一种石脑油产物耦合的系统及方法与流程

本发明涉及能源工业，尤其涉及一种石脑油产物耦合的系统及方法。

背景技术：

1、石脑油是石油炼制过程中的重要中间产品，传统工艺中，石脑油通常作为蒸汽裂解制乙烯的原料，或通过加氢裂化生产轻质油品。然而，随着化工产业对低碳烯烃、高附加值油品的需求不断提升，传统的单一加工工艺已无法满足资源高效利用的需求。

2、现有技术中，石脑油加氢裂化、c3~c4的成分分离、混合脱氢、齐聚等工艺通常独立运行，存在以下技术缺陷：

3、氢源浪费：加氢裂化单元需要消耗大量外购氢气，而脱氢单元副产的氢气未能有效回收利用，导致氢资源利用率低，生产成本高；

4、耗过高：各单元之间缺乏有效的热集成，加氢裂化的高温反应热、脱氢单元的余热未能梯级回收，导致系统整体能耗高，碳排放量大；

5、例如，cn202310054993.7公开了一种石脑油加氢裂化方法，仅实现了加氢裂化单元的优化，未能与后续的脱氢、分离工艺进行耦合；cn202410540746.7 公开了一种轻质油生产烯烃料的加氢裂化方法，仅实现了产物的初步分离，未涉及热氢碳的深度耦合，系统能耗与氢耗仍处于较高水平。

6、因此，开发一种能够实现热、氢深度耦合的石脑油加工工艺，成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于现有的石脑油工艺中氢源浪费，未能有效回收利用，工艺能耗过高，碳排放量大，为此，本发明提供一种石脑油产物耦合的系统及方法，以达到将石脑油加氢裂化产物分离出c3、c4烷烃与lpg（液化石油气）混合进行混合脱氢，脱氢产物分离出的烯烃进行齐聚热氢碳深度耦合方法，解决现有技术中氢源浪费、能耗高、分离精度不足的目的。

2、为了解决上述技术问题，第一方面，本发明提供了一种石脑油产物耦合的系统，包括加氢裂化反应器、热集成换热器、加氢裂化冷却器、脱c1~c2分离器、脱丙烷塔、脱丁烷塔、混合脱氢反应器、lpg混合进料加热器、混合脱氢产物冷却器、混合脱氢产物分离单元、齐聚反应器、变压吸附装置、加热炉和压缩单元；

3、所述加氢裂化反应器包括加氢裂化产物管路、脱氢副产氢气管路和原料进料管路；

4、所述热集成换热器包括预热前混合lpg进料管路、预热后混合lpg进料管路、烯烃进料管路、预热后烯烃出料管路和加氢裂化出料管路；

5、所述脱c1~c2分离器包括脱c1~c2分离器进料管路、脱c1~c2分离器出料管路和c1~c2（含氢气）排出管路；

6、所述脱丙烷塔包括脱丙烷塔进料管路、脱丙烷塔出料管路和c4+产物出料管路；

7、所述脱丁烷塔包括脱丁烷塔进料管路、脱丁烷塔出料管路和c5+产物出料管路；

8、所述加热炉包括加热炉进料管路、加热炉出料管路；

9、所述混合脱氢反应器包括混合脱氢反应器进料管路、混合脱氢反应器出料管路；

10、所述lpg混合进料加热器包括预热后混合lpg进料管路、lpg混合进料加热器第一出料管路、混合脱氢反应器出料管路、lpg混合进料加热器第二出料管路；

11、混合脱氢产物冷却器包括混合脱氢产物冷却器进口管路和混合脱氢产物冷却器出口管路；

12、所述混合脱氢产物分离单元包括分离单元进料管路、烯烃出料管路、c3和c4出料管路、氢气出料管路；

13、所述齐聚反应器包括烯烃进料管路和齐聚产物管路；

14、所述变压吸附装置包括初产氢气管路、燃气回收管路和燃气出料管路；

15、加氢裂化反应器通过加氢裂化产物管路与热集成换热器连接，热集成换热器通过加氢裂化出料管路与加氢裂化冷却器连接，热集成换热器通过烯烃进料管路与齐聚反应器连接，加氢裂化冷却器通过脱c1~c2分离器进料管路与脱c1~c2分离器连接，脱c1~c2分离器通过脱c1~c2分离器出料管路与脱丙烷塔进料管路连接，脱丙烷塔通过脱丙烷塔出料管路排出丙烷，脱丁烷塔通过塔顶出料管路排出丁烷；丙烷与丁烷先汇合，再与混合脱氢产物分离单元的c3和c4出料管路一同接入预热前混合lpg进料管路，形成混合lpg原料，所述脱丁烷塔的c5+产物出料管路与原料进料管路连接，热集成换热器通过预热后混合lpg进料管路与lpg混合进料加热器连接，lpg混合进料加热器第二出料管路与加热炉进口连接，加热炉通过混合脱氢反应器进料管路与混合脱氢反应器连接，混合脱氢反应器通过混合脱氢反应器出料管路与lpg混合进料加热器的热侧进口管路连接，lpg混合进料加热器通过lpg混合进料加热器第一出料管路与混合脱氢产物冷却器连接；混合脱氢产物冷却器通过分离单元进料管路与混合脱氢产物分离单元连接，混合脱氢产物分离单元通过烯烃出料管路与烯烃进料管路连接，混合脱氢产物分离单元通过c3和c4出料管路与预热前混合lpg进料管路连接，混合脱氢产物分离单元通过氢气出料管路连接变压吸附装置，变压吸附装置通过初产氢气管路与压缩单元连接，压缩单元通过脱氢副产氢气管路与加氢裂化反应器连接，变压吸附装置通过燃气回收管路与加热炉连接。

16、本发明的核心创新点在于实现了热、氢的深度耦合：

17、氢耦合：混合脱氢副产物的氢气经过提纯后，90%以上供给加氢裂化单元作为氢源，实现氢源的内部循环，大幅降低外购氢的消耗，氢气自给率可达85%以上；热耦合：利用加氢裂化单元出口的高温产物（360~400℃），通过热集成换热器预热混合lpg原料，将原料从常温预热至500~530℃，回收反应热的同时，减少脱氢单元的加热负荷，系统整体能耗降低30%以上。

18、同时，本发明创造性地将加氢裂化反应器、热集成换热器、混合脱氢反应器、齐聚反应器等单元进行有机耦合，打破了传统单一原料加工的模式。相较于现有技术，本发明的工艺耦合并非简单的单元拼接，而是通过管路连接与循环设计，使各单元的产物与副产物形成精准匹配，如加氢裂化产物的余热为lpg原料及烯烃预热提供能量脱氢产物为lpg原料进一步预热，脱氢副产氢气及加氢裂化单元富裕氢气为加氢裂化提供氢源，未反应的c3、c4组分循环回脱氢反应器，形成双循环。

19、本发明还通过热集成换热器，实现了能量与资源的高效利用。一方面，利用加氢裂化产物的余热预热lpg原料，同时完成加氢裂化产物的降温，无需额外增设加热或冷却设备，大幅降低系统能耗，相较于传统工艺，能耗大大降低；另一方面，构建了氢气、c3、c4组分、丙烷、丁烷的循环，资源利用率大大提升。

20、本发明中，c3和c4指的是含有3个碳原子的烷烃或烯烃等，c4指的是含有4个碳原子的烷烃或烯烃等。c1~c2指的是含有1或2个碳原子的化学成分，一般为烷烃或烯烃。c4+产物指的是碳原子数大于等于4的烷烃、烯烃等成分，c5+产物指的是碳原子数大于等于5的烷烃、烯烃等成分。

21、第二方面，本发明提供了一种石脑油产物耦合循环利用的方法，所述方法包括使用第一方面中所述的系统循环利用石脑油和lpg生产含碳产品。

22、优选地，所述方法包括如下步骤：

23、（1）将石脑油通过加氢裂化反应器的原料进料管路输送加氢裂化反应器，加氢裂化反应得到加氢裂化产物；

24、（2）将步骤（1）得到的加氢裂化产物通过加氢裂化产物管路输送至热集成换热器，降温后通过加氢裂化出料管路，经加氢裂化冷却器、脱丙烷塔、脱丁烷塔分离出丙烷和丁烷，然后与混合脱氢产物分离单元分离出的c3和c4烷烃混合，混合后的物料经原料调配模块计算出需要外送的lpg原料；

25、混合lpg物料通过热集成换热器、lpg混合进料加热器、加热炉预热后，经混合脱氢反应器进料管路进入混合脱氢反应器；

26、（3）步骤（2）中混合lpg物料在混合脱氢反应器中进行混合反应得到脱氢产物和氢气，所述脱氢产物通过混合脱氢反应器出料管路、依次经过lpg混合进料加热器、混合脱氢产物冷却器，通过分离单元进料管路进入混合脱氢产物分离单元得到烯烃组分、c3和c4组分、氢气；

27、步骤（2）中所述加氢裂化产物在脱丙烷塔中进行反应得到丙烷和c4+组分；

28、（4）步骤（3）中所述烯烃组分通过烯烃出料管路、热集成换热器、烯烃进料管路进入齐聚反应器，发生齐聚反应得到齐聚产物；

29、步骤（3）中所述c3和c4组分通过c3和c4出料管路、预热前混合lpg进料管路送回至热集成换热器，经过加热炉送至混合脱氢反应器；

30、步骤（3）中所述氢气通过氢气出料管路，经过变压吸附装置提纯后，通过初产氢气管路经压缩单元压缩后输送回至加氢裂化反应器；

31、步骤（3）中所述c4+组分通过c4+产物出料管路、脱丁烷塔进料管路输送至脱丁烷塔，反应得到丁烷和c5+组分，所述c5+组分经过c5+产物出料管路连接至原料进料管路，送回至加氢裂化反应器。

32、优选地，步骤（1）中所述加氢裂化反应的温度为320~400℃，例如可以是320℃、350℃、380℃或400℃等，压力为4~10mpa，例如可以是4 mpa、6 mpa、8 mpa或10 mpa等，氢油比为400~1000:1，例如可以是400:1、600:1、800:1或1000:1等，质量空速为1~2h-1，例如可以是1h-1、2 h-1等，催化剂为ni-w/al2o3加氢裂化催化剂。

33、优选地，步骤（2）中所述预热为：将温度由常温加热至500~530℃，例如可以是500℃、510℃、520℃或530℃等。

34、优选地，步骤（3）中所述混合脱氢反应的温度为580~600℃，例如可以是580℃、590℃或600℃等，压力为0.1~0.3mpa，例如可以是0.1 mpa、0.2 mpa或0.3 mpa等，质量空速0.8~1.5h-1，例如可以是0.8 h-1、0.9 h-1、1 h-1、1.2 h-1、1.4 h-1或1.5 h-1等，催化剂为pt-sn/al2o3脱氢催化剂。

35、优选地，步骤（4）中所述齐聚反应的温度为180~200℃，例如可以是180℃、190℃或200℃等，3.0~6.0mpa，例如可是3 mpa、4 mpa、5 mpa或6 mpa等，质量空速1.0~3.0h-1，例如可以是1h-1、2 h-1、3 h-1等，催化剂为固体磷酸催化剂。

36、实施本发明，具有以下有益效果：

37、本发明提供的石脑油加氢裂化产物分离出的c3、c4烷烃与lpg混合进行混合脱氢，脱氢产物分离出的烯烃进行齐聚热氢碳深度耦合方法。该方法通过将加氢裂化、纯c3、c4分离、lpg混合、混合脱氢、齐聚五个单元进行深度集成，实现了热、氢的深度耦合：脱氢单元副产的氢气供给加氢裂化单元，实现氢源内部循环，降低外购氢消耗；利用加氢裂化的高温产物预热脱氢原料，实现反应热的梯级利用，降低系统能耗。实验结果表明，本发明的方法可使外购氢消耗降低85%以上，系统能耗降低30%以上，显著提升了石脑油加工的经济效益与环保效益。