Способ получения легких олефинов и втх с применением установки каталитического крекинга, обрабатывающей тяжелое сырье типа vgo глубокой гидроочистки, в комбинации с установкой каталитического риформинга и ароматическим комплексом, обрабатывающим сырье типа нафты
Изобретение относится к способу получения легких олефинов и BTX из первого сырья типа гидроочищенного VGO или неконвертированной нефти (UCO), выходящей с гидрокрекинга, или любой смеси этих двух видов сырья, и второго сырья типа нафты с начальной точкой кипения выше 30°C и конечной точкой кипения ниже 220°C, причем в указанный способ включает установку каталитического крекинга (FCC), обрабатывающую гидроочищенную фракцию VGO или неконвертированную нефть, установку каталитического риформинга (REF), обрабатывающую указанную фракцию нафты (30°C-220°C), и ароматический комплекс (CA), в который подаются поток с каталитического риформинга (REF) и фракция, обозначаемая как LCN (PI-160°C) потоков из FCC. При этом указанный способ включает последовательность следующих операций: проведение гидроочищенной фракции VGO или неконвертированной нефти UCO (2) или любой смеси обеих на установку FCC, которая производит потоки (6), направляемые на установку фракционирования (FRAC), из которой отбирают легкую фракцию (8), фракцию LCN (PI-160°C), фракцию HCN (160°C-220°C) и тяжелую фракцию (220°C+), проведение легкой фракции (8) в блок разделения, называемый холодным ящиком (SBF), позволяющий разделить легкие олефины, этилен и пропилен, сухие газы (H2 и CH4) и легкие парафины C2, C3 и C4, проведение бензиновой фракции (PI-160°C), обозначаемой LCN (9), на ароматический комплекс (CA) в смеси с потоками (5), выходящими с каталитического риформинга (RF), чтобы образовать сырье (10) для ароматического комплекса (CA), фракцию HCN (160°C-220°C) используют как есть, тяжелую фракцию (220°C+) с начальной точкой кипения выше 220°C возвращают на установку FCC, проведение гидроочищенной нафты (4) как сырья на установку каталитического риформинга (REF), отбор из ароматического комплекса (CA) BTX, рафината (12), определенного как неароматическая часть выходящих потоков, которую подают, по меньшей мере частично, в смеси с сырьем (2) FCC, и фракцию, называемую тяжелой ароматикой (11), которую также подают в смеси с сырьем (2) FCC, причем указанная установка FCC работает в следующих условиях: - температура на выходе реактора с восходящим потоком составляет от 500°C до 650°C, - C/O (отношение массового расхода катализатора к массовому расходу сырья) составляет от 5 до 30, причем катализатор, используемый в FCC, является цеолитом, к которому добавлен ZSM-5. Использование предлагаемого изобретения позволяет восстановить тепловой баланс путем обмена материальными потоками между FCC и ароматическим комплексом. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 пр., 7 табл., 3 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к области способов переработки нефти и нефтехимии и осуществляет глубокую интеграцию между установкой каталитического крекинга (FCC) и ароматическим комплексом (комплекс обработки ароматики, CA). В частности, настоящее изобретение относится к случаю установок FCC, обрабатывающих тяжелые, но значительно гидроочищенные фракции, имеющие поэтому содержание водорода выше 13,5вес.%. При каталитическом крекинге это сырье содержит недостаточно кокса, что неблагоприятно влияет на тепловой баланс FCC.
Настоящее изобретение описывает средства, позволяющие восстановить тепловой баланс путем обмена материальными потоками между FCC и ароматическим комплексом (CA).
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Из родственного уровня техники известно, что крекинг фракций с высокой степенью гидрогенизации в процессах FCC создает определенные проблемы с тепловым равновесием, что связано с тем, что это сырье является плохим предшественником кокса, в результате чего тепловой баланс в этих установках может быть достигнут только внесением тепла, внешнего для процесса. Часто можно встретить изобретения, которые предлагают сжигать в регенераторах очень тяжелое сырье, содержащее много углерода, типа факельного масла (torch oil).
Другие изобретения описывают возврат коксующейся фракции в отгоночную колонну или в аппарат, включенный параллельно отгоночной колонне. Настоящее изобретение предлагает возвращать в установку FCC коксующуюся фракцию, выходящую из ароматического комплекса.
Эту фракцию, выходящую из ароматического комплекса (CA), возвращают в реактор FCC, который может работать как в режиме восходящего потока ("riser"), так и в режиме нисходящего потока ("downer"), и конверсия в нем позволяет повысить выход по BTX в дополнение к улучшению теплового баланса установки FCC.
На практике у специалистов не принято сочетать процессы, позволяющие извлечь BTX, образующиеся в установках FCC, так как при этом молекулы BTX, имеющие высокую добавленную стоимость, смешивались бы с потоками, из которых их сложно извлечь без больших затрат. Интеграция FCC с ароматическим комплексом предлагает повторное использование фракции нафты легкого крекинга, обозначаемой "LCN", образованной в FCC, в ароматическом комплексе (CA), чтобы провести экстракцию ароматики, представляющую интерес для промышленности.
В уровне технике предлагается также возвращать потоки, выходящие с FCC, в дополнительный реактор, чтобы по максимуму использовать потенциал этих неконвертированных фракций, таких, например, как фракция C4.
Настоящее изобретение, используя близость FCC и ароматического комплекса, предлагает в дополнение к классической рециркуляции продуктов из FCC, рециркуляцию потока тяжелой ароматики, исходящего от ароматического комплекса, ранее отправляемого в бензиновый пул.
Кроме того, настоящее изобретение описывает также возможность предварительного нагрева сырья FCC путем рекуперации тепла печей установок каталитического риформинга. Таким образом, настоящее изобретение предлагает рекуперировать часть тепла, имеющегося в зоне конвекции печей предварительного нагрева сырья для каталитического риформинга, в целях предварительного нагрева сырья для FCC.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 показывает схему способа по настоящему изобретению в ее базовой версии. Для обозначения основных установок используются следующие сокращения: HCV для гидроконверсии, HDT для гидроочистки, FCC для каталитического крекинга, RC для каталитического риформинга бензина, CA для ароматического комплекса.
Фиг. 2 показывает первый вариант принципиальной схемы, в котором поток рафината, выходящий из ароматического комплекса, разделяют на два потока: легкий поток, который подают в смеси с сырьем для FCC, и тяжелый поток, который подают в смеси с сырьем для каталитического риформинга бензина.
Фиг. 3 показывает второй вариант принципиальной схемы, в котором поток, состоящий главным образом из олефинов C4 и C5, отделяют в блоке разделения в холодном ящике (SBF) за FCC, чтобы отправить в установку олигомеризации (OLG), что позволяет обеспечить подачу на установку FCC олефинов с более длинными цепями в смеси с основным сырьем.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение можно определить как способ получения легких олефинов C2, C3 и C4 и BTX (бензол, толуол, ксилолы) с применением установки каталитического крекинга (FCC) и ароматического комплекса (CA), включающего в себя установку каталитического риформинга бензина (RC).
Эти три установки действуют синергически, в том смысле, что они обмениваются одновременно материальными потоками и теплом.
Фракция, обозначаемая LCN (light cracked naphta, легкая крекированная нафта), выходящая с установки каталитического крекинга (FCC), определена своим интервалом температур кипения (PI-160°C), где PI (точка начала кипения) может варьироваться от 30°C до 60°C, а PF (конечная точка кипения) определена с точностью плюс или минус 10°C, то есть она может варьироваться от 150°C до 170°C.
Это определение фракции LCN имеет силу для всего настоящего текста. Для упрощения она будет также обозначаться PI-160°C.
Фракцию LCN вводят в смеси с сырьем (5) ароматического комплекса (CA).
Фракция (11), называемая тяжелой ароматикой, получаемая в ароматическом комплексе (CA), состоит из ароматических соединений с числом атомов углерода больше 10. Эта фракция тяжелой ароматики подается в смеси с сырьем (2) установки FCC, где она благодаря своей способности к коксованию вносит тепло, необходимое для сведения теплового баланса.
Наконец, сырье (2) для установки FCC предварительно нагревают в печах установки каталитического риформинга (RF), предпочтительно в зоне конвекции этих печей.
Более точно, настоящее изобретение можно определить как способ получения легких олефинов и BTX из первого сырья типа гидроочищенного VGO или неконвертированной нефти (UCO), происходящих с процесса гидроконверсии, или любой смеси этих двух типов сырья, и второго сырья типа нафты, с начальной точкой кипения выше 30°C и конечной точкой кипения ниже 220°C, причем в указанном способе применяется установка каталитического крекинга (FCC), обрабатывающая гидроочищенную фракцию VGO или неконвертированную нефть (UCO), установка каталитического риформинга (RC), обрабатывающая сырье, называемое нафтой (30°C-220°C), и ароматический комплекс (CA), на который подаются потоки, выходящие с каталитического риформинга (RC), и фракция LCN (PI-160°C) потоков, выходящих с FCC, причем указанный способ включает последовательность следующих операций:
- проведение гидроочищенной фракции VGO или неконвертированной нефти UCO (2) или любой смеси этих двух видов сырья на установку FCC, которая производит потоки (6), направляемые на установку фракционирования (FRAC), из которой отбирают легкую фракцию (8), фракцию LCN (PI-160°C), фракцию HCN (160°C-220°C) и тяжелую фракцию (220°C+),
- проведение легкой фракции (8) в блок разделения, называемый холодным ящиком (SBF), позволяющий разделить легкие олефины, этилен и пропилен, сухие газы (H2 и CH4) и легкие парафины C2, C3 и C4,
- проведение бензиновой фракции (PI-160°C), обозначаемой LCN (9), на ароматический комплекс (CA) в смеси с потоками (5), выходящими с каталитического риформинга (RF), чтобы образовать сырье (10) для ароматического комплекса (CA),
- фракцию HCN (160°C-220°C) используют как есть,
- тяжелую фракцию (220°C+) с начальной точкой кипения выше 220°C, которая в данном случае имеет довольно существенный потенциал для крекинга, возвращают на FCC,
- проведение гидроочищенной нафты (4) как сырья на установку каталитического риформинга (REF),
- извлечение из ароматического комплекса (CA) BTX, рафината (12), определенного как неароматическая часть потоков, которую подают, по меньшей мере частью, в смеси с сырьем (2) FCC, и фракцию, называемую тяжелой ароматикой (11), которую также подают в смеси с сырьем (2) для FCC.
Согласно первому варианту способа по настоящему изобретению, поток рафината (12) из ароматического комплекса подается на установку разделения (SPLIT2), которая позволяет отделить легкую фракцию (13), направляемую в смеси с сырьем (2) на установку каталитического крекинга (FCC), и тяжелую фракцию (14), которую проводят в смеси с гидроочищенной фракцией нафты (4) на установку каталитического риформинга (REF).
Согласно второму варианту способа по изобретению, легкие олефины C4 и C5, выходящие из блока разделения (BF), обозначенные как поток (15), проводят на установку олигомеризации (OLG), и потоки (16), выходящие из указанной установки олигомеризации (15), проводят в смеси с сырьем (2) на установку каталитического крекинга (FCC).
Согласно третьему варианту способа по изобретению, сырье (2) для установки FCC предварительно нагревают в зоне конвекции печей каталитического риформинга (REFF) перед введением в качестве сырья на установку каталитического крекинга (FCC).
Наконец, преимущества, которые вносятся настоящим изобретением, можно резюмировать следующими пунктами:
FCC позволяет получить поток, который можно превратить в BTX в ароматическом комплексе. Повышается объем выпуска легких олефинов, получаемых каталитическим крекингом FCC.
Повышается объем выпуска ароматики (BTX) в ароматическом комплексе, которую можно использовать в нефтехимии.
FCC выигрывает от последующего внесения кокса благодаря рециркуляции по меньшей мере части фракции тяжелой ароматики, поступающей с ароматического комплекса, что позволяет свести тепловой баланс.
Интеграция ароматического комплекса и FCC позволяет получить технологическую схему, которая оптимизирует и делает гибким производство и извлечение соединений с высокой добавленной стоимостью, таких, как легкие олефины и BTX.
Поток тяжелой ароматики, выходящий из ароматического комплекса (11), максимально уменьшен и даже устранен, в пользу получаемого кокса, необходимого для теплового баланса в FCC, и в пользу фракции BTX, получаемой крекингом в FCC.
Сырье для FCC может быть предварительно нагрето в печах установки каталитического риформинга, что позволяет дополнительно улучшить тепловой баланс FCC.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Установка FCC обрабатывает обычно тяжелую фракцию, поступающую с установки вакуумной дистилляции, такую как VGO (аббревиатура от термина "vacuum gaz oil" - вакуумный газойль), или же остатки атмосферной дистилляции, по отдельности или в смеси. Однако, случается, что сырье, поступающее на установку FCC, например, VGO, может быть заметно более легким из-за предварительной обработки, обычно более или менее глубокой гидроочистки, или же из-за того, что оно поступает с установки конверсии, в которой исходное сырье было сильно обогащено водородом.
Такое сырье имеет, вследствие высокого содержания в нем водорода (более 13,5% от веса сырья), большой потенциал по легким олефинам, прежде всего в отношении пропилена (C3=), бутенов (C4=), а также этилена (C2=).
Это сырье выгодно также тем, что оно содержит мало азот- и серосодержащих примесей, что позволяет направлять фракцию LCN (аббревиатура от "light cracked naphta"), поступающую с каталитического крекинга, на вход ароматического комплекса в смеси с сырьем, не подвергавшимся риформингу.
Эту фракцию LCN при необходимости можно смешать с фракцией типа бензина парового крекинга, чтобы подвергнуть гидроочистке перед подачей на ароматический комплекс.
Реакции крекинга в FCC ведут также к получению ароматических соединений, в частности, соединений с высокой добавленной стоимостью, таких как бензол, толуол и ксилол (в частности, пара-ксилол), обозначаемых в целом как BTX, стоимость которых можно будет повысить в системе "FCC - ароматический комплекс".
Гибкость FCC позволяет, кроме того, обрабатывать сырье, являющееся вторичным по отношению к основному сырью.
Это вторичное сырье включает обычно менее 10 вес.% основного сырья и представляет собой доступные рециркулирующие потоки, которые имеют довольно значительный потенциал в отношении легких олефинов. Это относится, в частности, к потоку, называемому рафинатом, происходящему из ароматического комплекса и представляющему собой поток, обедненный ароматическими соединениями.
В контексте настоящего изобретения, то есть близости установки FCC и ароматического комплекса (CA), легко повторно использовать поток рафината в установке FCC в качестве вторичного сырья.
Наиболее тяжелые потоки, выходящие из ароматического комплекса (CA), обычно ароматические соединения с 10 или более атомами углерода, интересны тем, что они очень хорошо коксуются при каталитическом крекинге.
Возврат в FCC этого типа очень коксующегося сырья позволяет извлечь выгоду от дополнительного источника кокса и, тем самым, свести тепловой баланс при дефиците кокса, являющегося следствием того, что основное сырье обогащено водородом, и одновременно позволяет повысить выход по BTX в ароматическом комплексе.
Фиг. 1 показывает схему последовательности операций согласно настоящему изобретению.
Сырье, входящее в установку гидроконверсии (HCV), является тяжелым сырьем, обычно поступающим с вакуумной дистилляции.
Чаще всего это вакуумный дистиллят, обозначаемый VGO, начальная точка кипения которого обычно выше 340°C, а конечная точка кипения может колебаться, но обычно она ниже 700°C.
Можно, например, иметь легкий вакуумный дистиллят (LVGO) или тяжелый вакуумный дистиллят HVGO, в зависимости от принятой промежуточной точки отсечения. На выходе установки конверсия (HCV) непрореагировавшая часть, или фракция, называемая 340°C+ (обозначенная UCO), оказывается чистой, содержа очень мало серы и азота по сравнению с исходным сырьем, но главное, что она существенно обогащена водородом, содержание которого может превышать 13,5%, при относительно низком содержании остаточного углерода, ниже 0,5%.
Всю или часть этой неконвертированной нефти направляют на каталитический крекинг FCC.
Таким образом, сырье, поступающее в FCC, может быть любой смесью гидроочищенной фракции VGO и фракции UCO в определенном выше смысле.
Сырьевая нафта, направляемая на гидроочистку (HDT), представляет собой фракцию бензина, начальная точка кипения которой обычно больше 30°C, а конечная точка кипения обычно ниже 220°C. Ее обрабатывают в установке гидроочистки, чтобы избавить от соединений серы, чтобы достичь содержания S менее 0,5 ч/млн ч/млн.
Поток десульфированного бензина (30-220°C) направляют в установку каталитического риформинга (RC) после нагрева в теплообменном блоке, содержащем печи.
Снижение насыщенности молекул производится водород, что сопровождается обогащением бензиновой фракции ароматикой. Эту фракцию, обогащенную ароматическими соединениями, направляют затем в ароматический комплекс (CA) для экстракции/получения ароматики, в частности, бензола, толуола и ксилолов (BTX).
Фиг. 1 показывает, как связана установка FCC с системой "риформинг (RC)- ароматический комплекс (CA)" двумя потоками:
- первый поток, состоящий из указанной фракции LCN (PI-160°C), выходящий из FCC, который направляют на ароматический комплекс в смеси с основным сырьем указанного ароматического комплекса (CA);
- второй поток, состоящий из фракции тяжелой ароматики, выходящей из ароматического комплекса, которую можно определить как совокупность молекул с более чем 10 атомами углерода и которую направляют в FCC в смеси с сырьем указанной установки FCC.
Другой фактор интеграции FCC с ароматическим комплексом реализован путем применения печей риформинга как средства предварительного нагрева сырья для указанной установки FCC, предпочтительно в зоне конвекции этих печей, которая обычно соответствует примерно 25%-35% полной интенсивности нагрева. Этот предварительный нагрев способствует достижению теплового баланса в установке FCC, где имеется нехватка кокса из-за того, что ее сырье является слишком сильно гидрированным.
В FCC возвращают поток тяжелой ароматики, выходящий из ароматического комплекса (CA), не сжигая ее в регенераторе, но обрабатывая ее в смеси с сырьем в реакторе FCC. Таким образом, этот поток тяжелой ароматики (11) будет преобразован в ароматические BTX и дополнительный кокс (по сравнению с сильно гидрированным сырьем), что позволяет свести суммарный тепловой баланс установки FCC.
Для повышения производства легких олефинов в FCC в реактор с восходящим потоком возвращают рафинат, отобранный из ароматического комплекса, чтобы крекировать его в основном в пропилен, бутены и этилен.
С другой стороны, FCC способствует более высокой производительности по ароматическим BTX, так как легкая крекированная часть бензина, называемая LCN, почти не содержащая серы и других примесей благодаря этапу гидроконверсии тяжелого сырья, направляется на ароматический комплекс (CA) для экстракции и превращения ароматики, чтобы получить максимум бензола, толуола и пара-ксилола.
Внедрение этой интеграции двух комплексов позволяет достичь очень значительных синергических эффектов.
Фиг. 2 показывает вариант настоящего изобретения, в котором рафинат, выходящий из ароматического комплекса, разделяют на две фракции: легкую часть направляют в FCC, а тяжелую часть возвращают в ароматический комплекс. Кроме того, может быть желательным экстрагировать из этой совокупности еще больше ароматических соединений, стоимость которых можно повысить, направляя бензин глубокого крекинга HCN в поток исходной нафты, чтобы подвергнуть указанную фракцию HCN гидроочистке перед повторным введением в ароматический комплекс (CA).
Тяжелую фракцию (16), выходящую с фракционирования в установке FCC, предпочтительно можно вернуть, частично или полностью, в реактор FCC, чтобы получить еще больше олефинов и ароматики, а также для получения дополнительного кокса, важного для теплового баланса в установке FCC.
Фиг. 3 показывает другой вариант настоящего изобретения, который заключается в разделении фракции C5 на выходе реактора FCC таким образом, чтобы направить в холодный ящик часть, содержащую сухие газы, сжиженный нефтяной газ (LPG), а также соединения с пятью атомами углерода, чтобы еще раз разделить их там и в результате позволить выделить фракцию C4 и C5, чтобы вернуть ее в реакционную секцию FCC или направить на установку олигомеризации (OLG), чтобы затем провести образованный продукт олигомеризации в реактор FCC, что повышает выход по легким олефинам.
Разумеется, варианты с фиг. 2 и 3 вполне могут быть осуществлены по отдельности или в комбинации.
Факультативно, установка FCC, в дополнение к главному реактору, обрабатывающему высокогидрированное сырье, может быть оборудована другим реактором, называемым вспомогательным, предназначенным для различных легких фракций, условия крекинга которых могут быть более жесткими.
Характеристики потоков комплекса FCC+CA
Первое сырье (1), входящее в систему "установка FCC - нефтехимическая установка", является неконвертированной нефью, выходящей с установки гидрокрекинга VGO, или VGO с высокой степенью гидроочистки. В таблице 1 приведены диапазоны свойств для такого типа сырья.
| Таблица 1 Характеристика основного сырья установки FCC |
|||
| Тип сырья | Мин/Макс | ||
| Азотсодержащие соединения | мг/кг | 7,84 | 1-50 |
| Коксовый остаток по Конрадсону | < 0,2% | <1 | |
| PI (0,50%) | °C | 244,1 | >240 |
| PF (99,50%) | °C | 649,4 | <700 |
| Водород (ЯМР) | вес.% | 14,2 | 13,5-14,5 |
| SPGR 15°C | кг/м3 | 844,8 | 800-920 |
| Насыщенные соединения | вес.% | 92,1 | 85-98 |
| Ароматика | вес.% | 4,9 | 2-10 |
| Смолы | вес.% | 0,7 | <5 |
| Ванадий (FX) | мг/кг | <2 | <5 |
| Никель (FX) | мг/кг | <2 | <5 |
| Сера (FX) | ч/млн | 54,6 | <100 |
Поток бензина легкого крекинга (9), обозначенный LCN, выходящий из FCC, возвращают в ароматический комплекс (CA). Речь идет о депентанизированной фракции, начальная точка кипения которой (PI) выше 30°C.
Конечная точка кипения (PF) обычно составляет 160°C.
Поток бензина глубокого крекинга (17), обозначенный HCN, выходящий из FCC, обычно содержит больше ароматики, чем фракция LCN, имея начальную точку кипения (PI), соответствующую конечной точке отсечения LCN, и конечную точку отсечения (PF), обычно превышающую 220°C.
Эта фракция HCN часто содержит больше серы, чем легкая бензиновая фракция установки FCC. В жестких условиях крекинга ее выход низкий, но в ней сконцентрированы сернистые соединения из всего бензина FCC.
Поток тяжелой фракции (16), выходящий с фракционирования жидких потоков из FCC, представляет собой фракцию углеводородов, начальная точка кипения которых (PI) равна 220°C. В этом потоке сконцентрирована основная часть серо- и азотсодержащих соединений, изначально присутствовавших в сырье, и ее можно всю или частично вернуть в реактор FCC.
Поток тяжелой ароматики (11), выходящий из ароматического комплекса и возвращаемый в реактор FCC, состоит главным образом из ароматических соединений с числом атомов углерода больше или равным 10.
Начальная температура кипения (PI) этого потока (11) обычно превышает 190°C.
Поток рафината (12), выходящий из ароматического комплекса, является фракцией, почти не содержащей ароматических соединений. Начальная точка кипения (PI) этой фракции выше 30°C, а ее конечная точка кипения (PF) может меняться, но обычно она составляет от 150°C до 220°C. Поток рафината (12) при необходимости может быть разделен на две фракции с промежуточной точкой, составляющей от 75°C до 150°C.
Рабочие условия установки FCC
Установка FCC является установкой каталитического крекинга VGO высокой степени гидроочистки или неконвертированной нефти, поступающей с установок гидроконверсии VGO. Установка FCC в контексте настоящего изобретения имеет по меньшей мере один основной реактор, работающий либо в режиме восходящего потока ("riser"), либо в режиме нисходящего потока ("downer").
Установка FCC имеет секцию сепаратор - отгоночная колонна, в которой катализатор отделяют от углеводородных потоков.
Кроме того, установка FCC имеет секцию регенерации катализатора, в которой кокс, образованный в реакции и осажденный на катализаторе, сжигается в потоке воздуха, образуя газообразные продукты горения, что позволяет рекуперировать основную часть тепла, необходимого реактору, в виде теплосодержания самого катализатора.
Установка FCC имеет свою собственную секцию обработки углеводородных потоков, в частности, вместе с газогенераторной установкой, что позволяет отделить легкие олефины (этилен, пропилен, бутены) от других газов (водород, метан, этан, пропан).
Более тяжелая часть углеводородных потоков обрабатывается в секции разделения, содержащей по меньшей мере одну установку фракционирования (FRAC), позволяющую извлечь фракцию с типичным интервалом температур кипения [30°C-160°C], называемую LCN, которую возвращают в ароматический комплекс (CA).
Промежуточная часть, содержащая углеводороды с 4 и 5 атомами углерода, может быть либо возвращена напрямую в FCC или, предпочтительно, направлена в установку олигомеризации, чтобы получить олигомеры молекул С4/C5, способность к крекингу которых в процессах каталитического крекинга заметно выше, чем у неолигомеризованных соединений, либо может быть вторично использована, чтобы направить в ее специализированный пул.
Установка FCC предпочтительно работает в условиях высокой жесткости (высокая температура на выходе реактора с восходящим потоком; высокое отношение катализатора к сырью C/O). Диапазон рабочих условий приведен в таблице 2 ниже.
| Таблица 2 Диапазон рабочих условий установки FCC |
||
| Условие | Мин. | Макс. |
| TSR, °C | 500 | 650 |
| C/O, кг/кг | 5 | 30 |
Катализатор может быть катализатором любого типа, предпочтительно содержащим высокую долю цеолита. Это может быть обычным катализатором FCC. К нему может быть добавлен или нет ZSM-5, или он может быть даже на 100% состоять из ZSM-5.
ПРИМЕРЫ
Чтобы подтвердить результаты настоящего изобретения, были проведены лабораторные эксперименты с промышленными катализаторами FCC с или без добавок типа ZSM-5. Испытания проводились в очень жестких условиях для моделирования установки FCC: TSR = 605°C ±5°C и C/O = 15 ±1 кг/кг.
Пример 1: Крекинг тяжелого сырья с высокой степенью гидрирования (не по изобретению)
Этот пример дает отдельные выходы для установки FCC, обрабатывающей сырье типа фракций, не прореагировавших в реакторе гидрокрекинга вакуумного дистиллята, типичный состав которого приведен в таблице 3 ниже, и выходы для ароматического комплекса, позволяющего выделить BTX, в отсутствии интеграции установок FCC и ароматического комплекса.
| Таблица 3 Характеристика крекированного сырья FCC |
||
| Сырье FCC | ||
| Азотистые соединения | мг/кг | 7,84 |
| Коксовый остаток по Конрадсону | <0,2% | |
| PI (0,50%) | °C | 244,1 |
| PF (99,50%) | °C | 649,4 |
| Водород (ЯМР) | вес.% | 14,2 |
| SPGR 15°C | кг/м3 | 844,8 |
| Насыщенные соединения | вес.% | 92,1 |
| Ароматика | вес.% | 4,9 |
| Смолы | вес.% | 0,7 |
| Ванадий (FX) | мг/кг | <2 |
| Никель (FX) | мг/кг | <2 |
| Сера (FX) | ч/млн | 54,6 |
Структура выхода продукции, приведенная в таблице 4, была получена при крекинге этого типа сырья в очень жестких условиях: температура на выходе реактора с восходящим потоком 607°C, C/O = 16.
| Таблица 4 Выход по массе соединений/фракции крекинга потока, неконвертированного при гидрокрекинге |
||||
| Соединение/фракция | вес.% | Состав PI-160°C | 28,7 вес.% | |
| C2= | 2,8 | нормальные парафины | 1,2 | |
| C3= | 22,4 | изопарафины | 6,7 | |
| C4= | 23,1 | нафтены | 0,6 | |
| LCN(PI-160°C) | 28,7 | олефины | 16 | |
| HCN(160-220°C) | 3,8 | диолефины | 0,1 | |
| Тяжелая фракция (220+°C) | 3,3 | ароматика | 4,1 | |
| Кокс | 3,1 | аром. соединения C6 | 0,6 | |
| аром. соединения C7 | 0,8 | |||
| аром. соединения C8 | 2,4 |
В случае промышленной установки, производящей 10000 т/сут тяжелого гидрированного сырья, получаются следующие объемы выпуска основных компонентов, представляющих интерес для нефтехимии:
| Таблица 5 Уровень производительности в FCC по интересующим соединениям |
|
| Поток (т/сут) | |
| Этилен | 280 |
| Пропилен | 2240 |
| Бутены | 2310 |
| Ароматические соединения C6 | 60 |
| Ароматические соединения C7 | 80 |
| Ароматические соединения C8 | 240 |
| Кокс | 310 |
В рабочих условиях FCC и при полном сжигании в регенераторе, установлен дефицит интенсивности нагрева в регенераторе 20%. Этот дефицит можно восполнить в установке FCC только сжиганием в регенераторе фракции типа факельного масла или любого другого типа топлива.
Для промышленной установки риформинга бензина, которая обрабатывает 6000 т/сут нафты с начальной точкой 85°C и конечной точкой 180°C, и при средней жесткости условий в реакторе риформинга, дающей октановое число по исследовательскому методу (RON) 95, получают следующие потоки ароматических соединений и потоки для обмена с FCC:
| Таблица 6 Некоторые потоки, выходящие из ароматического комплекса, обрабатывающего поток бензина риформинга (6000 т/сут в реакторе риформинга) |
|
| Поток (т/сут) | |
| Ароматические соединения C6 | 372 |
| Ароматические соединения C7 | 1134 |
| Ароматические соединения C8 | 1272 |
| Тяжелая ароматика | 426 |
| Рафинат | 1326 |
Пример 2: Крекинг тяжелого ароматического сырья, поступающего с ароматического комплекса, в дополнение к высоко гидрированному тяжелому сырью
В тех же рабочих условиях, что и в примере 1, пример 2 использует синергию между FCC и ароматическим комплексом согласно схеме с фиг. 1, проводя в реакционную секцию FCC фракцию тяжелой ароматики (11), представляющую собой поток ароматических соединений (CA), начальная точка кипения которых (5%) составляет около 190°C.
Эта фракция тяжелой ароматики (11) на 100% состоит из ароматических соединений; большинство (70 вес.%) являются соединениями с 11 или 12 атомами углерода, а остальные 30% составляют ароматические соединения с 10 атомами углерода.
Обработка этого вторичного сырья проводится в смеси с основным сырьем FCC, определенным в примере 1.
Основные выходящие потоки в таком случае следующие.
| Таблица 7 Производительность по интересующим соединениям после интеграции FCC и ароматического комплекса |
|
| Производительность (тонн/сут) | |
| Этилен | 285 |
| Пропилен | 2245 |
| Бутены | 2312 |
| Ароматические соединения C6 | 476 |
| Ароматические соединения C7 | 1287 |
| Ароматические соединения C8 | 1535 |
| Кокс | 384 |
Таким образом, повышается объем выпуска кокса в FCC, и с повышением входной температуры сырья в FCC тепловой баланс в FCC реализуется надлежащим образом, тогда как в примере 1 выявился 20%-ный дефицит теплового баланса в установке FCC.
Для ароматического комплекса (CA) уровень выпуска ароматики заметно улучшен благодаря фракции LCN, поступающей из FCC.
Так, выходы по BTX были повышены соответственно на 28% (бензол), 13% (толуол) и 21% (ксилолы) по сравнению с установкой, не интегрированной с FCC.
1. Способ получения легких олефинов и BTX из первого сырья типа гидроочищенного VGO или неконвертированной нефти (UCO), выходящей с гидрокрекинга, или любой смеси этих двух видов сырья, и второго сырья типа нафты с начальной точкой кипения выше 30°C и конечной точкой кипения ниже 220°C, причем в указанный способ включает установку каталитического крекинга (FCC), обрабатывающую гидроочищенную фракцию VGO или неконвертированную нефть, установку каталитического риформинга (REF), обрабатывающую указанную фракцию нафты (30°C-220°C), и ароматический комплекс (CA), в который подаются поток с каталитического риформинга (REF) и фракция, обозначаемая как LCN (PI-160°C) потоков из FCC, причем указанный способ включает последовательность следующих операций:
- проведение гидроочищенной фракции VGO или неконвертированной нефти UCO (2) или любой смеси обеих на установку FCC, которая производит потоки (6), направляемые на установку фракционирования (FRAC), из которой отбирают легкую фракцию (8), фракцию LCN (PI-160°C), фракцию HCN (160°C-220°C) и тяжелую фракцию (220°C+),
- проведение легкой фракции (8) в блок разделения, называемый холодным ящиком (SBF), позволяющий разделить легкие олефины, этилен и пропилен, сухие газы (H2 и CH4) и легкие парафины C2, C3 и C4,
- проведение бензиновой фракции (PI-160°C), обозначаемой LCN (9), на ароматический комплекс (CA) в смеси с потоками (5), выходящими с каталитического риформинга (RF), чтобы образовать сырье (10) для ароматического комплекса (CA),
- фракцию HCN (160°C-220°C) используют как есть,
- тяжелую фракцию (220°C+) с начальной точкой кипения выше 220°C возвращают на установку FCC,
- проведение гидроочищенной нафты (4) как сырья на установку каталитического риформинга (REF),
- отбор из ароматического комплекса (CA) BTX, рафината (12), определенного как неароматическая часть выходящих потоков, которую подают, по меньшей мере частично, в смеси с сырьем (2) FCC, и фракцию, называемую тяжелой ароматикой (11), которую также подают в смеси с сырьем (2) FCC, причем указанная установка FCC работает в следующих условиях:
- температура на выходе реактора с восходящим потоком составляет от 500°C до 650°C,
- C/O (отношение массового расхода катализатора к массовому расходу сырья) составляет от 5 до 30, причем катализатор, используемый в FCC, является цеолитом, к которому добавлен ZSM-5.
2. Способ получения легких олефинов и BTX по п. 1, в котором поток рафината (12) из ароматического комплекса проводят на установку разделения (SPLIT2), которая позволяет отделить легкую фракцию (13), которую направляют в смеси с сырьем (2) на установку каталитического крекинга (FCC), и тяжелую фракцию (14), которую подают в смеси с гидроочищенной фракцией нафты (4) на установку каталитического риформинга (REF).
3. Способ получения легких олефинов и BTX, исходя из установки каталитического крекинга (FCC) по п. 1, согласно которому легкие олефины C4 и C5, отбираемые из блока разделения (BF), проводят на установку олигомеризации (OLG), а потоки, выходящие из указанной установки олигомеризации (16), проводят в смеси с сырьем (2) на установку каталитического крекинга (FCC).
4. Способ получения легких олефинов и BTX по любому из пп. 1-3, согласно которому сырье (2) для установки FCC предварительно нагревают в зоне конвекции печей каталитического риформинга (REFF) перед введением в качестве сырья на установку каталитического крекинга (FCC).
