[发明专利]热气态流的骤冷方法和设备

说明书

技术领域

本发明一般涉及在烯烃工厂中骤冷热气态流的方法和设备。本发明更具体地涉及骤冷烯烃工厂热解炉的热解产物的方法和设备。

技术背景

当进料在热解炉中被热裂解后，从所述炉辐射管段流出的约1400到1650华氏度的热解产物必须被迅速冷却(或骤冷)至约1200华氏度以停止反应。对于较轻的进料，通常通过使所述炉的流出产物流流经传输管交换器(“TLE”)来进行骤冷，所述传输管交换器是一种管壳式换热器，过程中的气体在管内冷却，壳程冷却剂为600华氏度的锅炉给水，当其被热工艺气态产物加热时产生饱和蒸汽。焦炭会形成于TLE管的内壁上，减弱传热，并产生沿TLE的压力降和增加TLE出口温度。这最终需要清除焦炭，其要求停止向炉进料以进行蒸汽/空气除焦或机械除焦。对于非常重的进料和/或低氢含量的进料，在TLE中的结焦速率会高得多—使经常性的TLE除焦不实际。一个选择是使用直接骤冷，其是通过将来自所述炉的产物流流出导入骤冷管中，并将骤冷油直接注入骤冷管以冷却所述炉的辐射管的产物流来完成。参见例如公开了直接骤冷的美国专利申请公开2008/0128323、2008/0128326和2008/0128330。骤冷油需以能使骤冷管内壁完全被冲洗到的方式注入。否则焦炭会沿着骤冷管壁开始形成于任何干燥点上，最终导致焦炭沉积。使用直接骤冷的缺点在于不能产生与通过TLE产生的那样价值较高的高压蒸汽。许多解决这一问题的方案在过去已被公布。参见例如以下关于利用骤冷和TLE的专利：US 2,951,029、4,279,733、4,279,734、4,446,003、4,614,229、5,092,981、5,185,077、5,324,486、6,626,424和6,821,411。但是，上述专利和公布的专利申请所公开的骤冷工艺仍有重要问题，包括因污垢造成运行时间短，和否则可作为过热蒸汽回收的有价值的热量的损失。需要一种能最大化地产生过热蒸汽，并大量减少污垢，同时保持长的TLE运行时间的改进工艺。

发明概述

本发明涉及用于在热解炉中生产烯烃并利用TLE冷却热解气体的新颖性的和创新性的工艺和设备。本发明包括向TLE管内注入“最小”量的润湿流体—仅具有足够的润湿流体以保持管壁湿润从而避免结焦，但不足以实质上冷却流出物—其中润湿壁的TLE可以产生高压蒸汽以及具有长的运转周期。本发明的另一方面涉及如何恰当地将该适量的润湿油引入TLE中热解焦油凝结并使换热器结垢的部分。本发明的一个方面包括与套管式换热器(TLE)例如Omega USX(Shaw Group销售的)一起使用的切向注油喷嘴。本发明的另一个方面在于冷却/骤冷的操作范围被扩展到不仅包括阻止或最小化因热解很重的进料所产生的焦油凝结所引起的TLE结垢，还包括最小化温度较低的二级TLE(主TLE的下游)的结垢。因此，较低粘度、较低沸点的润湿油被用于二级TLE，其中热量被温度更低的二级TLE所回收。目前，通常不使用二级TLE来回收裂解液态进料(沸点范围从汽油到真空瓦斯油或VGO的烃类进料)所产生的热解气体的热量，因为即使是低产焦油的进料例如汽油热解所产生的少量焦油也会迅速使相对低温的二级TLE结垢。因此对于轻质液体来说，所设计的最低TLE出口温度被限制为约600华氏度，且目前仅使用主TLE。虽然目前二级TLE仅被用于回收乙烷和丙烷热解气体的热量(因为热解这类气体产生的焦油如此之少，使得其热解炉流出物可以在低至～250到300华氏度的温度被回收而没有焦油凝结)，但是在本发明的工艺和设备中，我们能利用这种二级TLE是因为我们在裂解重质液体进料流时能更好地控制低温时的结垢。通过向二级TLE注入润湿油，我们能够在低至下游分馏器的再沸腾所需的限制温度—或约400华氏度的温度下回收热量。

本发明涉及一种用于裂解液态烃进料以产生裂解的气态烃类的方法，该方法包括以下步骤：

(a)向烯烃炉中进料液态烃进料流；

(b)在所述烯烃炉中裂解液态烃进料流以产生温度在约1400华氏度到约1650华氏度的热的气态裂解流出物流；