JP2020007321A - 原油を石油化学製品に転化する、エチレン収率の改善された方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料の生産を犠牲にして石油化学製品の生産が増加し収率が改善された、原油を石油化学製品に転化する統合方法の提供。【解決手段】炭化水素供給物に脱芳香族化を行い芳香族炭化水素及びナフテン炭化水素の豊富な第１の流れと、アルカンの豊富な第２の流れとを生成する工程、（ｂ）前記芳香族炭化水素およびナフテン炭化水素の豊富な第１の流れに開環を行って、アルカンを生成する工程、及び（ｃ）前記方法において生成されたアルカンにオレフィン合成を行う工程、を有し、炭化水素供給物が、該方法において原油蒸留により生成されたナフサ、灯油及び軽油の１つ以上；並びに該方法において生成された精製ユニット由来軽質蒸留物及び／又は精製ユニット由来中間蒸留物を含むものである、原油蒸留、脱芳香族化、開環、およびオレフィン合成を含む、原油を石油化学製品に転化する統合方法。【選択図】なし

Description

本発明は、原油蒸留、脱芳香族化、開環、およびオレフィン合成を含む、原油を石油化学製品に転化する統合方法に関する。さらに、本発明は、原油蒸留ユニット、脱芳香族化ユニット、開環ユニット、およびオレフィン合成ユニットを備えた、原油を石油化学製品に転化するためのプロセス装置に関する。

燃料の生産を犠牲にして、高価値の化学物質の生産を増加させるために、原油精製を、熱分解水蒸気分解ユニットなどの下流の化学プラントと統合できることがすでに記載されている。

特許文献１には、燃料製品および化学製品を製造するための統合原油精製設備であって、原油の石油化学製品への約５０％の転化率および原油の燃料への約５０％の転化率を生じる相互に接続されたシステムにおいて、原油蒸留手段と、水素化分解手段と、遅延コークス化手段と、改質手段と、熱分解水蒸気分解ユニットおよび熱分解生成物分離ユニットを含むエチレンおよびプロピレン製造手段と、接触分解手段と、芳香族生成物回収手段と、ブタジエン回収手段と、アルキル化手段とを備えた統合原油精製設備が記載されている。

米国特許第３７０２２９２号明細書

石油精製操作を下流の化学プラントと統合するための従来の手段および方法の主な欠点は、そのような統合プロセスによりかなりの量の燃料がまだ製造されることである。さらに、石油精製操作を下流の化学プラントと統合するための従来の手段および方法のエチレン収率は、比較的低い。

本発明の課題は、石油精製操作を下流の化学プラントと統合するための手段および方法であって、燃料の生産を犠牲にして、石油化学製品の生産か増加した、手段および方法を提供することである。さらに、本発明の課題は、石油精製操作を下流の化学プラントと統合するための手段および方法であって、エチレン収率が改善された手段および方法を提供することである。

上記課題は、以下に記載され、特許請求の範囲に特徴付けられた実施の形態を提供することによって、解決される。

１つの態様において、本発明は、原油を石油化学製品に転化する統合方法に関する。この方法は、以下にさらに説明する、図１〜５にも提示されている。

それにより、本発明は、原油蒸留、脱芳香族化、開環、およびオレフィン合成を含む、原油を石油化学製品に転化する統合方法であって、
（ａ）炭化水素供給物に脱芳香族化を行って、芳香族炭化水素およびナフテン炭化水素の豊富な第１の流れと、アルカンの豊富な第２の流れとを生成する工程、
（ｂ）芳香族炭化水素およびナフテン炭化水素の豊富な流れに開環を行って、アルカンを生成する工程、および
（ｃ）この方法において生成されたアルカンにオレフィン合成を行う工程、
を有してなり、前記炭化水素供給物が、
この方法において原油蒸留により生成されたナフサ、灯油および軽油の１つ以上；並びに
この方法において生成された精製ユニット由来軽質蒸留物および／または精製ユニット由来中間蒸留物、
を含むものである統合方法を提供する。

慣習的に、Ｃ２およびＣ３オレフィンなどの石油化学製品は、原油に原油蒸留を行い、そのように得られた特定の原油分画に精製プロセスを行うことによって、製造される。本発明の文脈において、原油を石油化学製品に転化するプロセスのエチレン収率は、芳香族化合物およびナフテンに選択的に開環を行い、直鎖パラフィンおよびイソパラフィンの両方を含む、この方法において生成されたアルカンにオレフィン合成を行うことにより、同じ原油分画に直接水蒸気分解を行う場合と比べて、改善できることが分かった。ここに用いたように、「エチレン収率」という用語は、原油の総質量に対する、製造されたプロピレンの質量％に関する。

従来技術に、イソパラフィン、ナフテンおよび芳香族化合物からの直鎖パラフィンの分離に有用なプロセスが記載されている。例えば、米国特許出願公開第２００５／０１０１８１４Ａ１号明細書には、ナフサ供給流を軽質オレフィンに分解するプロセスであって、芳香族化合物およびナフテンをパラフィンに転化する工程、および開環反応装置と吸着分離ユニットを使用して、イソパラフィンと直鎖パラフィンを分離する工程を有してなるプロセスが記載されている。米国特許出願公開第２００５／０１０１８１４Ａ１号明細書によるプロセスにおいて、イソパラフィンを含む非直鎖パラフィンは、ラフィネート流として吸着分離ユニットから排出され、このラフィネート流に、続いて、開環反応が行われる。米国特許出願公開第２００５／０１０１８１４Ａ１号明細書には、炭化水素供給物が、芳香族炭化水素およびナフテン炭化水素の豊富な第１の流れと、アルカンの豊富な第２の流れとに分離される脱芳香族化工程を含むプロセスであって、ここでのアルカンは、本発明の方法におけるように、直鎖パラフィンおよびイソパラフィンの両方からなるものである、プロセスは記載されていない。

それに応じて、本発明は、原油蒸留、脱芳香族化、開環、およびオレフィン合成を含む、原油を石油化学製品に転化する統合方法であって、
（ａ）炭化水素供給物に脱芳香族化を行って、芳香族炭化水素およびナフテン炭化水素の豊富な第１の流れと、アルカンの豊富な第２の流れとを生成する工程、
（ｂ）芳香族炭化水素およびナフテン炭化水素の豊富な流れに開環を行って、アルカンを生成する工程、および
（ｃ）この方法において生成されたアルカンにオレフィン合成を行う工程、
を有してなり、前記炭化水素供給物が、
この方法において原油蒸留により生成されたナフサ、灯油および軽油の１つ以上；並びに
この方法において生成された精製ユニット由来軽質蒸留物および／または精製ユニット由来中間蒸留物、
を含むものであり、
アルカンが直鎖パラフィンおよびイソパラフィンの両方からなるものである統合方法を提供する。

したがって、「前記方法において原油蒸留により生成されたナフサ、灯油および軽油の１つ以上」という用語は、ナフサ、灯油および軽油の１種類以上が、本発明の統合方法に含まれる原油蒸留プロセス工程により生成されることを意味する。さらに、「前記方法において生成された精製ユニット由来軽質蒸留物および／または精製ユニット由来中間蒸留物」という用語は、その精製ユニット由来軽質蒸留物および／または精製ユニット由来中間蒸留物が、本発明の統合方法に含まれる精製ユニットプロセス工程により生成されることを意味する。

したがって、本発明において、脱芳香族化が行われる炭化水素供給物は、
この方法において原油蒸留により生成されたナフサ、灯油および軽油の１つ以上；並びに
この方法において生成された精製ユニット由来軽質蒸留物および／または精製ユニット由来中間蒸留物、
を含む。

本発明において脱芳香族化が行われる炭化水素供給物が、
この方法において原油蒸留により生成されたナフサ、灯油および軽油の２つ以上；並びに
この方法において生成された精製ユニット由来軽質蒸留物および／または精製ユニット由来中間蒸留物、
を含むことが好ましい。

本発明において脱芳香族化が行われる炭化水素供給物が、
この方法において原油蒸留により生成されたナフサ、灯油および軽油；並びに
この方法において生成された精製ユニット由来軽質蒸留物および／または精製ユニット由来中間蒸留物、
を含むことがより好ましい。

本発明において脱芳香族化が行われる炭化水素供給物が、
この方法において原油蒸留により生成されたナフサ、灯油および軽油の１つ以上；並びに
この方法において生成された精製ユニット由来軽質蒸留物および精製ユニット由来中間蒸留物、
を含むことが特別に好ましい。

本発明において脱芳香族化が行われる炭化水素供給物が、
この方法において原油蒸留により生成されたナフサ、灯油および軽油の２つ以上；並びに
この方法において生成された精製ユニット由来軽質蒸留物および精製ユニット由来中間蒸留物、
を含むことがより特別に好ましい。

本発明において脱芳香族化が行われる炭化水素供給物が、
この方法において原油蒸留により生成されたナフサ、灯油および軽油；並びに
この方法において生成された精製ユニット由来軽質蒸留物および精製ユニット由来中間蒸留物、
を含むことが最も好ましい。

統合方法において行われる工程の流れ図 統合方法において行われる別の工程の流れ図 統合方法において行われるさらに別の工程の流れ図 統合方法において行われるまた別の工程の流れ図 統合方法において行われるさらなる別の工程の流れ図

ここに用いた「原油」という用語は、地層から抽出された未精製形態の石油を称する。この原油という用語は、水油分離および／またはガス油分離および／または脱塩および／または安定化が施されたものも含むことも理解されるであろう。アラビアン・ヘビー原油、アラビアン・ライト原油、他の湾岸国の原油、ブレント原油、北海原油、北および西アフリカ産原油、インドネシア産原油、中国産原油、およびそれらの混合物だけでなく、シェール油、タールサンド、コンデンセートおよびバイオ油を含むどんな原油も、本発明の方法のための原料物質として適している。本発明の方法への供給物として使用される原油が、ＡＳＴＭ Ｄ２８７標準により測定して、２０°ＡＰＩを超えるＡＰＩ比重を有する従来の石油であることが好ましい。本発明の方法に使用される原油が、３０°ＡＰＩを超えるＡＰＩ比重を有する軽質原油であることがより好ましい。本発明の方法に使用される原油がアラビアン・ライト原油を含むことが最も好ましい。アラビアン・ライト原油は、典型的に、３２〜３６°ＡＰＩの間のＡＰＩ比重および１．５〜４．５質量％の間の硫黄含有量を有する。

ここに用いた石油化学製品（"petrochemicals"および"petrochemical products"）という用語は、燃料として使用されない、原油に由来する化学製品に関する。石油化学製品は、化学製品および高分子を製造するための基礎原料として使用されるオレフィン類および芳香族化合物を含む。高価値の石油化学製品としては、オレフィン類および芳香族化合物が挙げられる。典型的な高価値のオレフィンとしては、以下に限られないが、エチレン、プロピレン、ブタジエン、ブチレン−１、イソブチレン、イソプレン、シクロペンタジエンおよびスチレンが挙げられる。典型的な高価値の芳香族化合物としては、以下に限られないが、ベンゼン、トルエン、キシレンおよびエチルベンゼンが挙げられる。

ここに用いた「燃料」という用語は、エネルギー担体として使用される原油に由来する生成物に関する。明確な化合物の一群である石油化学製品とは異なり、燃料は、典型的に、様々な炭化水素化合物の複合混合物である。石油精製所で通常製造される燃料としては、以下に限られないが、ガソリン、ジェット燃料、ディーゼル燃料、重油燃料、および石油コークスが挙げられる。

ここに用いた「原油蒸留ユニットにより生じた気体」または「気体分画」という用語は、周囲温度で気体である原油蒸留プロセスにおいて得られる分画を称する。したがって、原油蒸留に由来する「気体分画」は、主にＣ１〜Ｃ４炭化水素を含み、硫化水素および二酸化炭素などの不純物をさらに含むことがある。本明細書において、原油蒸留により得られる他の石油分画は、「ナフサ」、「灯油」、「軽油」および「残油」と称される。ナフサ、灯油、軽油および残油という用語は、ここでは、石油精製プロセスの分野において一般的な通義を有するものとして使用される；Alfke et al. (2007) Oil Refinin, Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry and Speight (2005) Petroleum Refinery Processes, Krik-Othmer Encyclopedia of Chemical Technologyを参照のこと。この点に関して、原油に含まれる炭化水素化合物の複合混合物および原油蒸留プロセスに対する技術的な限界のために異なる原油蒸留分画の間には重複があるであろうことを留意のこと。ここに用いた「ナフサ」という用語は、好ましくは、約２０〜２００℃、より好ましくは３０〜１９０℃の沸点範囲を有する、原油蒸留により得られる石油分画に関する。軽質ナフサは、好ましくは、約２０〜１００℃、より好ましくは約３０〜９０℃の沸点範囲を有する分画である。重質ナフサは、好ましくは、約８０〜２００℃、より好ましくは約９０〜１９０℃の沸点範囲を有する。ここに用いた「灯油」という用語は、好ましくは、約１８０〜２７０℃、より好ましくは約１９０〜２６０℃の沸点範囲を有する、原油蒸留により得られる石油分画に関する。ここに用いた「軽油」という用語は、好ましくは、約２５０〜３６０℃、より好ましくは約２６０〜３５０℃の沸点範囲を有する、原油蒸留により得られる石油分画に関する。ここに用いた「残油」という用語は、好ましくは、約３４０℃超、より好ましくは約３５０℃超の沸点を有する、原油蒸留により得られる石油分画に関する。

ここに用いたように、「精製ユニット」という用語は、原油の石油化学製品および燃料への化成のための石油化学プラントコンビナートの一部に関する。この点に関して、水蒸気分解装置などの、オレフィン合成のためのユニットも、「精製ユニット」を表すものと考えられることに留意のこと。本明細書において、精製ユニットにより生成されるまたは精製ユニット運転において生成される様々な炭化水素流は：精製ユニット由来気体、精製ユニット由来軽質蒸留物、精製ユニット由来中間蒸留物、および精製ユニット由来重質蒸留物と称される。したがって、精製ユニット由来蒸留物は、原油分画と対照的に、化成が行われ、続いて、分離、例えば、蒸留または抽出が行われる結果として得られる。「精製ユニット由来気体」という用語は、周囲温度で気体である、精製ユニットにおいて生成される生成物の分画に関する。したがって、精製ユニット由来気体流は、ＬＰＧおよびメタンなどの気体化合物を含むことがある。精製ユニット由来気体流に含まれる他の成分は、水素および硫化水素であることがある。軽質蒸留物、中間蒸留物および重質蒸留物という用語は、ここでは、石油精製プロセスの分野における一般的な通義を有するものとして使用される；Speight, J.G. (2005) loc. Cit.参照のこと。この点に関して、精製ユニットの運転により生成される生成物流中に含まれる炭化水素化合物の複合混合物および様々な蒸留分画を分離するために使用される蒸留プロセスに対する技術的な限界のために、それらの異なる分画の間には重複があるであろうことに留意のこと。精製ユニット由来軽質蒸留物は、好ましくは、約２０〜２００℃、より好ましくは約３０〜１９０℃の沸点範囲を有する、精製ユニットプロセスにおいて得られる炭化水素蒸留物である。「軽質蒸留物」は、しばしば、芳香環を１つ有する芳香族炭化水素が比較的豊富である。精製ユニット由来中間蒸留物は、好ましくは、約１８０〜３６０℃、より好ましくは約１９０〜３５０℃の沸点範囲を有する、精製ユニットプロセスにおいて得られる炭化水素蒸留物である。「中間蒸留物」は、芳香環を２つ有する芳香族炭化水素が比較的豊富である。精製ユニット由来重質蒸留物は、好ましくは、約３４０℃超、より好ましくは約３５０℃超の沸点を有する、精製ユニットプロセスにおいて得られる炭化水素蒸留物である。「重質蒸留物」は、縮合芳香環を有する炭化水素が比較的豊富である。

「アルカン」という用語は、ここでは、既定の意味を有するものとして使用され、したがって、一般式Ｃ_nＨ_2n+2を有し、それゆえ、水素原子および飽和炭素原子から完全になる非環式の分岐または未分岐炭化水素を表す；例えば、IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, 2^nd ed. (1997)を参照のこと。したがって、「アルカン」という用語は、未分岐アルカン（「直鎖パラフィン」または「ｎ−パラフィン」または「ｎ−アルカン」）および分岐アルカン（「イソパラフィン」または「イソアルカン」）を表すが、ナフテン（シクロアルカン）は除外する。

「芳香族炭化水素」または「芳香族化合物」という用語は、当該技術分野で非常によく知られている。したがって、「芳香族炭化水素」という用語は、仮想的局在構造（ケクレ構造）の安定性より著しく大きい安定性（非局在化のために）を有する環状共役炭化水素に関する。所定の炭化水素の芳香族性を決定するための最も一般的な方法は、１Ｈ ＮＭＲスペクトルにおけるジアトロピシティー(diatropicity)、例えば、ベンゼン環のプロトンについて７．２から７．３ｐｐｍの範囲にある化学シフトの存在の観察である。

「ナフテン炭化水素」または「ナフテン」もしくは「シクロアルカン」という用語は、ここでは、既定の意味を有するものとして使用され、したがって、飽和環状炭化水素を表す。

「オレフィン」という用語は、ここでは、既定の意味を有するものとして使用される。したがって、オレフィンは、少なくとも１つの炭素−炭素二重結合を有する不飽和炭化水素化合物に関する。「オレフィン」という用語が、エチレン、プロピレン、ブタジエン、ブチレン−１、イソブチレン、イソプレンおよびシクロペンタジエンの２つ以上を含む混合物に関することが好ましい。

ここに用いた「ＬＰＧ」という用語は、「液化石油ガス」という用語の既定の頭字語を指す。ＬＧＰは、概して、Ｃ２およびＣ３炭化水素のブレンド（すなわち、Ｃ２およびＣ３炭化水素の混合物）からなる。

本発明の方法において生成される石油化学製品の１つはＢＴＸである。ここに用いた「ＢＴＸ」という用語は、ベンゼン、トルエンおよびキシレンの混合物に関する。本発明の方法において生成される製品が、エチルベンゼンなどの有用な芳香族炭化水素をさらに含むことが好ましい。したがって、本発明が、ベンゼン、トルエン、キシレンおよびエチルベンゼンの混合物（「ＢＴＸＥ」）を生成する方法を提供することが好ましい。生成される製品は、異なる芳香族炭化水素の物理的混合物であっても、異なる精製生成物流を提供するために、例えば、蒸留による、分離がさらに直接施されてもよい。そのような精製生成物流は、ベンゼン生成物流、トルエン生成物流、キシレン生成物流および／またはエチルベンゼン生成物流を含んでよい。

ここに用いたように、「＃」が正の整数である、「Ｃ＃炭化水素」という用語は、＃個の炭素原子を有する全ての炭化水素を記述することを意味する。さらに、「Ｃ＃＋炭化水素」という用語は、＃以上の炭素原子を有する全ての炭化水素分子を記述することを意味する。したがって、「Ｃ５＋炭化水素」という用語は、５以上の炭素原子を有する炭化水素の混合物を記述することを意味する。したがって、「Ｃ５＋アルカン」という用語は、５以上の炭素原子を有するアルカンに関する。

本発明の方法は原油蒸留を含み、この原油蒸留は、沸点の差に基づいて異なる原油分画を分離することを含む。ここに用いたように、「原油蒸留ユニット（crude distillation unitまたはcrude oil distillation unit）」という用語は、原油を分別蒸留により分画に分離するために使用される分留塔に関する；Alfke et al. (2007) loc.cit.を参照のこと。原油が、沸点のより高い成分（常圧残油または「残油(resid)」から軽油およびより軽質な分画を分離するために常圧蒸留ユニットにおいて処理されることが好ましい。本発明において、残油のさらなる分別のために残油を真空蒸留ユニットに通過させる必要はなく、残油を単一分画として処理することが可能である。しかしながら、比較的重質の原油供給物の場合、残油を真空軽油分画および減圧残油分画にさらに分離するために、真空蒸留ユニットを使用して、残油をさらに分別することが都合良いであろう。真空蒸留が使用される場合、真空軽油分画および減圧残油分画は、続く精製ユニットにおいて別々に処理されてもよい。例えば、具体的に言うと、減圧残油分画は、さらに処理される前に、溶媒脱歴に施されてもよい。ここに用いた「真空軽油」という用語は、好ましくは約３４０〜５６０℃、より好ましくは約３５０〜５５０℃の沸点範囲を有する、原油蒸留により得られる石油分画に関する。ここに用いた「減圧残油」という用語は、好ましくは約５４０℃超、より好ましくは約５５０℃超の沸点を有する、原油蒸留により得られる石油分画に関する。

ここに用いたように、「脱芳香族化ユニット」という用語は、混合炭化水素供給物からのＢＴＸおよびナフテンなどの芳香族炭化水素の分離のための精製ユニットに関する。混合炭化水素流を、主にパラフィンを含む流れおよび主に芳香族化合物と好ましくはナフテンを含む第２の流れに分離する好ましいプロセスの１つは、３つの主要な炭化水素処理塔：溶媒抽出塔、ストリッピング塔および抽出塔を備えた溶媒抽出ユニット内でその混合炭化水素流を処理する工程を有してなる。芳香族化合物の抽出に選択的な従来の溶媒は、軽質ナフテン種およびより少ない程度で、軽質パラフィン種を溶解させるのにも選択的であり、それゆえ、溶媒抽出塔の基部を出る流れは、溶解した芳香族種、ナフテン種および軽質パラフィン種と共に溶媒を含む。溶媒抽出塔の頂部から出る流れ（ラフィネート流としばしば称される）は、選択された溶媒に対して比較的不溶性のパラフィン種を含む。溶媒抽出塔の基部を出る流れは、次いで、蒸留塔において、蒸発ストリッピングに施される。ここでは、各種は、溶媒の存在下での相対的な揮発度に基づいて分離される。溶媒の存在下では、軽質パラフィン種は、同じ炭素原子数のナフテン種および特に芳香族種よりも高い相対的な揮発度を有し、それゆえ、軽質パラフィン種の大半は、蒸発ストリッピング塔からの塔頂流中に濃縮されるであろう。この流れは、溶媒抽出塔からのラフィネート流と組み合わされても、または別個の軽質炭化水素流として収集されてもよい。ナフテン種および特に芳香族種の大半は、それらの比較的低い揮発度のために、この塔の基部から出る溶媒と溶解炭化水素との混合流中に維持される。抽出ユニットの最後の炭化水素処理塔において、溶媒は、蒸留によって、溶解炭化水素種から分離される。この工程において、比較的沸点の高い溶媒は、その塔から基部流として回収され、一方で、主に芳香族種およびナフテン種を含む溶解炭化水素は、この塔の頂部から出る蒸気流として回収される。この後者の流れは、しばしば、抽出物と称される。本発明の芳香族溶媒抽出プロセスに使用してよい溶媒としては、スルホラン、テトラエチレングリコールおよびＮ−メチルピロリドンなどの、工業的芳香族化合物抽出プロセスに一般に使用される溶媒が挙げられる。これらの種は、水および／またはアルコールなどの他の溶媒または他の化学物質（共溶媒と呼ばれることもある）と組み合わせて使用してもよい。あるいは、分子篩分離または沸点に基づく分離などの、溶媒抽出以外の他の公知の方法を、脱芳香族化プロセスにおけるパラフィンからの芳香族化合物およびナフテンの分離に適用することができる。それゆえ、脱芳香族化プロセス工程により、主にパラフィンを含む流れ（「脱芳香族化により生成されたアルカンの豊富な流れ」）および芳香族化合物と好ましくはナフテンを主に含む第２の流れ（「脱芳香族化により生成された芳香族化合物およびナフテンの豊富な流れ」）が提供される。この脱芳香族化により生成されたアルカンの豊富な流れが、混合炭化水素流に含まれた、アルカンの８０質量％超、およびナフテンの６０質量％未満を含むことが好ましく、混合炭化水素流に含まれた、アルカンの８５質量％超、およびナフテンの５５質量％未満を含むことがより好ましい。脱芳香族化により生成された芳香族化合物およびナフテンの豊富な流れが、混合炭化水素流に含まれた、芳香族化合物の９０質量％超、およびナフテンの４０質量％超を含むことが好ましく、混合炭化水素流に含まれた、芳香族化合物の９５質量％超、およびナフテンの４５質量％超を含むことがより好ましい。

「開環ユニット」は、芳香環およびナフテン環の開環プロセスがその中で行われる精製ユニットを称する。開環は、ＬＰＧと、特定のプロセスおよび／または工程条件に応じて、軽質蒸留物とを生成するために、灯油と軽油の沸点範囲内、必要に応じて、真空軽油の沸点範囲内の沸点を有する芳香族炭化水素およびナフテン炭化水素が比較的豊富な供給物を転化するのに特に適した特定の水素化分解プロセスである。そのような開環プロセス（ＲＯプロセス）は、例えば、米国特許第３２５６１７６号および同第４７８９４５７号の各明細書に記載されている。そのようなプロセスは、ただ１つの固定床触媒反応装置、または未転化材料から所望の生成物を分離するための１つ以上の分別ユニットと一緒に直列になった２つのそのような反応装置のいずれからなってもよく、また反応装置の一方または両方に未転化材料を再循環させる能力も含んでよい。反応装置は、２００〜６００℃、好ましくは３００〜４００℃の温度、５〜２０質量％の水素（炭化水素原料に対して）と共に、３〜３５ＭＰａ、好ましくは５〜２０ＭＰａの圧力で運転されることがあり、その水素は、水素化−脱水素化および環開裂の両方に活性である二元機能触媒の存在下で、炭化水素原料と並流で流れても、または炭化水素原料の流動方向と向流に流れてもよく、その芳香環飽和および環開裂が行われることがある。そのようなプロセスに使用される触媒は、アルミナ、シリカ、アルミナ−シリカおよびゼオライトなどの酸性固体上に担持された金属形態または金属硫化物形態の、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｍｏ、ＷおよびＶからなる群より選択される元素を１つ以上含む。この点に関して、ここに用いた「上に担持された」という用語は、１つ以上の元素を触媒担体と併せ持つ触媒を提供するためのどの従来の様式も含む。触媒組成、作動温度、作動空間速度および／または水素分圧のいずれか１つまたは組合せを適用することによって、そのプロセスを、完全な飽和とそれに続く全環の開裂の方向に、または１つの芳香環を不飽和に維持し、その後、その１つを除いて全ての環の開裂の方向に導くことができる。後者の場合、そのＡＲＯプロセスにより、１つの芳香環および／またはナフテン環を有する炭化水素化合物が比較的豊富な軽質蒸留物（「ＲＯガソリン」）が生成される。本発明の文脈において、１つの芳香環またはナフテン環を完全なままにし、それゆえ、１つの芳香環またはナフテン環を有する炭化水素化合物が比較的豊富な軽質蒸留物を生成するために最適化された芳香環開環プロセスを使用することが好ましい。さらなる開環プロセス（ＲＯプロセス）が、米国特許第７５１３９８８号明細書に記載されている。したがって、そのＲＯプロセスは、芳香族水素化触媒の存在下での、１００〜５００℃、好ましくは２００〜５００℃、より好ましくは３００〜５００℃の温度、５〜３０質量％、好ましくは１０〜３０質量％の水素（炭化水素原料に対して）と共に２〜１０ＭＰａの圧力での芳香環飽和、および環開裂触媒の存在下での、２００〜６００℃、好ましくは３００〜４００℃の温度、５〜２０質量％の水素（炭化水素原料に対して）と共に１〜１２ＭＰａの圧力での環開裂を含むことがあり、その芳香環飽和および環開裂は、１つの反応装置または２つの連続した反応装置において行われてもよい。芳香族水素化触媒は、耐火性担体、典型的にアルミナ上のＮｉ、ＷおよびＭｏの混合物を含む触媒などの従来の水素化／水素化処理触媒であってよい。環開裂触媒は、遷移金属または金属硫化物成分および担体を含む。その触媒が、アルミナ、シリカ、アルミナ−シリカおよびゼオライトなどの酸性固体上に担持された金属形態または金属硫化物形態の、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｍｏ、ＷおよびＶからなる群より選択される元素を１つ以上含むことが好ましい。触媒組成、作動温度、作動空間速度および／または水素分圧のいずれか１つまたは組合せを適用することによって、そのプロセスを、完全な飽和とそれに続く全環の開裂の方向に、または１つの芳香環を不飽和に維持し、その後、その１つを除いて全ての環の開裂の方向に導くことができる。後者の場合、そのＲＯプロセスにより、１つの芳香環を有する炭化水素化合物が比較的豊富な軽質蒸留物（「ＲＯガソリン」）が生成される。本発明の文脈において、芳香環およびナフテン環の全てを開環し、それゆえ、１つの芳香環を有する炭化水素化合物が比較的豊富な軽質蒸留物を犠牲にして、アルカンを生成するために最適化された開環プロセスを使用することが好ましい。それでも、全ての芳香環が開環される様式においても、ＲＯプロセスはまだ、少量の蒸留物を生成するであろう。その蒸留物は、蒸留物を処理し、石油化学製品に、または石油化学製品へとさらにアップグレードできる中間生成物にアップグレードできる精製ユニットに再循環されることが好ましい。ＬＰＧを生成するための開環プロセスの他の例が、米国特許第７０６７４４８号明細書および米国特許出願公開第２００５／０１０１８１４号明細書に記載されている。

本発明の方法に使用される炭化水素供給物が、本発明の方法において原油蒸留により生成されるナフサ、灯油および軽油、並びにその方法において生成される精製ユニット由来軽質蒸留物および精製ユニット由来中間蒸留物を含むことがより好ましい。

オレフィン合成が行われる、前記方法において生成されるＬＰＧが、原油蒸留に由来する気体分画に含まれるＬＰＧおよび前記精製ユニット由来気体に含まれるＬＰＧを含むことが好ましい。

本発明の方法が、この方法において生成された精製ユニット由来アルカンに逆異性化を行って、オレフィン合成が行われるｎ−アルカンを生成することが好ましい。

イソアルカンにオレフィン合成を行う前に、イソアルカンを直鎖アルカンに転化することにより、そのオレフィン合成におけるエチレン収率を改善することができる。

Ｃ４〜Ｃ８アルカンに逆異性化を行って、イソ（分岐）Ｃ４〜Ｃ８アルカンを直鎖（未分岐）Ｃ４〜Ｃ８アルカンに転化することが好ましく、この直鎖Ｃ４〜Ｃ８アルカンに、続いて、オレフィン合成が行われる。

ここに用いたように、「逆異性化ユニット」という用語は、ナフサおよび／または精製ユニット由来軽質蒸留物中に含まれるイソブタンおよびイソアルカンなどのイソアルカンを直鎖アルカンに転化させるために作動される精製ユニットに関する。そのような逆異性化プロセスは、ガソリン燃料のオクタン価を増加させるための従来の異性化プロセスに密接に関連しており、特に、欧州特許出願公開第２２４３８１４Ａ１号明細書に記載されている。逆異性化ユニットへの供給流は、例えば、脱芳香族化により芳香族化合物およびナフテンを除去することよって、および／または開環プロセスを使用して、芳香族化合物およびナフテンをパラフィンに転化させることによって、パラフィン、好ましくはイソパラフィンが比較的豊富であることが好ましい。逆異性化ユニットにおいて高パラフィン系ナフサを処理する効果は、イソパラフィンの直鎖パラフィンへの転化により、水蒸気分解プロセスにおけるエチレンの収率が増加する一方で、メタン、Ｃ４炭化水素および分解ガソリンの収率が減少することである。逆異性化の工程条件は、５０〜３５０℃、好ましくは１５０〜２５０℃の温度、０．１〜１０ＭＰａ、好ましくは０．５〜４ＭＰａのゲージ圧、および触媒の体積当たり毎時の逆異性化可能な炭化水素供給物の０．２〜１５体積、好ましくは０．５〜５ｈ^-1の液空間速度を含むことが好ましい。パラフィンが豊富な炭化水素流の異性化に適していると当該技術分野で公知のどの触媒を逆異性化触媒として使用してもよい。逆異性化触媒が、ゼオライトおよび／またはアルミナなどの耐火性担体上に担持された１０族元素を含むことが好ましい。

ここに使用される開環プロセスにより、ＬＰＧを含む第１の流れと、Ｃ４＋アルカンを含む第２の流れとが生成され、このＣ４＋アルカンを含む第２の流れが、脱芳香族化により生成されたアルカンと組み合わされることが好ましい。

本発明の方法において生成されたＬＰＧをＣ４＋アルカンから分離することにより、そのＬＰＧおよびＣ４＋アルカンに、炭化水素供給物の性質に関して最適化された個別のオレフィン合成プロセスを行うことができる。

前記方法において原油蒸留により生成されたナフサと灯油と軽油の合計の好ましくは少なくとも５０質量％、より好ましくは少なくとも６０質量％、さらにより好ましくは少なくとも７０質量％、特に好ましくは少なくとも８０質量％、より特別に好ましくは少なくとも９０質量％、最も好ましくは少なくとも９５質量％に水素化分解が行われる。したがって、本発明の方法において、好ましくは５０質量％未満、より好ましくは４０質量％未満、さらにより好ましくは３０質量％未満、特に好ましくは２０質量％未満、より特別に好ましくは１０質量％未満、最も好ましくは５質量％未満の原油が燃料に転化される。

ここに用いたように、「オレフィン合成ユニット」という用語は、アルカンのオレフィンへの転化のためのプロセスが行われるユニットに関する。この用語は、以下に限られないが、熱分解または水蒸気分解などの非触媒プロセス、プロパン脱水素化またはブタン脱水素化などの触媒プロセス、および触媒水蒸気分解などの前者２つの組合せを含む、炭化水素のオレフィンへの転化のためのどのプロセスも含む。

本発明の方法に使用されるオレフィン合成が熱分解であることが好ましい。オレフィン合成方法として熱分解を選択することにより、エチレンの収率が改善される。

アルカンのオレフィンへの転化のための非常に一般的なプロセスは、「水蒸気分解」または「熱分解」を含む。ここに用いたように、「水蒸気分解」という用語は、飽和炭化水素が、エチレンおよびプロピレンなどのより小さい、しばしば不飽和の炭化水素に分解される石油化学プロセスに関する。水蒸気分解において、エタン、プロパンおよびブタンなどのガス状炭化水素供給物、またはそれらの混合物（気体熱分解）、もしくはナフサまたは軽油などの液体炭化水素供給物（液体熱分解）は、水蒸気で希釈され、酸素の不在下で炉内において手短に加熱される。典型的に、反応温度は７５０〜９００℃であるが、その反応は、非常に手短に、通常は５０〜１０００ミリ秒の滞留時間でしか行われない。好ましくは、比較的低い工程圧力は、大気圧から１７５ｋＰａのゲージ圧であるように選択されるべきである。最適条件での分解を確実にするために、炭化水素化合物であるエタン、プロパンおよびブタンがそれぞれの専用の炉内で別々に分解されることが好ましい。分解温度に達した後、気体が急冷されて、移送ラインの熱交換器内で、または冷却油を使用した急冷ヘッダの内部で反応を停止させる。水蒸気分解により、反応装置の壁上に、炭素の一形態であるコークスがゆっくりと堆積する。デコーキングには、炉をプロセスから隔離する必要があり、次いで、水蒸気流または水蒸気／空気混合物を炉のコイルに通過させる。これにより、硬い固体の炭素層が一酸化炭素と二酸化炭素に転化される。この反応が一旦完了したら、炉をラインに戻す。水蒸気分解により生成される生成物は、供給物の組成、炭化水素対水蒸気の比率および分解温度と炉内の滞留時間に依存する。エタン、プロパン、ブタンまたは軽質ナフサなどの軽質炭化水素供給物により、エチレン、プロピレン、およびブタジエンを含む、より軽質の高分子等級のオレフィンが多い生成物流が生じる。より重質の炭化水素（全範囲および重質ナフサおよび軽油分画）も、芳香族炭化水素の多い生成物を生じる。

水蒸気分解により生じた様々な炭化水素化合物を分離するために、その分解ガスは分別ユニットに施される。そのような分別ユニットは、当該技術分野で周知であり、重質蒸留物（「カーボンブラックオイル」）および中間蒸留物（「分解蒸留物」）が軽質蒸留物および気体から分離される、いわゆるガソリン分留装置を含むことがある。それに続く随意的な急冷塔において、水蒸気分解により生成される軽質蒸留物（「分解ガソリン」または「パイガス」）のほとんどは、軽質蒸留物を凝縮することによって、気体から分離されるであろう。それに続いて、気体に多数の圧縮段階が施されてもよく、ここで、軽質蒸留物の残りが、圧縮段階の間で気体から分離される。酸性気体（ＣＯ₂およびＨ₂Ｓ）も圧縮段階の間で除去されるであろう。続く工程において、熱分解により生成された気体は、カスケード冷凍システムの各段階で、気相中にほぼ水素しか残っていない状態に部分的に凝縮されるであろう。様々な炭化水素化合物は、続いて、単純な蒸留により分離してよく、ここで、エチレン、プロピレンおよびＣ４オレフィンが、水蒸気分解により生成される最も重要な高価値の化学物質である。水蒸気分解により生成されるメタンは、一般に、燃料ガスとして使用され、水素は、分離され、水素化分解プロセスなどの、水素を消費するプロセスに再循環されてもよい。水蒸気分解により生成されるアセチレンは、エチレンに選択的に水素化されることが好ましい。分解ガス中に含まれるアルカンを、オレフィン合成のためのプロセスに再循環してもよい。

前記統合方法において生成されたＬＰＧにガス改質(gas cracking)を行うことが好ましく、ここで、Ｃ４＋アルカンに液体分解(liquid cracking)が行われる。Ｃ２およびＣ３アルカンがそれらの最適条件で別々に分解されることが好ましい。Ｃ４およびＣ５＋がそれらの最適条件で別々に分解されることが好ましい。本発明の方法において生成された分解蒸留物およびカーボンブラックオイルが、脱芳香族化が行われる炭化水素供給物に再循環されることが好ましい。

本発明の方法が：
（ａ） 原油に原油蒸留を行って、気体分画、ナフサ、灯油、軽油および残油の１つ以上を生成する工程、および
（ｂ） 残油に残油アップグレードを行って、ＬＰＧおよび軽質蒸留物並びに中間蒸留物を生成する工程、
をさらに含むことが好ましい。

特に、残油に残油アップグレードを行って、ＬＰＧおよび液体の残油アップグレード流出物を生成し、その液体の残油アップグレード流出物に開環を行うことにより、本発明の方法のエチレン収率をさらに改善することができる。さらに、原油を、石油化学製品、特にエチレンに、かなりの程度アップグレードすることができる。

ここに用いたように、「残油アップグレード(upgrading)ユニット」という用語は、残油をアップグレードするプロセスであって、残油中に含まれる炭化水素および／または精製ユニット由来重質蒸留物を沸点のより低い炭化水素に分解するプロセスに適した精製ユニットを称する；Alfke et al. (2007) loc.cit.参照のこと。工業的に利用できる技術としては、重質油熱分解装置、Ｆｌｕｉｄ Ｃｏｋｅｒ（商標）、残油ＦＣＣ、Ｆｌｅｘｉｃｏｋｅｒ、ビスブレーカ、または接触ハイドロビスブレーカが挙げられる。残油アップグレードユニットがコーキングユニットまたは残油水素化分解装置であることが好ましいであろう。「コーキングユニット」は、残油を、ＬＰＧ、軽質蒸留物、中間蒸留物、重質蒸留物および石油コークスに転化させる石油精製処理ユニットである。このプロセスは、残留オイル供給物中の長鎖炭化水素を鎖長がより短い分子に熱分解する。

残油アップグレードへの供給物が前記方法において生成された残油および重質蒸留物を含むことが好ましい。そのような重質蒸留物は、カーボンブラックオイルおよび／または分解蒸留物などの、水蒸気分解装置により生成された重質蒸留物を含んでもよいが、残油アップグレードにより生成された重質蒸留物（消失するまで再循環してもよい）も含んでよい。それでも、比較的少量のピッチ流をこのプロセスからパージしてもよい。

本発明の方法に使用されることが好ましい残油アップグレードは、残油水素化分解である。

残油アップグレードに他の手段よりも残油水素化分解を選択することにより、本発明の方法のエチレン収率および炭素利用率をさらに改善することができる。

「残油水素化分解装置」は、残油水素化分解のプロセスであって、残油を、ＬＰＧ、軽質蒸留物、中間蒸留物および重質蒸留物に転化するプロセスに適した石油精製処理ユニットである。残油水素化分解プロセスは当該技術分野で周知である；Alfke et al. (2007) loc.cit.参照のこと。したがって、固定床（トリクルベッド）反応装置型、沸騰床反応装置型およびスラリー（同伴流）反応装置型である、３つの基本的な反応装置タイプが工業的水素化分解に用いられる。固定床型残油水素化分解プロセスは、確立されており、常圧残油および減圧残油などの汚染流を処理して、軽質蒸留物および中間蒸留物を生成することができ、これらをさらに処理して、オレフィン類および芳香族化合物を生成することができる。固定床型残油水素化分解プロセスに使用される触媒は、通常、耐火性担体、典型的にアルミナ上のＣｏ、ＭｏおよびＮｉからなる群より選択される元素を１つ以上含む。高度に汚染された供給物の場合、固定床型残油水素化分解プロセスにおける触媒は、ある程度まで補充されてもよい（移動床）。その工程条件は、一般に、３５０〜４５０℃の温度および２〜２０ＭＰａのゲージ圧を含む。沸騰床型残油水素化分解プロセスも確立されており、特に、触媒が連続的に交換されて、高度に汚染された供給物の処理を可能にするという点で特徴付けられる。沸騰床型残油水素化分解プロセスに使用される触媒は、通常、耐火性担体、典型的にアルミナ上のＣｏ、ＭｏおよびＮｉからなる群より選択される元素を１つ以上含む。使用される触媒の小さい粒径により、その活性が効果的に増加する（固定床用途に適した形態にある類似の配合物を参照のこと）。これらの２つの要因により、沸騰床型水素化分解プロセスは、固定床型水素化分解ユニットと比べた場合、軽質生成物の著しく高い収率および高い水素添加レベルを達成する。その工程条件は、一般に、３５０〜４５０℃の温度および５〜２５ＭＰａのゲージ圧を含む。スラリー型残油水素化分解プロセスは、高度に汚染された残油供給物からの高収率の蒸留可能な生成物を達成するための熱分解および接触水素化の組合せを表す。第１の液体段階において、熱分解反応および水素化分解反応は、４００〜５００℃の温度および１５〜２５ＭＰａのゲージ圧を含む工程条件で、流動床内で同時に生じる。残油、水素および触媒は、反応装置の底部で導入され、流動床が形成される。その高さは、流量および所望の転化率に依存する。これらのプロセスにおいて、触媒は連続的に交換されて、作動サイクルを通じて一貫した転化レベルを達成する。触媒は、反応装置内においてその場で生成される担持されていない金属硫化物であってもよい。実際には、沸騰床型反応装置およびスラリー相型反応装置に関連する追加の費用は、真空軽油などの高度に汚染された重質流の高い転化率が必要とされる場合しか、正当化されない。これらの状況において、非常に大きい分子の限られた転化率および触媒の失活に関連する難点のために、固定床プロセスが本発明の方法において比較的魅力に欠けたものとなる。したがって、沸騰床およびスラリーの反応装置のタイプが、固定床型水素化分解と比べた場合、軽質蒸留物および中間蒸留物の改善された収率のために好ましい。ここに用いたように、「残油アップグレード液体流出物」という用語は、メタンおよびＬＰＧなどの気体生成物および残油アップグレードにより生成される重質蒸留物を除く、残油アップグレードにより生成される生成物に関する。残油アップグレードにより生成される重質蒸留物が、消滅するまで、残油アップグレードユニットに再循環されることが好ましい。しかしながら、比較的少量のピッチ流をパージすることが必要であるかもしれない。炭素利用率の観点から、残油水素化分解装置がコーキングユニットよりも好ましい。何故ならば、後者は、高価値の石油化学製品にアップグレードすることができない相当な量の石油コークスを生成するからである。統合プロセスの水素バランスの観点から、残油水素化分解装置よりもコーキングユニットを選択することが好ましいことがある。何故ならば、後者は、相当な量の水素を消費するからである。また、資本支出および／または操業コストに鑑みて、残油水素化分解装置よりもコーキングユニットを選択することが都合良いこともある。

残油を真空軽油分画および減圧残油分画に分離するために、真空蒸留ユニットを使用して、残油をさらに分別する場合、真空軽油に真空軽油水素化分解を行い、減圧残油に減圧残油水素化分解を行うことが好ましく、ここで、減圧残油水素化分解により生成される重質蒸留物には、続いて真空軽油水素化分解が行われる。本発明が真空蒸留を含む場合、そのように得られた真空軽油を、芳香族化合物が比較的豊富であり、灯油の沸点および軽油の沸点範囲を有する１種類以上の他の炭化水素流と共に、芳香環開環ユニットに供給することが好ましい。芳香族化合物が比較的豊富であり、灯油の沸点および軽油の沸点範囲を有するそのような炭化水素流は、灯油、軽油および中間蒸留物からなる群より選択してもよい。減圧残油水素化分解が、先に定義されたスラリー残油水素化分解であることが好ましい。

本発明の方法は、接触改質または流動接触分解などの、下流の精製プロセスにおける触媒の失活を防ぐために、特定の原油分画から硫黄を除去する必要があることがある。そのような水素化脱硫プロセスは、「ＨＤＳユニット」または「水素化処理機(hydrotreater)」内で行われる；Alfke (2007) loc. citを参照のこと。一般に、水素化脱硫反応は、促進剤の有無にかかわらず、アルミナ上に担持された、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｃｏ、ＷおよびＰｔからなる群より選択される元素を含む触媒の存在下で、２００〜４２５℃、好ましくは３００〜４００℃の高温およびゲージ圧で１〜２０ＭＰａ、好ましくは１〜１３ＭＰａの高圧で、固定床反応装置内で行われ、ここで、触媒は硫化物形態にある。

さらに別の態様において、本発明は、本発明の方法を実施するのに適したプロセス装置にも関する。このプロセス装置およびそのプロセス装置において実施されるプロセスが、図１〜５に示されている（図１〜５）。

したがって、本発明はさらに、原油を石油化学製品に転化するためのプロセス装置であって、
原油（１００）の入口と、ナフサ、灯油および軽油の１つ以上（３１０）の少なくとも１つの出口とを有する原油蒸留ユニット（１０）；
脱芳香族化への炭化水素供給物（３０３）の入口と、芳香族炭化水素およびナフテン炭化水素の豊富な流れ（３１４）並びにアルカンの豊富な第２の流れ（３１３）の出口とを有する脱芳香族化ユニット（７０）；
脱芳香族化により生成された芳香族化合物およびナフテン（３１４）の入口と、アルカン（２１４）の出口とを有する開環ユニット（２６）；および
アルカン（２１５）の入口と、オレフィン（５００）の出口とを有するオレフィン合成ユニット（３０）；
を備えたプロセス装置であり、
脱芳香族化への炭化水素供給物が、
原油蒸留ユニット（１０）により生成されたナフサ、灯油および軽油の１つ以上；並びに
前記統合石油化学プロセス装置により生成された精製ユニット由来軽質蒸留物および／または精製ユニット由来中間蒸留物、
を含む、プロセス装置に関する。

本発明のこの態様が図１に示されている（図１）。

原油蒸留ユニット（１０）が、気体分画（２３０）の出口をさらに有することが好ましい。開環により生成されたアルカン（２１４）、アルカンの豊富な第２の流れ（３１３）および統合方法において生成されたＬＰＧ（２２０）を組み合わせて、アルカン（２１５）の入口を形成してもよい。さらに、原油蒸留ユニットにより生成されたナフサ、灯油および軽油の１つ以上（３１０）を、統合石油化学プロセス装置により生成された、精製ユニット由来軽質蒸留物および／または精製ユニット由来中間蒸留物（３２０）と組み合わせて、脱芳香族化への炭化水素供給物（３０３）を形成してもよい。

ここに用いたように、「Ｘ」が所定の炭化水素分画などである、「Ｘの入口」または「Ｘの出口」という用語は、その炭化水素分画などを含む流れの入口または出口に関する。Ｘの出口が、Ｘの入口を有する下流の精製ユニットに直接接続されている場合、その直接接続は、熱交換器、その流れに含まれる不要化合物などを除去するための分離および／または浄化ユニットなどのさらに別のユニットを含んでもよい。

本発明の文脈において、精製ユニットに複数の供給流が供給される場合、その供給流は、組み合わされて精製ユニットへのただ１つの入口を形成しても、精製ユニットへの別個の入口を形成してもよい。

本発明のプロセス装置は、アルカン（２１５）の入口と、ｎ−アルカン（２１６）の出口とを有する逆異性化ユニット（８０）をさらに備えてよく、この逆異性化ユニット（８０）により生成されたｎ−アルカンはオレフィン合成ユニット（３０）に供給される。本発明のこの態様が図２に示されている（図２）。

本発明のプロセス装置に含まれる開環ユニット（２６）は、開環により生成されたＬＰＧ（２２２）の出口と、脱芳香族化により生成されたアルカン（３１３）と組み合わされるＣ４＋アルカン（３１５）の出口とを有してもよい。本発明のこの態様が図３に示されている（図３）。

そのような実施の形態において、開環により生成されたＬＰＧ（２２２）および統合方法において生成されたＬＰＧ（２２０）を組み合わせて、統合石油化学プロセス装置により生成されたＬＰＧ（２００）を形成してもよい。本発明のこの態様が図３示されている（図３）。

開環ユニット（２６）が、開環により生成されたＬＰＧ（２２２）の出口と、Ｃ４＋アルカン（３１５）の出口とを有する場合、統合方法において生成されたＬＰＧ（２００）の入口と、オレフィン（５０１）の出口とを有するガス改質装置（３５）；およびアルカン（２１５）、好ましくはｎ−アルカン（２１６）の入口と、オレフィン（５０２）の出口と、ＢＴＸ（６００）の出口とを有する液体分解装置（３６）をさらに備えてもよい。

本発明のプロセス装置は、原油蒸留により生成された残油（４００）および精製ユニット由来重質蒸留物（４０１）の入口と、残油アップグレードにより生成されたＬＰＧ（２２３）の出口と、残油アップグレードにより生成された軽質蒸留物および／または中間蒸留物（３２９）の出口とを有する残油アップグレードユニット（４０）をさらに備えてもよい。原油蒸留により生成された残油（４００）および精製ユニット由来重質蒸留物（４０１）の入口が組み合わされて残油アップグレードユニット（４０）へのただ１つの入口を形成しても、残油アップグレードユニット（４０）への２つの別個の入口を形成してもよい。本発明のこの態様が、図４に示されている（図４）。残油アップグレードユニット（４０）は、残油アップグレードにより生成された重質蒸留物（４２０）の出口をさらに有してもよく、この重質蒸留物は、当該重質蒸留物をさらにアップグレードするために残油アップグレードユニット（４０）に再循環されてもよい。本発明のこの態様が、図５に示されている（図５）。

本発明のプロセス装置が、
前記統合方法において生成された気体（２００）の入口、エタン（２４０）の出口、プロパン（２５０）の出口、およびブタン（２６０）の出口を有する気体分離ユニット（５０）；
エタン（２４０）の入口を有するエタン分解装置（３１）；
プロパン（２５０）の入口を有するプロパン分解装置（３７）；
ブタン（２６０）の入り句痔を有するブタン分解装置（３４）；および
Ｃ４＋アルカン（２１６）の入口を有する液体分解装置（３６）；
をさらに備えることが好ましい。本発明のこの態様が図５に示されている（図５）。

気体分離ユニット（５０）は、メタン（７０１）の出口をさらに有してもよい。

前記分解装置により生成された分解生成物が、分解生成物中に含まれる様々な成分を分離する分離ユニット（３８）に送られることが好ましい。したがって、分離ユニット（３８）は、メタン（７０４）の出口、水素（８０４）の出口、エチレン（５０４）の出口、プロピレン（５０５）の出口、ブチレン（５０６）の出口、およびＢＴＸ（６００）の出口からなる群より選択される１つ以上の出口を有してよい。それに加え、分離ユニット（３８）は、Ｃ４〜Ｃ８アルカン（２１７）の出口を有してもよく、このＣ４〜Ｃ８アルカンは、逆異性化ユニット（８０）に再循環されてもよい。さらに、分離ユニット（３８）は、分解蒸留物および／またはカーボンブラックオイル（３３４）の出口を有してもよく、これらは、脱芳香族化ユニットへの供給物（３０３）に再循環されてもよい。

本発明はさらに、原油を、オレフィンおよびＢＴＸを含む石油化学製品に転化するための、本発明によるプロセス装置の使用を提供する。

本発明のさらに好ましい特徴は、高価値ではない化学物質などの不要生成物の全てを適切なユニットに再循環して、そのような不要生成物を所望の生成物（例えば、高価値の石油化学製品）に、または異なるユニットへの供給物として適している生成物に転化してもよいことにある。

本発明の方法およびプロセス装置において、生成される全てのメタンが収集され、好ましくは、燃料ガスを提供するために分離プロセスが行われる。その燃料ガスが、燃料ガスの燃焼または蒸気の形成により生成される高温燃焼排ガスの形態にあるプロセス加熱を提供するために使用されることが好ましい。あるいは、そのメタンに水蒸気改質を行って、水素を生成しても差し支えない。

本発明の方法またはプロセス装置において作動される様々なユニットは、水素化分解などの、供給物として水素を必要とするプロセスへの供給流として、オレフィン合成などの特定のプロセスにおいて生成される水素を供給することによって、さらに統合される。前記方法およびプロセス装置が水素の純消費者である場合（すなわち、その方法またはそのプロセス装置の始動中、または水素消費プロセスの全てが、水素生成プロセスの全てにより生成されるよりも多くの水素を消費するので）、本発明の方法またはプロセス装置により生成される燃料ガスよりも、追加のメタンまたは燃料ガスの改質が要求されるであろう。

本発明を説明の目的で詳細に記載してきたが、そのような詳細は、その目的のためだけであり、特許請求の範囲に定義された本発明の精神および範囲から逸脱せずに、当業者によりそれに変更を行えることを理解すべきである。

本発明は、ここに記載された特徴の可能な組合せの全てに関し、特許請求の範囲に提示されている特徴の組合せが特に好ましいことをさらに留意すべきである。

「含む(comprising)」という用語は、他の要素の存在を排除するものではないことに留意されたい。しかしながら、特定の成分を含む生成物についての説明は、これらの成分からなる生成物も開示していることも理解すべきである。同様に、特定の工程を含む方法についての記載は、これらの工程からなる方法も開示していることも理解すべきである。

ここで、以下の非限定的実施例によって、本発明をより詳しく説明する。

比較例１
ここに与えられた実験データは、Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓにおける工程図モデル化により得た。水蒸気分解反応速度論を厳格に考慮した（水蒸気分解生成物分量の計算のためのソフトウェア）。以下の水蒸気分解炉の条件を適用した：エタンおよびプロパン炉：コイル出口温度（ＣＯＴ）＝８４５℃、水蒸気対油比＝０．３７、Ｃ４炉および液体炉：ＣＯＴ＝８２０℃、水蒸気対油比＝０．３７。脱芳香族化ユニットは、一方の流れが芳香族成分およびナフテン成分の全てを含有し、他方の流れが直鎖パラフィン成分およびイソパラフィン成分の全てを含有する、２つの流れへのスプリッタとしてモデル化した。

開環について、芳香族化合物、ナフテン化合物およびパラフィン化合物の全てがＬＰＧに転化された反応スキームを使用した。

逆異性化ユニットは、全てのイソパラフィン成分がそれらの直鎖パラフィン対応成分に転化された反応スキームによりモデル化した。

残油水素化分解ユニットは、文献からのデータに基づいてモデル化した。

比較例１において、アラビアン・ライト原油が常圧蒸留ユニット内で蒸留される。残油を除く全ての分画が水蒸気分解される。水蒸気分解装置に送られた分画は、ＬＰＧ、ナフサ、灯油および軽油の分画を含む。残油のカットポイントは３５０℃である。水蒸気分解装置に送られている原油の全分画は、原油の５２質量％になる。水蒸気分解装置において、上述した原油分画は炉内で分解される。それらの結果が、下記に提示される表１に与えられている。

原油に由来する生成物は、石油化学製品（オレフィンおよびＢＴＸＥ、これは、ＢＴＸ＋エチルベンゼンの頭字語である）および他の生成物（水素、メタンおよびＣ９樹脂供給物と、分解蒸留物と、カーボンブラックオイルと、残油とを含む重質分画）に分割される。残油も考慮に入れるので、合計量は原油の１００％になる。原油の生成物分量から、炭素利用率は：
（石油化学製品中の総炭素質量）／（原油中の総炭素質量）
として決定される。

この比較例について、エチレン収率は全原油の１５質量％である。

実施例１
実施例１は、以下を除いて、前記比較例と同一である：
原油蒸留のナフサ、灯油および軽油の分画（カットポイント３５０℃）は、脱芳香族化ユニット内で、一方の流れが芳香族成分およびナフテン成分の全てを含有し、もう一方がイソアルカンおよび直鎖アルカンの全てを含有する、２つの流れに再分配される。この芳香族成分およびナフテン成分の流れに開環が行われる。この開環は、全ての芳香環を開環し、残りのアルカンおよびナフテンをＬＰＧ（中間体）に転化する工程条件下で作動される。このＬＰＧは、エタン分画、プロパン分画、およびブタン分画に分離される。これらの分画は水蒸気分解される。脱芳香族化ユニットからのアルカン流も水蒸気分解されている。

下記に提示される表１は、全原油の質量％で表された、水蒸気分解装置からの全生成物分量を示している。この表は、残りの常圧残油分画も含んでいる。

実施例１について、エチレン収率は全原油の２５質量％である。

実施例２
実施例２は、以下を除いて、実施例１と同一である：
最初に、残油を残油水素化分解装置においてアップグレードして、気体、軽質蒸留物および中間蒸留物を生成する。この残油水素化分解装置における最終的な転化は完全に近い（残油水素化分解装置のピッチは原油の２質量％である）。残油水素化分解により生成された気体は水蒸気分解される。

残油水素化分解により生成された軽質蒸留物および中間蒸留物は、脱芳香族化ユニット内で、一方の流れが芳香族成分およびナフテン成分の全てを含有し、もう一方がイソアルカンおよび直鎖アルカンの全てを含有する、２つの流れに再分配される。この芳香族成分およびナフテン成分の流れに開環が行われる。この開環は、全ての芳香環を開環し、残りのアルカンおよびナフテンをＬＰＧ（中間体）に転化する工程条件下で作動される。このＬＰＧは、エタン分画、プロパン分画、およびブタン分画に分離される。これらの分画は水蒸気分解される。脱芳香族化ユニットからのパラフィン流も水蒸気分解される。

さらに、分解装置の流出物の重質分（Ｃ９樹脂供給物、分解蒸留物およびカーボンブラックオイル）は脱芳香族化ユニットに再循環される。

下記に提示される表１は、全原油の質量％で表された、水蒸気分解装置からの全生成物分量を示している。この生成物分量は、水素化分解装置のピッチも含んでいる（原油の２質量％）。

実施例２について、エチレン収率は全原油の４６質量％である。

実施例３
実施例３は、以下を除いて、実施例２と同一である：
脱芳香族化ユニットからのパラフィン流および開環ユニットからのＣ４分画は、水蒸気分解の前に逆異性化に送られる。逆異性化ユニットにおいて、全てのイソアルカンは直鎖アルカンに転化される。

下記に提示される表１は、全原油の質量％で表された、水蒸気分解装置からの全生成物分量を示している。この生成物分量は、水素化分解装置のピッチも含んでいる（原油の２質量％）。

実施例３について、エチレン収率は全原油の４９質量％である。

実施例４
この実施例は、芳香族炭化水素およびナフテン炭化水素が豊富な第１の流れと、アルカンの豊富な第２の流れとを生成するための脱芳香族化をより具体的に記載する。

この実施例における脱芳香族化への炭化水素供給物は、以下の組成：６９．１６質量％のパラフィン（直鎖およびイソパラフィン）、２３．７３質量％のナフテンおよび７．１１質量％の芳香族化合物を有する直留ナフサである。脱芳香族化への炭化水素供給物は、３つの主要な炭化水素処理塔：溶媒抽出塔、ストリッピング塔および抽出塔を備えた溶媒抽出ユニット内で処理される。この実施例において、２質量％の水を含む従来の溶媒Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）が使用される。芳香族化合物の抽出に対して選択的である、ＮＭＰは、軽質ナフテン種、およびより少ない程度で、軽質パラフィン種を溶解させるのにも選択的であり、それゆえ、この溶媒抽出塔の基部を出る流れは、溶解した芳香族種、ナフテン種、および軽質パラフィン種と共に溶媒を含む。溶媒抽出塔の頂部から出る流れ（ラフィネート流）は、比較的不溶性のパラフィン種を含む。溶媒抽出塔の基部を出る流れは、次いで、蒸留塔において、蒸発ストリッピングに施される。ここでは、各種は、溶媒の存在下で相対的な揮発度に基づいて分離される。溶媒の存在下では、軽質パラフィン種は、同じ炭素原子数のナフテン種および特に芳香族種よりも高い相対的な揮発度を有し、それゆえ、軽質パラフィン種の大半は、蒸発ストリッピング塔からの塔頂流に濃縮される。この流れは、溶媒抽出塔からのラフィネート流と組み合わされても、または別個の軽質炭化水素流として収集されてもよい。ナフテン種および特に芳香族種の大半は、それらの比較的低い揮発度のために、この塔の基部から出る溶媒と溶解炭化水素の混合流中に維持される。抽出ユニットの最後の炭化水素処理塔において、溶媒は、蒸留によって、溶解炭化水素種から分離される。この工程において、比較的沸点の高い溶媒は、その塔から基部流として回収され、一方で、主に芳香族種およびナフテン種を含む溶解炭化水素は、この塔の頂部から出る蒸気流として回収される。この後者の流れは、抽出物と称される。

この実施例において、抽出塔に以下の条件を使用した：
溶媒：２質量％の水を含むＮＭＰ
抽出塔内の５：１の溶媒：供給物比（質量）：
頭頂圧：ゲージ圧で５．５バール（５５０ｋＰａ）
塔の基部圧：ゲージ圧で６．５バール（６５０ｋＰａ）
供給物温度：５０℃
溶媒温度：６０℃
頭頂温度：６０℃
基部温度：５０℃。

抽出塔の頭頂流は以下の組成を有することがある：

抽出塔の底部流は以下の組成を有することがある：（溶媒含まず）：

この実施例において、ストリッピング塔に以下の条件を使用した：
頭頂圧：ゲージ圧で１．５２バール（１５２ｋＰａ）
塔の基部圧：ゲージ圧で１．７７バール（１７７ｋＰａ）
頭頂温度：９４．１１℃
塔基部温度：１７５℃。

ストリッピング塔の頭頂流は以下の組成を有することがある：

ストリッピング塔の底部流は以下の組成を有することがある（溶媒含まず）：

抽出：
抽出塔の頭頂流／抽出物流は以下の組成を有することがある（溶媒含まず）：

組み合わされたラフィネート流（抽出塔の頭頂流とストリッピング塔の頭頂流との組合せ）は、以下の組成を有することがある（溶媒含まず）：

纏めると、３つの主要な炭化水素処理塔（溶媒抽出塔、ストリッピング塔および抽出塔）を備えた溶媒抽出ユニットにおける溶媒として、ＮＭＰ＋２質量％の水を使用すると、炭化水素流（この場合、直留ナフサ）を、供給物と比べて、パラフィンが豊富であり、ナフテンが比較的少なく、芳香族化合物を実質的に含まないラフィネート流と、パラフィンが少なく（供給物と比べて）、ナフテンおよび芳香族化合物が比較的豊富な別個の抽出物流とに分離することが可能である。

以下の参照番号が、図１〜５に使用されている。

１０ 原油蒸留ユニット
２６ 開環ユニット
３０ オレフィン合成ユニット
３１ エタン分解装置
３４ ブタン分解装置
３５ ガス改質装置
３６ 液体分解装置
３７ プロパン分解装置
３８ 分離ユニット
４０ 残油アップグレードユニット、好ましくは残油水素化分解装置
５０ 気体分離ユニット
７０ 脱芳香族化ユニット
８０ 逆異性化ユニット
１００ 原油
２００ 統合方法において生成されたＬＰＧ
２１４ 開環ユニットにより生成されたアルカン
２１５ アルカン
２１６ ｎ−アルカン
２１７ Ｃ４〜Ｃ８アルカン
２２０ 軽質気体および統合方法において生成された精製ユニット由来ＬＰＧ
２２２ 開環により生成されたＬＰＧ
２２３ 残油アップグレードにより生成されたＬＰＧ
２３０ 気体分画
２４０ エタン
２５０ プロパン
２６０ ブタン
３０３ 脱芳香族化への炭化水素供給物
３１０ ナフサ、灯油および軽油の１つ以上
３１３ 脱芳香族化により生成されたアルカンの豊富な流れ
３１４ 脱芳香族化により生成された芳香族化合物およびナフテンの豊富な流れ
３１５ 開環により生成されたＣ４＋アルカン
３２０ 統合石油化学プロセス装置により生成された精製ユニット由来軽質蒸留物および／または精製ユニット由来中間蒸留物
３２９ 残油アップグレードにより生成された軽質蒸留物および／または中間蒸留物
３３４ 分解蒸留物および／またはカーボンブラックオイル
４００ 残油
４０１ 精製ユニット由来重質蒸留物
４２０ 残油アップグレードにより生成された重質蒸留物
５００ オレフィン
５０１ ガス改質装置により生成されたオレフィン
５０２ 液体分解装置により生成されたオレフィン
５０４ エチレン
５０５ プロピレン
５０６ ブチレン
６００ ＢＴＸ
７０１ 気体分離により生成されたメタン
７０４ メタン
８０４ 水素

Claims (1)

1. 原油蒸留、脱芳香族化、開環、およびオレフィン合成を含む、原油を石油化学製品に転化する統合方法であって、
   （ａ）炭化水素供給物に脱芳香族化を行って、芳香族炭化水素およびナフテン炭化水素の豊富な第１の流れと、アルカンの豊富な第２の流れとを生成する工程、
   （ｂ）前記芳香族炭化水素およびナフテン炭化水素の豊富な第１の流れに開環を行って、アルカンを生成する工程、および
   （ｃ）前記方法において生成されたアルカンにオレフィン合成を行う工程、
   を有してなり、
   前記炭化水素供給物が、
   該方法において原油蒸留により生成されたナフサ、灯油および軽油の１つ以上；並びに
   該方法において生成された精製ユニット由来軽質蒸留物および／または精製ユニット由来中間蒸留物、
   を含むものである統合方法。

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