[发明专利]通过在烃原料的蒸汽裂解期间与原料热交换将来自气-液分离器的液体塔底料流冷却的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及烃原料，尤其是含较不挥发性烃及其它杂质的那些烃原料的裂解。具体来说，本发明涉及冷却从用于蒸汽裂解烃原料的气-液分离设备取得的热的液体塔底料流，同时将进入热解炉的烃原料预加热。

背景技术

蒸汽裂解(也称为热解)早已用于将各种烃原料裂解成烯烃，优选轻质烯烃如乙烯、丙烯和丁烯。常规的蒸汽裂解使用具有两个主要段的裂解炉：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)进入所述炉子的对流段，其中所述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。然后将气化原料和蒸汽的混合物引入辐射段，在那里发生裂解。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。

常规蒸汽裂解系统对于裂解高质量原料如瓦斯油和石脑油是有效的。然而，蒸汽裂解经济性有时希望裂解低成本的重质原料如，作为非限制性实例，原油和常压残油(亦称常压管式蒸馏釜塔底料流)。原油和常压残油包含沸点高于590℃(1100°F)的高分子量、不挥发性组分，例如沥青质、残油和/或沥青。这些原料的不挥发性重质尾部馏分在常规热解炉的对流段中作为焦炭沉积下来。在较轻质组分已经完全气化的位置的下游的对流段中仅能容许非常低水平的不挥发性物质，比方说，例如少于50ppmw，或甚至少于5ppmw。此外，一些石脑油在输送期间会受原油污染。常规热解炉不具有加工含大比例重质不挥发性烃(比方说，50-100000ppmw)的残油(例如常压残油、原油或许多残油或原油污染的瓦斯油或石脑油)的灵活性。

在加工此类原料的炉子中，通常将原油或残油预加热并与稀释蒸汽混合，并仅部分地气化，然后将其从对流段取出并进料给气-液分离器(闪蒸罐或闪蒸器)以将重质不挥发性烃与较轻质挥发性烃分离，将所述较轻质挥发性烃送回到所述炉子的对流段以便额外预加热，然后在所述热解炉的辐射段中裂解。在这种方法中使不挥发性烃去除效率最大化是重要的。否则，重质的、形成焦炭的不挥发性烃可能被夹带在气相中并向塔顶携带而进入炉子中，从而在对流段中产生焦化问题。由此种闪蒸产生的经加热液体塔底料流通常必须加以冷却，从而提供提高整个蒸汽裂解过程的热效率的机会。

美国专利3,617,493(所述文献引入本文供参考)公开了使用用于原油进料的外部气化鼓并公开了使用第一闪蒸以除去作为蒸气的石脑油和使用第二闪蒸以除去沸点230℃-590℃(450°F-1100°F)的蒸气。在热解炉中将蒸气裂解成烯烃并将来自两个闪蒸罐的分离的液体取出，使用蒸汽汽提并用作燃料。美国专利7,097,758和7,138,047(这两篇文献引入本文作为参考)公开了加工高水平不挥发性烃(或残油)的炉子，其中将原料预加热，与稀释蒸汽和水混合，在对流段中部分地气化，然后进料给气-液分离器以除去为液体的不挥发性物质，然后裂解。

为了在采用外部气-液分离器或闪蒸罐的炉子上达到稳定的工业操作，必须具有能够维持气-液分离器的所需入口温度的构造和控制系统。美国专利7,138,047(引入本文供参考)描述了优化包含在重质烃原料中的挥发性烃的裂解和减少以及避免焦化问题的有利控制的方法。它提供一种方法，所述方法通过维持进入闪蒸器的料流相对恒定的温度来维持蒸气与离开所述闪蒸器的液体具有相对恒定的比例。更具体地说，闪蒸料流的恒定温度如下维持：在闪蒸之前自动地调节与重质烃原料混合的流体料流的量。因此，用可变量的稀释液体(或流体)，优选水，代替保持气-液分离器(闪蒸)温度基本上恒定所需要的稀释蒸汽，尽管所述炉子可能经历负荷变化。可以在换热器中冷却来自所述闪蒸器的塔底料流并输出或循环到闪蒸罐。

在位于气-液分离器的紧密相邻位置的换热器中至少可以实现第一阶段冷却。这种换热器在过去已经用于通过产生中压蒸汽(693-1138kPa(100-150psig))冷却来自分离器的液体料流，所述中压蒸汽可以输出到设备中压蒸汽集管。

美国专利7,351,872(引入本文供参考)教导了维持气-液分离器温度的可选方法，例如，通过改变炉子通风，这可以完全地省去对注水的需要。

美国专利申请序列号12/132,130(2008年6月3日提交)公开了通过与高压锅炉给水热交换冷却从用于蒸汽裂解烃原料的气-液分离设备取得的液体塔底料流。