專利名稱：用于加工烴熱解流出物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于加工來自烴熱解單元，特別是利用液體進(jìn)料的那些單元的流出物的方法。
背景技術(shù)：
由各種烴原料生產(chǎn)輕烯烴(乙烯、丙烯和丁烯)典型地利用熱解或蒸汽裂解的技術(shù)。熱解涉及充分地加熱 所述原料以引起較大分子的熱分解。然后，可以通過使用常規(guī)的方法或裝置冷卻來自裂解爐的流出物。然而，這種熱解方法可以產(chǎn)生傾向于結(jié)合而形成被稱為焦油的高分子量材料的分子。焦油是高沸點(diǎn)的、粘的、反應(yīng)性的材料，其在某些條件下能夠污染裝置。所述裝置的污染應(yīng)被最小化，以避免與清潔所述裝置相關(guān)的無效率和停工期。在熱解流出物離開蒸汽裂解爐后焦油的形成可以被通過使離開熱解單元的流出物的溫度快速降低至焦油形成反應(yīng)被大大減慢的水平而被最小化。各種技術(shù)可以被用于冷卻熱解單元流出物和除去所產(chǎn)生的重油和焦油。例如，一種途經(jīng)可以采用熱交換器和其后的水驟冷塔，在水驟冷塔中可冷凝物被除去。當(dāng)裂解輕氣體(主要是乙烷、丙烷和丁烷)時(shí)，該技術(shù)已經(jīng)證實(shí)是有效的，因?yàn)榧庸ぽp進(jìn)料的裂化器(共同地被稱為氣體裂化器)產(chǎn)生相對小量的焦油。對于可以被用于蒸汽裂化器(其裂化石腦油(例如液體裂化))的更重的原料，另一種方法可能涉及從液體裂解除去一些熱量但僅降低至焦油開始冷凝的溫度的熱交換器。在該溫度以下，不應(yīng)該使用常規(guī)的熱交換器，因?yàn)樗鼈円蚪褂驮谒鰺峤粨Q器表面上的累積和熱降解而快速粘污。這樣，在商業(yè)液體裂化器結(jié)構(gòu)中，裂解爐流出物的冷卻通常使用輸送管線熱交換器，通常直接的驟冷，主分餾器，和水驟冷塔或間接冷凝器的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。如可以理解的，有效的熱量回收提高所述系統(tǒng)的操作。即，從蒸汽裂解爐流出物有效回收熱量在烯烴裝置的總體能量效率方面是有利的。例如，蒸汽裂解爐的出口溫度典型地在約1，500° F(815° C)(所述溫度取決于原料的質(zhì)量和裂解苛刻度)操作。通過在該高溫下操作，在所述流出物被冷卻至接近環(huán)境溫度以便進(jìn)行初始產(chǎn)物分離和壓縮時(shí)，大量的熱量可以被回收。在典型的烴裂解系統(tǒng)中，輸送線換熱器(TLE)被用于在爐流出物離開裂解爐時(shí)由所述爐流出物的初始冷卻產(chǎn)生超高壓(SHP)蒸汽。所述SHP蒸汽可以包括在約1，500磅/平方英寸表壓(psig)-約2，OOOpsig (約10，450千帕斯卡(kpa)-約13，982kpa)范圍內(nèi)的壓力。第一熱交換器由高壓鍋爐進(jìn)料水產(chǎn)生飽和的SHP蒸汽。通過所述TLE產(chǎn)生的飽和的SHP蒸汽可以被在所述爐的對流區(qū)進(jìn)一步過熱，以增加其可以做的功的量。
然而，典型結(jié)構(gòu)的TLE僅能回收爐流出物熱量的一部分，因?yàn)樗唤褂烷_始冷凝時(shí)的溫度(即焦油露點(diǎn))限制。即，在所述TLE的工藝側(cè)的出口溫度受到當(dāng)遇到露點(diǎn)時(shí)的粘污限制。如上面指出的，在所述流出物中的重質(zhì)組分在焦油露點(diǎn)冷凝和粘污所述TLE表面，使得它們對熱量傳遞來說是無效的。對于石腦油裂化器，焦油露點(diǎn)粘污限制TLE出口溫度至最小約700° F(371° C)。對于比石腦油重的進(jìn)料，TLE出口溫度高于700° F(371° C)，因?yàn)樗隽鞒鑫锝褂吐饵c(diǎn)更高。所述TLE出口溫度也受蒸汽發(fā)生溫度的溫度限制，該溫度對于1500psig(10，450kpa)蒸汽來說為約600° F(315° C)。這樣，與所述爐相鄰的TLE僅能夠從液體裂解回收流出物熱量至約650° F-約1000° F(約343° C-約538° C)的溫度，取決于進(jìn)料的重度。在初始冷卻之后，所述流出物典型地被提供到主分餾器系統(tǒng)。所述主分餾器系統(tǒng)是非常復(fù)雜的裝置組，其典型地包括油驟冷區(qū)、主分餾器塔和一個(gè)或多個(gè)外部油循環(huán)回路。在所述油驟冷區(qū)，驟冷油被添加，以將所述流出物物流從約400° F-約650° F(約204° C-約343° C)冷卻，由此冷凝所述物流中存在的焦油。在所述主分餾器塔中，所述冷凝的焦油被與所述物流的其余部分分離，熱量被在一個(gè)或多個(gè)循環(huán)區(qū)中通過循環(huán)油除去，并且熱解汽油餾分被在一個(gè)或多個(gè)蒸餾區(qū)中與更重的材料分離。在所述一個(gè)或多個(gè)外部循環(huán)回路中，從所述主分餾器取出的油被使用間接熱交換器冷卻和然后返回到所述主分餾器或所述直接驟冷點(diǎn)。具有其相關(guān)循環(huán)系統(tǒng)的所述主分餾器系統(tǒng)是整個(gè)裂解工藝中較昂貴的組件之一。所述主分餾器塔本身是所述工藝中最大的單件設(shè)備，對于中等大小的液體裂化器所述主分餾器塔典型地為約25英尺直徑和超過100英尺高。所述塔是大的，因?yàn)樗诖篌w積的低壓氣體存在下有效分餾兩種次要組分，即焦油和熱解汽油，并且需要驅(qū)回所述進(jìn)料中顯著過量的熱量。所述循環(huán)回路同樣是大的，在中等大小的裂化器的情況下處理超過300萬磅/小時(shí)(lb/hr) (1，363，636kg/hr)的循環(huán)油。由于高的流量、為了以有用的水平回收熱量所需要的接近的溫度逼近和對粘污的容忍性，所述循環(huán)回路中的熱交換器必然是大的。另外，所述主 分餾器有許多其它局限和問題。特別地，熱量輸送發(fā)生兩次，即從氣體至在所述塔內(nèi)的循環(huán)液體和然后從所述循環(huán)液體至外部冷卻服務(wù)裝置。這有效地要求在兩個(gè)熱交換系統(tǒng)中的投資，并在熱量脫除上強(qiáng)加了兩個(gè)溫度逼近(或溫度差)，由此降低熱效率。而且，盡管在所述焦油和汽油物流間發(fā)生了分餾，兩個(gè)物流經(jīng)常需要被進(jìn)一步加工。有時(shí)所述焦油需要被汽提以除去輕組分，而所述汽油可能需要被再次分餾，以滿足其最終規(guī)格。而且，所述主分餾器塔和其循環(huán)系統(tǒng)容易被粘污。焦炭累積在所述塔的塔底區(qū)，并且最后不得不被在裝置檢修期間除去。所述循環(huán)回路也容易被粘污，要求從過濾器除去焦炭和被粘污的熱交換器的定期清潔。所述塔中的塔盤和填料有時(shí)也容易被粘污，這可能限制裝置生產(chǎn)。所述系統(tǒng)還含有相當(dāng)大量的可燃的液體烴，從內(nèi)在安全性觀點(diǎn)來看這是不希望的。因此需要用于冷卻熱解單元流出物和提供從所述流出物有效的熱量回收的提高的方法。而且，因此需要用于冷卻熱解單元流出物和除去所產(chǎn)生的重油和焦油的簡化的方法，該方法避免了對主分餾器塔和其輔助裝置的需要。本發(fā)明技術(shù)提供有效的熱量回收方法和/或流出物冷卻方法，所述方法克服了上面討論的缺點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)。相關(guān)的材料可以在以下文件中找到:美國專利號3，907，661 ;3，923，921 ；3，959，420 ;4，121，908 ;4，150，716 ;4，233，137 ;4，279，733 ;4，279，734 ;4，444，697 ；4，446，003 ;5，092，981 ;5，107，921 ;5，294，347 ；和 5，324，486。另外的材料可以見國際專利申請?zhí)?000/56841和1993/12200 ;英國專利號1，390，382和I, 309，309 ；EP專利號205205和日本專利號2001-40366。另外的材料還可以見以下出版物:Lohr etal., “Steam-cracker Economy Keyed to Quenching,，，Oil & Gas Journal, Vol.76 (N0.20), pp.63-68，(1978)。發(fā)明概述在一個(gè)實(shí)施方案中，用于裂解烴進(jìn)料的方法被描述。所述方法包括:提供烴進(jìn)料給烴熱解單元，以產(chǎn)生裂解的流出物；使來自所述烴熱解單元的裂解的流出物的至少一部分通過第一熱交換器；將來自所述第一熱交換器的所述裂解的流出物的至少一部分分離成氣體流出物和液體流出物，這可以在蒸氣-液體分離器中進(jìn)行；使來自分離器的氣體流出物的至少一部分通過第二熱交換器；將來自所述第二熱交換器的所述流出物的至少一部分通到分餾器；通過使實(shí)用流體通過所述第二熱交換器而在所述第二熱交換器中從所述氣體流出物的至少一部分回收熱量；和通過使來自所述第二熱交換器的所述實(shí)用流體通過所述第一熱交換器而在所述第一熱交換器中從所述裂解的流出物的至少一部分回收熱量。所述方法可以進(jìn)一步包括在另外的工藝如操作透平中使用所述被加熱的實(shí)用流體。在另一個(gè)實(shí)施方案中，烴裂解系統(tǒng)被描述。該系統(tǒng)包括烴熱解單元、分離器、第一熱交換器、第二熱交換器和分餾器。所述烴熱解單元被構(gòu)建成一定形式，以接收烴進(jìn)料和由所述烴進(jìn)料產(chǎn)生裂解的流出物。而且，所述第一熱交換器與所述烴熱解單元流體連通，并且被構(gòu)建成一定形式以冷卻來自所述烴熱解單元的所述裂解的流出物的至少一部分和加熱實(shí)用流體的至少一部分。所述分離器與所述第一熱交換器流體連通，并且被構(gòu)建成一定形式以由所述裂解的流出物的所述至少一部分分離液體流出物和氣體流出物。所述第二熱交換器與所述分離器流體連通，并且被構(gòu)建成一定形式以冷卻來自所述分離器的所述氣體流出物的至少一部分和在所述第一熱交換器接收所述實(shí)用流體的至少一部分之前加熱所述實(shí)用流體的該至少一部分。所述分餾器可以與所述第二熱交換器流體連通，并且被構(gòu)建成一定形式以接收來自所述第二熱交換器的所述流出物的該至少一部分。在又一個(gè)實(shí)施方案中，用于蒸汽裂解烴進(jìn)料的方法被描述。所述方法包括:提供烴進(jìn)料給烴熱解單元，以產(chǎn)生裂解的流出物；分離來自所述烴熱解單元的所述裂解的流出物的至少一部分，其中氣體流出物被與液體流出物分離，所述液體流出物可以包括蒸汽裂解的焦油以及其它塔底物；在第一熱交換器中冷卻來自所述分離器的所述氣體流出物的至少一部分；將來自所述第一熱交換器的流出物的至少一部分通到一個(gè)或多個(gè)蒸汽發(fā)生器；將來自所述一個(gè)或多個(gè)蒸汽發(fā)生器的流出物的至少一部分通到第二熱交換器；和將來自所述第二熱交換器的流出物的至少一部分通到分餾器。在又一個(gè)實(shí)施方案中，流出物處理系統(tǒng)被描述。該系統(tǒng)包括烴熱解單元、分離器、第一熱交換器、第二熱交換器、 一個(gè)或多個(gè)蒸汽發(fā)生器和分餾器。所述烴熱解單元被構(gòu)建成一定形式，以接收烴進(jìn)料和由所述烴進(jìn)料產(chǎn)生裂解的流出物。所述分離器與所述烴熱解單元流體連通，并且被構(gòu)建成一定形式以由來自所述烴熱解單元的所述裂解的流出物的至少一部分分離液體流出物(如蒸汽裂解的焦油以及其它塔底產(chǎn)物)和氣體流出物。所述第一熱交換器與所述分離器流體連通，并且被構(gòu)建成一定形式以冷卻來自所述分離器的所述氣體流出物的至少一部分。所述一個(gè)或多個(gè)蒸汽發(fā)生器與所述第一熱交換器流體連通，并且被構(gòu)建成一定形式以接收來自所述第一熱交換器的所述流出物的至少一部分。所述第二熱交換器與所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)生器流體連通，并且被構(gòu)建成一定形式以冷卻來自所述一個(gè)或多個(gè)蒸汽發(fā)生器的所述流出物的至少一部分。所述分餾器與所述第二熱交換器流體連通，并且被構(gòu)建成一定形式以接收來自所述第二熱交換器的所述流出物的至少一部分。附圖簡要說明

圖1是按照本發(fā)明技術(shù)的一個(gè)示例性實(shí)施方案從裂解烴進(jìn)料的流出物的冷卻回收熱量的方塊流程圖。圖2是按照本發(fā)明技術(shù)的一個(gè)替代的示例性實(shí)施方案從裂解烴進(jìn)料的流出物的冷卻回收熱量的方塊流程圖。圖3是按照本發(fā)明技術(shù)的另一個(gè)替代的示例性實(shí)施方案從裂解烴流出物的冷卻回收熱量的示意流程圖。圖4是按照本發(fā)明技術(shù)的另一個(gè)替代的示例性實(shí)施方案從裂解烴流出物的冷卻回收熱量的另一個(gè)示意流程圖。本發(fā)明將被結(jié)合本發(fā)明技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施方案描述。然而，就以下詳細(xì)描述是針對本發(fā)明的具體實(shí)施方案或具體用途的程度而言，這種描述意圖僅是舉例說明性質(zhì)的，并且不應(yīng)被解釋為限制本發(fā)明的范圍。相反，其意圖覆蓋可以被包括在由所附權(quán)利要求書定義的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有可供選擇的選項(xiàng)、改變和等價(jià)物。實(shí)施方案的詳細(xì)描 述本技術(shù)提供了用于處理烴熱解單元(其可以被稱為熱解反應(yīng)器或爐)的流出物物流的有效率的安排，以由所述流出物物流除去和回收熱量和分離希望的烴。例如，本發(fā)明技術(shù)可以分離C5+烴，提供分離的熱解汽油、瓦斯油、驟冷油和焦油餾分，以及在所述流出物中的希望的C2-C4烯烴，而不利用主分餾器循環(huán)。典型地，在本發(fā)明技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中使用的所述流出物通過在約40° C—約704° C(約104° F—約1300° F)的溫度范圍內(nèi)沸騰的烴進(jìn)料如石腦油、截尾原油(tailed crudes)或瓦斯油的熱解生產(chǎn)。例如，所述流出物可以通過具有超過約180° C(約356° F)的終沸點(diǎn)的烴進(jìn)料如比石腦油重的進(jìn)料的熱解來生產(chǎn)。這樣進(jìn)料包括在約177° C—約538° C(約350° F—約1000° F)的范圍內(nèi)或在約204° C —約510° C(約400° F—約950° F)的范圍內(nèi)沸騰的那些進(jìn)料。典型的比石腦油重的進(jìn)料可以包括重質(zhì)冷凝物、瓦斯油、加氫裂化產(chǎn)物、煤油、冷凝物、截尾原油和/或截尾原油餾分，例如截尾的拔頂油。所述流出物在熱解反應(yīng)器的出口的溫度通常在約760° C-約930° C(約1400° F—約1706° F)的范圍內(nèi)，并且本發(fā)明技術(shù)提供了冷卻所述流出物至在分餾器的希望的溫度的方法，所述希望的溫度可以包括在約100° C—約200° C(212° F — 392° F)范圍內(nèi)的溫度。在該溫度范圍內(nèi)，所述希望的C2-C4烯烴可以被進(jìn)一步冷卻和有效壓縮。為了有效地管理所述熱量脫除和回收，本發(fā)明技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案涉及用于從裂化器流出物除去和回收熱量的熱交換器的優(yōu)化的安排或構(gòu)型。典型地，單一熱交換器受熱流出物物流的溫度和實(shí)用流體物流的溫度之間的溫度差限制。兩個(gè)或更多個(gè)冷卻段(具體地以特定的順序)的使用通過提供熱和冷物流的更多反向流動(dòng)安排而克服了該限制。這樣，配置所述熱交換器以提供用于實(shí)用流體如鍋爐進(jìn)料水的兩個(gè)或更多個(gè)加熱段，同時(shí)還提供用于所述爐的流出物的兩個(gè)或更多個(gè)冷卻段是有益的。最初的段或第一段可以涉及較高的溫度，而后面的或第二段涉及較低的溫度。結(jié)果，所述兩個(gè)加熱和冷卻段(例如呈該構(gòu)型或順序的兩個(gè)或更多個(gè)熱交換器)能夠加熱所述實(shí)用流體至比采用任何單一熱交換器可能實(shí)現(xiàn)的溫度高的溫度，并且提供了用于由所述流出物回收熱量的有效率的機(jī)制。而且，在其它實(shí)施方案中，這些熱交換器可以被與呈具體構(gòu)型的其它裝置一起使用，以進(jìn)一步提高所述烴裂解系統(tǒng)的熱量回收方法。這些構(gòu)型或安排可以被用于提供在不同的加熱和冷卻段中的熱交換器的更大溫度差，如下面進(jìn)一步討論的。例如，在某些實(shí)施方案中，所述熱交換器可以被與一個(gè)或多個(gè)蒸汽發(fā)生器一起安排，以便以更有效的方式回收熱量。而且，在下面進(jìn)一步討論的各種實(shí)施方案中，應(yīng)該理解，所述實(shí)用流體和所述爐的流出物是不混合的分開的物流。這些不同的物流中的每一個(gè)可以被保持在不同的壓力，基于所述系統(tǒng)的具體構(gòu)型和操作設(shè)計(jì)。例如，所述熱交換器可以包括輸送線換熱器、套管式換熱器或管殼式換熱器。轉(zhuǎn)到圖1，按照本發(fā)明技術(shù)的一個(gè)示例性實(shí)施方案的、從裂解烴流出物的冷卻回收熱量的方法的方塊流程圖100被公開。在該流程圖100中，提供了烴熱解單元102(例如裂化器、反應(yīng)器或爐)以及第一熱交換器104、分離器106、第二熱交換器108和分餾器110。這些單元102-110 (它們是烴裂解系統(tǒng)的一部分)被以特定的安排一起使用，以在裂解的烴流出物被冷卻時(shí)從所述裂解的烴流出物回收熱量。該方法包括裂解烴進(jìn)料和在各種段中冷卻裂解的烴流出物，同時(shí)實(shí)用流體被加熱以回收輸入到所述烴裂解方法中的能量。特別地，所述裂解的烴流出物的冷卻被描述在方塊122-130中，而所述實(shí)用流體的加熱被描述在方塊 134-138 中。首先，在方塊12 0提供烴進(jìn)料。所述烴進(jìn)料可以包括例如乙烷，丙烷，丁烷，油，石腦油，戊烷，瓦斯油，冷凝物和原油。在方塊122，所述烴進(jìn)料被裂解以產(chǎn)生流出物。該裂解方法可以包括氣體裂解、蒸汽裂解或液體裂解，如本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的。作為具體的實(shí)例，美國專利申請?zhí)?007/0007172和2007/0007174 (它們通過引用結(jié)合在本文中)描述了示例性的裂解方法。如上面指出的，所述烴進(jìn)料的裂解(其產(chǎn)生流出物)可以包括約760° C—約930° C(約1400° F—約1706° F)的溫度，所述溫度取決于所述烴進(jìn)料的質(zhì)量。作為所述裂解方法的一部分，所述烴進(jìn)料被加熱，以引起所述進(jìn)料的熱分解以產(chǎn)生更低分子量的烴，例如C2-C4烯烴。為了冷卻所述流出物，對所述烴裂解流出物進(jìn)行各種步驟，如在方塊124-130中顯示的。在方塊124中，所述流出物被在第一熱交換器104中冷卻。所述流出物的熱量可以通過所述第一熱交換器104傳遞到所述實(shí)用流體，所述第一熱交換器104例如可以是輸送線換熱器(TLE)。在該階段，所述流出物可以被從在所述第一熱交換器104的入口處的溫度冷卻至第一熱交換器出口溫度，所述第一熱交換器104的入口處的溫度可以與所述爐出口的溫度相同或低于所述爐出口的溫度。如可以理解的，在所述第一段中的溫度范圍可以改變，取決于不同的烴進(jìn)料。再一次地，如上面指出的，所述第一熱交換器出口溫度應(yīng)該被設(shè)定以防止粘污，例如高于焦油露點(diǎn)粘污極限371° C — 537° C(700° F — 1000° F)。所述第一熱交換器可以任選地被偶聯(lián)到直接驟冷。所述直接驟冷可以冷卻來自所述第一熱交換器104的流出物至至少通過所述流出物的組分間的反應(yīng)形成的焦油冷凝的溫度。所述直接驟冷可以包括油驟冷、水驟冷或其它合適的方法。作為一個(gè)實(shí)例，美國專利號3，923，921描述了直接驟冷方法。一旦所述焦油被冷凝，所述流出物可以被分離成不同的物流，例如液體流出物和氣體流出物，如方塊126中顯示的。所述液體流出物可以包括蒸汽裂解的焦油以及其它塔底物。所述蒸汽裂解的焦油(其可以是熱解燃料油)典型地被作為塔底物產(chǎn)物得到，其名義上具有550° F+(288° C+)和更高的沸點(diǎn)，例如超過550° F或超過288° C的溫度。所述分離器106可以包括蒸氣-液體分離器或焦油分離鼓，如本領(lǐng)域中已知的。所述分離器106可以在與所述第一熱交換器出口溫度相同或比所述第一熱交換器出口溫度低的溫度至分離器出口溫度之間操作。所述分離器106的操作溫度可以被調(diào)節(jié)，取決于所述第一熱交換器104的操作的嚴(yán)苛性、烴進(jìn)料或其它因素。因此，應(yīng)該理解，在所述流出物由所述第一熱交換器104通過之后和在它進(jìn)入所述分離器106之前，它可以通過直接注入小量的流體或者在直接驟冷方法中被進(jìn)一步冷卻。在方塊128，來自所述分離 器106的氣體流出物可以被進(jìn)一步冷卻。類似于上面關(guān)于第一熱交換器的討論，所述氣體流出物的熱量可以被通過第二熱交換器108傳遞到所述實(shí)用流體，所述第二熱交換器108可以是例如管殼式換熱器。在該階段，所述氣體流出物可以被從與所述分離器出口溫度相同或低于所述分離器出口溫度的溫度冷卻到第二熱交換器出口溫度。所述第二熱交換器出口溫度可以被調(diào)節(jié)，基于該單元的希望的溫度差。在方塊130，來自所述第二熱交換器108的流出物可以被提供給另一個(gè)單元，以便進(jìn)一步加工所述流出物。作為一個(gè)實(shí)例，所述單元可以是分餾器110，或者更具體地是小型分餾器。所述分餾器110可以是小型主分餾器，其被進(jìn)一步描述在美國專利申請?zhí)?007007174 中。作為所述熱量回收方法的一部分，實(shí)用流體被所述烴裂解的流出物的至少一部分在各段中加熱，如在方塊134-138中描述的。在方塊132中，實(shí)用流體被提供給所述烴裂解系統(tǒng)。所述實(shí)用流體可以包括來自諸如脫氣器之類的來源的鍋爐進(jìn)料水，或者可以包括任何其它合適的流體。然后，所述實(shí)用流體被在方塊134中加熱。特別地，所述實(shí)用流體可以被在所述第二熱交換器108中通過來自所述分離器106的氣體流出物的熱量的傳遞加熱。在該加熱階段，在所述第二熱交換器108中的所述氣體流出物處于高于所述實(shí)用流體的溫度，以至于所述第二熱交換器108可以加熱所述實(shí)用流體和所述實(shí)用流體可以冷卻所述氣體流出物。然后，在方塊136中，所述實(shí)用流體可以被在所述第一熱交換器104中加熱。在該加熱階段，在所述第一熱交換器104中的所述流出物處于高于來自所述第二熱交換器108的實(shí)用流體的溫度。利用該溫度差，在所述第一熱交換器104中的所述流出物可以加熱所述實(shí)用流體，而所述實(shí)用流體可以冷卻所述流出物。然后，在在所述第一熱交換器104中的加熱之后，所述實(shí)用流體可以被在所述烴熱解單元102中進(jìn)一步加熱，如方塊138中顯示的。特別地，如果所述實(shí)用流體是進(jìn)料水，它可以被在所述烴熱解單元102中加熱，以將其轉(zhuǎn)化成過熱的超高壓(SHP)蒸汽。然后，在方塊140，所述被加熱的實(shí)用流體可以被在其它方法中使用。作為一個(gè)實(shí)例，所述被加熱的實(shí)用流體例如可以被用于驅(qū)動(dòng)在所述裝置的其它區(qū)(例如所述蒸汽裂化器的回收區(qū))的大的透平。受益地，呈所述構(gòu)型的兩段熱交換器的使用提供了由所述烴裂解方法回收熱量和比采用單一熱交換器更有效地加熱所述實(shí)用流體的機(jī)制。即，呈該順序的兩個(gè)加熱段的該構(gòu)型提供了所述不同溫度的物流的更有效率的逆向流動(dòng)安排。如可以理解的，所述各種單元的溫度可以改變，取決于烴進(jìn)料的質(zhì)量或其它操作考慮。對于典型的操作，所述烴裂解的流出物的爐出口溫度可以包括約760° C—約930° C(1400° F— 1706。F)的溫度。所述第一熱交換器工藝入口溫度可以在約760° C-約930° C(1400° F — 1706° F)的范圍內(nèi)，或者優(yōu)選為約816° C(1500° F)，而所述第一熱交換器工藝出口溫度可以在約343° C-約650° C(約650° F—約1200° F)的范圍內(nèi)，優(yōu)選在343° C — 538° C(650° F — 1000° F)的范圍內(nèi)。所述分離器可以在190° C—約350° C(約374° F—約662° F)的溫度操作，或者優(yōu)選地在約190° C —約315° C(約374° F—約599° F)的溫度操作。所述第二熱交換器入口溫度可以在約190° C—約350° C(約374° F—約662° F)的范圍內(nèi)，而所述第二熱交換器出口溫度可以在約170° C和約300° C之間(約338° F—約572° F)。對于所述熱量回收方法，所述實(shí)用流體可以被在約2，172kPa —約17，340kPa(300psig — 2500psig)，約 10，450kpa —約 13，982kPa(1，500psig —約2，000psig)，或者約10，450kPa(1500psig)的壓力提供，并且具有在約50 ° C—約200。C (122。F - 392° F)，優(yōu)選約 100。C—約 150。C (212。F — 302。F)范圍內(nèi)的溫度。如可以理解的，在所述第二熱交換器中回收的熱量可以加熱所述實(shí)用流體至在100° C 一約300° C(約212° F—約572° F)范圍內(nèi)的溫度。進(jìn)一步地，在所述第一熱交換器中的熱量回收可以在205° C—約355° C(約401° F—約671° F)的溫度范圍內(nèi)加熱所述實(shí)用流體。在所述烴熱解單元102中，所述實(shí)用流體可以被進(jìn)一步加熱，并涉及在約2，172kPa—約 17，340kPa(300psig - 2500psig)范圍內(nèi)，約 10，450kPa—約 13，982kPa(約l，500psig 一約2, OOOpsig)范圍內(nèi)，或者約10，450kPa(約1500psig)的壓力，和涉及約490° C—約 550° C(約 914° F —約 1022° F)的溫度范圍。進(jìn)一步地，如可以理解的，另一個(gè)任選的加熱段可以被用在所述方法中。例如，所述實(shí)用流體可以在所述第二熱交換器108和所述第一熱交換器104之間被所述烴熱解單元102加熱。即，被在所述第二熱交換器108中加熱的所述實(shí)用流體可以通過所述烴熱解單元102，然后被提供給所述第一熱交換器104。以該方式，另外的熱量可以被在所述方法中回收。作為一個(gè)替代的實(shí)施方案，圖2是按照本發(fā)明技術(shù)的一個(gè)替代的示例性實(shí)施方案由烴裂解流出物的冷卻回收熱量的方法的方塊流程圖200。所述流程圖200包括與前面關(guān)于圖1的流程圖100所討論的方塊類似的一些類似的裝置和操作。因此，為了簡單起見，所述流程圖200提及了前面在關(guān)于圖1的公開中描述的某些方塊。然而，在所述流程圖200中，利用了另外的加熱段以及另外的單元，以從所述烴裂解方法回收另外的熱量。特別地，所述流程圖200包括偶聯(lián)到第三熱交換器204的一個(gè)或多個(gè)單元202，所述第三熱交換器204連接在所述第二熱交換器108和所述分餾器110之間。所述一個(gè)或多個(gè)單元202和第三熱交換器204被安排，以提供用于所述實(shí)用流體的另外的或第三加熱段和進(jìn)一步冷卻來自所述第二熱交換器108的流出物，然后所述流出物被提供給所述分餾器110。
首先，方塊120-128類似于上面的討論操作。然而，來自方塊128的流出物可以被在方塊212中通到所述一個(gè)或多個(gè)單元202。所述一個(gè)或多個(gè)單元202可以被用于由來自所述第二熱交換器108的流出物回收另外的熱量，并且還可以被用于增加所述第二熱交換器108和所述第三熱交換器204間的溫度差，以進(jìn)一步提高所述系統(tǒng)中的熱量回收。特別地，所述一個(gè)或多個(gè)方塊212可以包括一個(gè)或多個(gè)蒸汽發(fā)生器，例如中壓發(fā)生器、低壓發(fā)生器或它們的組合，以回收另外的熱量和增加所述第二熱交換器108和所述第三熱交換器204間的溫度差。不管如何，熱量可以被由通過所述一個(gè)或多個(gè)單元202的所述流出物回收，如在方塊214中顯示的。類似于上面關(guān)于所述第一熱交換器104和第二熱交換器108的討論，所述流出物的熱量可以通過第三熱交換器204傳遞到所述實(shí)用流體，該第三熱交換器204例如可以是管殼式換熱器。在該階段，所述流出物可以被從在所述第三熱交換器204入口處的溫度冷卻至第三熱交換器出口溫度。在所述第三加熱段204中的該溫度范圍又可以改變，取決于所述不同的烴進(jìn)料和在所述構(gòu)型中的其它單元的操作設(shè)定。然后，在方塊130，來自所述第三熱交換器204的流出物可以被提供給另一個(gè)單元，以便進(jìn)一步加工所述流出物，這可以類似于上面的討論。作為呈所建議的安排的熱量回收的一部分，所述實(shí)用流體被在各種段中加熱，如上面結(jié)合方塊134-138所描述的。然而，在該流程圖200中，執(zhí)行另外的或第三加熱段。首先，在方塊132中提供所述實(shí)用 流體。然后，所述實(shí)用流體被在方塊216中加熱。特別地，所述實(shí)用流體可以被在所述第三熱交換器204中由所述流出物加熱。在該加熱段，在所述第三熱交換器204中的所述流出物處于高于所述實(shí)用流體的溫度，以至于所述第三熱交換器204可以加熱所述實(shí)用流體和所述實(shí)用流體可以冷卻所述流出物。然后，所述實(shí)用流體可以被在其它熱交換器104和108以及所述烴熱解單元102中進(jìn)一步加熱和被其它方法使用，如上面在方塊134-140中討論的。類似于上面對于圖1的討論，所述各種單元的溫度可以改變，取決于烴進(jìn)料的質(zhì)量或其它操作考慮。對于典型的操作，所述爐出口溫度，所述第一熱交換器入口和出口溫度，分離器入口和出口溫度，以及第二熱交換器入口和出口溫度可以類似于上面的實(shí)例。然而，所述第三熱交換器入口溫度可以在約265° C—約160° C(509° F — 320° F)的范圍內(nèi)，而所述第三熱交換器出口溫度可以在約210° C和約125° C之間(約410° F—約257。F)。而且，對于所述熱量回收方法，所述實(shí)用流體可以涉及與上面對圖1的討論中就所述第一熱交換器、第二熱交換器和熱解單元所指出的那些壓力和溫度類似的壓力和溫度。用于所述第三熱交換器的實(shí)用流體可以在從入口處的約50° C至出口處的約250° C(122° F - 482° F)，優(yōu)選從入口處的約 110° C 至出口處的約 175° C(230° F -347° F)，或者更優(yōu)選從入口處的約136° C至出口處的約157° C的范圍內(nèi)的溫度下操作。如可以理解的，各種另外的實(shí)施方案可以被利用，以進(jìn)一步提高用于所述烴裂解系統(tǒng)的熱量回收。作為一個(gè)實(shí)例，所述一個(gè)或多個(gè)單元202可以包括連接在所述第二熱交換器108和所述第三熱交換器204之間的中壓蒸汽發(fā)生器。該發(fā)生器可以被用于產(chǎn)生用于加熱、再沸騰等的通用蒸汽，和/或它可以被用于產(chǎn)生用于所述烴裂解方法或另一種方法的稀釋蒸汽。即，所述稀釋蒸汽可以與所述烴進(jìn)料在所述烴熱解單元102之前或在所述烴熱解單元102內(nèi)混合，以改善收率、減輕結(jié)焦和防止在所述爐或相關(guān)裝置內(nèi)的管子的冶金，所述烴熱解單元102可以是蒸汽裂解反應(yīng)器。所述中壓發(fā)生器可以在所述爐入口處的約150psig(l,034kpa)的壓力下操作蒸汽。因此，所述中壓發(fā)生器方便地產(chǎn)生在約該壓力下的蒸汽，使得其良好地適合稀釋蒸汽生產(chǎn)。作為另一個(gè)實(shí)例，所述一個(gè)或多個(gè)單元可以包括連接在所述第二熱交換器108和所述第三熱交換器204之間的低壓發(fā)生器。該發(fā)生器可以被用于產(chǎn)生用于加熱、再沸騰或其它合適工藝的通用蒸汽。在又一個(gè)實(shí)例中，中壓發(fā)生器和低壓發(fā)生器可以被連接在所述第二熱交換器和所述第三熱交換器之間。除以上實(shí)施方案外，各種單元可以被繞過，以提供另外的功能。例如，在所述流程圖200中，在被提供給所述第一熱交換器104之前，所述實(shí)用流體的流動(dòng)可以包括旁路通過上游熱交換器(例如所述第二熱交換器108或第三熱交換器204)之一。S卩，所述第二熱交換器108可以從來源如鍋爐或脫氣器接收實(shí)用流體，并將其提供給所述第一熱交換器104 (繞過所述第三熱交換器204)?；蛘?，所述第三熱交換器204可以從來源如鍋爐或脫氣器接收實(shí)用流體，并將其提供給所述第一熱交換器104 (繞過所述第二熱交換器108)。該工藝流程可以被用于管理所述實(shí)用流體的加熱。作為另一個(gè)實(shí)例，在被提供給所述第一熱交換器104之前，來自在所述實(shí)用流體物流中的上游熱交換器(例如所述第二熱交換器108或第三熱交換器204)的所述被加熱的實(shí)用流體可以通過所述烴熱解單元102 (例如所述爐的對流區(qū))。這可以提供用于所述實(shí)用流體的另外的加熱段。即，所述實(shí)用流體可以被預(yù)加熱，然后例如所述第一熱交換器104將所述實(shí)用流體轉(zhuǎn)變成超高壓流體如蒸汽。該構(gòu)型可以有效地利用在所述對流區(qū)中可利用的過多熱量。作為又一個(gè)實(shí)例，來自在所述實(shí)用流體物流中的上游熱交換器(例如所述第二熱交換器108或第三熱交換器204)的所述被加熱的實(shí)用流體可以通過所述烴熱解單元102 (例如所述爐的對流區(qū))，而不被通到所述第一熱交換器104。該安排可以繞過所述第一熱交換器108，但是仍為所述實(shí)用流體提供兩個(gè)或更多個(gè)加熱段。即，所述實(shí)用流體可以被在所述第二熱交換器108和/或第三熱交 換器204中預(yù)加熱，然后使其通過所述烴熱解單元102，以使所述實(shí)用流體成為超高壓流體如蒸汽。不管所述系統(tǒng)的具體實(shí)施方案(例如所述烴裂解系統(tǒng)中所述單元的安排或構(gòu)型)如何，應(yīng)該利用控制機(jī)制來管理所述熱量脫除。即，所述烴裂解系統(tǒng)應(yīng)包括熱量控制機(jī)制，以為了各種原因控制從所述流出物除去的熱量和被提供給所述實(shí)用流體的熱量的總量。這種類型的熱量控制機(jī)制的第一個(gè)原因是，在所述各種熱交換器和任何其它單元中從所述流出物除去的熱量的量可能需要被管理，因?yàn)樗鱿到y(tǒng)的操作隨時(shí)間變得惡劣或改變。由于在所述方法中的某些單元如小型分餾器中具體的溫度范圍是希望的，從所述流出物除去的熱量必須被管理。否則，單元的結(jié)構(gòu)不能在所述小型分餾器中產(chǎn)生希望的回流量。所述熱量控制機(jī)制之一可以包括旁通閥和旁通管線，它們控制實(shí)用流體至某些熱交換器的流量和在所述不同單元的所述實(shí)用流體的溫度。采用該機(jī)制，一個(gè)或多個(gè)旁通閥和旁通管線可以被以一定的安排執(zhí)行，用于繞過或控制實(shí)用流體至上面討論的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中的熱交換器中一個(gè)或多個(gè)的流動(dòng)。即，可以繞過所述熱交換器中的一個(gè)或多個(gè)，以管理所述實(shí)用流體的加熱，使得進(jìn)入所述爐的實(shí)用流體的溫度可以被控制以優(yōu)化所述爐熱量平衡，或者也可以被用于管理所述爐的流出物在所述各種熱交換器中的冷卻。
另一種熱量控制機(jī)制可以包括被提供給所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)生器如低壓發(fā)生器和/或中壓發(fā)生器的流體上的一個(gè)或多個(gè)背壓控制器的使用。作為一個(gè)實(shí)例，如果在所述系統(tǒng)中在所述第二熱交換器和第三熱交換器之間使用低壓蒸汽發(fā)生器，那么在該發(fā)生器中增加壓力將升高在水/蒸汽側(cè)的沸點(diǎn)，這升高在工藝側(cè)的出口溫度。在所述第二熱交換器中可以被除去的熱量的量受工藝物流和所述水或?qū)嵱梦锪鏖g溫度差限制。凈結(jié)果是，在所述低壓蒸汽發(fā)生器中升高壓力增加離開所述第二熱交換器的所述工藝流出物的溫度和熱量含量。作為另一個(gè)實(shí)例，背壓控制器可以被用于中壓發(fā)生器。該背壓控制器可以類似于關(guān)于所述低壓發(fā)生器所描述的操作來進(jìn)行操作。對所述中壓發(fā)生器的控制也可以被用作所述低壓發(fā)生器的背壓控制器的補(bǔ)充控制，如果所述中壓發(fā)生器與順序安排的低壓發(fā)生器一起使用的話。因?yàn)橹袎赫羝ǔ１鹊蛪赫羝袃r(jià)值，升高低壓發(fā)生上的背壓作為控制熱量脫除的第一措施和然后升高中壓蒸汽發(fā)生上的背壓(如果要求熱量脫除中的進(jìn)一步降低)可能是優(yōu)選的。在熱交換器中回收的熱量可以是相當(dāng)大的。因此，某些構(gòu)型可以包括平行安排的多個(gè)熱交換器。這些熱交換器中的每一個(gè)可以被連接到其它單元，例如低壓發(fā)生器和/或中壓發(fā)生器。例如，所述熱交換器排中的每一個(gè)可以包括彼此串聯(lián)連接的熱交換器、中壓發(fā)生器、低壓發(fā)生器和另一個(gè)熱交換器。而且，在該構(gòu)型中，所述平行的熱交換器排可以包括隔離閥，以允許所述熱交換器排中的每一個(gè)被排除出服務(wù)(例如離線)，以便清潔或維護(hù)。類似地，另一種熱量控制機(jī)制可以是使用所述隔離閥以阻斷所述流出物至所述熱交換器排中的一個(gè)或多個(gè)的流動(dòng)，如果熱量脫除要求低的話。以這種方式，所述不同的排可以被添加或除去，以進(jìn)一步管理所述熱量回收。而且，如可以理解的，在某些實(shí)施方案中所述不同的熱量控制機(jī)制可以被一起使用，以提供所述系統(tǒng)中熱量傳遞控制的另外的靈活性。例如，所述旁通閥和旁通管線可以與用于低壓發(fā)生器的背壓控制器和用于中壓發(fā)生器的背壓控制器一起使用。類似于上面的討論，可以首先使用所述低壓發(fā)生器上的背壓控制器，然后可以使用所述中壓發(fā)生器上的背壓控制器，和最終可以使用所述旁通閥和旁通管線。以這種方式，所述系統(tǒng)的效率被基于所述被加熱的實(shí)用流體的價(jià)值管理。S卩，所述熱量控制機(jī)制可以被利用以產(chǎn)生更多的SHP蒸汽，其典型地比中壓蒸汽有價(jià)值，中壓蒸汽比低壓蒸汽有價(jià)值。作為一個(gè)實(shí)例，流出物熱量可以被用于產(chǎn)生SHP蒸汽，其例如可以被用于在所述裝置的其它區(qū)如所述蒸汽裂化器的回收區(qū)驅(qū)動(dòng)大的透平。而且，盡管較低壓力的蒸汽具有比SHP蒸汽小的實(shí)用性(因?yàn)樗荒茌斔屯瑯佣嗟挠杏霉?的事實(shí)，在較低壓力下產(chǎn)生的蒸汽對于所述系統(tǒng)內(nèi)的某些操作也可以是有用的。例如，較低壓力的蒸汽可以被用作爐稀釋蒸汽或用在再沸騰塔。結(jié)果，熱量回收方法可以增加所述系統(tǒng)的操作的效率，如果它回收數(shù)種水平的熱量和以有效的方式使用它的話。
作為在所述烴裂解系統(tǒng)中的單元的安排的一個(gè)具體實(shí)例，圖3提供了按照本發(fā)明技術(shù)的另一個(gè)替代的示例性實(shí)施方案由烴裂解的流出物回收熱量的示意流程圖。在該示意流程圖300中，所述烴裂解系統(tǒng)可以包括各種單元，例如爐302，第一熱交換器(例如主輸送線換熱器)304,蒸氣/液體分離器306，第二熱交換器(例如第一管殼式熱交換器)308，中壓發(fā)生器310，低壓發(fā)生器312，第三熱交換器(例如第二管殼式熱交換器)314，和小型分餾器316。這些單元中的每一個(gè)可以被安排和通過具體結(jié)構(gòu)彼此流體連通和通過各種連接(例如管、連接器、閥等)偶聯(lián)到一起，如可以被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的。而且，所述實(shí)用流體和所述爐的流出物可以是在從所述爐出口到所述第三熱交換器出口間不混合的分開的物流。所述方法以烴進(jìn)料被經(jīng)管線303提供給爐302開始。所述烴進(jìn)料也可以與通過管線305提供的稀釋流體如蒸汽合并。所述烴進(jìn)料可以被在所述爐302中裂解以產(chǎn)生流出物，該流出物被提供給所述第一熱交換器304，并且然后所述流出物被通到所述蒸氣-液體分離器306。所述蒸氣-液體分離器306分離氣體流出物和液體流出物成兩個(gè)不同的物流。特別地，在在所述第一熱交換器304中最初冷卻所述流出物后，所述蒸氣-液體分離器306可以被用于將液體流出物(例如塔底產(chǎn)物，例如蒸汽裂解的焦油)與氣體流出物分離。在一些實(shí)施方案中，在離開所述第一熱交換器304后，所述被冷卻的流出物物流可以被在所述第一熱交換器304的出口和所述蒸氣-液體分離器306的入口之間用經(jīng)驟冷管線319引入的液體驟冷油或液體水驟冷，以提供補(bǔ)充的冷卻。來自所述蒸氣-液體分離器306的液體流出物可以被經(jīng)管線322除去，并且可以進(jìn)一步在其它單元(未顯示)中。所述氣體流出物被由所述蒸氣-液體分離器306提供給串聯(lián)連接的單元組，其包括所述第二熱交換器308，所述中壓發(fā)生器310，所述低壓發(fā)生器312，和所述第三熱交換器314。該單元組可以被用于在將所述流出物通到所述小型分餾器316之前冷卻所述流出物。在該單元組中，所述中壓發(fā)生器310和后面的低壓發(fā)生器312可以被用于產(chǎn)生用于其它單元如所述小型分餾器316或該系統(tǒng)或其它系統(tǒng)中的其它裝置的蒸汽。所建議的構(gòu)型對于所述小型分餾器316可以是特別有利的，因?yàn)樗梢詫⒖稍谒霭l(fā)生器310和312中獲得的較高溫度用于另外的實(shí)用流體預(yù)熱。所述小型分餾器316可以被偶聯(lián)到其它下游單元，以進(jìn)一步加工所述流出物物流和分離出所述希望的烯烴。如上面指出的，所述不同的熱交換器304、308和314以及所述爐302的使用，提供了用于經(jīng)管線320提供的實(shí)用流體的各種加熱段。所述實(shí)用流體可以由鍋爐或脫氣器(未顯示)提供，并且可以包括作為所述系統(tǒng)內(nèi)的實(shí)用流體的鍋爐進(jìn)料水。在這種構(gòu)型中，所述實(shí)用流體可以被首先在所述第三熱交換器314中加熱，然后被在所述第二熱交換器308和然后在所述第一熱交換器304中加熱，或`被在所述爐302中預(yù)熱，然后所述實(shí)用流體被在所述爐302中最終加熱和被在出口 324提供給其它裝置如透平、其它單元，或者作為輸入不同方法的輸入物流。為了控制所述系統(tǒng)內(nèi)的熱量傳遞，所述熱量控制機(jī)制可以包括旁通閥323，其經(jīng)旁通管線、管等連接在所述實(shí)用流體的輸入管線320、所述第三熱交換器314和所述第二熱交換器308的出口之間。所述旁通閥323可以被構(gòu)建成一定形式以限制實(shí)用流體至所述單元的流動(dòng)，或者可以被構(gòu)建成一定形式以提供至所述第三熱交換器314和所述第二熱交換器308的出口之一的流動(dòng)。作為一個(gè)實(shí)例，在第一位置，所述旁通閥323可以被構(gòu)建成一定形式以限制所述實(shí)用流體的至少一部分被從鍋爐或脫氣器通到所述第三熱交換器314和經(jīng)旁通管線將所述實(shí)用流體的至少一部分導(dǎo)向所述第一熱交換器304。類似地，在第二位置，所述旁通閥323可以將所述實(shí)用流體的至少一部分從來源引導(dǎo)到所述第三熱交換器314和限制所述實(shí)用流體的至少一部分通過所述旁通管線到所述第一熱交換器304。如可以理解的，所述流動(dòng)的限制可以阻斷流動(dòng)或僅阻斷所述流動(dòng)的一部分，取決于所利用的閥和管線。另外，其它熱量控制機(jī)制包括中壓閥326和低壓閥328。如上面討論的，這些閥326和328可以被用于控制分別通過中壓發(fā)生器310和低壓發(fā)生器312的氣體流出物的溫度。所述中壓閥326被在鍋爐進(jìn)料流體的入口 330和中壓蒸汽的出口 332之間偶聯(lián)到所述中壓發(fā)生器310。所述低壓閥328被在鍋爐進(jìn)料流體的入口 334和低壓蒸汽的出口 336之間偶聯(lián)到所述低壓發(fā)生器312。特別地，所述中壓閥326可以被用于增加所述中壓發(fā)生器310內(nèi)的壓力以升高所述鍋爐進(jìn)料水的沸點(diǎn)，這升高所述中壓發(fā)生器310的出口溫度。類似地，所述低壓閥328可以被用于增加所述低壓發(fā)生器312內(nèi)的壓力以升高所述鍋爐進(jìn)料水的沸點(diǎn)，這升高所述低壓發(fā)生器312的出口溫度。在所述系統(tǒng)的操作中采用的具體的溫度可以改變，取決于具體構(gòu)型。例如，所述爐302的出口可以被操作為約760° C (約1400° F)，該溫度可以與所述第一熱交換器304的入口處的溫度相同。所述第一熱交換器304以及直接驟冷油或水可以冷卻所述流出物至約300° C(約572° F)的溫度，這是用于分離的溫度。來自所述分離器306的氣體流出物可以被以約299° C(約570° F)的溫度提供給所述第二熱交換器，其被冷卻至約260° C(約500° F)的溫度。所述流出物然后可以通過所述發(fā)生器310和312和被以約166° C(約330° F)的溫度提供給第三熱交換器314。所述第三熱交換器314可以冷卻所述流出物至約154° C(約310° F)的溫度。所述實(shí)用流體可以利用所述各種段，以加熱所述實(shí)用流體，如上面討論的。特別地，對于該實(shí)例，所述實(shí)用流體可以被以約125° C(約257° F)的溫度提供給所述第三熱交換器。所述第三熱交換器可以使用所述流出物來加熱所述實(shí)用流體至約149° C(約300° F)的溫度。然后，所述實(shí)用流體可以被提供給所述第二熱交換器308，其可以進(jìn)一步加熱所述實(shí)用流體至約268° C(約515° F)的溫度。所述實(shí)用流體然后可以被在所述第一熱交換器304中加熱至約316° C(約600° F)的溫度。然后，所述實(shí)用流體可以被在爐302的對流區(qū)進(jìn)一步加熱至約538° C (約1000° F)的溫度。圖4是按照本發(fā)明技術(shù)的另一個(gè)替代的示例性實(shí)施方案由裂解的烴流出物的冷卻回收熱量的另一個(gè)示意流程圖。在該圖中，所述烴進(jìn)料通過兩個(gè)分離器402和404，它們被偶聯(lián)到所述烴熱解單元 302。這些分離器402和404被用作高溫分離鼓，它們在烴進(jìn)料進(jìn)入烴熱解單元302的輻射區(qū)之前從烴進(jìn)料中除去殘油和浙青質(zhì)分子。受益地，所述分離器402和404的使用可以利用在該具體構(gòu)型中被加熱的實(shí)用流體，以進(jìn)一步提高所述系統(tǒng)的效率和進(jìn)一步優(yōu)化烯烴回收。典型地，使用分離器如整合在對流區(qū)和輻射區(qū)之間的外裝分離鼓的蒸汽裂解爐最高僅運(yùn)行到約454° C(約850° F)。這些典型的構(gòu)型被記錄在其它專利中，例如美國專利號 7，097，758 ;7，138,047 ;7，193，123 ;7，235，705 和 7，247，765。在 454.4。C (約 850。F)以上的操作可能導(dǎo)致過度粘污所述分離器下游的設(shè)備。該粘污可能是雙反應(yīng)機(jī)制的結(jié)果。第一，在所述分離器中在切向入口以上的蒸氣經(jīng)吸熱反應(yīng)裂化，并且所述分離器損失一些熱量。這些效應(yīng)合并以降低所述蒸氣的溫度約7° C至約1° C。因?yàn)楫?dāng)所述蒸氣進(jìn)入所述分離器時(shí)所述蒸氣在其露點(diǎn)，任何冷卻將冷凝最重的分子。蒸氣/液體平衡計(jì)算預(yù)測，所得到的重質(zhì)液體(被夾帶在所述蒸氣中)富含760° C+(1400° F+)分子，它們是焦炭前體。第二，所述重質(zhì)液體經(jīng)歷縮合反應(yīng)，所述反應(yīng)產(chǎn)生更大的多環(huán)芳族化合物，最終導(dǎo)致所述多環(huán)芳族化合物變成焦炭。作為該雙反應(yīng)機(jī)制的結(jié)果，粘污典型地出現(xiàn)在兩個(gè)位置，它們是所述分離器下游的管道系統(tǒng)和福射入口歧管(RIM)。在所述RIM中的粘污可能由保留在所述蒸氣相中或在下部對流區(qū)中汽化的一些粘污前體產(chǎn)生。在所述對流區(qū)中，裂解和一些縮合反應(yīng)發(fā)生，但是因?yàn)楣に嚋囟壬仙瑳]有液體形成。這些反應(yīng)可以隨后經(jīng)歷快的縮合反應(yīng)(縮合反應(yīng)很可能遵從2級動(dòng)力學(xué))。然而，在跨接管道和RIM中，熱量損失和繼續(xù)的吸熱裂解反應(yīng)冷卻所述工藝約10° C—約38° C(約50° F—約100° F)。在這里，所述縮合反應(yīng)甚至在所述蒸氣相中也是非常快的。一旦溫度下降到這些新縮合的多環(huán)芳族化合物的露點(diǎn)以下，它們快速地變成液體和焦炭，它們以相對低的速率沉積在所述RM中。因此，減少在所述分離器中的停留時(shí)間可以較少粘污至便于管理的水平。該方面可以減少在所述分離器下游的管道系統(tǒng)中的粘污。然而，這不能減少在跨接管道和/或入口歧管中的粘污，因?yàn)檫M(jìn)入所述分離器的所述760° C+(1400° F+)蒸氣分子仍存在在下部的對流區(qū)、跨接管道和RM中，在那里裂解和縮合仍可以發(fā)生。事實(shí)上，減少在所述鼓中的停留時(shí)間能夠增加在所述RIM中的粘污。在具有分離器的烴熱解單元(其可以是蒸汽裂解爐)中的石腦油、煤油和加氫裂化油裂解表明，760° C+(1400° F+)分子可以引起所述粘污，不僅是所述裂解和縮合反應(yīng)。所述烴進(jìn)料典型地在490° C — 502° C(915° F — 935° F)進(jìn)入分離器，所述溫度比常壓殘油高約21° C — 32° C(約70° F — 90° F)。所述進(jìn)料經(jīng)歷相同的分離器停留時(shí)間和在下部對流區(qū)、跨接管道和RIM中最低限度比常壓殘油(其具有可忽略的粘污)高的溫度。因此，由于沒有大的(760° C+(1400° F+))分子存在，所述縮合反應(yīng)不產(chǎn)生足夠大以在工藝溫度在所述跨接管道和RIM中下降時(shí)變成液體的分子。因此，在所述蒸氣中脫除所述760° C+(1400° F+)分子可以是有益的，不僅僅降低分離器停留時(shí)間。在該實(shí)施方案中，通過使所述實(shí)用流體通過所述烴熱解單元(例如爐302)產(chǎn)生的所述SHP可以與所述分離器402和404 —起使用，以減少所述系統(tǒng)中的粘污。在該構(gòu)型中，來自所述分離器402的餾分可以是深的(de印)，以汽化相當(dāng)大量的焦炭產(chǎn)生分子(例如760° C+(1400° F+))。小量的清潔蒸汽裂解進(jìn)料也可以被在文丘里混合器406中添加到所述塔頂蒸氣中。該清 潔蒸汽裂解進(jìn)料冷凝所述焦炭產(chǎn)生分子。在所述文丘里混合器406中產(chǎn)生的液體被通過所述分離器404除去。所述蒸氣被從所述分離器404輸送到下部對流區(qū)，然后輸送到輻射區(qū)。采用所述760° C+(1400° F+)除去的蒸氣，粘污是可忽略的，允許所述分離器402和404在482° C — 510° C(900° F — 950° F)的高溫操作。無疑地，減少粘污的益處是在更高溫度操作所述分離器的能力。所述更高的操作溫度增加了汽化和隨后裂解成有價(jià)值的產(chǎn)物的殘油或原油的分?jǐn)?shù)。但是，所述分離器塔底物變得更粘，每單位質(zhì)量要求更多的低粘度的助溶劑(fluxant)以滿足燃料油粘度規(guī)格。然而，由于標(biāo)稱分餾點(diǎn)溫度增加，總的加過稀釋劑的塔底物仍顯著較少。例如，將Arab重質(zhì)原油的標(biāo)稱分餾點(diǎn)溫度從538° C增加到593° C(從1000° F增加到1100° F)(與將所述鼓溫度從449° C增加到504° C(從840° F增加到940° F)大約相同)，將所述加過稀釋劑的塔底物從47磅(Ibs) (21千克(kg) )/100磅(46kg)原油減少到40磅(18kg)/100磅(46kg)原油。即，另外的7磅(3kg)/100磅(46kg)原油被裂解成有價(jià)值的產(chǎn)物。為了操作，烴進(jìn)料如原油或殘油被在上部對流區(qū)預(yù)加熱，然后所述烴進(jìn)料與過熱的稀釋蒸汽混合。所述過熱的稀釋蒸汽可以由上面討論的出口 324提供。所述混合物被進(jìn)一步在所述對流區(qū)加熱，這可以包括加熱至例如約510° C(約950° F)。因?yàn)樗龉艿老到y(tǒng)被剩余的大的液體餾分連續(xù)洗滌，沒有焦炭形成。通過包括各種彎管和接頭的管道系統(tǒng)將所述兩相工藝物流輸送到分離器402和404。所述彎管傾向于將霧流(mist flow)轉(zhuǎn)變成層狀流或環(huán)行流。所述分離器402和404可以極大地減小通到所述分離器402的管道的尺寸以及分離器402和404 二者的尺寸。即，因?yàn)樗龇蛛x器402和404串聯(lián)地、流體連通地連接，每個(gè)分離器不必如單一分離器那樣有效地分離蒸氣和液體。例如，如果單一分離器僅夾帶1%的液體，串聯(lián)的兩個(gè)分離器可以各自夾帶10%的液體，導(dǎo)致相同的合計(jì)1%液體夾帶。結(jié)果，所述雙分離器切向入口內(nèi)徑(ID)可以比單一分離器小約50%，和所述分離器ID可以比單一分離器小約三分之一。因此，即使有兩個(gè)分離器，所要求的總分離器金屬比單一分離器小約50%。離開所述分離器402的蒸氣和一些液體被輸送到文丘里混合器406，在那里所述蒸氣被柴油、加氫裂化油、蠟、冷凝物或甚至驟冷油部分驟冷。所述驟冷湍動(dòng)混合和汽化所述蒸氣相中的最重的分子，同時(shí)冷凝所述最重的分子。所述文丘里混合器406不具有任何所述液體可以在那里結(jié)焦的停滯點(diǎn)。這與盤或填料相比是優(yōu)點(diǎn)，在盤或填料中靜止的液體能夠變成焦炭。驟冷的量是小的，以減少所述蒸氣中的760° C+(1400° F+)分子接近一個(gè)數(shù)量級。該方面由下面的表I指明。
權(quán)利要求
1.裂解烴進(jìn)料的方法，所述方法包括: 提供烴進(jìn)料給烴熱解單元，以產(chǎn)生裂解的流出物； 使來自所述烴熱解單元的所述裂解的流出物的至少一部分通過第一熱交換器； 將來自所述第一熱交換器的所述裂解的流出物的所述至少一部分分離成氣體流出物和液體流出物； 使所述氣體流出物的至少一部分通過第二熱交換器； 將來自所述第二熱交換器的所述流出物的所述至少一部分通到分餾器； 在所述第二熱交換器中通過使實(shí)用流體通過所述第二熱交換器而從所述流出物的所述至少一部分回收熱量；和 通過使來自所述第二熱交換器的所述實(shí)用流體通過所述第一熱交換器，在所述第一熱交換器中從所述裂解的流出物的所述至少一部分回收熱量。
2.權(quán)利要求1的方法，其包括使來自所述第一熱交換器的所述實(shí)用流體通過所述烴熱解單元，以加熱所述實(shí)用流體。
3.權(quán)利要求1的方法，其包括在將來自所述第二熱交換器的所述流出物的所述一部分通到所述分餾器之前，將來自所述第二熱交換器的所述流出物的所述至少一部分通到一個(gè)或多個(gè)蒸汽發(fā)生器。
4.權(quán)利要求3的方法，其包括在將來自所述一個(gè)或多個(gè)蒸汽發(fā)生器的所述流出物的所述至少一部分通到所述分餾器之前，將來自所述一個(gè)或多個(gè)蒸汽發(fā)生器的所述流出物的所述至少一部分通到第三熱交換器。
5.權(quán)利要求4的方法，其包括在將來自所述一個(gè)或多個(gè)蒸汽發(fā)生器的所述流出物的所述至少一部分通到所述分餾器之前，在所述第三熱交換器中通過使所述實(shí)用流體通過所述第三熱交換器而從來自所述一個(gè)或多個(gè)蒸汽發(fā)生器的所述流出物的所述至少一部分回收熱量。
6.權(quán)利要求3的方法，其包括調(diào)節(jié)在所述一個(gè)或多個(gè)蒸汽發(fā)生器上的閥，以控制從通過所述一個(gè)或多個(gè)蒸汽發(fā)生器的流出物的所述至少一部分的熱量回收。
7.權(quán)利要求1的方法，其中所述實(shí)用流體在通過所述第一熱交換器之前被在脫氣器中加熱。
8.權(quán)利要求1的方法，其包括用來自所述第一熱交換器的所述被加熱的實(shí)用流體驅(qū)動(dòng)透平。
9.權(quán)利要求1的方法，其中在分離所述氣體流出物和所述液體流出物之前，來自所述第一熱交換器的所述裂解的流出物的所述至少一部分被在直接驟冷中冷卻至至少通過所述流出物的組分間反應(yīng)形成的焦油冷凝的溫度。
10.烴裂解系統(tǒng)，其包括: 烴熱解單元，其被構(gòu)建成一定形式以: 接收烴進(jìn)料；和 由所述烴進(jìn)料產(chǎn)生裂解的流出物； 第一熱交換器，其與所述烴熱解單元流體連通和被構(gòu)建成一定形式以: 冷卻來自所述烴熱解單元的所述裂解的流出物的至少一部分；和 加熱實(shí)用流體的至少一部分；和分離器，其與所述第一熱交換器流體連通和被構(gòu)建成一定形式以將所述裂解的流出物的所述至少一部分分離成液體流出物和氣體流出物； 第二熱交換器，其與所述分離器流體連通和被構(gòu)建成一定形式以: 冷卻來自所述分離器的所述流出物的至少一部分； 在所述第一熱交換器接收所述實(shí)用流體的所述至少一部分之前加熱所述實(shí)用流體；和 分餾器，其與所述第二熱交換器流體連通和被構(gòu)建成一定形式以接收來自所述第二熱交換器的所述流出物的所述至少一部分。
11.權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中所述烴熱解單元被構(gòu)建成一定形式以加熱來自所述第一熱交換器的實(shí)用流體的所述至少一部分，其中在所述烴熱解單元中實(shí)用流體的所述至少一部分和所述裂解的流出物的所述至少一部分被保持呈分開的非混合物流。
12.權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其包括一個(gè)或多個(gè)蒸汽發(fā)生器，所述蒸汽發(fā)生器流體連通在所述第二熱交換器和所述分餾器之間，并且被構(gòu)建成一定形式以使來自所述第二熱交換器的所述流出物的所述至少一部分通到所述分餾器。
13.權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其包括第三熱交換器，該第三熱交換器流體連通在所述一個(gè)或多個(gè)蒸汽發(fā)生器和所述分餾器之間，并且被構(gòu)建成一定形式，以在將所述流出物的所述至少一部分通到所述分餾器之前冷卻所述流出物的所述至少一部分。
14.權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中所述第三熱交換器與所述第二熱交換器流體連通，并且被構(gòu)建成一定形式以在所述第二熱交換器接收所述實(shí)用流體之前，通過使所述實(shí)用流體通過所述第三熱交換器來從所述流出物的所述至少一部分回收熱量；和其中在所述第二熱交換器中，所述實(shí)用流體和所述流出物的所述至少一部分被保持呈分開的非混合物流。
15.權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其包括旁通閥，該旁通閥連接在所述實(shí)用流體的源、所述第一熱交換器和所述第三熱交換器之間，并且被構(gòu)建成一定形式以: 在第一位置，限制所述實(shí)用流體的第一部分從所述源通到所述第三熱交換器，和將所述實(shí)用流體的第一剩余部分經(jīng)旁通管線導(dǎo)向所述第一熱交換器；和 在第二位置，引導(dǎo)所述實(shí)用流體的第二部分從所述源通到所述第三熱交換器，和限制所述實(shí)用流體的第二剩余部分通過所述旁通管線至所述第一熱交換器。
16.權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其包括控制閥，該控制閥偶聯(lián)到所述一個(gè)或多個(gè)蒸汽發(fā)生器的至少之一，并且被構(gòu)建成一定形式以控制通過所述一個(gè)或多個(gè)蒸汽發(fā)生器的所述流出物的所述至少一部分的冷卻。
17.權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其包括脫氣器，該脫氣器與所述第二熱交換器流體連通，并且被構(gòu)建成一定形式以在將所述實(shí)用流體通到所述第二熱交換器之前預(yù)熱所述實(shí)用流體。
18.權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中所述第一熱交換器被構(gòu)建成一定形式，以冷卻來自所述烴熱解單元的所述裂解的流出物的所述至少一部分和提供所述裂解的流出物的所述至少一部分至直接驟冷，該直接驟冷冷卻所述裂解的流出物的所述至少一部分至通過所述裂解的流出物的所述至少一部分的組分間反應(yīng)形成的焦油冷凝的溫度。
19.權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其包括驅(qū)動(dòng)透平，該驅(qū)動(dòng)透平被構(gòu)建成一定形式以接收來自所述烴熱解單元的所述被加熱的實(shí)用流體的所述至少一部分。
20.權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中所述實(shí)用流體和所述流出物的所述至少一部分被保持呈分開的非混合物流。
21.蒸汽裂解烴進(jìn)料的方法，所述方法包括: 提供烴進(jìn)料給烴熱解單元，以產(chǎn)生裂解的流出物； 分離來自所述烴熱解單元的所述裂解的流出物的至少一部分，其中氣體流出物與包括蒸汽裂解的焦油的液體流出物分離； 在第一熱交換器中冷卻所述氣體流出物的至少一部分； 將來自所述第一熱交換器的所述流出物的至少一部分通到一個(gè)或多個(gè)蒸汽發(fā)生器；在第二熱交換器中冷卻來自所述一個(gè)或多個(gè)蒸汽發(fā)生器的所述流出物的所述至少一部分；和 將來自所述第二熱交換器的所述流出物的所述至少一部分通到分餾器。
22.權(quán)利要求21的方法，其包括在將所述裂解的流出物的所述至少一部分通到分離器之前，使來自所述烴熱解單元的所述裂解的流出物的所述至少一部分通過第三熱交換器。
23.權(quán)利要求22的方法，其包括通過使實(shí)用流體通過所述烴熱解單元來加熱所述實(shí)用流體和在另外的工藝中使用所述被加熱的實(shí)用流體。
24.權(quán)利要求23的方法，其在使所述實(shí)用流體通過烴熱解單元之前，在所述第一熱交換器中通過使所述實(shí)用流體通過所述第一熱交換器來從所述流出物的所述至少一部分回收熱量。
25.權(quán)利要求24的方法，其包括在使所述實(shí)用流體通過所述第一熱交換器之前，在所述第二熱交換器中通過使所述實(shí)用流體通過所述第二熱交換器來從所述流出物的所述至少一部分回收熱量。
26.權(quán)利要求25的 方法，其包括調(diào)節(jié)在所述一個(gè)或多個(gè)蒸汽發(fā)生器上的閥，以控制從通過所述一個(gè)或多個(gè)蒸汽發(fā)生器的所述流出物的所述至少一部分的熱量回收。
27.權(quán)利要求24的方法，其中在通過所述第一熱交換器之前，所述實(shí)用流體被在脫氣器中加熱。
28.權(quán)利要求22的方法，其中所述裂解的流出物的所述至少一部分被在所述第三熱交換器中冷卻至至少高于通過所述流出物的組分間反應(yīng)形成的焦油冷凝的溫度的溫度。
29.權(quán)利要求23的方法，其中在另外的工藝中使用所述被加熱的實(shí)用流體的步驟包括用所述被加熱的實(shí)用流體驅(qū)動(dòng)透平。
30.氣體流出物處理系統(tǒng)，其包括: 烴熱解單元，其被構(gòu)建成一定形式以: 接收烴進(jìn)料；和 由所述烴進(jìn)料產(chǎn)生裂解的流出物；和 分離器，其與所述烴熱解單元流體連通，并且被構(gòu)建成一定形式以由來自所述烴熱解單元的所述裂解的流出物的至少一部分分離具有蒸汽裂解的焦油的液體流出物和氣體流出物；和 第一熱交換器，其與所述分離器流體連通，并且被構(gòu)建成一定形式以冷卻來自所述分離器的所述氣體流出物的至少一部分； 一個(gè)或多個(gè)蒸汽發(fā)生器，其與所述第一熱交換器流體連通，并且被構(gòu)建成一定形式以接收來自所述第一熱交換器的所述流出物的所述至少一部分； 第二熱交換器，其與所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)生器流體連通，并且被構(gòu)建成一定形式以冷卻來自所述一個(gè)或多個(gè)蒸汽發(fā)生器的所述流出物的所述至少一部分；和 分餾器，其與所述第二熱交換器流體連通，并且被構(gòu)建成一定形式以接收來自所述第二熱交換器的所述流出物的所述至少一部分。
31.權(quán)利要求30的系統(tǒng)，其包括第三熱交換器，該第三熱交換器流體連通在所述分離器和所述烴熱解單元之間，并且被構(gòu)建成一定形式以冷卻通過所述第三熱交換器至所述分離器的所述裂解的流出物的所述至少一部分。
32.權(quán)利要求30的系統(tǒng)，其中所述烴熱解單元被構(gòu)建成一定形式，以通過使實(shí)用流體通過所述烴熱解單元來加熱所述實(shí)用流體。
33.權(quán)利要求32的系統(tǒng)，其中所述第一熱交換器被構(gòu)建成一定形式，以在使所述實(shí)用流體通過烴熱解單元之前，在所述第一熱交換器中通過使所述實(shí)用流體通過所述第一熱交換器來從所述流出物的所述至少一部分回收熱量。
34.權(quán)利要求33的系統(tǒng)，其中所述第二熱交換器被構(gòu)建成一定形式，以在使所述實(shí)用流體通過所述第一熱交換器之前，通過使所述實(shí)用流體通過所述第二熱交換器來回收熱量。
35.權(quán)利要求34的系統(tǒng)，其包括一個(gè)或多個(gè)閥，所述閥偶聯(lián)到所述一個(gè)或多個(gè)蒸汽發(fā)生器，并且被構(gòu)建成一定形式以調(diào)節(jié)由通過所述一個(gè)或多個(gè)蒸汽發(fā)生器的所述流出物的所述至少一部分的熱量回 收。
全文摘要
用于處理來自烴熱解單元的流出物的、采用小的主分餾器的方法和系統(tǒng)被公開。所述方法包括通過第一熱交換器、蒸氣-液體分離器和第二熱交換器冷卻爐的流出物，然后將其通到分餾器以進(jìn)一步加工。這些熱交換器也可以被用于加熱實(shí)用流體，作為所述冷卻方法的一部分。而且，一個(gè)或多個(gè)發(fā)生器和第三熱交換器也可以被用于輔助所述方法的熱量回收。
文檔編號C10G9/00GK103210060SQ201180035764
公開日2013年7月17日 申請日期2011年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月30日
發(fā)明者R·D·斯特拉克, J·R·阿諾德 申請人:?？松梨诨瘜W(xué)專利公司