含残油的烃原料在蒸汽裂化期间形成的焦炭的除去方法和设备技术

含残油和焦炭前体的烃原料裂化工艺的脱焦方法，其中将蒸汽添加到该原料中以形成之后通过在闪蒸／分离容器中闪蒸而分离成蒸气相和液相的混合物，将该蒸气相分离并裂化，和回收裂化产物。在该容器中和接近其下游的内表面的焦化如下进行控制，中断进料流，用蒸汽吹扫该容器，引入空气／蒸汽混合物以至少部分地使该焦炭燃烧和当足够的焦炭已被除去时恢复该进料流。也提供了实施该方法的设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含残油的烃原料在蒸汽裂化期间形成的焦炭的除去方法和设备专利
本专利技术涉及将含较不挥发性烃和其它污染物的烃裂化。更具体地说，本专利技术涉及降低用于裂化烃的设备中的焦化。专利技术背景蒸汽裂化(也称为热解)早已用于将各种烃原料裂化成烯烃，优选轻质烯烃如乙烯、丙烯和丁烯。常规的蒸汽裂化使用具有两个主要段的热解炉：对流段和辐射段。烃原料通常作为液体(除了作为蒸气进入的轻质原料)进入该炉的对流段，其中该烃原料通常通过与来自辐射段的热烟道气间接接触和通过与蒸汽直接接触而被加热和气化。然后将气化的原料和蒸汽混合物引入辐射段，在其中发生裂化。包括烯烃的所得产物离开热解炉用于进一步的下游加工，包括骤冷。热解包括将原料充分地加热到足以引起较大分子的热分解。然而，热解工艺产生易于结合而形成高分子量物质(称为焦油)的分子。焦油是高沸点的、粘稠的反应性物质，它能在一定条件下弄脏设备。一般而言，含较高沸点物质的原料易于产生较大量的焦油。在热解排出物离开蒸汽裂化炉之后，可以通过将离开该热解单元的排出物的温度迅速地降低到焦油形成反应极大减缓的水平而使焦油的形成最小化。可以以一个或多个步骤和使用一种或多种方法实现的这一冷却称为骤冷。常规蒸汽裂化系统对于裂化含较大比例的轻质挥发性烃如汽油和石脑油的高品质原料是有效的。然而，蒸汽裂化经济性有时希望裂化较廉价的重质原料如，作为非限制性实例，原油和常压残油。原油和常压残油常常包含沸点高于590℃(1100)的高分子量、不挥发性组分或者称为残油。这些原料的不挥发性组分在常规热解炉的对流段-->中作为焦炭沉积下来。在较轻组分完全气化的点的下游的对流段中，仅可以容许非常低水平的不挥发性组分。在大多数商业石脑油和瓦斯油裂化器中，对来自裂化炉的排出物的冷却通常使用传输管线换热器、初级分馏塔和水淬塔或间接冷凝器的系统来完成。传输管线换热器中产生的蒸汽可以用来驱动大的蒸汽涡轮机，它为用于乙烯生产单元的其它地方的大压缩机提供动力。为了获得蒸汽涡轮机中的高能量效率和动力生成，必须将传输管线换热器中产生的蒸汽过度加热。裂化重质原料如煤油和瓦斯油产生大量焦油，这会导致炉的辐射段中的快速焦化以及在较轻质液体裂化使用中优选的传输管线换热器中结垢。此外，在输送期间，一些石脑油会受含不挥发性组分的重质原油污染。常规热解炉不具有加工受不挥发性组分污染的残油、原油、或许多残油或原油污染的瓦斯油或石脑油的灵活性。为了解决焦化问题，美国专利3,617,493(该文献在此引入作为参考)公开了使用用于原油进料的外部气化筒并公开了使用第一闪蒸以除去作为蒸气的石脑油和第二闪蒸以除去沸点在230和590℃(450和1100)之间的蒸气。在热解炉中将蒸气裂化成烯烃，将来自两个闪蒸罐的分离的液体取出，用蒸汽气提并用作燃料。美国专利3,718,709(该文献在此引入作为参考)公开了最小化焦炭沉积的方法。它描述了在热解炉内部或外部将重质原料预热以用过热蒸汽气化大约50％该重质原料并除去残留的、分离的液体。对气化的烃(其主要包含轻质挥发性烃)进行裂化处理。热解温度之上的周期性再生用空气和蒸汽来进行。美国专利5,190,634(该文献在此引入作为参考)公开了通过如下手段抑制在炉中的焦炭形成的方法：在对流段中在少量的、临界量的氢气存在下将原料预热。在对流段中氢气的存在抑制了烃的聚合反应从而抑制焦炭形成。美国专利5,580,443(该文献在此引入作为参考)公开了一种方-->法，其中首先将原料预热然后让其从热解炉的对流段中的预热器取出。然后让这一预热的原料与预定量的蒸汽(稀释用蒸汽)混合，然后引入气-液分离器中以从分离器中分离和除去所需比率的作为液体的非挥发物。将来自气-液分离器的分离的蒸气送回热解炉用于加热和裂化。于2002年7月3日提交的美国专利申请序列No.10/188,461，即于2004年1月8日公开的专利申请公开US 2004/0004022 A1(该文献在此引入作为参考)描述了优化包含在重质烃原料中的挥发性烃的裂化和降低并避免焦化问题的有利地受控方法。它提供一种方法，该方法通过维持进入闪蒸器的物流相对恒定的温度来维持离开该闪蒸器的蒸气与液体具有相对恒定的比例。更具体地说，闪蒸流的恒定温度如下维持：在闪蒸之前自动地调整与重质烃原料混合的流体流的量。该流体可以是水。于2005年2月28日提交的美国专利申请序列号11/068,615(该文献在此引入作为参考)描述了重质烃原料的裂化方法，该方法让重质烃原料与流体如烃或水混合以形成混合物流，将该混合物流闪蒸以形成蒸气相和液相，随后将该蒸气相裂化而提供烯烃，在传输管线换热器中将排出产物冷却，其中与该原料混合的流体的量根据所选择的工艺操作参数(例如混合物流被闪蒸之前混合物流的温度)改变。在使用闪蒸从可以在热解炉中加工的较轻质级分中分离重质液体烃级分过程中，进行分离使得大多数不挥发性组分处于液相中是重要的。否则，在蒸气中的重质的、形成焦炭的不挥发性组分可能被带进炉中，从而导致焦化问题。然而，在闪蒸/分离容器中的闪蒸通常伴有使该容器的内表面和接近其下游的内表面焦化。此种焦化的程度取决于各种因素，包括进料类型、预热规程和容器的设计。接触容器和下游设备的内表面的液体提供薄膜的涂层，该薄膜是焦炭的前体。过度的温度，如大约427℃(800)之上，通常大约450到大约460℃(840到860)或大约510到大约621℃之上(950到1150)，这取决于原料，理论上会通过重质烃原料流的重质终馏分的热裂化和热浸泡而导-->致过度的焦炭形成。因为这一焦炭积累可能限制和增加全过程内的压降，所以控制在闪蒸区和紧接着该闪蒸区的下游内的积累将是有利的。专利技术概述在一个方面中，本专利技术涉及除去在含残油和焦炭前体的烃原料的裂化期间形成的焦炭的方法，其中将蒸汽添加到该原料中以形成之后通过在闪蒸/分离容器中闪蒸而分离成蒸气相和液相的混合物。然后将该蒸气相分离和裂化并回收所得的裂化产物。如下控制在该容器的内表面和接近其下游的内表面的焦化：中断进料流，用蒸汽吹扫该容器，引入空气/蒸汽混合物以至少部分地让该焦炭燃烧和当足够的焦炭已被除去时恢复该进料流。在另一个方面中，本专利技术涉及除去在含残油和焦炭前体的烃原料裂化期间所形成的焦炭的方法。该方法包括：(a)将该烃原料加热；(b)将该已加热烃原料与初级稀释蒸汽流混合以形成含焦炭前体的混合物流；(c)在闪蒸/分离容器中将该混合物流闪蒸以形成贫(depleted)焦炭前体的蒸气相和富焦炭前体的液相；(d)通过该闪蒸/分离容器中的底部出口除去该液相和通过塔顶出口除去含痕量已冷凝蒸气相的蒸气相，该容器包括内表面和相连的出口管道，该表面和管道在操作期间变得被所述液相和/或已冷凝蒸气相包覆，之后至少部分地变得焦化；(e)在热解炉的辐射段中将该蒸气相裂化而制备包含烯烃的排出物，该热解炉包括辐射段和对流段；(f)将该排出物骤冷并回收得自该排出物的裂化产物；和(g)测定该闪蒸/分离容器中的或紧接着所述闪蒸/分离容器下游的管道中的焦化水平，并且当达到预定的上限焦化水平时：(i)中断含残油和焦炭前体的烃原料流向该闪蒸/分离容器，(ii)在足以基本上从该容器除去蒸气相和从该内表面和/或出口管本文档来自技高网...

【技术保护点】
除去在含残油和焦炭前体的烃原料的裂化期间形成的焦炭的方法，所述方法包括：　　　　（ａ）将所述烃原料加热；　　　　（ｂ）将该已加热烃原料与初级稀释蒸汽流混合以形成含焦炭前体的混合物流；　　　　（ｃ）在闪蒸／分离容器中将该混合物流闪蒸以形成贫焦炭前体的蒸气相和富焦炭前体的液相；　　　　（ｄ）通过底部出口除去该液相并通过该闪蒸／分离容器中的塔顶出口除去含痕量已冷凝蒸气相的蒸气相，该容器包括内表面和相连的出口管道，该表面和管道在操作期间变得被所述液相和／或已冷凝蒸气相包覆并且之后至少部分地变得焦化；　　　　（ｅ）在热解炉的辐射段中将所述蒸气相裂化以制备包含烯烃的排出物，所述热解炉包括辐射段和对流段；　　　　（ｆ）将该排出物骤冷并回收得自该排出物的裂化产物；和　　　　（ｇ）测定该闪蒸／分离容器中的或所述闪蒸／分离容器下游紧接着的管道中的焦化水平，并且当达到预定的上限焦化水平时：　　　　（ｉ）中断含残油和焦炭前体的所述烃原料流向所述闪蒸／分离容器；　　　　（ｉｉ）在足以基本上从所述容器除去蒸气相和从所述内表面和／或出口管道除去液相的条件下用蒸汽吹扫所述闪蒸／分离容器；　　　　（ｉｉｉ）在足以使在所述内表面和出口管道上的焦炭至少部分地燃烧的条件下引入空气／蒸汽混合物穿过所述闪蒸／分离容器；和　　　　（ｉｖ）当在所述内表面和／或出口管道上达到预定的下限焦炭水平时，重新启动所述烃原料流向所述闪蒸／分离容器。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-5-21 10/851,434;US 2004-5-21 10/851,486;US1.除去在含残油和焦炭前体的烃原料的裂化期间形成的焦炭的方法，所述方法包括：(a)将所述烃原料加热；(b)将该已加热烃原料与初级稀释蒸汽流混合以形成含焦炭前体的混合物流；(c)在闪蒸/分离容器中将该混合物流闪蒸以形成贫焦炭前体的蒸气相和富焦炭前体的液相；(d)通过底部出口除去该液相并通过该闪蒸/分离容器中的塔顶出口除去含痕量已冷凝蒸气相的蒸气相，该容器包括内表面和相连的出口管道，该表面和管道在操作期间变得被所述液相和/或已冷凝蒸气相包覆并且之后至少部分地变得焦化；(e)在热解炉的辐射段中将所述蒸气相裂化以制备包含烯烃的排出物，所述热解炉包括辐射段和对流段；(f)将该排出物骤冷并回收得自该排出物的裂化产物；和(g)测定该闪蒸/分离容器中的或所述闪蒸/分离容器下游紧接着的管道中的焦化水平，并且当达到预定的上限焦化水平时：(i)中断含残油和焦炭前体的所述烃原料流向所述闪蒸/分离容器；(ii)在足以基本上从所述容器除去蒸气相和从所述内表面和/或出口管道除去液相的条件下用蒸汽吹扫所述闪蒸/分离容器；(iii)在足以使在所述内表面和出口管道上的焦炭至少部分地燃烧的条件下引入空气/蒸汽混合物穿过所述闪蒸/分离容器；和(iv)当在所述内表面和/或出口管道上达到预定的下限焦炭水平时，重新启动所述烃原料流向所述闪蒸/分离容器。2.权利要求1的方法，其中所述闪蒸/分离容器包括布置在该液体出口上方的挡板，该挡板向外和从该容器的中心和向下携带液体。3.权利要求2的方法，其中所述挡板是基本上圆锥形的挡板，其顶点朝上。4.权利要求2或3的方法，其中所述挡板是穿孔的基本上圆锥形的挡板。5.权利要求2、3或4的方法，其中所述挡板包括穿孔，该穿孔替代该挡板总表面积的至少大约1％。6.上述任一权利要求的方法，其中所述闪蒸/分离容器基本上是圆柱形的。7.上述任一权利要求的方法，其中所述混合物流如下引入：通过位于所述容器侧壁的至少一个侧进口成切线地引入，通过位于所述容器侧壁的至少一个侧进口径向地引入，通过所述容器的顶部和/或通过所述容器的底部引入；并且所述蒸气相通过所述容器的塔顶出口除去。8.上述任一权利要求的方法，其中通过位于所述容器侧壁的至少一个侧进口成切线地将所述混合物流引入该闪蒸/分离容器中。9.上述任一权利要求的方法，其中通过至少一个侧进口将所述吹扫蒸汽引入。10.上述任一权利要求的方法，其中通过至少一个侧进口将所述空气/蒸汽混合物流引入。11.上述任一权利要求的方法，其中通常以大约400到大约550℃(750到1025)的温度，大约0到大约830kPag(0到120psig)的总压力和等于闪蒸/分离器容器体积的5到250倍的蒸汽总流量将所述吹扫蒸汽引入所述闪蒸/分离容器中。12.权利要求11的方法，其中以大约450到大约510℃(840到950)的温度，大约350到大约700kPag(大约50到大约120psig)的总压力和等于闪蒸/分离器容器体积的100到200倍的总蒸汽流量将所述吹扫蒸汽引入所述闪蒸/分离容器中。13.上述任一权利要求的方法，其中所述空气/蒸汽混合物的主要部分作为塔顶流从所述闪蒸/分离容器除去，所述空气/蒸汽混合物的次要部分作为底部滑流从所述闪蒸/分离容器除去。14.权利要求13的方法，其中所述次要部分是总空气/蒸汽混合物的至少大约2％。15.权利要求14的方法，其中所述次要部分占总空气/蒸汽混合物的大约5％到大约10％。16.权利要求13、14或15的方法，其中作为底部滑流除去的所述空气/蒸汽混合物的量通过与底部出口连接的流量阀控制。17.权利要求13、14、15或16的方法，其中作为底部滑流除去的所述空气/蒸汽混合物的量通过与底部出口连接的管道中的一个或多个节流孔控制。18.权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：RC斯特，AR迪尼克兰托尼奥，JM弗莱伊，S安娜玛拉莱，NG维多尼克，
申请(专利权)人：埃克森美孚化学专利公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]