[发明专利]重质烃原料料流的裂化方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年5月7日提交的美国申请序列号12/437,063和2009年1月5日提交的美国临时申请序列号61/142,537的优先权，它们的公开内容以其全文在此引入供参考。

技术领域

本发明提供裂化重质烃原料的集成方法，该方法使产量和来自热解炉的烯烃排出物最大化，同时使热解方法的环境足迹最小化。

背景技术

蒸汽裂化(也称为热解)早已用于将各种烃原料裂化成烯烃，优选轻质烯烃如乙烯、丙烯和丁烯。常规的蒸汽裂化使用具有两个主要段的热解炉：对流段和辐射段。烃原料通常作为液体(除了作为蒸汽进入的轻质原料)进入该炉子的对流段，其中该烃原料通常通过与来自辐射段的热烟道气间接接触和通过与蒸汽直接接触而被加热和气化。然后将气化原料和蒸汽混合物引入辐射段，在那里，发生裂化。包括烯烃的所得产物离开热解炉用于进一步的下游加工，包括骤冷。

常规蒸汽裂化系统对于裂化含大比例轻质挥发性烃如瓦斯油和石脑油的高质量原料是有效的。然而，蒸汽裂化经济状况有时希望裂化较低成本的重质原料如，作为非限制性实例，原油和常压残油。原油和常压残油通常包含沸点高于590℃(1100°F)的高分子量、不挥发性组分。这些原料的不挥发性组分在常规热解炉的对流段中作为焦炭沉积下来。在较轻质组分完全气化的位置的下游的对流段中，仅可以容许非常低水平的不挥发性组分。

为了解决结焦问题，美国专利5,580,443(该文献引入本文供参考)公开了一种方法，其中首先将原料预加热然后让其从热解炉的对流段中的预加热器排出来。然后让这一预加热的原料与预定量的蒸汽(稀释用蒸汽)混合，然后引入气-液分离器中以从分离器中分离和除去所需比率的为液体的非挥发性物质。将来自气-液分离器的分离的蒸汽送回热解炉用于加热和裂化。

在使用闪蒸将重质液体烃级分与可以在热解炉中加工的较轻质级分分离时，进行这种分离以致大部分不挥发性组分在液体塔底料流中离开分离器是重要的。否则，蒸气中的重质、焦炭形成性不挥发性组分被携带进入炉子，而引起结焦问题。然而，闪蒸/分离容器(本文也称作″气/液分离器″)中的闪蒸通常伴有容器中和接近容器下游的内表面的结焦。此种结焦的程度取决于各种因素，包括进料类型、预加热规程和容器设计。接触所述容器和下游设备的内表面的重质烃液体提供是焦炭的前体的膜涂层。据推理分离器容器和下游蒸气管道中的过度温度，例如大约427℃(800°F)以上，通常大约450-大约460℃(840-大约860°F)或大约510至大约621℃以上(950-1150°F)(取决于原料)通过重质烃原料料流的重质尾馏分的热裂化和热浸泡而导致过度的焦炭形成。因为这种焦炭积累可能产生约束和提高整个工艺内的压降，所以控制闪蒸区内的和紧邻闪蒸区的下游的焦炭积累将是有利的。

美国专利号7,244,871(其引入本文供参考)公开了在含残油和焦炭前体的烃原料的裂化期间形成的焦炭的除去方法，其中将蒸汽添加到所述原料中以形成混合物，此后通过在闪蒸/分离容器中闪蒸将该混合物分离成气相和液相。然后分离并裂化气相并回收所得的裂化产物。所述容器中的和接近所述容器下游的内表面的结焦如下加以控制：中断进料流，用蒸汽吹扫容器，引入空气/蒸汽混合物以至少部分燃烧所述焦炭，并当已经除去足够的焦炭时重新开始进料流。

已经发现控制离开闪蒸的蒸气与液体之比是困难的，因为涉及许多变量，包括进入闪蒸的料流的温度，该温度随着炉子负荷变动而改变。当炉子满负荷时，这种温度较高，当炉子处于部分负荷时，这种温度较低。进入闪蒸的料流的温度还根据加热原料的炉子中的烟道气温度改变。所述烟道气温度又根据炉子中发生的结焦程度改变。当炉子是清洁的或非常轻微结焦时的烟道气温度低于炉子重度结焦时的烟道气温度。烟道气温度还随施加在炉子燃烧器上的燃烧控制变化。当烟道气中有低水平的过量氧气的情况下操作炉子时，对流段的中间区至上区中的烟道气温度将低于当烟道气中有较高水平的过量氧气的情况下操作炉子时的烟道气温度。