CN1004140B - 减粘裂化方法 - Google Patents

Abstract

现在公开一个改进的减粘裂化方法，此方法使用的加热燃料费用较低。原料物流和第一分馏塔的塔底物流进行间接热交换而加热，该分馏塔接收减粘裂化炉的流出物。然后一部分塔底物流用作骤冷。这骤冷物流比原先设计的更热，流速更高。由于原料物流是用间接热交换加热到较高温度，所以减粘裂化炉里只需较少的燃料。

Description

减粘裂化方法

本发明涉及烃类转化的方法，该方法可应用于原油的精炼过程。本发明是改进的减粘裂化方法，所以它涉及原油分馏通常产生的残余烃流的热处理。本发明特别涉及用于此过程中的热交换，力求最低燃料消耗和最大热回收。本发明也特别有关以较低温的烃流冷却减粘裂化炉或减粘裂化反应室的流出物以终止热裂化的方法。

减粘裂化是商业上确立的一个很好的精炼方法。

发表于1980年5月一期的“烃的处理方法”101页中广泛讨论了减粘裂化和有关热裂化方法。颁发给H.L.Thompson的美国专利4，169，782中提供了商业上减粘裂化方法的相当完整的流程图。这参考文献对于可作为冷却液体使用和减粘裂化炉流出物相混合的物料也作了适当的说明。

刊登于1981年4月13日出版的“油和气期刊”第109页上的一篇论文提供了减粘裂化方法的补充说明。这篇文章恰当地说明把接收减粘裂化炉流出物的分馏器中一部份塔底物流作为骤冷物流，混入减粘裂化炉的流出物之中。刊登于1979年1月出版的“烃的处理方法”第131页的一篇论文也提到减粘裂化问题。在第135页开头恰当地论及骤冷减粘裂化炉流出物的实用性以及可以用作骤冷物流的各种物料。一种减粘裂化装置的方法流程图如Kirk-Othmer化学技术百科全书第二版第15卷第22页图9所示，说明了应用于方法中的各种间接热交换器。该图表示了利用间接热交换的方法来加热进料物流的工艺的需要性。

本发明提供一种改进的减粘裂化方法，它可以缩减资金和使用费。这些改进是以间接热交换的方式把进入减粘裂化炉里的原料物流加热到比现有技术更高的温度而取得的。由于进入减粘裂化炉的原料物流温度较高、炉内耗费的燃料少，因而炉的体积可以较小。

有关本方法值得注意的部份是使用的骤冷物流比之常规方法有更高的温度和更快的流速。使用更多的骤冷物流，即使骤冷物料处于比较高的温度也可以保证减粘裂化炉流出物充分降温。

本发明可以概括地称为烃流热处理方法，它包括通过与下文所说的第一塔底物流进行间接热交换来加热沸点600°F（315℃）以上烃混合物的原料物流;使原料物流流经减粘裂化区并使减粘裂化区流出物流与温度比较高的骤冷物流相混合而形成第一处理物流;于第一分离区分离第一处理物流成为所需要的烃馏分，包括前面提到的第一塔底物流;利用第一塔底物流于上述的间接热交换，然后将第一塔底物流至少分为上述的骤冷物流和第二处理物流;再使第二处理物流进入第二分离区并从第二分离区回收产物流。

附图是本发明优选实施方案的简化程序流程图。附图已加以简化，即排除了通常应用于这方法的各种处理设备，包括物流控制系统，温度和压力控制系统、泵、容器内部构件等。上面提出的本方法的优选实施方案并不意味着将本文内其他实施方案排除于本发明范围之外。

进料物流由作为减压塔底馏分的残油构成，经过管1进入流程，并先在交换器2用间接热交换加热。进料物流在间接热交换装置3进一步加热并通入减粘热裂炉4。在经受了维持在炉内和附加的反应室（非强制的，未示出）内的减粘裂化条件之后，由管5运送的减粘裂化区流出物流和由管6运送的骤冷物流混合。骤冷物流把减粘裂化区流出物流温度降低到减粘裂化温度以下。混合这两物流并通过管7进入精馏闪蒸塔或分馏塔8。

进入精馏闪蒸塔的烃被分离成各有不同沸点范围的若干烃馏分。塔顶蒸气流通过管9除去。蒸汽流通到适当的装置以回收并分离含在蒸汽流里的属挥发油范围的烃。侧馏物流通常在塔的中点通过管10被除去。一般这是粗柴油沸程的烃混合物。通常该物流是用没有示出的间接热交换器冷却并分为若干较小的物流。因此冷却的粗柴油物流从管11和12通入塔内以帮助分离，而第三流作为产物流经管13从流程中移出。

进入闪蒸塔的烃残留物被浓缩为塔底物流而从管14排出。未分开的塔底物流用进料物流进行间接热交换来冷却。然后闪蒸塔的塔底物流便分成通过管6的骤冷物流和通过管15进入第二个闪蒸区的第二物流。第二闪蒸区16是在比闪蒸塔8较低的压力下操作。进入第二闪蒸区的烃被分开为一种或多种更轻馏分，如轻质和重质粗柴油。这用通过管17排出粗柴油来表示。进入的烃残留物再浓缩成为第二塔底物流，通过管18排出。用进料物流进行间接热交换便可从这物流中回收热量，而第二塔底物流在未示出的装置中与适量石油馏出产物或稀释油相混合后作为燃料油而排出。

减粘裂化是比较温和的烃转化方法，通常用于减小各种烃衍生的重油液体的粘度和/或倾点。减粘裂化操作可用于减少石油精炼时产生的低值残余物的数量，把一部份送进的原料改进为可出售的燃料油产品。通常也用于回收更轻的烃，象由热裂化操作产生的挥发性油。减粘裂化可用简单分馏塔作为初始分离区，或者与真空分馏塔结合起来回收更多的轻质或重质粗柴油。

减粘裂化操作包括的基本步骤就是加热进料到温和热裂化所需的较高温度，并使进料在此温度保持到予定的时间，此时间和使用的温度成反比。用此方法处理过的物质然后骤冷至足够低的温度，以终止热裂化反应并传送到分离装置中。

如同进料物流必须加热至高温的所有这样的方法一样，热回收固有低效率需要热量的净输入。象减粘裂化这样的热裂化方法，大部份热量是消耗在原料燃烧炉里。所以燃料的费用占去操作使用费的相当大部分。本发明的一个任务是提供一个改进的减粘裂化方法。而其具体任务就是要减少减粘裂化炉燃料的消耗以降低操作使用费。

减粘裂化方法的原料流通常是重质烃流，象拨顶原油或减压蒸馏渣油。这些原料通常称为渣油。减粘裂化也适用于重原油和其他烃。但这些原料都具有含重烃的共性，其沸点以适当的ASTM蒸馏法测得大约在600°F（315℃）以上。较理想的是供减粘裂化操作的原料中有10%其沸点在500°F（260℃）以上。

供减粘裂化操作的原料在各种热回收步骤中首先是用间接热交换来加热，然后传送到减粘裂化区，此区包括减粘裂化炉，若将反应室或均温区应用于方法中，那么基本上可以延长受热原料在所需要的温度下停留的时间。蒸汽可以和原料物流相混，使结焦在减粘裂化炉里的加热管里减至最小。减粘裂化炉和任何反应室均保持减粘裂化条件。这些条件包括温度范围大约800°至975°F（426°-523℃），而900°F（482℃）以上的温度则更理想。通常减粘裂化条件也包括压力大约在25和400psig（172-2758KPag）之间，不过文献曾述及更高的压力至1000psig（6985KPag）。送入的原料最好经受这样的减粘裂化条件，即在减粘裂化区里的温度在900°F（482℃）以上且停留时间约为20至65秒。减粘裂化炉的流出物最好用骤冷处理，如同用粗柴油的情况一样，以降低了70-140°F（39-78℃）的温度。减粘裂化的一种常见的变动是用裂化反应塔，仍热的减粘裂化炉流出物在骤冷之前，在塔中停留一段预定的时间。在这些裂化类型的减粘裂化炉中，在塔里的热转换反应继续进行，从而可以降低达到同样转化度所需的温度。准确的优选温度和压力条件随进料的特性和所要求的热裂化度等因素而变化。关于减粘裂化的更详尽资料，可以从许多方面得到，包括前面提到的参考文献。

在本工艺中的原料流是用与高温的处理物流进行间接热交换和使用火焰加热器这二者相结合，加热至所要求的减粘裂化温度。初期的加热包括原料物流和第一分离区的总塔底物流进行热交换。初期的加热最好也包括与第二分离区的塔底物流进行间接热交换，但是本发明的中心在于与第一分离区塔底物流的热交换。用这种热交换加热原料流比现有技术的方法可达到的温度更高，因而减少了火焰加热器所需的热量。

这种热交换能产生较高的原料预热温度是由于使用了相当高温的残余（塔底）物的骤冷物流和较高温不闪蒸的塔底物流。这里所说的“相当高温的骤冷”是指骤冷物流的温度比减粘裂化炉流出物流的温度低不到300°F（167℃）。使用热的骤冷物流需用更大的骤冷量。骤冷物流流速最好大于非骤冷的减粘裂化炉流出物流。由于热骤冷物料是来自分离区的塔底的集聚液体，当它返回分离区时会再浓缩成为塔底物流。于是，塔底物流的流速增快。更多的热便可以从塔底物流中除去并用作加热原料物流而不必再过分冷却塔底的集聚。即使塔底物流的温度在热交换前后与现有技术一样，加热原料物流也可以达到更高的温度。提高热交换介质的流速当然受到泵送和管道系统费用提高的限制，因此需择优而用。

本发明较理想实施方案可以作为减粘裂化方法的阐述，这包括和下文所说的第一塔底物流进行热交换来加热渣油原料物流;传送原料物流经过减粘裂化区，然后把从减粘裂化区所得的流出物和温度大约在600°F（315℃）以上的较高温度的骤冷物流相混合而形成第一处理物流;传送第一处理物流进入第一分离区，将进入该区的烃分成不同沸点范围的馏分，包括前面提到的第一塔底物流;于前面所说的热交换中冷却第一塔底物流，然后将第一塔底物流分成前面提到的骤冷物流和第二处理物流;再传送第二处理物流进入较低压力的第二分离区而从第二分离区回收产物物流。

在本工艺中，减粘裂化区的骤冷流出物被传送到两个分离区中的第一个分离区。这些区都各有许多种构型，而分离区的设计是随原料性质、要求的产物和处理条件等而改变。最好第一分离区由精馏闪蒸塔构成。骤冷流出物引入塔底，这是精馏闪蒸塔的空腔部份，位于离塔底某一距离上的一点。该塔是在大约45到150psig（310至1034KPag）和塔底温度在大约689至860°F（365至460℃）范围内操作。最好压力是在650psig（414KPag）以上。这里使用的规定压力是指在分离器顶部的压力，指定温度是指所考虑容器底部的温度。液相收集于塔的底部，在进料点的下面作为塔底物流而排出，精馏闪蒸塔有一装置能充分冷却塔顶部，以冷凝出大量液体并造成蒸汽-液体逆流。上面精馏部份最好用捕集塔盘与下部隔开。上面部分最好至少有五个分馏塔盘并供给顶部塔盘以回流液体。从捕集塔盘排出的液流可以冷却，并回到塔的上部较高的点，这是在两个塔盘中间以帮助分离操作。

从第一分离区排出塔底物流送至间接热交换步骤中被冷却。最好这冷却作用只有用与减粘裂化进料物流进行热交换来实现。同时最好在塔底物流闪蒸到第二分离区较低压力之前完成热交换。冷却后，塔底物流被分为相等部份进入第二分离区和用作骤冷。热交换后，塔底物流的温度，以及温度相当高的骤冷物流的温度应是大约600°F（315℃）以上，较好是650°F（343℃）以上。最好骤冷物流的温度大约在680°F（360℃）以上。骤冷物流的流速是由减粘裂化炉的流出物的流速和温度所决定，而骤冷物流的温度和所需由骤冷物流降低的温度可以被计算出来。

将第一分离区的塔底物流残留物送到第二分离区，即通常称作第二闪蒸区。这最好是一个上层有蒸汽出口的空罐，并充分保持液体水平低于进料点。液体最好由中间位置进料口上面喷入罐中。第二闪蒸区是在比第一分离区较低压力下操作。用于此区的温度范围很广，由644至752°F（340-400℃）。此区的压力应比精馏闪蒸区底部的操作压力至少低30psig（207KPag）。此区的压力范围是大约0-100psig（0至689PKag）。第一和第二分离区的设计与操作以及其它应用于本发明的装置并不是唯一的。

可以确信，熟悉精炼工艺的专家有设计合适的工艺设备的经验。虽然如此，为了保证正确地了解工艺，特举下例说明，该例所根据的是某商业规模设备的工程设计（计算的）操作。原料物流即渣油每天的流量为20，000桶（3180m）。在此例中，附在方括弧里的温度相当于现有技术（低温）的骤冷系统，原料物流进入流程时大约为480°F（249℃）并与第二分离区的底部物流进行间接热交换来加热至大约550°F（288℃），而第二分离区的底部物流从650冷却至大约550°F（288-343℃）。这样的加热原料然后与第一分离区的底部物流进行间接热交换来加热到710°F（377℃）〔（670°F（343℃）〕。原料然后传送到减粘裂化炉并加热到大约925°F（496℃）。减粘裂化炉的流出物以本发明的高温骤冷使之骤冷至大约820°F（438℃）。这骤冷物的温度大约为700°F（371℃）〔550°F（288℃）〕。为补偿骤冷液体的较高温度，骤冷的量从代表现有技术的骤冷物比流出物的0.65∶1重量比到1.45∶1。底部物流的流速也显著增加。在此例中，原料对减粘裂化炉温度的提高（40°F或22℃）减少了减粘裂化炉的费用，最少可以节省10%的燃料费用。虽然在此例中一些进料流的增强加热是由于使用了来自第一分离区的未闪蒸的、因而更热的塔底的集聚液体，但主要的加热改进是由于骤冷物流的增温和总塔底物流具有较高的物料流速。

Claims (7)

1、一种热处理烃流的方法，包括如下步骤：

（a）加热原料物流，此物流包含沸点为600°F（315℃）以上的烃混合物，并和下文所说的第一塔底物流进行间接热交换;

（b）传送原料物流通过减粘裂化区，并使所得的减粘裂化区流出的物流和600°F以上的骤冷物流相混合形成第一处理物流，其中骤冷物流的流速大于减粘裂化流出物流的流速。

（c）在第一分离区使第一处理物流分离成所需要的烃馏分，包括前面提到的第一塔底物流;

（d）应用第一塔底流物流于上述的间接热交换，然后使第一塔底物流至少分开为上述的骤冷物流和第二处理物流;和

（e）传送第二处理物流进入第二分离区并在第二分离区回收产物流。

2、根据权利要求1的方法，其特征还在于原料物流在与第一塔底物流进行热交换加热之前，将之先与从第二分离区排出的第二塔底物流进行热交换来加热原料物流。

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