由煤进料制备烯烃的方法
【专利说明】由煤进料制备烯烃的方法
[0001 ]优先权声明
[0002]本申请要求2013年11月19日提交的美国临时申请N0.61/906,073的优先权，通过引用将其全部结合到本文中。
[0003]发明背景
[0004]许多不同类型的化学物质由石油的加工生产。然而，由于近几十年来提高的需求，石油变得越来越昂贵。
[0005]因此，尝试提供用于生产化学物质的原料的备选来源。现在关注由在国家如美国和中国大量可得的固体含碳材料如煤生产液态烃。
[0006]煤的热解产生焦炭和煤焦油。焦炭制备或“焦化”方法由将材料在密闭容器中在不存在氧气下加热至非常高的温度组成。焦炭是多孔但硬的残余物，其主要是碳和无机灰，其可用于制备钢。
[0007]煤焦油是在加热期间释放的挥发性材料，并且它包含大量烃化合物的混合物。可将它分离以得到多种有机化合物，例如苯、甲苯、二甲苯、萘、蒽和菲。这些有机化合物可用于制备大量产品，例如染料、药物、炸药、调味料、香料、防腐剂、合成树脂以及油漆和着色剂。由分离留下的残余沥青用于铺路、铺屋顶、防水和绝缘。
[0008]烯烃是石油化学工业中的理想产物。因此，需要由煤进料制备烯烃的方法。
[0009]发明概述
[0010]—方面，由煤进料制备烯烃的方法包括提供煤焦油料流，和将煤焦油料流分馏以提供具有250°C或更大的初沸点的烃的烃料流。将烃料流加氢处理以降低烃料流中氮、硫和氧中的一种或多种的浓度，并将加氢处理烃料流在流化催化裂化区中裂化以产生烯烃料流。
[0011]另一方面，由煤进料制备烯烃的方法包括将煤热解以产生焦炭料流和煤焦油料流。本方法进一步包括将煤焦油料流分离以产生不包括沥青馏分的烃料流，和将烃料流加氢处理以产生具有降低浓度的氮、硫和氧中一种或多种的加氢处理烃料流。将加氢处理烃料流在流化催化裂化区中裂化以产生烯烃料流。
[0012]第三方面，由煤进料制备烯烃的方法包括将煤热解以产生焦炭料流和煤焦油料流，和将煤焦油料流分离以产生不包括沥青馏分的烃料流。将烃料流加氢处理以产生具有降低浓度的氮、硫和氧中一种或多种的烃料流。本方法进一步包括将加氢处理烃料流在流化催化裂化区中裂化以产生包含多种烯烃的烯烃料流，和基于烯烃的碳数将烯烃料流分离成多种烯烃产物流。
[0013]附图简述
[0014]附图阐述本发明方法的一个实施方案。
[0015]发明详述
[0016]附图显示烯烃制备方法5的一个实施方案。可将煤进料10送入热解区15或气化区20中。作为选择，例如可将煤进料10分离成两部分并送入二者中。
[0017]在热解区15中，将煤进料10在高温，例如达2，000°C(3600°F)下在不存在氧气下加热以除去挥发性组分。焦化产生焦炭料流25和煤焦油料流30。来自焦炭料流25的焦炭可用于其它方法如钢的生产中。
[0018]如果需要的话，可将来自焦化方法的包含挥发性组分的煤焦油料流30送入任选污染物脱除区35中。
[0019]如下文进一步描述，取决于特定污染物对产物或方法的影响和污染物脱除的原因，用于从煤焦油料流或另一工艺流中除去一种或多种污染物的污染物脱除区35可位于沿着方法的各个位置。例如，污染物脱除区35可位于分离区45上游。一些污染物确定干扰下游加工步骤或烃转化方法，在这种情况下，污染物脱除区35可位于分离区45上游或者在分离区45与特定下游加工步骤之间。确定了仍另外的污染物应当除去以满足特定产物规格。如果想要从烃或工艺流中除去多种污染物，则各个污染物脱除区35可位于沿着方法的不同位置。在又一路线中，污染物脱除区35可与系统内的另一方法重叠或联合，在这种情况下，污染物可在方法的另一部分，包括但不限于分离区45或下游烃转化区期间除去。这可用对这些特定区、反应器或方法改进或不改进而实现。尽管污染物脱除区35通常位于烃转化反应器下游，应当理解与此一致的污染物脱除区35可位于分离区45上游、分离区45与烃转化区之间或者烃转化区下游或者沿着工艺流内的其它料流，例如载体流体料流、燃料料流、氧气来源料流或者本文所述系统和方法中使用的任何料流。污染物浓度通过从煤焦油料流30中除去至少一部分污染物而控制。如本文所用，术语除去可指实际除去，例如通过吸附、吸收或膜分离，或者它可指污染物转化成更加耐受的化合物，或者二者。
[0020]将去污的煤焦油进料40送入分离区45中，在那里将它分离成2个或更多个馏分50、55、60、65、70。煤焦油包含具有宽范围沸点的杂环芳族化合物及其衍生物的复杂混合物。馏分的数目和各种馏分中的组分可如本领域中熟知的变化。典型的分离方法涉及将煤焦油分离成4-6个料流。例如，可存在包含NH3、CO和轻质烃的馏分，具有O °C至180 °C的沸点的轻油馏分，具有180°C至230°C的沸点的中油馏分，具有230-270 °C的沸点的重油馏分，具有270°C至350 °C的沸点的蒽油馏分，和沥青。
[0021 ]轻油馏分包含化合物，例如苯、甲苯、二甲苯、石脑油、香豆酮-茚、二环戊二烯、吡啶和皮考啉。中油馏分包含化合物，例如苯酚、甲酚和甲苯基酸、二甲酚、萘、高沸点焦油酸和高沸点焦油碱。重油馏分包含苯吸收油和杂芬油。蒽油馏分包含蒽。沥青为主要包含芳族烃和杂环化合物的煤焦油蒸馏的残余物。
[0022]如所述，将煤焦油进料40分离成包含气体如NH3和CO以及轻质烃如乙烷的气体馏分50，具有不同沸点范围的烃馏分55、60和65，和沥青馏分70。
[0023]合适的分离方法包括但不限于分馏如蒸馏、溶剂萃取和吸附。
[0024]根据需要，可进一步加工馏分50、55、60、65、70中的一个或多个。如图中所述，将馏分60送入加氢处理区75中。馏分60优选包含具有大于250°C，优选300°C至400°C的初沸点的较重烃，尽管可如本领域中所知选择其它合适的馏分。加氢处理是其中氢气80在主要对从烃原料中除去杂原子如硫、氮、氧和金属而言是活性的合适催化剂的存在下与烃料流接触的方法。在该上下文中，脱除包括至少一部分杂原子的实际脱除。例如，加氢处理方法优选使硫浓度降至50ppm或更少。类似地，加氢处理优选使氮浓度降至20ppm或更少。在加氢处理中，可使具有双键和三键的烃饱和。也可将芳族化合物饱和。典型的加氢处理反应条件包括290°C(550°F)至 455°C(850°F)的温度，3.4MPa(500psig)至 27.6MPa(4000psig)的压力，0.lhr—1 至 5hr—1的液时空速，和168-l，685Nm3/m3油(l，000-10，000scf/bbl)的氢气率。典型的加氢处理催化剂包括高表面积载体材料，优选氧化铝上载的至少一种VIII族金属，优选铁、钴和镍以及至少一种VI族金属，优选钼和钨。其它典型的加氢处理催化剂包括沸石催化剂，以及贵金属催化剂，其中贵金属选自钯和铂。然后将加氢处理烃料流85送入裂化区90中。
[0025]裂化使其中烃中的碳原子之间的键被打破或“裂化”以形成较低分子量烃化合物的方法。裂化区90可采取多种形式，包括例如加氢裂化区或流化催化裂化区。
[0026]加氢裂化为其中烃在氢气的存在下裂化成较低分子量烃的方法。典型的加氢裂化条件可包括290°(:(550°卩)至468°(:(875°卩)的温度，3.510^(50(^8丨8)至20.7]\0^(3，OOOpsig)的压力，0.5至小于Shr—1 的液时空速(LHSV)，和421-2，527Nm3/m3油(2 ,500-15，OOOscf/bbl)的氢气率。典型的加氢裂化催化剂包括与一种或多种VIII族或VIB族金属氢化组分组合的无定形二氧化硅-氧化铝基