專利名稱：用于從淤漿加氫裂化的減壓瓦斯油和組合物中分離瀝青的方法和設備的制作方法
用于從淤漿加氫裂化的減壓瓦斯油和組合物中分離瀝青的方法和設備
背景技術：
本發(fā)明涉及一種用于處理原油的方法和設備，更特別涉及在添加劑和催化劑的存在下加氫轉(zhuǎn)化重質(zhì)烴以提供可用產(chǎn)物并進一步制備用于精煉轉(zhuǎn)化裝置如FCC或加氫裂化的原料的方法和設備。用于將重質(zhì)烴油轉(zhuǎn)化成具有良好質(zhì)量的輕質(zhì)和中間石腦油和用于重整原料、燃料油和瓦斯油的加氫轉(zhuǎn)化方法是熟知的。這些重質(zhì)烴油可以為這種材料如石油原油、常壓塔塔底產(chǎn)物、真空塔塔底產(chǎn)物、重循環(huán)油、頁巖油、煤衍生的液體、原油殘渣、拔頂原油和由油砂產(chǎn)生的重質(zhì)浙青油。特別有意義的是由油砂產(chǎn)生的油，且其含有由石腦油至煤油、瓦斯油、浙青等的寬沸程材料且含有大部分沸點在538°C (1000° F)以上的材料。由于常規(guī)原油的儲量下降，必須將這些重油改質(zhì)以滿足需求。在該改質(zhì)中，將較重 的材料轉(zhuǎn)化成較輕的級分且必須除去大部分硫、氮和金屬。通常首先將原油在常壓原油蒸餾塔中加工以提供包括石腦油、煤油和柴油的燃料產(chǎn)物。通常將常壓原油蒸餾塔塔底料流送至真空蒸餾塔中以得到可以為FCC單元的原料或其它用途的減壓瓦斯油(VGO)。VGO通常在300°C (572° F)-538°C (1000° F)的范圍內(nèi)沸騰。真空塔的底部產(chǎn)物通常包含基于除無機物質(zhì)外的無灰基至少9重量％的氫氣和小于I. 05g/cc的密度。在進一步送入精煉廠中以加工成可用產(chǎn)品以前，通常在初級改質(zhì)單元中加工真空塔底產(chǎn)物。本領域中已知的初級改質(zhì)單元包括但不限于焦化方法，如延遲或流化焦化；和加氫方法如沸騰床或淤漿加氫裂化(SHC)。所有這些初級改質(zhì)技術如延遲焦化、沸騰床加氫裂化和淤漿加氫裂化能在常壓等效條件下將原油真空塔底產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成沸點為343-538°C (650-1000° F)的VG0。在將沸點為524°C (975° F)以上的材料轉(zhuǎn)化成沸點為524°C (975° F)或以下材料的80-95重量％的優(yōu)選轉(zhuǎn)化水平下，SHC產(chǎn)生基于無灰基5-20重量％的收率的浙青副產(chǎn)物。通過定義，浙青為通過標準氣相色譜模擬蒸餾方法如ASTM D2887、D6352或D7169 (所有均由石油工業(yè)使用)測定沸點在538°C (1000° F)常壓等效值以上的烴材料。這些“轉(zhuǎn)化率”和“浙青”的定義使相對于浙青轉(zhuǎn)化率，轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的范圍變窄。浙青副產(chǎn)物在室溫下為固體且具有超過250°C的最小泵送溫度，這使得進行任何大距離的移動為不切實的，因為需要將管道用熱油加夾套或電加熱。它還含有可沉降出的無機固體材料。因此，罐儲存需要防止沉降的攪拌或循環(huán)、另外的資金和操作費用。當加熱至軟化區(qū)時，會發(fā)生固體的粘結。粘或軟化的開始點難以測定，并會需要耗時的經(jīng)驗測試，例如通過在筒倉中將固體在預期負荷下合并，其后測量移動固體所需的剪切力。這種標準試驗包括使用Schulz環(huán)剪試驗機的ASTM D6773和使用Jenike環(huán)剪試驗機的ASTM D6128。浙青不是純化合物且在寬范圍內(nèi)熔融。因此，差示掃描量熱法(DSC)不能獲得可以用作快速工具性程序的明確熔融峰。浙青的軟化點在傳統(tǒng)上使用環(huán)球法軟化點試驗法，ASTM D36或Mettler軟化點試驗法，ASTM D3104測量。這兩種方法均用于測定材料將開始液體流動時的溫度。這可尤其用于在制備用于鋪路、蓋屋頂和其它和工業(yè)用途的浙青粘合劑中設置作為液體的浙青的最小溫度。然而，該信息沒有講述關于軟化開始的事情并且不可直接用于確定固體經(jīng)受塑性變形或開始粘在一起的點。浙青的凝固可伴隨有粉塵產(chǎn)生，因為具有較高軟化點開始的浙青可能變得脆性。然而，具有較低軟化點開始的浙青可能變得粘性，這使得大批處理困難。需要用于加工由SHC生產(chǎn)的浙青的更好方法以提供更容易處理的浙青。另外，需要用于評估浙青可怎樣容易地處理的更好方法。發(fā)明概述我們發(fā)現(xiàn)在來自SHC反應器的產(chǎn)物回收中使用第二真空塔提供較不粘并可更容易地凝固的浙青。第二真空塔將VGO與浙青進一步分離且VGO可再循環(huán)至淤漿加氫裂化反應器中。一部分來自第一真空塔的浙青可再循環(huán)至淤漿加氫裂化反應器中。第二真空塔的使用容許兩個真空塔中較低的溫度，這減少焦化和裂化考慮。浙青副產(chǎn)物然后可形成為自由流動的大批固體的固體顆粒，其可在預期的運輸溫度下更容易地管理。兩個真空塔的使 用還能賦予較低的浙青溫度以避免在加熱設備中的焦化。當經(jīng)受預期運輸溫度時，具有14重量％下的VGO濃度的浙青以其固體形式不會變粘。附圖
簡述為更好地理解本發(fā)明，參考附圖。圖I為顯示本發(fā)明方法和設備的示意性流程圖。圖2為顯示本發(fā)明可選擇的方法和設備的示意性流程圖。優(yōu)選實施方案詳述本發(fā)明方法和設備能將多種重質(zhì)烴原料轉(zhuǎn)化成較輕烴產(chǎn)物。它可加工芳族原料以及傳統(tǒng)上非常難以加氫處理的原料，例如真空塔底產(chǎn)物、減粘的減壓渣油、脫浙青底部材料、不合格浙青、儲油罐底部的沉降物等。合適的進料包括沸點在343°C ￠50° F)或以上的常壓渣油、沸點在426°C (800° F)或以上的重質(zhì)減壓瓦斯油(VGO)和減壓渣油，和沸點在510°C (950° F)以上的減壓渣油。在整個本說明書中，沸騰溫度應當理解為根據(jù)由觀察到的沸騰溫度和蒸懼壓力計算，如使用標題為“Practice for Converting Observed VaporTemperatures to Atmospheric Equivalent Temperatures”的 ASTM D1160 附錄 A7 提供的方程式計算的常壓等效沸點(atmospheric equivalent boiling point, AEBP)。此外，術語“浙青”應當理解指減壓渣油或AEBP大于538°C (1000° F)的材料。設備包含淤漿加氫裂化反應器20、第一真空塔90和第二真空塔100。分餾塔50可制備用于第一真空塔100的淤漿加氫裂化產(chǎn)物，造粒機130可使浙青凝固成固體顆粒。在如圖I所示的SHC方法中，將管6中的顆粒材料的焦炭抑制添加劑或催化劑與管8中的重質(zhì)烴再循環(huán)料流如再循環(huán)重質(zhì)VGO(HVGO)和/或浙青在進料罐10中混合在一起以形成良好混合的均勻淤漿。多種固體催化劑顆粒可用作顆粒材料，在一個方面中，條件是這些固體能幸免于加氫裂化方法并保持有效作為再循環(huán)的部分。特別有用的催化劑顆粒為US 4，963，247所述那些。因此，顆粒通常為粒度小于45 y m且大部分，即在一個方面中至少50重量％具有小于10 m的粒度的硫酸亞鐵。一水合硫酸鐵是優(yōu)選的催化劑。也可優(yōu)選鋁土催化劑。在一個方面中，將基于新鮮原料0. 01-4. 0重量％的焦炭抑制催化劑顆粒加入進料混合物中。作為選擇或另外，可使用油溶性焦炭抑制添加劑。油溶性添加劑包括基于新鮮原料50-1000wppm的具有鑰、鎢、釕、鎳、鈷或鐵的環(huán)烷酸金屬鹽或辛酸金屬鹽。
將來自進料罐10的該淤漿和管12中的重質(zhì)烴進料經(jīng)由管16泵送到火焰加熱器14中。將組合進料在加熱器14中加熱并通過入口管18泵送到管式SHC反應器20底部的入口中。在加熱器14中，由管6新加入的鐵基催化劑顆粒通常熱分解成具有催化活性的較小的硫化亞鐵。一些分解會在SHC反應器20中進行。例如，在離開加熱器14時，一水合硫酸鐵會轉(zhuǎn)化成硫化亞鐵且具有小于0. I或甚至0. 01 ii m的粒度。SHC反應器20可采取三相(固體-液體-氣體)反應器的形式，其不具有固定固體床，催化劑、氫氣和油進料通過它以凈向上運動移動，其中具有一定程度的回混。 許多混合和泵送配置可以是合適的。例如代替或除了管8中的重油再循環(huán)料流夕卜，還可將管12中的進料與來自管6的催化劑在罐10中混合。還預期可將進料料流8和12單獨地加入SHC反應器20中而不是混合在一起。在經(jīng)受在加熱器26中加熱以后，將再循環(huán)的氫氣和管22中的補充氫氣通過管24供入SHC反應器20中。管24中的氫氣可在管18中的進料進入位置以上的位置處加入?？蓪碜怨?8中的進料和管24中的氫氣用合適的分配器分布在SHC反應器20中。另外，可將管23中的氫氣在將它在加熱器14中加熱并如所示在管18中轉(zhuǎn)移至SHC反應器中以前加入管16中的進料中。還預期可能使用單一加熱器14加熱氣體、進料和催化劑的組合料流以產(chǎn)生管18中的進料料流，在這種情況下可省去加熱器26和管24。在SHC反應期間，重要的是使傾向于使液相、固相或半固相從反應器的本體材料中沉淀出的焦炭或其它材料的形成最小化。這可導致反應器或下游裝置的積垢。將相對極性的芳族油加入原料中是使焦炭或其它沉淀物最小化的一種手段。HVGO為極性芳族油。在一個方面中，取決于原料的質(zhì)量和單程轉(zhuǎn)化水平，管8中的再循環(huán)HVGO占SHC反應器20的原料的0-50重量％。進入SHC反應器20中的進料包含三個相固體催化劑、液體烴和氣體氫氣和氣化烴。本發(fā)明方法可在相當中等的壓力，在一個方面中在3. 5-24MPa范圍內(nèi)操作，其中在SHC反應器20中無焦炭形成。反應器溫度通常為350-600°C，400-500°C的溫度是優(yōu)選的。LHSV通?；谛迈r進料為41T1以下，0. I-Shr-1是優(yōu)選的，0. 2-lhr—1是特別優(yōu)選的。每程浙青轉(zhuǎn)化率可以為50-95重量％。氫氣進料速率為674-3370Nm3/m3 (4000-20, 000SCF/bbI)油。盡管SHC可在多種已知的向下流或向上流反應器中進行，但進料和氣體向上移動通過的管式反應器是特別好地適合的。因此，SHC反應器20的出口在入口以上。盡管僅一個顯示于圖I中，但可并聯(lián)或串聯(lián)地使用一個或多個SHC反應器20。因為將液體進料轉(zhuǎn)化成蒸氣產(chǎn)物，因此發(fā)泡傾向于出現(xiàn)在SHC反應器20中。也可將消泡劑加入SHC反應器20中，在一個方面中加到其頂部，以降低產(chǎn)生泡沫的傾向。合適的消泡劑包括如US 4，969，988所公開的硅氧烷。另外，可將來自管27的急冷氫氣注入反應器的頂部以冷卻淤漿加氫裂化產(chǎn)物。還預期急冷管可選擇性地包含VG0、柴油或其它烴料流。將包含氣體-液體混合物的加氫裂化料流通過管28從SHC反應器20的頂部取出。淤漿加氫裂化將來自芳環(huán)的脂族基團裂化，但留下芳環(huán)，從而產(chǎn)生包含基于除無機物質(zhì)外的無灰基為8重量％或更小，適當?shù)?重量％或更小，通常至少4重量％的氫濃度的淤漿加氫裂化產(chǎn)物。淤漿加氫裂化產(chǎn)物可具有基于除無機物質(zhì)外的無灰基至少I. lg/cc，適當?shù)刂辽買. 15g/cc，通常不大于I. 3g/cc的密度。淤漿加氫裂化產(chǎn)物還含有1-10重量％的甲苯不溶性有機殘渣(TIOR)?！癟I0R”表示一部分淤漿加氫裂化產(chǎn)物中沸點在524°C (975° F)以上的非催化固體。來自SHC反應器20頂部的加氫裂化料流為由幾種產(chǎn)物組成的蒸氣-液體混合物，所述產(chǎn)物包括可以以大量不同方式分離的VGO和浙青。在一個方面中，將來自SHC反應器20頂部的加氫裂化流出物在保持在200-470°C (392-878° F)的分離溫度下，且在一個方面中在SHC反應的壓力下的熱高壓分離器30中分離。管27中的任選急冷可幫助在熱高壓分離器30中將反應產(chǎn)物急冷至所需溫度。在熱高壓分離器30中，將管28中來自SHC反應器20的流出物分離成氣體料流32和液體料流34。氣體料流為在熱高壓分離器30的溫度和壓力下的閃蒸氣化產(chǎn)物且包含35-80體積％的來自SHC反應器20的烴產(chǎn)物，優(yōu)選50-70體積％。同樣，液體料流為在熱高壓分離器30的溫度和壓力下的閃蒸液體。氣體料流通過管32在頂部從熱高壓分離器30中除去，而液體餾分通過管34從熱高壓分離器30底部取出。將管34中的液體餾分在與熱高壓分離器30相同的溫度，但在690-3，447kPa(100-500psig)的壓力下轉(zhuǎn)移至熱閃蒸罐36中。管38中的蒸氣頂部產(chǎn)物在冷卻器39中冷卻并連接管42 (其為在管42中的來自冷高壓分離器的液體底部產(chǎn)物)以構成管52。液體餾分在管40中離開熱閃蒸罐。 將在管32中的離開熱高壓分離器30的頂部料流在冷卻器44代表的一個或多個冷卻器中冷卻至較低的溫度。管32上的水洗滌(未顯示)通常用于洗出鹽如二硫化銨或氯化銨。水洗滌將從料流32中除去幾乎所有氨和一些硫化氫。將料流32輸送至冷高壓分離器46。在一個方面中，冷高壓分離器在比熱高壓分離器30更低的溫度，但在相同的壓力下操作。冷高壓分離器46保持在10-93°C (50-200° F)的分離溫度下，和在一個方面中在SHC反應的壓力下。在冷高壓分離器46中，將熱高壓分離器30的頂部產(chǎn)物分離成氣體料流48和液體料流42。氣體料流為在冷高壓分離器46的溫度和壓力下的閃蒸氣化餾分。同樣，液體料流為在冷高壓分離器46的溫度和壓力下的閃蒸液體產(chǎn)物且包含20-65體積％的來自SHC反應器20的烴產(chǎn)物，優(yōu)選30-50體積％。通過使用這類分離器，所得出口氣體料流主要含有具有一些雜質(zhì)如硫化氫、氨和輕質(zhì)烴氣體的氫氣。管48中的富氫料流可經(jīng)過填充洗滌塔54，在那里將它通過管56中的洗滌液洗滌以除去硫化氫和氨。管58中的廢洗滌液可再生并再循環(huán)，且通常為胺。洗滌的富氫料流經(jīng)由管60從洗滌器中排出并與通過管62加入和通過循環(huán)氣體壓縮機64和管22再循環(huán)返回SHC反應器20中的新鮮補充氫氣組合。補充氫氣可在壓縮機64上游或下游加入，但如果使用急冷，則補充管62應在急冷管27的下游。管42中的液體餾分運載液體產(chǎn)物鄰接離開冷卻器39的管38中的冷卻的熱閃蒸罐頂部產(chǎn)物以產(chǎn)生管52，其在與冷高壓分離器46相同的溫度和熱閃蒸罐36中690-3, 447kPa(100-500psig)的較低壓力下向冷閃蒸罐66給料。管68中的頂部氣體可以為包含可被回收和利用的C4材料的燃料氣體。管70中的液體底部產(chǎn)物和來自熱閃蒸罐36的底部產(chǎn)物管40各自流入分餾段50中。分餾段與SHC反應器20下游連通?！跋掠芜B通”意指至少一部分流入下游連通組件中的材料可在操作上來自它連通的組件?！斑B通”意指材料流動在操作上容許在所列組件之間?！吧嫌芜B通”意指至少一部分來自上游連通組件的材料可在操作上流入它連通的組件中。分餾段50可包含一個或幾個容器，但是它在圖I中僅顯示為一個容器。分餾段50可包含汽提容器和常壓塔，但在一個方面中恰為單一塔。惰性氣體如中壓蒸汽可在分餾段50底部附近在管72中供入以從較重組分中汽提較輕組分。分餾段50產(chǎn)生在管74中的頂部氣體產(chǎn)物、在側餾分管76中的石腦油產(chǎn)物料流、在側餾分管78中的柴油產(chǎn)物料流、在側餾分管80中的任選常壓瓦斯油(AGO)料流和在底部產(chǎn)物管82中的VOG和浙青料流。管82將來自分餾段50的底部料流中的一部分加氫裂化流出物引入火焰加熱器84中并將加熱的底部料流轉(zhuǎn)移至保持在I-IOkPa (7-75托)，優(yōu)選l_7kPa (10-53托)的壓力和真空蒸餾溫度下的第一真空塔90中，產(chǎn)生371-482 °C (700-900° F)，優(yōu)選398-4540C (750-850。F)，最優(yōu)選413-441 °C (775-825。F)的輕質(zhì) VGO(LVGO)與HVGO之間的常壓等效分餾點。第一真空塔與分餾段50和SHC反應器20下游連通。第一真空塔在一個方面中為在頂部具有三級噴射器以提供塔中的真空的蒸餾塔。各階段的噴射器與氣體料流如蒸汽同時供入以推動真空塔中噴射器上游的真空。壓力在各噴射器階段下游側更大，導致頂部料流在積聚器中冷凝成可回收的液體產(chǎn)物。離開第三噴射器階段的輕氣體可被回收并在一個方面中用作火焰加熱器84中的燃料。用于推動真空的其它類型的裝置可以是合適的。在一個方面中，蒸汽汽提可用于第一真空塔中。蒸汽通過管99由蒸汽匯集室104 轉(zhuǎn)移至第一真空塔90中。三種餾分可在第一真空塔中分離在頂部管92中的柴油和較輕烴的頂部餾分，在管94中的來自側餾分的沸點不高于482°C (900° F)，通常300°C (572° F)以上的LVGO料流，在側餾分管96中沸點為371°C (700° F)以上的HVGO料流和在底部產(chǎn)物管98得到的在450°C (842° F)以上沸騰的浙青料流。管96中的許多HVGO通常再循環(huán)至SHC反應器20中。未再循環(huán)部分的HVGO通常作為產(chǎn)物被回收以用于在其它精煉操作中進一步轉(zhuǎn)化。為使蒸氣產(chǎn)生(其需要更大的能量以推動真空)最小化，將管94中的一部分LVGO料流通過熱交換冷卻并在管95中泵送回塔中以冷凝盡可能多的可冷凝材料。在HVGO側餾分管96以下且在攜帶第一浙青料流的底部產(chǎn)物管98以上取得的管97中廢蠟的另一側餾分，可再循環(huán)至與廢蠟側餾分管97下游連通的SHC反應器20中。在這種情況下，大多數(shù)或所有料流96可作為HVGO產(chǎn)物回收。通過取出管97中的側餾分，將更少的進料送入第二真空塔100中，要求它具有更小容量并改善管96中HVGO的質(zhì)量。管97中的廢蠟料流通常具有6210C (1150° F)以下，優(yōu)選607°C (1125° F)以下的終沸點。VGO料流也可向上游再循環(huán)以增強分離操作。將管98中的第一浙青料流在管98中轉(zhuǎn)移至與第一真空塔90、分餾塔50和SHC反應器20下游連通的第二真空塔100中。管98中的第一浙青料流不適于作為顆粒固體總體流動。它是熱不穩(wěn)定的，因為如果經(jīng)受該溫度足夠的時間，它在低至300°C的溫度下開始裂化。管98中的浙青可具有可以高達6-10重量％的無機固體含量。高固體含量可通過焦炭形成使火焰加熱器84傾向于結垢。真空塔底部中所需的溫度可通過加入蒸汽以降低烴分壓或通過進一步降低真空壓力而降低，其二者均為昂貴的。真空塔底部中的溫度必須是高的以將足夠的HVGO從浙青中提升。我們發(fā)現(xiàn)包含至少14重量％ HVGO的浙青的凝固提供不容易整體處理的粘性顆粒。在385°C (725° F)的溫度下的火焰加熱器84出口能使第一真空塔90產(chǎn)生僅具有10重量％ HVGO含量的浙青，但可能使加熱器84經(jīng)受過多焦化。本發(fā)明使用第二真空蒸餾塔100以進一步從浙青中提升HVG0。在一個方面中，第二真空蒸餾塔在比第一真空塔更低的壓力下操作以得到產(chǎn)生可形成可整體處理的顆粒的浙青所需的VGO提升。第二真空塔100的使用提供第一真空塔90上游的火焰加熱器84中的377°C (710° F)或以下，在一個方面中370°C (698° F)或以下的較低溫度，所以來自焦化的結垢較不可能。用在第一真空塔90中的蒸汽汽提，可將管98中的第一浙青料流在315-350°C^600-662。F)下轉(zhuǎn)移至第二真空塔100中。在一個方面中，可將管98中的第一浙青料流直接轉(zhuǎn)移至第二真空塔100中而不經(jīng)受加熱或冷卻裝置。換言之，管98可缺乏加熱或冷卻裝置直至它向第二真空塔100給料。然而，一些加熱或冷卻可能是必需的。作為選擇，在一個方面中，熱借助熱油或蒸汽而加入第二真空塔100中。因此，至第二真空塔100中的第一浙青料流98的入口溫度在一個方面中比來自第一真空塔90底部的第一浙青料流98的出口溫度大或小不大于50°C。第二真空塔100與第一真空塔90的底部下游連通。第二真空塔100保持在0. 1-3. OkPa(1-23 托)，優(yōu)選 0.2-1. OkPa(I. 5-7. 5 托)的壓力和 300_370°C (572-698。F)的真空蒸餾溫度下，產(chǎn)生 454-593°C (850-1100° F)，優(yōu)選 482-579 °C (900-1075° F)，最優(yōu)選510-552°C (950-1025° F)的HVGO與浙青之間的常壓等效分餾點。第二真空塔100與第一真空塔90、分餾段50和SHC反應器20下游連通。
第二真空塔100可以為常規(guī)真空塔或它可具有通過產(chǎn)生用于促進低沸點組分從浙青中蒸發(fā)的浙青膜而從浙青中驅(qū)除VGO的專用功能。產(chǎn)生專用膜的蒸發(fā)器能促進足夠快地VGO蒸發(fā)以避免焦化。膜生成蒸發(fā)器可包括蒸發(fā)器汽提器、薄膜式蒸發(fā)器、刮板式薄膜蒸發(fā)器、降膜式蒸發(fā)器、升膜式蒸發(fā)器和刮板式表面蒸發(fā)器。這些膜生成蒸發(fā)器中一些可包含用于更新第二真空塔100中的浙青表面的動件。其它類型的薄膜生成蒸發(fā)器可以是合適的。例如薄膜式蒸發(fā)器(TFE)將在加熱管內(nèi)表面上的浙青加熱直至VGO開始蒸發(fā)。通過具有固定間隙地轉(zhuǎn)動葉片，浙青作為薄膜保留在管的內(nèi)表面上。VGO蒸氣然后在冷凝器的冷卻管上液化。刮板式薄膜蒸發(fā)器(WFE)不同于TFE之處在于它使用具有與內(nèi)表面的最小間隙的鉸接葉片攪動流動浙青以進行分離。在TFE和WFE中，浙青在加熱內(nèi)管以上切向地進入單元中并通過轉(zhuǎn)動葉片均勻地分布在管的內(nèi)圓周上。浙青盤旋向下至壁上，同時動葉片發(fā)展的弓形波(bow wave)產(chǎn)生高度潤流和最佳熱流。VGO快速蒸發(fā)且蒸氣可相對于浙青并流或逆流流動。在簡單的TFE和WFE設計中，VGO可在位于外部但盡可能接近蒸發(fā)器的冷凝器中冷凝。短程蒸餾單元為具有內(nèi)部冷凝器的另一種TFE或WFE。刮板式表面蒸發(fā)器(SSE)類似于WFE的原理操作。然而，SSE不盡力僅保持薄膜在內(nèi)部加熱表面上，而是通過刮刀頻繁除去而盡力保持在熱表面上的浙青膜不過熱。在降膜式蒸發(fā)器(FFE)中，浙青在頂部進入蒸發(fā)器中且均勻地分布到加熱管中。薄膜進入加熱管中并在沸騰溫度下向下流動并部分蒸發(fā)。惰性氣體如蒸汽可用于通過與管的外部接觸而加熱管。浙青和VGO蒸氣均在管中向下流入下部分離器中，在其中將蒸氣VGO與浙青分離。升膜式蒸發(fā)器(RFE)基于熱虹吸原理操作。浙青進入通過在管的外部提供的蒸汽加熱的加熱管的底部。當浙青加熱時，蒸氣VGO開始形成并上升。該氣化VGO的上升力導致液體和蒸氣以并行流向上流動。同時，VGO蒸氣的產(chǎn)量提高且浙青在上升時作為薄膜壓在管壁上。相對于重力并流向上移動具有在浙青中產(chǎn)生促進熱傳遞和焦炭抑制的高度湍流的有利效果。在一個方面中，用于產(chǎn)生薄膜的專用第二真空塔100可以為可由ArtisanIndustries of Waltham,Maryland得到的蒸發(fā)器汽提器。第二真空塔100顯示為圖I中的蒸發(fā)器汽提器。第一浙青料流98可經(jīng)過任選預蒸發(fā)器102，所述預蒸發(fā)器可以為RFE以將大部分VGO從浙青中蒸發(fā)。蒸發(fā)器汽提器可不具有預蒸發(fā)器102地操作。蒸汽或其它惰性氣體由蒸汽匯集室104進入預蒸發(fā)器102的上端且冷凝物在下端離開。浙青和VGO經(jīng)由管106進入蒸發(fā)器汽提器100的大直徑閃蒸段108中。蒸氣VGO可能通過夾帶物分離器如去霧器離開蒸發(fā)器汽提器頂部以分離可冷凝物。蒸氣在管110中離開并進入冷凝器112以及可能積聚器114中。由冷凝器112中拉出真空，可能通過階段噴射器或其它合適裝置。管116取出VG0，在一個方面中主要是HVG0，以在管8中再循環(huán)至SHC反應器20中。因此，SHC反應器20與第二真空塔100的頂部下游連通。管116中一部分HVGO可被回收，在管124中作為凈產(chǎn)物流出。蒸發(fā)器汽提器100中的浙青向下級聯(lián)在加熱或未加熱的塔板如管盤式塔板上，同時其余揮發(fā)物通過上升蒸氣被汽提。塔板提供各階段的新液體薄膜，更新用于蒸發(fā)和汽提的浙青膜的表面。在一個方面中，塔板可限定與來自管126的用于間接加熱經(jīng)過塔板的浙青的加熱流體連通的內(nèi)腔。加熱流體在管128中離開第二真空塔100以重新加熱?？蓪⒍栊詺怏w如蒸汽或氮氣由管118噴灑到塔中以汽提浙青并進一步增強質(zhì)量傳遞。第二浙青料流在管120中由第二真空塔100中除去，且包含小于14重量％ VG0，優(yōu)選不大于13重量％ VGO0在本上下文中，來自第二真空塔底產(chǎn)物的小于14重量％，在一個方面中不大于13重量％，優(yōu)選不大于10重量％的管120中的第二浙青料流在538 °C (1000° F)或 以下沸騰。此外，小于14重量％，在一個方面中不大于13重量％，優(yōu)選不大于10重量％的管120中的第二浙青料流在300°C (572° F)_538°C (1000° F)范圍內(nèi)沸騰。在一個方面中，至少I重量％的管120中的第二浙青料流為在或小于538°C (1000° F)下沸騰的VG0。管120中的第二浙青料流還包含基于除無機物質(zhì)外的無灰基8重量％或更小，適當?shù)?重量％或更小，通常至少4重量％的氫濃度。第二浙青料流可具有基于除無機物質(zhì)外的無灰基至少I. lg/cc,適當?shù)刂辽買. 15g/cc,通常不大于I. 3g/cc的密度。第二浙青料流還可含有1-10重量％的甲苯不溶性有機殘余物(TIOR)。第二真空塔100能從浙青中回收差不多15重量％的VG0。該回收的VGO在頂部管110中離開真空塔100，其可在管116、8、16和18中再循環(huán)返回SHC反應器20中。真空塔底產(chǎn)物管120中的第二浙青料流可直接排到造粒機130中。在一個方面中，不需要通過熱交換調(diào)整管120中的浙青溫度以制備用于粒化的浙青。特別有用的造粒機 130 為由 Sandvik Process Systems of Sandviken,瑞典提供的稱為 Rotoformer 的制淀裝置，其產(chǎn)生稱為錠的半球形顆粒。其它造粒機可以為熔體線材造粒機、水下熔體切割機、具有口模板的擠出機、造粒系統(tǒng)、噴霧干燥機等。產(chǎn)生的顆粒應具有圓形或半圓形外貌，這使得它們在整體處理和轉(zhuǎn)移系統(tǒng)中自由移動。圓形或半圓形顆粒較不可能粘在一起，因為它們具有較少的接觸點，且較少傾向于粉塵形成，因為它們?nèi)狈Ρ∑牧系募怃J邊緣。制錠類型的造粒機130包含加熱的圓柱形定子134，其提供有來自第二浙青料流120或儲罐132的熔融浙青。造粒機130經(jīng)由管120與第二真空塔100的底部下游連通。旋轉(zhuǎn)的有孔圓柱形壁136在定子134周圍同心旋轉(zhuǎn)以通過有孔壁136的開孔發(fā)射而形成浙青的顆粒或錠。錠沉積在金屬傳送帶138的整個操作寬度上，在一個方面中，所述傳送帶為不銹鋼的。在滴下的錠凝固和冷卻期間釋放的熱通過帶138轉(zhuǎn)移，所述帶通過與冷卻介質(zhì)如在帶下由管140噴霧的水間接熱交換而冷卻。噴霧的冷卻水收集在罐中并在管142中再循環(huán)至水冷卻系統(tǒng)而不接觸浙青顆粒。加熱的重新進料棒可將保留在旋轉(zhuǎn)圓柱形壁136的開孔中的過多浙青迫入將它再滴在帶138上的位置。帶138將錠傳送到收集器144中。現(xiàn)在浙青錠可容易地整體處理并運輸用于消耗。浙青錠現(xiàn)在可儲存或運輸而不需要另外的有意冷卻。錠不會粘在一起，因為足夠的VGO已從浙青中分離以將軟化開始點溫度提高至最高預期運輸溫度以上。運輸中的最高預期溫度必然取決于路線的氣候和容器的類型。66°C (150° F)的可靠總體最大值可由 International Safe Transit Association,OceanContainer Temperature and Humidity Study,Preshipment Testing Newsletter(2006年第二季度)的數(shù)據(jù)估算。圖2描繪本發(fā)明可選擇的流程圖，其中來自管98中的第一浙青料流的管150中的浙青再循環(huán)料流再循環(huán)至SHC反應器20中。圖2與圖I相同，不同之處在于通過控制閥142調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)移一部分第一浙青料流98的浙青再循環(huán)管150以繞過第二真空塔100以使管116與進料管8結合。因此，SHC反應器20與第一真空塔100的底部產(chǎn)物下游連通。圖2實施方案的所有其它方面與圖I相同。至少一部分第一浙青料流可任選作為一部分進料在管8中再循環(huán)至SHC反應器20中。在管28中的SHC流出物中的來自SHC反應器20的其余催化劑顆粒將存在于第一浙青料流98中。一部分催化劑可便利地連同一部分第一浙青料流 再循環(huán)返回SHC反應器20中。該選擇方案將保存SHC催化劑。將管98中的其余部分第一浙青料流在管146中轉(zhuǎn)移至第二真空塔100中。在該選擇方面中，第一真空塔90可以為不具有熱輸入或冷卻的閃蒸塔。
實施例為測定浙青材料可凝固和運輸，考慮到可接受的安全操作極限，采取660C (150° F)作為運輸期間浙青材料暴露的最高溫度。浙青材料必須在至多該最大溫度下可運輸而不開始粘結在一起。即，浙青的軟化開始溫度必須大于66°C (150° F)。使用熱力學分析儀(TMA)的程序類似于McNally, G.和McCourt, M.，DensityMeasurement of Thermoplastic Powders During Heating and Cooling Cycles UsingThermal Mechanical Analysis, ANTEC 2002Conference Proceedings, 1956-1960 報告的用于測量粉狀模塑聚合物的密度的程序。來自TA Instruments of New Castle,Delaware的TMA Model Q400用于測量熔融開始溫度和熔化溫度。將IOmg手工研磨的未分級浙青粉末引入7mm鋁盤中。將粉末層用鋁蓋板覆蓋。蓋上的石英柱塞測量蓋的位置。將5g載荷施加在粉末上并將粉末以5°C/分鐘加熱。當溫度上升時浙青軟化并倒塌。收集位置相對于溫度的表列數(shù)據(jù)，并作為溫度的函數(shù)，繪出偏斜變化相對于5°C間隔的溫度變化的一階導數(shù)。當熱膨脹的速率趕上粉末倒塌的速率并在速率圖上作為清楚的尖銳谷看見時，熔融或熔化點為最大負位移的溫度。該谷出現(xiàn)是因為在倒塌以后，當它為液態(tài)時，粉末試樣現(xiàn)在開始隨溫度上升而膨脹。熔融的開始定義為一階導數(shù)相對于谷的I %的可檢測偏移。I %變形的開始熔融溫度表示為T (I %)，以如下方式定義T (I % )為(Z-Z叫)/ (Z0-Zliq) = 0.01 ⑴時的溫度其中Z =在溫度T下測量的位置；Z0 =在環(huán)境溫度下具有試樣的柱塞的初始位置；且Zliq =為速率圖的峰的熔點下的位置。
七種殘余浙青產(chǎn)物由淤漿加氫裂化器重質(zhì)產(chǎn)物的混合物制備以闡述獲得不粘、自由流動的浙青顆粒所需的方法。用于各殘余浙青生產(chǎn)的原料為在87重量％轉(zhuǎn)化率以后得到的產(chǎn)物的重質(zhì)餾分，所述轉(zhuǎn)化率通過由將浙青真空塔底部產(chǎn)物淤漿加氫裂化而轉(zhuǎn)化成沸點為524°C (975° F)以下的材料的沸點為524°C (975° F)以上的材料限定。真空塔底部產(chǎn)物由來自Slave Lake,Alberta,加拿大附近的Peace River(Seal)巖層的冷法生產(chǎn)的浙青制備。將該浙青底部產(chǎn)物在連續(xù)攪拌反應器中在13. 79MPa(2000psi)下在氫氣的存在下使用硫酸鐵基催化劑淤漿加氫裂化。將離開反應器的加氫裂化產(chǎn)物閃蒸以除去比中間餾出物更輕的產(chǎn)物并汽提氫氣和所有不可冷凝的產(chǎn)物。用于進一步分餾的原料在下文中稱為重質(zhì)端懼分(heavy ends, HE)。試樣I為通過使HE經(jīng)受常規(guī)真空分餾而制備的浙青錠。試樣I的凝固錠不自由移動且在室溫下顯然是粘性的。通過TMA測量變形開始是44°C。試樣I對于整體處理和運輸而言是不可接受的。試樣2為由如下方法生產(chǎn)的澄清浙青使HE在儲存器中沉降，然后將無固體的液體在380°C和5托(0.7kPa)下真空閃蒸。不使澄清的重質(zhì)真空閃蒸液體經(jīng)受進一步處理。 它顯然不是粘性的且具有72. 5°C的軟化開始點，其邊緣地在最大運輸溫度以上。因此，材料2是邊緣地可接受的。試樣3為來自用于制備試樣2的HE沉降操作產(chǎn)生的脫油淤渣。物理分離由在篩板上從真空閃蒸液體排出油，同時使揮發(fā)物蒸發(fā)組成。然后使脫油淤渣通過降膜蒸發(fā)器在0. 3kPa(2托)的高真空下經(jīng)受真空蒸發(fā)，但不經(jīng)受進一步處理。如同試樣1，它明顯是粘性的，而且不自由移動。材料3的52. 7°C的軟化開始點是不可接受的。它的VGO含量通過質(zhì)量平衡測定為14重量％。試樣4和5為其中將HE在實驗室間歇蒸餾釜中在深度真空下真空分餾，同時機械攪拌的浙青試樣。試樣4和5是可接受的，因為它們具有比最大運輸溫度更高的軟化開始點溫度。然而，將試樣5加熱至320°C的溫度以驅(qū)走更多VG0。在該溫度下，發(fā)生一些熱裂化。將浙青材料部分熱解會提高它的軟化開始點溫度。然而，浙青會更難以處理，因為它的較高流體粘度和高溫會導致在熱交換表面上焦化。此外，尤其在低絕對壓力下，熱裂化會產(chǎn)生更高體積的氣體，其會快速地勝過真空系統(tǒng)的能力。試樣6和7通過將HE真空分餾的第一步驟和送入在300°C內(nèi)部閃蒸溫度和分別
0.I和0. 3kPa(0.7和2.5托)下運行的刮板式薄膜蒸發(fā)器中的第二步驟而制備。隨后將試樣6和7通過再熔融并在Sandvik Rotoformer上形成7mm半圓形錠而?；?。錠是不粘性且自由流動的而無任何積聚，甚至在100°C下也是如此，從而確定?；牧峡稍谌魏慰赡艿倪\輸溫度以上的溫度下處理。下表顯示試驗的結果。VGO分數(shù)通過在538°C (1000° F)或以下沸騰的浙青的分數(shù)定義。VGO分數(shù)小于14重量％的浙青具有一般用于整體處理的可接受的軟化開始點溫度。表
試樣編號~ 熔點，V 軟化開始點溫度，V~ VGO分數(shù)，重量％
權利要求
1.ー種用于將重質(zhì)烴進料轉(zhuǎn)化成較輕烴產(chǎn)物的方法，其包括將用顆粒固體材料淤漿化的所述重質(zhì)烴進料在加氫裂化反應器中在氫氣的存在下加氫裂化以產(chǎn)生包含減壓瓦斯油(VGO)和浙青的加氫裂化料流；將至少一部分所述加氫裂化料流在第一真空塔中分離以提供第一浙青料流和第一 VGO料流；和 將至少一部分所述第一浙青料流在第二真空塔中分離以提供第二浙青料流和第二 VGO料流。
2.根據(jù)權利要求I的方法，其中第一真空塔中的入口壓カ大于第二真空塔中的入口壓力。
3.根據(jù)權利要求I的方法，其進ー步包括使所述第二浙青料流中的浙青在至多660C (150° F)的溫度下形成不粘固體顆粒。
4.根據(jù)權利要求I的方法，其中在HVGO餾分以下取得的廢蠟料流再循環(huán)返回到加氫裂化反應器中。
5.根據(jù)權利要求I的方法，其中來自第二真空塔的浙青具有至少66°C(150° F)的軟化開始點溫度。
6.根據(jù)權利要求I的方法，其進ー步包括使一部分所述第一浙青料流再循環(huán)至加氫裂化步驟。
7.根據(jù)權利要求I的方法，其進ー步包括使第二VGO料流再循環(huán)至加氫裂化步驟。
8.ー種用于將重質(zhì)烴進料轉(zhuǎn)化成較輕烴產(chǎn)物的設備，其包含用于使所述重質(zhì)烴進料與氫氣和顆粒固體材料接觸的淤漿加氫裂化反應器； 與所述淤漿加氫裂化反應器連通的第一真空塔；和 與所述第一真空塔連通的第二真空塔。
9.根據(jù)權利要求8的設備，其中所述第二真空塔為膜生成蒸發(fā)器。
10.根據(jù)權利要求8的設備，其中所述第二真空塔包含更新第二真空塔中的材料表面的動件。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于將重質(zhì)烴進料轉(zhuǎn)化成較輕烴產(chǎn)物的方法和設備。將重質(zhì)烴進料用顆粒固體材料漿化以形成重質(zhì)烴淤漿并在淤漿加氫裂化單元中加氫裂化以產(chǎn)生減壓瓦斯油(VGO)和瀝青。第一真空塔將VGO與瀝青分離，第二真空塔進一步將VGO與瀝青分離。差不多15重量％的VGO可通過第二真空塔回收并再循環(huán)至淤漿加氫裂化裝置。得到可制成顆粒且運輸時不粘在一起的瀝青組合物。
文檔編號C10G7/00GK102803444SQ201080035430
公開日2012年11月28日 申請日期2010年6月16日 優(yōu)先權日2009年6月25日
發(fā)明者J·F·麥吉, D·N·麥爾斯, M·范維斯, P·R·齊默爾曼, R·B·克萊恩沃斯 申請人:環(huán)球油品公司