[发明专利]利用膜级联对烃料流进行无沸腾分流

说明书

本文提供了利用膜级联将烃进料分离成各沸点馏分的方法和系统。本文还提供了选择用于所述级联的膜以实现期望的各沸点馏分离的方法。

技术领域

提供了利用膜级联对烃料流进行无沸腾分馏的系统和方法。

技术背景

石油精炼厂常规地围绕基于热相变的分离工艺来建造，其中常压蒸馏和真空蒸馏是主要技术。实际上，在目前的技术水平下，蒸馏是所有精炼工艺的基石。如此之多，以至于经常根据沸点范围来设计和定义精炼料流以及下游工艺和产品。在典型的蒸馏工艺中，首先将脱盐的原油供入常压蒸馏塔，然后供入真空蒸馏塔。蒸馏根据涉及相变和气液平衡的相对挥发性差异进行分离。换句话说，将原油加热，以使每个馏分蒸发或沸腾，然后在蒸馏塔的各自隔室中冷凝。在比用于添加热量的炉低得多的温度下在塔顶冷凝器中从该冷凝中除去热量。这种热量通常是废能，在热集成方面几乎没有价值。产品范围随着碳数增加从低沸点分子到高沸点分子，即轻馏分(C₁-C₄)石脑油(C₅-C₁₂)，喷气燃料/煤油(C₁₂-C₁₇)，柴油(C₁₇-C₃₅)，润滑油(C₃₅-C₆₀)和沥青(C₆₀-C₂₀₀₊)。蒸馏消耗大量能量，并具有显著的碳排放和占地面积(carbon and area footprint)。

非常规分离系统如膜，在理论上可以执行与常规常压和蒸馏塔相同的功能。但是，对于这些分离系统，要成为蒸馏的可行替代方案，就必须了解类别和大小与沸点的关系并保留建设现有石化加工和运输基础设施所依据的产品馏分类型。

有利的是将全原油和/或其各种组分分馏成常规蒸馏馏分而不需要热相变—即不沸腾。本文提供了利用基于非相变的分离介质的系统和方法，例如以级联构造的基于膜的系统，以将全原油和/或其各种组分分馏为石油精制产品。相对于基于相变的蒸馏，该概念通过在非相变分离工艺中将分子划分为适当的类别和大小潜在地替代了精炼厂前端的常压蒸馏和真空蒸馏工艺并大大简化了下游转化工艺如异构化、重整、催化杂原子去除。本文公开的原理也可用于其他大型精炼厂转化装置，例如焦化器或流化催化裂化装置，它们具有基于蒸馏的显著分离足迹，来自FCC和延迟焦化器的主分馏塔馏出物被转化为最终产物裂解石油石脑油、瓦斯油和废气。

现有技术如美国专利7736493；7837879；7867379；7871510；7897828；7931798；7943037和8177965、8845886和8864996中均描述了采用超滤的重烃料流分离，其全部通过引用并入本文。这些专利的重点主要集中在金属，微碳残留(MCR)，沥青质截留(asphaltenes rejection)和饱和物或链烷烃浓缩(paraffin enrichment)方面。这些专利中考虑的进料类型范围从原油(全原油，拔顶原油，合成原油，基于页岩的原油，基于沥青或焦油的原油)到蒸汽裂解焦油，常压或真空管式炉残油。所考虑的应用范围是重油提质，流化催化裂化(FCC)进料提质，脱沥青去瓶颈(debottleneck)，真空管式炉去瓶颈，蒸汽裂解焦油提质，减粘渣油提质，沥青生产以及增强的焦化原料制备。美国专利7351873讨论了从液态烃混合物中去除发色体和/或沥青质污染物。美国专利5256297讨论了用于从重烃进料中除去MCR、金属和沥青质的两级膜方法，其中将来自第一膜级的渗透物供至第二膜级以能够更好地分离以制备FCC进料。美国公开2016/0158703描述了一种膜级联，用于从加氢甲酰化工艺的均相催化的混合物中回收Rh催化剂。美国公开2011/0049034描述了具有多级过滤的模块化错流过滤系统。美国专利6156950描述了一种基于渗透分离和/或吸附的方法，其从C₇₊烃料流中分离直链和单支链的C₅-C₈链烷烃，优先截留多支链的链烷烃，任选截留环烷烃和芳族物质。还描述了使用洗脱液再生所述吸附单元或使用吹洗用气体再生所述渗透分离单元。