用于在延遲焦化工藝中減少硅酮消泡劑使用的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種改進(jìn)的石油煉焦工藝，其中減小了焦炭塔下游單元的硅酮中毒的危險(xiǎn)。本發(fā)明的方法通過注入高芳香烴載體流體如油漿中的硅酮消泡劑來控制焦炭塔內(nèi)的泡沫層。
【專利說明】用于在延遲焦化工藝中減少硅酮消泡劑使用的方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)根據(jù)35口.3.5 119 (6)要求2012年3月19日遞交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)61/612，852的優(yōu)先權(quán)，在此以引用的方式將其全文并入，如同在這里完全闡述一樣。

【背景技術(shù)】
[0003]現(xiàn)代石油精煉廠設(shè)計(jì)成最大化地從原油中生產(chǎn)選定液態(tài)產(chǎn)品。除了眾所周知的用于提供精煉產(chǎn)品的常壓蒸餾和真空蒸餾過程，許多精煉廠利用石油煉焦裝置進(jìn)一步處理蒸餾后剩余的殘余材料。三種常見的煉焦工藝，流化焦化、靈活焦化和延遲焦化，已經(jīng)使用了幾十年。因此，石油焦化的常見操作條件是整個(gè)行業(yè)眾所周知的。
[0004]在焦化工藝的填充周期期間，當(dāng)原料填充焦炭塔(⑶匕時(shí)在原料表面形成泡沫層。操作員必須控制焦炭塔中的發(fā)泡否則泡沫將進(jìn)入頂部蒸氣管導(dǎo)致堵塞。
[0005]硅酮消泡劑(八?)注入的管理是至關(guān)重要的，因?yàn)楣柰牧贤ㄟ^頂部蒸氣管的任何攜帶將使下游操作單元例如氫化處理裝置中發(fā)現(xiàn)的催化劑中毒。因此，使用太少硅酮基消泡劑的操作可能會(huì)泡沫溢出并將硅酮向下游攜帶。然而，過度使用硅酮基消泡劑，由于持續(xù)的注入增大了成本，可能減少有價(jià)值的液體的生產(chǎn)，且會(huì)導(dǎo)致不期望的焦炭材料。
[0006]延遲焦化反應(yīng)導(dǎo)致焦炭塔發(fā)泡，如果不受控制會(huì)將重焦油和焦炭攜帶至焦炭塔之上進(jìn)入管道和蒸餾系統(tǒng)。不受控制的泡沫溢出將使煉焦裝置中的管道和分餾器無法操作，并需要關(guān)閉該單元以清潔和修復(fù)任何損壞的機(jī)械元件。這將耗費(fèi)巨大，延遲焦化的操作員通過抑制焦炭塔中在煉焦原料熱轉(zhuǎn)換成焦炭和一系列蒸氣期間形成的泡沫前鋒來避免。
[0007]泡沫抑制通常通過將聚二甲基硅氧烷$013)形式的高分子量硅酮材料注入焦炭塔來實(shí)現(xiàn)。由于焦炭塔中的高溫發(fā)生分解，大部分裂化的？013產(chǎn)品汽化并攜帶下去和污染在下游分餾器回收的烴液體。污染物在用于將焦化液體進(jìn)一步處理為成品的精煉單元引起催化劑中毒。
[0008]焦炭塔用來提供隨著熱原料的持續(xù)進(jìn)料以分批模式完成熱反應(yīng)所需的停留時(shí)間。當(dāng)焦炭塔被填滿時(shí)，熱原料轉(zhuǎn)到另一座已經(jīng)準(zhǔn)備好接收它的焦炭塔。為使？013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續(xù)操作期間(當(dāng)發(fā)泡和反應(yīng)液最接近焦炭塔出口時(shí))進(jìn)行注入。在焦炭塔周期的這些后期階段，焦炭塔可能會(huì)經(jīng)歷壓力波動(dòng)。壓力突然的微弱降低可能導(dǎo)致泡沫高度顯著提高，存在泡沫溢出風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)焦炭塔內(nèi)部溫度哪怕發(fā)生微小的降低時(shí)，特別如此。
[0009]發(fā)泡是由焦炭塔里部分轉(zhuǎn)換液體的較高的表面張力和粘度以及吹過液體的塔蒸氣引起的。減少泡沫溢出風(fēng)險(xiǎn)和使用的通常方法是:
[0010]1.當(dāng)焦炭塔填充周期完成時(shí)在焦炭塔中提供更高的蒸氣空間。這可能會(huì)有負(fù)面的運(yùn)行成本影響或需要單元改造。
[0011]2.提高焦炭塔進(jìn)料的溫度以減小部分轉(zhuǎn)換液體反應(yīng)物質(zhì)的表面張力和粘度。反應(yīng)熱由上游的火焰加熱器提供，該火焰加熱器可能能力限制于在較高溫度下有效且經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。在某些情況下，會(huì)有不期望的過程結(jié)果提高煉焦溫度，這可能影響焦炭產(chǎn)品性質(zhì)。
[0012]3.將更多的芳烴油加入原料。這需要加入的油(通常是來自流化催化裂化單元的澄清油漿(CSO))以足夠的容積提供，以有益地影響塔液體的性質(zhì)。常用的材料叫做傾析油(decant oil)或澄清油漿(CSO)。如果需要過多，可能在延遲焦化裝置和流化催化裂化單元(FCXU)之間形成未轉(zhuǎn)化CSO的不期望的循環(huán)。
[0013]PDMS作為一種用通常具有煤油性質(zhì)的烴液進(jìn)行稀釋的液體被輸送至精煉器。該消泡劑液體在焦炭塔中的分布典型地通過在載體油(通常是通過延遲焦化裝置生產(chǎn)的輕質(zhì)和/或重質(zhì)瓦斯油餾分)中進(jìn)一步稀釋消泡劑來完成。
[0014]泡沫由上述行為產(chǎn)生且由于進(jìn)料和氣化通過焦化循環(huán)持續(xù)地發(fā)生，泡沫隨著泡沫氣泡的排出被連續(xù)不斷地補(bǔ)充。PDMS改變泡沫中液體的性質(zhì)，使它更快排出，導(dǎo)致泡沫高度的降低。
[0015]在目前的焦化工藝中進(jìn)一步的改進(jìn)是期望的。特別地，期望的是控制發(fā)泡以提高液體產(chǎn)率同時(shí)改進(jìn)焦炭材料的改進(jìn)工藝。進(jìn)一步地，減少硅酮基消泡劑用量的煉焦泡沫控制方法將特別地改善焦化工藝。

【具體實(shí)施方式】
[0016]所有煉焦裝置的原料不時(shí)變化。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員習(xí)慣于調(diào)整消泡劑的注入速率、時(shí)間以及數(shù)量以應(yīng)對(duì)每次原料的變量。由于延遲焦化是目前為止當(dāng)今使用最普遍的焦化方法，本發(fā)明將在延遲焦化工藝的范圍之內(nèi)進(jìn)行描述。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到下述硅酮消泡方法同樣適于流化焦化和靈活焦化方法。
[0017]本發(fā)明旨在使用高度芳香烴液體作為載體流體，用于向焦炭塔注入消泡劑。通過這種方式，載體流體的芳香性將改變泡沫氣泡中液體的性質(zhì)，和部分轉(zhuǎn)化液體的全部質(zhì)量相比它相對(duì)較小。通過這種方式PDMS的泡沫排出效果得到提高，且可以使用更少的PDMS。
[0018]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，PDMS在注入液中的濃度通過使用高度芳香載體油來降低。
[0019]在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的組合物，與載體油混合的PDMS的量被減少30%或更多。
[0020]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，用于與PDMS混合的載體油具有按重量大于90 %的芳香濃度。
[0021]可以考慮使用的載體流體包括但不限于:來自FCCU的輕質(zhì)循環(huán)油、重質(zhì)循環(huán)油或澄清油漿(CSO);來自乙烯熱解單元的液體；或者來自先前裂化的烴的焦化或再裂化如來自CSO的焦化的瓦斯油。
[0022]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，PDMS尤其是在焦炭塔循環(huán)的后面部分以及一些后續(xù)步驟通過塔壓降低至為蒸汽、冷卻蒸汽和碳?xì)浠衔锘厥盏慕够b置排料系統(tǒng)而被注入焦炭塔。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案旨在為PDMS使用載體流體，其比在延遲焦化裝置中產(chǎn)生的液體更具芳香性。CSO是優(yōu)選的載體，因?yàn)樗罅康脑诙鄶?shù)焦炭塔中不會(huì)氣化的質(zhì)量，因此提供更長(zhǎng)的時(shí)間以影響泡沫排出。
[0023]通常的焦化操作使用兩座焦炭塔。每個(gè)塔循環(huán)通過八個(gè)標(biāo)準(zhǔn)步驟:
[0024]1.塔填充/焦炭轉(zhuǎn)換——原料進(jìn)入已預(yù)熱的開始填充焦炭的塔。(將塔填充至期望水平需要的時(shí)間在此被稱為填充周期、填充步驟或填充時(shí)間)。當(dāng)一座塔滿時(shí)，原料就導(dǎo)向一座空塔而該滿塔會(huì)被帶到線下。
[0025]2.蒸出——蒸汽汽提以幫助將任何殘余液體碳?xì)浠衔飶慕固恐忻摮?br> [0026]3.水淬——用水猝滅填充滿的線下的塔，直到塔中焦炭冷卻至200到275華氏度。
[0027]4.排水——從線下焦炭塔中排除淬滅水。
[0028]5.去頂——從線下焦炭塔移除頂部和底部的塔頭。
[0029]6.脫焦——用高壓水切割塔中的焦炭。焦炭和水穿過塔底進(jìn)入焦炭處理系統(tǒng)。
[0030]7.封頭和測(cè)試——重新裝上塔頭并用蒸汽進(jìn)行塔壓測(cè)試。
[0031]8.加熱——將線上塔的蒸汽和熱的碳?xì)浠衔镎魵庖龑?dǎo)通過線下焦炭塔。
[0032]塔填充/焦炭轉(zhuǎn)換步驟主要決定了焦炭塔的周期時(shí)間。期望的焦炭產(chǎn)品和期望的液體生產(chǎn)決定初始步驟所需的時(shí)間。在大多數(shù)的焦化操作中，周期時(shí)間在12至24小時(shí)之間變化，24小時(shí)的周期是最常見的。在這些條件下并根據(jù)焦炭塔的尺寸，塔處理速率可能在約8000桶每日至50000桶每日(恥(1)之間變化。
[0033]根據(jù)焦炭塔的尺寸，填充時(shí)間可能在大約8至大約18小時(shí)之間變化。所屬領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)焦炭塔內(nèi)部容積和原料進(jìn)塔流速可以容易計(jì)算出填充時(shí)間。為使生產(chǎn)最大化，焦炭塔被盡可能完全填充。通常，使用核級(jí)指示器(未示出)或其他適當(dāng)?shù)难b置來監(jiān)測(cè)在各填充階段焦炭塔中的液面。焦炭塔裝料過滿可能導(dǎo)致“泡沫溢出”和頂部蒸氣管被焦炭污染。
[0034]使用消泡劑來控制泡沫水平和控制焦炭形成。通常消泡劑由位于塔頂附近的任何常規(guī)噴嘴注入。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，消泡劑通常存儲(chǔ)于槽或其他相似設(shè)備中，且被預(yù)熱至大約425攝氏度至大約460攝氏度(大約800華氏度至大約860華氏度)之間的溫度。
[0035]在焦炭塔的填充和原料轉(zhuǎn)換為焦炭的過程中，原料經(jīng)歷熱裂解過程，其中產(chǎn)生了另外的液體材料和氣體。焦炭塔產(chǎn)品(以蒸氣和氣體形式)通過塔頂蒸氣線離開塔。典型地，塔出口的蒸氣溫度在410攝氏度和455攝氏度(775華氏度和850華氏度)之間。所產(chǎn)生的蒸氣在塔頂蒸氣線中被淬滅，并隨后穿過處理單元例如焦化分餾塔。
[0036]在上述過程中，消泡劑的注入在焦化周期的填充步驟結(jié)尾處發(fā)生。多數(shù)焦炭塔帶有噴嘴或其他適合注入消泡劑的口。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，優(yōu)選在足以確保消泡劑在被氣化和清除出焦炭塔之前能抵達(dá)泡沫層的壓力下注入消泡劑。消泡劑注入速率(壓力和容積/時(shí)間)將隨著原料和塔中泡沫層的高度變化。在標(biāo)準(zhǔn)操作程序下，在焦炭塔填充至大約三分之二時(shí)開始注入消泡劑。
[0037]在一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種使用含有載體流體的消泡劑以阻止焦化過程的泡沫溢出的方法。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，消泡劑是？013，而載體流體是^0。油漿是催化裂化單元的產(chǎn)品，一般可在石油精煉廠找到。盡管已知使用油漿作為焦化裝置原料的組分，但現(xiàn)有技術(shù)方法尚未使用油漿作為消泡劑。優(yōu)選地，油漿是一種實(shí)質(zhì)上沒有催化劑和通?？梢栽诖呋鸦b置的塔底物中找到的其他材料的澄清油漿。
[0038]在考慮這里公開的說明書或本發(fā)明的實(shí)踐時(shí)，本發(fā)明的其他實(shí)施方案對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。然而，上述說明僅僅是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的示例。隨附權(quán)利要求限定了本發(fā)明的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種在石油煉焦操作過程中阻止泡沫溢出的方法，包括:用焦炭原料填充焦炭塔；監(jiān)測(cè)所述焦炭塔中焦炭原料的水平；當(dāng)所述原料占所述焦炭塔內(nèi)部容積的約60%至約80%時(shí)，停止焦炭原料流；向所述焦炭塔注入消泡劑，其中消泡劑的容積足以阻止所述原料表面的泡沫層進(jìn)入所述焦炭塔攜帶的頂部管道，其中所述注入消泡劑的步驟在所述焦炭塔的總內(nèi)部容積被填充到約60%至約70%之間時(shí)開始；其中所述消泡劑包括硅酮和載體流體，其中所述載體流體具有按重量大于90%的芳烴濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述停止焦炭原料流的步驟在所述原料填充了所述焦炭塔內(nèi)部容積的約70%至約80%時(shí)執(zhí)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法,其中載體流體選自:來自FCCU的輕質(zhì)循環(huán)油、重質(zhì)循環(huán)油或澄清油漿(CSO);來自乙烯熱解單元的液體；以及來自先前裂化的烴的焦化或再裂化如來自CSO的焦化的瓦斯油。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中載體流體是CS0。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括當(dāng)焦炭塔的內(nèi)部容積填充至約75%時(shí)消除泡沫的步驟。
【文檔編號(hào)】C10G9/00GK104395432SQ201380015537
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月19日
【發(fā)明者】J·D·埃利奧特, J·N·沃戈納 申請(qǐng)人:福斯特惠勒（美國(guó)）公司