获得原油产品的方法和设备与流程

本发明涉及根据独立权利要求的前序特征部分用于获得原油产品的方法和装置。

背景技术：

在已知的炼油工艺中，首先将原油脱盐，并在加热后在大气压下进行分馏(以下称为常压蒸馏)。将所谓的残余的常压残余物进行真空蒸馏。

然而，无法有利地利用所有在常压蒸馏和真空蒸馏中获得的馏分。包含在其中的某些化合物可能会因此被例如催化反应并由此增值。然而，这并不总能完全成功。通过蒸汽裂化的原油组分的热反应也是已知的。

本发明致力于解决改进相应的工艺和装置的问题，特别是提高高价值原油产品的产率的问题。

技术实现要素：

通过根据独立权利要求的特征中的方法和装置来解决该问题。实施方案是各个从属权利要求的主题和随后的说明书。

对于所使用的术语和所用方法的技术细节，可参考相关的专业文献(参见例如Zimmermann,H.和Walzl,R.：Ethylene，乌尔曼工业化学百科全书，Weinheim：Wiley-VCH，2007年在线出版：DOI：10.1002/14356007.a10_045.pub2和Irion,W.W.和Neuwirth，O.S.:Oil Refining，乌尔曼工业化学百科全书，Weinheim.：Wiley-VCH，2000年在线出版，DOI：10.1002/14356007.a18_051)。

蒸汽裂化工艺通常采用管式反应器来进行，可以在相同或不同的条件下对管式反应器的反应管(即所谓的蛇形管(coils))单独地或成组地操作。在相同或相当条件下操作的反应管或反应管套件和还可能作为整体在均匀条件下操作的管式反应器，在下文中被称为“裂化炉”。因此，本文使用术语中的裂化炉是用于蒸汽裂化的、其中的反应条件主要是相同或相当的构造单元。蒸汽裂化装置可以包括一个以上裂化炉。

裂化气流在本文中是指由一个以上裂化炉的流出物形成的气流。通常，在第一冷却步骤中，在裂化气冷却器例如线性冷却器(英语，转油线换热器，TLE)中，用冷却水将裂化气流(在英语中也被称为裂化器流出物)冷却，然后在第二冷却步骤中通过淬火，即与液态烃流混合来冷却裂化气流。

在专业文献中，第一冷却步骤，即例如在裂化气冷却器中用冷却水对裂化气进行冷却，有时也被称为淬火。然而，在该第一冷却步骤中，裂化气只是间接地被地冷却，而不是如第二冷却步骤与液态烃流混合。因此，为了对其进行更清楚地区分，也可以将第二冷却步骤称为油淬火。通过将裂化气流与用于淬火的液态流合并而形成的流，在本文中被称为淬火流出物。

本发明的优势

本发明提出了用于获得原油产品的方法，其中从第一原油流中形成气态流，并且使该气态流至少部分地经受蒸汽裂化工艺。在蒸汽裂化工艺中制备出裂化气流。

在本发明的范围内，可以将在原油蒸发过程中形成的气态流的至少一些以其本身或在与一种以上其它的流(例如一个以上循环流)合并之后，进料至一个以上的裂化炉中。如果有存在多个裂化炉，也可以向这些裂化炉提供不同的流。如已经知晓的，裂化炉的装料是在每次在加入蒸汽之后进行的。

用液态烃流对得到的裂化气流进行至少部分地淬火，从而形成淬火流出物。本发明提出，至少将淬火流出物的馏分用于形成分离进料，并且通过蒸馏使分离进料与第二原油流一起分离，形成蒸馏流出物。可以通过任何所需的方式由淬火流出物形成分离进料，但分离进料总是包含了包含在淬火流出物中的具有一个、两个、三个、四个以上碳原子的烃类，和/或由此类烃类例如通过淬火后的氢化或进一步反应形成的烃类。其可以是例如甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷、丙烯和甲基乙炔和具有四个碳原子的饱和和不饱和烃类。所述的分离进料的“形成”可以通过例如分离出部分流、将其与另一流合并或通过化学和/或物理反应来实现。

此外，分离进料有利地包含先前存在于用于淬火的液态烃流中的烃类或由这些烃类所形成的化合物。它们通常是具有多于10个或20个和例如多至30个以上碳原子的烃类。因此有利的是，不需要将这些烃类从淬火流出物分离出来，而根据本方法的有利实施方案，将这些烃类(特别地未改变)与第二原油流一起进行共同蒸馏分离。

换言之，在本发明的范围内提出，将淬火流出物与第二原油流一起进行共同蒸馏分离。由于本发明，如下文所解释的，例如通过将整个淬火流出物与第二原油流一起进料至适当配置的蒸馏塔的常压蒸馏中，实现了炼油厂的完整集成。这使得可以取消用于分离蒸汽裂化流或淬火流出物中的烃类的单独的分离装置。例如，可以将淬火流出物与用于淬火的液态烃流一起转移到相应的获得常规原油馏分的蒸馏塔中。根据它们的沸点，用于淬火的液态烃流中包含的化合物进入了各个馏分，例如真空气油或常压气油。因此，不需要用常规油塔的方式进一步分离包含在用于淬火的液态烃流中的化合物。也可以省略水淬火，因为裂解汽油也进入了原油蒸馏的相应馏分，即汽油馏分。也无需对淬火流出物进行单独压实。

因此，可以以根据现有技术的方法明显更少的装置花费来实现根据本发明的工艺，所述现有技术的方法是例如在US 2009/0050523 A1中所描述的方法，其中只将以常规方式从裂化气中分离出的重质馏分进料到炼油过程中。根据US2009/0050523A1，本发明的方法不是显而易见的，因为在US 2009/0050523 A1中使用的淬火油和裂解汽油回路需要对淬火油和裂解汽油进行分离。因此，不可能将淬火流出物中相应的化合物与第二原油流进行共同分离。例如在US 2007/0055087 A1中所示的工艺也是如此。US 2010/0320119 A1公开了对淬火流出物进行初级分馏而形成不同流的产物的工艺。然而，由于US 2010/0320119 A1明确教导了从初级分馏中制备焦油流和其在淬火油回路中的应用，不可能将第二原油流进料到初级分馏中，因为额外的原油组分的进料，使得焦油流不可能被回收。

由于淬火流出物中包含来自用于淬火的液态流和高沸点组分(油、焦油等)的大量细小地分散的油滴，在常规蒸汽裂化工艺中，首先由所谓的油塔中的此类组分中分离出淬火流出物。仅在油塔的下游可以将相应的流提供至已知的分离阶段，以便从裂化气中回收烃产物。然而，根据本发明，将上述组分在随后的蒸馏分离中从淬火流出物中除去，使淬火流出物与第二原油流一起进行该随后的蒸馏分离并进入相应的馏分中。

在本发明的特别有利的实施方案中，设想通过蒸发采用在蒸发过程中保持为液态的原油流的馏分，从第一原油流形成上述气态流，以至少部分地形成用于淬火的液态烃流。特别有利的是，用于淬火的液态烃流不含或只含少量的从淬火流出物中或从淬火流出物形成的流中已经分离出的组分。换言之，在本发明的范围内，用于淬火的液态烃流有利地不是由循环流形成的，并且不使用如常规方法已知的淬火回路。在常规方法的淬火回路中，例如，使用具有两段、并设置为一段在另一段之上的所谓的油塔。在下段的顶部加入淬火油。将裂化气流以与淬火油逆流的方式进料至下段的下部。将包含在裂化气流中的重质化合物溶解或悬浮在淬火油中，同时对裂化气流进行冷却。将溶解或悬浮了任何化合物的淬火油从油塔的贮油槽中排出、任选地进行加工，并在油塔的下段顶部重新进料回去。在油塔的上段加入裂解汽油，在随后的水淬火中分离出该裂解汽油，并部分地进行循环。

然而，常规淬火回路的缺点是淬火油的老化。由于与热裂化气流频繁接触，最初的低粘度化合物被聚合，形成了烟灰和焦油或其它粘稠的高沸点化合物。因此，通常有必要定期用新鲜的淬火油更换并代替淬火油。用过的淬火油几乎毫无价值。相反，由于其不含或只含少量的从淬火流出物中或从淬火流出物形成的流中已经分离的组分的事实，用于淬火的液态烃流不会经历或几乎没有任何老化过程，因为其含有的非循环化合物仅与裂化气流接触一次。由于它们仅接触一次，因此没有老化反应，且可以将相应的化合物转化成产物馏分，其仍然可以有利地对其进行利用。

裂解气流通常在750至875℃的温度下离开一个以上裂化炉的辐射区。应尽快地对裂化气流进行冷却，以防止所形成的化合物的进一步反应，例如形成聚合物。如果使用前文中提及的线性冷却器，则这些冷却器能对裂化气流中进行相当一部分的冷却。如在前文指出的乌尔曼工业化学百科全书中的文章“Ethylene”中所提及的，裂化气流通常在约230℃的温度下进入油塔，并在约100℃的温度下离开油塔。绝大部分的热量都被淬火油带走。当使用相应常规的油淬火时，裂化气的温度由此从第一温度范围中的温度值降至第二温度范围中的温度值，第二温度范围中的温度值低于第一温度范围内的温度值约130℃。当不使用线性冷却器进行该工艺时，温度值之间的温度差显著提高。

从US 2008/0221378A1知晓将原油流的未蒸发馏分用于已通过蒸汽裂化原油流的蒸发馏分而获得的裂化气流的初步淬火的工艺。进行初步淬火以裂化存在于未蒸发馏分中、但仍能通过裂化气流的热量而裂化的任何组分。因此，在裂化气流仍然处于高温时，通常为760至929℃，在初步淬火的范围内，向裂化气流中加入未蒸发的馏分。同时，初步淬火仅略微降低了裂化气流的温度，即通常不超过111℃。因而在初步淬火的下游，所得到的流仍然处于非常高的温度，这使得有必要在进行进一步处理之前进行进一步淬火。换言之，因此，在根据US 2008/0221378A1的工艺中，初步淬火过程的裂化气的温度从第一温度范围内的温度值降低到第二温度范围内的温度值，在第二温度范围内的温度值比第一温度范围内的温度值最多低111℃。第二温度范围内的温度值为至少649℃。

相反，由于用液态烃流进行的有利的淬火，在0至250℃、特别是在50至200℃或50至150℃的温度范围内的温度下，即也是在常规油塔获得淬火流出物的温度下获得了淬火流出物，且这使得能够对淬火流出物直接进行进一步处理。有利地，在这种情况下，用液态烃流对其进行淬火之前，裂化气流已被冷却至高于淬火流出物50至200℃、例如100至150℃的温度并例如对应于常规工艺中进入油塔的典型进料温度。在该特别优选的实施方案中，本发明可以省去额外的淬火油、特别是油回路的使用。在US 2008/0221378A1的基础上没有任何理由这样做，因为该文献教导裂化气流有必要具有高温，以裂化存在于原油流的未蒸发馏分中的任何化合物。然而，利用未蒸发馏分进行的简单淬火至低温会使相应的裂化反应停止，并且不可能实现可观的裂化产率。因此，需要使初步淬火的流出物处于高温，且因此需要油回路形式的进一步淬火。

由于采用了原油流的蒸发过程保持液态的馏分或其相应的部分来进行淬火，该淬火流出物仅包含也出现在进行常压蒸馏的常规的原油流中的类型的(更重质的)组分。在原油流蒸发过程中保持液态的馏分也可以在使用前冷却，并可以将其热量转移给其它流。

与其中提供淬火油回路的常规工艺相反，在本发明的实施方案内，用于淬火的液态烃流仅被使用一次。因此，该方法的变型的主要优点是，淬火不需要油回路，油回路中的油通常由于化学反应而严重老化，粘度显着增加并因而大幅贬值。在所述方法的变型中，出于所解释的原因，这种老化反应并不显著。由于省略了油回路而产生的另一个优点是，例如，不再需要通常采用在油回路中的昂贵热交换器进行的从裂化气回收热量，并且可以通过淬火流出物直接将热量供给至另一个消耗单元。可以将热量例如用于对常压蒸馏中所用的流进行(预)加热。

如已经提及的，在本发明的范围内，分离进料是由至少部分的淬火流出物形成的，并与第二原油流一起通过蒸馏分离，从而形成蒸馏流出物。首先如常规炼油设备中所用的、配制为在常压下进行分馏的蒸馏塔中有利地进行该蒸馏分离。常压蒸馏之后，在为此目的配置的蒸馏塔中进行真空蒸馏。在蒸馏(例如常压蒸馏和/或真空蒸馏)过程中形成的所有流(段分(Schnitte)，馏分)在本文中在称为蒸馏流出物。

换言之，在有利的实施方案中，本发明提出，首先通过常压蒸馏与第二原油流一起对分离进料(如常规原油流)进行处理。在常压蒸馏中，将蒸汽裂化工艺的产物(例如乙烯和其它轻质烃类)进入到蒸馏塔的塔顶流中。同时，可以在此蒸馏塔中可产生原油流(和用于淬火的液态流)的常规段分或馏分。

在本发明的范围内，使常规地用于蒸汽裂化工艺的油塔和用于常规炼油工艺中采用的常压蒸馏的蒸馏塔由此功能性地结合起来。可以将从常压蒸馏塔的塔顶或从塔的上部排出的蒸汽裂化工艺的产物与来自原油流的相应轻质产物(如果存在的话)一起进行通常在蒸汽裂化工艺的油塔之后步骤，以制备裂化气。

例如，可以首先采用水洗，仍然包含在相应流中的任何石脑油在水洗中以液体形式沉淀。在水洗之后，具有1至4个碳原子的烃类通常仍然保留在气相中。随后可以对它们进行已知的分离程序(脱甲烷塔优先、脱乙烷塔优先等；关于细节，可参考所引用的专业文献)。

常压蒸馏塔中产生的其它蒸馏流出物由较重的烃类组成，其主要源自用于淬火的未裂化的原油或液态流。它们可以是例如前述的所谓的常压气油(AGO)和常压残余物。

如果对某些烃类(例如包含在裂化气或其它原油流中的烃类)再次进行蒸汽裂化工艺，则可以获得额外的益处。将这种再次进行了蒸汽裂化工艺的流称为循环流。可将循环流合并，并一起或彼此分开地、任选地与新鲜进料一起进料到相同或不同的裂化炉中。如前所述，在本发明范围内使用的新鲜进料是在原油流蒸发过程中形成的气态流，但也可以使用由装置范围内供应的其它流。

例如在本发明范围内提供的常规分离器中，可以以与常规蒸汽裂化工艺相同的方式对作为循环流提供的馏分进行分离。因此，不需要如炼油厂中常规地对相应的轻质组分进行不同的分离。这种轻质组分不必如常规炼油装置那样存储在罐中，因为可将它们作为循环流进料到蒸汽裂化工艺中。如下文还解释的，还可以使相应流中包含的化合物也至少部分地进一步反应。

总的来说，根据本发明的方法具有的优点是，不需要油塔，并且没有得到作为单独产物的裂解油和裂解汽油。当采用根据本发明的工艺时，常规地进入裂解油和裂解汽油的化合物存在于相应的蒸馏流出物中(例如来自常压蒸馏和真空蒸馏)。

通过循环所有不期望作为产物的蒸馏流出物，也可以将根据本发明的方法配置为使得不再产生典型的炼油产品，例如汽油、柴油、加热油等。例如在适当处理例如通过共同进行或分别进行加氢处理或(温和的)加氢裂化之后，可以将上述组分用作蒸汽裂化工艺的原料。在这种情况下，可以从例如投入的原油中仅获得乙烯、丙烯、丁二烯、芳香族化合物和加压流或电。该变型被证明是特别经济的。根据本发明的方法可以灵活地适应于各种化合物的特定要求。

本发明还可以特别有效地利用蒸汽裂化工艺中产生的废弃热量。该热量可首先用于预热原油流，随后对原油流被蒸发的部分进行蒸汽裂化工艺。其它的废弃热量可用于例如加热其它随后被送入蒸馏塔进行常压蒸馏的原油流。总之，这导致了有利的能量集成并减少了需要去除的废弃热量。也可以将裂化气冷却器合并在相应的热回收回路中，例如使用其中产生的蒸汽来加热原油流。

如已解释的，分离进料与第二原油流一起的蒸馏分离有利地首先在大气压下进行，随后在真空下进行，从而使得可以采用已知的炼油技术方法来实施蒸馏并且可以采用处理蒸馏流出物的相应方法。

如上所述，还使蒸馏流出物或由其得到的流至少部分地进行蒸汽裂化工艺。例如可以通过分流出部分流、与其它流组合、使相应流中至少一些组分化学地或物理地反应、加热、冷却、蒸发、冷凝等来形成次级流。

特别有利的是，可以通过加氢裂化工艺来形成相应的次级流。在该工艺中，任选地在已经预先进行了进一步分离和/或制备之后，将蒸馏流出物全部或部分地催化氢化且至少部分地裂化。以这种方式，可以将不期望作为炉进料的不饱和烃类转化成饱和烃类，并在蒸汽裂化工艺中再次反应以形成高价值产物。

循环流可以特别是通过加氢处理和/或加氢裂化处理的常压气油(AGO)和通过加氢处理和/或加氢裂化处理的真空气油(VGO)，即来自常压蒸馏或真空蒸馏的蒸馏残余物。其它循环流可以包括具有2至4个碳原子的不饱和烃类和/或具有5至8个碳原子的烃类。也可以在相应的蒸汽裂化工艺中再次使用石脑油。

在蒸馏分离之后，在分离具有2至4个碳原子的烃类的步骤中，可以得到如甲烷、乙烯、丙烯、丁二烯和/或芳香族化合物(苯、甲苯和/或二甲苯，统称为BTX)的化合物，例如，并从该装置中去除。可以将在真空蒸馏过程中产生并且不再使用的真空残余物和/或所形成的甲烷燃烧以回收能量。

用于生产原油产品的装置也是本发明的主题，所述装置被配置为从第一原油流中形成气态流并且使该气态流至少部分地进行蒸汽裂化工艺。将该装置配置为在蒸汽裂化工艺中产生用于形成分离进料的裂化气流、在淬火流出物中包含的具有一个、两个、三个、四个以上碳原子的烃类和/或由此烃类形成的烃类，并且因此提供被配置为用于分馏的至少一个蒸馏塔，其被配置为使得分离进料能够至少部分地用液态烃流淬火，形成淬火流出物。根据本发明，提供了被配置为通过蒸馏将至少部分的淬火流出物与第二原油流一起分离以形成蒸馏流出物的设备。

这种装置包括使其能够执行根据本发明的方法的所有设备。

有利地，还提供了这样的设备，其被配置为使该蒸馏塔中形成的蒸馏流出物或从其中得到的流至少部分地也进行蒸汽裂化过程。

通过参考示出了本发明优选实施方案的附图，更详细地解释本发明。

附图说明

图1示出了根据本发明的一个实施方案的用于回收原油产品的装置的局部图。

图2示出了根据本发明的一个实施方案的用于回收原油产品的装置的放大图。

在附图中，对相应的元件赋予相同的附图标记，并且不再对其进行重复解释。所示装置的组件同时对应方法的步骤。

具体实施方式

图1用局部图示意性地示出了根据本发明的一个实施方案的用于生产原油产品的装置，其整体上被标记为100。

将提供至装置100的原油a分成两股原油流b和c。在一个以上个裂化炉1的对流区中对原油流b进行预热并将其转移到蒸发器2中。使蒸发器2中蒸发的部分原油流b(被称为流d)在与流混合后通过一个以上裂化炉1的辐射区并得到裂化气e。

在裂化气冷却器3中对裂化气e进行冷却，然后在淬火设备4中用部分原油流b(在此被示为流f，其在蒸发器2中保持液态)对其进行淬火。将由淬火流出物g形成的分离进料(未具体示出)转移到用于常压分馏的蒸馏塔5中，还将原油流c进料到蒸馏塔5中。

以常规方式操作蒸馏塔5，从而例如在蒸馏塔5中得到常压残余物h和常压气油i。从蒸馏塔5的塔顶或上部排出包含来自一个以上裂化炉1的轻质产物和原油流c的流k。通过在水洗器6中加入水(未示出)，水-石脑油混合物从流k中沉淀出来并作为流l转移到倾析器(Dekanter)7中。在该倾析器中，得到了水流m和石脑油流n。

在水洗器6中保持为气态形式的馏分基本上是具有1至4个碳原子的烃类，将该馏分作为流o排出，并进料至可以具有已知配置的分馏段中。在相应的分馏段中，例如，可首先分离出甲烷和/或甲烷和乙烷(所谓的脱甲烷塔优先或脱乙烷塔优先工艺)。

图2以放大图的形式，即以放大的细节，示出了整个装置100(以200表示)。图1所示装置的部分，即具有相关设备2至4的至少一个裂化炉1和配置为用于常压分馏的蒸馏塔5，具有水洗器6和相应的倾析器7，被标记为100。

如图2所示，在配置为真空蒸馏的蒸馏塔8中，从蒸馏塔5中排出的作为流h的常压残余物得到了真空残余物p；可以在设备9中将该真空残余物p燃烧并回收能量，如箭头q所示。

将来自蒸馏塔8的塔顶流r(所谓的真空气油)转移至氢化单元10中，可以在氢化单元10可通过例如加氢裂化对对流r进行处理。可以将相应处理后的流s循环至蒸汽裂化工艺中或循环到一个以上的裂化炉1中。同样也适用于上述流i(常压气油)，可以在氢化单元11中处理流i，然后作为流t再循环到蒸汽裂化工艺中。可以在芳香族化合物提取单元12中，从基本上包含具有5至8个碳原子的烃类的流u中分离出芳香族化合物，并作为流v从装置中排出。可以使剩余馏分作为流w进行另一蒸汽裂化工艺。上文所述的流o主要包括具有1至4个碳原子的烃类，可以将其转移到C4分馏段13中，在C4分馏段13中可以分离出被统称为x的产物流，如乙烯、丙烯和丁二烯。可以将甲烷流y从装置中排出和/或用于加热。可以将未作为产物流x的烃类作为流z再循环到蒸汽裂化工艺中。