專利名稱：裂化重質(zhì)烴進料的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過重質(zhì)烴進料的蒸汽裂化來制備烯烴和其它產(chǎn)物。
背景技術(shù)：
烴蒸汽裂化是非催化的石化過程，其廣泛用于制備烯烴如乙烯、丙烯、丁烯類、丁二烯，和芳香烴如苯、甲苯、二甲苯。通常，烴進料如乙烷、丙烷、石腦油、汽油或其它烴餾分與蒸汽的混合物在蒸汽裂化器中進行裂化。蒸汽稀釋了烴進料并減少了結(jié)焦。蒸汽裂化器也被稱為熱解爐、裂化爐、裂化器或者裂化加熱器(cracking heater) 0蒸汽裂化器具有對流段和輻射段。在對流段中完成預(yù)熱而在輻射段中發(fā)生裂化反應(yīng)。蒸汽與烴進料的混合物通常在對流段的對流管(盤管)中預(yù)熱至約900 °F到約1000 °F的溫度(約482°C到約538°C)，然后輸送到輻射段內(nèi)的輻射管中。在輻射段中，烴和蒸汽被快速加熱至約1450 T到約1550 T(約788°C到約843°C)的烴裂化溫度。通常裂化反應(yīng)在約10到約30psig的壓力下發(fā)生。蒸汽裂化的完成不需要借助于任何催化劑。
在輻射段內(nèi)裂化后，蒸汽裂化器的流出物中包含類型眾多的氣態(tài)烴，例如每分子從I個到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，可以是脂肪族的、脂環(huán)族的和芳香族的。裂化后的流出物還包含大量的氫分子。裂化后的流出物通常經(jīng)進一步加工以制備各種產(chǎn)物如氫氣、乙烯、丙烯、混合C4烴類、熱解汽油、和熱解燃料油。常規(guī)的蒸汽裂化系統(tǒng)對于裂化氣體進料(例如乙烷、丙烷)或主要包含輕質(zhì)揮發(fā)性烴類的高質(zhì)量液體進料(例如汽油、石腦油)是有效的。包含重質(zhì)組分如原油或常壓渣油的烴進料不能使用熱解爐經(jīng)濟地進行裂化，因為這類進料中包含的高分子量的非揮發(fā)性重質(zhì)組分易于在熱解爐的對流段中過快地形成焦炭。已經(jīng)致力于開發(fā)在蒸汽裂化器中使用包含重質(zhì)組分的烴進料的工藝，因為這類烴進料與高質(zhì)量的液體進料相比容易得到并且成本較低。例如，美國專利號US3，617，493公開了一種用于原油進料的外部汽化鼓和以蒸氣形式去除石腦油的第一閃蒸以及去除沸點為450到1100 T (232到593°C)的揮發(fā)物的第二閃蒸。所述蒸氣在熱解爐中裂化成烯烴并且將兩個閃蒸罐分離出的液體排出、用蒸汽汽提，并用作燃料。美國專利號US7，374，664中公開了一種利用全原油作為烯烴生產(chǎn)裝置的熱解爐的原料的方法。該原料經(jīng)受汽化條件直至除留下一些來自該原料的剩余液體外，基本上蒸發(fā)并有極少的輕度裂化，這樣形成的蒸氣在熱解爐的輻射段中經(jīng)受劇烈裂化，且來自該原料的剩余液體與至少一種急冷油混合以降低該剩余液體的溫度。美國專利號US7，404，889中公開了一種用于熱裂化烴進料的方法，其中進料首先在常壓熱蒸餾步驟中處理以形成輕質(zhì)汽油、石腦油餾分、中間餾出物餾分和常壓殘油。輕質(zhì)汽油與殘油的混合物在汽化步驟中至少部分汽化，汽化步驟得到的汽化產(chǎn)物在蒸汽存在下熱裂化。石腦油餾分和中間餾出物餾分不進行裂化。中間餾出物通常包括燃料油、噴氣燃料、柴油燃料和煤油。美國專利號US7，550，642公開了一種用于處理液體原油和/或天然氣冷凝物進料的方法，包括使進料經(jīng)受汽化步驟形成蒸氣產(chǎn)物和液體產(chǎn)物，使蒸氣產(chǎn)物經(jīng)受熱裂化并使液體產(chǎn)物經(jīng)受原油精煉處理。美國專利號US7，404, 889和7，550, 642教導(dǎo)的汽化步驟中分離得到的蒸氣流中可能包含非揮發(fā)性的組分，其會在對流管和/或輻射管中形成焦炭。本發(fā)明旨在解決這樣的問題。發(fā)明概述
本發(fā)明是用于裂化重質(zhì)烴進料的工藝。將重質(zhì)烴進料輸送到汽化單元的第一區(qū)以分離出第一蒸氣流和第一液體流。將第一液體流輸送到汽化單元的第二區(qū)并與逆流的蒸汽密切接觸產(chǎn)生第二蒸氣流和第二液體流。第二蒸氣流在精餾段中與洗滌液體接觸形成精餾后的物流。第一蒸氣流和精餾后的物流在蒸汽裂化器的輻射段中裂化產(chǎn)生裂化后的流出物。 附圖簡介
圖1是本發(fā)明的一種實施方式的示意圖。圖2是本發(fā)明的另一實施方式的示意圖。發(fā)明詳述
本發(fā)明是用于蒸汽裂化重質(zhì)烴進料來制備乙烯、丙烯、C4烯烴類、熱解汽油及其它產(chǎn)物的工藝。所述重質(zhì)烴進料可以包括以下中的一種或多種:粗柴油、燃料油、噴氣燃料、柴油、煤油、汽油、合成石腦油、殘液重整油、費-托液體、費-托氣體、天然汽油、餾出物、直餾石腦油、原油、天然氣冷凝物、常壓管式蒸餾釜底液、真空管式蒸餾釜物流包括底液、寬沸程的石腦油到粗柴油冷凝物、來自煉廠的重質(zhì)非直餾烴物流、真空粗柴油、重質(zhì)粗柴油、常壓渣油、加氫裂化器蠟、費-托蠟等等。一種優(yōu)選的重質(zhì)烴進料是原油。術(shù)語“烴”或“烴質(zhì)”指主要由氫和碳原子組成的材料，但是也可以包含其它元素例如氧、硫、氮、金屬、無機鹽等等。術(shù)語“全原油”、“原油”、“石油原油”、或“粗油”指適于蒸餾卻未經(jīng)歷任何蒸餾或分餾的液體油。原油通常包含較大量的烴和沸點在1，050 °F (565°C)或之上的其它組分和不沸騰的組分例如浙青或焦油。因此，即使可能的話，也難以提供全原油的沸程。術(shù)語“石腦油”指從石油或煤焦油蒸餾中獲得的沸程為約30到約232°C的可燃烴混合物。石腦油通常是具有5-12個碳原子的烴分子的混合物。術(shù)語“輕質(zhì)石腦油”指沸程為30_90°C的烴餾分。其通常包含具有5-6個碳原子的烴分子。術(shù)語“重質(zhì)石腦油”指沸程為90-232 的烴餾分。其通常包含具有6_12個碳的烴分子。術(shù)語“費-托工藝”或“費-托合成”指用于將一氧化碳與氫氣的混合物轉(zhuǎn)化為烴的催化工藝。術(shù)語“常壓殘油”或“常壓渣油”指煉廠的原油常壓蒸餾中獲得的蒸餾底液。由常壓蒸餾得到的常壓殘油有時也稱為“常壓殘液”或“常壓渣油”。為了回收更多的餾出物產(chǎn)物，在減壓和高溫下進行進一步的蒸餾，稱作“真空蒸餾”。來自真空蒸餾的殘液被稱為“真空殘油”或“真空渣油”。蒸汽裂化器通常具有矩形的燃燒室，在輻射耐火壁之間設(shè)置有豎直的輻射管。烴蒸汽裂化在輻射管內(nèi)完成。該管由其頂部支撐。輻射段的燃燒通過在壁或底面安裝的燃燒器或兩者組合，使用氣態(tài)燃料或氣/液混合燃料來完成。燃燒室通常處于輕微的負壓下，通常具有向上流動的煙氣。煙氣通過自然通風(fēng)或引風(fēng)機流入對流段，在其中通常通過加熱裂化加熱器進料和產(chǎn)生蒸汽或者使蒸汽過熱，而在通過煙 排出加熱器之前冷卻。輻射管通常沿燃燒室中心懸掛在單一平面內(nèi)。它們可以安裝在單一平面內(nèi)或是以交錯的雙列管布置平行設(shè)置。從燃燒器到輻射管的熱傳遞主要通過輻射進行，因此稱為“輻射段”，在其中烴被加熱至約1，400到約1，550 °F (約760到843°C)的溫度。數(shù)家工程承包商包括ABB LummusGlobal, Stone and Webster, Kellogg-Braun & Root, Linde,和 KTI 能提供裂化爐技術(shù)。
離開福射段的裂化后的流出物被迅速冷卻以防止裂化譜圖(cracking pattern)的破壞。大量的熱以高壓蒸汽的形式回收，可以用于烯烴裝置或其它。熱回收通常使用本領(lǐng)域已知的廢熱鍋爐(TLE)來完成。在烯烴裝置的回收段中，通過精餾聯(lián)合壓縮、冷凝、吸收和加氫，將冷卻后的流出物分離成所需的產(chǎn)物。這些產(chǎn)物包括氫氣、甲燒、乙烯、丙烯、粗C4烴類、熱解汽油和熱解燃料油。術(shù)語“熱解汽油”指沸程為約100到約400 °F(38-204°C)的餾分。術(shù)語“熱解燃料油”指沸程為約400 T (204°C)到終點如大于1200 T (649°C)的餾分。焦炭作為沉積在輻射管內(nèi)壁上的副產(chǎn)物產(chǎn)生，并且當(dāng)使用氣體進料或主要包含輕質(zhì)揮發(fā)性烴的高質(zhì)量液體進料時，較少在對流管內(nèi)壁上出現(xiàn)。沉積在反應(yīng)器管壁上的焦炭限制了向所述管的熱傳遞，增加了貫穿整個螺旋管的壓降，并影響了裂化反應(yīng)的選擇性。術(shù)語“焦炭”指任何高分子量的碳質(zhì)固體，并且包括由多環(huán)芳烴縮合形成的化合物。裂化器不得不定期關(guān)閉進行清洗，稱之為除焦。除焦之間典型的運行長度為40到100天。焦炭還沉積在廢熱鍋爐上。常規(guī)的蒸汽裂化器對于裂化高質(zhì)量的液體進料例如粗柴油或石腦油是有效的。重質(zhì)烴進料包含沸點超過約1000 0F (538°C)的高分子量組分。進料中的這些高沸點或“非揮發(fā)性”組分易于以焦炭的形式沉積在常規(guī)熱解爐的對流段和輻射管中。對流段僅能耐受非常低水平的這些非揮發(fā)性組分。因此，包含大于0.5wt%的這些非揮發(fā)性組分的重質(zhì)進料通常被排除在作為常規(guī)蒸汽裂化器的原料的考慮之外。本發(fā)明能夠接受的重質(zhì)烴進料通常包含大于lwt%的這些非揮發(fā)性組分,優(yōu)選大于5wt%,更優(yōu)選大于10wt%。本發(fā)明的工藝包括將重質(zhì)烴進料，優(yōu)選在加熱器的對流段預(yù)熱后，導(dǎo)入雙區(qū)汽化單元的第一區(qū)。在該區(qū)中，在對流段產(chǎn)生的蒸氣與液體分離，生成第一蒸氣流和第一液體流。該第一區(qū)的溫度通常為350到750 0F (177到399°C)，壓力為約15到lOOpsig。第一蒸氣流從第一區(qū)排出并進入蒸汽裂化器的輻射段。第一液體流進入汽化單元的第二區(qū)。第二區(qū)通常位于第一區(qū)下方。在第二區(qū)中，第一液體以逆流的形式接觸蒸汽使得至少一部分烴組分被汽化。蒸汽，優(yōu)選溫度為約900到約1300 T (482到704°C)，進入第二區(qū)并為液體烴提供了額外的熱能且降低了第二區(qū)中的烴分壓并由此進一步促進了液體烴的汽化。剩余的液體烴(第二液體流)從汽化單元的底部流出第二區(qū)。通常，第二區(qū)在約500到約900 0F(260到482°C)的溫度和約15到約IOOpsig的壓力下操作。供入第二區(qū)的蒸汽與進入第二區(qū)的第一液體流的重量比可在約0.3:1到約1:1的范圍內(nèi)。汽化單元的第二區(qū)包含促進蒸氣/液體接觸的內(nèi)構(gòu)件，使得液體中更多的揮發(fā)性組分轉(zhuǎn)移到蒸氣相中。這些內(nèi)構(gòu)件可以是精餾塔板，例如泡罩塔板、浮閥塔板和篩板，或者規(guī)整的或散裝的填料。根據(jù)本發(fā)明，在第二區(qū)中形成的氣態(tài)烴流(第二蒸氣流)與洗滌液體在精餾段中接觸產(chǎn)生精餾后的蒸氣流。由于稱作夾帶的現(xiàn)象，即非揮發(fā)性組分以細液滴的形式被挾帶，第二蒸氣流中易于包含少量的非揮發(fā)性組分。精餾段可以位于汽化單元的內(nèi)部或外部。它可以有許多適合的塔板設(shè)計或填料，例如在汽化單元的第二區(qū)所使用的那種。一般而言，第二蒸氣流在靠近精餾段底部進入精餾段而洗滌液體從精餾段的頂部進入精餾段，使得第二蒸氣流與洗滌液體流以逆流方式接觸。由此，洗滌液體從第二蒸氣流中去除了至少一部分的非揮發(fā)性組分。洗滌液體通常是烴、水或是二者在常溫常壓下為液體的混合物。通常，洗滌液體包含每分子具有約5個到約20個碳原子的烴。適用作洗滌液體的合適的烴包括石腦油、煤油、柴油、粗柴油、及它們的混合物。石腦油是一種優(yōu)選的洗滌液體。洗滌液體優(yōu)選在室溫到約300 T (150°C )的溫度下進入精餾段的頂部。一部分的洗滌液體可以在精餾段和/或第二區(qū)中蒸發(fā)。由此形成的烴蒸氣成為第二蒸氣流的一部分。剩余的洗滌液體回到汽化單元的第二區(qū)。從所述工藝中得到的一些烴流可以用作洗滌液體。例如，一部分來自汽化單元的第一區(qū)的第一蒸氣流可以被冷凝并用作洗滌液體?？蛇x擇地，將水注入一部分精餾后的蒸氣流中可以得到烴水混合物，其適于用作洗滌液體。取決于重質(zhì)烴進料的組成和操作條件，引入精餾段的洗滌液體的量可以有較大的變化。一般說來，洗滌液體與重質(zhì)烴進料的重量比為約0.05:1到0.2:1。圖1是根據(jù)本發(fā)明 的烯烴裝置的一部分的工藝流程圖。原油進料I流過爐101的對流段的預(yù)熱區(qū)A并經(jīng)由管線4供入到包括上部區(qū)(第一區(qū))11和下部區(qū)(第二區(qū))12的汽化單元102中。單元102所接收的預(yù)熱后的進料所伴隨的烴蒸氣，和在區(qū)11中形成的額外的蒸氣經(jīng)由管線7作為第一蒸氣流從區(qū)11中去除。在區(qū)11中未汽化的烴液體(第一液體流)經(jīng)由管線5向下移動到區(qū)12內(nèi)的上部。區(qū)11和12通過不可透過性壁8，例如可以是固體塔板，隔斷彼此間的流體連通。管線5代表了區(qū)11和12之間的外部降流式流體連通。如果需要的話，可以通過將壁8改造為至少部分流體透過性使區(qū)11和12之間具有內(nèi)部流體連通，使得區(qū)11中的液體向下流入?yún)^(qū)12內(nèi)的上部而區(qū)12內(nèi)的蒸氣則向上流入?yún)^(qū)11內(nèi)的下部。第一液體流優(yōu)選在第二區(qū)中遇到至少一個液體分布設(shè)備9。設(shè)備9沿單元102的整個橫截面均勻分布液體使得向下流動的液體在接觸汽提床10之前在塔的整個寬度上均勻分布。適用的液體分布設(shè)備包括多孔板、槽式分布器、穿流篩板，升氣塔板、噴嘴等等。床10延伸貫穿單元102的整個橫截面，不存在使液體能夠不受床10阻礙地流動的較大的開放的垂直路徑或通道。因此，向下流動的液體無法在不流經(jīng)床10的情況下從第二區(qū)12的頂部流到底部。優(yōu)選地，床10包含填料和/或塔板以促進蒸氣和液體在第二區(qū)內(nèi)的密切混合。通過在B區(qū)中預(yù)熱管線2中的低溫蒸汽產(chǎn)生了初級稀釋蒸汽，其經(jīng)由管線6引入床10下方的區(qū)12的下部。第一液體流與該蒸汽在床10中混合。由此，在區(qū)12中形成了額外的烴蒸氣(第二蒸氣流)。
將新形成的蒸氣與稀釋蒸汽一起經(jīng)由管線14從區(qū)12中去除并傳送到精餾塔103的底部精餾床17的下方。洗滌液體供入到精餾塔103的頂部精餾床17的上方。洗滌液體與上升的烴蒸氣和蒸汽在床17中混合使得蒸氣中至少一部分的非揮發(fā)性組分被洗滌液體洗脫下來并經(jīng)由管線18回到汽化單元。從塔17頂部排出的精餾后的蒸氣流與管線7中的蒸氣混合并傳輸通過爐101的對流區(qū)中的預(yù)熱區(qū)C，被進一步加熱到更高的溫度，然后進入爐101的輻射段D中的輻射管內(nèi)。在輻射段D中，蒸氣態(tài)的烴被裂化。區(qū)12中剩余的液體烴(第二液體流)從底部排出汽化單元102，其可供出售或在它處處理。圖2顯示了本發(fā)明的另一種實施方式。除了精餾床9位于汽化單元的第二區(qū)內(nèi)以及第一區(qū)11和第二區(qū)12被非透過性壁8分隔開來之外，圖2中的工藝流程圖與圖1中的類似。管線5中的第一液體流在汽提床10和精餾床9之間進入汽化單元的第二區(qū)。洗滌液體經(jīng)由管線16進入汽化單元，并導(dǎo)入到床9的上方。第一液體流在床10中與上升的蒸汽接觸形成烴蒸氣與蒸汽的混合物，該混合物在床9中進一步與洗滌液體接觸，使得至少一部分的非揮發(fā)性組分在床9中被洗滌液體洗脫下來。 實施例圖2示出了按照本發(fā)明的烯烴裝置中的蒸汽裂化工藝。被稱為薩哈蘭混合原油(Sahara blend)的原油在常溫和常壓下以75，000 lb/h的速率經(jīng)由管線I供入熱解爐101的對流段的預(yù)熱區(qū)A中。該原油包含約9wt%的沸點溫度高于1，050 °F(565°C)的烴。在對流段中，進料在約60psig下被加熱到約650 °F(343°C)，然后經(jīng)由管線4進入汽化單元102的上部區(qū)11。原油中被汽化的部分與剩余的液體分離。蒸氣經(jīng)由管線7從區(qū)11移出。區(qū)11中剩余的烴液體經(jīng)由管線5流到下部區(qū)12并在汽提床10和精餾床9之間的位置進入?yún)^(qū)12。區(qū)12的精餾段和汽提段的內(nèi)構(gòu)件均為規(guī)整填料。進入到區(qū)12的烴液體與經(jīng)由管線6引入汽化單元的溫度為1200 T (650°C)的上升蒸汽密切接觸。管線6中高溫蒸汽的流率是27，000 lb/h。在段9與段10之間形成烴蒸氣與蒸汽的混合物。該混合物在段9中與石腦油洗滌液體進一步接觸。該洗滌液體在80 °F(27°C)的溫度下以2000 Ib/h的流率經(jīng)由管線6進入汽化單元。在汽化單元的第二區(qū)中形成的蒸氣流于段9頂部自汽化單元排出并與管線7中的第一蒸氣流合并，在C區(qū)中預(yù)熱，并以97，OOOlb/h的預(yù)計總流率引入到輻射段的D區(qū)中用于在1，450 ° 到1，550 0F (788到843°C )的溫度下熱裂化。裂化后的產(chǎn)物和蒸汽經(jīng)由管線3移出用于在烯烴裝置的回收段中進行下游處理(圖1中未示出)。區(qū)12中殘余的油經(jīng)由管線13在約600 0F (315°C)的溫度下以97，0001b/h的預(yù)計流率從單元102中移出。由于在工藝中使用了洗滌液體和精餾床，從而減少了流到用于裂化的輻射段(D區(qū))的蒸氣流中的非揮發(fā)性組分的量。
權(quán)利要求
1.在具有對流段和輻射段的蒸汽裂化器中裂化重質(zhì)烴進料的工藝，該工藝包括: (a)將重質(zhì)烴進料輸送到汽化單元的第一區(qū)并在第一區(qū)中將進料分離成第一蒸氣流和第一液體流； (b)將第一液體流輸送到汽化單元的第二區(qū)并使第一液體流與逆流蒸汽在汽化單元的第二區(qū)中接觸以將第一液體流與蒸汽混合產(chǎn)生第二蒸氣流和第二液體流； (C)使第二蒸氣流在精餾段中與洗滌液體接觸產(chǎn)生精餾后的蒸氣流；以及(d)使第一蒸氣流和精餾后的蒸氣流在蒸汽裂化器的輻射段中發(fā)生蒸汽裂化產(chǎn)生裂化后的流出物。
2.權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述重質(zhì)烴進料包含至少lwt%的沸點高于565°C的烴。
3.權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述重質(zhì)烴進料包含至少10wt%的沸點高于565°C的烴。
4.權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述重質(zhì)烴進料在進入汽化單元的第一區(qū)之前在蒸汽裂化器的對流段中加熱至177-399 。
5.權(quán)利要求1所述的工藝，其中汽化單元的第一區(qū)處于從177-399°C的溫度和15-100psig 的壓力。
6.權(quán)利要求1所述的 工藝，其中所述逆流蒸汽處于538-704°C的溫度和15-lOOpsig的壓力。
7.權(quán)利要求1所述的工藝，其中汽化單元的第二區(qū)處于260-482°C的溫度和15-100psig 的壓力。
8.權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述精餾段位于汽化單元的外部。
9.權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述精餾段位于汽化單元的第二區(qū)內(nèi)，并且在第一液體流進入第二區(qū)的位點的上方。
10.權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述洗滌液體包含C5-C4tl的烴。
11.權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述洗滌液體為選自石腦油、煤油、柴油、粗柴油及它們的混合物的液體。
12.權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述洗滌液體是石腦油。
13.權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述洗滌液體通過冷凝一部分第一蒸氣流產(chǎn)生。
14.權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述洗滌液體通過將水注入到一部分精餾后的物流中產(chǎn)生。
全文摘要
本發(fā)明提供了裂化重質(zhì)烴進料的工藝。將重質(zhì)烴進料輸送到汽化單元的第一區(qū)以分離第一蒸氣流和第一液體流。將第一液體流輸送到汽化單元的第二區(qū)并與逆流蒸汽密切接觸產(chǎn)生第二蒸氣流和第二液體流。第二蒸氣流在精餾段中與洗滌液體接觸形成精餾后的物流。第一蒸氣流和精餾后的物流在蒸汽裂化器的輻射段中裂化產(chǎn)生裂化后的流出物。
文檔編號C10G45/00GK103210063SQ201180056104
公開日2013年7月17日 申請日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月22日
發(fā)明者R.S.布里奇斯, S.T.科爾曼 申請人:伊奎斯塔化學(xué)有限公司