[发明专利]热裂化

说明书

技术领域

本发明涉及热裂化(热解)含烃材料，形成多种单独的化学产品。更特别地，本发明涉及通过常规的热解装置生产的单独的化学品的扩大的产品名单。

背景技术

热裂化烃是广泛地用于生产烯烃，例如乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯等和芳烃，例如苯、甲苯和二甲苯等的石化过程。在这种烯烃生产装置(裂化装置、热解装置，或生产装置)中，含烃原料，例如乙烷、石脑油、瓦斯油或全部原油中的其他馏分与充当稀释剂的蒸汽混合，保持烃分子独立。预热之后的这一混合物在热解炉(蒸汽裂化器或裂化器)内，在升高的温度下(1450-1550°F)进行烃的热裂化。

热解炉(炉)中裂化产物的流出液含有大量的各种炽热的气体烃(每一分子1-35个碳原子，或者包括C₁-C₃₅，且饱和与不饱和)。这一产物含有脂族(烷烃和烯烃)、脂环烃(环烷烃、环烯烃和环二烯烃)、芳烃和分子氢(氢气)。

然后对这一炉产品进行进一步加工，产生各种独立和单独的化学产品物流，例如氢气、乙烯、丙烯、燃料油和热解汽油作为装置的产物。在从该工艺中分离这些单独的产品物流之后，其余裂化的产品含有基本上C₄和C₅烃，以及重质的汽油组分。将这种剩余物喂入到脱丁烷塔中，其中粗的C₄物流作为塔顶物流分离，而C₅和重质物流作为塔底产品除去。

这种C₄物流可含有各种量的正丁烷、异丁烷、1-丁烯、2-丁烯(顺式和反式异构体二者)、异丁烯、乙炔和二烯烃，例如丁二烯(顺式和反式异构体二者)。

因此，裂化装置由两个基本的部分组成。第一部分是热裂化单元，该单元使用由至少一个燃烧燃料(燃料)点火形成裂化气体炉产品的至少一个炉。第二部分是分离单元，它通过各种精馏工艺，分离前述各种单独的产品物流与第一部分的裂化气体。这些单独的产品物流是装置的最终产品，并从装置中排出，市售给第三方，或者在全套装置(plant complex)中内部使用，以制造其他产品。

热裂化部分通常在裂化炉的加热中燃烧可燃燃料的混合物。用于这种炉的基本燃料是天然气和在该装置本身内产生的回收的燃料气体。

燃料气体是在热裂化部分中进行的裂化工艺的副产物，并且主要(大多数或大于一半)是氢气和甲烷的混合物。

单独的产品分离部分在使所需的单独产品物流分离的同时，另外常规地分离适合于在装置炉中燃烧的至少一种燃料气体物流。

迄今，为了使炉子燃烧到所需程度，使用天然气作为用于其炉的相当大部分燃料的装置基本上回收所有的其燃料气体物流到它的或者其他的装置炉内，以便最小化必须购买的天然气量。这种回收的燃料气体没有被加工，例如使常见的载体管线同样地可接受，为的是与乙烯、丙烯和类似物一样，作为单独的装置产品市售它们给第三方。

通过数种基本和公知的工艺，其中包括重整工艺和部分氧化工艺(其它情况下称为气化)，制造合成气体(合成气)。蒸汽重整工艺在镍催化剂存在下，使烃与蒸汽反应，产生一氧化碳和氢气的平衡混合物。与此同时，水汽转化反应使一氧化碳与水反应，产生二氧化碳和氢气。最终产品因此是一氧化碳、二氧化碳和氢气以及痕量甲烷的混合物。用于蒸汽重整工艺的烃原料通常是天然气，但可包括与石脑油一样重质的烃原料。对于天然气原料来说，烃/碳的氧化物之比典型地为3.5-1。

在还原氛围中，部分氧化工艺使碳与氧气和蒸汽反应，产生一氧化碳、二氧化碳和氢气的混合物。取决于在重整反应中所使用的碳源原料和特定的工艺流程，在合成气内的氢气/碳的氧化物(H₂/CO_x)之比宽泛地变化，这取决于喂入到反应器的原料中的氧与碳之比和水与碳之比。其他因素包括在含碳原料内氢与碳之比以及操作压力和温度。原料范围可以是从甲烷到石油焦炭或煤到天然存在的含碳材料或废产物。这一部分氧化工艺也被称为气化，或者更具体地当煤为原料时，称为煤气化工艺。

合成气是可燃的。目前合成气仅仅在一体化的气化组合循环(IGCC)装置内燃烧或者另外地烧掉。例如，在常规的普通载体天然气管线中，合成气不可能被天然气替代，因为它具有高的氢气和一氧化碳含量，因此以体积英热单位(Btu)/英尺³气体为基础，热值低。还使用合成气生产化学品，正如后面所述，但这些工艺都绝不涉及合成气燃烧。