[发明专利]用于在延迟焦化工艺中减少硅酮消泡剂使用的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2012年3月19日递交的美国临时专利申请序列号61/612,852的优先权，在此以引用的方式将其全文并入，如同在这里完全阐述一样。

背景技术

现代石油精炼厂设计成最大化地从原油中生产选定液态产品。除了众所周知的用于提供精炼产品的常压蒸馏和真空蒸馏过程，许多精炼厂利用石油炼焦装置进一步处理蒸馏后剩余的残余材料。三种常见的炼焦工艺，流化焦化、灵活焦化和延迟焦化，已经使用了几十年。因此，石油焦化的常见操作条件是整个行业众所周知的。

在焦化工艺的填充周期期间，当原料填充焦炭塔(coke drum)时在原料表面形成泡沫层。操作员必须控制焦炭塔中的发泡否则泡沫将进入顶部蒸气管导致堵塞。

硅酮消泡剂(AF)注入的管理是至关重要的，因为硅酮材料通过顶部蒸气管的任何携带将使下游操作单元例如氢化处理装置中发现的催化剂中毒。因此，使用太少硅酮基消泡剂的操作可能会泡沫溢出并将硅酮向下游携带。然而，过度使用硅酮基消泡剂，由于持续的注入增大了成本，可能减少有价值的液体的生产，且会导致不期望的焦炭材料。

延迟焦化反应导致焦炭塔发泡，如果不受控制会将重焦油和焦炭携带至焦炭塔之上进入管道和蒸馏系统。不受控制的泡沫溢出将使炼焦装置中的管道和分馏器无法操作，并需要关闭该单元以清洁和修复任何损坏的机械元件。这将耗费巨大，延迟焦化的操作员通过抑制焦炭塔中在炼焦原料热转换成焦炭和一系列蒸气期间形成的泡沫前锋来避免。

泡沫抑制通常通过将聚二甲基硅氧烷(PDMS)形式的高分子量硅酮材料注入焦炭塔来实现。PDMS由于焦炭塔中的高温发生分解，大部分裂化的PDMS产品汽化并携带下去和污染在下游分馏器回收的烃液体。污染物在用于将焦化液体进一步处理为成品的精炼单元引起催化剂中毒。

焦炭塔用来提供随着热原料的持续进料以分批模式完成热反应所需的停留时间。当焦炭塔被填满时，热原料转到另一座已经准备好接收它的焦炭塔。为使PDMS的用量最小化，通常只在焦炭塔填充周期的后面部分以及一些后续操作期间(当发泡和反应液最接近焦炭塔出口时)进行注入。在焦炭塔周期的这些后期阶段，焦炭塔可能会经历压力波动。压力突然的微弱降低可能导致泡沫高度显著提高，存在泡沫溢出风险。当焦炭塔内部温度哪怕发生微小的降低时，特别如此。

发泡是由焦炭塔里部分转换液体的较高的表面张力和粘度以及吹过液体的塔蒸气引起的。减少泡沫溢出风险和PDMS使用的通常方法是：

1.当焦炭塔填充周期完成时在焦炭塔中提供更高的蒸气空间。这可能会有负面的运行成本影响或需要单元改造。

2.提高焦炭塔进料的温度以减小部分转换液体反应物质的表面张力和粘度。反应热由上游的火焰加热器提供，该火焰加热器可能能力限制于在较高温度下有效且经济地运行。在某些情况下，会有不期望的过程结果提高炼焦温度，这可能影响焦炭产品性质。

3.将更多的芳烃油加入原料。这需要加入的油(通常是来自流化催化裂化单元的澄清油浆(CSO))以足够的容积提供，以有益地影响塔液体的性质。常用的材料叫做倾析油(decant oil)或澄清油浆(CSO)。如果需要过多，可能在延迟焦化装置和流化催化裂化单元(FCCU)之间形成未转化CSO的不期望的循环。

PDMS作为一种用通常具有煤油性质的烃液进行稀释的液体被输送至精炼器。该消泡剂液体在焦炭塔中的分布典型地通过在载体油(通常是通过延迟焦化装置生产的轻质和/或重质瓦斯油馏分)中进一步稀释消泡剂来完成。

泡沫由上述行为产生且由于进料和气化通过焦化循环持续地发生，泡沫随着泡沫气泡的排出被连续不断地补充。PDMS改变泡沫中液体的性质，使它更快排出，导致泡沫高度的降低。

在目前的焦化工艺中进一步的改进是期望的。特别地，期望的是控制发泡以提高液体产率同时改进焦炭材料的改进工艺。进一步地，减少硅酮基消泡剂用量的炼焦泡沫控制方法将特别地改善焦化工艺。

具体实施方式

所有炼焦装置的原料不时变化。因此，本领域技术人员习惯于调整消泡剂的注入速率、时间以及数量以应对每次原料的变量。由于延迟焦化是目前为止当今使用最普遍的焦化方法，本发明将在延迟焦化工艺的范围之内进行描述。然而，本领域技术人员将认识到下述硅酮消泡方法同样适于流化焦化和灵活焦化方法。