專利名稱：焦化裝置中焦化塔蒸汽管路的急冷方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焦化裝置組件及它們的運(yùn)行，特別是在自組件中焦化塔通至分餾塔的蒸汽管路中的急冷。
焦化塔蒸汽管路中的流量受若干因素的影響，包括急冷噴射流量、急冷油的性質(zhì)、焦化塔的溫度、蒸汽流量以及從焦化塔至分餾塔的壓力降。在先前的系統(tǒng)中，從蒸汽管路流入焦化裝置主要分餾塔的液體實(shí)際流量在焦化循環(huán)期間發(fā)生變化。先前系統(tǒng)造成以下兩種不利狀態(tài)之一(1)過急冷，它減少產(chǎn)量，并可能減少組件的進(jìn)料流量；或(2)欠急冷，它不給蒸汽管路留下一點(diǎn)徹底沖洗管路的進(jìn)入主分餾塔的液體，這樣，當(dāng)蒸汽管路焦化時，它將最終使焦化裝置熄火。一旦管路焦化至這樣的程度，即它引起從焦化塔至主分餾器有足夠的壓力降，以致所有液體蒸發(fā)時，則在焦化裝置必須熄火前只留下很短的時間-這是一種代價十分高昂的事故。在先前系統(tǒng)中，急冷一般不能調(diào)節(jié)，以使它有利于再循環(huán)比例。一種先前的方法，即溫度增量控制技術(shù)可能對再循環(huán)比例有利；但是，下游溫度指標(biāo)器(TI)必須位于分餾塔附近的蒸汽管路公共部分，以便它能正確運(yùn)行。將一個TI放置于這一位置上的問題是，十有八九，它將被污物堵塞，因而變得不精確。如在本發(fā)明中描述的，將一臺TI放置在進(jìn)入至分餾塔的焦化塔蒸汽管路的出口上在運(yùn)行期間是不可理解的，但在滾筒除焦時，容易清洗。先前的急冷技術(shù)不考慮焦化塔與分餾塔之間的壓差。
本發(fā)明是對焦化裝置組件中從焦化塔通至主分餾塔的焦化塔蒸汽管路進(jìn)行急冷的方法和裝置。此改進(jìn)的急冷系統(tǒng)的獨(dú)特部分是，它既應(yīng)用壓差，又應(yīng)用組件進(jìn)料流量以便對給定的急冷油和組件進(jìn)料的品質(zhì)進(jìn)行急冷流量的控制。如果焦化裝置進(jìn)料或急冷油的成分顯著改變，則可產(chǎn)生一組新的急冷曲線，以確保焦化塔蒸汽管路的適當(dāng)急冷。急冷的目的是阻止塔蒸汽管路被碳基沉淀物所堵塞。蒸汽管路的堵塞引起焦化裝置組件進(jìn)料流量的截止，最終導(dǎo)至焦化裝置進(jìn)料流量的嚴(yán)重限制，直至堵塞被排除。為排除蒸汽管路堵塞，要求組件熄火，由于焦化裝置組件的逐漸減緩和隨后的熄火，這將引起焦化裝置生產(chǎn)能力的下降和顯著的經(jīng)濟(jì)損失。與先前系統(tǒng)中應(yīng)用的溫度、溫度增量、不絕緣管路或固定流量的控制技術(shù)不同，壓差控制技術(shù)被應(yīng)用，以急冷流至分餾塔的塔蒸汽。通過壓差進(jìn)行的蒸汽管路急冷控制阻止焦化塔切換、組件起動或減緩期間蒸汽管路的過急冷，也阻止塔預(yù)熱期間的欠急冷。這改進(jìn)了滾筒切換后分餾塔的恢復(fù)時間，以及塔循環(huán)期間的總液體產(chǎn)品回收量，它可能由于過急冷而減少。這也阻止蒸汽管路在任何時候烤干，一種欠急冷狀態(tài)，只要急冷油的品質(zhì)和狀態(tài)沒有顯著的改變。
為了克服以上問題，已研制了一種建立在壓差和組件進(jìn)料為基礎(chǔ)的新的延遲焦化裝置組件和新的方法。這樣，本發(fā)明涉及如權(quán)利要求1所述的一種延遲焦化裝置的設(shè)計以及如權(quán)利要求3所述的一種新方法。


圖1是包括本發(fā)明的焦化裝置組件的示意圖。
圖2是一張曲線圖，它表示對一臺典型焦化裝置組件和焦化裝置進(jìn)料品質(zhì)，在最小和最大進(jìn)料流量時急冷流量隨壓差而變化的關(guān)系。
焦化裝置蒸汽管路堵塞的根本原因是蒸汽管路的烤干。特別是，焦化塔預(yù)熱期間，由于從焦化塔至分餾塔的壓降增加，如果急冷流量沒有增加以阻止烤干，則蒸汽管路可能烤干。此增加的壓降能引起所有液體在蒸汽管路中急驟蒸發(fā)掉，這留下一層夾帶著焦炭細(xì)末的碳渣。為減少蒸汽管路堵塞的風(fēng)險，已披露的急冷技術(shù)根據(jù)壓降和組件進(jìn)料流量調(diào)節(jié)急冷流量。此壓力增量急冷控制技術(shù)大大減少了蒸汽管路烤干的可能性，并保持從蒸汽管路末端流入分餾塔的流體具有恒定的流量。它將在蒸汽管路堵塞風(fēng)險大大下降的情況下，相對現(xiàn)有技術(shù)的溫度增量急冷控制(如果蒸汽管路溫度指示器(TI)不是布置在分餾塔附近的話)，或恒定蒸汽溫度急冷流量技術(shù)，通?？稍黾赢a(chǎn)量。后兩種現(xiàn)有技術(shù)對大多數(shù)塔循環(huán)依賴過急冷，以便阻止塔預(yù)熱期間蒸汽管路的烤干?；蛘?，如果TI放置在蒸汽管路的難以接近的部分，TI可能被焦炭所堵塞，產(chǎn)生不可靠的數(shù)據(jù)，造成欠急冷。如果溫度增量急冷控制技術(shù)是可靠的，則焦化裝置主分餾塔附近的蒸汽管路的溫度必須是精確的；但是，在蒸汽管路這一部分的溫度指示本來就是不可靠的，因?yàn)樵谡羝苈返倪@一公共部分，蒸汽管路將很可能被堵塞，產(chǎn)生不可靠的溫度數(shù)據(jù)。每當(dāng)滾筒發(fā)生切換，固定急冷流量蒸汽溫度控制就可能造成欠急冷和烤干的蒸汽管路，而這會導(dǎo)致蒸汽管路形成堵塞。
本發(fā)明克服了現(xiàn)有系統(tǒng)中應(yīng)用的急冷蒸汽溫度控制技術(shù)的三個限制(1)焦化塔蒸汽管路烤干的可能性；(2)焦化環(huán)境中用以控制急冷流量的溫度指示的低可靠性；以及(3)塔預(yù)熱期間，當(dāng)壓降通常在其最高時，如果輸入的急冷合適，則在大多數(shù)塔循環(huán)期間，必須有本質(zhì)性的過急冷。還有，在每一塔循環(huán)期間，塔壓力指示器的精度很容易校驗(yàn)，因?yàn)榉沁\(yùn)行塔向大氣開放，因此，如果運(yùn)行適當(dāng)?shù)脑?，壓力指示器將讀出0磅/英寸2。然而，溫度傳感器肯定要被焦炭堵塞，以致其精度在塔循環(huán)之間不容易校驗(yàn)，因?yàn)榻饘贈]有時間冷卻至循環(huán)之間的四周可校驗(yàn)的狀態(tài)。或者，如果TI放置在蒸汽管路的公共部分，人們將不知道TI是否被堵塞，這樣就產(chǎn)生了用以控制急冷流量的不可靠數(shù)據(jù)。
在下列討論中，展示和說明了兩臺焦化塔。顯然，一套焦化裝置組件可包括多于兩臺的焦化塔。現(xiàn)參看圖1，一套標(biāo)準(zhǔn)焦化裝置組件包括兩臺焦化塔10和20、兩臺焦化爐30和40、主分餾塔50、輕粗柴油汽提塔60、重粗柴油汽提塔70、可能還有精餾吸收器80，所有這些都是該技術(shù)的技術(shù)人員所熟知的。在本發(fā)明中，還附加要求一臺計算機(jī)控制器90用以接收來自焦化塔10，20、主分餾塔50和入口進(jìn)料流量指示器100的輸入數(shù)據(jù)，以及產(chǎn)生控制急冷流量的控制信號，對此將在隨后加以說明。每一臺焦化塔10、20均分別包含壓力傳感器11、21，它們一直監(jiān)視相應(yīng)塔內(nèi)的壓力，并將這樣的數(shù)據(jù)傳輸給控制器90。顯然，在任何給定時刻，如本技術(shù)的技術(shù)人員所熟知的，一臺焦化塔是“運(yùn)行”的(在線的)，而另一臺則是脫線的，它經(jīng)受除焦和清理，為下一個循環(huán)進(jìn)行準(zhǔn)備。同樣，主分餾塔50也包含一臺壓力傳感器51，用于一直監(jiān)視其中的壓力，并將此數(shù)據(jù)傳輸給控制器90。
在運(yùn)行中，諸如6號油的冷進(jìn)給重油在約82℃(180°F)下通過流量計102和管路104進(jìn)給至分餾塔50中，即通過管路104a進(jìn)給至網(wǎng)格盤式/噴頭組件59，或通過管路104b進(jìn)給至分餾塔50的底部。同時，諸如熱樹脂的熱進(jìn)料在約260℃(500°F)下通過流量計103和管路105進(jìn)給至分餾塔50的底部中。來自流量計102、103的流量計信號通過數(shù)據(jù)線106、107分別傳輸至組件進(jìn)料流量指示器100。最終的流量信號通過數(shù)據(jù)線101被傳輸至控制器90。分餾塔底部的熱射流在于33、43分別引射快速蒸汽后，通過管路54進(jìn)給至焦化爐30、40，在此處它分別通過管道31、41而循環(huán)，并加熱至約488℃(910°F)。底部沉淀物必須被急劇熱解，不然的話，它將不焦化，替而代之，形成瀝青。熱的分餾塔底部沉淀物在32、42分別在約488℃(910°F)下離開爐的管道31、41，并引向運(yùn)行的焦化塔，或10或20。運(yùn)行的焦化塔10或20按通常的方法截住和保留碳物質(zhì)，而碳?xì)浠衔飫t蒸發(fā)?？梢岳斫猓颂幷f明的裝置被稱為“延遲焦化裝置”，因?yàn)樗鬁魰r間和溫度相結(jié)合，用以在焦化塔10、20中形成焦炭。壓力傳感器11和21將數(shù)據(jù)分別通過線路11a和21a傳輸至控制器90。從運(yùn)行的焦化塔10或20輸出的蒸汽通過閥門18、28之一流至焦化塔的高架蒸汽管路29。急冷液體也通過入口12或13、流量計14和閥門17引射進(jìn)入蒸汽管路29，用以在蒸汽管路29中形成急冷油和蒸汽的混合物。急冷液體12可以是廢油，而急冷液體13可以是焦化裝置粗柴油。通過蒸汽管路29的急冷液體流量由急冷流量指示器控制器15所設(shè)定，該控制器15根據(jù)通過控制線路91接收到的來自控制器90的信號調(diào)節(jié)閥門17，對此下文將加以解釋。
蒸汽管路29中的急冷油/蒸汽混合物在分餾塔50的底部于29a處加以噴射，在現(xiàn)有系統(tǒng)中，在此處放置了熱電偶，用以檢測和傳輸溫度數(shù)據(jù)，并可能用于控制流量。如已經(jīng)解釋的，此溫度趨于不可靠，因?yàn)闊犭娕急唤固克扛?，從而變得不精確。主分餾塔50包括重粗柴油泵-圍繞交換器53，用于冷卻蒸汽和從系統(tǒng)中排走熱量。循環(huán)回流組件也包含泵-圍繞交換器52，用于冷卻蒸汽和沿著塔50的上方進(jìn)一步從系統(tǒng)中排走熱量。交換器52通過管路52b接收熱的循環(huán)回流油，通過管路52a將已冷卻的循環(huán)回流油送回至分餾塔50。交換器53通過管路53b接收熱的未汽提的重粗柴油，部分熱的重粗柴油可能通過管路53c流回至噴頭59，以便阻止夾帶的焦炭細(xì)末逃逸進(jìn)入塔頂部的蒸汽中。來自交換器53的已冷卻重粗柴油通過管路53a送回至分餾塔50，在此處它流至作為泵圍繞熱量排走系統(tǒng)的部分的盤53d上。重粗柴油汽提塔70通過管路74接收來自分餾塔50的未汽提的重粗柴油，而蒸汽通過管路72引射注入，以形成汽提的重粗柴油，它被管路71排出。蒸汽和已汽提完全的重粗柴油通過管路73再循環(huán)至分餾塔50，在這里它流在盤53d上。管路53c是用于噴頭59的液體的一個替代源，如果應(yīng)用的話，它將把流動在管路104中的冷進(jìn)料，通過管路104b與通過管路105的熱樹脂一起改道至分餾塔50的底部。噴頭組件/接觸盤59阻止夾帶的焦炭細(xì)末逃逸進(jìn)入塔頂部的蒸汽中。
輕粗柴油汽提塔60可用于通過管路64接收未汽提的輕粗柴油，通過管路62接收蒸汽。產(chǎn)生經(jīng)汽提的輕粗柴油，并通過管路61排出，而留下的蒸汽則通過管路63被送回至分餾塔50。分餾塔50頂部的蒸汽被傳送給高架冷凝器54，它排走塔頂部蒸汽中的熱量。冷凝的液體傳送至收集器55，而濕氣壓縮機(jī)56則壓縮諸如甲烷、乙烷、丙烷和丁烷的濕氣體。濕氣壓縮機(jī)56的輸出通過管路57轉(zhuǎn)送至精餾吸收器(RA)80，在此處，可燃?xì)怏w在82抽出、而焦化裝置礦物油在84排出，后者被送至加氫處理組件。吸收器80接收貧油輸入83，它有助于乙烷從丙烷中分離。管路81包含已經(jīng)冷凝在高架冷凝器54中的塔頂部液態(tài)碳?xì)浠衔?。這些液體或作為回流送回至主分餾塔50，或送回至RA80。壓力傳感器51連續(xù)地將分餾塔50內(nèi)的壓力信號通過線路51a傳輸至控制器90。
如上面指出的，控制器90分別從焦化塔10、20中的壓力傳感器11、21，以及從分餾塔50中的壓力傳感器51，甚至從已被除焦的脫線滾筒中接收連續(xù)的壓力信號。控制器90還從組件進(jìn)料流量指示器100接收入口進(jìn)料流量信號101(桶/天)?？刂破?0測出那臺塔10、20是運(yùn)行的(在線的)，因?yàn)槊摼€塔中的壓力低于在線塔中的壓力。然后，它計算運(yùn)行塔(10或20)與由壓力傳感器51傳輸?shù)姆逐s塔50的壓力之間的壓力差(DP)。此DP被控制器90用于與進(jìn)料流量101一起計算急冷流量，此急冷流量要求在12、13加以噴射，以便在蒸汽管路29的位置29a保持所選的例如為5體積％的新鮮進(jìn)料液體流量，在位置29a蒸汽管路29與主分餾塔50相交。應(yīng)明白這是蒸汽管線的一個十分重要的區(qū)域。如果誰不了解液體總量在蒸汽管路這一位置上的影響，則可能潛在地(1)過急冷，即液體太多，它減少液體的回收量，增加焦化裝置組件至主分餾塔底部沉淀物的再循環(huán)，并可能潛在地減少焦化裝置組件的生產(chǎn)率，或(2)欠急冷，即液體太少，造成一條干燥的、不沖洗的蒸汽管路，它將被焦炭所堵塞，并最終使焦化裝置組件停產(chǎn)。這些狀態(tài)中任一個都是不利的。一個信號通過線路91送至急冷流量指示器控制器15，閥門17自動地調(diào)節(jié)，以保持這一選擇的流量。
計算了為在不同蒸汽管路壓差下保持濕管路所需的急冷流量和為確保恒定的液體流量從蒸汽管路29流入焦化裝置主分餾塔50所需的組件進(jìn)料流量。由Simulation Sciences有限公司提出的PRO/II通用目的處理和優(yōu)化軟件被用于產(chǎn)生數(shù)據(jù)(PRO/II是一種商標(biāo))。此數(shù)據(jù)列于下列表1和2中。
表1和2是通過焦化塔蒸汽管路熱力學(xué)的計算機(jī)模擬獲得的。根據(jù)測得的焦化裝置進(jìn)料產(chǎn)品回收量和急冷液體性質(zhì)，進(jìn)行了模擬以確定為產(chǎn)生由焦化塔蒸汽管路流入主分餾塔底部的液體得到組件再循環(huán)恒定百分比所需的急冷流量。同時在預(yù)先測得的產(chǎn)品回收量和急冷油性質(zhì)下，蒸汽管路的壓力降進(jìn)行改變以確定為保持有恒定液體流量流入主分餾塔所需的急冷流量。
由表1和2產(chǎn)生了示于圖2中的曲線。從運(yùn)行焦化塔至主分餾塔的分壓降(磅/英寸2；1磅/英寸2＝0.0689巴)用作X軸，而急冷流量(bpd)用作Y軸。一旦對特定焦化裝置(對給定的一組組件的產(chǎn)量和急冷油性質(zhì))獲得曲線后，此信息可用于在此后通過計算機(jī)控制以控制急冷流量。
表1
表2
現(xiàn)參看圖2，圖2中將為典型焦化裝置組件對最大(28.5MBPD)和最小(14.5MBPD)的進(jìn)料流量得到的表1和表2以圖形形式加以展示。
權(quán)利要求
1.一種延遲焦化裝置，包括一臺運(yùn)行的焦化塔，它具有壓力傳感器，用于測量在所述塔內(nèi)的壓力，所述焦化塔適用于接收來自分餾塔的熱的分餾塔底部沉淀物，從所述底部沉淀物中截獲碳，以及將所述底部沉淀物中的蒸汽傳送至蒸汽管路；噴射裝置，用于噴射急冷液體進(jìn)入所述蒸汽管路；分餾塔，適用于接收來自所述蒸汽管路的所述蒸汽，接收進(jìn)入其中的碳?xì)浠衔镞M(jìn)料，以及包括測量其中壓力的裝置；控制器，用于接收來自所述焦化塔和所述分餾塔的壓力信號，并用于計算其間的壓差；產(chǎn)生信號的裝置，用于產(chǎn)生代表輸入至所述分餾塔的進(jìn)料流量的信號，以及將所述信號輸入至所述控制器；和在所述控制器內(nèi)的裝置，用于計算所述壓差和所述進(jìn)料入口流量的數(shù)據(jù)，以及據(jù)此產(chǎn)生一個信號，用于控制噴射至所述蒸汽管路中的急冷液體的所選量。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，它還包括至少一臺與所述運(yùn)行焦化塔平行的附加焦化塔。
3.在一種延遲焦化裝置組件中，該延遲焦化裝置組件具有由蒸汽管路進(jìn)行連接的焦化塔和主分餾塔，一種測量和控制噴射至所述蒸汽管路中的急冷液體流量的方法，包括的步驟有測量所述焦化塔內(nèi)的壓力；測量所述分餾塔內(nèi)的壓力；測量輸入至所述分餾塔的液體進(jìn)料的總流量；將所述測得的壓力和所述測得的輸入至所述分餾塔的進(jìn)料液體總流量的信號輸入至控制器中；應(yīng)用焦化塔蒸汽管路熱力學(xué)計算所述壓差和所述進(jìn)料入口流量的數(shù)據(jù)之間的關(guān)系；根據(jù)所述關(guān)系，確定必須輸入至所述蒸汽管路中的急冷液體量，以便保持通過所述蒸汽管路進(jìn)入所述分餾塔的液體的所要求的流量；根據(jù)所述關(guān)系，產(chǎn)生一個信號，用于控制必須噴射至所述蒸汽管路中的急冷液體的所選量，以便通過所述蒸汽管路和進(jìn)入所述分餾塔中的液體具有所要求的流量；以及控制噴射至所述蒸汽管路中的急冷液體的流量，其方法是將所述產(chǎn)生的信號輸給供應(yīng)閥，用以根據(jù)所述產(chǎn)生的信號打開和關(guān)閉所述閥。
全文摘要
一種對焦化裝置組件中從焦化塔至主分餾塔的焦化塔蒸汽管路進(jìn)行急冷的方法和裝置，從而使急冷液體的量能防止焦化塔蒸汽管路被碳基沉淀物所堵塞。應(yīng)用了一種壓差控制技術(shù)以便對輸至分餾塔的焦化塔蒸汽進(jìn)行急冷。通過壓差進(jìn)行的蒸汽管路急冷控制防止蒸汽管路在焦化塔切換、組件起動或減緩期間的過急冷，也能防止焦化塔預(yù)熱期間的欠急冷。
文檔編號C10B55/00GK1469917SQ01817247
公開日2004年1月21日 申請日期2001年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月14日
發(fā)明者斯蒂芬·M·黑克, 斯蒂芬 M 黑克 申請人:國際殼牌研究有限公司