專利名稱：重質(zhì)烴原料的蒸汽裂化方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及含有相對(duì)非揮發(fā)性的烴和其它污染物的烴的裂化。
背景和相關(guān)技術(shù)的描述蒸汽裂化長(zhǎng)期以來被用于將各種烴原料裂化為烯烴。常規(guī)的蒸汽裂化采用具有兩個(gè)主要區(qū)域的爐子對(duì)流部分和輻射部分。烴原料通常以液體形式(除非以蒸氣形式進(jìn)入的輕原料)進(jìn)入爐子的對(duì)流部分，在此，烴原料通常通過與來自輻射部分的熱煙道氣間接接觸和通過與蒸汽直接接觸而被加熱和汽化。然后，汽化的原料和蒸汽混合物進(jìn)入輻射部分，在此發(fā)生裂化。所得的產(chǎn)物包括烯烴離開熱解爐，以備進(jìn)一步的下游處理如驟冷。
常規(guī)的蒸汽裂化系統(tǒng)對(duì)于裂化含有大比例輕質(zhì)揮發(fā)性烴的高質(zhì)量的原料如瓦斯油和石腦油是有效的。然而，蒸汽裂化經(jīng)濟(jì)性有時(shí)希望裂化廉價(jià)的重質(zhì)原料，如作為非限制性實(shí)例的原油和常壓殘油(atmospheric resid)。原油和常壓殘油含有沸點(diǎn)高于1100°F(590℃)的高分子量的非揮發(fā)性組分。這些原料的非揮發(fā)性組分在常規(guī)熱解爐的對(duì)流部分作為焦炭沉積下來。在較輕組分完全汽化的點(diǎn)下游的對(duì)流部分中，僅能夠容許非常低水平的非揮發(fā)性組分。另外，有些石腦油在運(yùn)輸過程中被含非揮發(fā)性組分的重質(zhì)原油污染。常規(guī)熱解爐不具有加工殘油、原油或許多殘油或原油污染的瓦斯油或石腦油的靈活性，上述的這些油被非揮發(fā)性組分烴污染。
為了解決這種焦化問題，美國(guó)專利3,617,493(該文件通過引用結(jié)合在本文中)公開了使用用于原油原料的外部汽化槽，并公開了利用第一閃蒸以蒸氣形式除去石腦油，利用第二閃蒸除去沸點(diǎn)為450至1100°F(230至600℃)的蒸氣。所述蒸氣在熱解爐中裂化為烯烴，并且從兩個(gè)閃蒸槽中分離的液體被除去，用蒸汽汽提，和用作燃料。
美國(guó)專利3,718,709(該文件通過引用結(jié)合在本文中)公開了最小化焦炭沉積的方法。它公開了在熱解爐內(nèi)部或外部預(yù)熱重質(zhì)原料，以用過熱蒸汽汽化約50％的重質(zhì)原料并除去殘余的、分離的液體。將主要含有輕質(zhì)揮發(fā)烴的汽化的烴進(jìn)行裂化。
美國(guó)專利5,190,634(該文件通過引用結(jié)合在本文中)公開了通過在對(duì)流部分在少量的、臨界量的氫氣存在下預(yù)熱原料，來抑制爐中焦炭形成的方法。對(duì)流部分中氫氣的存在抑制了烴的聚合反應(yīng)，由此抑制了焦炭形成。
美國(guó)專利5,580,443(該文件通過引用結(jié)合在本文中)公開了一種方法，其中原料首先被預(yù)熱，并然后被從在熱解爐的對(duì)流部分的預(yù)熱器中抽出。然后該預(yù)熱的原料與預(yù)定量蒸汽(稀釋蒸汽)混合，并然后被引入氣液分離器，以從分離器中分離和以液體形式除去所需比例的非揮發(fā)物。從氣液分離器分離的蒸氣返回到熱解爐進(jìn)行加熱和裂化。
本發(fā)明人已意識(shí)到，在使用閃蒸來將重質(zhì)液體烴餾分與可在熱解爐中進(jìn)行處理的較輕餾分分離時(shí)，重要的是進(jìn)行所述分離使得大多數(shù)的非揮發(fā)性組分呈液相。否則，在蒸氣中的重質(zhì)、形成焦炭的非揮發(fā)性組分將被帶入所述爐中，引起結(jié)焦問題。
本發(fā)明人還已意識(shí)到，在使用閃蒸來將非揮發(fā)性組分與可在熱解爐中進(jìn)行處理而不引起結(jié)焦問題的烴原料的較輕餾分分離時(shí)，重要的是小心地控制離開閃蒸器時(shí)的氣液比值。否則，烴原料的有價(jià)值的較輕餾分可能損失在液體烴殘油中，或重質(zhì)的、形成焦炭的組分可能被汽化并作為塔頂餾出物被帶入所述爐中，引起結(jié)焦問題。
由于涉及到許多變量，已發(fā)現(xiàn)難以對(duì)離開閃蒸器時(shí)的氣液比值進(jìn)行控制。氣液比值是在閃蒸器中烴分壓的函數(shù)，也是進(jìn)入閃蒸器中的物流的溫度的函數(shù)。進(jìn)入閃蒸器中的物流的溫度隨著所述爐的負(fù)荷變化而改變。當(dāng)所述爐滿負(fù)荷時(shí)溫度較高，而當(dāng)所述爐處于部分負(fù)荷時(shí)溫度較低。進(jìn)入閃蒸器中的物流的溫度還根據(jù)加熱所述原料的所述爐中煙道氣溫度而變化。而煙道氣溫度又根據(jù)在所述爐中已發(fā)生的結(jié)焦程度而變化。當(dāng)所述爐是清潔的或很輕微結(jié)焦時(shí)，煙道氣溫度低于所述爐嚴(yán)重結(jié)焦時(shí)的溫度。所述煙道氣溫度還是施加在所述爐的燃燒器上的燃燒控制的函數(shù)。當(dāng)所述爐以在煙道氣中低水平過量氧來操作時(shí)，則在對(duì)流部分的中部至頂部區(qū)中的煙道氣溫度低于當(dāng)所述爐以在煙道氣中較高水平過量氧來操作時(shí)的對(duì)應(yīng)溫度。由于所有這些變量，所以難以控制離開閃蒸器時(shí)恒定的氣液比值。
本發(fā)明提供了一種有利地控制的方法，以最優(yōu)化在重質(zhì)烴原料中所含的揮發(fā)性烴的裂化，并減少和避免結(jié)焦問題。本發(fā)明提供了通過保持進(jìn)入閃蒸器的物流相對(duì)恒定的溫度，保持離開閃蒸器的較恒定的氣液比值的方法。更具體來說，通過在閃蒸之前自動(dòng)調(diào)節(jié)與重質(zhì)烴原料混合的流體物流的數(shù)量，來保持閃蒸物流的恒定溫度。所述流體任選地是水。
本發(fā)明還提供了一種保持閃蒸物流相對(duì)恒定的烴分壓的方法。通過控制閃蒸壓力以及流體和蒸汽與烴原料的比值來保持恒定的烴分壓。
發(fā)明簡(jiǎn)述本發(fā)明提供了一種加熱重質(zhì)烴原料的方法，其包括加熱重質(zhì)烴，將所述重質(zhì)烴與流體混合形成一種混合物，閃蒸所述混合物來形成蒸氣相和液相，并根據(jù)所述方法的至少一種選擇的操作參數(shù)改變與所述重質(zhì)烴混合的流體的數(shù)量，和將所述蒸氣相進(jìn)料到爐中。所述流體可是液態(tài)烴或水。
按照一個(gè)實(shí)施方案，至少一種操作參數(shù)可是閃蒸之前的加熱過的重質(zhì)烴的溫度。至少一種操作參數(shù)還可是閃蒸壓力、閃蒸物流的溫度、閃蒸物流的流速和在煙道氣中的過量氧氣中的至少一種。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述重質(zhì)烴在閃蒸之前與第一稀釋蒸汽物流混合。而且，可在所述爐中對(duì)第二稀釋蒸汽進(jìn)行過加熱，然后將其與所述重質(zhì)烴混合。
本發(fā)明還提供了一種在爐中裂化重質(zhì)烴原料的方法，所述爐包括提供輻射熱和熱煙道氣的輻射部分燃燒器和包含多個(gè)熱交換管管排的對(duì)流部分，所述方法包括(a)預(yù)熱所述重質(zhì)烴原料，以形成預(yù)熱過的重質(zhì)烴原料；
(b)將所述預(yù)熱過的重質(zhì)烴原料與水混合，形成水與重質(zhì)烴的混合物；(c)將第一稀釋蒸汽注入到所述水與重質(zhì)烴的混合物中，形成混合物物流；(d)在熱交換管管排中通過與熱煙道氣的間接熱交換對(duì)所述混合物物流進(jìn)行加熱，形成熱的混合物物流；(e)控制熱的混合物物流的溫度，并通過改變水的流量和第一稀釋蒸汽的流量來控制蒸汽與烴的比；(f)在閃蒸槽中閃蒸所述熱的混合物物流來形成蒸氣相和液相，并將所述蒸氣相與液相分離；(g)將所述蒸氣相進(jìn)料到所述爐的對(duì)流部分中，以通過來自所述爐的輻射部分的熱煙道氣進(jìn)一步對(duì)其加熱，形成經(jīng)加熱的蒸氣相；和(h)將所述經(jīng)加熱的蒸氣相進(jìn)料到所述爐的輻射部分管中，在此由于輻射熱的作用，在蒸氣相中的烴熱裂化，形成產(chǎn)物。
附圖簡(jiǎn)要說明

圖1所示為采用蒸汽裂化爐的本發(fā)明方法的示意流程圖，特別是對(duì)流部分。
發(fā)明詳述除非另外指出，所有的百分?jǐn)?shù)、份數(shù)、比例等都是以重量為基礎(chǔ)。除非另外指出，提到化合物或組分時(shí)包括化合物或組分本身，以及與其它化合物或組分的組合如化合物的混合物。
此外，當(dāng)數(shù)量、濃度或其它值或參數(shù)以一系列的上限優(yōu)選值和下限優(yōu)選值給出時(shí)，這應(yīng)當(dāng)理解為具體公開了任意一對(duì)上限優(yōu)選值和下限優(yōu)選值形成的所有范圍，不管所述范圍是否被單獨(dú)公開。
另外在這里使用時(shí)非揮發(fā)性組分可按照下述方法測(cè)試烴原料的沸點(diǎn)分布根據(jù)ASTM D-6352-98用氣相色譜蒸餾(GCD)或另一種合適的方法測(cè)定。非揮發(fā)性組分是根據(jù)ASTM D-6352-98測(cè)試的標(biāo)稱沸點(diǎn)(nominal boiling point)高于1100°F(590℃)的烴級(jí)分。本發(fā)明對(duì)于標(biāo)稱沸點(diǎn)高于1400°F(760℃)的非揮發(fā)物效果非常好。
本發(fā)明涉及加熱和蒸汽裂化重質(zhì)烴原料的方法。所述方法包括加熱重質(zhì)烴，將所述重質(zhì)烴與流體混合形成一種混合物，閃蒸所述混合物來形成蒸氣相和液相，和根據(jù)所述方法的至少一種選擇的操作參數(shù)來改變與所述重質(zhì)烴混合的流體的數(shù)量。
如可注意到的，所述原料包含大比例的，即約5至50％的重質(zhì)非揮發(fā)性組分。作為非限制性的實(shí)例，這樣的原料可以包含下列中的一種或多種蒸汽裂化瓦斯油和殘余物、瓦斯油、燃料油、噴氣燃料、柴油、煤油、汽油、焦化石腦油、蒸汽裂化石腦油、催化裂化石腦油、加氫裂化產(chǎn)物、重整油、殘油重整油、費(fèi)托液體、費(fèi)托氣、天然汽油、蒸餾物、直餾石腦油、原油、常壓管式蒸餾釜?dú)堄?、包括殘油的減壓管式蒸餾釜物流、寬沸程的石腦油至瓦斯油濃縮物、來自精煉廠的重質(zhì)非直餾烴流、真空瓦斯油、重質(zhì)瓦斯油、原油污染的石腦油、常壓殘油、重質(zhì)殘油、C4/殘?jiān)旌衔锖褪X油殘?jiān)旌衔铩?br> 所述重質(zhì)烴原料具有至少600°F(315℃)的標(biāo)稱終沸點(diǎn)。優(yōu)選的原料是低硫含蠟殘油、常壓殘油和原油污染的石腦油。最優(yōu)選的是包含60-80％沸點(diǎn)低于1100°F(590℃)的組分的殘油，例如低硫含蠟殘油。
重質(zhì)烴原料首先在上部對(duì)流部分3中被預(yù)熱。所述重質(zhì)烴原料的加熱可采用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的任何形式。然而，優(yōu)選所述加熱包括所述原料在所述爐1的上部對(duì)流部分3中與來自所述爐的輻射部分的熱煙道氣的間接接觸。作為非限定性實(shí)例，這可通過使原料流經(jīng)位于所述爐1的對(duì)流部分3內(nèi)的熱交換管管排2來實(shí)現(xiàn)。所述經(jīng)預(yù)熱的原料的溫度為300至500°F(150至260℃)。優(yōu)選所述經(jīng)加熱的原料的溫度為約325至450°F(160至230℃)，更優(yōu)選340至425°F(170至220℃)。
所述經(jīng)預(yù)熱的烴原料與一種流體混合。所述流體可以是液體烴、水、蒸汽或它們的混合物。優(yōu)選的流體是水。所述流體的溫度可低于、等于或高于所述經(jīng)預(yù)熱的原料的溫度。
所述經(jīng)預(yù)熱的重質(zhì)烴原料與所述流體的混合可在熱解爐1的內(nèi)部或外部進(jìn)行，但優(yōu)選在所述爐的外部進(jìn)行?？墒褂帽绢I(lǐng)域已知的任何混合裝置來實(shí)現(xiàn)所述混合。然而，優(yōu)選使用雙分布器組合體9的第一分布器4來進(jìn)行所述混合。所述第一分布器4優(yōu)選包括被外管32圍繞的內(nèi)部多孔管31，從而形成在所述內(nèi)和外管之間的環(huán)形流動(dòng)空間33。優(yōu)選地，所述經(jīng)預(yù)熱的重質(zhì)烴原料在所述環(huán)形流動(dòng)空間中流動(dòng)，且所述流體流經(jīng)所述內(nèi)管并經(jīng)在內(nèi)管中的開口、優(yōu)選小圓孔注入到所述原料中。提供所述第一分布器4是為了在將所述流體引入到所述經(jīng)預(yù)熱的重質(zhì)烴原料中時(shí)，避免或減少由流體的突然氣化所引起的振動(dòng)(hammering)。
本發(fā)明在所述方法的各部分中使用蒸汽物流。如以下所詳述，第一稀釋蒸汽物流17與經(jīng)預(yù)熱的重質(zhì)烴原料混合。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，第二稀釋蒸汽物流18在對(duì)流部分中被處理，并在所述閃蒸前與所述重質(zhì)烴流體與第一稀釋蒸汽的混合物混合。所述第二稀釋蒸汽18任選分成旁路蒸汽21和閃蒸蒸汽19。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，除了與所述經(jīng)預(yù)熱的重質(zhì)原料混合的流體以外，第一稀釋蒸汽17也與所述原料混合。所述第一稀釋蒸汽物流可優(yōu)選注入到第二分布器8中。優(yōu)選在形成的物流混合物在11進(jìn)入對(duì)流部分以通過輻射部分煙道氣另外進(jìn)行加熱之前，將第一稀釋蒸汽物流注入到所述重質(zhì)烴流體混合物中。更優(yōu)選的是，所述第一稀釋蒸汽直接注入到第二分布器8中，使得所述第一稀釋蒸汽流經(jīng)所述分布器，并經(jīng)小的圓形流動(dòng)分布孔34注入到所述烴原料流體混合物中。
所述第一稀釋蒸汽的溫度可大于、小于或大約等于重質(zhì)烴原料流體混合物的溫度，但優(yōu)選大于所述混合物的溫度，并用來使所述原料/流體混合物部分氣化。優(yōu)選地，在注入到所述第二分布器8中之前，使所述第一稀釋蒸汽過熱。
將離開所述第二分布器8的所述流體、經(jīng)預(yù)熱的重質(zhì)烴原料和第一稀釋蒸汽物流的混合物在閃蒸之前在所述熱解爐3中再次加熱。作為非限定性實(shí)例，所述加熱可通過使所述原料混合物流經(jīng)位于所述爐的對(duì)流部分內(nèi)的熱交換管管排6，從而由來自所述爐的輻射部分的熱煙道氣進(jìn)行加熱而實(shí)現(xiàn)。如此加熱的混合物作為混合物物流12離開所述對(duì)流部分，以與附加的蒸汽物流進(jìn)一步混合。
任選地，所述第二稀釋蒸汽物流18可進(jìn)一步分成在閃蒸之前與所述重質(zhì)烴混合物12混合的閃蒸蒸汽物流19，和旁路流過所述重質(zhì)烴混合物閃蒸器的旁路蒸汽物流21，所述旁路蒸汽物流21與來自閃蒸器的蒸氣相在該蒸氣相在所述爐的輻射部分中裂化之前混合。本發(fā)明可在所有第二稀釋蒸汽18用作閃蒸蒸汽19而不用作旁路蒸汽21的條件下來操作。作為可選擇的替代方案，本發(fā)明可在第二稀釋蒸汽18用作旁路蒸汽21而無閃蒸蒸汽19的條件下來操作。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，閃蒸蒸汽物流19與旁路蒸汽物流21的比應(yīng)優(yōu)選為1∶20至20∶1，最優(yōu)選1∶2至2∶1。在閃蒸槽5中進(jìn)行閃蒸之前，所述閃蒸蒸汽19與所述重質(zhì)烴混合物物流12混合來形成閃蒸物流20。優(yōu)選地，在所述第二稀釋蒸汽物流分開并與所述重質(zhì)烴混合物混合之前，在所述爐對(duì)流部分中的過熱器部分16中使所述第二稀釋蒸汽物流過熱。在所述重質(zhì)烴混合物物流12中添加閃蒸蒸汽物流19，保證了在所述閃蒸物流20進(jìn)入所述閃蒸槽5之前所述混合物的幾乎全部揮發(fā)性組分的氣化。
然后將流體、原料和第一稀釋蒸汽物流的混合物(閃蒸物流20)引入到閃蒸槽5中，以分離成兩相主要包含揮發(fā)性烴的蒸氣相和主要包含非揮發(fā)性烴的液相。蒸氣相優(yōu)選作為塔頂蒸氣物流13從閃蒸槽移出。優(yōu)選將所述蒸氣相返回到所述爐的下部的對(duì)流部分23以進(jìn)行任選的加熱，和經(jīng)過連通管至熱解爐的輻射部分，以進(jìn)行裂化。分離出的液相作為殘余物流27從閃蒸槽5中除去。
優(yōu)選在閃蒸槽5中保持預(yù)定的恒定的氣液比。但這一比值難以測(cè)量和控制。作為一種可選擇的方案，在閃蒸槽5之前的混合物物流12的溫度用作測(cè)量、控制和保持在閃蒸槽5中恒定的氣液比的間接參數(shù)。理想地，當(dāng)所述混合物物流的溫度較高時(shí)，更多的揮發(fā)性烴會(huì)氣化并可以作為蒸氣相用于裂化。然而，當(dāng)所述混合物物流的溫度太高時(shí)，更多的重質(zhì)烴會(huì)存在于蒸氣相中，并被攜帶到對(duì)流爐管中，最終在所述管上結(jié)焦。如果所述混合物物流12的溫度太低，因此在閃蒸槽5中氣液比值低，則更多的揮發(fā)性烴將保留在液相中，并因此不能用于裂化。
所述混合物物流的溫度受原料中揮發(fā)物的最高回收率/氣化率同時(shí)避免在所述爐管中結(jié)焦或在由閃蒸槽向所述爐13輸送所述混合物的管和容器中結(jié)焦限制。可監(jiān)測(cè)在將所述混合物傳送到下部的對(duì)流部分13的管和容器中的壓降和連通管24中的壓降，以及在下部的對(duì)流部分23中的溫度上升，以探知結(jié)焦問題的開始。例如，當(dāng)連通管壓力和至下部的對(duì)流部分23的工藝進(jìn)口壓力由于結(jié)焦而開始快速增加時(shí)，應(yīng)降低在閃蒸槽5中和混合物物流12的溫度。如果在下部的對(duì)流部分中出現(xiàn)結(jié)焦，至過熱器16的煙道氣的溫度增加，需要更多的過熱蒸汽降溫器水(desuperheater water)26。
混合物物流12的溫度的選擇還由原料物質(zhì)的組成來決定。當(dāng)原料含有較高量的輕質(zhì)烴時(shí)，可將所述混合物物流12的溫度設(shè)置得較低。結(jié)果，在第一分布器4中使用的流體的量增加和/或在第二分布器8中使用的稀釋蒸汽的量減少，因?yàn)檫@些數(shù)量直接影響所述混合物物流12的溫度。當(dāng)所述原料含有較高量的非揮發(fā)性烴時(shí)，應(yīng)將所述混合物物流12的溫度設(shè)置得較高。結(jié)果，在第一分布器4中使用的流體的量減少而在第二分布器8中使用的第一稀釋蒸汽的量增加。通過仔細(xì)選擇混合物物流的溫度，本發(fā)明可用于寬種類范圍的原料。
通常，所述混合物物流12的溫度設(shè)定和控制在600至950°F(315至510℃)，優(yōu)選700至920°F(370至490℃)，更優(yōu)選750至900°F(400至480℃)，最優(yōu)選810至890°F(430至475℃)。如上面討論的，這些數(shù)值會(huì)隨原料中揮發(fā)物的濃度改變。
通過控制系統(tǒng)7來控制混合物物流12的溫度，所述控制系統(tǒng)7包括至少一個(gè)溫度傳感器和任何已知的控制裝置如計(jì)算機(jī)。優(yōu)選地，溫度傳感器是熱電偶。所述控制系統(tǒng)7與流體閥14和第一稀釋蒸汽閥15連通，從而控制進(jìn)入兩個(gè)分布器中的流體和第一稀釋蒸汽的量。
為了維持與閃蒸蒸汽19混合和進(jìn)入閃蒸槽的混合物物流12的恒定溫度以實(shí)現(xiàn)在閃蒸槽5中的恒定的氣液比，并避免溫度和閃蒸氣液比的明顯變化，本發(fā)明按下述方式操作當(dāng)設(shè)定了在閃蒸槽5之前的混合物物流12的溫度時(shí)，控制系統(tǒng)7自動(dòng)控制在兩個(gè)分布器上的流體閥14和第一稀釋蒸汽閥15。當(dāng)控制系統(tǒng)7探測(cè)到混合物物流的溫度下降時(shí)，它會(huì)使流體閥14減少注入到第一分布器4中的流體。如果混合物物流的溫度開始上升，所述流體閥會(huì)更大地打開，以增加注入到第一分布器4中的流體。在該優(yōu)選的實(shí)施方案中，流體的氣化潛熱控制混合物物流的溫度。
當(dāng)?shù)谝幌♂屨羝锪?7注入到第二分布器8中時(shí)，所述溫度控制系統(tǒng)7也可以用來控制第一稀釋蒸汽閥15，以調(diào)節(jié)注入到第二分布器8中的第一稀釋蒸汽物流的量。這還減少了在閃蒸槽5中溫度變化的急劇變動(dòng)。當(dāng)控制系統(tǒng)7探測(cè)到混合物物流12的溫度下降時(shí)，它會(huì)命令第一稀釋蒸汽閥15增加向第二分布器8中注入的第一稀釋蒸汽物流，同時(shí)閥14關(guān)閉程度更大。如所述溫度開始上升，第一稀釋蒸汽閥會(huì)自動(dòng)更加關(guān)閉以減少注入到第二分布器8中的第一稀釋蒸汽物流，同時(shí)閥14更大地打開。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，控制系統(tǒng)7可用于控制要加入到兩個(gè)分布器中的流體的量及第一稀釋蒸汽物流的量。
在所述流體是水的優(yōu)選情況下，所述控制器改變水和第一稀釋蒸汽的量來保持恒定的混合物物流12溫度，同時(shí)在混合物11中保持恒定的水與原料比值。為進(jìn)一步避免閃蒸溫度的急劇變化，本發(fā)明還優(yōu)選在所述爐的第二稀釋蒸汽的過熱區(qū)中采用中間過熱蒸汽降溫器25。這使得可將過熱器16出口溫度控制在恒定數(shù)值，而不管爐負(fù)荷的變化、結(jié)焦程度的變化、過量氧水平的變化。通常，這種過熱蒸汽降溫器25保證第二稀釋蒸汽的溫度在800至1100°F(430至590℃)之間，優(yōu)選850至1000°F(450至540℃)之間，更優(yōu)選850至950°F(450至510℃)之間，最優(yōu)選875至925°F(470至500℃)之間。所述過熱蒸汽降溫器優(yōu)選是控制閥和水霧化器噴嘴。在部分預(yù)熱后，第二稀釋蒸汽排出所述對(duì)流部分，并且水26的細(xì)霧被添加，所述細(xì)霧快速氣化并降低溫度。然后在對(duì)流部分中對(duì)所述蒸汽進(jìn)一步加熱。向過熱器中添加的水的量控制了與混合物物流12混合的蒸汽的溫度。
雖然優(yōu)選按照在閃蒸槽5之前的所述混合物物流12的預(yù)定溫度來調(diào)節(jié)在兩個(gè)分布器4和8中注入到重質(zhì)烴原料中的流體和第一稀釋蒸汽物流的量，但相同的控制機(jī)理也可應(yīng)用到在其它位置上的其它參數(shù)。例如，可改變閃蒸壓力和溫度及閃蒸蒸汽19的流量，來實(shí)現(xiàn)閃蒸器中氣液比的變化。另外，在煙道氣中的過量氧也可以是一個(gè)控制變量，雖然是較慢的一個(gè)變量。
除保持進(jìn)入閃蒸槽中的所述混合物物流12的恒定溫度以外，還希望保持閃蒸物流20的恒定烴分壓，以保持在閃蒸器中恒定的氣液比。舉例來說，可以通過使用在蒸氣相管線13上的控制閥36保持恒定的閃蒸槽壓力，并通過控制在物流20中蒸汽與烴原料的比值，來保持恒定的烴分壓。
通常，本發(fā)明中閃蒸物流的烴分壓被設(shè)定和控制在4至25psia(25至175kPa)之間，優(yōu)選5至15psia(35至100kPa)之間，最優(yōu)選6至11psia(40至75kPa)之間。
所述閃蒸在至少一個(gè)閃蒸槽容器中進(jìn)行。優(yōu)選地，所述閃蒸是帶有回流或不帶回流的一段法。所述閃蒸槽5通常在40至200psia(275至1400kPa)的壓力下操作，其溫度通常等于或略低于進(jìn)入閃蒸槽5之前的閃蒸物流20的溫度。通常，閃蒸槽容器的壓力為約40至200psia(275至1400kPa)，溫度為約600至950°F(310至510℃)。優(yōu)選地，閃蒸槽容器的壓力為約85至155psia(600至1100kPa)，溫度為約700至920°F(370至490℃)。更優(yōu)選地，所述閃蒸槽容器的壓力為約105至145psia(700至1000kPa)，溫度為約750至900°F(400至480℃)。最優(yōu)選地，閃蒸槽容器的壓力為約105至125psia(700至760kPa)，溫度為約810至890°F(430至480℃)。根據(jù)閃蒸物流的溫度，進(jìn)入所述閃蒸槽5的混合物的通常50至95％，優(yōu)選60至90％，更優(yōu)選65至85％，最優(yōu)選70至85％被氣化到閃蒸槽的上部。
在一個(gè)方面，運(yùn)轉(zhuǎn)所述閃蒸槽5以使在所述容器底部的液相的溫度最小化，因?yàn)檫^多的熱量可引起液相中非揮發(fā)物的結(jié)焦。在進(jìn)入閃蒸槽的閃蒸物流中使用第二稀釋蒸汽物流18，降低了氣化溫度，因?yàn)樗鼫p小了烴的分壓(即更大摩爾分?jǐn)?shù)的蒸氣是蒸汽)，從而降低了所需的液相溫度。將一部分外部冷卻的閃蒸槽底部液體30循環(huán)回閃蒸槽容器來輔助冷卻在閃蒸槽5的底部新分離的液相可能也是有幫助的。將物流27由閃蒸槽5的底部經(jīng)泵37輸送到冷卻器28。經(jīng)冷卻的物流29分成循環(huán)物流30和輸出物流22。所述循環(huán)物流的溫度理想地是500至600°F(260至320℃)，優(yōu)選505至575°F(263至302℃)，更優(yōu)選515至565°F(268至296℃)，最優(yōu)選520至550°F(270至288℃)。循環(huán)物流的量應(yīng)為閃蒸槽內(nèi)新分離的底部液體量的約80至250％，優(yōu)選90至225％，更優(yōu)選95至210％，最優(yōu)選100至200％。
在另一方面，還運(yùn)轉(zhuǎn)所述閃蒸槽以使在閃蒸槽中液體停留/保持時(shí)間最小化。優(yōu)選地，所述液相經(jīng)由在閃蒸槽底上的小直徑“靴狀結(jié)構(gòu)”(boot)或圓筒35排出所述容器。通常，在所述容器中液相停留時(shí)間少于75秒，優(yōu)選少于60秒，更優(yōu)選少于30秒，最優(yōu)選少于15秒。在閃蒸槽中液相的停留/保持時(shí)間越短，在閃蒸槽底部越少出現(xiàn)結(jié)焦。
在所述閃蒸中，蒸氣相13通常含有少于400ppm的非揮發(fā)物，優(yōu)選少于100ppm，更優(yōu)選少于80ppm，最優(yōu)選少于50ppm。所述蒸氣相非常富含揮發(fā)性烴(例如55-70％)和蒸汽(例如30-45％)。蒸氣相的終沸點(diǎn)通常低于1400°F(760℃)，優(yōu)選低于1100°F(600℃)，更優(yōu)選低于1050°F(570℃)，最優(yōu)選低于1000°F(540℃)。由所述閃蒸槽5中經(jīng)由塔頂餾出物管連續(xù)除去蒸氣相，所述塔頂餾出物管任選將蒸氣輸送到離心分離器38，由其除去痕量的夾帶的液體。然后所述蒸氣流入歧管，其將所述蒸氣流分配到所述爐的對(duì)流部分中。
從閃蒸槽中連續(xù)除去的蒸氣相物流13優(yōu)選在熱解爐下部的對(duì)流部分23中被來自所述爐的輻射部分的煙道氣過熱到例如約800至1200°F(430至650℃)的溫度。然后所述蒸氣被導(dǎo)入熱解爐的輻射部分以進(jìn)行裂化。
從閃蒸槽中除去的蒸氣相物流13還可任選地在引入到爐下部的對(duì)流部分23中之前與旁路蒸汽物流21混合。
旁路蒸汽物流21是來自第二稀釋蒸汽18的分支蒸汽物流。優(yōu)選地，在分裂并與從閃蒸槽5中除去的蒸氣相混合之前，所述第二稀釋蒸汽首先在熱解爐3中被加熱。在某些應(yīng)用中，在由所述第二稀釋蒸汽分裂之后但在與蒸氣相混合之前，所述旁路蒸氣可再次被過熱。在旁路蒸汽21與蒸氣相物流13混合之后的過熱，保證了在所述爐的這一部分中的混合物的除最重組分以外的所有組分在進(jìn)入輻射部分前被氣化。將在下部的對(duì)流部分23中的蒸氣相溫度提高到800至1200°F(430至650℃)也有助于在輻射部分中的操作，因?yàn)檩椛涔芙饘贉囟瓤山档汀＿@導(dǎo)致在輻射部分中較小的結(jié)焦可能。過熱蒸氣然后在熱解爐的輻射部分中裂化。
由前述的說明，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可容易地確定本發(fā)明的基本特征，且在不偏離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的條件下，可做出本發(fā)明的各種改變和改進(jìn)以使之適應(yīng)于各種用途和條件。例如，雖然優(yōu)選的實(shí)施方案要求使用水來在分布器中與預(yù)熱的原料混合，但也可使用其它流體，例如石腦油。
本發(fā)明將通過下面的實(shí)施例進(jìn)行舉例說明，所述實(shí)施例是用作代表并且不能解釋為對(duì)發(fā)明范圍的限制。除非另外說明，所有的百分?jǐn)?shù)、份數(shù)等是基于重量的。
實(shí)施例1進(jìn)行模擬通過本發(fā)明加工常壓管式蒸餾釜?dú)堄?APS)和原油的工程計(jì)算。所附的表1總結(jié)了在帶有閃蒸槽的工業(yè)規(guī)模的爐中裂化Tapis APS殘油和Tapis原油的模擬結(jié)果。在原油中的很輕的組分起類似蒸汽的作用，降低了重質(zhì)組分的分壓。因而，在標(biāo)稱950°F(510℃)的餾出溫度下，所述閃蒸槽可在比常壓殘油低100°F(50℃)的溫度下操作。
表1常壓管式蒸餾釜(APS)殘油和原油閃蒸槽模擬的總結(jié)APS殘油 原油 圖1標(biāo)號(hào)#對(duì)流加料流量，klb/小時(shí)(t/h)126(57) 100(45)n/a950°F以下(510℃)，wt％70 93 n/a在分布器之前的溫度，°F(℃)400(205) 352(178) 4分布器水流量，klb/小時(shí)(t/h)12(5)43(20) 14第一稀釋蒸汽流量，klb/小時(shí)(t/h)18(8)8(4) 17第二稀釋蒸汽流量，klb/小時(shí)(t/h)17(8)19(9) 18過熱蒸汽降溫器水流量，klb/小時(shí)(t/h)6(3) 6(3) 26閃蒸槽溫度，°F(℃)847(453) 750(400) 5閃蒸槽壓力，psig(kPag) 107(740) 101(694) 5在閃蒸槽中氣化的原料，wt％ 74 93 5排出的殘余物，klb/小時(shí)(t/h)33(15) 7(3) 22
實(shí)施例2表2總結(jié)了對(duì)于與兩種濃度的C4物質(zhì)混合的殘油的閃蒸模擬性能。在給定的閃蒸溫度、壓力和蒸汽速率下，各與所述殘油混合的C4百分比使在所述閃蒸槽中氣化的殘油增加了約1/4％。因而，向原料中添加C4會(huì)導(dǎo)致來自所述殘油中的更多的烴被氣化。
表2C4/殘油混合物閃蒸性能純殘油 混合物1 混合物2殘油+C4 殘油+C4在對(duì)流原料中殘油wt％ 100 9489在對(duì)流原料中C4wt％ 06 11始沸點(diǎn)，°F 991 327 244@112psig在閃蒸中氣化的殘油wt％ 65.0％ 68.2％70.8％在閃蒸中氣化的總wt％ 65.0％ 69.9％74.0％溫度，°F819 819 819在閃蒸中氣化的殘油wt％ 70.0％ 72.8％75.1％在閃蒸中氣化的總wt％ 70.0％ 74.3％77.8％溫度，°F835 835 835在閃蒸中氣化的殘油wt％ 75.0％ 77.4％79.4％在閃蒸中氣化的總wt％ 75.0％ 78.6％81.7％溫度，°F855 855 85權(quán)利要求
1.一種加熱重質(zhì)烴原料的方法，該方法包括加熱重質(zhì)烴，將所述重質(zhì)烴與流體混合形成一種混合物，閃蒸所述混合物來形成蒸氣相和液相，根據(jù)所述方法的至少一種選擇的操作參數(shù)改變與所述重質(zhì)烴混合的流體的量，和將所述蒸氣相進(jìn)料到爐中。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述方法的至少一種操作參數(shù)是在閃蒸所述混合物之前的重質(zhì)烴的溫度。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述至少一種操作參數(shù)是閃蒸所述混合物的壓力、閃蒸所述混合物的溫度、混合物的流量和由所述爐子產(chǎn)生的煙道氣中的過量氧氣中的至少一種。
4.權(quán)利要求1、2或3的方法，還包括在閃蒸所述混合物之前，將所述重質(zhì)烴與第一稀釋蒸汽混合。
5.前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中在與流體混合之前，所述重質(zhì)烴在熱解爐的對(duì)流部分中被加熱。
6.前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中所述流體包括液體烴和水中的至少一種。
7.權(quán)利要求6的方法，其中所述流體是水。
8.前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中在熱解爐中對(duì)第二稀釋蒸汽物流進(jìn)行過熱，然后在閃蒸所述混合物之前使其與所述混合物混合。
9.前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中在熱解爐中對(duì)所述蒸氣相進(jìn)行裂化。
10.前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中所述重質(zhì)烴包括真空瓦斯油、重質(zhì)瓦斯油、被原油污染的石腦油、常壓殘油、重質(zhì)殘油、C4/殘油混合物、石腦油/殘油混合物和原油中的至少一種。
11.前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中所述重質(zhì)烴具有至少310℃(600°F)的標(biāo)稱終沸點(diǎn)。
12.前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中所述蒸氣相具有低于760℃(1400°F)的終沸點(diǎn)。
13.前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中在至少一個(gè)閃蒸槽中閃蒸所述混合物，從所述閃蒸槽的頂部部分除去所述蒸氣相，并從所述閃蒸槽的底部部分除去液相。
14.權(quán)利要求4的方法，其中所述爐包括提供輻射熱和熱煙道氣的輻射部分燃燒器和包含多個(gè)熱交換管管排的對(duì)流部分；所述流體是水；并且所述方法還包括在閃蒸所述混合物之前，通過與熱煙道氣的間接熱交換在熱交換管管排中加熱所述混合物至控制的溫度，通過改變水的流量和第一稀釋蒸汽的流量控制所述控制的溫度和蒸汽與烴的比值；在閃蒸槽中實(shí)施所述閃蒸步驟，以形成蒸氣相和液相，并將所述液相與蒸氣相分離；將所述蒸氣相加入到所述爐的對(duì)流部分中，以通過來自所述爐的輻射部分的熱煙道氣進(jìn)一步加熱所述蒸氣相，從而形成經(jīng)加熱的蒸氣相；和將所述經(jīng)加熱的蒸氣相加入到所述爐的輻射部分管中，其中蒸氣相中的烴由于輻射熱的作用熱裂化而形成產(chǎn)物。
15.權(quán)利要求14的方法，其中在水與所述重質(zhì)烴原料混合后，將第一稀釋蒸汽注入到所述混合物中。
16.權(quán)利要求14或15的方法，其中所述重質(zhì)烴原料包含下列中的一種或多種蒸汽裂化瓦斯油和殘余物、瓦斯油、燃料油、噴氣燃料、柴油、煤油、汽油、焦化石腦油、蒸汽裂化石腦油、催化裂化石腦油、加氫裂化產(chǎn)物、重整油、殘油重整油、費(fèi)托液體、費(fèi)托氣、天然汽油、蒸餾物、直餾石腦油、原油、常壓管式蒸餾釜?dú)堄?、包括殘油的減壓管式蒸餾釜物流、寬沸程的石腦油至瓦斯油濃縮物、來自精煉廠的重質(zhì)非直餾烴流、真空瓦斯油、重質(zhì)瓦斯油、原油污染的石腦油、常壓殘油、重質(zhì)殘油、C4/殘?jiān)旌衔锖褪X油殘?jiān)旌衔铩?br> 17.權(quán)利要求14、15或16中任一項(xiàng)的方法，其中所述重質(zhì)烴原料包含低硫含蠟殘油。
18.權(quán)利要求14至17中任一項(xiàng)的方法，其中所述重質(zhì)烴原料的60至80％在600℃(1100°F)以下沸騰。
19.權(quán)利要求14至18中任一項(xiàng)的方法，其中在與流體混合之前，所述重質(zhì)烴原料的溫度為150至260℃(300至500°F)。
20.權(quán)利要求14至19中任一項(xiàng)的方法，其中所述控制的溫度為310至510℃(600至950°F)。
21.權(quán)利要求14至20中任一項(xiàng)的方法，其中所述重質(zhì)烴原料具有至少310℃(600°F)的標(biāo)稱終沸點(diǎn)。
22.權(quán)利要求14至21中任一項(xiàng)的方法，其中在對(duì)流部分中的上部熱交換管管排中對(duì)所述重質(zhì)烴原料進(jìn)行加熱。
23.權(quán)利要求14至22中任一項(xiàng)的方法，其中閃蒸槽的操作壓力為40至200psia。
24.權(quán)利要求14至23中任一項(xiàng)的方法，其中50至95％的所述混合物物流是在閃蒸槽中形成的蒸氣相中。
25.權(quán)利要求14至24中任一項(xiàng)的方法，其中在對(duì)流部分的熱交換管管排中對(duì)第一稀釋蒸汽進(jìn)行加熱。
26.權(quán)利要求14至25中任一項(xiàng)的方法，還包括將所述經(jīng)加熱的混合物物流與第二稀釋蒸汽混合。
27.權(quán)利要求26的方法，其中所述第二稀釋蒸汽是過熱的。
28.權(quán)利要求26或27的方法，其中在對(duì)流部分的熱交換管管排中對(duì)第二稀釋蒸汽進(jìn)行加熱。
29.權(quán)利要求14至28中任一項(xiàng)的方法，還包括在將蒸氣相進(jìn)料到所述爐的對(duì)流部分之前，將來自閃蒸槽的蒸氣相輸送到離心分離器，以除去夾帶的痕量液體。
30.權(quán)利要求14至29中任一項(xiàng)的方法，其中閃蒸槽中形成的蒸氣相在進(jìn)料到所述爐的對(duì)流部分之前，與旁路蒸汽混合。
31.權(quán)利要求14至30的任一項(xiàng)的方法，其中所述經(jīng)加熱的蒸氣相的溫度為430至650℃(800至1200°F)。
全文摘要
一種進(jìn)料或裂化含有非揮發(fā)性烴的重質(zhì)烴原料的方法，其包括加熱重質(zhì)烴原料，將所述重質(zhì)烴原料與流體和/或第一稀釋蒸汽物流混合以形成一種混合物，閃蒸所述混合物以形成蒸氣相和液相，并按照所述方法的至少一種選擇的操作參數(shù)，例如進(jìn)入閃蒸槽之前的閃蒸物流的溫度，來改變與所述重質(zhì)烴原料混合的流體和/或第一稀釋蒸汽物流的量。
文檔編號(hào)F28F27/02GK1665909SQ03815733
公開日2005年9月7日 申請(qǐng)日期2003年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月3日
發(fā)明者R·C·斯特爾, A·R·蒂尼克蘭托尼奧, J·M·弗萊, D·B·司派瑟, J·N·麥克柯伊, R·D·斯特拉克 申請(qǐng)人:?？松梨诨瘜W(xué)專利公司