烃热解中的焦炭减轻制造技术

提供了使用取自紧凑的绝缘表皮热电偶套管的温度测量值来优化热解反应的方法和系统。在本发明专利技术的系统和方法中，通过并联管组件的入口歧管中的绝热限制件来测量热解反应器的上游温度和上游压力，来提供绝对上游温度和上游压力。还依照绝热限制件测量热解反应器的下游温度来提供绝对下游温度。然后通过绝对上游压力乘以下游温度除以上游温度的商的k/k‑1次幂来确定下游压力，其中k是在恒定压力的流体比热(Cp)与在恒定体积的流体比热(Cv)之比。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】烃热解中的焦炭减轻优先权本申请要求2017年12月29日提交的美国临时申请No.62/611863的优先权和权益，其公开内容通过引用并入本文。专利
本专利技术总体涉及减轻热解焦炭，涉及用于这样的减轻的热解反应器，和涉及这样的减轻在烃热解方法中的用途。专利技术背景热解反应器例如蒸汽裂化热解反应器遭受了由于炉管例如辐射管中的焦炭积聚而带来的限制。在热解模式运行过程中，烃供料和蒸汽(通常称作“稀释蒸汽”)的混合物被导向辐射管来用于烃热解。焦炭在热解过程中在辐射管中积聚，这转而引起了热解反应的低效率。这种效应在用于进行高温热解反应的辐射管中是特别麻烦的。焦炭积聚的程度和速率限制了热解反应器的可靠性和运行条件。热解反应器通常使用多个流体(fluidically)并联的辐射管组件/蒸汽裂化炉。因此，热解反应器的可靠性经常受限于每个组件的反应器管中的一个或多个内部的焦化。通过以除焦模式定期运行蒸汽裂化器来从辐射管中至少部分地除去积聚的焦炭。在除焦模式过程中，将除焦流体例如空气，蒸汽或者其组合引入管中来除去焦炭。因为在除焦模式过程中没有产生期望的热解产物，因此期望的是降低热解模式过程中的焦炭积聚的速率和降低除焦模式的持续时间。但是当没有随着热解模式的进行，保留在辐射管中的积聚的焦炭量的指示时，难以确定何时应当采取步骤来降低焦炭积聚速率(因为这些步骤会降低期望的热解产物的收率)，或者辐射管是否应当切换到除焦模式。此外，当没有随着除焦模式的进行，保留在辐射管中的积聚的焦炭量的指示时，即使存在应当停止除焦的辐射管的目标焦炭量，也难以确定除焦模式的持续时间。针对焦炭积聚的优化通常包括测定炉管中的焦炭积聚速率。这样做的一种方式是测量跨炉管的压降，例如通过安装在辐射管入口上的压力仪器直接测量压力。因为蒸汽裂化器通常使用一个或多个辐射管组件，并且每个组件具有多个流体并联的辐射管，因此提供直接压力测量的能力明显添加了资金成本和复杂性。此外，在一些蒸汽裂化器设施中，空间限制阻止了使用这样的大体积仪器。当裂化某些液体供料时，所述问题进一步恶化，这归因于直接辐射入口压力仪器的快速结垢和堵塞。存在着对于这样的方法和系统的需要，其用于逐管(tube-by-tube)监控热解反应器中的焦炭积聚，但是无需资金密集的解决方案和/或倾向于结垢的指示。专利技术概述本文提出的是优化热解反应的方法，其包括步骤：测量热解反应器的上游温度，测量热解反应器中的绝热限制件的下游温度，测量绝热限制件的上游压力来提供上游压力P1；使用下式确定下游压力P2：P2＝P1X(T2/T1)(k/k-1)，其中在裂化过程中k是大约1.1-大约1.4，和进行下面步骤中的一个或多个：(a)调节热解反应器的裂化强度；(b)调节供料和燃料控制阀来分布并联管组件中的焦化速率；和/或(c)测定除焦时间和调节空气、烃供料和稀释蒸汽的量来加速反应器中的焦炭除去量或者调节来自于焦炭除去的排放物。在入口歧管中的绝热限制件上游测量上游温度，来提供绝对上游温度T1。在所述绝热限制件下游测量温度来提供绝对下游温度T2。如本文所用的，术语“绝对温度”指的是从绝对零度开始测量的温度，单位开尔文。如本文所用的，术语“绝对压力”指的是具有零基准的压力，即，不是以表压(ingage)测量的。如本文所用的，术语“绝热”用于表示至少0.7小时-英尺2°F/BTU(0.123Km2/W)，例如至少1.0小时-英尺2°F/BTU(0.176Km2/W)，例如至少1.5小时-英尺2°F/BTU(0.26Km2/W)的隔热值。在一方面，在裂化过程中k可以等于1.13，大约1.2-大约1.4和大约1.3。此外，k是在恒定压力的流体比热(Cp)与在恒定体积的流体比热(Cv)之比。在某些方面，所述歧管是绝缘的。如本文所述的，某些蒸汽裂化器反应器包括一个或多个组件，并且每个组件具有多个流体并联炉管。所述组件中的每个炉管的上游端可以流体连接到入口歧管上，所述入口歧管用于提供(i)烃供料到所述组件中的每个管来用于热解模式过程中所述管中的烃热解，和(ii)在除焦模式过程中提供除焦流体到所述组件中的每个管来从所述管除去可能已经热解过程中积聚的焦炭。虽然穿过辐射管组件中的辐射管的流动是并联流动(即，“流体并联”流过所述组件中的每个辐射管)，但是辐射管组件中的辐射管(常规地是“通路(pass)”)不必须是彼此几何并联的。然而，具有彼此几何并联和流体并联的多个辐射管的炉管组件处于本专利技术的范围内。虽然不要求，但是通常在热解模式和除焦模式过程中对于每个辐射管进行上游温度测量(“T1”)，上游压力测量(“P1”)和下游温度测量(“T2”)。上游温度和下游温度可以通过绝缘表皮热电偶套管来测量。温度测量值T1可以在工艺流体流(“工艺流”)中的与压力测量P1基本上相同的位置，在入口歧管处或者其上游取值。工艺流可以是基本上绝热地穿过限制件，供给并联管组件。在一方面，所测量的上游温度T1和下游温度T2与每个辐射管内的工艺流压力相关。在一方面，工艺流压力下游P2指示了并联管组件中的焦炭积聚。本文进一步提供的是用于优化热解反应的系统，其包含热解反应器，其具有包含多个辐射管的并联管组件；在每个辐射管入口处的绝缘限制件，其中每个限制件保持了所述辐射管之间工艺流基本均匀的分布，每个限制件具有限制件入口和限制件出口；和温度测量装置例如绝缘表皮热电偶套管，用于测量限制件的上游温度和限制件出口处的下游温度。在本专利技术的系统中，上游和下游温度直接与限制件下游工艺流压力有关，和所述工艺流压力指示了反应器中的积聚的焦炭。在一方面，每个管连接到入口歧管和出口歧管，和所述入口歧管是绝缘的。在某些方面，当上游温度和下游温度之间的差值小于大约400°F(204℃)时，蒸汽裂化反应器从热解模式切换到除焦模式(即，除焦可以开始)。虽然不希望受限于任何理论或者模型，但是据信下游压力P2与积聚的焦炭直接相关。在某些方面，当处于热解模式时，辐射管表现出P2≥F*P1，并且因子F是0.5-0.9范文内的正实数，然后(i)将另外的蒸汽引入辐射管来降低焦炭积聚速率，即，除了稀释蒸汽之外存在于烃+稀释蒸汽混合物中的蒸汽导向辐射管来进行热解反应；和/或(ii)将辐射管从热解模式切换到除焦模式来除去积聚的焦炭。在某些方面，当在除焦模式过程中时，辐射管表现出P2<G*P1，其中因子G是大约0.1-0.5范围内的正实数，辐射管从除焦模式切换到热解模式。虽然将辐射管组件中的一个辐射管从除焦模式切换到热解模式以及反之亦然都处于本专利技术的范围内，但是通常将含有所示管的整个辐射管组件在基本上相同的时间(例如同时)切换。以下也处于本专利技术范围内：在基本上相同的时间将蒸汽裂化器的全部辐射管组件从热解模式切换到除焦模式，并且在随后的时间将蒸汽裂化器的全部辐射管组件从除焦模式切换回热解模式。在某些方面，下游工艺流压力的增加是经由绝热膨胀关系式来计算的：P2＝P1X(T2/T1)(k/k-1)，其中k是在恒定压力的流体比热(Cp)与在恒定体积的流体比热(Cv)之比本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.优化热解反应的方法，其包括步骤：/n(a)测量热解反应器中的绝对上游温度T1，其中所述热解反应器包含并联管组件，其具有入口歧管、多个辐射管和在所述多个辐射管的至少一个管中的绝热限制件，其中所述上游温度是在所述绝热限制件上游的位置测量的；/n(b)测量所述绝热限制件下游的绝对温度T2；/n(c)在所述绝热限制件上游的位置测量绝对上游压力，来提供上游压力P1；/n(d)使用下式确定绝对下游压力P2/nP2＝P1X(T2/T1)

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171229 US 62/611,8631.优化热解反应的方法，其包括步骤：
(a)测量热解反应器中的绝对上游温度T1，其中所述热解反应器包含并联管组件，其具有入口歧管、多个辐射管和在所述多个辐射管的至少一个管中的绝热限制件，其中所述上游温度是在所述绝热限制件上游的位置测量的；
(b)测量所述绝热限制件下游的绝对温度T2；
(c)在所述绝热限制件上游的位置测量绝对上游压力，来提供上游压力P1；
(d)使用下式确定绝对下游压力P2
P2＝P1X(T2/T1)(k/k-1)
其中k是在恒定压力的流体比热(Cp)与在恒定体积的流体比热(Cv)之比；和
(e)进行下面步骤中的一个或多个：
(i)调节所述热解反应器的裂化强度；
(ii)调节供料和燃料控制阀来分布所述并联管组件中的焦化速率；
(iii)测定除焦时间；和
(iv)调节除焦空气或者除焦蒸汽的量。


2.权利要求1的方法，其中进行所述步骤(a)-(e)来影响所述并联管组件中焦炭积聚的分布量。


3.权利要求1或者2的方法，其中所述歧管是绝缘的。


4.权利要求1-3任一项的方法，其中在裂化过程中k是1.1-1.3。


5.权利要求1-4任一项的方法，其中在除焦过程中k是1.2-1.4。


6.权利要求1-5任一项的方法，其中所述绝对上游温度和绝对下游温度是通过绝缘表皮热电偶套管测量的。


7.权利要求1-6任一项的方法，其中工艺流是基本上绝热地穿过所述限制件，来供给所述并联管组件。


8.权利要求1-7任一项的方法，其中所述绝对温度测量值T1是在所述工艺流中的与绝对压力测量值P1基本上相同的位置取值的。


9.权利要求1-8任一项的方法，其中所测量的绝对上游温度T1和绝对下游温度T2与每个辐射管内的工艺流压力相关。


10.权利要求1-9任一项的方法，其中所述绝对下游压力P2指示了所述并联管组件中的焦炭积聚。


11.权利要求1-10任一项的方法，其中当所述绝对上游温度T1和绝对下游温度T2之间的差值小于大约400°F时，除焦开始。


12.权利要求1-11任一项的方法，其中所述绝对下游压力P2与积聚的焦炭直接相关。


13.权利要求1-12任一项的方法，其中在除焦过程中k基本上等于1.3。


14.权利要求1-12任一项的方法，其中在裂化过程中k基本上等于1.13。


15.用于优化热解反应的系统，其包含：
热解反应器，其具有包含多个辐射管的并联管组件；
处于每个辐射管入口处的绝缘限制件；和...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·A·鲁尼，Y·L·杨，
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：美国;US