本发明专利技术公开了用于改善具有高挥发性可燃物质含量的焦炭的制备的方法和设备。该方法可以包括例如：将焦化装置原料加热至焦化温度，以生成经加热的焦化装置原料；将所述经加热的焦化装置原料与急冷介质接触，以降低所述经加热的焦化装置原料的温度并生成经急冷的原料；将所述经急冷的原料进料至焦化塔；在所述焦化塔中将所述经急冷的原料进行热裂化，从而(a)将所述经急冷的原料的一部分裂化以生成裂化蒸气产物，并且(b)生成如通过ASTM?D3175测量的挥发性可燃物质(VCM)浓度在约13重量％至约50重量％的范围内的焦炭产物。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制备高VCM焦炭的方法相关申请的交叉引用本申请依照35U.S.C.§ 119(e)，要求在2011年5月13日提交的美国临时申请序列号61/485，969的优先权。该申请通过引用以其全部结合在此。公开领域本文公开的实施方案一般涉及石油焦化方法和设备的领域。更具体地，本文公开的实施方案涉及具有闻浓度的?车发性可燃物质的焦炭(闻VCM焦炭)的制备。背景 自20世纪30年代中期以来，已经发展了具有许多改进的延迟焦化方法。基本上，延迟焦化是一个半连续过程，其中重质原料被加热至高温(在900° F至1000° F之间)，并且被传送至大的焦化塔。在焦化塔中，提供足够的停留时间，以允许热裂化和焦化反应进行至完成。重质残油进料在塔中热裂化，以生成更轻的烃类和固态的石油焦炭。该技术的初始专利之一(美国专利号1，831，719)公开了“有利地，在来自蒸气相裂化操作的热蒸气混合物的温度降至低于950° F或更佳地低于1050° F之前，将它导入焦化容器中，并且，通常有利地，在最高的可能的温度，将它导入焦化容器中。”在焦炭塔中的“最高的可能的温度”有利于重质残油的裂化，但是受限于在加热器和下游进料管线中焦化的开始以及烃蒸气过度裂化为气体(丁烷及更轻者)。当其他操作变量保持恒定时，“最大的可能的温度”通常使在石油焦炭副产物中保留的挥发性物质最少化。在延迟焦化中，石油焦炭中的挥发性物质的下限通常由焦炭硬度决定。也就是说，具有< 8重量％挥发性物质的石油焦炭通常是如此之硬，使得在除焦循环中的钻孔时间延长到合理范围以外。各种石油焦炭用途具有需要石油焦炭副产物的挥发性含量< 12%的规格。因此，在石油焦炭副产物中的挥发性物质典型地具有8-12重量％的目标范围。美国专利号6，168，709公开了一种用于制备具有较高浓度的挥发性可燃物质(VCM)的石油焦炭的方法。提供了较高的VCM含量，使得焦炭可以维持自燃等使用焦炭作为燃料的特性。为了产生高VCM焦炭，所述‘709专利教导了，首先将焦化装置原料加热至较低的温度，由此导致相关联地降低了焦化塔操作温度。公开内容概述通过降低加热器出口温度，可以负面地影响焦炭的收率、裂化的烃产物的收率、或者两者。而且，加热器出口温度的降低也可以影响焦化装置的产量和效率。已经发现，在典型的操作温度操作进料加热器，可以提供在加热器和焦化塔之间的传送管线中的焦化装置进料的裂化，并且，将受热的焦化装置原料急冷以降低焦化温度可以提供制备具有适宜的性质(燃烧性质、海绵焦炭晶体结构与其他晶体结构的高比例、等等)的高VCM焦炭的焦化塔操作。一方面，本文公开的实施方案涉及用于制备焦炭燃料的方法，所述方法包括:将焦化装置原料加热至焦化温度，以生成经加热的焦化装置原料；将所述经加热的焦化装置原料与急冷介质接触，以降低所述经加热的焦化装置原料的温度并生成经急冷的原料；将所述经急冷的原料进料至焦化塔；在所述焦化塔中将所述经急冷的原料进行热裂化，从而(a)将所述经急冷的原料的一部分裂化以生成裂化蒸气产物，并且(b)生成如通过ASTMD3175测量的挥发性可燃物质(VCM)浓度在约13重量％至约50重量％的范围内的焦炭产物。另一方面，本文公开的实施方案涉及用于制备焦炭燃料的设备，所述设备包括:用于将焦化装置原料加热至焦化温度以生成经加热的焦化装置原料的加热器；用于从所述加热器回收所述经加热的焦化装置原料的流体管道；用于供应急冷介质的流体管道；用于将所述经加热的焦化装置原料与所述急冷介质接触以降低所述经加热的焦化装置原料的温度并生成经急冷的流出物的装置；用于将所述经急冷的流出物进料至焦化塔的流体管道，所述焦化塔用于将所述经急冷的流出物热裂化，从而(a)将所述经急冷的流出物的一部分裂化以生成裂化蒸气产物，并且(b)生成如通过ASTMD3175测量的挥发性可燃物质(VCM)浓度在约13重量％至约50重量％的范围内的焦炭产物。从以下描述和后附的权利要求中，其他方面和益处将是明显的。附图简述图1是根据本文公开的实施方案的焦化方法的简化的工艺流程图。详细描述一方面，本文公开的实施方案涉及具有高浓度的挥发性可燃物质的焦炭(高VCM焦炭)的制备。另一方面，本文公开的实施方案涉及改善焦炭工艺的操作而提供提高的产量、充分的焦炭构成(make)和适宜的焦炭性质中的一种或多种，所述焦炭性质包括焦炭晶体结构、柔软度、燃烧性能和大于按重量计的13%或15%如约18%至20%的VCM含量。如上所提到的，为了制备具有高VCM含量的焦炭，现有技术指示:必须在相对低的温度操作焦化塔。为了达到焦化塔中的低操作温度，教导了降低在焦化装置加热器的出口处的原料的温度。可以在焦化装置加热器和焦化塔之间的传送管线中发生的裂化允许制备想要的更轻的烃类。同样，在相对高温运行加热器是适宜的。然而，具有高VCM含量的焦炭的制备需要在较低的温度操作焦化塔。为了满足裂化和高VCM焦炭制造的目的，已经发现，通过与急冷介质的直接热交换将向焦化塔的进料急冷可以提供高加热器出口温度和低焦化塔操作温度两者。现参照图1，说明根据本文公开的实施方案的焦化方法。将焦化装置原料10导入焦化装置分馏器12的底部，在那里它与从焦化装置蒸气流14中冷凝的烃类组合。随后将所得的混合物16泵送通过焦化装置加热器18，在那里它被加热至适宜的焦化温度，如在850° F至1100° F之间，导致焦化装置原料的部分挥发和温和裂化。可以通过使用温度传感器24测量和控制被加热的焦化装置原料20的温度，所述温度传感器发送信号至控制阀26以调节向加热器18进料的燃料28的量。如果需要，可以向加热器注入蒸汽或锅炉进料水30，以减少在管32中的焦炭形成。可以从焦化装置加热器18回收作为蒸气-液体混合物的被加热的焦化装置原料20，用于向焦化塔36的进料。如本领域公知的，可以并联地使用两个以上塔36，来提供在操作循环(焦炭制备、焦炭回收(除焦)、为下一次焦炭循环作准备，重复)中的连续操作。控制阀38使被加热的进料转向至所需的焦化塔36。在焦化塔36中提供充足的停留时间允许热裂化和焦化反应进行至完成。以此方式，蒸气-液体混合物在焦化塔36中热裂化，以制备更轻的烃类，其蒸发并经由流动管线40离开焦化塔。石油焦炭和一些残余物(例如裂化的烃类)保留在焦化塔36中。当焦化塔36充分装满焦炭时，焦化循环结束。随后将被加热的焦化装置原料20从第一焦化塔36切换至并联的焦化塔以启动它的焦化循环。同时，在第一焦化塔中开始除焦循环。在除焦循环中，将焦化塔的内容物冷却，除去保留的挥发性烃类，将焦炭从焦化塔中钻掉，并且焦化塔为下一次焦化循环做好准备。将焦炭冷却通常在三个不同的阶段中发生。在第一阶段，通过水蒸气或其他汽提介质42将焦炭冷却并汽提，以经济地最大化地除去夹带在焦炭中或以其他方式保留在焦炭中的可除去的烃类。在第二冷却阶段中，将水或其他冷却介质44注入，以降低焦化塔温度同时避免对焦化塔的热冲击。从该冷却介质中蒸发的水进一步促进了除去额外的可蒸发的烃类。在最终冷却阶段，通过水或其他急冷介质46将焦化塔急冷，以迅速地将焦化塔温度降低至有利于安全地移除焦炭的条件。在急冷完成后，拆卸焦化塔36的底部和顶部塔头48、50。随后，典型地通过液压的水本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于制备焦炭燃料的方法，所述方法包括：将焦化装置原料加热至焦化温度，以生成经加热的焦化装置原料；将所述经加热的焦化装置原料与急冷介质接触，以降低所述经加热的焦化装置原料的温度并生成经急冷的原料；将所述经急冷的原料进料至焦化塔；在所述焦化塔中将所述经急冷的原料进行热裂化，从而(a)将所述经急冷的原料的一部分裂化以生成裂化蒸气产物，并且(b)生成如通过ASTMD3175测量的挥发性可燃物质(VCM)浓度在约13重量％至约50重量％的范围内的焦炭产物。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.13 US 61/485,9691.一种用于制备焦炭燃料的方法，所述方法包括: 将焦化装置原料加热至焦化温度，以生成经加热的焦化装置原料； 将所述经加热的焦化装置原料与急冷介质接触，以降低所述经加热的焦化装置原料的温度并生成经急冷的原料； 将所述经急冷的原料进料至焦化塔； 在所述焦化塔中将所述经急冷的原料进行热裂化，从而(a)将所述经急冷的原料的一部分裂化以生成裂化蒸气产物，并且(b)生成如通过ASTMD3175测量的挥发性可燃物质(VCM)浓度在约13重量％至约50重量％的范围内的焦炭产物。2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述VCM浓度在约16重量％至约22重量％的范围内。3.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中，所述接触步骤是在所述焦化塔附近进行的。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，所述方法还包括: 从所述焦化塔的出口回收所述裂化蒸气产物；和 通过调节所述急冷介质的进料速率和温度中的至少一个，控制在所述焦化塔附近的被回收的裂化蒸气产物的温度。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述控制使得所述出口附近的温度保持在750° F至约850° F的范围内 。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述控制使得所述出口附近的温度保持在775° F至约800° F的范围内。7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，所述焦化温度在约900°F至约1100° F的范围内。8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，所述接触步骤使得所述经加热的焦化装置原料的温度降低至少10° F。9.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，所述接触步骤使得所述经加热的焦化装置原料的温度降低至少50° F。10.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，所述接触步骤使得所述经加热的焦化装置原料的温度降低至少100° F。11.根据权利要求4-10中任一项所述的方法，所述方法还包括将所述被回收的裂化蒸气产物分馏，以回收两种以上烃馏分。12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述两种以上烃馏分包括以下各项中的至少一项:...
【专利技术属性】
技术研发人员：艾哈迈德·费尔，约翰·E·柯林斯，维伦德拉·门罗，加里·雷森，
申请(专利权)人：催化蒸馏技术公司，
类型：
国别省市：
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