Способ и интегрированная система для приготовления низшего олефинового продукта

Способ и интегрированная система для приготовления низшего олефинового продукта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Данное изобретение касается способа и интегрированной системы для приготовления низшего олефинового продукта, в частности, включающего в себя низшие олефины, такие как этилен и/или пропилен. Более конкретно, данное изобретение касается интегрированного способа и системы, включающих в себя крекинг легких парафинов, таких как этан, в низшие олефины и превращение оксигенатов, таких как метанол и/или диметиловый эфир, в низшие олефины.

В US6049017 и US5914433 описаны способы получения низших олефинов, такие как, например, способ парового крекинга. В способах из US6049017 и US5914433 отходящий поток способа парового крекинга фракционируют. Фракцию С4 олефинов и диолефинов сначала селективно гидрируют, гидрируя диолефины и затем изоолефины во фракции, подвергнутой процессу этерификации метанола в МТБЭ эфир. Оставшиеся олефины крекируют в низшие олефины и объединяют с отходящим потоком способа парового крекинга. В способах из US6049017 и US5914433 часть С4 олефиновой фракции превращают в МТБЭ эфир.

Статья "Integration of the UOP/HYDRO MTO Process into Ethylene plants" by C.N. Eng et al., 10th Annual Ethylene Producers' Conference, 1998, New Orleans, Louisiana, описывает синергизм между блоком метанол-в-олефины (МВО) и установкой крекинга. Избыток низкоуровневого тепла из установки парового крекинга может обеспечивать часть тепла для испарения метанола в блоке UOP/HYDRO MTO. Также, небольшие количества этана и пропана, полученные в последнем способе, могут возвращаться в печи пиролиза, увеличивая общие выходы. Блок-схема способа модернизации существующего этиленового завода путем добавления блока UOP/HYDRO MTO к установке крекинга описана в публикации "UOP/Hydro MTO Applications" by C/N/Eng et al; Asian Olefins and Derivatives Conference, Asian Chemical News/Dewitt, Singapore June 18-19, 1997, а также в слайд-презентации, отмеченной UOP и цитируемой в файле рассмотрения патентной заявки США, опубликованной под номером US2005/0038304 А1.

Интегрированная схема этиленового завода и реактора МВО также описана в статье "MTO - An Alternative for Ethylene Production?" by H. Zimmermann, ABL Ethylene Symposium, November 1999, Orlando, FL. Также US2005/0038304 А1 описывает интегрированную систему для получения этилена и пропилена из реакционной системы оксигенат-в-олефин (ОВО) и системы парового крекинга, в частности системы крекинга нафты, где отходящие потоки из печи крекинга и из МТО реактора, по меньшей мере, частично объединяются.

WO2009/039948 А2 описывает способ получения С2-С4 олефинов с использованием интегрированной системы реактора метанол-в-пропилен (МВП) и установки парового крекинга для увеличения производства пропилена. В МВП реакторе используют избирательный к форме цеолит, в частности ZSM-5. Кроме того, этан и пропан возвращают в установку крекинга. Метановые/легкие концы, а также С4/С4=поток после извлечения бутадиена, по меньшей мере, частично возвращают в МВП реактор. Бутадиен получается в качестве продукта. Поток С5/С6 продуктов также возвращают в МВП реактор.

Доступность углеводородного сырья в определенных местах может быть проблемой для работы существующих установок, таких как установки парового крекинга, или может быть недостаточной, чтобы строить новые установки достаточного размера, чтобы достичь экономичного масштаба. Особой проблемой может быть, например, уменьшение подачи этана, происходящего из существенно обедненного месторождения природного газа, в установку крекинга этана.

Желательно максимизировать получение этилена и/или пропилена в интегрированном способе, включающем в себя паровой крекинг и превращение оксигенатов в олефины.

Настоящее изобретение обеспечивает способ приготовления олефинового продукта, содержащего этилен и/или пропилен, который содержит этапы

а) крекинга парафинового сырья, содержащего С2-С5 парафины, в условиях крекинга в зоне крекинга с получением отходящего потока крекинга, содержащего олефины;

b) превращения оксигенатного сырья в системе конверсии оксигенат-в-олефины, содержащей реакционную зону, в которой оксигенатное сырье контактирует с катализатором превращения оксигената в условиях превращения оксигената, с получением отходящего потока конверсии, содержащего этилен и/или пропилен;

с) объединения, по меньшей мере, части отходящего потока крекинга и, по меньшей мере, части отходящего потока конверсии с получением объединенного отходящего потока, и выделения потока олефинового продукта, содержащего этилен и/или пропилен, из объединенного отходящего потока,

где отходящий поток крекинга и/или отходящий поток конверсии содержит С4 фракцию, содержащую ненасыщенные соединения, и где данный способ дополнительно содержит, по меньшей мере, частичное гидрирование, по меньшей мере, части данной С4 фракции с получением, по меньшей мере, частично гидрированного С4 сырья; и возврат, по меньшей мере, части, по меньшей мере, частично гидрированного С4 сырья в качестве сырья рециркуляции на этап а) и/или этап b).

С4 фракция представляет собой углеводородное соединение, имеющее 4 атома углерода, или смесь, включающую в себя углеводородные соединения, имеющие 4 атома углерода, и содержит ненасыщенные соединения, такие как бутен и/или бутадиен, и/или винилацетилен. Обычно С4 фракция содержит, по меньшей мере, 5% масс. ненасыщенных соединений, в особенности, больше чем 10% масс., особенно больше чем 20% масс. Бутеном может быть, например, 1-бутен, 2-бутен, изобутен или смеси, включающие два или больше из этих соединений. С4 фракция может также содержать насыщенные соединения, такие как бутан (н-бутан и/или изобутан). В одном варианте осуществления, по меньшей мере, часть С4 фракции может быть изолирована от других компонентов объединенного отходящего потока, так что она образует концентрированный С4 поток, содержащий 50% масс. или больше частиц, имеющих 4 атома углерода, в особенности 75% масс. или больше, особенно 90% масс. или больше.

В других вариантах осуществления, по меньшей мере, часть С4 фракции составляет часть смешанного потока, содержащего С3 и более высокие (С3+), или С4 и более высокие (С4+) углеводороды, такого как поток, по существу, содержащий углеводороды в интервале С3-С8 или С4-С7, особенно С4-С6 или С4-С5. В добавление к С4 ненасыщенным соединениям такой смешанный поток обычно также содержит другие ненасыщенные соединения.

Путем, по меньшей мере, частично гидрирования, по меньшей мере, части С4 фракции получают полезное сырье для возврата в интегрированный способ, дополнительно генерируя этилен и/или пропилен. По меньшей мере, частичное гидрирование может включать в себя гидрирование диолефинов и/или ацетиленов с получением добавочного бутена и возврат бутена предпочтительно на этап b), и/или гидрирование до бутана и возврат бутана на этап крекинга.

В одном варианте осуществления возвращаемое сырье содержит бутен, предпочтительно, по меньшей мере, 10% масс. бутена, и возвращаемое сырье, содержащее бутен, возвращают на этап b). В особенности, возвращаемое сырье, содержащее бутен, может контактировать с катализатором превращения оксигенатов в зоне реакции оксигенат-в-олефины. Такое олефиновое дополнительное сырье может давать дополнительный этилен и пропилен в ходе реакции ОВО, в особенности, когда система конверсии ОВО разработана для приема такого олефинового дополнительного сырья. Система конверсии оксигенат-в-олефины может также содержать зону крекинга олефина, отдельную от зоны реакции оксигенат-в-олефины, и возвращаемое сырье, включающее бутен, может подаваться в зону крекинга олефина. Зона крекинга олефина, подходящим образом, содержит катализатор. Возвращаемое сырье может включать в себя более высокие олефины, такие как С4-С6 олефины.

В одном варианте осуществления С4 фракция содержит бутадиен, и возвращаемое сырье содержит бутен, полученный гидрированием бутадиена. Бутадиен обычно гораздо больше образуется в системе крекинга, чем в системе конверсии ОВО. В интегрированной системе С4 фракция объединенного отходящего потока содержит значительные количества бутадиена. Бутадиен может вызывать загрязнение и коксообразование, когда присутствует в потоке рециркуляции. Извлечение бутадиена возможно, но дорогостояще, и полное извлечение относительно невелико, так что не всегда является коммерческим выходом. Путем селективного гидрирования бутадиена образуется бутен, который может возвращаться как добавочное сырье для превращение в этилен и пропилен, в особенности на этап b).

С4 фракция обычно также содержит бутан, и/или бутан может получаться гидрированием ненасыщенных соединений в С4 фракции. Возвращаемое сырье, содержащее бутан, предпочтительно, по меньшей мере, 10% масс. бутана, например, по меньшей мере, 50% масс. бутана, может возвращаться на этап а). Обнаружено, что в этом случае выгодно выбирать условия крекинга в зоне крекинга так, что 97% масс. или меньше бутана превращается во время одного прохода сквозь зону крекинга, что улучшает распределение продуктов крекинга из бутана, так что максимум этилена и пропилена может быть получен в интегрированном способе.

В одном варианте осуществления возвращаемое сырье, содержащее бутан, предпочтительно, по меньшей мере, 10% масс. бутана, например, по меньшей мере, 50% масс. бутана, подвергают крекингу в условиях крекинга низкой жесткости, где конверсия бутана составляет 90% масс. или меньше, получая отходящий поток крекинга бутана. Отходящий поток крекинга от крекинга бутана низкой жесткости может быть использован полностью или частично в качестве сырья для этапа b). В особом варианте осуществления крекинг бутана низкой жесткости может достигаться путем добавления бутан-содержащего возвращаемого сырья к пару до или после перегрева пара, где пар затем подается в зону реакции ОВО. Этот перегрев можно выполнять в печи перегрева или в зоне перегрева в секции конверсии печи крекинга, включающей в себя зону крекинга.

В одном варианте осуществления легкое парафиновое сырье содержит этан, и условия крекинга в зоне крекинга выбирают так, что 60% масс. или меньше этана в легком парафиновом сырье превращается во время одного прохода сквозь зону крекинга. Было обнаружено, что такая работа при низкой жесткости установки крекинга этана имеет особые преимущества в интегрированном способе, приводя к более высокой общей конверсии сырья в этилен и пропилен.

Возвращаемое сырье, которое подвергают условиям крекинга, предпочтительно содержит меньше чем 10% масс. ненасыщенных соединений, более предпочтительно меньше чем 5% масс.

В одном варианте осуществления возвращаемое сырье, которое подвергают условиям крекинга, содержит бутан, полученный сначала селективным гидрированием С4 фракции объединенного отходящего потока с получением частично гидрированного С4 отходящего потока и далее гидрированием частично гидрированного С4 отходящего потока с превращением бутена в бутан.

Данное изобретение, кроме того, обеспечивает интегрированную систему для приготовления олефинового продукта, содержащего этилен и/или пропилен, которая содержит

а) систему парового крекинга, имеющую один или несколько входов для парафинового сырья, содержащего С2-С5 парафины, и пара, и выход для отходящего потока установки крекинга, содержащего С2-С4 олефины;

b) систему конверсии оксигенат-в-олефины, имеющую один или несколько входов для приема оксигенатного сырья и содержащую реакционную зону для контакта оксигенатного сырья с катализатором превращения оксигената в условиях превращения оксигената, и выход для отходящего потока конверсии, содержащего С2-С4 олефины;

с) секцию обработки, организованную так, чтобы принимать, по меньшей мере, часть отходящего потока установки крекинга и, по меньшей мере, часть отходящего потока конверсии с получением объединенного отходящего потока, где секция обработки содержит систему разделения, выход для результирующего потока низших олефинов и блок гидрирования для, по меньшей мере, частичного гидрирования, по меньшей мере, части С4 фракции из объединенного отходящего потока, выход для, по меньшей мере, частично гидрированного С4 сырья; и средство для

возврата, по меньшей мере, части, по меньшей мере, частично гидрированного С4 сырья на этап системы парового крекинга и/или системы конверсии оксигенат-в-олефины.

Изобретение будет теперь обсуждаться более подробно в качестве примера со ссылкой на чертежи, где фигуры 1-6 схематично показывают различные варианты осуществления интегрированной системы и способа согласно данному изобретению.

Фигура 1 показывает первый вариант осуществления интегрированной системы для получения низших олефинов для выполнения способа согласно данному изобретению.

Интегрированная система 1 содержит систему 5 крекинга, также называемую установка крекинга 5, и систему 8 конверсии оксигенат-в-олефины (ОВО). Легкое парафиновое сырье подается по линии 10 в установку 5 парового крекинга. Предпочтительно, система крекинга представляет собой установку крекинга этана, и легкое парафиновое сырье представляет собой этан-содержащее сырье и предпочтительно содержит, по меньшей мере, 50% масс. этана, предпочтительно, по меньшей мере, 60% масс., более предпочтительно, по меньшей мере, 70% масс. Богатое этаном сырье максимизирует производство этилена. Вода или пар также подается в установку 5 крекинга по линии 12 в качестве разбавителя. Паровой крекинг будет обсуждаться более подробно ниже.

Оксигенатное сырье подается по линии 15 в систему 8 конверсии ОВО, например, содержащее метанол и/или диметиловый эфир. Необязательно, углеводородный поток и/или разбавитель подают в систему конверсии ОВО по линиям 17 или 19 соответственно.

В принципе, любая известная система и способ конверсии ОВО могут быть использованы в связи с настоящим изобретением, включая способы, известные как метанол-в-олефины (МВО) и метанол-в-пропилен (МВП). Система и способ конверсии ОВО могут быть, например, такими, как описано в US2005/0038304, включенном сюда посредством ссылки, или как описано в WO2009/039948, включенном сюда посредством ссылки, WO-А 2006/020083, включенном сюда посредством ссылки, или как описано в любой из публикаций от Eng, UOP и Zimmermann, указанных в вводной части выше, все из которых включены посредством ссылки. Другие особенно подходящие системы и способы конверсии ОВО с особыми преимуществами описаны в WO2007/135052, WO2009/065848, WO2009/065877, а также WO2009/065875, WO2009/065870, WO2009/065855, все из которых включены посредством ссылки, в которых применяют катализатор, содержащий алюмосиликат или цеолит, имеющий одномерные каналы из 10-членных колец, и олефиновое дополнительное сырье и/или возвращаемое сырье.

Предпочтительно, система конверсии ОВО организована так, чтобы принимать олефиновый поток и позволять, по меньшей мере, частично превращать этот поток, в особенности поток, содержащий С4 олефины, в этилен и/или пропилен. В одном варианте, возвращаемое сырье может контактировать с катализатором превращения оксигената, в особенности в качестве олефинового дополнительного сырья к оксигенатому сырью, в зоне реакции оксигенат-в-олефины, смотри, например, WO2009/039948 или WO2007/135052, WO2009/065848, WO2009/065877. Катализатор превращения оксигената в этом случае предпочтительно содержит алюмосиликат, в особенности цеолит. В другом варианте, система конверсии оксигенат-в-олефины содержит зону крекинга олефина ниже по ходу от зоны реакции оксигенат-в-олефины и организована так, чтобы крекировать С4+ олефины, полученные в зоне реакции оксигенат-в-олефины, как, например, в US6809227 или US2004/0102667, и возвращаемое сырье подается в этом случае в зону крекинга олефина. Подходящие способы и системы конверсии ОВО будут описаны более подробно ниже.

В установке 5 парового крекинга легкое парафиновое сырье крекируется в условиях крекинга с получением отходящего потока установки крекинга, содержащего низшие олефины, в линии 22.

В системе 8 конверсии ОВО оксигенатное сырье и возможно олефиновое дополнительное сырье (которое может быть частично или полностью возвращаемым потоком) контактирует с катализатором конверсии оксигената в условиях конверсии оксигената с получением отходящего потока конверсии, содержащего низшие олефины, в линии 25.

Отходящие потоки из крекинга и конверсии оксигената необходимо перерабатывать, чтобы отделять и очищать различные желаемые компоненты, и в особенности отделять один или несколько потоков низших олефинов. Фигура 1 схематично показывает общую секцию переработки, которая принимает и перерабатывает, по меньшей мере, часть отходящего потока конверсии и, по меньшей мере, часть отходящего потока установки крекинга.

Обычно в известных процессах парового крекинга, а также ОВО отходящий поток охлаждают в блоке охлаждения охлаждающей средой, такой как вода, чтобы сначала охладить производственный газ почти до окружающей температуры до того, как его подают в компрессор, делая возможным меньший размер корпуса компрессора и низкий расход энергии из-за сниженного объема газа. Другими преимуществами блока охлаждения являются более высокая эффективность сжатия при меньшей температуре и конденсация водяного пара выше по ходу от компрессора вместе с легко конденсируемыми углеводородными компонентами, которые образуются в небольших количествах. Любые жидкие тяжелые углеводороды представляют собой фазу, отделяемую от жидкой воды и извлекаемую отдельно. Вода или пар из блока охлаждения может частично возвращаться в качестве разбавителя в установку крекинга (линия 12) и/или в систему конверсии ОВО (линия 19), возможно после необходимой обработки или очистки, например, чтобы удалить мелкие частицы катализатора. Газообразные компоненты после охлаждения обычно направляют в секцию сжатия, подвергают моющей обработке каустиком, сушат и направляют в систему разделения, включающую в себя холодную секцию, чтобы получить раздельные потоки основных компонентов. Фигура 1 показывает поток 32 водорода, поток 34 легких концов, обычно включающий метан и/или СО, поток 36 этана, поток 38 этилена, поток 40 пропана, поток 42 пропилена, С4 поток 44, С5+ поток 48 и отходящий поток 50 воды. Также может быть отдельный выход для тяжелых (жидких) углеводородов (не показан). С4 поток представляет собой концентрированный С4 поток. Будет понятно, что разделение может выполняться по отдельности, так что определенные потоки объединяют, или дополнительное разделение может выполняться, например, с С5+ фракцией или С4 потоком. Например, концентрированный поток бутадиена может обеспечиваться, например, экстракцией бутадиена, что позволяет обрабатывать бутадиен отдельно. Также возможно, что С4 поток содержит более тяжелые компоненты, такие как С5 и/или С6 компоненты. Каждый поток будет иметь желаемую чистоту и может содержать определенную концентрацию других полученных компонентов в виде примеси.

Будет понятно, и это обсуждается, например, в US2005/0038304, что отходящие потоки установки крекинга и конверсии оксигената могут объединяться на различных стадиях обработки, например, перед охлаждением, после охлаждения и до сжатия, или после сжатия. Даже если отходящие потоки объединяют до охлаждения, определенные этапы способа, такие как охлаждение/теплообмен, могут выполняться с одним или обоими отходящими потоками раздельно. Предпочтительно, когда не требуется включать первичную ректификационную колонну для тяжелых компонентов из крекинга до охлаждающей башни. Это случай, когда достаточное легкое парафиновое сырье подается в секцию крекинга.

Может быть выгодно возвращать, по меньшей мере, часть различных потоков в систему 5 крекинга и/или в систему 8 конверсии ОВО. Этан из линии 36 предпочтительно возвращают в качестве сырья в установку 5 крекинга (в линию 10), и этот этан содержит сырье установки крекинга этана, которое осталось не превращенным, а также этан, содержащийся в отходящем потоке конверсии ОВО. Возможно также часть или весь пропан из линии 40 возвращают в установку крекинга. Таким путем получают дополнительный этилен и пропилен. Также может быть желательно возвращать часть легких концов, олефиновый С4/С4=поток и/или С5/С6 компонент в систему конверсии ОВО.

Обычно и отходящий поток установки парового крекинга, и отходящий поток системы конверсии ОВО будут содержать С4 частицы, в особенности включая ненасыщенные С4 частицы. Отходящий поток установки крекинга будет обычно содержать больше бутадиена, чем отходящий поток реактора. Оба отходящих потока обычно содержат бутен и некоторое количество бутана.

Фигура 1 показывает С4 поток 44, подаваемый в блок 54 гидрирования. Следует понимать, что только часть С4 частиц в объединенных отходящих потоках 22 и 25 обязаны составлять поток 44, и что другие выходящие потоки для С4 частиц могут быть обеспечены. В предпочтительном варианте осуществления, по существу, все, т.е. 90% масс. или больше, от всех С4 частиц объединяются в потоке 44. В блоке 54 поток 44 гидрируется источником водорода, и, по меньшей мере, частично гидрированное С4 сырье получается в линии 56. Водород может, по меньшей мере, частично происходить из установки 5 крекинга. Согласно данному изобретению, по меньшей мере, часть, по меньшей мере, частично гидрированного С4 сырья возвращается в систему 5 крекинга (например, объединенная с линией 10 или подаваемая отдельно в установку 5 крекинга) и/или в систему 8 конверсии ОВО (обычно по линии 17, которая может объединяться с линией 15 и/или линией 19 пара до входа в зону конверсии оксигената). Соответствующие возможности для возвращаемых потоков показаны пунктирными линиями 57а и 57b. При возврате в систему 8 конверсии ОВО возвращаемый поток может быть дополнительным сырьем в зоне реакции ОВО в реакторе ОВО. Он также может быть сырьем в зоне каталитического крекинга олефина ниже по ходу от зоны реакции оксигенат-в-олефины. Подходящие катализаторы и условия описаны в US6809227 и US2004/0102667. Катализаторы включают в себя системы, содержащие цеолитные молекулярные сита, такие как цеолиты MFI типа, например, ZSM-5, или MEL типа, например, ZSM-11, а также Boralite-D и силикалит 2.

В одном особом варианте осуществления поток 44 содержит значительное количество диолефинов, в особенности бутадиена. Значительное количество бутадиена составляет, например, по меньшей мере, 0,1% масс. бутадиена в потоке, в особенности, по меньшей мере, 0,5% масс., особенно, по меньшей мере, 1% масс. или, по меньшей мере, 2% масс. Это обычно случай, когда С4 поток 44 содержит, по существу, все, например, 90% масс. или больше С4 частиц в объединенных отходящих потоках 22, 25. Отходящий поток установки крекинга обычно гораздо богаче бутадиеном, чем отходящий поток конверсии ОВО. В особых вариантах осуществления поток 44 может также быть богатым бутадиеном потоком, например, полученным из экстракции бутадиена.

Поток, содержащий значительное количество бутадиена, подвергают условиям селективного гидрирования в блоке 54 гидрирования в присутствии водорода и катализатора гидрирования, чтобы превратить бутадиен в бутен, но предпочтительно минимизируя гидрирование бутена (содержащегося в С4 потоке и/или продуктах гидрирования бутадиена) в бутан. Подходящие способы для такого селективного гидрирования (также называемого парциальным, мягким или полугидрированием) известны в данной области техники, и дается ссылка в качестве примера на Derrien, M.L. "Selective hydrogenation applied to the refining of petrochemical raw materials produced by steam cracking" (1986) Stud. Surf. Sci. Catal., 27, pp. 613-666, на WO 95/15934 или на US4695560. Обычно, по меньшей мере, 90% масс. бутадиена превращается в бутен, и меньше чем 10% масс., предпочтительно меньше чем 5% масс. бутена, в расчете на бутен в сырье для селективного гидрирования, превращается в бутан.

Отходящий поток от селективного гидрирования представляет собой С4 сырье, содержащее бутен, и бутен является желательным дополнительным сырьем в реакциях оксигенат-в-олефины, в особенности в МВП способе или в способе, в котором катализатор, содержащий алюмосиликат или цеолит, имеющий одномерные каналы из 10-членных колец, и олефиновое дополнительное сырье и/или возвращаемое сырье применяют и возвращают по линии 57b.

В другом варианте осуществления поток 44, содержащий ненасыщенные С4 частицы, подвергают более суровым условиям гидрирования в блоке 54 в присутствии водорода и катализатора гидрирования, так что бутены, а также бутадиен, по существу, полностью гидрируются, и отходящий поток, богатый бутаном, получается в линии 56. Такой богатый бутаном поток может возвращаться в качестве сырья в установку 5 парового крекинга по линии 57а, чтобы получать дополнительный этилен и/или пропилен. По существу, полное гидрирование происходит, когда С4 отходящий поток реактора содержит концентрацию олефина 1% масс. или меньше, предпочтительно 0,1% масс. или меньше в расчете на все углеводороды в отходящем потоке, и достигается путем подстройки условий гидрирования, таких как отношение парциального давления водорода к олефинам в реакторе гидрирования. При подаче С4 фракции или сырья в установку крекинга предпочтительно, когда С4 фракция или сырье является, по существу, полностью гидрированным. В еще одном варианте осуществления, показанном на фигуре 2, гидрирование выполняют в два этапа. Первый этап селективного гидрирования в первой зоне 54а используется, чтобы гидрировать бутадиен в бутен, и часть богатого бутеном, отходящего потока 56а возвращается в качестве дополнительного сырья по линии 58 в блок 8 конверсии ОВО. Остальное подвергают жесткому гидрированию во второй зоне 54b, и богатый бутаном поток получают в линии 56b и, по меньшей мере, частично возвращают по линии 60 в установку 5 парового крекинга. Отходящий поток или результирующий поток 56с также может выпускаться, и может, например, направляться в LPG резервуар. Ясно, что, если желательно, отходящий или результирующий потоки могут также выпускаться, если желательно, из линий 44 или 56а (не показано).

В одном предпочтительном варианте осуществления этап крекинга выполняют при низкой жесткости. Жесткость надлежащим образом задается конверсией этана в низшем парафиновом сырье за один проход через установку парового крекинга, т.е. отношением (массовым) этана, крекированного в другие продукты и, следовательно, не присутствующего в отходящем потоке, к этану в низшем парафиновом сырье. Жесткость с конверсией этана менее чем 65% масс. считается низкой, в особенности жесткость с 60% масс. или меньше, и очень низкая жесткость с 50% масс. или меньше. В данной области техники известно, как регулировать жесткость (конверсию), которая, главным образом, зависит от разбавления паром, выходного давления спирали и времени пребывания в зоне крекинга, а также температуры.

Работа установки парового крекинга при низкой жесткости имеет ряд преимуществ. При низкой жесткости селективность в этилен является высокой, и образуется меньше побочных продуктов. Это желательно, чтобы превращать ценное этановое сырье в максимум этилена. Другим преимуществом является то, что полная селективность в С2-С4 низшие олефины увеличивается со снижением жесткости, и что образование побочных продуктов, таких как метан и С5+, уменьшается. Когда бутилены могут быть возвращены, в особенности на этап ОВО, чистая конверсия в этилен и пропилен максимизируется. В одиночно стоящей установке крекинга этана недостатком работы при низкой жесткости является то, что отходящий поток содержит относительно большое количество этана, который необходимо отделять и возвращать в установку крекинга, увеличивая расход топлива и капитальные расходы на тонну этилена. В интегрированной системе из установки парового крекинга и реактора конверсии ОВО, однако, это может быть, по меньшей мере, частично скомпенсировано тем фактом, что отходящие потоки конверсии ОВО имеют обычно более высокую концентрацию этилена по сравнению с концентрацией этана в отходящем потоке установки крекинга. Объединенный отходящий поток, следовательно, имеет более высокое мольное отношение этилен/этан, чем отходящий поток установки крекинга.

Особое преимущество может быть, когда завод с установкой парового крекинга модернизируют путем добавления системы конверсии ОВО. Когда, например, подача этанового сырья в установку крекинга снижается, например, из-за обеднения источника природного или попутного газа, работа при меньшей жесткости сначала увеличивает выход этилена и, по меньшей мере, частично компенсирует недостаток этанового сырья. Кроме того, преимущества синергизма получаются от интеграции с системой конверсии ОВО. Для отдельно стоящей системы крекинга в ситуации меньшей подачи этанового сырья секция переработки продукта не будет использоваться до полной мощности, так как меньшее полное количество сырья будет обрабатываться. Кроме того, отношение ценных продуктов к непрореагировавшему сырью, обрабатываемому в секции обработки, будет меняться неблагоприятно при работе с меньшей жесткостью, увеличивая расходы обработки на тонну продукта. При интеграции системы конверсии ОВО объединенная секция обработки может работать при более высоких отношениях продуктов к непрореагировавшему сырью. Дополнительно, мощность, которая стала доступной в секции обработки установки крекинга, также может быть использована для обработки продуктов из системы конверсии ОВО. Снижение жесткости работы установки парового крекинга создает некоторое пространство для отходящего потока конверсии ОВО, объединяемого с отходящим потоком установки крекинга, для обработки в существующей секции обработки установки крекинга этана, для которой известно, что части секций сжатия и охлаждения требуют наибольших капитальных затрат и, следовательно, обычно являются наиболее ограничивающими элементами.

Другим недостатком работы отдельно стоящей установки крекинга этана при меньшей жесткости является то, что расход энергии для нагрева печи на единицу этиленового продукта увеличивается из-за большей рециркуляции непревратившегося этана. В интегрированной системе, однако, это создает пространство для выгодной энергетической интеграции. В одном варианте осуществления перегретый пар, требуемый для добавления в систему конверсии ОВО (линия 19), может генерироваться в секции конверсии печи крекинга. В этом случае не требуется отдельно нагревателя для генерации пара ОВО или перегрева. Этановые печи обычно оборудуют пучками труб в секции конверсии для генерации перегретого пара высокого давления, например, 110 бар путем перегрева пара высокого давления, образованного вне печи в переходном линейном обменнике. Системы конверсии ОВО обычно требуют пар низкого давления (меньше чем 5 бар), поэтому пучок труб низкого давления будет подходящим образом устанавливаться в секции конверсии для получения пара при температуре и давлении, требуемых в системе конверсии ОВО. Эта возможность показана на фигуре 3, где пар низкой температуры/низкого давления подается по линии 64 в пучок труб 66, так что требуемый пар получается в линии 19.

Еще одно преимущество работы установки парового крекинга при низкой жесткости получается в случае, когда С4 сырье, в особенности бутан, дополнительно подают с этаном в установку парового крекинга. Бутан может быть возвращаемым потоком, но может, в принципе, также поступать из внешнего источника. Распределение продуктов от крекинга бутана выгодно изменяется при меньшей жесткости. В общем, хорошо известно, что бутан крекируется легче, чем этан в одинаковых условиях крекинга, т.е. конверсия бутана обычно выше, чем конверсия этана. Продукты крекинга бутана более разнообразны, чем продукты крекинга этана. Меньшая жесткость увеличивает выход низших олефинов от крекинга бутана, в особенности увеличивается объединенный выход этилена + пропилена + бутилена, а образование побочных продуктов, таких как метан и С5+, снижается. Это дает дополнительную выгоду снижения содержания тяжелых углеводородов в сборнике блока охлаждения, которое обычно ограничивает поступление С4 в отсутствие первичной ректификационной колонны. Это особенно выгодно, когда бутилены возвращают в систему конверсии ОВО для дополнительного превращения в этилен и пропилен. Эти преимущества особенно велики для изобутана. Изобутан имеет тенденцию крекироваться на пропилен и (нежелательный) метан. При меньшей жесткости эта реакция крекинга протекает относительно меньше, и образуется относительно больше изобутилена, который может перерабатываться с выгодой на этапе реакции ОВО.

Эти преимущества уже могут быть реализованы, если жесткость крекинга бутана такова, что конверсия бутана составляет 98% масс. или меньше, в особенности 97% масс. или меньше, особенно 95% масс. или меньше. Такие жесткости крекинга бутана могут быть получены одновременно с низкой этановой жесткостью, обсуждаемой выше. Еще более явные преимущества могут быть получены при низких конверсиях бутана 90% масс. или меньше, 75% масс. или меньше, 60% масс. или меньше, в особенности 50% масс. или меньше. Жесткость крекинга бутана подходящим образом задается конверсией бутанового сырья за один проход через зону крекинга.

Такую низкую конверсию бутана трудно получить в ситуации совместной подачи с этаном в печь крекинга, так как конверсия этана будет существенно ниже, так что выгоды от работы при низкой жесткости не перевешивают дополнительное усилие для рециркуляции этана. Поэтому, в особом варианте осуществления, организована установка крекинга, предназначенная для работы при низкой жесткости крекинга бутана, которая может работать при желаемой конверсии бутана, например, при 90% масс. или меньше, как обсуждается выше. Отходящий поток из такой установки крекинга бутана низкой жесткости может в особом варианте осуществления подаваться прямо в блок конверсии ОВО. Фигура 4 показывает особый путь выполнения этого. Вариант осуществления на фигуре 4 также включает в себя две зоны гидрирования 54а и 54b подобно варианту осуществления на фигуре 2. По меньшей мере, часть отходящего потока 56b из второй зоны гидрирования 54b смешивается по линии 72 с паром в линии 74 до того, как пар перегревают в печи 78 перегрева до желаемой температуры для подачи в систему конверсии ОВО. Печь перегрева, таким образом, может действовать как установка парового крекинга для богатого бутаном отходящего потока. Она может нагревать смесь, содержащую пар и бутан, например, до 650°С или выше, в особенности 700°С или выше, например, 740°С. В зависимости от времени пребывания в печи конверсия бутанов может быть, например, в интервале 10-70% масс., в особенности 20-60% масс. Если такая работа желательна, предпочтительно использовать отдельную печь перегрева, как показано на фигуре 4, вместо печи перегрева, интегрированной в секции конверсии печи установки парового крекинга, как обсуждается со ссылкой на фигуру 3. Крекинг бутана также дает некоторое количество кокса, который обычно необходимо периодически удалять, что труднее в обычном пучке труб, который находится в отдельно стоящей печи.

Альтернативно подмешиванию богатого бутаном сырья из линии 56b в пар до перегрева, его можно также смешивать с перегретым паром, т.е. после перегрева до, например, 650°С или выше, в особенности 700°С или выше, например, 740°С или выше, и такие температуры будут также обеспечивать умеренные условия крекинга для бутана. Это может ограничивать время пребывания, отложение кокса из-за горячих точек в секции излучения печи и может снижать конверсию бутанов до 30% масс. или меньше, например, до 15-30% масс. Это также отчасти охлаждает разбавляющий пар вследствие эндотермической природы крекинга С4. Для этой работы может быть использована отдельная печь перегрева, показанная на фигуре 4, или печь перегрева в секции конвекции печи парового крекинга. Последняя возможность изображена на фигуре 5. Обычно богатый бутаном поток будет гораздо меньше, чем поток пара, так что бутан будет очень разбавленным в паре, например бутан:пар <1:10 масс/масс. Возврат богатого бутаном сырья на этап конверсии ОВО через этап умеренного гидрокрекинга (например, в комбинации с перегретым паром, как обсуждается) является выгодным, пока насыщенные С4 соединения крекируются больше, чем образуются в системе конверсии ОВО за проход, так как в этом случае предотвращается нарастание насыщенных С4 соединений.

Пропан также может возвращаться в зону крекинга для дополнительного выхода низших олефинов, в особенности, когда бутан также возвращается. В сырье для системы крекинга низших парафинов пропан может присутствовать, например, в количестве 1-50% масс. Бутан предпочтительно присутствует в количестве 15% масс. или меньше, предпочтительн