[发明专利]加工喷嘴式反应器沥青的系统和方法

说明书

背景技术

一些喷嘴式反应器的操作引起各材料之间的相互作用，并且实现了一种或多种材料的物理或化学组成的改变。这种相互作用和改变通过将各材料注入喷嘴式反应器的反应器腔中而发生。各材料注入反应器腔中的方式和喷嘴式反应器的各个部件的构造可能均会影响各材料如何相互作用以及实现了何种类型的改变。

改变注入其中的材料的物理或化学组成的喷嘴式反应器的一个实例显示于美国专利US 6,989,091的图3中。’091专利中讨论的喷嘴式反应器具有两个蒸汽注入器以及中央原料注入器，每个均包括向中央反应器管进料的排出端。这两个蒸汽注入器如下放置：(i)侧面与中央原料注入器的相对侧分开，和(ii)与中央原料注入器的轴成锐角处。因此如下放置蒸汽注入器，使得材料在材料原料通过中央原料注入器被注入中央反应器管的运行方向上注入中央反应器管。该中央原料注入器与中央反应器管共轴，并且一般具有直通孔。

如‘091专利中所解释的，将过热蒸汽通过两个侧面相对的蒸汽注射器注入到中央反应器管的内部，从而撞击经由中央原料注射器同时注入中央反应器管中一些类型的重烃中经预热的、位于中央的进料流。‘091专利记载了，所公开喷嘴式反应器的目的是通过反应器管中的重烃进料的蒸汽进料撞击将进料流裂解成轻烃。根据‘091专利，使用所披露的喷嘴式反应器处理的重烃类型为粗油、大气残余物和重馏出物。使用’091专利的喷嘴式反应器，中央油进料原料喷射物与蒸汽喷射物在距离它们各自注入器的喷射物的喷出处的一定距离处相交。

在‘091专利披露的喷嘴式反应器的一些实施方案中，通过在喷嘴式反应器中裂解重烃制备的轻烃的部分不满足喷嘴式反应器产物的一些标准。例如，喷嘴式反应器制备的液体重油产物的分子量可以高于烃产物所需的最大分子量。因此，‘091专利披露了可以使用循环流使得这些烃产物循环回喷嘴式反应器中。然而，‘091专利似乎只考虑了这种循环流用于喷嘴式反应器的裂解烃产物。‘091专利看上去并没有循环任何由喷嘴式反应器产生的未裂解固体残余物(沥青)产物。根据申请人的经验，没有考虑到循环固体残余物并不令人吃惊，因为喷嘴式反应器技术的常规理解一般认为喷嘴式反应器排出的固体沥青材料不会由于将其经喷嘴式反应器循环回去而分解。

申请人认为，‘091专利所披露的喷嘴式反应器的一个缺点为通过喷嘴式反应器而未裂解的重烃的量。申请人认为这是由于在喷嘴式反应器的操作温度远低于1,050°F并且在喷嘴式反应器中的反应时间约为数秒或更少时，几乎不可能将沸点高于1,050°F(565°C)的所有材料裂解成沸点低于1,050°F的材料。

大量未裂解材料流经‘091专利中的喷嘴式反应器的缺点进一步因为可以进一步加工这种未裂解材料的喷嘴式反应器方式的明显缺失而加剧。如果对未裂解的重烃不实施进一步的喷嘴式反应器加工，那么会降低喷嘴式反应器的效率和收益。即使可以依赖于常规的用于加工未裂解重烃的方法，如在焦化单元(coker unit)中加工未裂解的重烃，但是仍会增加工艺的成本和复杂性。

发明内容

下文的公开为示意性实施方案，并不意在以任何方式限制本发明。相反，本公开指向下文所述方法和系统的实施方案的各特征、各方面和各等价方案。所公开的各实施方案的特征和方面可以单独使用或以各种彼此组合或亚组合的方式使用。

在一些实施方案中，描述了用于在喷嘴式反应器裂解烃材料以及处理由此制备的沥青的方法。所述方法可以包括提供喷嘴式反应器。所述喷嘴式反应器可以包括反应器主体、第一材料注入器和第二材料进料口。所述反应器主体可以包括注入端和喷出端。所述第一材料注入器可以包括第一材料注入通道，并且可以安装在喷嘴式反应器中，以材料注射方式与反应器主体的注入端连通。该第一材料注入通道可以包括体积扩大的注入段、体积扩大的喷出段和在体积扩大的注入段和体积扩大的喷出段之间的体积减小的中间段。该第一材料注入通道还可以包括以注射方式与反应器主体通道连通的材料注入端和材料喷出端。该第二材料进料口可以邻接第一材料注入通道的材料喷出端。该方法还可以包括通过第一材料注入器将裂解材料流注入反应器主体中以及通过第二材料进料口将烃材料注入反应器主体中。该方法可以进一步包括收集从喷嘴式反应器排出的重烃级分(heavy hydrocarbon fraction)以及将所述重烃级分注入所述反应器主体中。