專利名稱：利用冷凝物原料生產(chǎn)烯烴的制作方法
利用冷凝物原料生產(chǎn)烯烴
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域
本發(fā)明涉及通過熱裂解來自天然氣的液體冷凝物來形成烯烴.更 具體地，本發(fā)明涉及使用天然氣冷凝物作為用于在裂解爐中釆用熱裂 解烴的生產(chǎn)烯烴設(shè)備的原料。
現(xiàn)有技術(shù)的描述 烴的熱(熱解)裂解是一個非催化的石化工藝，其廣泛地用于生 產(chǎn)例如乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯的烯烴和例如苯、甲苯、和二曱苯 的芳烴。
基本上，通過蒸餾或者其它方式分餾全餾分原油而生產(chǎn)的例如石 腦油、汽油或其它全餾分原油的其它餾分的烴原料與充當稀釋劑的蒸
汽混合以使烴分子分離。將蒸汽/烴混合物預熱到約900-約1000華氏 度(。F或F)下，然后進入反應區(qū)，在那里其迅速被加熱到在約1450-約155 0°F的范圍內(nèi)的重度烴熱裂解的溫度。熱裂解在不借助于任何催 化劑的情況下完成。
本方法在熱解爐(蒸汽裂解爐)中進行，反應區(qū)的壓力在約10-約30psig的范圍。熱解爐內(nèi)部具有對流段和輻射段。預熱在對流段完 成，而重度裂解發(fā)生在輻射段。
重度熱裂解之后，從熱解爐的流出物包含多種氣態(tài)烴，例如每分 子1-35個碳原子。這些氣態(tài)烴可以是飽和的、單不飽和的和多不飽和 的，并且可以是脂族的，脂環(huán)族的和/或芳香族的。裂解氣還包含大量 的分子氫(氫氣)。
因此，在商業(yè)化的烯烴生產(chǎn)設(shè)備中進行的常規(guī)蒸汽(熱)裂解釆 用全餾分原油的餾分并在對其進行熱裂解的同時完全蒸發(fā)該餾分。裂 解產(chǎn)物可含有、例如約1重量％ (wt。/。)的氫、約10wt。/。的甲烷、約25wt。/。的乙烯和約17wt。/。的丙烯，所有的wt。/?；谒霎a(chǎn)物的總重 量，剩余的主要由每分子具有4-35個碳原子的其它烴分子組成。
然后在烯烴生產(chǎn)設(shè)備中進一步處理裂解產(chǎn)物來生產(chǎn)作為該設(shè)備的 產(chǎn)物的各種高純度的單獨的分離料流，例如氬、乙烯、丙烯、每分子 具有4個碳原子的混合烴、燃料油和熱解解汽油。上述每個單獨的分 離料流憑其自身是有價值的商業(yè)產(chǎn)物。因此，目前烯烴生產(chǎn)設(shè)備采用 全餾分原油料流的一部分(餾分)并從中產(chǎn)生多種分離的、有價值的 產(chǎn)物。
天然氣和全餾分原油在許多孔隙率變化很大的地下地質(zhì)構(gòu)造(結(jié) 構(gòu))中天然形成的。這些構(gòu)造的許多被特大的巖石層蓋住。天然氣和 全餾分原油(原油)也積聚在各種低于地表的地層圏閉中。因此在低 于地表的不同深度處收集大量的天然氣和/或原油聚集而形成含烴的 構(gòu)造。許多天然氣與原油緊密接觸，因而從原油中吸收了許多較輕的 分子。
當井孔鉆入地內(nèi)并穿透一個或多個這樣的含烴構(gòu)造時，天然氣和/ 或原油可通過這些井孔而回收到地表。
本文使用的術(shù)語"全餾分原油"和"原油"指從井口中流出并與 可能存在的任何天然氣分離的液體(通常在常規(guī)溫度條件下和地表壓 力下)原油，除了該原油接受可使其易于運送到原油精煉廠和/或在該 精煉廠中的常規(guī)蒸餾的任何處理。該處理包括諸如脫鹽的步驟。因此， 其是適合于在精煉廠中進行蒸餾或其它的分餾的原油，但是其沒有經(jīng) 受任何這樣的蒸餾或分餾。其可包括、但非必要地總是包括非沸騰物、 例如瀝青烯或焦油。同樣地，即使可以也難以提供全餾分原油的沸騰 范圍。因此，全餾分原油可以是一種或多種直接來自于油田管道和/ 或常規(guī)原油存儲設(shè)施的原油，視可得性而定，沒有任何其在先的餾分。
天然氣象原油一樣當生產(chǎn)到地表上時其組分可變化很大，但通常 含有大量的，最經(jīng)常為主要量的、即大于約50重量％ (wt% )的甲烷。 天然氣經(jīng)常還載有少量的(小于約50wt% )、經(jīng)常少于約20wt。/。的一 種或多種乙烷、丙烷、丁烷、氮氣、二氧化碳、硫化氫等。許多但是不是全部從地層中產(chǎn)生的天然氣料流可含有少量的(小于約50wt% )、 經(jīng)常小于約20wt %的每分子中具有5-12包含的碳原子的烴(C5-C12 )， 其通常在地表處周圍環(huán)境大氣溫度和壓力條件下為氣態(tài)，并且其一旦 抽取到地表中即可從天然氣中冷凝出來。所有的wt。/。都是基于所討論 的天然氣料流的總重量。
當各種天然氣料流抽取到地表時，在收集料流的地表處的常規(guī)溫 度和壓力條件下，烴組分通常自然地從所得到的天然氣料流中冷凝出 來。從而在相同的常規(guī)條件下產(chǎn)生從通常為氣態(tài)的天然氣中分離出來 的液體烴冷凝物。通常的氣態(tài)天然氣可包含甲烷、乙烷、丙烷和丁烷。 從所產(chǎn)生的天然氣料流中冷凝出來的液體烴餾分通常稱為"冷凝物"， 并且通常含有比丁烷大的分子(C5-約C20或稍高)。從所生產(chǎn)的天然 氣中分離后，分別從通常稱為天然氣的剩余氣態(tài)餾分中對該液體冷凝 物餾分進行處理。
因而，從抽取到地表的天然氣料流回收的冷凝物與天然氣(主要 為曱烷)材料與組成不嚴格地相同。其與原油的材料與組成也不同。 冷凝物處于通常為氣態(tài)天然氣和通常為液體全餾分原油之間的一個適 當位置。冷凝物含有比通常的氣態(tài)天然氣大的烴以及處于全餾分原油 最輕質(zhì)端的窄范圍的部分烴。
冷凝物與原油不同，可以通過其沸點范圍進行表征。冷凝物通常 在約100-約650華氏度(F)沸騰。在這個沸騰范圍內(nèi)，冷凝物含有 多種烴材料。這些材料可包括補足餾分的化合物，其通常稱為石腦油、 煤油、柴油和汽油(燃油、爐油、加熱用油等)。石腦油及相關(guān)的輕 質(zhì)沸騰材料(石腦油)在包含C5-Cl 0的范圍內(nèi)，并且為冷凝物中最輕 質(zhì)的沸騰范圍的餾分，在約100-約400F范圍沸騰。石油餾出物(煤 油、柴油、汽油)通常為C10-約C20或稍高的范圍，并且其大多數(shù)在 約350-約650F的范圍內(nèi)沸騰。本文中其單獨或全部稱為"餾出物" 或者"餾出物類"。應當注意不同的餾出物組分可具有低于350F和/ 或高于650F的沸點，且該餾出物歸入上述350-650F范圍內(nèi)和在本發(fā) 明中。
如上所述，常規(guī)的烯烴生產(chǎn)設(shè)備中的起始原料通常在其到達設(shè)備 前首先進行實質(zhì)的、昂貴的加工。通常，冷凝物和全餾分原油被蒸餾 或另外分餾成多種餾分，例如汽油、石腦油、煤油、氣油(真空或大 氣)等，在原油而不是天然氣的情況下包括高沸點殘渣。然后，其中 除了殘油的任意餾分通常作為設(shè)備起始原料而送入到烯烴生產(chǎn)設(shè)備。
希望能夠預測精煉蒸餾裝置(全餾分原油加工裝置)的資金和操作 成本，所述設(shè)備加工冷凝物和/或原油以生成充當常規(guī)烯烴生產(chǎn)設(shè)備的 起始原料的烴餾分。然而，現(xiàn)有技術(shù)直到現(xiàn)在才教導要避免使用沸程
分布太寬的均勻的烴餾分(餾分)。例如，參見授予Lenglet的美國 專利No， 5, 817, 226。
最近，美國專利No. 6， 743， 961 #皮授予Donald H. Powers。該專 利涉及通過采用含有填料的蒸發(fā)/溫和裂解區(qū)來裂解全餾分原油。該區(qū) 以這樣的方式操作尚未蒸發(fā)的全餾分原油的液相被保持在該區(qū)中直 到更穩(wěn)定的烴液體組分的裂解/蒸發(fā)得以最大化。這允許只有最少的固 體殘渣生成，該殘渣作為填料上沉積物而剩下。該殘渣隨后通過常規(guī) 的蒸汽空氣除焦而燒離填料，理想的是在通常的爐除焦循環(huán)過程中， 參見該專利的第7欄第50 - 58行。因此，該專利的第二區(qū)9充當在 該工藝所使用的條件下不能裂解或蒸發(fā)的原油原料的組分(包括烴質(zhì) 物質(zhì))的阱，參見該專利的第8欄第60-64行。
2002年9月16日提交的美國專利申請序列號10/244， 792 (其具 有與美國專利No. 6， 743， 961共同的發(fā)明人和受讓人)涉及在該專利中 所公開的方法，但它采用溫和的酸性裂化催化劑以驅(qū)動所述蒸發(fā)/溫和 裂解設(shè)備的全部功能更加朝著所述蒸發(fā)(沒有在先的溫和裂解)-溫 和裂解(隨后蒸發(fā))圖的溫和裂解端進行。
與美國專利6， 743，961具有共同發(fā)明人和受讓人的美國專利 6, 979, 757涉及在該專利中所公開的方法，但它除去至少一部分剩留 在蒸發(fā)/溫和裂解設(shè)備中的尚未蒸發(fā)或溫和裂解的所迷液體烴。原油原 料的這些液體烴組分從該裝置的底部附近排出，并送至分開的受控制 的抽空裝置中以對此前耐受住蒸發(fā)和溫和裂解的那些穩(wěn)定的烴組分提
供額外的裂解能量。因此，該發(fā)明也試圖驅(qū)動在蒸發(fā)/溫和裂解裝置中 的整個過程更加朝著前述的蒸發(fā)-溫和裂解圖的溫和裂解端進行。
在2005年9月2日申請的與美國專利6， 743，961具有共同發(fā)明人 和受讓人的申請?zhí)枮?1/219,166的美國專利申請涉及使用全餾分原 油作為烯烴生產(chǎn)設(shè)備的原料以生產(chǎn)烴蒸氣和液體的混合物的方法。蒸 氣烴從剩余液體中分離并且蒸汽送入到重度裂解操作中。通過向裝置 中引入急冷油并從該裝置中回收由急冷油和原料原料中的剩余液體烴 組成的液體殘渣而使剩余的液體烴處于相對于溫和裂解更有利于蒸發(fā) 的條件下。
在增加的汽油需求期間，可通過對多種包括餾出物的原油餾分進 行例如流化催化裂解的各種精煉催化裂解過程來增加汽油供給(池)。 因而，如果需要可以增加由一桶原油中所生產(chǎn)的汽油/石腦油的量。這 與上述餾出物不一樣。從一桶原油中回收的餾出物的量是固定的，不 能象汽油一樣增加。增加餾出物生產(chǎn)(供給)的唯一方式是精煉額外 桶的原油。
因此，有時非常需要從原料到形成烯烴的熱裂解爐的原料中回收 餾出物，該發(fā)明恰恰提供了這樣一種方法。
通過使用本發(fā)明，可從裂解原料中分別分離回收處于短缺供給的 有價值的餾出物以及因此使其免于轉(zhuǎn)化為價值小的裂解產(chǎn)物。通過本 發(fā)明，不僅使高質(zhì)量餾出物免于裂解，而且與對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯 而易見的方法相比其具有較高的熱效率和較低的資本費用。本領(lǐng)域技 術(shù)人員會首先將待裂解的原料送入到常規(guī)熱蒸餾塔中，從裂解原料中 蒸餾出餾出物。該方法需要大量的資金建造蒸餾塔和配備與該蒸餾塔 配套的重沸器和高架冷凝設(shè)備。通過本發(fā)明，采用分離器使得在蒸餾 塔中實現(xiàn)在較低的資本費用下取得大得多的能量效率。通過本發(fā)明， 不使用重沸器。高架冷凝器以及相關(guān)的蒸餾塔設(shè)備，但是其功能保留， 從而在相當大的程度上節(jié)省了資金成本。而且，由于本發(fā)明改為為實 現(xiàn)分離作用使用在裂解爐的操作中將要被消耗的能量(與操作獨立的 裂解爐上游蒸餾塔所消耗的能量相對)而無需蒸餾塔所需要的額外的
能量，因此本發(fā)明與蒸餾塔相比顯示在操作中具有大得多的能量效率， 分離器的蒸汽產(chǎn)物直接進入爐的裂解段。
發(fā)明概述
根據(jù)本發(fā)明，如上所述，提供一種利用冷凝物作為烯烴設(shè)備原料 的方法，如上所述，其最大化了餾出物的回收，并產(chǎn)生作為烯烴設(shè)備 的進料的材料，其沸點溫度低于餾出物。
依據(jù)本發(fā)明，預熱冷凝物，從具有少量或或沒有焦炭形成的冷凝 物原料中產(chǎn)生烴蒸汽和液體餾出物的混合物。然后將蒸汽烴與剩余的 液體餾出物分離，蒸汽送入到重度裂解操作中。分別回收液體餾出物 剩余以添加到餾出物供給(池)中。
附圖的描述
圖l表示典型的烴裂解設(shè)備的簡化流程圖。
圖2表示本發(fā)明內(nèi)的一個實施方案，該實施方案釆用獨立的蒸發(fā) 裝置。
發(fā)明的詳細說明
本文使用的術(shù)語"烴"和"烴的"并不意味著嚴格地或只包含氫 原子和碳原子的材料。這類術(shù)語是指在性質(zhì)上為烴質(zhì)的物質(zhì)，它們主 要或基本上由氫和碳原子組成，但可以含有其它元素例如氧、疏、氮、 金屬、無機鹽、瀝青等，甚至以顯著的量含有。
本發(fā)明所使用的術(shù)語"氣體"或"多種氣體"是指一種或多種 基本上處于蒸氣狀態(tài)的氣體，例如，單獨的蒸汽、蒸汽和烴蒸氣的混 合物等。
本發(fā)明所使用的術(shù)語"焦炭"是指任何高分子量烴質(zhì)固體并包括 由多核芳烴的縮合而生成的化合物。
本發(fā)明有用的烯烴生產(chǎn)設(shè)備包括用于初始接受和裂解原料的熱解 (熱裂解)爐。用于烴的蒸汽裂化的熱解爐通過對流和輻射加熱，并 包括一系列預熱、循環(huán)和裂解管，通常是管束來進行預熱、運送和裂 解烴原料。通過置于爐的輻射段(有時稱為"輻射段")的燃燒器供 給高裂解熱量。這些燃燒器中的廢氣循環(huán)通過爐的對流段以提供用于
預熱引入的烴原料而所必需熱。爐的對流和輻射段在"轉(zhuǎn)換接頭"處 連接，上文所提及的管承載烴原料從一個段的內(nèi)部到下一個段的內(nèi)部。
裂解爐被設(shè)計用于在輻射段中在輻射管(盤管)入口處開始快速 加熱，在輻射管入口處由于溫度低而反應速率常數(shù)低。大多數(shù)傳入的 熱量簡單地使烴從入口溫度升高至反應溫度。在盤管的中部，升溫速 率較低但裂解速率是可觀的。在盤管的出口處，升溫速率稍微增加但 不如在入口處迅速。反應物消失的速率是它的反應速率常數(shù)乘以它的 局部濃度之積。在盤管的末端，反應物濃度低，且通過提高工藝氣體 溫度可得到額外的裂解。
原料烴的蒸汽稀釋降低了烴分壓，強化了烯烴的生成，并減少了
在輻射管中生成焦炭的趨勢。
裂解爐通常具有矩形的燃燒室，豎直的管道居中位于輻射耐火壁 之間。這些管道從它們的上端進行支撐。
使用氣體或氣體/液體混合燃料，由裝配在燃燒器上的壁或地板或 二者的組合來完成對輻射段的燒制。燃燒室通常處于微負壓下，最通 常具有向上的煙道氣料流。通過至少一個自然通風扇或誘導通風扇來 使煙道氣料流入對流段。
輻射盤管通常懸掛在燃燒室中心下方的單獨的平面上。它們可被 套入單獨的平面內(nèi)或平行放置在交錯的雙排管布置中。從燃燒器向輻
射管的熱傳遞主要通過輻射進行，因此烴在熱"輻射段"被從約1450F 加熱到約1550F，并因此進行重度裂解。
因此，起初空的輻射盤管是燒制的(fired)管式化學反應器。到 該爐中的原料烴在對流段通過來自輻射段的煙道氣、對流段中原料的 蒸汽稀釋等的對流加熱被預熱至約900 -約IOOOF。預熱后，在常規(guī)工
業(yè)爐中，原料準備進入輻射段。
在典型的爐中，所述對流段可含有多個區(qū)。例如，原料可以在第 一上區(qū)中進行初始預熱，鍋爐進料水在第二區(qū)中加熱，混合的原料和 蒸汽在第三區(qū)中加熱，蒸汽在第四區(qū)中進行過熱，和最終的物料/蒸汽 混合物在底部即第五區(qū)中預熱至完成。區(qū)的數(shù)目和它們的功能可相當
地不同。因此，熱解爐可以是復雜的和可變的結(jié)構(gòu)。
離開輻射段的裂解的氣體烴被快速降溫以防止裂解模式的破壞。 在裂解的氣體被進一步在烯烴生產(chǎn)裝置中的下游加工之前對其進行冷 卻，以高壓蒸汽的形式回收大量的能量，所述高壓蒸汽用于在所述爐 和/或烯烴裝置中再次利用。這通常通過使用本領(lǐng)域公知的在線換熱器 來完成。
輻射盤管設(shè)計者努力實現(xiàn)短停留時間、高穩(wěn)和低烴分壓。盤管長 度和直徑通過每個盤管的進料速率、與溫度性能有關(guān)的盤管冶金學、 和盤管中焦炭的沉積速率而確定。盤管范圍從低進料速率下的單個小 直徑管和每個爐許多盤管到高進料速率下的長的大直徑管和每個爐較 少的盤管?？刹捎霉艿母鞣N組合。例如，并聯(lián)的四根窄管可進料至兩 根也是并聯(lián)的更大直徑的管，后者則進料至串聯(lián)連接的更大的管。因 此，盤管長度、直徑、和串聯(lián)/并聯(lián)流動的安排在爐和爐之間可廣泛地 加以變化。爐，由于它們的設(shè)計性質(zhì)特征，通常要根據(jù)它們的制造商
來提及。本發(fā)明適用于任何熱解爐，包括但不限于由Lu咖us， M. W. Kellog & Co. 、 Mitsubishi, Stone & Webster Engineering Corp.、 KTI Corp. 、 Linde-Selas制造的那些等。
由所述爐中流出的裂解的烴的下游加工相當?shù)夭煌⒕唧w地基 于起始烴原料是氣體還是液體。由于本發(fā)明僅使用液體全餾分原油作 為原料，本文中的下游加工將針對液體進料的烯烴裝置來描述。對于 現(xiàn)有技術(shù)中來自液體原料、石腦油至柴油的裂解的氣體烴和對于本發(fā)
明的全餾分原油的下游加工，比氣體原料更加復雜，因為在所述原料 中存在更重的烴組分。
就液體烴原料的下游加工而言，盡管它可在各裝置間有所變化， 但通常對爐流出物在例如前述的在線換熱器中進行熱交換以后進行油 急冷。因此，所述裂解的烴料流經(jīng)過初級分餾以除去重液體例如燃料 油，然后壓縮未冷凝的烴，并從中除去酸性氣體和水。然后分別分離 各種所希望的產(chǎn)物，例如乙烯、丙烯、每分子具有4個碳原子的烴的 混合物、燃料油、高溫分解汽油和高純度氫氣料流。
根據(jù)本發(fā)明，提供了使用全餾分原油液體(沒有經(jīng)過分餾、蒸餾等) 作為烯烴裝置熱解爐的初始(起始)原料的方法。通過這樣做，本發(fā) 明消除了對把全餾分原油耗資巨大地蒸餾成各種餾分例如從石腦油至 柴油以充作爐的起始原料的需要，而這種蒸餾如上文所述，是現(xiàn)有技 術(shù)中首先要做的。
通過本發(fā)明，當使用冷凝物作為主要原料時上述優(yōu)點(能量效率 和資金成本減少)得以實現(xiàn)。這樣一來，送入到爐的輻射段的烴得以 完全蒸發(fā)，同時保持基本上以液體狀態(tài)存在于液體冷凝物原料中的最 初的餾出物鎦分以易于從待裂解的輕質(zhì)蒸汽烴中分離。
可使用獨立的蒸發(fā)設(shè)備來實施本發(fā)明，所述蒸發(fā)設(shè)備單獨地且獨 立于對流段和輻射段進行操作，并可用作(1)爐的整體部分，例如在
爐的內(nèi)部在對流段之中或附近但位于輻射段的上游和/或(2)本身在 爐的外部但與爐以流體連通。當采用在爐的外部時，全餾分原油初始 原料在爐的對流段進行預熱，流出所述對流段和所述爐至單獨設(shè)立的 蒸發(fā)設(shè)備。然后把這個單獨設(shè)立的設(shè)備的氣體烴產(chǎn)物送回到所述爐中 以進入它的輻射段。如果希望，可在不同于所述爐的對流段的地方實 施預熱，或以所述爐的內(nèi)部和/或外部的任意組合來預熱，且仍落在本 發(fā)明的范圍之內(nèi)。
本發(fā)明的蒸發(fā)裝置接受已經(jīng)預熱或未預熱的冷凝物原料，例如從 約環(huán)境溫度到約350F，優(yōu)選從約200-約350F。與原料完全蒸發(fā)所需 的溫度相比，該溫度范圍較低。任何預熱，盡管不是必需的，優(yōu)選在 這樣的冷凝物作為主要的爐的對流段中發(fā)生。
因此，在本發(fā)明蒸發(fā)操作步驟中的第一區(qū)使用蒸氣/液體分離，其 中預熱原料料流中的各種烴及其他氣體，如果存在，與那些在預熱之 后殘存為液體的餾出物組分分離。上述氣體從蒸氣/液體分離段中移出 并送入到爐的輻射段。
在該第一區(qū)例如上區(qū)中，蒸氣/液體分離以本領(lǐng)域公知且顯而易見 的任何常規(guī)方式、各種方法和手段來分離出餾出物液體。用于液體蒸 氣/液體分離的適宜的設(shè)備包括具有蒸氣切向入口的液體分離容器、離
心分離器、常規(guī)的旋風分離器、schoepentoeters、葉輪液滴分離器 (vane droplet separator)等。
這樣與前述蒸氣分開的液體運動至第二區(qū)，例如較低的區(qū)。這可 通過如下文圖2所示的外部管道系統(tǒng)來完成?；蛘哌@可在所述蒸發(fā)設(shè) 備的內(nèi)部來完成。進入并沿著該第二區(qū)的長度運動的液體與逆流而來 的料流例如上升料流相遇。不含所除去的氣體的該液體，接受該逆流 而來的料流的熱能的全部影響和稀釋效果。
該第二區(qū)可載有至少一種液體分布設(shè)備例如多孔板、槽式分布器、 雙流體盤、升氣管型塔盤、噴射噴嘴等。
該第二區(qū)也可在其一部分中栽有一個或多個常規(guī)的蒸餾塔填充材 料和/或塔盤以促進液體和蒸氣在該第二區(qū)中的緊密混合。
當剩余液體烴通過(落入)該第二區(qū)時，可能存在的例如汽油或 石腦油的輕質(zhì)材料被與其接觸的高能蒸汽大部分蒸發(fā)掉。這使得較難 蒸發(fā)的烴組分繼續(xù)下降并經(jīng)受越來越高的蒸汽與液體烴比例和溫度它 們能夠被蒸汽的能量和降低了的液體烴分壓與升高了的蒸汽分壓蒸 發(fā)。
圖l顯示了典型的裂解操作(設(shè)備)1，其中爐2具有通過轉(zhuǎn)換接 頭相連的上部對流段C和下部輻射段R (見圖2)。原料5，例如石腦 油，將在爐2中裂解，但是在裂解前要確?；就耆舭l(fā)，其首先在 區(qū)6中預熱，然后與稀釋蒸汽7混合，且得到的混合物進一步在區(qū)8 中加熱，區(qū)8是比區(qū)6更熱的段C的區(qū)。得到的蒸氣混合物隨后送入 輻射段R并分配至一個或多個輻射段盤管9。收集盤管9中的裂解氣 產(chǎn)物并利用管線IO進入多個轉(zhuǎn)油線換熱器11 (

圖1中的TLE)，在其 中裂解氣產(chǎn)物冷卻到熱裂解作用基本停止。通過在TLE 11下游迅速注 入循環(huán)急冷油20進一步冷卻裂解氣產(chǎn)物。急冷油和氣體混合物通過管 線12送入到油急冷塔13。在塔13中其與例如來自管線14的熱解汽 油的烴液體急冷材料接觸以進一 步冷卻裂解氣產(chǎn)物以及冷凝和回收附 加燃油產(chǎn)物。產(chǎn)物24的一部分在一些附加的冷卻(未示出)之后再循 環(huán)經(jīng)由管線20進入管線12。裂解氣產(chǎn)物通過管線15從塔13中移出
并送入到水急冷塔16，在其中其與從塔16下部回收的循環(huán)和冷卻水 17接觸。水17使液體烴餾分在塔16中冷凝出，其部分用作液體急冷 材料14，部分通過管線18移出用于其它的加工。未送入到管線20的 急冷油餾分24的部分作為燃油而被移出并在別處進行加工。
這樣將加工了的裂解氣產(chǎn)物從塔16中移出并經(jīng)由管線19送入到 壓縮和分餾設(shè)備21中，在其中上述單獨的產(chǎn)物料流作為設(shè)備l的產(chǎn)物 回收，這樣的單獨的產(chǎn)物料流共同地采用管線23表示。
圖2顯示了本發(fā)明的方法應用至圖1的爐2的一個實施方案。出 于簡化和簡短起見，圖2是非常粗略的，如以上所述，實際的爐是非 常復雜的結(jié)構(gòu)。在圖2中，爐2顯示為具有進入預熱區(qū)6的初始或主 要冷凝物原料料流5。原料5基本上只由(主要由)冷凝物組成，但 是無需全部為冷凝物。其他的烴材料可以少量存在于原料5中，尤其 是比例如天然氣液體產(chǎn)物、丁烷、天然汽油等的冷凝物的沸點低的材 料。由于上文所述原因原料5在進入段6和/或段6內(nèi)部之前可與稀釋 蒸汽混合(未示出)。段6是典型的常規(guī)爐的預熱段。在本發(fā)明中， 預熱是任選的，因此段6可以整體除去。如果使用預熱，其可以在爐 2外代替段6或者補充段6而使用。因此，在本發(fā)明的實踐中可以使 用或不使用典型的在常規(guī)爐內(nèi)部的預熱段，同樣，原料5預熱可以使 用或者除去。在本發(fā)明的一個實施方案中，原料5流通過段6，當加 熱到上文所述的所需要的溫度范圍后經(jīng)由管線25離開段6。在常規(guī)的 烯烴設(shè)備中，預熱的原料將與稀釋蒸汽混合，然后從段6、例如爐對 流段C，直接送入到圖1中的段8中，然后進入爐2的輻射段R。然而， 依據(jù)發(fā)明的該實施方案，預熱的原料(主要由餾出物液體和輕于餾出 物的烴蒸氣組成的混合物，都來自原料5)改為利用管線25從例如約 200-350F的溫度下進入獨立的蒸發(fā)裝置26，該裝置在本實施方案中位 于爐2之外。但是，裝置26與爐2流體連通。預熱原料先進入裝置 26的上部第一區(qū)27，其中所存在的較輕質(zhì)的氣態(tài)組分、例如石腦油和 輕油與伴隨的仍為液體的組分分離。
裝置26為蒸發(fā)裝置，其是本發(fā)明新穎性特征的一部分。沒有發(fā)現(xiàn)
設(shè)備26與常規(guī)的裂解爐有關(guān)聯(lián)。在圖2的實施方案中，裝置26經(jīng)由 管線25接收來自爐2的預熱的冷凝物。在本發(fā)明的其它實施方案中， 無需使用預熱段6，原料5直接進料到裝置26中。存在于裝置26中 的蒸汽提供能量和稀釋作用以首先(主要)完成至少一大部分以液體 狀態(tài)剩余在裝置里的石腦油和輕油組分的蒸發(fā)。裝置26接收的與預熱 冷凝物原料相關(guān)的氣體利用管線28從區(qū)27中除去。因此，管線28 基本帶走區(qū)27中存在的全部輕質(zhì)的的烴蒸氣、例如石腦油沸騰范圍和 較輕的材料。存在于區(qū)27的液體餾出物與液體石腦油經(jīng)由管線29移 出并進入下部區(qū)30的上部。本實施方案中的區(qū)27和30利用防滲壁 31彼此分離，防滲壁可為固體塔盤。管線29表示區(qū)27和30之間的 外部流體下降流連通。在它們的場所中，或另外的通向那里的場所中， 或另外的通向那里的場所中，通過使用 一個或多個塔盤將壁31修改成 至少一部分液體能透過，區(qū)27和30可在它們之間具有內(nèi)部的流體連 通，所述塔盤被設(shè)計成允許液體向下進入到區(qū)30的內(nèi)部和蒸氣向上進 入到區(qū)27的內(nèi)部的形式。例如，替代防滲壁(或固體塔盤)31，可使 用升氣管型塔盤，在這種情況下，由管線42運送的蒸氣將改為穿過該 升氣管型塔盤并經(jīng)由管線28離開設(shè)備26，和液體32將在設(shè)備26的 內(nèi)部穿過下降到區(qū)30，而不是經(jīng)由管線29從設(shè)備26的外部穿過。在 這種內(nèi)部下降流情況下，分布器33變得任選。
液體無論以何種方式從區(qū)27移至區(qū)30，該液體按箭頭32所示向 下運動，并因此遇到至少一個以上所述的液體分布設(shè)備33。設(shè)備33 跨過設(shè)備26的橫截面均勻地分布液體以使得液體跨過塔的寬度均勻 地流入與例如填料34接觸。在本發(fā)明中，填料34缺乏促進烴的溫和 裂解的物質(zhì)例如催化劑。
稀釋蒸汽7流通過超熱區(qū)35，然后經(jīng)由管線40進入到低于填料 34的區(qū)30的下部54，在其中如箭頭41所示其升高與填料34接觸。 在填料34中，液體32和蒸汽41彼此緊密混合從而蒸發(fā)掉一些液體 32。該新形成的蒸氣與稀釋蒸汽41一起經(jīng)由管線42從區(qū)30中移出， 并添加到管線28的蒸汽中形成管線43中的混合烴蒸氣產(chǎn)物。料流42
可含有基本上來自原料5、例如石腦油和蒸汽的烴蒸氣。
因此，料流42代表了一部分原料料流5加上稀釋蒸汽41并減去 存在于料流50中的來自原料5的液體餾出物。料流43穿過位于對流 段C的更熱(更低)段中的混合的原料預熱區(qū)44以進一步升高所存在 的所有材料的溫度，然后經(jīng)由轉(zhuǎn)換接頭管線45進入?yún)^(qū)R中的輻射盤管 9中。管線45可位于爐導管55的內(nèi)部或外部。
料流7可全部應用在區(qū)30中，或其一部分可應用在或者管線28 (經(jīng)由管線52)或者管線43 (經(jīng)由管線53)中，或在二者中都應用， 以幫助防止液體在管線28和43中的形成。
在段R中，對含有大量不同烴組分的來自管線45的蒸氣原料如上 所述進行重度裂解。
裂解產(chǎn)物通過管線10離開段R，用于在如圖1所示的爐2的烯烴 裝置的下游的其余部分中進行進一步加工。
裝置26的段30提供使液體32與熱的氣體或多種氣體例如蒸汽 41接觸的表面積。液體和氣體在段30中的逆向流動使得最重的(沸 點最高的)液體在最高的熱氣體與烴的比例下接觸并同時與最高溫度 的氣體接觸。
因而，在圖2中的示意性實施方案中，分離的液體烴29包含即使 不是全部也是大部分原料5的餾出物含量。取決于段27的操作溫度， 液體29可基本上只含有一種或多種上述餾出物材料或者可含有該材 料以及有限量的例如石腦油的輕質(zhì)材料。有時在餾出物產(chǎn)物希望含有 有限量的石腦油，本發(fā)明為形成產(chǎn)物料流50提供靈活性，所述產(chǎn)物料 流50基本上只由餾出物餾分或餾出物餾分加上補充料流5的有限量的 輕質(zhì)鎦分組成。
因而，如果原料5在約100-約650F的范圍內(nèi)沸騰并且含有石腦 油(沸騰范圍為約100-約350F)加上至少一種餾出物餾分(例如大部 分在約350-約650F的范圍內(nèi)沸騰)，依據(jù)本發(fā)明，原料可在裝置6 中預熱并在裝置26中進一步加熱以使基本上所有存在的石腦油蒸發(fā)， 通過管線28和43移出。因此，基本上只留下將通過管線50而回收的
液體餾出物。裝置6和26中實現(xiàn)該結(jié)果的操作溫度取決于原料5的組 成而廣泛地改變，但是通常在約150-約450F的范圍之內(nèi)。
在可替代的方式中，如果需要在利用管線50回收的液體餾出物中 留下一些石腦油，可以改變裝置6 (如果使用)和26的操作溫度來實 現(xiàn)該目的。當不需要在料流50中基本上只含有餾出物時，本發(fā)明中留 在液體料流50中的石腦油的量可廣泛變化，但是通?；诹狭?0中 石腦油和餾出物的總重量最高約30wt%。裝置6 (如果使用)和裝置 26實現(xiàn)該目的的操作溫度取決于原料5的組成、蒸汽量和所用壓力而 可廣泛改變，但是通常在約200-約450F的范圍內(nèi)。
料流29從區(qū)27向下落入下部第二區(qū)30中，并可對于任何最初存 在于區(qū)30的任何不需要的液體石腦油餾分的量進行蒸發(fā)。由于熱氣 體、例如通過區(qū)30得到的蒸汽41的影響，這些氣態(tài)烴在通過管線40 引入?yún)^(qū)30 (段54)下部、例如下面的一半或四分之一之后，通過管線 42離開裝置26。
當然，如果需要，可以搮作裝置6和26以在蒸氣料流28和/或 42中留下一些餾出物。
原料5在約環(huán)境溫度至約300F的溫度下以及稍高于大氣壓至約 100psig(下文"大氣壓至100psig")的壓力下進入爐2。原料5可
管線25進入?yún)^(qū)27。
料流28基本上全部為由原料5形成的烴蒸氣，并且在約環(huán)境溫度 至約400F的溫度下以及大氣壓至100psig的壓力下。
料流29可基本上全是從原料5在預熱器6中蒸發(fā)后所剩下的液體 并處于約500 -約750F的溫度和從略孩i高于常壓直至約100psig的壓 力下(下稱常壓到100psig)。
料流28和42的合并，以料流43所表示，可處于約170 -約400F 的溫度和在常壓至100psig的壓力下，并每磅烴含有例如從約0. 2至 約2、優(yōu)選從約0. 1至約1磅的蒸汽的總體上的蒸汽/烴比例。
料流45處于約900至約1100F的溫度下以及從大氣壓到100 psig
的壓力下。
液體餾出物50基本上只含有餾出物組分，或者可為餾出物組分和 存在于料流28和/或43中的輕質(zhì)組分的混合物。餾出物料流50可以 為小于約550F的溫度下以及從大氣壓到100 psig的壓力下。
在區(qū)30中，由于冷凝物的組成廣泛地變化，因而稀釋率(熱氣體 /液滴)也廣泛地變化。通常，在區(qū)30頂部的熱氣體"例如蒸汽與烴 的比例可為約0. 1/1-約5/1，優(yōu)選約0. 1/1-約1. 2/1，更優(yōu)選0. 1/1-約1/1。
蒸汽是由管線40引入的合適的熱氣體的一個例子。其他材料可存 在于所使用的蒸汽中。料流7可以為通常在常規(guī)裂解設(shè)備中使用的類 型的蒸汽這種氣體優(yōu)選處于足以使進入?yún)^(qū)30的液體爛32的大部分餾 分揮發(fā)的溫度。通常，由導管40進入?yún)^(qū)30的氣體將至少為約350F， 優(yōu)選為約650 -約850F，并處于常壓至100psig下。出于簡化起見，
這些氣體將在下文中僅以蒸汽相稱。
料流42可為蒸汽和沸點低于350F的烴蒸氣的混合物。應當注意， 可以有以下情況，即操作者希望使一些餾出物進入料流42中，這些情 況在本發(fā)明范圍之內(nèi)。料流42可處于約170-約450F的溫度下以及大 氣壓至100 psig的壓力下。
填料和/或塔盤為從管線41進入的蒸汽提供表面積。段34從而為 使向下流動的液體與管線40進入的向上流動的蒸汽41接觸提供表面 積。段30中的逆流流動使得最重的(沸點最高的)液體在最高的蒸汽 與油的比例下同時與最高溫度的蒸汽接觸。
可見，來自管線40的蒸汽不是僅用作出于分壓目的的稀釋劑而且 用作可導入例如導管5 (未示出)的稀釋劑蒸汽。更正確地，來自管 線40的蒸汽不僅提供稀釋功能，而且為保持在液體的烴提供額外的蒸 發(fā)能量。這通過使用剛好足夠的能量以實現(xiàn)較重的烴組分的蒸發(fā)并通 過控制能量輸入來實現(xiàn)。例如，通過使用管線40中的蒸汽，實現(xiàn)原料 5液體的大量蒸發(fā)，從而提供非常高的蒸汽稀釋比和最高溫度的蒸汽， 其中當液體烴液滴逐漸在區(qū)30降低時其最為需要。
圖2的設(shè)備26，如果不是爐2外部的單獨設(shè)立的設(shè)備，可含于對 流段C的內(nèi)部，使得區(qū)30整體位于爐2的內(nèi)部中。盡管爐中設(shè)備26 的總?cè)莘e(containment)可合意于不同的爐設(shè)計考慮，為了實現(xiàn)本發(fā) 明的益處，對它不做要求。設(shè)備26也可整體地或部分地位于爐的外部， 這仍落在本發(fā)明的主旨范圍內(nèi)。相對于爐2，將設(shè)備26整體放在內(nèi)部 和整體放在外部的組合對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將是顯而易見的，并 也落在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
實施例
將特征為阿爾及利亞的Be ja ia冷凝物的天然氣冷凝物料流5從儲 槽中移出并在周圍溫度與壓力條件下直接進料到裂解爐2的對流段。 在該對流段中，對該冷凝物初始原料在約60psig的壓力下預熱至約 280F，然后進入蒸發(fā)裝置26，在其中在約280F和60psig的汽油和石 腦油氣體的混合物在該裝置的區(qū)27與餾出物液體分離。分離的氣體從 區(qū)27中移出以轉(zhuǎn)移到該爐的輻射段用于在輻射段爐管9的出口在 1450下-1550下的溫度范圍下進行重度裂解。
由原料5剩余的烴液體，與上述所伴隨的烴氣體分離后轉(zhuǎn)移到下 部段30中并允許其在該段中向底部落下。將660F的預熱的蒸汽40 引入接近區(qū)30的底部以在段54中產(chǎn)生約1. 5的蒸汽/烴的比。下落的 液滴與從區(qū)30底部朝其頂部上升的蒸汽逆向流動。關(guān)于在區(qū)30中向 下的液體下落，蒸汽/烴的比例從段34的頂部向底部增加。
在約250F下蒸汽和石腦油蒸汽42的混合物從接近區(qū)30的頂部排 出并經(jīng)由管線28與從區(qū)27先前移出的氣體混合而形成每磅烴含有約 0.45磅蒸汽的復合蒸汽/烴氣的料流。該復合料流在區(qū)44在小于約 50psig預熱至約IOOOF，并引入到爐2的輻射段R中。
權(quán)利要求
1. 一種操作烯烴生產(chǎn)設(shè)備的方法，該方法使用熱解爐重度對烴材料進行熱裂解，以在所述設(shè)備中對所述裂解的材料進行后續(xù)加工，所述爐在其內(nèi)部具有至少一個對流加熱段和一個單獨的輻射加熱段，所述輻射加熱段用于所述的裂解，改進之處包括向所述爐提供天然氣冷凝物液體作為起始原料，所述原料主要含有烴的材料，該烴的材料包括至少一種餾出物和沸點低于所述至少一種餾出物的烴，至少在蒸發(fā)裝置(1)中由所述原料形成蒸氣烴，其基本上在低于所述至少一種餾出物的沸點溫度下沸騰，同時作為液體離開基本上為所述的至少一種餾出物的那些烴，(2)所述蒸氣烴與所述液體烴分離，將所述蒸氣烴送至所述輻射加熱區(qū)，且從所述蒸氣裝置中回收所述液體烴。
2. 權(quán)利要求1的方法，其中將所述回收的液體烴添加到餾出物池中。
3. 權(quán)利要求1的方法，其中所述原料在約100-約650F的溫度范 圍內(nèi)沸騰，并含有A)至少一種石腦油，和B)至少一種選自煤油、柴 油和汽油的餾出物。
4. 權(quán)利要求3的方法，其中加熱所述原料以基本上蒸發(fā)所有的所 述石腦油。
5. 權(quán)利要求4的方法，其中加熱所述原料至約150-約450F的溫度。
6. 權(quán)利要求3的方法，其中加熱所述原料以蒸發(fā)掉大部分所述石 腦油，但是留下有限量的液體石腦油并與所述至少 一種液體餾出物混合。
7. 權(quán)利要求6的方法，其中加熱所述原料至約200-約450F的溫度。
全文摘要
在烯烴生產(chǎn)設(shè)備中利用天然氣冷凝物作為原料的方法，其中原料經(jīng)過蒸發(fā)和分離從冷凝物中移出除輕質(zhì)烴，在設(shè)備中進行熱裂解，并留下液體餾出物進行單獨的回收。
文檔編號C10G9/00GK101395251SQ200780007444
公開日2009年3月25日 申請日期2007年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月1日
發(fā)明者D·H·鮑威斯 申請人:伊奎斯塔化學有限公司