水蒸気分解ゾーンの熱分解セクションに通すステップと、前記液体画分を排出するステップと、を含む実施形態２８〜３１のいずれか１つ以上に記載の統合プロセスである。実施形態３３は、排出された前記液体画分が工程（ｆ４）で回収された熱分解燃料油と混合される実施形態２８〜３２のいずれか１つ以上による統合プロセスである。実施形態３４は、水素処理ゾーン反応器流出物を高圧分離器で分離して、精製されて水素の追加の供給源として水素処理ゾーンに再循環される気体画分と、液体画分と、を回収するステップ、および、高圧分離器からの液体画分を低圧分離器で気体画分と液体画分とに分離するステップをさらに含み、低圧分離器からの液体画分は、熱分解ステップへの供給物であり、低圧分離器からの気体画分は、水蒸気分解ゾーンの後かつ工程（ｃ４）の分離の前に、混合生成物流と混合される実施形態２８〜３３のいずれか１つ以上による統合プロセスである。実施形態３５は、高圧分離器で水素処理ゾーン反応器流出物を分離して、精製されて水素の追加の供給源として水素処理ゾーンに再循環される気体画分と、液体画分と、を回収するステップ、および、高圧分離器からの液体画分を低圧分離器内で気体画分と液体画分とに分離するステップをさらに含み、低圧分離器からの液体画分は気液分離ゾーンへの供給物であり、低圧分離器からの気体画分は水蒸気分解ゾーンの後かつ工程（ｃ４）の分離の前に、混合生成物流と混合される実施形態２８〜３４のいずれか１つ以上による統合プロセスである。
【００３１】
本発明の他の目的、特徴、および利点は、以下の図面、詳細な説明、および実施例から明らかになるのであろう。しかし、図面、詳細な説明、および実施例は本発明の特定の実施形態を示しているが、例示のためだけに与えられており、限定することを意図していないことを理解されたい。さらに、本発明の精神および範囲内の変更および修正は、この詳細な説明から当業者には明らかになると考えられる。さらなる実施形態では、特定の実施形態からの特徴が他の実施形態からの特徴と組み合わせることができる。たとえば、一実施形態からの特徴は、他の実施形態のいずれかからの特徴と組み合わせることができる。さらなる実施形態では、本明細書に記載の特定の実施形態に追加の特徴を追加できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の本統合プロセスの一実施形態のプロセスフロー図
【図２】統合水素処理、水蒸気分解および残油水素分解を含む本発明のプロセスの実施形態のプロセスフロー図
【図３】統合水素処理、水蒸気分解およびスラリー水素処理を含む本発明のプロセスによるプロセスフロー図
【図４】統合された水素処理および水蒸気分解プロセスおよびシステムを含むプロセスフロー図
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明は、添付の図面を参照して、以下にさらに詳細に説明される。
【００３４】
上述の実施形態１による、統合された水素処理および水蒸気分解プロセス、ならびに水素再分配を含むシステムを含むプロセスフロー図が、図１に示されている。統合されたシステムは一般に、初期供給物分離ゾーン２０、選択的接触水素処理ゾーン、水蒸気分解ゾーン３０、および生成物分離ゾーンを含む。
【００３５】
一般に、原油原料はフラッシュされ、それによって、より軽質の留分（さらなる分解を必要とする最小の炭化水素を含有し、容易に放出される水素を含有する範囲、たとえば、約１８５℃までの沸点を有する。）は水蒸気分解ゾーンに直接通され、必要な留分、すなわち、所定の水素含有量未満を有する留分のみが水素処理される。これは、水素処理反応器中の水素の分圧を増加させ、飽和による水素移動の効率を改善するので有利である。これにより、水素の溶解による損失やＨ２の消費を低減できる。原油原料に含まれる容易に放出される水素は、エチレンのような生成物の収率を最大にするために再分配される。水素の再分配は、重質生成物の全体的な減少および軽質オレフィン類の生成の増加を可能にする。
【００３６】
第一分離ゾーン２０は、原料流１を受けるための入口、軽質留分２２を排出するための出口、および重質留分２１を排出するための出口を含む。分離ゾーン２０は、約２６０〜約３５０℃のカットポイントを有するフラッシュセパレータのような単段分離装置であってもよい。この特定のカットポイントの利点は、重質留分のみが水素処理反応ゾーン４で処理されることである。
【００３７】
さらなる実施形態では、分離ゾーン２０が、物理的または機械的な気液分離に基づくサイクロン相分離デバイスまたは他の分離デバイスを含むか、または本質的にそれらからなる（すなわち、フラッシュゾーンの非存在下で作動する。）。
【００３８】
水素処理ゾーンは、軽質炭化水素留分２１と水蒸気分解生成物流から再循環される水素２との混合物、および必要に応じて補給水素を受け取るための入口を含む水素処理反応ゾーン４を含む。水素処理反応ゾーン４は、水素処理流出物５を排出するための出口をさらに含む。
【００３９】
水素処理反応器からの反応器流出物５は、熱交換器（図示せず）で冷却され、高圧分離器６に送られる。分離器の頂部留分７はアミンユニット１２内で清浄化され、得られた水素リッチガス流１３は、再循環圧縮機１４に送られて水素処理反応器内で再循環ガス１５として使用される。実質的に液相である高圧分離器６からの底部留分８は、冷却され、低温低圧分離器９に導入され、そこで気体流と液体流１０とに分離される。低温低圧分離器からのガスには、水素、Ｈ２Ｓ、ＮＨ３、およびＣ１〜Ｃ４炭化水素類などの任意の軽質炭化水素が含まれる。典型的には、これらのガスがフレア処理または燃料ガス処理のようなさらなる処理のために送られる。本明細書の特定の実施形態によれば、水素は、水素、Ｈ２Ｓ、ＮＨ３、およびＣ１〜Ｃ４炭化水素類などの任意の軽質炭化水素を含む気体流１１を水蒸気分解生成物４４と混合することによって回収される。液体流１０の全部または一部は、水蒸気分解ゾーン３０への供給物として供される。
【００４０】
水蒸気分解ゾーン３０は一般に、対流セクション３２と、当技術分野で知られている水蒸気分解ユニットの運転、すなわち、蒸気の存在下で熱分解供給物を対流セクションに充填することに基づいて運転できる熱分解セクション３４とを含む。さらに、（図１に破線で示されるような）本明細書に記載される特定の任意の実施形態では、気液分離セクション３６がセクション３２と３４との間に含まれる。対流セクション３２からの加熱蒸気分解供給物が通過する気液分離セクション３６は、物理的または機械的な気液分離に基づく分離装置とすることができる。
【００４１】
一般に、中間急冷混合生成物流４４は、圧縮および分留セクションで分離される。このような圧縮および分留セクションは、当技術分野で周知である。
【００４２】
一実施形態において、混合生成物流４４は中間生成物流６５および水素６２に変換され、これは本プロセスにおいて精製され、水素処理反応ゾーン４において再循環水素流２として使用される。中間生成物流６５は水素をさらに含むことができ、一般に、当業者に知られているように、たとえば脱エタン塔、脱プロパン塔、および脱ブタン塔を含む複数の分留塔などの１つまたは複数の分離ユニットでありうる分離ゾーン７０において、最終生成物および残留物に分留される。
【００４３】
一般的な製品分離ゾーン７０は製品ストリーム６５および複数の製品出口７３−７８と流体連通した入口を含み、これには、任意にストリーム６３と組み合わせることができるメタンを排出する出口７８、エチレンを排出する出口７７、プロピレンを排出する出口７６、ブタジエンを排出する出口７５、混合ブチレン類を排出する出口７４、および熱分解ガソリンを排出する出口７３が含まれる。さらに、熱分解燃料油７１を排出するための出口が設けられている。任意選択で、気化分離セクション３６からの燃料油部分３８は熱分解燃料油７１と組み合わされ、熱分解燃料油混合物７２、たとえば、低硫黄燃料油混合物として取り出されて、オフサイト精製所でさらに処理されることができる。６つの製品出口が示されているが、たとえば、使用される分離ユニットの配置および収率および分配要件に応じて、より少ないまたはより多い製品出口を設けることができることに留意されたい。
【００４４】
図１に示される装置を使用するプロセスの実施形態において、原油供給原料１は、第一分離ゾーン２０において軽質留分２２と重質留分２１とに分離される。軽質留分２２は熱分解セクション３６に、すなわち水素処理ゾーンをバイパスして運ばれ、水蒸気分解中間生成物の一部と組み合わされ、本明細書に記載されるような混合生成物流を生成する。
【００４５】
重質留分２１は、有効量の水素２および１５と混合されて、混合流３を形成する。混合物３は、３００〜４５０℃の温度で選択的水素処理反応ゾーン４の入口に充填される。たとえば、水素処理ゾーンは、有効量の水素化脱金属触媒を含有する１つ以上の床と、水素化脱芳香族、水素化脱窒素、水素化脱硫および／または水素分解の機能を有する有効量の水素処理触媒を含有する１つ以上の床とを含むことができる。追加の実施形態では、水素処理反応ゾーン４が２つ以上の触媒床を含む。さらなる実施形態では、水素処理反応ゾーン４がたとえば異なる機能の１つ以上の触媒床を各々が含有する複数の反応器を含む。
【００４６】
水素処理反応ゾーン４は、原油原料を水素化脱金属化、水素化脱芳香族、水素化脱窒素、水素化脱硫および／または水素分解するのに有効な運転条件の下で作動する。特定の実施形態では、水素処理が以下の条件下で実施される：運転温度３００〜４５０℃、運転圧力３０〜１８０バール、および液時空間速度０．１０〜１０ｈ−１。
【００４７】
水素処理ゾーン４からの反応器流出物５は、交換器（図示せず）で冷却され、低温または高温の高圧分離器６を含みうる分離器に送られる。分離器の頂部留分７はアミンユニット１２内で清浄化され、得られた水素リッチガス流１３は、再循環圧縮機１４に送られて、水素処理反応ゾーン４内で再循環ガス１５として使用される。高圧分離器６からの底部留分８は実質的に液相であり、冷却され、次いで低温低圧分離器９に導入される。水素、Ｈ２Ｓ、ＮＨ３、およびＣ１〜Ｃ４炭化水素類を含みうる任意の軽質炭化水素類を含む残りのガスであるストリーム１１は、従来通りに低温低圧分離器からパージされ、フレア処理または燃料ガス処理のようなさらなる処理のために送られることができる。本発明のプロセスの特定の実施形態では、水素が、ストリーム１１（破線で示す）を、水蒸気分解器生成物からの分解ガス（ストリーム４４）と合わせることによって回収される。低圧分離器９からの底部留分１０は任意に、水蒸気分解ゾーン３０に送られる。
【００４８】
水素処理流出物１０は汚染物質（すなわち、金属類、硫黄、および窒素）の含有量の減少、パラフィン性の増加、ＢＭＣＩの減少、および米国石油協会（ＡＰＩ）比重の上昇を含む。
【００４９】
水素処理流出物１０は対流セクション３２に送られ、有効量の蒸気が、たとえば蒸気入口（図示せず）を介して導入される。対流セクション３２において、混合物はたとえば、１つ以上の廃熱流または他の適切な加熱装置を使用して、所定の温度に加熱される。熱分解原料流と水蒸気との加熱された混合物は、熱分解セクション３４に送られて、混合生成物流３９を生成する。特定の実施形態ではセクション３２からの加熱された混合物が気液分離セクション３６を通過し、ここで、一部分３８は熱分解燃料油７１と混合するのに適した低硫黄燃料油成分として排除される。
【００５０】
水蒸気分解ゾーン３０は、水素処理流出物１０を、エチレン、プロピレン、ブタジエン、混合ブテン類および熱分解ガソリンを含む所望の生成物に分解するのに有効な運転条件下で作動する。特定の実施形態では、水蒸気分解が以下の条件で実施される：対流セクションおよび熱分解セクションにおける温度４００〜９００℃、対流セクションにおける水蒸気対炭化水素比０．３：１〜２：１、および熱分解セクションにおける滞留時間０．０５〜２秒。
【００５１】
混合生成物流３９は別個の入口を介して導入された急冷溶液４２（たとえば、水および／または熱分解燃料油）とともに急冷ゾーン４０の入口に通されて、低下した温度（たとえば約３００℃）を有する急冷混合生成物流４４を生成し、使用済み急冷溶液４６は、再循環および／またはパージされる。
【００５２】
クラッカーからのガス混合物流出物３９は、典型的には水素、メタン、炭化水素類、二酸化炭素、および硫化水素の混合物である。水および／または油で冷却した後、混合物４４を圧縮および分離する。１つの非限定的な例ではストリーム４４が典型的には４〜６段を含む多段コンプレッサで圧縮され、この多段コンプレッサは圧縮ガス混合物５２を生成するためにコンプレッサゾーン５１を含むことができる。圧縮ガス混合物５２は、苛性処理ユニット５３で処理されて、硫化水素および二酸化炭素が除去されたガス混合物５４を生成できる。ガス混合物５４は、コンプレッサゾーン５５でさらに圧縮されてもよい。得られた分解ガス５６は、ユニット５７で極低温処理を受けて脱水され、モレキュラーシーブを用いてさらに乾燥されてもよい。
【００５３】
ユニット５７からの低温分解ガス流５８は脱メタン塔５９に通すことができ、そこから、分解ガス流から水素およびメタンを含有するオーバーヘッド流６０が生成される。次いで、脱メタン塔５９からの塔底流６５は、脱エタン塔、脱プロパン塔、および脱ブタン塔を含む分留塔を含む生成物分離ゾーン７０におけるさらなる処理のために送られる。脱メタン塔、脱エタン塔、脱プロパン塔、および脱ブタン塔の異なる順序を有するプロセス構成も使用できる。
【００５４】
本明細書のプロセスによれば、脱メタン塔５９でメタンから分離し、ユニット６１で水素を回収した後、典型的には８０〜９５体積％の純度を有する水素６２が得られる。ユニット６１における回収プロセスは極低温回収（たとえば、約−１５７℃の温度で行われる）を含む。次に、水素流６２は、圧力スイング吸着（ＰＳＡ）ユニットのような水素精製ユニット６４に通されて９９．９％超の純度を有する水素流２を得るか、または膜分離ユニットに通されて約９５％の純度を有する水素流２を得る。次いで、精製された水素流２は、水素処理ゾーンに必要な水素の大部分として供されるように再循環して戻される。さらに、アセチレン、メチルアセチレン、およびプロパジエン類（図示せず）の水素化反応のために、少量の割合を利用できる。加えて、本明細書のプロセスによれば、メタン流６３は、水蒸気分解器に任意に再循環させてバーナーおよび／またはヒーターのための燃料として使用されうる。
【００５５】
脱メタン塔５９からの塔底流６５は、生成物分離ゾーン７０の入口に運ばれ、それぞれ出口７８、７７、７６、７５、７４および７３を介して、メタン、エチレン、プロピレン、ブタジエン、混合ブチレン類および熱分解ガソリンに分離される。熱分解ガソリンは一般にＣ５−Ｃ９炭化水素類を含み、ベンゼン、トルエンおよびキシレン類をこのカットから分離できる。必要に応じて、底部アスファルト相２９および気液分離セクション３６からの非気化重質液体画分３８の一方または両方を、分離ゾーン７０からの熱分解燃料油７１（たとえば、「Ｃ１０＋」流として知られる、最低沸点のＣ１０化合物の沸点より高い温度で沸騰する材料）と混合し、混合流を熱分解燃料油混合物７２として取り出し、たとえば、オフサイト精製所（図示せず）でさらに処理する。
【００５６】
本発明者らはまた、ほとんどの場合、原油中に存在する金属成分が、水素処理によってある程度まで既に除去されていることを見出した。したがって、残油水素分解ゾーンは、沸騰床、移動床、および固定床型反応器からなる群から選択されることが好ましい。好ましくは、たとえば実施形態７に記載されるような統合プロセスは、工程（ｃ２）で分解された重質留分の少なくとも一部として使用するために、混合生成物流から熱分解燃料油を回収することをさらに含む。この好ましい実施形態によれば、本プロセスは工程（ａ２）からの水素処理流出物を気液分離ゾーンで気相と液相とに分離することをさらに含み、気相は工程（ｂ２）で熱分解され、液相の少なくとも一部は工程（ｃ２）で処理される。さらに別の実施形態では工程（ｂ２）が水蒸気分解ゾーンの対流セクションで水素処理流出液を加熱するステップと、加熱された水素処理流出液を気相と液相とに分離するステップと、気相を水蒸気分解ゾーンの熱分解セクションに送るステップと、工程（ｃ２）で処理される重質留分の少なくとも一部として使用するために液相を排出するステップとをさらに含み、加熱された水素処理流出液を気相と液相とに分離するステップは、好ましくは、物理的および機械的な気液分離に基づく。本発明のオレフィン系および芳香族系石油化学製品を生成するための、この統合された水素処理、水蒸気分解および残留水素分解プロセスは、好ましくは、複数の圧縮段階で熱分解混合生成物流を圧縮することと、熱分解混合生成物流を苛性処理に供して、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減された熱分解混合生成物流を生成することと、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減された熱分解混合生成物流を圧縮することと、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮された熱分解混合生成物流を脱水することと、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮され、脱水された熱分解混合生成物流から水素を回収することと、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮され、脱水された熱分解混合生成物流の残りからオレフィン類および芳香族化合物類を得ることと、を含む。本発明のこの統合されたプロセスは、好ましくは、混合された生成物流から水素を精製し、それを水素処理の工程に再循環することをさらに含む。本発明のプロセスは、好ましくは、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮され、脱水された熱分解混合生成物流から回収された水素を精製し、水素処理ゾーンに再循環させることを含む。硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮され、脱水された熱分解混合生成物流から水素を回収する工程は、熱分解工程においてバーナーおよび／またはヒーターのための燃料として使用するためのメタンを別々に回収する工程をさらに含む。この統合された水素処理、水蒸気分解および残留水素分解プロセスは、好ましくは、水素処理流出物を高圧分離器中で分離して、浄化されて水素処理ゾーンに追加の水素源として再循環される気体画分と、液体画分とを回収するステップと、高圧分離器からの液体画分を低圧分離器中で気体画分と液体画分とに分離するステップと、をさらに含み、低圧分離器からの液体画分は熱分解ステップへの供給物であり、低圧分離器からの気体画分は、水蒸気分解ゾーンの後かつ工程（ｅ２）における分離の前の混合生成物流と混合される。好ましい実施形態によれば、このプロセスは水素処理流出物を高圧分離器で分離して、浄化されて水素処理ゾーンに追加の水素源として再循環される気体画分と、液体画分とを回収することと、高圧分離器からの液体画分を低圧分離器で気体画分と液体画分とに分離することと、をさらに含み、低圧分離器からの液体画分は気液分離ゾーンへの供給物であり、低圧分離器からの気体画分は、水蒸気分解ゾーンの後でかつ工程（ｅ２）における分離の前の混合生成物流と混合される。
【００５７】
直前に説明したような、統合された水素処理、水蒸気分解および残留水素分解を含むプロセスフロー図を図２に示し、この統合システムは一般に、選択的水素処理ゾーン、水蒸気分解ゾーン、残留水素分解ゾーン、および生成物分離ゾーンを含む。選択的水素処理ゾーンは一般に、水蒸気分解生成物流から再循環される原料１０１および水素１０２を含有する混合物１０３、ならびに、必要に応じて補給水素（図示せず）を受け取るための入口を有する水素処理反応ゾーン１０４を含む。水素処理反応ゾーン１０４は、水素処理流出物１０５を排出するための出口をさらに含む。
【００５８】
水素処理反応ゾーン１０４からの反応器流出物１０５は、熱交換器（図示せず）で冷却され、高圧分離器１０６に送られる。分離器の頂部留分１０７はアミンユニット１１２で清浄化され、得られた水素リッチガス流１１３は、水再循環圧縮機１１４に送られて素処理反応器内で再循環ガス１１５として使用される。実質的に液相である高圧分離器１０６からの塔底流１０８は、冷却され、低温低圧分離器１０９に導入され、そこで気体流と液体流１１０とに分離される。低温低圧分離器からのガスには、水素、Ｈ２Ｓ、ＮＨ３、およびＣ１〜Ｃ４炭化水素類などの任意の軽質炭化水素類が含まれる。典型的には、これらのガスがフレア処理または燃料ガス処理のようなさらなる処理のために送られる。本明細書中のプロセスおよびシステムの特定の実施形態によれば、水素および他の炭化水素類は、生成物分離ゾーンへの混合供給物として、それを水蒸気分解生成物１４４と合わせることによって、ストリーム１１から回収される。液体流１１０ａの全部または一部は、水蒸気分解ゾーン１３０への水素処理された分解供給物として供される。
【００５９】
水蒸気分解ゾーン１３０は一般に、対流セクション１３２と、当技術分野で知られている水蒸気分解ユニットの運転、すなわち、蒸気の存在下で熱分解供給物を対流セクションに充填することに基づいて運転できる熱分解セクションとを含む。
【００６０】
特定の実施形態では、気液分離ゾーン１３６がセクション１３２と１３４との間に含まれる。対流セクション１３２からの加熱された分解供給物が通過し、分留される気液分離ゾーン１３６は、フラッシュ分離デバイス、物理的または機械的な気液分離に基づく分離デバイス、またはこれらのタイプのデバイスの少なくとも１つを含む組み合わせでありうる。
【００６１】
さらなる実施形態では、気液分離ゾーン１１８がセクション１３２の上流に含まれる。ストリーム１１０ａは、フラッシュ分離装置、物理的または機械的な気液分離に基づく分離装置、またはこれらのタイプの装置の少なくとも１つを含む組合せでありうる気液分離ゾーン１１８において、気相および液相に分離される。
【００６２】
このプロセスでは、再循環されたすべての廃棄残留物または底部留分、たとえばストリーム１１９、１３８および１７２は水素処理ゾーンに付され、初期供給物と比較して、硫黄含有化合物、窒素含有化合物、および金属化合物を含むヘテロ原子化合物の量が減少している。これらの残留流の全てまたは一部は本明細書に記載されるように、残留水素分解ゾーン１２２に（必要に応じて残留水素分解混合ユニット１２０を介して）導入されうる。
【００６３】
急冷ゾーン１４０もまた、水蒸気分解ゾーン１３０の下流に統合され、混合生成物流１３９を受けるための水蒸気分解ゾーン１３０の出口と流体連通する入口と、急冷溶液１４２を入れるための入口と、急冷混合生成物流１４４を分離ゾーンに排出するための出口と、急冷溶液１４６を排出するための出口とを含む。
【００６４】
一般に、中間急冷混合生成物流１４４は、中間生成物流１６５および水素１６２に変換される。回収された水素は、精製され、水素処理反応ゾーンにおいて再循環水素流１０２として使用される。中間生成物流１６５は一般に、当業者に知られているように、脱エタン塔、脱プロパン塔、および脱ブタン塔を含む複数の分留塔のような、１つまたは複数の分離ユニットでありうる分離ゾーン１７０において、最終生成物および残渣に分留される。
【００６５】
生成物分離ゾーン１７０は生成物流１６５と流体連通しており、メタンを排出するための出口１７８、エチレンを排出するための出口１７７、プロピレンを排出するための出口１７６、ブタジエンを排出するための出口１７５、混合ブチレン類を排出するための出口１７４、および熱分解ガソリンを排出するための出口１７３を含む複数の生成物１７３〜１７８を含む。さらに、熱分解燃料油１７１はたとえば、低硫黄燃料油混合物として回収され、オフサイト製油所でさらに処理される。排出された熱分解燃料油の一部１７２は、残油水素分解ゾーン（破線で示す）に充填できる。６つの生成物出口が水素再循環出口および底部出口とともに示されているが、たとえば、使用される分離ユニットの配置および収率および分配要件に応じて、より少ないかまたはより多いものを提供できることに留意されたい。
【００６６】
残留水素分解ゾーン１２２は比較的低い値の残留物または底部留分（たとえば、従来は真空蒸留塔または常圧蒸留塔から、および本システムでは水蒸気分解ゾーン１３０から）を、比較的低分子量の炭化水素ガス、ナフサ、および軽質および重質ガス油に変換する、既存のまたは改良された（すなわち、まだ開発されていない）残留水素分解操作（または一連の単位操作）を含むことができる。残油水素分解ゾーン１２２への導入物は、気液分離ゾーン１１８からの底部留分１１９の全部または一部、または気液分離ゾーン１３６からの底部留分１３８の全部または一部を含む。さらに、本明細書に記載されるように、生成物分離ゾーン１７０からの熱分解燃料油１７１の全部または一部１７２は、残油水素分解ゾーン１２２への供給物として組み合わせることができる。
【００６７】
残油水素分解は残油水素分解のプロセスに適した石油精製プロセスユニットであり、残油をＬＰＧ、軽質留出物、中間留出物、および重質留出物に変換するプロセスである。樹脂水素分解法は、当該技術分野において周知である（Ａｌｆｋｅらの文献（２００７年）を参照）。本発明の文脈において、２つの基本的な反応器タイプが残油水素分解のために使用され、それらは固定床（細流床）反応器タイプおよび沸騰床反応器タイプである。固定床残留物水素分解法は十分に確立されており、大気残留物および真空残留物のような汚染されたストリームを処理して軽質留分および中間留分を生成することができ、これをさらに処理してオレフィン類および芳香族化合物類を生成できる。固定床残油水素分解法で使用される触媒は一般に、典型的にはアルミナである耐火性担体上にＣｏ、ＭｏおよびＮｉからなる群から選択される１種以上の元素を含む。高度に汚染された原料の場合、固定床残油水素分解プロセス中の触媒は、ある程度まで補充することもできる（移動床）。プロセス条件は、通常、温度３５０〜４５０℃およびゲージ圧２〜２０ＭＰａを含む。沸騰床残油水素分解法もまた十分に確立されており、とりわけ、触媒が連続的に交換され、高度に汚染された原料の処理を可能にすることを特徴とする。沸騰床残油水素分解法に使用される触媒は一般に、典型的にはアルミナである耐火性担体上にＣｏ、ＭｏおよびＮｉからなる群から選択される１種以上の元素を含む。使用される触媒の小さな粒径は、それらの活性を効果的に増大させる（固定床用途に適した形態の同様の配合物を参照）。これらの２つの要因により、沸騰床水素分解法は、固定床水素分解装置と比較して、軽質生成物の収率が有意に高く、水素添加レベルが高い。プロセス条件は、通常、温度３５０〜４５０℃およびゲージ圧５〜２５ＭＰａを含む。実際には、沸騰床反応器に関連する追加の費用は、高度に汚染された重いストリームの高い転化率が必要とされる場合にのみ正当化される。これらの状況下では非常に大きな分子の変換が限られており、触媒の不活性化に関連する困難さが、本発明のプロセスにおいて固定床法を比較的魅力のないものにしている。したがって、沸騰床反応器タイプは、固定床水素分解と比較した場合、軽質留出物および中間留出物の収率が改善されるので好ましい。
【００６８】
本明細書のシステムおよびプロセスにおける残油水素処理ゾーン１２２の有効な処理条件には、反応温度３５０〜４５０℃および反応圧力５〜２５ＭＰａ（ゲージ圧）が含まれる。好適な触媒は、典型的にはアルミナである耐火性担体上にＣｏ、ＭｏおよびＮｉからなる群から選択される１種以上の元素を含む。周知の残油水素処理触媒は、硫化物形態の１つの第ＶＩＩＩ族金属（ＣｏまたはＮｉ）および１つの第ＶＩ族金属（ＭｏまたはＷ）を含む。
【００６９】
図２に示される配置を使用する工程において、原料１０１は有効量の水素１０２および１１５（および任意選択で補給水素（図示せず））と混合され、混合物１０３は３００〜４５０℃の温度で選択的水素処理反応ゾーン１０４の入口に充填される。たとえば、水素処理反応ゾーンは、有効量の水素化脱金属触媒を含有する１つ以上の床と、水素化脱芳香族、水素化脱窒素、水素化脱硫および／または水素分解の機能を有する有効量の水素処理触媒を含有する１つ以上の床とを含むことができる。追加の実施形態では、水素処理反応ゾーン１０４が２つ以上の触媒床を含む。さらなる実施形態では、水素処理反応ゾーン１０４は、各々が異なる機能の触媒床を含む複数の反応容器を含む。
【００７０】
水素処理反応ゾーン１０４は、特定の実施形態では原油である油供給原料を水素化脱金属化、水素化脱芳香族化、水素化脱窒素、水素化脱硫および／または水素分解するのに有効な運転条件の下で作動する。特定の実施形態では、水素処理が以下の条件下で実施される：運転温度３００〜４５０℃、運転圧力３０〜１８０バール、および液時空間速度０．１〜１０ｈ−１。特に、水素処理反応ゾーン１０４における原料として原油を使用することは、たとえば、大気中の残留物に使用される同じ水素処理ユニットの運転と比較して、利点が実証される。たとえば、３７０〜３７５℃の開始温度または運転温度では、不活性化速度は約１℃／月である。対照的に、残渣が処理される場合、不活性化速度は、約３〜４℃／月により近い。大気残留物の処理は典型的には約２００バールの圧力を使用するが、原油を処理する本プロセスは１００バール程度の低い圧力で運転できる。さらに、供給原料の水素含有量の増加に必要な高レベルの飽和を達成するために、このプロセスは、大気中の残留物と比較した場合、高いスループットで運転できる。ＬＨＳＶは０．５ｈ−１と高くすることができ、一方、大気残留物のＬＨＳＶは、典型的には０．２５ｈ−１である。予想外の発見は、原油を処理するときの不活性化速度が通常観察されるものとは逆方向に進んでいることである。低スループット（０．２５ｈｒ−１）での不活性化は４．２℃／月であり、より高いスループット（０．５ｈｒ−１）での不活性化は２．０℃／月である。当業界で考慮されているすべての供給物について、その逆が観察される。これは、触媒の洗浄効果に起因しうる。
【００７１】
水素処理ゾーン１０４からの反応器流出物１０５は、交換器（図示せず）で冷却され、低温または高温の高圧分離器１０６を含みうる分離器に送られる。分離器の頂部留分１０７はアミン装置１１２で洗浄され、得られた水素リッチガス流１１３は、再循環圧縮機１１４に送られて水素処理反応ゾーン１０４で再循環ガス１１５として使用される。高圧分離器１０６からの底部留分１０８は実質的に液相であり、冷却され、次いで低温低圧分離器１０９に導入される。水素、Ｈ２Ｓ、ＮＨ３、およびＣ１〜Ｃ４炭化水素類を含みうる任意の軽質炭化水素類を含む残りのガス、ストリーム１１１は、従来通りに低温低圧分離器からパージされ、フレア処理または燃料ガス処理などのさらなる処理のために送られることができる。本プロセスの特定の実施形態では、水素が、ストリーム１１１（破線で示す）を、水蒸気分解器生成物からの分解ガス（ストリーム１４４）合わせることによって回収される。
【００７２】
特定の実施形態では、塔底流１１０ａが水蒸気分解ゾーン１３０への供給物１１０である。さらなる実施形態において、低圧分離器１０９からの底部留分１１０ａは分離ゾーン１１８に送られ、ここで、排出された蒸気画分は水蒸気分解ゾーン１３０への供給物１１０である。蒸気画分はたとえば、ストリーム１１０ａの沸点に対応する初期沸点と、約３５０〜約６００℃の最終沸点とを有することができる。分離ゾーン１１８は、フラッシュベッセル、物理的または機械的な気液分離に基づく分離装置、またはこれらのタイプの装置の少なくとも１つを含む組合せなどの適切な気液分離ユニットの運転を含むことができる。
【００７３】
水蒸気分解供給物１１０は汚染物質（すなわち、金属、硫黄および窒素）の含有量の減少、パラフィン性の増加、ＢＭＣＩの減少、および米国石油協会（ＡＰＩ）比重の上昇を含む。供給物１０１と比較して増加した含有量の水素を含む水蒸気分解供給物１１０は対流セクション１３２に運ばれ、たとえば蒸気入口（図示せず）を介して、有効量の蒸気が導入される。対流セクション１３２において、混合物はたとえば、１つ以上の廃熱流または他の適切な加熱装置を使用して、所定の温度に加熱される。特定の実施形態では、混合物が４００〜６００℃の温度に加熱され、所定の温度未満の沸点を有する材料が気化される。
【００７４】
水蒸気分解ゾーン１３０は、水素処理流出物１１０を、エチレン、プロピレン、ブタジエン、混合ブテン、および熱分解ガソリンを含む所望の生成物に分解するのに有効な運転条件の下で作動する。特定の実施形態では、水蒸気分解が以下の条件下で実施される：対流セクションおよび熱分解セクションにおける温度４００〜９００℃、対流セクションにおける水蒸気対炭化水素比０．３：１〜２：１、および熱分解セクションにおける滞留時間０．０５〜２秒。
【００７５】
混合生成物流１３９は別個の入口を介して導入された急冷溶液１４２（たとえば、水および／または熱分解燃料油）とともに急冷ゾーン１４０の入口に通されて、低下した温度（たとえば約３００℃）を有する急冷混合生成物流１４４を生成し、使用済み急冷溶液１４６は、再循環および／またはパージされる。
【００７６】
クラッカーからのガス混合物流出物１３９は、典型的には水素、メタン、炭化水素類、二酸化炭素、および硫化水素の混合物である。水および／または油で冷却した後、混合物１４４を圧縮および分離する。１つの非限定的な例ではストリーム１４４が、典型的には４〜６段を含む多段コンプレッサで圧縮され、この多段コンプレッサは圧縮ガス混合物１５２を生成するためにコンプレッサゾーン５１を含むことができる。圧縮ガス混合物１５２は、苛性処理ユニット１５３で処理されて、硫化水素および二酸化炭素が除去されたガス混合物１５４を生成できる。ガス混合物１５４は、コンプレッサゾーン１５５でさらに圧縮されてもよい。得られた分解ガス１５６は、ユニット１５７で極低温処理を受けて脱水され、モレキュラーシーブを用いてさらに乾燥されてもよい。
【００７７】
ユニット１５７からの低温分解ガス流１５８は脱メタン塔１５９に通すことができ、そこから、分解ガス流から水素およびメタンを含有するオーバーヘッド流１６０が生成される。次いで、脱メタン塔１５９からの塔底流１６５は、脱エタン塔、脱プロパン塔、および脱ブタン塔を含む分留塔を含む生成物分離ゾーン１７０でのさらなる処理のために送られる。脱メタン塔、脱エタン塔、脱プロパン塔および脱ブタン塔の異なる順序を有するプロセス構成も使用できる。
【００７８】
本明細書のプロセスによれば、脱メタン塔１５９でメタンから分離し、ユニット１６１で水素を回収した後、典型的には８０〜９５体積％の純度を有する水素１６２が得られる。ユニット１６１における回収プロセスは極低温回収（たとえば、約−１５７℃の温度で行われる）を含む。次いで、水素流１６２は、圧力スイング吸着（ＰＳＡ）ユニットなどの水素精製ユニット１６４に通されて９９．９％超の純度を有する水素流１０２が得られるか、または膜分離ユニットに通されて約９５％の純度を有する水素流１０２が得られる。次いで、精製された水素流１０２は、水素処理ゾーンに必要な水素の大部分として供されるように再循環して戻される。さらに、アセチレン、メチルアセチレン、およびプロパジエン類（図示せず）の水素化反応のために、少量の割合を利用できる。加えて、本明細書のプロセスによれば、メタン流１６３は、水蒸気分解器に任意に再循させて、バーナーおよび／またはヒーターのための燃料として使用されうる。
【００７９】
脱メタン塔１５９からの塔底流１６５は、生成物分離ゾーン１７０の入口に運ばれ、それぞれ出口１７８、１７７、１７６、１７５、１７４および１７３を介して、メタン、エチレン、プロピレン、ブタジエン、混合ブチレン類および熱分解ガソリンに分離される。熱分解ガソリンは一般にＣ５−Ｃ９炭化水素類を含み、ベンゼン、トルエンおよびキシレン類をこのカットから分離できる。必要に応じて、底部アスファルト相１２９および気液分離セクション１３６からの非気化重質液体画分１３８の一方または両方を、分離ゾーン１７０からの熱分解燃料油１７１（たとえば、「Ｃ１０＋」流として知られる、最低沸点のＣ１０化合物の沸点よりも高い温度で沸騰する材料）と組み合わせ、混合流を熱分解燃料油混合物１７２として取り出し、たとえば、オフサイト精製所（図示せず）でさらに処理する。さらに、本明細書に示すように、燃料油１７２（熱分解燃料油１７１の全部または一部とすることができる）を残油水素分解ゾーンに導入できる。残油水素分解ゾーンへの供給物は本明細書に記載されるように、ストリーム１１９、１３８および／または１７２の組合せを含む。この材料は、残油水素分解ゾーン１２２において、場合により混合ゾーン１２０を介して処理される。混合ゾーン１２０において、残留液体画分は、残留未転化残留物と混合される。次いで、この供給物は、水素１２３の存在下で残油水素分解ゾーン１２２においてアップグレードされて、中間留分を含む残油中間生成物１２４を生成する。特定の実施形態では、残油水素分解ゾーン１２２が水素処理ゾーン１０４内の１つ以上の反応器と共通の高圧ループの下にある。残留中間生成物１２４は転化のために水蒸気分解ゾーン１３０で処理する前に、再循環されて水素処理された反応器流出物１０と混合される。
【００８０】
水蒸気分解ゾーン後急冷および分離流出物流１６５は、一連の分離ユニット１７０で分離されて、メタン、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ブタン、ブタジエン、混合ブテン類、ガソリン、および燃料油を含む主要生成物１７３〜１７８を生成する。水素流１６２は、水素精製ユニット１６４を通過して、水素処理反応ユニット１０４への原料と混合するための高品質水素ガス１０２を形成する。
【００８１】
上述のように、本発明はまた、部分的には、たとえば実施形態１８に記載されるような、原油を直接変換してオレフィン系および芳香族系石油化学製品を生成するための、統合された水素処理、水蒸気分解およびスラリー水素処理プロセスに関する。好ましい実施形態では、統合プロセスが工程（ｃ３）で分解された重質留分の少なくとも一部として使用するために、混合生成物流から熱分解燃料油を回収することをさらに含む。特別な実施形態では、この統合されたプロセスが工程（ａ３）からの水素処理流出物を気液分離ゾーンで気相と液相に分離することをさらに含み、気相は工程（ｂ３）で熱分解され、液相の少なくとも一部は工程（ｃ３）で処理される。この統合されたプロセス工程（ｂ３）の別の特別な実施形態では、水蒸気分解ゾーンの対流セクションで水素処理流出液を加熱する工程と、加熱された水素処理流出液を気相と液相とに分離する工程と、水蒸気分解ゾーンの熱分解セクションに気相を通す工程と、工程（ａ３）で処理される重質留分の少なくとも一部として使用するために液相を排出する工程と、をさらに含む。この統合されたプロセス工程（ｂ）の別の特別な実施形態では、水蒸気分解ゾーンの対流セクションで水素処理流出液を加熱する工程と、加熱された水素処理流出液を気相と液相とに分離する工程と、水蒸気分解ゾーンの熱分解セクションに気相を通過させる工程と、工程（ｃ３）で処理される重質留分の少なくとも一部として使用するために液相を排出する工程とをさらに含む。この統合されたプロセスは工程（ａ３）で処理される重質留分の少なくとも一部として使用するために、工程（ａ３）から水素処理流出物を排出することをさらに含んでもよい。このプロセスの工程（ｅ３）は、好ましくは、熱分解混合生成物流を複数の圧縮段階で圧縮する工程と、熱分解混合生成物流を苛性処理にかけて、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減された熱分解混合生成物流を生成する工程と、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減された熱分解混合生成物流を圧縮する工程と、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮された熱分解混合生成物流を脱水する工程と、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮され、脱水された熱分解混合生成物流から水素を回収する工程と、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮され、脱水された熱分解混合生成物流の残りからオレフィン類および芳香族化合物類を得る工程と、を含み、工程（ｆ３）は、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮され、脱水された熱分解混合生成物流から回収された水素を精製して水素処理ゾーンに再還流させることを含む。本発明によるこの統合されたプロセスでは、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮され、脱水された熱分解混合生成物流から水素を回収することは、熱分解工程においてバーナーおよび／またはヒーターのための燃料として使用するためのメタンを別々に回収することをさらに含む。特別な実施形態ではこの統合されたプロセスが水素処理流出物を高圧分離器で分離して、浄化されて水素処理ゾーンに追加の水素源として再循環される気体画分と、液体画分とを回収することと、高圧分離器からの液体画分を低圧分離器で気体画分と液体画分とに分離することと、をさらに含み、低圧分離器からの液体画分は熱分解ステップへの供給物であり、低圧分離器からの気体画分は水蒸気分解ゾーンの後かつ工程（ｅ３）で分離する前の混合生成物流と混合される。さらに別の特別な実施形態では統合されたプロセスが水素処理流出物を高圧分離器で分離して、浄化されて水素処理ゾーンに追加の水素源として再循環される気体画分と、液体画分とを回収することと、高圧分離器からの液体画分を低圧分離器で気体画分と液体画分とに分離することと、をさらに含み、低圧分離器からの液体画分は気液分離ゾーンへの供給物であり、低圧分離器からの気体画分は水蒸気分解ゾーンの後かつ工程（ｅ３）で分離する前の混合生成物流と混合される。この実施形態による、統合された、水素処理、水蒸気分解およびスラリー水素処理を含むプロセスフロー図を図３に示す。統合システムは一般に、選択水素処理ゾーン、水蒸気分解ゾーン、スラリー水素処理ゾーン、および生成物分離ゾーンを含む。
【００８２】
選択的水素処理ゾーンは一般に、水蒸気分解生成物流から再循環される供給原料２０１および水素２０２、ならびに必要に応じて補給水素（図示せず）を含有する混合物２０３を受け取るための入口を有する水素処理反応ゾーン２０４を含む。水素処理反応ゾーン２０４は、水素処理流出物２０５を排出するための出口をさらに含む。
【００８３】
水素処理反応ゾーン２０４からの反応器流出物２０５は、熱交換器（図示せず）で冷却され、低温または高温の高圧分離器２０６を含みうる分離器に送られる。分離器の頂部留分２０７はアミンユニット２１２内で清浄化され、得られた水素リッチガス流２１３は、再循環圧縮機２１４に送られて水素処理反応器内で再循環ガス２１５として使用される。実質的に液相である高圧分離器２０６からの塔底流２０８は、冷却され、低温低圧分離器２０９に導入され、そこで気体流と液体流２１０とに分離される。低温低圧分離器からのガスには、水素、Ｈ２Ｓ、ＮＨ３、およびＣ１〜Ｃ４炭化水素類などの任意の軽質炭化水素類が含まれる。典型的には、これらのガスがフレア処理または燃料ガス処理のようなさらなる処理のために送られる。本明細書のプロセスおよびシステムの特定の実施形態によれば、水素および他の炭化水素類は、生成物分離ゾーンへの混合供給物として、それを水蒸気分解生成物２４４と合わせることによって、ストリーム２１１から回収される。液体流２１０ａの全部または一部は、水蒸気分解ゾーン２３０への水素処理された分解供給物として供される。
【００８４】
液体流２１０ａの少なくとも一部は、水素処理反応ゾーン２０４への供給物２８２として導入できる。
【００８５】
液体流２１０ａの少なくとも一部は、水蒸気分解ゾーン２３０への供給物２８３として導入できる。
【００８６】
水蒸気分解ゾーン２３０は一般に、対流セクション２３２と、当技術分野で知られている水蒸気分解ユニットの運転、すなわち、蒸気の存在下で熱分解供給物を対流セクションに充填することに基づいて運転できる熱分解セクションと、を含む。
【００８７】
特定の実施形態において、気液分離ゾーン２３６は、セクション２３２と２３４との間に含まれる。対流セクション２３２からの加熱された分解供給物が通過し、分留される気液分離ゾーン２３６は、フラッシュ分離デバイス、物理的または機械的な気液分離に基づく分離デバイス、またはこれらのタイプのデバイスの少なくとも１つを含む組み合わせでありうる。
【００８８】
さらなる実施形態では、気液分離ゾーン２１８がセクション２３２の上流に含まれる。ストリーム２１０ａは、フラッシュ分離装置、物理的または機械的な気液分離に基づく分離装置、またはこれらのタイプの装置の少なくとも１つを含む組合せでありうる気液分離ゾーン２１８において、気相および液相に分離される。
【００８９】
一般に、蒸気はより重い液滴および液体が捕捉され、液体残留物として液体出口に送られる力を生成するために円形パターンで旋回され、液体残留物は（任意選択でスラリー水素処理混合ユニット２２０を介して）スラリー水素処理ゾーン２２２に送られ、蒸気は蒸気出口に送られる。気液分離装置２３６が設けられている実施形態では、液相２３８は残留物として排出され、気相は熱分解セクション２３４への供給物２３７である。
【００９０】
この残留物２３８の少なくとも一部は、スラリー床水素処理ゾーン２２２のための供給物２８４として処理される。この残留物２３８の少なくとも一部は、水素処理反応ゾーン２０４のための原料２８５としても処理される。
【００９１】
気液分離装置２１８が設けられている実施形態では、液相２１９は残留物として排出され、気相は対流セクション２３２への供給物２１０である。気化温度および流体速度はたとえば、残留燃料油混合物に適合する特定の実施形態では、おおよその温度カットオフ点（たとえば約５４０℃）を調節するために変化される。
【００９２】
本明細書に記載されるように、液相２１９流の少なくとも一部は、供給物２８０としてスラリー水素処理ゾーン２２２に（任意選択でスラリー水素処理混合ユニット２２０を介して）導入できる。
【００９３】
液相２１９流の少なくとも一部は、水素処理反応ゾーン２０４への供給物２８１として導入できる。
【００９４】
本明細書のプロセスでは、再循環されたすべての廃棄残留物または底部留分、たとえばストリーム２１９、２３８および２７２は水素処理ゾーンに付され、初期供給物と比較して、硫黄含有化合物、窒素含有化合物、および金属化合物を含むヘテロ原子化合物の量が減少している。本明細書に記載されるように、これらの残留流の全てまたは一部は、スラリー水素処理ゾーン２２２に（任意選択でスラリー水素処理混合ユニット２２０を介して）導入できる。
【００９５】
急冷ゾーン２４０もまた、水蒸気分解ゾーン２３０の下流に統合され、水蒸気分解ゾーン２３０の出口と流体連通する混合生成物流２３９を受け取るための入口と、急冷溶液２４２を受容するための入口と、急冷混合生成物流２４４を分離ゾーンに排出するための出口と、急冷溶液２４６を排出するための出口と、を含む。
【００９６】
一般に、中間急冷混合生成物流２４４は、圧縮および分留セクションで分離される。このような圧縮および分留セクションは、当技術分野で周知である。
【００９７】
本発明の別の好ましい実施形態では、混合生成物流２４４が中間生成物流２６５および水素２６２に変換される。回収された水素は、精製され、水素処理反応ゾーンにおいて再循環水素流２０２として使用される。水素をさらに含みうる中間生成物流２６５は一般に、当業者に知られているように、脱エタン塔、脱プロパン塔、および脱ブタン塔を含む複数の分留塔のような、１つまたは複数の分離ユニットでありうる分離ゾーン２７０において、最終生成物および残留物に分留される。
【００９８】
生成物分離ゾーン２７０は生成物流２６５と流体連通しており、複数の生成物２７３〜２７８を含み、これには、場合によりストリーム２６３と組み合わせることができるメタンを排出するための出口２７８、エチレンを排出するための出口２７７、プロピレンを排出するための出口２７６、ブタジエンを排出するための出口２７５、混合ブチレン類を排出するための出口２７４、および熱分解ガソリンを排出するための出口２７３が含まれる。さらに、熱分解燃料油２７１はたとえば、低硫黄燃料油混合物として回収され、オフサイト製油所でさらに処理される。放出された熱分解燃料油の一部２７２は、（破線で示されるように）スラリー水素処理ゾーンに充填されうる。６つの生成物出口が水素再循環出口および底部出口とともに示されているが、たとえば、使用される分離ユニットの配置および収率および分配要件に応じて、より少ないかまたはより多いものを提供できることに留意されたい。
【００９９】
スラリー水素処理ゾーン２２２は比較的低い値の残留物またはボトム（たとえば、従来、真空蒸留カラムまたは常圧蒸留カラムから、および本システムでは水蒸気分解ゾーン２３０から）を、比較的低分子量の炭化水素ガス、ナフサ、および軽質および重質ガス油に変換する、既存のまたは改良された（すなわち、まだ開発されていない）スラリー水素処理操作（または一連の単位操作）を含むことができる。スラリー水素処理ゾーン２２２への導入物は、気液分離ゾーン２１８からの底部留分２１９の全部または一部（供給物２８０として）、または気液分離ゾーン２３６からの底部留分２３８の全部または一部を含む。さらに、本明細書に記載されるように、生成物分離ゾーン２７０からの熱分解燃料油２７１の全部または一部２７２は、流動接触分解ゾーン２２５への供給物として組み合わせることができる。
【０１００】
スラリー床反応器ユニットの運転は、媒体中に効率的に均一に分散され、維持されうる非常に小さい平均寸法を有する触媒粒子の存在によって特徴付けられ、その結果、水素化プロセスは、反応器の容積全体にわたって効率的かつ即時的である。スラリー相水素処理は、比較的高温（４００〜５００℃）および高圧（１００〜２３０バール）で運転される。プロセスの過酷度が高いため、比較的高い変換率を達成できる。触媒は、均質であっても不均質であってもよく、高過酷度条件で機能するように設計される。メカニズムは熱分解プロセスであり、フリーラジカルの形成に基づく。形成されたフリーラジカルは、触媒の存在下において水素により安定化され、それによってコークスの形成を防止する。触媒は分解前の重質原料の部分水素化を促進し、それによって、長鎖化合物の形成を低減する。
【０１０１】
スラリー水素分解プロセスで使用される触媒は小粒子であってもよく、または油溶性前駆体として、一般に、反応中または前処理工程で形成される金属硫化物の形態で導入されてもよい。分散触媒を構成する金属は一般に、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｏおよび／またはＲｕから選択できる１種以上の遷移金属であり、モリブデンおよびタングステンは、その性能が、ニッケル、コバルトまたはルテニウムよりも好ましいバナジウムまたは鉄よりも優れているので、特に好ましい。触媒はワンススルー配置で、低濃度（たとえば数百ｐｐｍ）で使用できるが、これらの条件下でより重質の生成物を品質向上させるのに特に効果的ではない。より良好な生成物品質を得るために、触媒はより高い濃度で使用され、プロセスを十分に経済的にするために触媒を再循環させることが必要である。触媒は、沈降、遠心分離または濾過のような方法を用いて回収できる。
【０１０２】
一般に、スラリー床反応器は、利用される触媒の種類に応じて、二相または三相反応器でありうる。均一系触媒を使用する場合は気体と液体の二相系、小粒径不均一系触媒を使用する場合は気体、液体、固体の三相系とすることができる。可溶性液体前駆体または小粒径触媒は液体中での触媒の高分散を可能にし、触媒と原料との間の密接な接触を生じ、高い転化率をもたらす。
【０１０３】
本明細書のシステムおよびプロセスにおけるスラリー床水素処理ゾーン２２２の有効な処理条件には、反応温度３７５〜４５０℃および反応圧力３０〜１８０バールが含まれる。適切な触媒としては、油溶性触媒前駆体からインサイチュで製造される非担持ナノサイズ活性粒子が挙げられ、たとえば、硫化物の形態の１つのＶＩＩＩ族金属（ＣｏまたはＮｉ）および１つのＶＩ族金属（ＭｏまたはＷ）が挙げられる。
【０１０４】
図３に示される配置を使用するプロセスにおいて、原料２０１は有効量の水素２０２および２１５（ならびに任意選択で補給水素（図示せず））と混合され、混合物２０３は３００〜４５０℃の温度で選択的水素処理反応ゾーン２０４の入口に充填される。たとえば、水素処理反応ゾーンは、有効量の水素化脱金属触媒を含有する１つ以上の床と、水素化脱芳香族、水素化脱窒素、水素化脱硫および／または水素分解の機能を有する有効量の水素処理触媒を含有する１つ以上の床と、を含むことができる。追加の実施形態では、水素処理反応ゾーン２０４が２つ以上の触媒床を含む。さらなる実施形態では、水素処理反応ゾーン２０４は、各々が異なる機能の触媒床を含む複数の反応容器を含む。
【０１０５】
水素処理反応ゾーン２０４は、特定の実施形態では原油である油供給原料を水素化脱金属、水素化脱芳香族、水素化脱窒素、水素化脱硫および／または水素分解するのに有効な運転条件の下で作動する。特定の実施形態では、水素処理が以下の条件下で実施される：運転温度３００〜４５０℃、運転圧力３０〜１８０バール、および液時空間速度０．１〜１０ｈ−１。特に、水素処理反応ゾーン２０４における原料として原油を使用することは、たとえば、大気中の残留物に使用される同じ水素処理ユニットの運転と比較して、利点が実証される。たとえば、３７０〜３７５℃の開始温度または運転温度では、不活性化速度は約１℃／月である。対照的に、残渣が処理される場合、不活性化速度は、約３〜４℃／月により近くなる。大気残留物の処理は典型的には約２００バールの圧力を使用するが、原油を処理する本プロセスは１００バール程度の低い圧力で運転できる。さらに、供給原料の水素含有量の増加に必要な高レベルの飽和を達成するために、このプロセスは、大気中の残留物と比較した場合、高いスループットで運転できる。ＬＨＳＶは０．５ｈ−１と高くすることができ、一方、大気中の残留物のＬＨＳＶは、典型的には０．２５ｈ−１である。予想外の発見は、原油を処理するときの不活性化速度が通常観察されるものとは逆方向に進んでいることである。低スループット（０．２５ｈｒ−１）での不活性化は４．２℃／月であり、高スループット（０．５ｈｒ−１）での不活性化は２．０℃／月  である。当業界で考慮されているすべての供給物について、その逆が観察される。これは、触媒の洗浄効果に起因しうる。
【０１０６】
水素処理ゾーン２０４からの反応器流出物２０５は、交換器（図示せず）で冷却され、低温または高温の高圧分離器２０６に送られる。頂部留分７は、アミンユニット２１２内で洗浄され、得られた水素リッチガス流２１３は、再循環圧縮機２１４に送られて水素処理反応ゾーン２０４内で再循環ガス２１５として使用される。高圧分離器２０６からの分離器底部留分２０８は実質的に液相であり、冷却され、次いで低温低圧分離器２０９に導入される。水素、Ｈ２Ｓ、ＮＨ３、およびＣ１〜Ｃ４炭化水素類を含みうる任意の軽質炭化水素類を含む残りのガス、ストリーム２１１は、従来通りに低温低圧分離器からパージされ、フレア処理または燃料ガス処理などのさらなる処理のために送られることができる。本発明のプロセスの特定の実施形態では、水素が、ストリーム２１１（破線で示す）を、水蒸気分解器生成物からの分解ガスストリーム２４４と合わせることによって回収される。
【０１０７】
特定の実施形態では、塔底流２１０ａが、ストリーム２８３として、水蒸気分解ゾーン２３０への供給物２１０である。さらなる実施形態において、低圧分離器２０９からの底部留分２１０ａは分離ゾーン２１８に送られ、ここで、排出された蒸気画分は水蒸気分解ゾーン２３０への供給物２１０である。蒸気画分はたとえば、ストリーム２１０ａの沸点に対応する初期沸点と、約３５０〜約６００℃の最終沸点とを有することができる。分離ゾーン２１８は、フラッシュベッセル、物理的または機械的な気液分離に基づく分離装置、またはこれらのタイプの装置の少なくとも１つを含む組合せなどの適切な気液分離ユニットの運転を含むことができる。
【０１０８】
水蒸気分解供給物２１０は汚染物質（すなわち、金属、硫黄、および窒素）の含有量の減少、パラフィン性の増加、ＢＭＣＩの減少、および米国石油協会（ＡＰＩ）比重の上昇を含む。供給原料２０１と比較して増加した含有量の水素を含む水蒸気分解供給原料２１０は対流セクション２３２に運ばれ、たとえば蒸気入口（図示せず）を介して、有効量の蒸気が導入される。対流セクション２３２において、混合物は、たとえば１つ以上の廃熱流または他の適切な加熱装置を使用して、所定の温度に加熱される。特定の実施形態では、混合物が４００〜６００℃の温度に加熱され、沸点が所定温度以下の物質を気化させる。
【０１０９】
水蒸気分解ゾーン２３０は、水素処理流出物２１０を、エチレン、プロピレン、ブタジエン、混合ブテン類、および熱分解ガソリンを含む所望の生成物に分解するのに有効な運転条件の下で作動する。特定の実施形態では、水蒸気分解が以下の条件で実施される：対流セクションおよび熱分解セクションにおける温度４００〜９００℃、対流セクションにおける水蒸気対炭化水素比０．３：１〜２：１、および熱分解セクションにおける滞留時間０．０５〜２秒。
【０１１０】
混合生成物流２３９は別個の入口を介して導入された急冷溶液２４２（たとえば、水および／または熱分解燃料油）とともに急冷ゾーン２４０の入口に通されて、低下した温度（たとえば約３００℃）を有する急冷混合生成物流２４４を生成し、使用済み急冷溶液２４６は、再循環および／またはパージされる。
【０１１１】
クラッカーからのガス混合物流出物２３９は、典型的には水素、メタン、炭化水素類、二酸化炭素および硫化水素の混合物である。水および／または油で冷却した後、混合物２４４を圧縮および分離する。１つの非限定的な例では、ストリーム２４４が、典型的には４〜６段を含む多段コンプレッサで圧縮され、この多段コンプレッサは圧縮ガス混合物２５２を生成するためにコンプレッサゾーン２５１を含むことができる。圧縮ガス混合物２５２は、苛性処理ユニット２５３で処理されて、硫化水素および二酸化炭素が除去されたガス混合物２５４を生成できる。ガス混合物２５４は、コンプレッサゾーン２５５内でさらに圧縮されてもよい。得られた分解ガス２５６は、ユニット２５７で極低温処理を受けて脱水され、モレキュラーシーブを用いてさらに乾燥されてもよい。
【０１１２】
ユニット２５７からの低温分解ガス流２５８は脱メタン塔２５９に通すことができ、そこから、分解ガス流から水素およびメタンを含有するオーバーヘッド流２６０が生成される。次いで、脱メタン塔２５９からの塔底流２６５は、脱エーテル塔、脱プロパン塔および脱ブタン塔を含む分留塔を含む生成物分離ゾーン２７０におけるさらなる処理のために送られる。脱メタン塔、脱エタン塔、脱プロパン塔および脱ブタン塔の異なる順序を有するプロセス構成も使用できる。
【０１１３】
本明細書のプロセスによれば、脱メタン塔２５９でメタンから分離し、ユニット２６１で水素を回収した後、典型的には８０〜９５体積％の純度を有する水素２６２が得られる。ユニット２６１における回収プロセスは極低温回収（たとえば、約−１５７℃の温度で行われる）を含む。次いで、水素流２６２は、圧力スイング吸着（ＰＳＡ）ユニットなどの水素精製ユニット２６４に通されて９９．９％超の純度を有する水素流２０２が得られるか、または膜分離ユニットに通されて約９５％の純度を有する水素流２０２が得られる。次いで、精製された水素流２０２は、水素処理ゾーンに必要な水素の大部分として供されるように再循環して戻される。さらに、アセチレン、メチルアセチレンおよびプロパジエン類（図示せず）の水素化反応のために、少量の割合を利用できる。加えて、本明細書のプロセスによれば、メタン流２６３は、水蒸気分解器に任意に再循環させてバーナーおよび／またはヒーターのための燃料として使用されうる。
【０１１４】
脱メタン塔２５９からの塔底流２６５は、生成物分離ゾーン２７０の入口に運ばれ、それぞれ出口２７８、２７７、２７６、２７５、２７４および２７３を介して、メタン、エチレン、プロピレン、ブタジエン、混合ブチレン類、および熱分解ガソリンに分離される。熱分解ガソリンは一般にＣ５−Ｃ９炭化水素類を含み、ベンゼン、トルエン、およびキシレン類をこのカットから分離できる。必要に応じて、底部アスファルト相２２９および気液分離セクション２３６からの非気化重質液体画分２３８の一方または両方を、分離ゾーン２７０からの熱分解燃料油２７１（たとえば、「Ｃ１０＋」流として知られる、最低沸点のＣ１０化合物の沸点よりも高い温度で沸騰する材料）と合わせ、混合流を熱分解燃料油混合物２７２として取り出し、たとえば、オフサイト精製所（図示せず）でさらに処理する。さらに、本明細書に示すように、燃料油２７２（熱分解燃料油２７１の全部または一部であってもよい）は、混合ゾーン２２０を介してスラリー水素処理ゾーン２２２に導入できる。
【０１１５】
本明細書に記載されるように、スラリー水素処理ゾーンへの供給物は、ストリーム２８０、２８４および／または２７２の組合せを含む。この材料は、スラリー水素処理ゾーン２２２において、場合により混合ゾーン２２０を介して処理される。混合ゾーン２２０において、残留液体画分は、触媒活性粒子を含むスラリー未転化残留物２２５と混合されて、スラリー水素処理ゾーン２２２の供給物を形成する。次いで、この供給物は、水素２２３の存在下でスラリー水素処理ゾーン２２２においてアップグレードされて、中間留分を含むスラリー中間生成物２２４を生成する。特定の実施形態では、スラリー水素処理ゾーン２２２が水素処理ゾーン２０４内の１つ以上の反応器と共通の高圧ループの下にある。スラリー中間生成物２２４は転化のために水蒸気分解ゾーン２３０で処理する前に、再循環され、水素処理された反応器流出物２１０と混合される。
【０１１６】
水蒸気分解ゾーン後急冷および分離流出物流２６５は、一連の分離ユニット２７０で分離されて、メタン、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ブタン、ブタジエン、混合ブテン類、ガソリン、および燃料油を含む主要生成物２７３〜２７８を生成する。水素流２６２は、水素精製ユニット２６４を通過して、水素処理反応ユニット２０４への原料と混合するための高品質水素ガス２０２を形成する。
【０１１７】
上述の実施形態２８による好ましい実施形態によれば、重質留分の少なくとも一部は、工程（ｆ４）で回収された熱分解燃料油と混合される。本発明の統合プロセス工程（ｃ４）では、好ましくは、熱分解混合生成物流を複数の圧縮段階で圧縮する工程と、熱分解混合生成物流を苛性処理にかけて、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減された熱分解混合生成物流を生成する工程と、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減された熱分解混合生成物流を圧縮する工程と、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮された熱分解混合生成物流を脱水する工程と、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮され、脱水された熱分解混合生成物流から水素を回収する工程と、工程（ｅ４）のようにオレフィン類および芳香族化合物類を得る工程と、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮され、脱水された熱分解混合生成物流の残りの部分から工程（ｆ４）のように熱分解燃料油を得る工程と、を含み、工程（ｄ４）は、硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮され、脱水された熱分解混合生成物流から回収された水素を精製して水素処理ゾーンに再還流させることを含む。硫化水素および二酸化炭素の含有量が低減され、圧縮され、脱水された熱分解混合生成物流から水素を回収する工程は、好ましくは、熱分解工程においてバーナーおよび／またはヒーターのための燃料として使用するためのメタンを別々に回収することを含む。本実施形態の熱分解ステップは、好ましくは、水蒸気分解ゾーンの対流セクションにおいて水素処理流出液を加熱することと、加熱された水素処理流出液を気体画分と液体画分とに分離することと、気体画分を水蒸気分解ゾーンの熱分解セクションに通すことと、液体画分を排出することと、を含み、排出された液体画分は、好ましくは、工程（ｆ４）において回収された熱分解燃料油と混合される。この統合されたプロセスは、好ましくは、水素処理ゾーン反応器流出物を高圧分離器で分離して、洗浄されて水素処理ゾーンに追加の水素源として再循環されるガス部分と、液体画分とを回収することと、液体画分を低圧分離器内の高圧分離器から気体画分と液体画分とに分離することと、を含み、低圧分離器からの液体画分は、熱分解に供される水素処理流出物であり、低圧分離器からの気体画分は、水蒸気分解ゾーンの後かつ工程（ｃ４）における分離の前に、混合生成物流と混合される。特殊な実施形態では、この統合されたプロセスが水素処理ゾーン反応器流出物を高圧分離器で分離して、浄化されて水素の追加の供給源として水素処理ゾーンに再循環されるガス部分と、液体画分とを回収するステップと、低圧分離器内の高圧分離器からの液体画分をガス部分と液体画分とに分離するステップと、をさらに含み、低圧分離器からの液体画分は、水素処理流出物を軽質留分と重質留分とに分離され、低圧分離器からのガス部分は、水蒸気分解ゾーンの後かつ工程（ｃ４）における分離の前に、混合生成物流と混合される。
【０１１８】
統合された水素処理および水蒸気分解プロセスおよびシステムを含むこの実施形態のプロセスフロー図が図４に示されており、統合されたシステムは一般に、選択的接触水素処理ゾーン、任意選択の分離ゾーン３２０、水蒸気分解ゾーン３３０、および生成物分離ゾーンを含む。選択的水素処理ゾーンは、原油供給原料３０１と、水蒸気分解生成物流から再循環される水素３０２との混合物と、必要に応じて補給水素とを受け取るための入口を有する水素処理反応ゾーン３０４を含む。水素処理反応ゾーン３０４は、水素処理流出物３０５を排出するための出口をさらに含む。
【０１１９】
水素処理反応器からの反応器流出物３０５は、熱交換器（図示せず）で冷却され、高圧分離器３０６に送られる。分離器の頂部留分３０７はアミンユニット３１２内で清浄化され、得られた水素リッチガス流３１３は、再循環圧縮機３１４に送られて水素処理反応器内で再循環ガス３１５として使用される。実質的に液相である高圧分離器３０６からの塔底流３０８は、冷却され、低温低圧分離器３０９に導入され、そこで気体流と液体流３１０に分離される。低温低圧分離器からのガスには、水素、Ｈ２Ｓ、ＮＨ３、およびＣ１〜Ｃ４炭化水素類などの任意の軽質炭化水素類が含まれる。典型的には、これらのガスがフレア処理または燃料ガス処理のようなさらなる処理のために送られる。本明細書の特定の実施形態によれば、水素は、水素、Ｈ２Ｓ、ＮＨ３、およびＣ１〜Ｃ４炭化水素類などの任意の軽質炭化水素類を含むストリーム気体流３１１を水蒸気分解生成物３４４と混合することによって回収される。液体流３１０の全部または一部は、水蒸気分解ゾーン３３０への供給物として供される。
【０１２０】
分離ゾーン３２０（図に破線で示す）は、低圧分離器３０９、すなわち液相水素処理ゾーン流出物から底部流３１０の重質端を除去するために使用される。分離ゾーン３２０は一般に、入口受液ストリーム３１０と、軽質留分を含む軽質フラクション３２２を排出するための出口と、重質留分を含む重質フラクション３２１を排出するための出口とを含み、重質留分は製品分離ゾーン３７０からの熱分解重油と組み合わせることができ、またはクエンチゾーン３４０内のクエンチ油３４２として使用できる。特定の実施形態では、分離ゾーン３２０が１つ以上のフラッシュベッセルを含む。
【０１２１】
さらなる実施形態では、分離ゾーン３２０が物理的または機械的な気液分離に基づくサイクロン相分離デバイス、または他の分離デバイスを含むか、または本質的にそれらからなる（すなわち、フラッシュゾーンの非存在下で作動する）。分離ゾーンが物理的または機械的な気液分離に基づく分離デバイスを含むか、または本質的にそれからなる実施形態では、たとえば真空残留物の範囲内の画分を除去するために、デバイスに入る材料の気化温度および流体速度に基づいてカットポイントが調節されうる。
【０１２２】
水蒸気分解ゾーン３３０は一般に、対流セクション３３２と、当技術分野で知られている水蒸気分解ユニットの運転、すなわち、蒸気の存在下で熱分解供給物を対流セクションに充填することに基づいて運転できる熱分解セクション３３４とを含む。さらに、本明細書に記載されるような特定の任意の実施形態（図中に破線で示される）では、気液分離セクション３３６がセクション３３２と３３４との間に含まれる。対流セクション３３２からの加熱された蒸気分解供給物が通過する気液分離セクション３３６は、物理的または機械的な気液分離に基づく分離デバイスでありうる。
【０１２３】
一般に、蒸気は、より重い液滴および液体が捕捉され、たとえば熱分解燃料油混合物に添加される燃料油３３８として液体出口に送られる力を生成するように円形パターンで旋回され、蒸気は、供給物３３７として蒸気出口を通って熱分解セクション３３４に送られる。気化温度および流体速度は、たとえば残留燃料油混合物と適合する特定の実施形態では、たとえば約５４０℃で、おおよその温度カットオフポイントを調節するために変化される。
【０１２４】
急冷ゾーン３４０は、水蒸気分解ゾーン３３０の出口と流体連通する入口と、急冷媒体３４２を入れる入口と、中間急冷混合生成物流３４４を排出する出口と、急冷媒体３４６を排出する出口とを含む。
【０１２５】
一般に、中間急冷混合生成物流３４４は、圧縮および分留セクションで分離される。このような圧縮および分留セクションは、当技術分野で周知である。
【０１２６】
一実施形態において、混合生成物流３４４は中間生成物流３６５および水素３６２に変換され、これは本プロセスにおいて精製され、水素処理反応ゾーン３０４において再循環水素流２として使用される。中間生成物流３６５は水素をさらに含むことができ、一般に、分離ゾーン３７０において最終生成物および残渣に分留され、分離ゾーン３７０はたとえば当業者に知られているように、脱エタン塔、脱プロパン塔および脱ブタン塔を含む複数の分留塔などの１つまたは複数の分離ユニットとすることができる。
【０１２７】
一般的な製品分離ゾーン３７０は製品ストリーム３６５および複数の製品出口３７３−３７８と流体連通した入口を含み、これには、任意にストリーム３６３と組み合わせることができるメタンを排出する出口３７８、エチレンを排出する出口３７７、プロピレンを排出する出口３７６、ブタジエンを排出する出口３７５、混合ブチレン類を排出する出口３７４、および熱分解ガソリンを排出する出口３７３が含まれる。さらに、熱分解燃料油３７１を排出するための出口が設けられている。任意選択で、フラッシュゾーン３２０からの重質留分３２１および気液分離セクション３３６からの燃料油画分３３８の一方または両方が熱分解燃料油３７１と組み合わされ、熱分解燃料油混合物３７２、たとえばオフサイト精油所でさらに処理される低硫黄燃料油混合物として取り出されうる。フラッシュゾーン３２０からの重質留分３２１の少なくとも一部は、急冷油３４２として使用される。６つの製品出口が示されているが、たとえば、使用される分離ユニットの配置および収率および分配要件に応じて、より少ないまたはより多い製品出口を設けることができることに留意されたい。
【０１２８】
図４に示す装置を使用するプロセスの実施形態では、原油原料３０１を有効量の水素３０２および３１５と混合し、混合物３０３を３００〜４５０℃の温度で選択的水素処理反応ゾーン３０４の入口に充填する。たとえば、水素処理ゾーンは、有効量の水素化脱金属触媒を含有する１つ以上の床と、水素化脱芳香族、水素化脱窒素、水素化脱硫および／または水素分解の機能を有する有効量の水素処理触媒を含有する１つ以上の床とを含むことができる。追加の実施形態では、水素処理反応ゾーン３０４が２つ以上の触媒床を含む。さらなる実施形態では、水素処理反応ゾーン３０４が、たとえば異なる機能の１つ以上の触媒床を各々が含有する複数の反応容器を含む。
【０１２９】
水素処理反応ゾーン３０４は、原油原料を水素化脱金属、水素化脱芳香族、水素化脱窒素、水素化脱硫および／または水素分解するのに有効な運転条件の下で作動する。特定の実施形態では、水素処理が以下の条件下で実施される：運転温度３００〜４５０℃、運転圧力３０〜１８０バール、および液時空間速度０．１〜１０ｈ−１。特に、原油を水素処理ゾーンの原料として使用することにより、たとえば、大気中の残留物に使用される同じ水素処理ユニットの運転と比較して、利点が実証される。たとえば、３７０〜３７５℃の開始温度または運転温度では、不活性化速度は約１Ｔ／月である。対照的に、残渣が処理される場合、不活性化速度は、約３〜４Ｔ／月に近い。大気残留物の処理は典型的には約２００バールの圧力を使用するが、原油を処理する本プロセスは１００バール程度の低い圧力で運転できる。さらに、供給原料の水素含有量の増加に必要な高レベルの飽和を達成するために、このプロセスは、大気中の残留物と比較した場合、高いスループットで運転できる。ＬＨＳＶは０．５と高くすることができ、一方、大気残留物のＬＨＳＶは、典型的には０．２５である。予想外の発見は、原油を処理するときの不活性化速度が通常観察されるものとは逆方向に進んでいることである。低スループット（０．２５ｈｒ−１）での不活性化は４．２Ｔ／月であり、より高いスループット（０．５ｈｒ−１）での不活性化は２．０Ｔ／月である。当業界で考慮されているすべての供給物について、その逆が観察される。これは、触媒の洗浄効果に起因しうる。
【０１３０】
水素処理ゾーン３０４からの反応器流出物３０５は、交換器（図示せず）で冷却され、低温または高温の高圧分離器３０６を含みうる分離器に送られる。分離器の頂部留分３０７はアミンユニット３１２で洗浄され、得られた水素リッチガス流３１３は、再循環圧縮機３１４に送られて水素処理反応ゾーン３０４で再循環ガス３１５として使用される。高圧分離器３０６からの分離器底部留分３０８は実質的に液相であり、冷却され、次いで低温低圧分離器３０９に導入される。水素、Ｈ２Ｓ、ＮＨ３、およびＣ１〜Ｃ４炭化水素類を含むことができる任意の軽質炭化水素類を含む残りのガス流３１１は、従来通りに低温低圧分離器からパージされ、フレア処理または燃料ガス処理などのさらなる処理のために送られることができる。本プロセスの特定の実施形態では、水素が、ストリーム３１１（破線で示す）を、水蒸気分解器生成物からの分解ガス（ストリーム３４４）と合わせることによって回収される。低圧分離器３０９からの底部留分３１０は、場合により分離ゾーン３２０に送られるか、または直接水蒸気分解ゾーン３３０に送られる。
【０１３１】
水素処理流出物３１０は汚染物質（すなわち、金属、硫黄および窒素）の含有量の減少、パラフィン性の増加、ＢＭＣＩの減少、および米国石油協会（ＡＰＩ）比重の上昇を含む。水素処理流出物３１０は分離ゾーン３２０に運ばれて、重質留分を底部流３２１として除去し、残りの軽質留分を熱分解供給物３２２として提供する。
【０１３２】
塔底流３２１の少なくとも一部は、急冷ゾーン３４０において急冷油３４２として使用される。
【０１３３】
たとえば、供給原料の沸点に対応する初期沸点および約３７０〜約６００℃の最終沸点を有する熱分解供給原料流は対流セクション３３２の入口に運ばれ、たとえば蒸気入口を介して、有効量の蒸気が導入される。対流セクション３３２において、混合物はたとえば、１つ以上の廃熱流または他の適切な加熱装置を使用して、所定の温度に加熱される。熱分解原料流と水蒸気との加熱された混合物は、熱分解セクション３３４に送られて、混合生成物流３３９を生成する。特定の実施形態ではセクション３３２からの加熱された混合物が気液分離セクション３３６を通過し、ここで、部分３３８は熱分解燃料油３７１と混合するのに適した燃料油成分として排除される。
【０１３４】
水蒸気分解ゾーン３３０は、留分３２２（または分離ゾーン３２０が使用されない実施形態では流出物３１０）を、エチレン、プロピレン、ブタジエン、混合ブテン類、および熱分解ガソリンを含む所望の生成物に分解するのに有効な運転条件の下で作動する。特定の実施形態において、熱分解セクションにおける水蒸気分解は、以下の条件：対流セクションおよび熱分解セクションの温度４００〜９００℃、対流セクションにおける水蒸気対炭化水素比０．３：１〜２：１、熱分解セクションにおける滞留時間０．０５〜２秒。
【０１３５】
混合生成物流３３９は別個の入口を介して導入された急冷媒体３４２（および任意選択で水も）とともに急冷ゾーン３４０の入口に通されて、低下した温度（たとえば約３００℃）を有する中間急冷混合生成物流３４４を生成し、使用済み急冷媒体３４６が再循環および／またはパージされる。
【０１３６】
クラッカーからのガス混合物流出物３３９は、典型的には水素、メタン、炭化水素類、二酸化炭素および硫化水素の混合物である。急冷媒体で冷却した後、混合物３４４を圧縮分離する。１つの非限定的な例では、ストリーム３４４が典型的には４〜６段を含む多段圧縮機で圧縮され、前記多段圧縮機は圧縮ガス混合物３５２を生成するために、圧縮ゾーン３５１を含むことができる。圧縮ガス混合物３５２は、苛性処理ユニット３５３で処理されて、硫化水素および二酸化炭素が除去されたガス混合物３５４を生成できる。ガス混合物３５４は、コンプレッサゾーン３５５でさらに圧縮されてもよい。得られた分解ガス３５６は、ユニット３５７で極低温処理を受けて脱水され、モレキュラーシーブを用いてさらに乾燥されてもよい。
【０１３７】
ユニット３５７からの低温分解ガス流３５８は脱メタン塔３５９に通すことができ、そこから、分解ガス流から水素およびメタンを含有するオーバーヘッド流３６０が生成される。次いで、脱メタン塔３５９からの塔底流３６５は、脱エタン塔、脱プロパン塔および脱ブタン塔を含む分留塔を含む生成物分離ゾーン３７０におけるさらなる処理のために送られる。脱メタン塔、脱エタン塔、脱プロパン塔および脱ブタン塔の異なる順序を有するプロセス構成も使用できる。
【０１３８】
脱メタン塔３５９でメタンから分離し、ユニット３６１で水素を回収した後、典型的には８０〜９５体積％の純度を有する水素３６２が得られる。ユニット３６１における回収プロセスは極低温回収（たとえば、約−１５７℃の温度で行われる）を含む。次いで、水素流３６２は、圧力スイング吸着（ＰＳＡ）ユニットなどの水素精製ユニット３６４に通されて、９９．９％超の純度を有する水素流３０２が得られるか、または膜分離ユニットに通されて、約９５％の純度を有する水素流３０２が得られる。次いで、精製された水素流３０２は、水素処理ゾーンに必要な水素の大部分として供されるように再循環して戻される。さらに、アセチレン、メチルアセチレンおよびプロパジエン類（図示せず）の水素化反応のために、少量の割合を利用できる。加えて、本明細書のプロセスによれば、メタン流３６３は、水蒸気分解器に任意に再循環させてバーナーおよび／またはヒーターのための燃料として使用されうる。
【０１３９】
脱メタン塔３５９からの塔底流３６５は、生成物分離ゾーン３７０の入口に運ばれ、それぞれ出口３７８、３７７、３７６、３７５、３７４および３７３を介して排出されるメタン、エチレン、プロピレン、ブタジエン、混合ブチレン類および熱分解ガソリンに分離される。熱分解ガソリンは一般にＣ５−Ｃ９炭化水素類を含み、ベンゼン、トルエンおよびキシレン類をこのカットから分離できる。任意選択で、フラッシュゾーン３２０からの未気化重質液体画分３２１および気液分離セクション３３６からの排除部分３３８の一方または両方が熱分解燃料油３７１（たとえば、「Ｃ１０＋」ストリームとして知られる、最低沸点のＣ１０化合物の沸点よりも高い温度で沸騰する材料）と組み合わされ、混合ストリームは熱分解燃料油混合物３７２、たとえばオフサイト精製所でさらに処理される低硫黄燃料油混合物、として取り出されうる。
【０１４０】
前述のように、フラッシュゾーン３２０からの重質液体画分３２１の少なくとも一部は、急冷ゾーン３４０において急冷油として使用される。
【０１４１】
本明細書に記載されるシステムはとりわけ実施形態１に記載されるように、解決策の損失を低減し、Ｈ２の消耗を低減する。これは、閉鎖または近閉鎖システムのようなシステムの動作を可能にする。
【０１４２】
特定の実施形態では、選択的水素処理または水素処理プロセスが芳香族化合物類、特に多環式芳香族化合物類の穏やかな水素分解に続く飽和によって、供給原料のパラフィン含有量を増加させる（またはＢＭＣＩを減少させる）ことができる。原油を水素処理する場合、金属、硫黄および窒素などの汚染物質は、脱金属、脱硫および／または脱窒素の触媒機能を果たす一連の層状触媒に供給原料を通すことによって除去できる。
【０１４３】
本発明の一実施形態では、水素化脱金属化（ＨＤＭ）および水素化脱硫（ＨＤＳ）を行うための触媒の順序は、以下の通りである。
【０１４４】
ａ．水素化脱金属触媒：ＨＤＭ部分の触媒は一般に、約１４０〜２４０ｍ２／ｇの表面積を有するガンマアルミナ担体をベースとする。この触媒は、非常に大きな細孔容積、たとえば１ｃｍ３／ｇを超える細孔容積を有するという表現が最も適切である。細孔サイズ自体は、典型的には主としてマクロ多孔質である。これは、触媒表面上の金属および任意にドーパントの取り込みのための大きな容量を提供するために必要とされる。典型的には、触媒表面上の活性金属はニッケルおよびモリブデンの硫化物であり、Ｎｉ／Ｎｉ＋Ｍｏ＜０．１５である。いくらか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堆積され、触媒として作用することが予想されるので、ニッケルの濃度は、ＨＤＭ触媒上では他の触媒よりも低い。使用されるドーパントはリン（たとえば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２００５／０２１１６０３号明細書（特許文献６）を参照）、ホウ素、ケイ素、およびハロゲンのうちの１つ以上でありうる。触媒は、アルミナ押出物またはアルミナビーズの形態であってもよい。特定の実施形態において、アルミナビーズは、金属の取込量が床の頂部で３０〜１００％であるので、反応器中の触媒ＨＤＭ床の脱装填を容易にするために使用される。
【０１４５】
ｂ．中間触媒を用いて、ＨＤＭ機能とＨＤＳ機能との間の遷移を行うこともできる。それは、中間金属装填量および細孔サイズ分布を有する。ＨＤＭ／ＨＤＳ反応器中の触媒は本質的に、押出物の形態のアルミナ系担体であり、場合により、少なくとも１種のＶＩ族触媒金属（たとえば、モリブデンおよび／またはタングステン）、および／または少なくとも１種のＶＩＩＩ族触媒金属（たとえば、ニッケルおよび／またはコバルト）である。触媒はまた、ホウ素、リン、ハロゲンおよびケイ素から選択される少なくとも１種のドーパントを任意に含有する。物理特性には、表面積約１４０〜２００ｍ２／ｇ、細孔容積０．６ｃｍ３／ｇ以上、およびメソポーラス細孔（孔径１２〜５０ｎｍ）が含まれる。
【０１４６】
ｃ．ＨＤＳ区画中の触媒は、典型的な表面積がＨＤＭ範囲の上限に近い（たとえば約１８０〜２４０ｍ２／ｇ）ガンマアルミナベースの担体材料を有するものを含むことができる。これは、ＨＤＳに必要とされるより高い表面積をもたらし、比較的小さい細孔容積（たとえば、１ｃｍ３／ｇ未満）をもたらす。触媒は、少なくとも１つのモリブデンのような第ＶＩ族元素と、少なくとも１つのニッケルのような第ＶＩＩＩ族元素とを含む。触媒はまた、ホウ素、リン、ケイ素およびハロゲンから選択される少なくとも１つのドーパントを含む。特定の実施形態では、比較的高レベルの脱硫を提供するためにコバルトが使用される。活性相のための金属装填量は必要とされる活性が高いほど高く、その結果、Ｎｉ／（Ｎｉ＋Ｍｏ）のモル比は０．１〜０．３であり、（Ｃｏ＋Ｎｉ）／Ｍｏのモル比は０．２５〜０．８５である。
【０１４７】
ｄ．最終触媒（第２および第３の触媒を任意に置き換えることができる）はたとえばAppl. Catal. A General, 204 (2000) 251（非特許文献１）に記載されているように、（水素化脱硫の主要な機能ではなく）原料の水素化を行うように設計される。触媒はＮｉによっても促進され、担体は広孔ガンマアルミナである。物理特性には、ＨＤＭ領域の上限に近い表面積（たとえば１８０〜２４０ｍ２／ｇ）が含まれる。これは、ＨＤＳに必要とされるより高い表面積をもたらし、比較的小さい細孔容積（たとえば１ｃｍ３／ｇ未満）をもたらす。
【０１４８】
本明細書に記載されるプロセスおよびシステムは、オレフィン類および芳香族化合物類などの石油化学物質を製造するための原料として原油を使用する能力を含む、公知の水蒸気分解プロセスに対する改良を提供する。さらに、金属、硫黄および窒素化合物などの不純物も、出発原料から有意に除去されることが好ましく、これにより最終生成物の後処理が回避される。
【０１４９】
さらに、水蒸気分解ゾーンから生成された水素は、水素処理ゾーンに再循環されて、新鮮な水素の需要を最小限にする。特定の実施形態では、本明細書に記載の統合システムが動作を開始するために新鮮な水素のみを必要とする。反応が平衡に達すると、水素精製システムは、システム全体の動作を維持するのに十分な高純度水素を提供できる。
【図１】
2020506270.tif 000003
【図２】
2020506270.tif 000004
【図３】
2020506270.tif 000005
【図４】
2020506270.tif 000006
【国際調査報告】
2020506270.tif 000007
2020506270.tif 000008
2020506270.tif 000009