專利名稱:減粘裂化方法
本發(fā)明涉及烴類轉(zhuǎn)化過程，這過程可應(yīng)用于原油的精煉。本發(fā)明是改進(jìn)的減粘裂化方法，所以涉及原油分餾通常產(chǎn)生的殘馀烴氣流的熱處理。本發(fā)明特別涉及熱交換，這可以應(yīng)用于方法過程里，力求最低燃料消耗和最大熱回改。本發(fā)明也特別有關(guān)減粘裂化爐或減粘裂化反應(yīng)室的流出物以較低溫的烴氣流冷卻以終止熱裂化。
減粘裂化是商業(yè)上確立的一個很好的精煉方法。
本發(fā)明特別有關(guān)減粘裂化爐或減粘裂化反應(yīng)室流出物以較低溫的烴氣流冷卻以終止熱裂化。發(fā)表于1980年5月發(fā)行的烴的處理方法著重討論減粘裂化和有關(guān)熱裂化方法。發(fā)給H·L·Thompson的美國專利4，169，782顯示相當(dāng)完整的商業(yè)上減粘裂化方法的流向圖。這參考文獻(xiàn)對有關(guān)物料的說明也是恰當(dāng)?shù)?，這物料作為冷卻液體使用，而這液體是和減粘裂化爐流出物相混合。
刊登于1981年4月13日出版的油和氣期刊第109頁上的一篇說文提供減粘裂化方法的補(bǔ)充說明。這篇文章恰當(dāng)?shù)卣f明分餾器底部氣流的使用，它接收減粘裂化爐的流出物作為驟冷氣流，而驟冷氣流又混合成為減粘裂化爐的流出物。刊登于1979年1月出版的烴的處理方法第131頁的一篇論文也引向減粘裂化問題。在第135頁開頭恰當(dāng)?shù)卣摷皩鋮s減粘裂化爐流出氣流的用處以及可以用作驟冷氣流的各種物料。方法流向圖的減粘裂化裝置如Kirk-Othmer Encyclopedia的化學(xué)技術(shù)第二版第15卷第22頁圖9所示，說明應(yīng)用于方法中的各種間接熱交換。
本發(fā)明提供一個改進(jìn)的減粘裂化方法，由于本方法可以縮減資金和使用費(fèi)。這些改進(jìn)是以間接熱交換來加熱進(jìn)入減粘裂化爐里的原料氣流取得。這間接熱交換法加熱原料氣流的溫度比先前工藝法更高。由于進(jìn)入減粘裂化爐的原料氣流溫度較高、爐內(nèi)耗費(fèi)的燃料少，因而爐的體積可以較小。
有關(guān)本方法值得注意的部份是使用的驟冷氣流比之常規(guī)方法有更高的溫度和更快的流速。使用更大的驟冷氣流，即使驟冷物料處于比較高的溫度也可以保證減粘裂化爐流出物充份降溫。
本發(fā)明可以概括的稱為烴氣流熱處理方法，這包括用下文所說的和第一底流進(jìn)行間接熱交換來加熱沸點(diǎn)600°F(315℃)以上烴混物的原料氣流;使原料氣流流經(jīng)減粘裂化區(qū)并使減粘裂化區(qū)流出氣流與溫度比較高的驟冷氣流合成物相混而形成第一處理氣流;于第一分離區(qū)分離第一處理氣流成為所需要的烴餾分，包括前面提到的第一底流氣流;利用底流氣流于上述的間接熱交換然后使底流氣流至少分為上述的驟冷氣流和第二處理氣流;再使第二處理氣流進(jìn)入第二分離區(qū)并從第二分離區(qū)回收產(chǎn)物氣流。
附圖是本發(fā)明優(yōu)先選用的裝置的簡化程序流向圖。附圖已加以簡化，即排除了通常應(yīng)用于這方法的各種處理設(shè)備，包括流連控制系統(tǒng)，溫度和壓力控制系統(tǒng)、泵、內(nèi)管等。上面提出的本方法優(yōu)先選用的裝置并不防礙其他裝置的提出。
充氣氣流包含還原原油作為真空底餾分而進(jìn)入流程經(jīng)過管1并在交換器2用間接熱交換首先加熱。充氣氣流在間接熱交換裝置3進(jìn)一步加熱并通入減粘熱裂爐4。以后將根據(jù)減粘裂化條件保存于爐內(nèi)和沒有示出的任選的附加反應(yīng)室，由管5運(yùn)送的減粘裂化區(qū)流出氣流和驟冷氣流混合并由管6運(yùn)送。驟冷氣流把減粘裂化區(qū)流出氣流溫度降低到減粘裂化溫度以下。混合這兩氣流并通過管7進(jìn)入精餾閃蒸塔或分餾器8。
進(jìn)入精餾閃蒸塔的烴被分為各有不同沸點(diǎn)范圍的若干烴餾分。蒸汽流通到適當(dāng)?shù)难b置以回收或分離含在蒸汽流里的屬揮發(fā)油范圍的烴。當(dāng)通過管10時，側(cè)餾分氣流通常在塔的中點(diǎn)被除去。一般這是氣油沸騰范圍的烴混合物。通常這氣流是用沒有示出的熱交換冷卻分為若干更小小的氣流。在分離中，當(dāng)?shù)谌龤饬魍ㄟ^管13作為產(chǎn)物氣流從流程排去的時候，冷氣油氣流之所以能通入到塔中是得到管11或管12之助。
進(jìn)入閃蒸塔的烴殘留物被濃縮為底部氣流而從管14排出。未分開的底部氣流用充氣氣流進(jìn)行熱交換來冷卻。然后閃蒸塔底部氣流便分開為通過管6的驟冷氣流和通過管15進(jìn)入第二個閃蒸還的第二氣流。第二閃蒸區(qū)是在比閃蒸塔8較低壓力下操作。進(jìn)入第二閃蒸還的烴被分開為一種或多種更輕餾分輕和重氣油。這是通過管17排出氣油來顯示。進(jìn)入的烴殘留物再濃縮成為第二底部氣流而通過管18排出。用充氣氣流進(jìn)行熱交換便可從這氣流中回收熱量而第二底部氣流在未示出的裝置中和適量的刀削油或稀釋油相混合后作為燃料油而排出。
減粘裂化是比較溫和的烴轉(zhuǎn)化方法，這通常用于減小各種重油衍生烴液體的粘度和/或流動點(diǎn)。減粘裂化操作可用于減少石油精煉時產(chǎn)生的低值殘馀物的數(shù)量以改進(jìn)一部份送進(jìn)的原料為可出售的燃料油產(chǎn)品。通常也用于回收更輕的烴，象由熱裂化操作產(chǎn)生的揮發(fā)性油。減粘裂化可用單分餾柱作為原始分離區(qū)或者和真空分餾柱結(jié)合起來回收更多的輕或重氣油。
減粘裂化操作包括一個基本步驟就是加熱送進(jìn)的原料到溫和熱裂化所需的較高度顯使送進(jìn)原料在此溫度保持到予定的時間，這是和使用的時間成反比。用此方法處理然后驟冷至足夠低的溫度以終止熱裂反應(yīng)并傳送到分離裝置中。
如同所有這樣的方法的情況一樣，充氣氣流必須加熱至高溫，原來熱回收效率低的便需要熱量的凈消耗。象減粘裂化這樣的熱裂化方法，大部份熱量是消耗在原料燃燒爐里。所以燃料的費(fèi)用代表方法操作使用費(fèi)的相當(dāng)大部份。有關(guān)發(fā)明的一個任務(wù)是提供一個改進(jìn)的減粘裂化方法。而這個特別任務(wù)就是要減少減粘裂化爐燃料的消耗以達(dá)到降低操作使用費(fèi)。
減粘裂化方法的原料氣流通常是重?zé)N氣流，象拔頂原油或真空還原原油。這些原料通常稱為渣油。減粘裂化也適用于重原油和其他烴的原料。但這各種原料都具有含重?zé)N的共性，通常有沸點(diǎn)的共性，此沸點(diǎn)以適應(yīng)的ASTM蒸餾法測得大約在600°F(315℃)以上。較理想的是供減粘裂化操作的原料中有10%其沸點(diǎn)在500°F(260℃)以上。
供減粘裂化操作的原料首先是用各步驟中間接熱交換來加熱。然后傳送到減粘裂化區(qū)，此區(qū)包括減粘裂化爐，若將反應(yīng)室來或裂化區(qū)應(yīng)用于方法中，那么基本上可以延長熱原料在所需要的溫度下停留的時間。蒸汽可以和原料氣流相混，使粘結(jié)性在減粘裂化爐里的加熱管里減至最小。減粘裂化爐和任何反應(yīng)室均保持減粘裂化條件。這些條件包括溫度范圍大約800°到975°F(426°-523℃)，而900°F(482℃)以上的溫度則更理想。通常減粘裂在條件也包括壓力大約在25和400psig(172-2758KPag)之間，不過文獻(xiàn)曾述及更高的壓力至1000psig(6895KPag)。送入原料最好服從這些減粘裂化條件即在減粘裂化區(qū)里的溫度在900°F(482℃)以上，期間約與20至65秒相當(dāng)。減粘裂化爐的流出物最好是驟冷，如同氣油的情況一樣，減小70-140°F(39-78℃)的溫度。減粘裂化的一般演變是用裂化反應(yīng)鼓，仍熱的減粘裂化爐流出物在驟冷之前，予定其在鼓里的時間。在這些裂化類型的減粘裂化爐中，在鼓里的熱轉(zhuǎn)換反應(yīng)的繼續(xù)可減少同級轉(zhuǎn)換的溫度。準(zhǔn)確的溫度和壓力條件最好隨著送進(jìn)原料的特性和熱裂化所需的溫度節(jié)因素而變化。關(guān)于減粘裂化的更詳盡資料，可以從許多方面得到包括前面提到的參考文獻(xiàn)。
有關(guān)方法里的原料氣流是用與高溫的處理氣流進(jìn)行間接熱交換和使用火煥加熱器來加熱。開始加熱包括和第一分離區(qū)的總底部氣流進(jìn)行熱交換的原料氣流。開始加熱最好也包括和第二分離區(qū)的底部氣流進(jìn)行間接熱交換，但有關(guān)發(fā)明的中心在于和第一分離還的熱交換。用熱交換加熱原料氣流比先前的工藝方法可達(dá)到更高的溫度，因而減少了火煥加熱器所需的熱量。
熱交換能產(chǎn)生較高溫的原料予熱溫度是由于殘留(底沉積)物的驟冷氣流和不閃蒸的底部氣流。這里所用“比較高溫度驟冷”是相對于溫度小于300°F(167℃)，比減粘裂化爐流出氣流更冷的驟冷氣流。使用熱的驟冷氣流需用更大的驟冷量。驟冷氣流流速最好大于非驟冷的減粘裂化爐流出氣流。由于熱驟冷物料是來自分離區(qū)的底沉積液體，當(dāng)它返回分離還時需再濃縮成為底部氣流。因而，底部氣流流速增快。再加熱便可以從底部氣流中除去并用作加熱原料氣流而不必再冷卻底沉積物。只要底部氣流的溫度在交換前后與先前的工藝一樣，加熱原料氣流就可以達(dá)到更高的溫度。提高交換介質(zhì)的流速當(dāng)然受到泵送和管系統(tǒng)費(fèi)用提高的限制，因此需擇優(yōu)而用。
本發(fā)明較理想裝置可以作為減粘裂化方法的闡述，這包括和下文所說的第一底流氣流進(jìn)行熱交換來加熱油渣原料氣流;傳送原料氣流經(jīng)過減粘裂化區(qū)，然后把減粘裂化和溫度大約在600°F(315℃)以上較高溫度的驟冷氣流相混合而形成第一處理氣流;傳送第一處理氣流進(jìn)入第一分離區(qū)，而進(jìn)入該區(qū)的烴分開為不同沸點(diǎn)范圍的餾分包括前面提到的底部氣流;于前面所說的熱交換中冷卻第一底部氣流，然后分開為底部氣流進(jìn)入前面提到的驟冷氣流和第二處理氣流;再傳送第二處理氣流進(jìn)入較低壓力的第二分離區(qū)而從第二分離還回收產(chǎn)物氣流。
有關(guān)的方法中，減粘裂分區(qū)的驟冷流出物被傳送到第一分離區(qū)。這些區(qū)都有各自的構(gòu)型數(shù)目，而分離區(qū)的設(shè)計(jì)是隨原料性質(zhì)、要求的產(chǎn)物和處理?xiàng)l件等而變。最好第一分離區(qū)還包括精餾閃蒸塔。驟冷流出物引入底部，這是精餾閃蒸塔的真空部份，位于離柱底一段距離上的一點(diǎn)。柱是在大約45到150psig(310至1034KPag)和底部溫度在大約689至860°F(365至460℃)范圍內(nèi)操作。最好壓力是在650psig(414KPag)以上。這里使用的規(guī)定壓力是指在底部溫度的條件下涉及分離器頂部的壓力。液相收集于柱的底部，進(jìn)料點(diǎn)的下面而作為底部氣流而排出，精餾閃蒸塔有裝置能充分冷卻柱頂部的大量液體并影響蒸汽一液體逆流。上面精餾閃蒸部份最好用捕捉塔盤和下部隔開。上面部分最好至少有五個分餾盤并供給頂部塔盤以四流液體。從捕捉塔盤排出的液體氣流可能是冷的而回到塔的上部較高的點(diǎn)，這是在兩個塔盤中間以幫助分離操作。
從第一分離區(qū)排出底部氣流是根據(jù)在間接熱交換步驟中它是冷的。最最好這冷卻作用只受和減粘裂化進(jìn)行熱交換的單獨(dú)影響。同時最好在底部氣流閃蒸到第二分離區(qū)較低壓力之前完成熱交換。冷卻后，底部氣流被分為相等部份進(jìn)入第二分離區(qū)并用作驟冷。熱交換后，底部氣流成為溫度相當(dāng)高的驟冷氣流，這溫度應(yīng)是大約600°F(315℃)以上，較好是650°F(343℃)以上。最好驟冷氣流的溫度大約在680°F(360℃)以上。驟冷氣流流速是把流速和減粘裂化爐的流出氣流放在一邊，而驟冷氣流的溫度和要求減少的溫度由驟冷提供而得以計(jì)算。
第一分離區(qū)的底部氣流殘留物被傳送到第二分離區(qū)，經(jīng)常涉及第二閃蒸區(qū)。最好空管的上層有蒸汽出口并充份保持液體水平低于進(jìn)料點(diǎn)。液體最好由中間位置進(jìn)料口上面噴入管中。第二閃蒸區(qū)是在比第一分離區(qū)較低壓力下操作。用于此區(qū)的溫度范圍很廣，由644至752°F(340-400℃)。此區(qū)的壓力最小應(yīng)是30psig(207KPag)，而低于此壓力，在此區(qū)底部的精煉閃蒸區(qū)便進(jìn)行操作。此區(qū)向壓力范圍包括大約0-100psig(0至689PKag)第一和第二分離區(qū)的設(shè)計(jì)與操作以及其應(yīng)用于有關(guān)發(fā)明的裝置并不是唯一的。
大家完全可以相信，為精煉工藝?yán)锏倪@些專門技術(shù)而設(shè)計(jì)的合適裝備，仍然保證方法的獨(dú)特條件。下面的例子是根據(jù)工程學(xué)設(shè)計(jì)(計(jì)算的)且提供商業(yè)尺度單位的操作。原料氣流即還原原油每天的流量為20，000桶(3180m3)。在此例中，附在括弧里的溫度相當(dāng)于先前工藝(低溫)將實(shí)現(xiàn)的驟冷系統(tǒng)，原料氣流進(jìn)入流程時大約為480°F(249℃)并和第二分離區(qū)的底流氣流進(jìn)行熱交換來加熱至大約550°F(288℃)，而第二分離區(qū)的冷卻從650至大約550°F(288-343℃)。這樣的加熱原料然后和第一分離區(qū)的底部氣流進(jìn)行熱交換來加熱到710°F(377℃)〔(670°F(343℃)〕。原料然后傳送到減粘裂化爐并加熱到大約925°F(496℃)，減粘裂化爐的流出物以有關(guān)發(fā)明的高溫驟冷使之驟冷至大約820°F(438℃)。這驟冷的溫度大約為700°F(371℃)〔550°F(288℃)〕。對交溫驟冷液體的補(bǔ)償，驟冷的量從代表先前工藝的驟冷物比流出物的0.65∶1重量比到1∶45∶1。底部氣流的流速也顯著增加。在此例中，原料溫度的提高減少了減粘裂化爐的費(fèi)用，而產(chǎn)生的燃料，最少可以節(jié)省10%費(fèi)用。雖然在此例中大部份改進(jìn)加料的結(jié)果來自不閃蒸和來自第一分離區(qū)更熱的底部液體產(chǎn)生一些增溫的原料氣流和相應(yīng)的總底流氣流的高流速。
權(quán)利要求
1.(改良的)熱處理烴氣流的步驟(a)加熱原料氣流，此氣流包含沸點(diǎn)為600°F(315℃)以上的烴混合物，并和下文所說的第一底部氣流進(jìn)行間按熱交換；(b)傳送原料氣流通過減粘裂化區(qū)并使合成的減粘裂化區(qū)流出氣流和600°F以上的驟冷氣流相混合形成第一處理氣流，其驟冷氣流流速大于減粘裂化流出氣流的流速。(c)在第一分離區(qū)使第一處理氣流分離所需要的烴餾分包括前面提到的底部氣流；(d)應(yīng)用第一底流氣流于上述的間接熱交換，然后使第一底部氣流至少分開為上述的驟冷氣流和第二處理氣流；和(e)傳送第二處理氣流進(jìn)入第二分離區(qū)并在第二分離區(qū)回收產(chǎn)物氣流。
2.權(quán)利要求
1的進(jìn)一步說明，原料氣流和第二底部氣流進(jìn)行間接熱交換來加熱，而在和第一底部氣流進(jìn)行熱交換之前第二底部氣流由第二分離區(qū)排出。
專利摘要
現(xiàn)在公開一個改進(jìn)的減粘裂化方法，此方法使用的加熱料費(fèi)較低。原料氣流和第一部分氣柱底流進(jìn)行間接熱交換而加熱，而氣柱接收減粘裂化爐的流出物。然后一部分底部氣流用作驟冷。這驟冷氣流比原先設(shè)計(jì)的更熱，流速更高。由于原料氣流是用間接熱交換加熱，所以減粘裂化爐里只需很少的燃料。
文檔編號C10G9/00GK85106304SQ85106304
公開日1987年2月18日 申請日期1985年8月19日
發(fā)明者約翰·B·懷特, 羅伯特·E·麥克哈格, 弗蘭克·斯托爾法 申請人:環(huán)球油品公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan