ПОЛУЧЕНИЕ 1-БУТЕНА В УСТРОЙСТВЕ ДЛЯ ПРЕВРАЩЕНИЯ КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЙ В ОЛЕФИНЫ
PRODUCING 1-BUTENE IN APPARATUS FOR CONVERTING OXYGEN-CONTAINING COMPOUNDS TO OLEFINS

Испрашивание приоритета по более ранней заявке
Для настоящего изобретения испрашивается приоритет по заявке США 61/372,238, поданной 10 августа 2010.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение, главным образом, относится к способу осуществления процесса, который является результатом интеграции установки для превращения кислородсодержащих соединений в олефины с установкой для 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 некоторых нефтяных сырьевых материалов, например, в процессах парового или каталитического крекинга. В указанных способах также получаются значительные количества других углеводородных продуктов.
Другим, сравнительно недавно обнаруженным, источником легких олефинов является процесс превращения кислородсодержащих соединений в олефины и конкретно 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 кислородсодержащих соединений, таких как метанол, этанол, н-пропанол, изопропанол, метилэтиловый эфир, диметиловый эфир (ДМЭ), диэтиловый эфир, ди-изопропиловый эфир, формальдегид, диметилкарбонат, диметилкетон, уксусная кислота, и их смеси, предпочтительно на превращении метанола, в олефины в присутствии катализатора на основе молекулярных сит.
Предположительно, различный характер сырьевых материалов, используемых в указанных двух источниках легких олефинов, а также различия в составах соответствующих продуктов реакций, получаемых в указанных процессах, препятствовали рассмотрению преимуществ, получаемых от объединения этих процессов.
В настоящем изобретении внимание сосредоточено на усовершенствовании процесса получения легких олефинов путем разумного объединения установки для превращения кислородсодержащих соединений в олефины (МВОЛ) с установкой для пиролиза углеводородов.
Раскрытие изобретения
В одном варианте осуществления настоящее изобретение относится к способу получения легких олефинов, содержащему стадии: (а) пропускания кислородсодержащего сырья в реактор превращения кислородсодержащих соединений в олефины для контактирования кислородсодержащих соединений сырья с катализатором на основе молекулярных сит и превращения кислородсодержащих соединений в легкие олефины, которые покидают реактор превращения кислородсодержащих соединений в олефины в виде вытекающего потока; (b) разделения вытекающего потока на первый поток легких олефинов и первый поток, содержащий углеводороды С4 и более тяжелые углеводороды; (с) селективного гидрирования и последующего крекинга первого потока, содержащего углеводороды С4 и более тяжелые углеводороды, с получением первого вытекающего потока газов крекинга, содержащего легкие олефины; (d) отдельного крекинга углеводородного потока с получением второго вытекающего потока газов крекинга, содержащего легкие олефины; (е) совместного фракционирования первого и второго вытекающих потоков газов крекинга, чтобы получить второго потока легких олефинов, выделенного из второго потока, содержащего углеводороды С4 и более тяжелые углеводороды; (f) совместной обработки первого и второго потока легких олефинов с целью удаления кислых газов и получения обработанного потока; и (g) разделения обработанного потока на поток этиленового продукта, поток пропиленового продукта и поток, содержащий углеводороды С4.
В другом варианте осуществления настоящее изобретение относится к способу получения легких олефинов, содержащему стадии: (а) пропускания кислородсодержащего сырья в реактор превращения кислородсодержащих соединений в олефины для контактирования кислородсодержащего сырья с катализатором на основе молекулярных сит и превращения кислородсодержащего сырья в легкие олефины, которые покидают реактор превращения кислородсодержащих соединений в олефины в виде вытекающего потока; (b) разделения вытекающего потока на первый поток легких олефинов и первый поток, содержащий С4 и более тяжелые углеводороды; (с) селективного гидрирования и последующего крекинга первого потока, содержащего С4 и более тяжелые углеводороды, с получением первого вытекающего потока газов крекинга, содержащего легкие олефины; (d) отдельного крекинга углеводородного потока с получением второго вытекающего потока газов крекинга, содержащего легкие олефины, где второй вытекающий поток газов крекинга, содержащий легкие олефины, включает в себя поток, содержащий С8 и более легкие углеводороды, полученный как верхняя фракция над охлаждающей водой; (е) удаления С6 и более тяжелых углеводородов из потока С8 и более легких углеводородов с помощью компрессии; (f) совместного фракционирования первого вытекающего потока газов крекинга и второго вытекающего потока газов крекинга, из которых удаляются С6 и более тяжелые углеводороды, с получением второго потока, содержащего легкие олефины, отделенного от второго потока, содержащего С4 и более тяжелые углеводороды; (g) совместной обработки первого и второго потоков, содержащих легкие олефины, с целью удаления кислых газов и получения обработанного потока; и (h) разделения обработанного потока на поток этиленового продукта, поток пропиленового продукта и поток, содержащий углеводороды С4.
В другом варианте осуществления настоящее изобретение относится к способу получения легких олефинов, в котором отдельный крекинг углеводородного потока на стадии (d) 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 после гидрокрекинга.
В другом варианте осуществления по меньшей мере часть потока, содержащего углеводороды С4, выделенные из обработанного на стадии (g) или (h) потока, отправляется на рецикл на стадию крекинга вместе с первым потоком, содержащим С4 и более тяжелые углеводороды.
В другом варианте осуществления одна часть второго потока, содержащего С4 и более тяжелые углеводороды, необязательно подвергается селективному гидрированию и последующему крекингу вместе с первым потоком, содержащим С4 и более тяжелые углеводороды, а другая часть второго потока, содержащего С4 и более тяжелые углеводороды, необязательно подвергается крекингу вместе с углеводородным потоком.
В другом варианте осуществления отдельный крекинг углеводородного потока на стадии (d) дает второй вытекающий поток газов крекинга, содержащий легкие олефины, и отдельный поток пиролизного бензина (иначе называемого пиробензин или пирогаз), содержащий углеводороды С4 и более тяжелые углеводороды.
В еще одном варианте осуществления поток газов пиролиза, содержащий углеводороды С4 и более тяжелые углеводороды, подвергается селективному гидрированию с образованием третьего потока, содержащего углеводороды С4 и более тяжелые углеводороды, и по меньшей мере часть третьего потока, содержащего углеводороды С4 и более тяжелые углеводороды, подвергается крекингу вместе с первым потоком, содержащим углеводороды С4 и более тяжелые углеводороды.
В альтернативном варианте осуществления по меньшей мере часть потока газов пиролиза, содержащего углеводороды С4 и более тяжелые углеводороды, смешивается с первым и вторым вытекающим потоком газов крекинга, содержащим легкие олефины, с получением смешанного потока еще до совместного фракционирования на стадии (е).
В еще одном варианте осуществления совместное фракционирование на стадии (е) или (f) включает в себя разделение первого и второго вытекающих потоков газов крекинга, содержащих легкие олефины, на первый поток, содержащий углеводороды С5 и более легкие углеводороды, и первый поток, содержащий С5 и более тяжелые углеводороды.
В еще одном варианте осуществления первый поток, содержащий углеводороды С5 и более легкие углеводороды, обрабатывают таким образом, чтобы отделить второй поток, содержащий легкие олефины, от второго потока, содержащего углеводороды С4 и более тяжелые углеводороды.
В другом варианте осуществления при совместном фракционировании смешанного потока, состоящего из потока газов пиролиза, содержащего углеводороды С4 и более тяжелые углеводороды, и первого и второго вытекающих потоков газов крекинга, содержащих легкие олефины, получается первый поток, содержащий углеводороды С5 и более легкие углеводороды, и первый поток, содержащий углеводороды С5 и более тяжелые углеводороды.
В другом варианте осуществления первый поток, содержащий углеводороды С5 и более тяжелые углеводороды, обрабатывают таким образом, чтобы отделить поток содержащий углеводороды С6 и более тяжелые углеводороды, от второго потока, содержащего углеводороды С4.
В еще одном варианте осуществления по меньшей мере часть второго потока, содержащего углеводороды С4, подвергается селективному гидрированию и крекингу совместно с первым потоком, содержащим С4 и более тяжелые углеводороды.
В еще одном варианте осуществления совместное фракционирование на стадии (f) включает в себя разделение первого и второго вытекающих потоков газов крекинга, содержащих легкие олефины, на первый поток, содержащий С5 и более легкие углеводороды, и поток пиробензина, содержащий С5 и более тяжелые углеводороды.
В еще одном варианте осуществления по меньшей мере часть первого потока, содержащего С5 и более легкие углеводороды, обрабатывают таким образом, чтобы отделить второй поток, содержащий легкие олефины, от второго потока, содержащего С4 и более тяжелые углеводороды.
В другом варианте осуществления по меньшей мере часть потока пиробензина, содержащего С5 и более тяжелые углеводороды, подвергается гидрированию и затем разделяется на поток, содержащий С6 и более тяжелые углеводороды, и поток, содержащий С5 и более легкие углеводороды.
В еще одном варианте осуществления по меньшей мере часть потока, содержащего С5 и более легкие углеводороды и выделенного из потока пиробензина, необязательно подвергается селективному гидрированию и последующему крекингу с первым потоком, содержащим С4 и более тяжелые углеводороды.
В другом варианте осуществления по меньшей мере часть потока пиробензина, содержащего С5 и более тяжелые углеводороды и полученного в результате совместного фракционирования на стадии (f), подвергается однократной гидроочистке без какого-либо ассоциированного удаления пентана.
В другом варианте осуществления поток, содержащий углеводороды С4, необязательно подвергается селективному гидрированию и затем необязательно селективно гидрированный поток подвергается фракционированию с целью отделения потока 2-бутена от первого потока 1-бутена.
В другом варианте осуществления поток 2-бутена подвергается крекингу совместно с первым потоком, содержащим С4 и более тяжелые углеводороды.
В еще одном варианте осуществления изобутилен в потоке 1-бутена взаимодействует с метанолом с получением МТБЭ, причем МТБЭ отдельно извлекается из второго потока 1-бутена.
В еще одном варианте осуществления второй поток 1-бутена подвергается фракционированию для получения 1-бутенового потока продукта, выделенного из потока С4 парафинов.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения описывается способ извлечения 1-бутена из потока С4 углеводородов, выделенного путем разделения продуктов процесса превращения кислородсодержащих соединений в олефины, где поток С4 углеводородов содержит бутан, изобутилен, 1-бутен и 2-бутен и где указанный способ включает: (а) необязательное селективное гидрирование потока С4 углеводородов; (b) фракционирование необязательно селективно гидрированного потока С4 углеводородов с целью разделения 2-бутенового потока от первого потока 1-бутена; (с) взаимодействие изобутилена в первом потоке 1-бутена с метанолом с получением МТБЭ; (d) выделение МТБЭ из второго потока 1-бутена, и (е) фракционирование второго потока 1-бутена для получения 1-бутенового потока продукта, отделенного от бутанового потока.
Эти и другие варианты осуществления станут очевидными из изложенного далее описания настоящего изобретения. Специалистам в данной области техники после изучения настоящего описания станут очевидны и другие варианты осуществления настоящего изобретения.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 приведена упрощенная схема технологического процесса объединенного процесса МВОЛ и процесса пиролиза углеводородов для получения легких олефинов.
На фиг.2 показана упрощенная схема технологического процесса одного варианта устройства разделения смеси С2/С3 для осуществления объединенного процесса МВОЛ и процесса пиролиза углеводородов по настоящему изобретению.
На фиг.3 приведена упрощенная схема технологического процесса типичного (традиционного) реактора пиролиза углеводородов (установка для крекинга).
На фиг.4 в качестве альтернативы показана другая упрощенная схема технологического процесса объединенного процесса МВОЛ и процесса пиролиза углеводородов для получения легких олефинов.
Специалисты в данной области техники на основе рекомендаций, предложенных в настоящем описании, поймут, что приведенные устройства или схемы технологических процессов упрощены путем исключения различных обычных или традиционных единиц технологического оборудования, которые включают теплообменники, системы управления технологическими процессами, барабанные сепараторы, насосы, определенные детали устройств фракционирования, такие как конструкция колонн, кипятильники колонн, конденсаторы наверху ректификационной колонны, и т.п. Кроме того, следует понимать, что представленные на фигурах упрощенные схемы технологического процесса могут во многих аспектах быть модифицированы, например, путем использования признаков из одной фигуры в качестве альтернативных признаков для другой фигуры без отклонения от основного общего замысла изобретения, который ограничен только формулой изобретения.
Осуществление изобретения
В настоящем изобретении описывается интегрированное устройство для синтеза МВОЛ и пиролиза углеводородов. Объединение установки МВОЛ, которая включает в себя соответствующий 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 так, что в результате разделения и обработки вытекающих потоков, очистки и извлечения олефинов, рециркуляции углеводородов в различных реакционных зонах, и способов переработки углеводородов С4, таких как синтез метил-трет-бутилового эфира и, возможно, изомеризация, получить широкий набор олефинов и олефиновых продуктов, что более подробно объясняется ниже.
Подсистема крекинга олефинов (ПКО) общей установки синтеза МВОЛ неожиданно способствовала интеграции 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 кислородсодержащих соединений в олефины (МВОЛ), тем не менее, было установлено, что посредством использования ПКО для совместной переработки более тяжелых фракций потока, выходящего из реактора превращения кислородсодержащих соединений в олефины (МВОЛ), совместно с более легкими фракциями потока, выходящего из установки пиролиза углеводородов, можно успешно интегрировать установку МВОЛ с установкой пиролиза углеводородов, и довести производство легких олефинов до максимума.
Одним конкретным преимуществом, вытекающим из объединения установки МВОЛ с установкой пиролиза углеводородов, является то, что такое объединение облегчает расширение масштаба эксплуатации установки пиролиза углеводородов без увеличения узла компрессии, то есть объединение «развязывает» узел компрессии. Указанный результат достигается за счет использования узла компрессии ПКО для переработки по меньшей мере части газа крекинга, содержащего легкие олефины и вытекающего из установки пиролиза углеводородов, или за счет 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 крупным масштабом производства.
Как показано на фиг.1-4, продукты крекинга, извлеченные из потока, вытекающего из реактора пиролиза углеводородов, и особенно продукты, полученные путем крекинга нафты с водяным паром, превращаются в реакторе крекинга олефинов и в связанной с ним подсистеме разделения в ценные этилен и пропилен и в конце концов направляются в устройство фракционирования МВОЛ для выделения.
Один вариант осуществления интеграции установки МВОЛ с установкой пиролиза углеводородов будет описан со ссылкой на фиг.1.
Как показано на фиг.1, кислородсодержащее сырье (100), обычно метанол, поступает в реактор (200) для превращения кислородсодержащих соединений (МВОЛ). Хотя поступающее в реактор превращения кислородсодержащее 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, тем не менее, обычно сырье будет содержать очищенный поток легких кислородсодержащих соединений, таких как одно или несколько соединений, выбранных из метанола, этанола, диметилового эфира, диэтилового эфира или их комбинаций. До сих пор наиболее широко используемым кислородсодержащим сырьевым материалом является метанол.
В реакторе (200) для превращения кислородсодержащих соединений (МВОЛ) кислородсодержащее сырье, например метанол, контактирует с катализатором на основе молекулярных сит, обычно кремнийалюмофосфатным (SAPO) катализатором на основе молекулярных сит, в условиях, предназначенных для превращения кислородсодержащего сырья главным образом в легкие олефины. Используемый в настоящем документе термин "легкие олефины" в целом относится к олефинам С2 и С3, то есть к этилену и пропилену, порознь или в комбинации. В частности, в секции реактора превращения кислородсодержащих соединений получается или образуется вытекающий из реактора поток превращенных кислородсодержащих соединений, который главным образом содержит углеводороды топливного газа, такие как метан, этан и пропан, легкие олефины, и С4+ углеводороды.
Не ограничивающий перечень подходящих катализаторов на основе молекулярных сит типа SAPO включает в себя: SAPO-17, SAPO-18, SAPO-34, SAPO-35, SAPO-44, и их смеси. Оборудование и условия, в которых осуществляется указанный способ превращения, хорошо известны специалистам в данной области техники, и нет необходимости подробно обсуждать их в настоящем описании. Указанный способ описан в многочисленных патентах для различных типов катализаторов, 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, которые включены в настоящее описание посредством ссылки.
В общем, способ превращения - кислородсодержащего сырья в присутствии катализатора на основе молекулярных сит 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 псевдоожиженным слоем непрерывного действия, и высокоскоростной реактор с псевдоожиженным слоем непрерывного действия.
Как было отмечено, кроме легких олефинов вытекающий из реактора превращения кислородсодержащих соединений поток также обычно содержит метан, этан, пропан, ДМЭ, С4 олефины и насыщенные углеводороды, С5+ углеводороды, воду и другие углеводородные компоненты в малых количествах.
Вытекающий поток, содержащий легкие олефиновые продукты, обычно направляется в установку охлаждения (не показана), в которой вытекающий поток охлаждается, а вода и другие конденсирующиеся компоненты - конденсируются. Сконденсированные компоненты, которые содержат значительное количество воды, обычно отправляются по контуру рециркуляции (не показан) обратно наверх установки охлаждения. Указанные сконденсированные компоненты включают воду для обработки 207 и десорбированную воду 208.
Затем содержащий легкие олефины вытекающий поток (201), извлеченный в конце концов из верхнего потока установки охлаждения, подвергается сжатию на одной или нескольких стадиях (например, в одном или нескольких компрессорах) в зоне компрессии (210) с образованием сжатого вытекающего 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) кислородсодержащих соединений, соответствующие фракции пара и жидкости можно обрабатывать с использованием одной или нескольких секций или технологических операций, какие хорошо известны специалистам в данной области техники для выделения, разделения, удаления и/или рециркуляции различных материалов, таких как, например, избыточные и побочные кислородсодержащие соединения продукты и вода. Легкие олефины извлекаются в виде первого потока (203) легких олефинов, отделенных от кислородсодержащих соединений (225), которые могут быть отправлены на рецикл в реактор превращения кислородсодержащих соединений, и от других более тяжелых компонентов (204) (то есть первого потока, содержащего С4 и более тяжелые углеводороды (С4+ углеводороды), который обычно включает в себя некоторое количество бутенов, таких как 1-бутены, 2-бутены и изобутилен), по меньшей мере часть которых направляется в реактор крекинга олефинов (400), как более подробно описано ниже.
2
2
Затем первый поток (203) легких олефинов подвергают обработке для удаления кислых газов (СО и HS) и поток сушат перед фракционированием. Обычно удаление кислого газа осуществляется с использованием щелочного скруббера (250), принципы работы с которым настолько хорошо известны специалистам в данной области техники, что дополнительное их описание является неуместным.
Поток (206) обработанного продукта (обработанный поток) направляется в устройство (300) разделения смеси углеводородов С2/С3 (см фиг.2, где указаны дополнительные подробности) для разделения обработанного потока (206) на этиленовый и пропиленовый продукты (314) и (317) соответственно. Как показано на фиг.2, устройство разделения смеси С2/С3 включает устройство (302) сушки, предназначенное для завершения высушивания обработанного потока (206), и обычно включает одну или несколько колонн криогенного фракционирования. Очистка олефинов в потоке, содержащем углеводороды, также хорошо известна специалистам в данной области техники. Обычно вытекающий газообразный поток подвергается сжатию и затем быстро охлаждается и пропускается через последовательные блоки фракционирования для разделения вытекающего потока на обогащенные фракции компонентов, например, водорода, метана, этана, пропана, этилена, пропилена, и смешанные потоки С4 углеводородов, которые известны специалистам в данной области техники. В альтернативных вариантах также могут быть выгодным образом использованы и другие процессы разделения, известные специалистам в данной области техники, включая (без ограничения) экстракционную дистилляцию, селективное разделение на мембране и/или разделение с помощью молекулярного сита. Настоящее изобретение не ограничено каким-либо конкретным способом или устройством разделения.
2
Хотя порядок фракционирования может меняться, на фиг.2 представлен один из подходящих вариантов осуществления фракционирования потока (303) обработанного и высушенного продукта. В частности, поток (303) обработанного и высушенного продукта, или некоторую его часть можно подавать в этаноотгонную колонну (304). В этаноотгонной колонне поток обработанного и высушенного продукта подвергается фракционированию, такому как традиционная дистилляция, чтобы получить верхний поток (305) этаноотгонной колонны, который содержит С2 и более легкие углеводороды (то есть С2-углеводороды, включая метан, ацетилен, этан, этилен, а также, возможно, некоторые инертные вещества (N, CO, и др.), и нижний поток (306) после отгонки этана, то есть С3+, который содержит компоненты, обогащенные соединениями тяжелее, чем этан, такими как пропилен, пропан, смеси бутенов и/или бутан.
Верхний поток (305) этаноотгонной колонны может быть обработан с целью удаления ацетилена (не показано), и в конечном счете поток подают в метаноотгонную колонну (310). В метаноотгонной колонне С2-углеводородный продукт подвергается фракционированию, такому как традиционная дистилляция, чтобы получить верхний поток (311) метаноотгонной колонны, который главным образом содержит С1-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, то есть С2+, который главным образом содержит этилен и этан.
Нижний поток С2+ (312) после отгонки метана или по меньшей мере его часть подается в разделяющую колонну С2-. В указанной С2-разделяющей колонне нижний поток после отгонки метана обрабатывают, например, путем фракционирования, такого как традиционная дистилляция, чтобы получить верхний поток этиленового продукта (314) и нижний поток (315), главным образом состоящий из этана. Содержащий этан нижний поток или его часть можно выгодным образом отправлять на рецикл в реактор пиролиза углеводородов или в альтернативных вариантах его можно использовать как топливо.
Нижний поток С3+ (306) после отгонки этана или по меньшей мере его часть поступает в пропаноотгонную колонну (307). В пропаноотгонной колонне нижний поток С3+ после отгонки этана может быть обработан или подвергнут фракционированию, такому как традиционная дистилляция, чтобы получить верхний поток (309) после отгонки пропана, который содержит соединения С3, и поток (308) после отгонки пропана, главным образом содержащий С4+ компоненты (поток, содержащий углеводороды С4). Как описано ниже по меньшей мере часть этого С4+ потока (то есть потока, содержащего углеводороды С4) может быть обработана в реакторе (400) крекинга олефинов с целью увеличения производства легких олефинов, в частности пропилена.
Верхний поток (309) после отгонки пропана или по меньшей мере его часть поступает в С3-разделяющую колонну (316). Затем в некоторых вариантах осуществления верхний поток (309) пропаноотгонной колонны может подвергаться удалению кислородсодержащих соединений (не показано) для удаления любого количества диметилового эфира (ДМЭ) и других следов кислородсодержащих соединений из верхнего потока, содержащего С3-, перед разделением потока в С3-разделяющей колонне (316). В указанной С3-разделяющей колонне верхний поток пропаноотгонной колонны обрабатывают, например, путем фракционирования, такого как с использованием традиционной дистилляции, чтобы получить верхний поток (317) пропиленового продукта и нижний поток (318), главным образом состоящий из пропана. Нижний поток, содержащий пропан, или его часть можно выгодным образом отправлять на рецикл в реактор пиролиза углеводородов или в альтернативных случаях его можно использовать как топливо.
Таким образом, в устройстве разделения смеси С2/С3 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 С4. Обычно поток топливного газа включает в себя большую часть метана и водорода, которые присутствовали в осушенном потоке продукта. Этилен и/или пропилен являются подходящим сырьем для получения полиэтилена и/или полипропилена и/или других сополимеров. Поток топливного газа необязательно сжигается как топливо на одной или нескольких стадиях объединенного устройства.
С целью доведения до максимума производства легких олефинов из потока (308), содержащего углеводороды С4, в показанном варианте осуществления этот поток сначала подвергают селективному гидрированию в реакторе (500) селективного гидрирования с целью каталитического превращения диолефинов (например, бутадиена) и ацетиленов в потоке, содержащем углеводороды С4, в бутены. Поток, содержащий углеводороды С4, 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 применяются в реакторе селективного гидрирования (500), известны специалистам в данной области техники.
Реактор (400) крекинга олефинов (ПКО) составляет неотъемлемую часть процесса МВОЛ и дает возможность увеличить суммарный выход легких олефинов из кислородсодержащего сырья (и описанного ниже пиролизного сырья). Конструкция и условия эксплуатации реактора крекинга олефинов, включающие подбор подходящего катализатора, хорошо известны специалистам в данной области техники. В патенте США №6646176, описание которого включено в настоящее описание посредством ссылки, приведены примеры подходящих катализаторов и условий эксплуатации. Специалисты в данной области техники могут использовать и другие катализаторы и эксплуатационные параметры, причем настоящее изобретение не ограничивается каким-либо конкретным способом. В реакторе (400) крекинга олефинов более тяжелые олефины, в том числе С4 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 С5+, в реакторе крекинга олефинов также дополнительно получаются бутены.
Согласно настоящему изобретению описанный процесс МВОЛ интегрируется в процесс 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. Флюидизированный каталитический крекинг 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 флюидизированного каталитического крекинга (ФКК)).
Таким образом, используемый в изобретении термин «пиролиз углеводородов» включает в себя эффективный нагрев сырья, обычно в присутствии водяного пара или в присутствии катализатора, с целью вызова термического разложения более крупных углеводородных молекул. Обычно процессы крекинга с водяным паром проводятся в реакторах радиационного нагрева, при повышенной температуре, малых временах пребывания, при низком парциальном давлении реагента, при относительно высокой массовой скорости, и осуществляются при малом перепаде давления в реакционной зоне. Стоит повторить, что процессы крекинга хорошо известны специалистам в данной области техники и дополнительные подробности не нужны для полного понимания настоящего изобретения. Настоящее изобретение особенно эффективно при интеграции реактора пиролиза с водяным паром, работающего на нафте (611) в качестве сырья, с системой МВОЛ.
Обычное сырье для установки пиролиза углеводородов включает газообразные или жидкие углеводородные материалы вроде нафты, сжиженного нефтяного газа (СНГ), пропана, этана, рафината, газоконденсатов, газойлей атмосферной перегонки и остатков гидрокрекинга.
Хотя тип 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 данной области техники, вытекающий поток из реактора пиролиза будет включать в себя газ крекинга, который обычно содержит легкие олефины (второй вытекающий поток газов крекинга, содержащий легкие олефины), и углеводороды С4, причем поток, вытекающий из реактора пиролиза, часто содержит еще и более тяжелые парафины, а также ароматические углеводороды.
2
2
После традиционной процедуры охлаждения и начального фракционирования, обычно включающего как углеводородное охлаждение, так и водное охлаждение, поток, вытекающий после пиролиза, обычно разделяется на поток (601) газа, вытекающий из реактора крекинга и содержащий легкие олефины, то есть второй поток газов, вытекающий после крекинга; часто, фракцию (602) пиролизного бензина (поток пиробензина); и воду, а также побочные топливные продукты. В уровне техники вытекающий газ крекинга обычно сжимается, обрабатывается, например, обрабатывается с целью удаления кислых газов (CO и HS) и сушится, и затем подвергается множественному фракционированию для получения этиленового и пропиленового продуктов, а также других продуктов, таких 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 вытекающий поток (601) газов крекинга (второй вытекающий поток газов крекинга, содержащий легкие олефины) и поток (602) пиробензина, если он образуется в реакторе пиролиза, объединяются и перерабатываются в установке МВОЛ. Указанное объединение позволяет совместно использовать компрессоры и оборудование для фракционирования, связанного с установкой МВОЛ. Интеграция установок МВОЛ и пиролиза углеводородов также способствует максимальной производительности по этилену и/или пропилену за счет направления различных сырьевых потоков и разумной компоновки рециркуляционных потоков в соответствующие зоны (зону) крекинга, например, поток этана/пропана направляется в реактор пиролиза, а С4+ олефины - в реактор крекинга олефинов (400). Например, при наличии реактора (400) крекинга олефинов в установке МВОЛ дополнительное количество пропилена может быть произведено из потока пиролизного газа (пиробензина), который часто доступен из реактора пиролиза углеводородов, и особенно из реактора крекинга нафты с водяным паром.
2
2
Один неожиданный аспект, выявленный в связи с настоящим изобретением, заключается в том, что наибольшая часть загрязняющих сернистых веществ, которые поступают с вытекающими потоками, полученными из установки пиролиза углеводородов, то есть из второго вытекающего потока газов крекинга и потока пиролизного бензина, обладают тенденцией к концентрированию в более тяжелых углеводородных фракциях, особенно фракциях, содержащих большое количество С6 и более тяжелых углеводородов, и, таким образом, 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 (CO и HS), такого 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, вытекающий поток (601) газов крекинга, содержащий легкие олефины, образовавшийся в реакторе пиролиза, добавляется к потоку (401), вытекающему из реактора крекинга олефинов (первый поток газов крекинга, содержащий легкие олефины). Таким образом, объединенный поток затем обрабатывается в зоне (410) компрессии олефинового крекинга с целью получения потока для фракционирования продукта в рециркуляционной колонне (420). Зона (410) компрессии олефинового крекинга может включать одну или несколько стадий компрессии. В рециркуляционной колонне (420) сжатая комбинация потока, вытекающего из ПКО, и потока газов крекинга, вытекающего из реактора пиролиза, обрабатывается, например, путем фракционирования, такого как традиционная дистилляция, для получения верхнего потока С5- (первый поток, содержащий С5 и более легкие углеводороды) (421) и нижнего потока С5+ (первый поток, содержащий С5 и высшие (более тяжелые) углеводороды) (422).
Нижний поток (422) обрабатывают, например, фракционируют, как при традиционной дистилляции, в пентаноотгонной колонне (450), чтобы получить верхний поток (452) (то есть второй поток, содержащий углеводороды С4), который может быть отправлен на рецикл в реактор пиролиза, и нижний поток С6+ (С6 и высшие (более тяжелые) углеводороды) (451), который является ценным компонентом бензина, или, в качестве альтернативы, может дополнительно обрабатываться с целью извлечения ароматических соединений.
Верхний С5-поток (421) (первый поток, содержащий С5 и более легкие углеводороды), полученный в рециркуляционной колонне (420), подвергается второй стадии компрессии в зоне (430) компрессии, включающей одну или несколько стадий компрессии, и затем направляется в пропаноотгонную колонну (440). В указанной пропаноотгонной колонне сжатый верхний поток С5- может обрабатываться или фракционироваться, как, например, при традиционной дистилляции, для получения верхнего потока (441) пропаноотгонной колонны, содержащего углеводороды С3-, обогащенные легкими олефинами (второй поток легких олефинов), и поток (442), из которого удален пропан, который обычно содержит углеводородные компоненты С4 и С5 (второй поток, содержащий С4 и более тяжелые углеводороды). Затем поток (442), из которого удален пропан, подвергается селективному гидрированию в реакторе (700) селективного гидрирования для каталитического превращения диолефинов (например, бутадиена) и ацетиленов в указанном потоке (442) в бутены.
Одну часть вытекающего гидрированного потока (453) можно отправлять на рецикл в качестве дополнительного сырья для реактора (600) пиролиза, тогда как в зависимости от глубины гидрирования другую часть (454) можно отправлять на рецикл для смешивания с первым потоком, содержащим С4 и более тяжелые углеводороды (204), и с потоком (308), из которого удален пропан, который обычно содержит С4+компоненты (поток, содержащий углеводороды С4), которые вместе образуют сырьевой поток для реактора (500) селективного гидрирования. В зависимости от глубины гидрирования в реакторе (700) поток (454) можно направлять непосредственно в ПКО (400), в обход реактора (500).
Объединенный поток (501), содержащий С4 и более тяжелые углеводороды, поступает в реактор (500) селективного гидрирования для превращения диолефинов, и особенно бутадиенов, в олефины и для получения потока (502) с пониженным содержанием диолефинов, который направляется в реактор (400) крекинга олефинов. Как указано выше, условия и катализаторы, используемые в реакторе селективного гидрирования хорошо известны специалистам в данной области техники.
2
2
2
Верхний поток (441) пропаноотгонной колонны, который содержит углеводороды С3- и обогащен легкими олефинами (второй поток легких олефинов), необязательно обрабатывается в регенеративном предварительном скруббере (800) для удаления кислых газов (СО и HS), 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, особенно HS, в верхнем потоке (441) пропаноотгонной колонны в некоторых случаях можно обойтись без регенеративного предварительного скруббера (800) и смешивать верхний поток (441) пропаноотгонной колонны 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 для того, чтобы можно было направлять обработанный второй поток легких олефинов в обход щелочного скруббера (250) и смешивать непосредственно с обработанным потоком (206), питающим устройство разделения смеси С2/С3.
В тех случаях, когда также имеется вытекающий поток (602) пиробензина, отдельно извлеченный из потока, вытекающего из реактора пиролиза (600), настоящее изобретение также позволяет интегрировать переработку (повышение качества) потока пиробензина в установку МВОЛ. Как показано в варианте осуществления на фиг.1, вытекающий поток (602) пиробензина сначала можно обрабатывать в аппарате гидроочистки (900) пиробензина и, в зависимости от глубины обработки потока, выходящего после гидроочистки, можно подавать или в поток (603 - сплошная линия) для реактора селективного гидрирования (500) и затем в реактор крекинга олефинов (400), или в поток (606 - пунктирная линия), поступающий непосредственно в реактор крекинга олефинов (400).
В реакторе крекинга олефинов (ПКО) С4 олефины и высшие углеводороды, включая более тяжелые олефины и парафины, в пиробензине (а также в других потоках, содержащих С4- и поступающих в ПКО) превращаются в легкие олефины, главным образом в пропилен. Поскольку в пиробензине обычно содержится значительное количество С5+ олефинов, в реакторе крекинга олефинов также дополнительно получается некоторое количество бутенов.
Другой вариант осуществления обработки и переработки вытекающего потока (602) пиробензина, также показанный на фиг.1, реализуется, когда указанный поток отдельно доступен на выходе из реактора (600) пиролиза. За исключением обработки потока пиробензина и нижнего потока (422) рециркуляционной колонны, этот альтернативный вариант осуществления практически аналогичен первому варианту осуществления на фиг.1. В результате, в этом варианте осуществления отличаются лишь несколько потоков и технологических операций.
Как показано в этом варианте осуществления, когда вытекающий поток (606) пиробензина доступен в жидком виде, этот поток можно накачать до высокого давления, испарить и подавать непосредственно в поток под давлением, вытекающий из реактора (400) крекинга олефинов. Такая обработка снижает нагрузку на компрессоры процесса крекинга олефинов. Кроме того, указанная обработка также приносит пользу реактору (900) гидроочистки пиробензина, так и реактору (500) селективного гидрирования, поскольку предварительное удаление С6+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 потока пиробензина тяжелыми веществами, указанная обработка способствует удалению таких загрязнений в нижнем потоке (422) из рециркуляционной колонны (420) и, в конечном счете, в потоке (451) С6+ продукта.
Альтернативный или третий вариант осуществления применяется, когда реактор пиролиза углеводородов не дает отдельного вытекающего потока пиробензина. В этом случае основной поток из секции (600) реактора пиролиза, поступающий в устройство МВОЛ-ПКО, представляет собой охлажденный водой верхний поток из реактора пиролиза (604). На фиг.3 приведена упрощенная схема типичного технологического процесса с традиционным реактором пиролиза углеводородов (установка крекинга). В типичной установке (600) с реактором пиролиза углеводородное сырье поступает в печь (610) пиролиза, в которой образуется поток, вытекающий после пиролиза. Вытекающий поток поступает в колонну фракционирования (620), в которой образуется верхний технологический поток и нижний топливный поток. Верхний технологический поток проходит в узел охлаждения (630), в котором поток охлаждается, и жидкость отделяется. Охлажденный нижний поток поступает в стабилизатор (640), где охлаждающую воду извлекают и отправляют на рецикл. Охлажденный верхний поток подвергается сжатию на последовательных стадиях компрессии (650). Сжатый поток проходит аппарат (660) для аминной очистки, щелочной скруббер (670), сушилку (675), и затем проходит в пропаноотгонную колонну (680) для получения верхнего потока С3- и нижнего потока С4+. В рамках настоящего варианта осуществления по меньшей мере часть верхнего потока из блока водяного охлаждения подается непосредственно в секцию МВОЛ-ПКО объединенного устройства, вместо того, чтобы подвергаться обычной компрессии в зоне компрессии установки крекинга. Обычно указанный верхний поток содержит углеводороды С8-, то есть С8 и более легкие углеводороды.
Как показано в этом варианте осуществления, охлажденный водой верхний поток из секции (600) реактора пиролиза поступает на первую стадию секции компрессии (410) после ПКО (400). В результате указанной компрессии более тяжелые углеводороды, главным образом С6+, конденсируются, извлекаются на первой стадии с помощью барабанного сепаратора, и возвращаются по линии (605) в секцию пиролиза для дополнительной переработки. Значительная часть загрязняющих сернистых веществ, которые появляются в охлажденном водой верхнем потоке из реактора пиролиза, должна быть удалена вместе с этим потоком. Затем фракция С5- из охлажденного водой верхнего потока из реактора пиролиза обрабатывается вместе с остатком потока, вытекающего из ПКО.
Затем этот объединенный поток обрабатывается для выделения продукта в рециркуляционной колонне (420). В указанной рециркуляционной колонне сжатый объединенный поток вытекающего из ПКО продукта и охлажденного водой остаточного потока, вытекающего из реактора пиролиза, обрабатывают, например, используя фракционирование, такое как традиционная дистилляция, для получения верхнего потока С5- (421) и нижнего потока (422) пиробензина С5+. Поскольку значительное количество загрязняющих сернистых веществ может еще оставаться в сырье рециркуляционной колонны, этот вариант осуществления подразумевает такой режим эксплуатации рециркуляционной колонны, чтобы большая часть указанных загрязняющих веществ выходила из рециркуляционной колонны вместе с нижним потоком (пиробензин) в потоке (422) для обработки на первой стадии гидроочистки пиробензина, как описано ниже.
2
В соответствии с этим вариантом осуществления сначала нижний поток пиробензина (422а) обрабатывают на первой стадии в реакторе гидроочистки (900) пиробензина. Обычно гидроочистку нижнего потока С5+ (422) проводят в присутствии катализатора на основе металла VIII группы (например, железа, кобальта, никеля, рутения, родия, палладия, осмия, иридия, и/или платины), чтобы гидрировать компоненты, которые считаются главными предшественниками смол, такие как диолефины, ацетилены, стиролы, дициклопентадиен и тому подобное. Как известно, гидрирование обычно протекает селективно, так что моноолефины, ароматические углеводороды и другие компоненты, улучшающие октановое число бензина, гидрированию в значительной степени не подвергаются. Обычно парафины вообще не подвергаются превращению или незначительно изомеризуются, что может повысить ценность бензина. Загрязняющие сернистые вещества также имеют тенденцию превращать, главным образом в HS.
В соответствии с этим вариантом осуществления затем гидроочищенный поток пиробензина (901), вытекающий из первой стадии гидроочистки, подвергается депентанизации в колонне (450) удаления пентана, чтобы провести четкое разделение между С5- углеводородами и С6+углеводородами. В частности, в колонне (450) удаления пентана поток, вытекающий из первой стадии гидроочистки пиробензина, подвергается фракционированию, такому как традиционная дистилляция, для получения верхнего потока (452), содержащего С5+ углеводороды. Этот поток углеводородов С5+ можно обрабатывать несколькими способами (не показано). В зависимости от содержания диенов в потоке (452) его можно закачивать в реакторы селективного гидрирования (700) или (500) или подавать в обход этих реакторов непосредственно в реактор крекинга олефинов (400). Нижний поток (451) из колонны удаления пентана, преимущественно содержащий С6+ углеводороды, обычно подвергают гидроочистке на второй стадии (910а) для того, чтобы прогидрировать олефины и удалить из пиробензина серу. После гидроочистки пиробензин выходит как поток (455), который обычно перерабатывают, экстрагируя ароматические углеводороды, и/или получая добавку к моторному бензину.
В альтернативном варианте осуществления вообще нет первой стадии гидроочистки пиробензина и колонны удаления пентана. Такая схема может обеспечить значительное снижение капитальных затрат. Такая схема может быть использована, когда в секцию ПКО вместе с охлажденным водой верхним потоком из реактора пиролиза попадает не слишком много серы.
В этом случае рециркуляционная колонна (420) работает в таком режиме, что основная масса загрязняющих сернистых веществ удаляется из секции ПКО в нижний поток (422) рециркуляционной колонны (420). Когда сера уже не представляет проблем, реакторы селективного гидрирования (700) и (500) должны обеспечить достаточную стабилизацию С4-С5 углеводородов, извлеченных из пропаноотгонной колонны (440), причем по меньшей мере часть их отправляется на рецикл в секцию ПКО (400).
В этом варианте осуществления нижний поток (422) рециркуляционной колонны (420), содержащий преимущественно С6+ углеводороды, подвергается гидроочистке на второй стадии (910b). Гидроочищенный пиробензин выводится как поток (455), который обычно перерабатывают, экстрагируя ароматические углеводороды, и/или получая добавку к моторному бензину.
На фиг.4 показан вариант переработки, возможный благодаря интеграции установки пиролиза углеводородов, а особенно установки крекинга нафты с водяным паром, с установкой МВОЛ-ПКО, где дополнительные продукты МВОЛ, которые не разбавляются потоком, вытекающим из установки крекинга, то есть продукты МВОЛ, которых не касается интеграция с установкой пиролиза углеводородов, превращаются в желательные продукты, в том числе 1-бутен и МТБЭ. На фиг.4 в качестве альтернативы третьему варианту осуществления представлен другой вариант переработки, где для наглядности исключена большая часть тех деталей переработки, которые не изменились по сравнению с третьим вариантом устройства. Как будет ясно специалистам в данной области техники, способ на фиг.4 также подходит для интеграции с другими устройствами, включая устройство на фиг.1, которое обеспечивает подходящий аналогичный поток углеводородов С4 для переработки.
Кроме этилена и пропилена, в установке МВОЛ, а также в объединенных реакторах пиролиза углеводородов/крекинга олефинов получается 1-бутен и другие С4 углеводороды. При дополнительной переработке С4 олефины, в частности из установки МВОЛ, можно превратить в МТБЭ и 1-бутен в виде отдельных продуктов.
Выгодно перерабатывать С4 олефины, полученные в установке МВОЛ, отдельно от С4 олефинов, полученных из установки крекинга и в реакторе крекинга олефинов. Продукт МВОЛ содержит относительно небольшую долю изобутилена и насыщенных соединений во фракции С4, по сравнению с потоком, выходящим из установки крекинга. На основании относительной летучести с использованием традиционной дистилляции не представляется возможным получить очищенный продукт 1-бутена, не содержащий изобутилена. Обычно для отделения 1-бутена от изобутилена требуется предпочтительное взаимодействие изобутилена (например, с образованием МТБЭ) с последующей дистилляцией для выделения непрореагировавшего 1-бутена. Предпочтительное получение бутена-1 из продукта С4+ установки МВОЛ является выгодным в связи с минимизацией капитальных и энергетических затрат на разделение, благодаря тому факту, что в процессе превращения кислородсодержащих соединений в олефины образуется меньше изобутилена и насыщенных соединений, и, следовательно, уменьшается количество таких компонентов, которые должны быть удалены из получаемого 1-бутена. В качестве альтернативы, если желательно получить дополнительное количество 1-бутена, то 1-бутен можно извлекать из комбинации потока С4+, вытекающего из установки МВОЛ, и С4 продуктов из установки крекинга углеводородов (установки пиролиза углеводородов) и из реактора крекинга олефинов (ПКО), при дополнительных затратах на переработку укрупненных потоков.
Поток (308) С4+ углеводородов, извлеченный из пропаноотгонной колонны (307) устройства (300) для разделения С2/С3 как правило содержит по меньшей мере 15 масс.% бутена-1, обычно по меньшей мере 20 масс.% 1-бутена и часто по меньшей мере 22 масс.% 1-бутена. Кроме того, указанный поток, как правило, содержит менее 10 масс.% изобутилена, обычно менее 9 масс.% изобутилена и часто менее 8 масс.% изобутилена. Кроме того, содержание бутадиена, а также бутанов является незначительным, как правило меньше 5 масс.% каждого из них, и обычно меньше 3 масс.% от потока (308). Как показано на фиг.4, вместо рециркуляции всех С4+ углеводородов, извлеченных из пропаноотгонной колонны (307) устройства (300) разделения смеси С2/С3, в реактор крекинга олефинов, поток (308) сначала подвергают селективному гидрированию в реакторе (320) селективного гидрирования для каталитического превращения в потоке (308) С4 и более тяжелых углеводородов диолефинов в олефины, а главным образом бутадиена в бутены. С целью минимизации потерь олефинов часто может быть выгодным использовать в реакторе (320) катализатор на основе палладия, такой как катализатор типа «палладий на оксиде алюминия».
Со ссылкой на фиг.4, вытекающий из реактора (320) поток (322) направляется в колонну В-2 (330), в которой 2-бутен и более тяжелые углеводороды отделяются, например, путем фракционирования, такого как традиционная дистилляция, от изобутилена и 1-бутена. Обогащенный 2-бутеном поток (331) отправляется на рецикл в реактор крекинга олефинов (400); тогда как поток (332), содержащий изобутилен и бутен-1, поступает в реактор (340) получения МТБЭ.
3
Согласно настоящему изобретению изобутилен в потоке (332) затем взаимодействует с метанолом с получением МТБЭ. Превращение изобутилена, находящегося в потоке (332), в метил-трет-бутиловый эфир путем взаимодействия с метанолом может быть осуществлено различными способами, которые хорошо известны специалистам в данной области техники, и при практическом воплощении настоящего изобретения можно использовать любой конкретный способ получения. Процесс синтеза МТБЭ может быть осуществлен с неподвижным слоем катализатора, или более предпочтительно в устройстве с использованием колонны реакционной дистилляции, с использованием сильно кислого катализатора (такого как процесс EtherMax™ фирмы UOP для синтеза МТБЭ). В указанном процессе обычно применяется ионообменная смола кислотного типа, такая как высокомолекулярный углеродистый материал, содержащий сульфонатные группы -SOH. Подходящие сульфонатные смолы различных типов промышленно доступны из многих источников под различными торговыми наименованиями, такими как Amberlyst-15, поставляемый фирмой Rohm & Hass (дочерняя компания, полностью принадлежащая фирме Dow Chemical Company).
Продукт МТБЭ извлекается из потока (341) отдельно от более летучих материалов, включая 1-бутен в потоке (342). В качестве альтернативы, после этого часть получаемого МТБЭ можно разложить обратно с образованием изобутилена. Поток (342), в котором теперь снижено содержание изобутилена, поступает в колонну В-1 (350), где полученный (351) 1-бутен отделяется, например, путем фракционирования, такого как традиционная дистилляция, от более летучих С4 парафинов в потоке (352), который может быть отправлен на рецикл в реактор пиролиза углеводородов (установку крекинга).
Следует понимать, что, хотя изобретение описано с помощью конкретных вариантов его осуществления, приведенное выше описание предназначается исключительно 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 кислородсодержащего сырья в реактор превращения кислородсодержащих соединений в олефины для того, чтобы кислородсодержащее сырье контактировало с катализатором на основе молекулярных сит и превращалось в легкие олефины, которые выходят из реактора превращения кислородсодержащих соединений в олефины в виде вытекающего потока; (b) разделение вытекающего потока на первый поток легких олефинов и отделенный от него первый поток, содержащий С4 и более тяжелые углеводороды; (с) селективное гидрирование и последующий крекинг первого потока, содержащего С4 и более тяжелые углеводороды, с получением первого вытекающего потока газов крекинга, содержащего легкие олефины; (d) отдельный крекинг углеводородного потока с получением второго вытекающего потока газов крекинга, содержащего легкие олефины; (е) совместное фракционирование первого и второго вытекающих потоков газов крекинга для получения второго потока, содержащего легкие олефины, отделенного от второго потока, содержащего С4 и более тяжелые углеводороды; (f) совместную обработку первого и второго потоков, содержащих легкие олефины, с целью удаления кислых газов и получения обработанного потока; и (g) разделение обработанного потока на поток этиленового продукта, поток пропиленового продукта и поток, содержащий углеводороды С4.
2. Способ получения легких олефинов по любому из предыдущего и последующих вариантов осуществления 3-14 (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 любому из предыдущих и последующих вариантов осуществления 4-14 (индивидуально и в комбинации), в котором по меньшей мере часть второго потока, содержащего С4 и более тяжелые углеводороды, подвергается крекингу совместно с первым потоком, содержащим С4 и более тяжелые углеводороды.
4. Способ получения легких олефинов по любому из предыдущих и последующих вариантов осуществления 5-14 (индивидуально и в комбинации), в котором по меньшей мере часть второго потока, содержащего С4 и более тяжелые углеводороды, подвергается селективному гидрированию и последующему крекингу совместно с первым потоком, содержащим С4 и более тяжелые углеводороды.
5. Способ получения легких олефинов по любому из предыдущих и последующих вариантов осуществления 6-14 (индивидуально и в комбинации), в котором по меньшей мере часть потока, содержащего углеводороды С4 и выделенного на стадии (g), отправляется на рецикл, чтобы подвергнуться крекингу совместно с первым потоком, содержащим С4 и более тяжелые углеводороды.
6. Способ получения легких олефинов по любому из предыдущих и последующих вариантов осуществления 7-14 (индивидуально и в комбинации), в котором по меньшей мере часть второго потока, содержащего С4 и более тяжелые углеводороды, подвергается крекингу совместно с углеводородным потоком.
7. Способ получения легких олефинов по любому из предыдущих и последующих вариантов осуществления 8-14 (индивидуально и в комбинации), в котором при отдельном крекинге углеводородного потока на стадии (d) образуется второй вытекающий поток газов крекинга, содержащий легкие олефины, а также поток газов пиролиза, содержащий С4 и более тяжелые углеводороды.
8. Способ получения легких олефинов по любому из предыдущих и последующих вариантов осуществления 9-14 (индивидуально и в комбинации), в котором поток газов пиролиза, содержащий С4 и более тяжелые углеводороды, подвергается селективному гидрированию с получением третьего потока, содержащего С4 и более тяжелые углеводороды, причем третий поток, содержащий С4 и более тяжелые углеводороды, подвергается крекингу совместно с первым потоком, содержащим С4 и более тяжелые углеводороды.
9. Способ получения легких олефинов по любому из предыдущих и последующих вариантов осуществления 10-14 (индивидуально и в комбинации), в котором поток газов пиролиза, содержащий С4 и более тяжелые углеводороды, смешивается с первым и вторым вытекающими потоками газов крекинга, содержащими легкие олефины, с получением смешанного потока, до совместного фракционирования на стадии (е).
10. Способ получения легких олефинов по любому из предыдущих и последующих вариантов осуществления 11-14 (индивидуально и в комбинации), в котором совместное фракционирование на стадии (е) включает разделение первого и второго вытекающих потоков газов крекинга, содержащих легкие олефины, на первый поток, содержащий С5 и более легкие углеводороды, и первый поток, содержащий С5 и более тяжелые углеводороды.
11. Способ получения легких олефинов по любому из предыдущих и последующим вариантам осуществления 12-14 (индивидуально и в комбинации), 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.
12. Способ получения легких олефинов по любому из предыдущих и последующих вариантов осуществления 13-14 (индивидуально и в комбинации), в котором совместное фракционирование смешанного потока газов пиролиза, содержащих С4 и более тяжелые углеводороды, и первого и второго вытекающих 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.
13. Способ получения легких олефинов по любому из предыдущих и последующего варианта осуществления 14 (индивидуально и в комбинации), 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.
14. Способ получения легких олефинов по любому из предыдущих вариантов осуществления (индивидуально и в комбинации), в котором поток, содержащий С4 углеводороды, подвергается селективному гидрированию и крекингу совместно с первым потоком, содержащим С4 и более тяжелые углеводороды.
В дополнительных вариантах осуществления настоящее изобретении включает в себя:
15. Способ получения легких олефинов, включающий: (а) пропускание кислородсодержащего сырья в реактор превращения кислородсодержащих соединений в олефины для того, чтобы кислородсодержащее сырье контактировало с катализатором на основе молекулярных сит и превращалось в олефины, которые выходят из реактора превращения кислородсодержащих соединений в олефины в виде вытекающего потока; (b) разделение вытекающего потока на первый поток легких олефинов и отделенный от него первый поток, содержащий С4 и более тяжелые углеводороды; (с) селективное гидрирование с последующим крекингом первого потока, содержащего С4 и более тяжелые углеводороды, для получения первого вытекающего потока газов крекинга, содержащего легкие олефины; (d) отдельный крекинг углеводородного потока с получением второго вытекающего потока газов крекинга, содержащего легкие олефины, в котором второй вытекающий поток газов крекинга, содержащий легкие олефины, включает в себя поток, содержащий С8 и более легкие углеводороды, полученные в виде верхнего потока, охлажденного водой; (е) удаление С6 и более тяжелых углеводородов из потока С8 и более легких углеводородов путем компрессии; (f) совместное фракционирование первого вытекающего потока газов крекинга и второго вытекающего потока газов крекинга, из которого были удалены С6 и более тяжелые углеводороды, чтобы получить второй поток, содержащий легкие олефины, выделенные из второго потока, содержащего С4 и более тяжелые углеводороды; (g) совместную обработку первого и второго потоков, содержащих легкие олефины, с целью удаления кислых газов и получения обработанного потока; и (h) разделение обработанного потока на поток этиленового продукта, поток пропиленового продукта и поток, содержащий углеводороды С4.
16. Способ получения легких олефинов по варианту 15 и любому из последующих вариантов осуществления (индивидуально и в комбинации), в котором отдельный крекинг на стадии (d) включает пиролиз с водяным паром сырья, содержащего комбинацию одного или нескольких компонентов, выбранных из нафты, сжиженного нефтяного газа (СНГ), пропана, этана, рафината, газоконденсатов, газойлей атмосферной перегонки и остатков гидрокрекинга.
17. Способ получения легких олефинов по вариантам 15, 16 и любому из последующих вариантов осуществления (индивидуально и в комбинации), в котором по меньшей мере часть второго потока, содержащего С4 и более тяжелые углеводороды, подвергается крекингу совместно с первым потоком, содержащим С4 и более тяжелые углеводороды.
18. Способ получения легких олефинов по вариантам 15-17 и любому из последующих вариантов осуществления (индивидуально и в комбинации), в котором по меньшей мере часть второго потока, содержащего С4 и более тяжелые углеводороды, подвергается селективному гидрированию и последующему крекингу совместно с первым потоком, содержащим С4 и более тяжелые углеводороды.
19. Способ получения легких олефинов по вариантам 15-18 и любому из последующих вариантов осуществления (индивидуально и в комбинации), в котором по меньшей мере часть потока, содержащего углеводороды С4 и выделенного на стадии (h), отправляется на рецикл, чтобы подвергнуться крекингу с первым потоком, содержащим С4 и более тяжелые углеводороды.
20. Способ получения легких олефинов по вариантам 15-19 и любому из последующих вариантов осуществления (индивидуально и в комбинации), в котором по меньшей мере часть второго потока, содержащего С4 и более тяжелые углеводороды, подвергается крекингу совместно с углеводородным потоком.
21. Способ получения легких олефинов по вариантам 15-20 и любому из последующих вариантов осуществления (индивидуально и в комбинации), в котором совместное фракционирование на стадии (f) включает разделение первого и второго вытекающих потоков газов крекинга, содержащих легкие олефины, на первый поток, содержащий С5 и более легкие углеводороды, и поток пиробензина, содержащий С5 и более тяжелые углеводороды.
22. Способ получения легких олефинов по вариантам 15-18 и любому из последующих вариантов осуществления (индивидуально и в комбинации), в котором по меньшей мере часть первого потока, содержащего С5 и более легкие углеводороды, обрабатывают с целью отделения второго потока, содержащего легкие олефины, от второго потока, содержащего С4 и более тяжелые углеводороды.
23. Способ получения легких олефинов по вариантам 15-22 и любому из последующих вариантов осуществления (индивидуально и в комбинации), в котором по меньшей мере часть потока пиробензина, содержащего С5 и более тяжелые углеводороды, подвергается гидрированию и затем разделяется на поток, содержащий С6 и более тяжелые углеводороды, и поток, содержащий С5 и более легкие углеводороды.
24. Способ получения легких олефинов по вариантам 15-23 и любому из последующих вариантов осуществления (индивидуально и в комбинации), в котором по меньшей мере часть потока, содержащего С5 и более легкие углеводороды, необязательно подвергается селективному гидрированию и последующему крекингу совместно с первым потоком, содержащим С4 и более тяжелые углеводороды.
25. Способ получения легких олефинов по вариантам 15-26 (индивидуально и в комбинации), в котором по меньшей мере часть потока пиробензина, содержащего С5 и более тяжелые углеводороды и полученного путем совместного фракционирования на стадии (f), подвергается гидроочистке на единственной стадии гидроочистки, без какого-либо ассоциированного удаления пентана.
26. Способ получения легких олефинов, включающий способ по любому из предшествующих вариантов, в котором поток, содержащий углеводороды С4, необязательно подвергается селективному гидрированию, и затем необязательно селективно гидрированный поток фракционируется с целью отделения 2-бутенового потока от первого потока 1-бутена.
27. Способ получения легких олефинов по предыдущему варианту, в котором 2-бутеновый поток подвергается крекингу совместно с первым потоком, содержащим С4 и более тяжелые углеводороды.
28. Способ получения легких олефинов по предыдущим двум вариантам, в котором изобутилен в потоке 1-бутена взаимодействует с метанолом с получением МТБЭ, причем МТБЭ извлекается отдельно из второго потока 1-бутена.
29. Способ получения легких олефинов по предыдущим трем вариантам, в котором второй поток 1-бутена подвергается фракционированию для получения потока 1-бутенового продукта, отделенного от потока С4 парафинов.
Настоящее изобретение описано в связи с конкретными вариантами осуществления. Однако подразумевается, что настоящее изобретение покрывает также и те изменения и замещения, которые могут быть выполнены специалистами в данной области техники без отклонения от замысла и объема изобретения. Если специально не указано другое, все проценты даны по массе.