CN102725381B - 热气态流的骤冷方法和设备 - Google Patents

热气态流的骤冷方法和设备 Download PDF

Info

Publication number
CN102725381B
CN102725381B CN201180007169.4A CN201180007169A CN102725381B CN 102725381 B CN102725381 B CN 102725381B CN 201180007169 A CN201180007169 A CN 201180007169A CN 102725381 B CN102725381 B CN 102725381B
Authority
CN
China
Prior art keywords
tle
gaseous
stream
separator
effluent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201180007169.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102725381A (zh
Inventor
A·J·鲍姆加特纳
A·H·比尔吉克
D·Y·K·恩甘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shell Internationale Research Maatschappij BV
Original Assignee
Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shell Internationale Research Maatschappij BV filed Critical Shell Internationale Research Maatschappij BV
Publication of CN102725381A publication Critical patent/CN102725381A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102725381B publication Critical patent/CN102725381B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G9/00—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
    • C10G9/002—Cooling of cracked gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/10—Feedstock materials
    • C10G2300/1022—Fischer-Tropsch products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/10—Feedstock materials
    • C10G2300/1037—Hydrocarbon fractions
    • C10G2300/1048—Middle distillates
    • C10G2300/1059—Gasoil having a boiling range of about 330 - 427 °C
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2400/00—Products obtained by processes covered by groups C10G9/00 - C10G69/14
    • C10G2400/20—C2-C4 olefins

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

本发明包括裂解液态烃进料以产生裂解气态烃的方法，包括向烯烃炉中进料液态烃进料流；在烯烃炉中裂解所述液态烃进料流以产生气态裂解流出物流；将来自于烯烃炉的所述气态裂解流出物进料至包括两部分的主传输管换热器(TLE)；在主TLE的第二部分的特定位置向所述热的气态流出物流以润湿流体与热的气态裂解流出物为一定重量比下切向注入第一润湿流体；将流出TLE的所述热的气态裂解流出物流进料至分离器；分离成含有焦油和较重质烃的分离器底部流与含有烯烃产物的分离器产物流；从分离器产物流中回收烯烃产物。

Description

热气态流的骤冷方法和设备
技术领域
本发明一般涉及在烯烃工厂中骤冷热气态流的方法和设备。本发明更具体地涉及骤冷烯烃工厂热解炉的热解产物的方法和设备。
技术背景
当进料在热解炉中被热裂解后，从所述炉辐射管段流出的约1400到1650华氏度的热解产物必须被迅速冷却(或骤冷)至约1200华氏度以停止反应。对于较轻的进料，通常通过使所述炉的流出产物流流经传输管交换器(“TLE”)来进行骤冷，所述传输管交换器是一种管壳式换热器，过程中的气体在管内冷却，壳程冷却剂为600华氏度的锅炉给水，当其被热工艺气态产物加热时产生饱和蒸汽。焦炭会形成于TLE管的内壁上，减弱传热，并产生沿TLE的压力降和增加TLE出口温度。这最终需要清除焦炭，其要求停止向炉进料以进行蒸汽/空气除焦或机械除焦。对于非常重的进料和/或低氢含量的进料，在TLE中的结焦速率会高得多—使经常性的TLE除焦不实际。一个选择是使用直接骤冷，其是通过将来自所述炉的产物流流出导入骤冷管中，并将骤冷油直接注入骤冷管以冷却所述炉的辐射管的产物流来完成。参见例如公开了直接骤冷的美国专利申请公开2008/0128323、2008/0128326和2008/0128330。骤冷油需以能使骤冷管内壁完全被冲洗到的方式注入。否则焦炭会沿着骤冷管壁开始形成于任何干燥点上，最终导致焦炭沉积。使用直接骤冷的缺点在于不能产生与通过TLE产生的那样价值较高的高压蒸汽。许多解决这一问题的方案在过去已被公布。参见例如以下关于利用骤冷和TLE的专利：US2,951,029、4,279,733、4,279,734、4,446,003、4,614,229、5,092,981、5,185,077、5,324,486、6,626,424和6,821,411。但是，上述专利和公布的专利申请所公开的骤冷工艺仍有重要问题，包括因污垢造成运行时间短，和否则可作为过热蒸汽回收的有价值的热量的损失。需要一种能最大化地产生过热蒸汽，并大量减少污垢，同时保持长的TLE运行时间的改进工艺。
发明概述
本发明涉及用于在热解炉中生产烯烃并利用TLE冷却热解气体的新颖性的和创新性的工艺和设备。本发明包括向TLE管内注入“最小”量的润湿流体—仅具有足够的润湿流体以保持管壁湿润从而避免结焦，但不足以实质上冷却流出物—其中润湿壁的TLE可以产生高压蒸汽以及具有长的运转周期。本发明的另一方面涉及如何恰当地将该适量的润湿油引入TLE中热解焦油凝结并使换热器结垢的部分。本发明的一个方面包括与套管式换热器(TLE)例如OmegaUSX(ShawGroup销售的)一起使用的切向注油喷嘴。本发明的另一个方面在于冷却/骤冷的操作范围被扩展到不仅包括阻止或最小化因热解很重的进料所产生的焦油凝结所引起的TLE结垢，还包括最小化温度较低的二级TLE(主TLE的下游)的结垢。因此，较低粘度、较低沸点的润湿油被用于二级TLE，其中热量被温度更低的二级TLE所回收。目前，通常不使用二级TLE来回收裂解液态进料(沸点范围从汽油到真空瓦斯油或VGO的烃类进料)所产生的热解气体的热量，因为即使是低产焦油的进料例如汽油热解所产生的少量焦油也会迅速使相对低温的二级TLE结垢。因此对于轻质液体来说，所设计的最低TLE出口温度被限制为约600华氏度，且目前仅使用主TLE。虽然目前二级TLE仅被用于回收乙烷和丙烷热解气体的热量(因为热解这类气体产生的焦油如此之少，使得其热解炉流出物可以在低至～250到300华氏度的温度被回收而没有焦油凝结)，但是在本发明的工艺和设备中，我们能利用这种二级TLE是因为我们在裂解重质液体进料流时能更好地控制低温时的结垢。通过向二级TLE注入润湿油，我们能够在低至下游分馏器的再沸腾所需的限制温度—或约400华氏度的温度下回收热量。
本发明涉及一种用于裂解液态烃进料以产生裂解的气态烃类的方法，该方法包括以下步骤：
(a)向烯烃炉中进料液态烃进料流；
(b)在所述烯烃炉中裂解液态烃进料流以产生温度在约1400华氏度到约1650华氏度的热的气态裂解流出物流；
(c)将来自所述烯烃炉的所述热的气态裂解流出物流进料至主传输管换热器(TLE)的第一部分，所述主TLE的第一部分包括管壳式换热器，在其中热的气态裂解流出物流在管程上间接冷却并在壳程使锅炉给水产生高压蒸汽(最简单的形式是，壳程由包围有内管的外管组成，并形成环形，蒸汽和水的混合物通过其流动，内管含有热的气态裂解流出物。第一部分也可以是一个壳和多个管的结构，其中所述热的气态裂解流出物流经被单一壳包围的多个平行管—在所述单一壳中产生高压蒸汽。它还可以是蒸汽过热器，在其中通过主TLE的第二部分(如下所述)产生的高压蒸汽在壳程被流经管程的热的气态裂解流出物过热]；
(d)将流出主TLE的第一部分的气态裂解流出物进料至主TLE的第二部分的管程，其中在所述第二部分的管程中设有流动阻碍装置以在紧靠所述流动阻碍装置的下游在所述气态裂解流出物流中产生低压区，并在其中气态裂解流出物流在所述管程内被间接冷却，同时在壳程使锅炉给水产生饱和蒸汽；
(e)将润湿流体在所述低压区处以一定动量切向注入所述气态裂解流出物流中，所述动量足以使所述润湿流体围绕着所述管程的内表面圆周状流动；在所述气态裂解流出物流和所述第一润湿流体之间形成明显的界面；以及使所述第一润湿流体接触并润湿所述流动阻碍装置的下游面；
(f)其中润湿流体和所述进入主TLE的第二部分的管程的热的气态进料流的重量比为约0.5到约2.0[用于主TLE的典型的润湿流体主要由热解沥青组成]；
(g)其中流出所述主TLE的第一部分的所述气态流出物流的出口温度为约1100华氏度到约1200华氏度之间，并且所述主TLE的第二部分的出口温度高于所产生的饱和蒸汽温度约50华氏度；
(h)将流出所述主TLE的第二部分的气态裂解流出物流进料至分离器；
(i)在分离器中移出，含有焦油和较重质烃类的分离器底部液态流，和含有富烯烃产物的分离器气态产物流；并且任选地
(j)从分离器气态产物流中回收烯烃产物。
向TLE中注入润湿流体起到的润湿功能类似于直接骤冷炉中使用的骤冷油，在其中使用特别设计的骤冷喷嘴以向骤冷管加入骤冷油，在此处它与炉流出物相结合。但是，本发明中润湿流体和进料的重量比为约0.5到约2，优选地为0.5到1，与之相对的是典型的直接骤冷操作中超过5比1，并且润湿流体较骤冷油更不易挥发。这些差异来自于直接骤冷炉中的骤冷油不仅被用于润湿骤冷管的整个内表面从而避免焦沉积，还被用于通过所述蒸发油的部分蒸发实质性地冷却来自于热解炉中辐射管的热的气态热解产物。在本发明中所述润湿流体的主要目的仅仅是防止TLE中的焦沉积。在直接骤冷炉中，通过使用呈特殊锥形的引导边缘和陡变的末端的内环使骤冷管壁保持润湿，并从而消除焦炭形成，所述内环起着防止骤冷油/气的界面在骤冷管内轴向前后移动。类似的设计被用于向TLE管内加入润湿油以避免此处所述的结垢。
本发明的另一方面包括二级TLE的任选使用。所述工艺在这一方面包括：
(a)向烯烃炉中进料液态烃进料流；
(b)在所述烯烃炉中裂解液态烃进料流以产生温度在约1400到约1650华氏度的热的气态裂解流出物流；
(c)将来自所述烯烃炉的所述热的气态裂解流出物流进料至主传输管换热器(TLE)的第一部分，所述主TLE的第一部分包括一个管壳式换热器，其中热的气态裂解流出物流在管程被间接冷却并在壳程使锅炉给水产生高压蒸汽；
(d)将主TLE的第一部分流出的气态裂解流出物进料至主TLE的第二部分的管程，在所述第二部分的管程中设有流动阻碍装置以在紧靠所述流动阻碍装置的下游在所述气态裂解流出物流中产生低压区，气态裂解流出物流在管程被间接冷却，同时在壳程使锅炉给水产生饱和蒸汽；
(e)将第一润湿流体在所述低压区以一定动量切向注入所述气态裂解流出物流中，所述动量足以使所述润湿流体围绕着所述管程的内表面圆周状流动；在所述气态裂解流出物流和所述第一润湿流体之间形成明显的界面；使所述第一润湿流体接触并润湿所述流动阻碍装置的下游面；其中润湿流体和进入主TLE第二部分的管程的热的气态进料流的重量比为约0.5到约2.0，且其中流出所述主TLE的第一部分的所述气态流出物流的出口温度为约1100华氏度到约1200华氏度之间，主TLE的第二部分的出口温度为高于所产生的饱和蒸汽的温度大约50华氏度；
(f)将流出所述主TLE的第二部分气态裂解流出物流进料至分离器；
(g)在分离器中移出，含有焦油和较重质烃的分离器底部液态流，和含有富烯烃产物的分离器气态产物流；
(h)将流出分离器的分离器气态产物流进料至二级TLE，在此所述分离器气态产物流在管程被间接冷却至约400到约500华氏度的出口温度，同时在壳程使锅炉给水产生低压蒸汽，在所述二级TLE的所述管程中设置有第二流动阻碍装置以在紧靠所述第二流动阻碍装置的下游在所述气态产物流中产生低压区，在所述低压区以足够的流率引入第二湿润流体以维持下游内表面处于润湿状态；
(i)将流出所述二级TLE的气态裂解流出物流进料至第二分离器；
(j)从第二分离器中移出，含有焦油和较重质烃的分离器底部液态流，和含有富烯烃产物的分离器气态产物流；并且任选地
(k)从分离器产物流中回收烯烃产物。
至于分离器，它们是典型的分离容器。所述炉下游的第一分馏器，此处称为热解分馏器，也可用于代替分离器从而使润湿流体中的焦油浓度(实质上是沥青的再循环)不会积累太高，来自热解分馏器的热解沥青产物起到净化剂的作用。
本发明有许多优点，包括：
●更多的热量作为高压(HP)蒸汽回收。目前由于在具有高运行温度的典型TLE中，将离开TLE的气体直接骤冷而损失了大量的热量。
●可将本发明的方法设计为自给自足的，产生大量的高压蒸汽来驱动下游分离和纯化轻质烯烃所需的压缩机而不需在热解分馏器中去除额外的热量。
●本发明的方法可被设计用于现有TLE炉且不必在所述炉的对流段安装过热器，允许进料在进入所述炉的辐射管段之前有更高的温度。该额外的热量可用于更高的进料速度或更高的终点进料蒸发。
●本发明的方法使得TLE相对无结垢，只需要偶尔的除焦；最小化TLE机械清洁造成的停工时间。
●本发明的方法能够在现有石脑油炉中裂解较重的进料，其能带来显著的经济效益。当在安装了现有TLE的石脑油裂解炉中裂解氢含量低的重质进料(真空瓦斯油和冷凝物)时，由于TLE内的迅速结焦，将会遭受不可接受的短的TLE运行时间。所述壁润湿的TLE将提供TLE管中无结焦的表面，从而实现较重质进料的深度裂解；更重要的是使得在壁润湿的TLE内与没有这种润湿的TLE内达到几乎相同的作为高压蒸汽回收的热量。在建议的构造中，蒸汽在主TLE的第一部分被过热，工厂蒸汽平衡的改变和热解分馏器中所需要排热能力的修改都被最小化，使得可以将石脑油厂转化为加工较重质瓦斯油或冷凝物。
附图说明
图1是显示整个工艺的示意图，包括主TLE。
图2是壁润湿的主TLE的结构。
图3是壁润湿的二级TLE的结构。
图4是本发明的骤冷管和喷嘴的横截面图。
图5是沿着图4的纵轴得到的横截面视图。
优选实施方式的描述
重质烃进料可以含有一系列重质烃类。适当的进料的实例包括但不限于来自炼油过程、真空瓦斯油、重瓦斯油、和其他重质原油馏分的一种或多种重质烃流。其他实例包括但不限于高终馏点冷凝物、脱沥青油、来自焦油砂的油、油页岩和煤，以及合成烃类例如SMDS(Shell的中间馏分油合成技术(ShellMiddleDistillateSynthesis))的重质馏分、GTL(天然气合成油(GastoLiquid))重质馏分、重质石蜡合成品、费-托合成品(FischerTropschproducts)和加氢裂化产物。
主TLE使用的第一润湿流体包括热稳定油，包括重质的蒸汽压极低的油。优选的用于主TLE的润湿流体是热解沥青及类似的来自热解分馏器较低部分的油，其不能被在其被注入的TLE管处的温度所实质性地蒸发。二级TLE中使用的第二润湿流体包括瓦斯油例如热解分馏器产生的典型的瓦斯油。
至于使用润湿流体的相对量，重要的是向主TLE管注入最小量的润湿流体—润湿流体刚好足以保持管壁润湿从而防止结焦，但不足以实质地冷却流出物—其中壁润湿的TLE能产生高压蒸汽以及具有长运行时间。润湿流体可以通过混合热解分馏器中的流获得。例如，较重的第一润湿流体可以通过混合底部的沥青和裂解的重质瓦斯油(“CHGO”)制备，二者皆来自于热解分馏器。较轻的第二润湿流体可以通过混合CHGO和来自于热解分馏器的裂解的轻质瓦斯油(“CLGO”)制备。可以改变每种成分的相对量以使产生的润湿流体具有合适的沸程、API比重指数和粘度。
本发明描述如下，同时参考图1作为本发明的图解。应该理解本发明的范围可以包括每个描述的工艺步骤之间或工艺步骤内描述的起点和终点之间的任何数量和类型的工艺步骤。向烯烃热解炉10进料重质烃11，其进入对流区A的第一阶段预热器12。
对流段中的第一阶段预热器(进料预热器线圈)12通常是一排管，其中管中内含物主要由来自热解炉辐射段的燃烧气体通过对流传热加热。在一个实施方式中，当重质烃进料经过第一阶段预热器12时，其被加热至使所述进料完全蒸发的温度。
第一阶段预热器12中的压力没有特别的限制。第一阶段预热器内的压力一般在50磅/平方英寸到400磅/平方英寸的范围内，更优选为约60到180磅/平方英寸。
为促进所述炉对流区内液态进料的蒸发，向所述炉进料稀释气体13，最常见的是在对进料进行了一定预热后进料至并入热解炉对流段内的进料加热和蒸发区的一部分或多部分处。
被加热的蒸汽/气体混合物通过管线14离开第一进料预热器12，然后被进料至第二阶段预热器15，并当其流经被所述炉辐射段的燃烧气体加热的管时在第二阶段预热器内被加热。在第二阶段预热器15内，过热蒸汽-气体混合物被充分预热至接近或略低于在预热器内发生明显的进料裂解和相关的焦沉积的温度。所述混合进料随后通过烯烃热解炉的管线16流入辐射段B，气态烃将在此处被热解为烯烃和相关副产物，由管线17排出所述炉。烯烃热解炉的产物包括但不限于：乙烯、丙烯、丁二烯、苯、氢、和甲烷，以及其他相关的烯烃、链烷烃、和芳香族产物。乙烯是主要的产物，通常为进料的15到30wt％。还产生少量的热解焦油，其量随着较重质进料例如瓦斯油而增加，尤其是当深度裂解以产生最大乙烯产率时。
热解炉10定义了热裂解区(所述炉的辐射段)并提供了用于热裂解进料以产生富含低分子量烯烃例如乙烯、丙烯和丁二烯的产物的方法。所述富低级烯烃产物经导管17通过热解炉10。如上所述，所述热解产物包括低级烯烃，但也包括其它衍生物。
然后通过管线17离开所述烯烃炉辐射段的裂解流出物被进料至第一(主)传输管换热器(TLE)18，所述主TLE包括管壳式换热器，在此处热的气态裂解流出物流在管程被间接冷却同时在壳程产生蒸汽。重要的是所述裂解流出物被迅速冷却至低于1200华氏度的温度，以停止裂解和减少结垢和以及焦炭形成。离开TLE的气态流出物流随后经管线19输入分离器20。在分离器20内，包含焦油和重质烃的底部产物20a热解沥青与较轻质成分20b分离。所述分离器可以包括热解油分馏器或者另一个容器，20b经进一步的分离后在所述分离器产出的流可能包括含有痕量焦油和最重质烃的底部馏分，侧线馏分例如重质瓦斯油和轻质瓦斯油，以及顶部的汽油和烯烃混合产物。
关于所述炉和TLE中产生的蒸汽，锅炉给水(BFW)21由管线22进料至位于烯烃炉中的锅炉给水预热器23。随后通过管线24将温度约为525华氏度的锅炉给水输入高压(约1320磅/平方英寸)蒸汽鼓25。所述蒸汽鼓内的高压(HP)蒸汽由管26移除，其被输送至烯烃炉内的蒸汽过热器27，在此处被从约580华氏度加热至约1055华氏度。所述过热蒸汽28通常被输入蒸汽涡轮机内被用于驱动压缩和深冷分离乙烯工厂生产的低级烯烃所需的气体压缩机。
以下装置的描述涉及一个实施方式，其中在主TLE的第二部分产生的蒸汽在主TLE的第一部分被过热。来自于蒸汽鼓的饱和蒸汽随后由管线26从蒸汽鼓抽出并输送至主TLE18的第一部分，如图2进一步所示。在主TLE第二部分产生的饱和蒸汽随后由管线30输回蒸汽鼓25。管线30还包含大量的饱和水和饱和蒸汽。蒸汽鼓25被较好的安置在TLE的上方，因此液体水被供给所述TLE。在TLE中蒸汽的产生造成发生了大的热虹吸效应(蒸汽比水轻很多，在蒸汽鼓内上升)，导致水的大量再循环。
再次参考图2，其示意性的显示了主TLE18包括的内容。所述主TLE是一个管壳式换热器，其中壳程31和32供冷却剂流动、管程33和34供热的气态裂解流出物流动。有两段—第一段C和第二段D。在第一段C中，辐射线圈气态裂解流出物35由管线17输入内管33，所述气态流出物被来自蒸汽鼓25的饱和蒸汽26从约1400到约1650华氏度的温度冷却至约1000到约1300华氏度之间的温度。所述过热蒸汽36由管37排出并可被用于或被输入烯烃炉中的蒸汽过热器(见图1中的27)中。
在第二段D中，来自第一段C的部分冷却气态裂解流出物被输入内管34，所述气态流出物在此通过来自蒸汽鼓25的部分蒸发的锅炉给水42从约1000到约1300华氏度的温度冷却至约700到约750华氏度的温度。补充锅炉给水由管线24加入。饱和蒸汽和水的混合物由管线30排出进入蒸汽鼓25。润湿油38由切向喷嘴39注入第二阶段以保证所述第二段的管壁润湿从而消除管上的结焦。所述注入喷嘴的位置是重要的。应将其安置在任何弯管的下游最小5倍管径处或优选地约10倍管径处，以保证骤冷油均匀地流经所述喷嘴。通过管线41，冷却流出物40或者输入分离器，或者如果使用二级TLE，来自分离器的蒸汽被输入二级TLE。
现在参考图3，其示意性显示了二级TLE50包括的内容。所述二级TLE是管壳式换热器，其中壳程51供冷却剂流动、管程52供热的气态裂解流出物40流动，所述气态裂解流出物40通过管线41流出主TLE18的下游的分离器。润湿流体由管线60加入。与主TLE的两段相比，所述二级TLE仅有一段，因为考虑到二级TLE中温度较低，需要保证所述二级TLE的全部壁被润湿以防止焦形成。在二级TLE50中，来自主TLE的气态裂解流出物40被输入内管52，所述气态流出物在此处被来自(较低压力的，175到200磅/平方英寸)蒸汽鼓55的冷却介质例如锅炉给水54所冷却。也可以使用其他冷却介质，如通常在二级TLE中通常使用的冷却介质。例如所述冷却介质还可以被输入热解炉(图1的流11)，其中二级TLE起着炉进料预热器的作用。
175磅/平方英寸的低压蒸汽由管56排出，并可被用在乙烯工厂内其他加热需求上。已经将热量从热的气态流出物移除的饱和蒸汽与水的混合物由管57排出并输入蒸汽鼓55。补充锅炉给水由管线58加入。来自二级TLE50的被冷却的流出物61由管线59输入分离器(例如图1所示分离器)。
现在参考图4，显示了主TLE内的骤冷管32的横截面图，且其具有润湿油注入管或喷嘴39，其在正切方向上形成进入管32的入口。图4是在喷嘴39和管32的直径上得到的，在此处两个管线相交。图5展示了沿管32的纵轴、回看喷嘴39得到的管32的横截面图。管32内和喷嘴39的上游(相对于气体流动)处有一个具有倾斜部分43a和以平直部分43b为终端的垫圈43，平直尾部43b与面43c垂直相交。即垫圈43的平直部分43b和面43c以直角相交并形成锐利边缘43d。所述垫圈43及其变形的功能是在面44c的下游处形成低压区44。
喷嘴39，最简单的形式，可以是一个进入骤冷管32的等径管，优选以直角进入且它的一个壁与骤冷管32正切。垫圈43位于喷嘴39上游短距离处，并在面43c处产生一个低压区44。面43c和喷嘴39之间的最优距离为所述距离导致没有液体流过锐利边缘43d，但其完全润湿面43c。喷嘴39注入的润湿流体环绕骤冷管32内表面圆周状流动(因为在足够的压力下切向注入)，充满面43处的低压区44。为了使所述发明正常运转，需要让由喷嘴39切向注入的液体具有足够的速度以使在骤冷管32内第一环周期间作用在进入流上的所施离心力超过所述设备区域中由于重力场影响作用在进入流的离心力。换言之，所述速度必须是这样的：
U2/(Rg)＞l，其中：
U2是入口速度的平方，
R是管32的内部半径，并且
g是重力加速度，
均以一致的量纲单位表示。
U2/(Rg)的值通常在3到20之间。所述润湿流体由于气相施用在所述油上的流体曳力的结果而沿着管32的内壁分布。这种气相和油相间的相互作用还会导致动量在下游方向由气相向润湿流体的一些转移。以这种方式，面43c和其下游的管32的内壁被维持在“润湿”状态，从而产生抑制焦形成的两相环形流动体系。面43c上游的管32部分(包括垫圈43的表面43a和43b)保持干燥并因此不会出现焦形成。垫圈43的锐利边缘43d在“干燥”与“润湿”部分间形成突变界面。
此处描述的垫圈43具有平直部分(43a，43b和43c)，但也可以被构造成具有弯曲、伸长或缩短的部分。需要保留的关键特征是所述锐利边缘43d和所述低压区44。美国专利US6,626,424中的图6(图6不在本发明附图中)描述了垫圈14的一种组合。图6利用凹陷部分14c来容纳低压区和改变锐利边缘14d的角度。可以在美国专利US6,626,424中找到垫圈的其他组合，所述专利公开在此处引入作为参考。
虽然喷嘴39在此处根据管或导管(圆柱形的)元件被描述，但是其横截面也可以是其他形状，即椭圆形、正方形、长方形等。设计的关键特征在于利用正切或大致正切的入口管以给足够动量的油提供速度而使其在沿骤冷管32圆周流动的同时完全润湿面43c。另外，虽然只提到了一个喷嘴，但也可使用多个喷嘴，例如两个喷嘴在骤冷管32直径方向相对以便润湿流体圆周流动时彼此帮助。此外，所述切向入口优选地与骤冷管成直角，但也可以使用其他任何角度，只要所述油可以充满沿靠近面43c的骤冷管34的圆周的低压区44。相似地，喷嘴39外表面与面43c之间的距离由所述油被吸入并扩展到低压区44而不溢出锐利边缘43d的需求所决定。在本发明优选的实施方式中，这一距离应位于喷嘴39内径的约20％到100％之间。
垫圈43可被装配作为焊接在骤冷管32内部的环，或者可以被装配作为所述骤冷管的组成部分。如图4所示，垫圈43包括一个倾斜部分43a，其优选为约71或72度，但也可趋向于90度，或更优选地，最大的角度。所述倾斜43a可以在两个独立的骤冷管直径的情况下小至0度。所述倾斜部分43a在平坦或弯曲的部分43b处终止，而所述平坦或弯曲部分43b在锐利边缘或与面43c的交界43d处终止。在气体流动条件下，垫圈43限制了流动区域，导致气体在流经垫圈时速度提高。由于这种提高的速度产生了低压区44，使得从喷嘴39切向注入的润湿流体被吸入所述低压区44并因此润湿所述骤冷管的内壁和这一区域的垫圈表面43c。来自喷嘴39的润湿流体随后通过炉气体流动输往下游并被保持(因而润湿)在骤冷管32的壁上。所述倾斜43a优选尽可能长以产生最少的湍流；但是制造(加工)的限制约束了可能的物理尺寸。
虽然所述骤冷管32的方向显示为水平的，但只要润湿流体和气流的组合动量能够保持骤冷管壁润湿，所述骤冷管32的方向可以是垂直的或者与水平位置成一定的角度向上或者向下流动。应确定管线尺寸和导向以及气体和液体流动速度使得在面43c下游的骤冷管32中产生并保持两相环形流动以实现壁润湿功能。
二级TLE中将使用类似的注入喷嘴。

Claims (12)

1.裂解液态烃进料以产生裂解气态烃的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)向烯烃炉中进料液态烃进料流；
(b)在所述烯烃炉中裂解液态烃进料流以产生温度在1400到1650华氏度的热气态裂解流出物流；
(c)将来自所述烯烃炉的所述热气态裂解流出物流进料至主传输管换热器(TLE)的第一部分，所述主TLE的第一部分包括管壳式换热器，在此处热气态裂解流出物流在管程被间接冷却同时在壳程从饱和蒸汽产生高压蒸汽；
(d)将流出所述主TLE的第一部分的气态裂解流出物进料至所述主TLE的第二部分的管程，在所述第二部分的管程中设置有流动阻碍装置以在紧靠所述流动阻碍装置的下游在所述气态裂解流出物流中产生低压区，气态裂解流出物在所述管程内被间接冷却同时在壳程从锅炉给水产生饱和蒸汽；
(e)在所述低压区以一定动量将润湿流体切向注入所述气态裂解流出物流，所述动量足以使所述润湿流体围绕所述管程的内表面作圆周流动并且所述润湿流体在所述低压区的条件下不蒸发；在所述气态裂解流出物流和第一润湿流体之间形成明显的界面；并使所述第一润湿流体接触并润湿所述流动阻碍装置的下游面；
(f)其中所述润湿流体与进入主TLE的第二部分的管程的热的气态进料流的重量比为0.5到2.0，流出所述主TLE的第一部分的气态流出物流的出口温度为1100到1200华氏度之间，以及主TLE的第二部分的气态流出物流的出口温度高于所产生的蒸汽的温度50华氏度；
(g)将流出所述主TLE的第二部分的气态裂解流出物流进料至分离器；并且
(h)在分离器中分离含有焦油和较重质烃的分离器底部流和含有烯烃产物的分离器产物流。
2.权利要求1的方法，其中所述液态烃进料流选自真空瓦斯油、重质瓦斯油、重质原油馏分、高终馏点冷凝物、脱沥青油、取自焦油砂的油、油页岩、SMDS(Shell的中间馏分油合成技术)的重质馏分、GTL(天然气合成油)重质馏分、重质石蜡合成品、费-托合成品和加氢裂化产物。
3.权利要求1的方法，其中所述润湿流体被以成直角的角度注入所述热的气态流出物流，且润湿流体与进入主TLE的第二部分的管程的热的气态进料流的重量比为0.5到1.0。
4.权利要求1的方法，其中所述润湿流体选自热解液体产品、裂解轻质瓦斯油、裂解重质瓦斯油和沥青。
5.权利要求1的方法，其中来自步骤(h)的所述分离器产物流被输送至二级TLE。
6.裂解液态烃进料以产生裂解气态烃的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)向烯烃炉中进料液态烃进料流；
(b)在所述烯烃炉中裂解液态烃进料流以产生温度在1400到1650华氏度的热气态裂解流出物流；
(c)将来自所述烯烃炉的所述热气态裂解流出物流进料至主传输管换热器(TLE)的第一部分，所述主TLE的第一部分包括管壳式换热器，在此处热气态裂解流出物流在管程被间接冷却同时在壳程从饱和蒸汽产生高压蒸汽；
(d)将流出主TLE的第一部分的气态裂解流出物进料至主TLE的第二部分的管程，在所述第二部分的管程中设置有流动阻碍装置以在紧靠所述流动阻装置的下游在所述气态裂解流出物流中产生低压区，且气态裂解流出物流在所述管程内被间接冷却的同时在壳程从锅炉给水产生高压蒸汽；
(e)在所述低压区以一定动量将第一润湿流体切向注入所述气态裂解流出物流，所述动量足以使所述润湿流体围绕所述管程的内表面作圆周流动并且所述润湿流体在所述低压区的条件下不蒸发；在所述气态裂解流出物流和所述第一润湿流体之间形成明显的界面；使所述第一润湿流体接触并润湿所述流动阻碍装置的下游面；其中润湿流体与进入主TLE的第二部分的管程的热的气态进料流的重量比为0.5到2.0，且其中流出所述主TLE的第一部分的所述气态流出物流的出口温度为1100华氏度到1200华氏度之间，主TLE的第二部分的出口温度高于所产生的饱和蒸汽温度50华氏度；
(f)将流出所述主TLE的第二部分的气态裂解流出物流进料至分离器；
(g)在分离器中移出含有焦油和较重质烃的分离器底部液态流和含有富烯烃产物的分离器气态产物流；
(h)将流出所述分离器的分离器气态产物流进料至至少一个二级TLE，在其中所述分离器气态流在管程被间接冷却至400到500华氏度的出口温度，同时在壳程从锅炉给水产生低压蒸汽，在所述二级TLE的所述管程中设置有第二流动阻碍装置以在紧靠所述流动阻碍装置的下游在所述气态产物流中产生低压区，其中第二润湿流体在所述低压区以足够流速被引入以维持下游内表面处于润湿状态；
(i)将流出所述二级TLE的气态裂解流出物流进料至第二分离器；
(j)从第二分离器移出含有焦油和较重质烃的分离器底部液态流和含有富烯烃产物的分离器气态产物流；并且
(k)从分离器产物流中回收烯烃产物。
7.权利要求6的方法，其中所述液态烃进料流选自真空瓦斯油、重质瓦斯油、重质原油馏分和脱沥青油。
8.权利要求6的方法，其中所述第一润湿流体被以成直角的角度注入所述主TLE中的所述热气态裂解流出物流，且所述第二润湿流体以成直角的角度注入所述二级TLE中的所述气态裂解流出物流。
9.权利要求6的方法，其中所述第一润湿流体选自热解液体产品、裂解轻质瓦斯油、裂解重质瓦斯油和沥青，且所述第二润湿流体选自裂解轻质瓦斯油，以及裂解轻质瓦斯油和裂解重质瓦斯油的混合物。
10.裂解液态烃进料以产生裂解气态烃的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)向烯烃炉中进料液态烃进料流；
(b)在所述烯烃炉中裂解液态烃进料流以产生温度在1400到1650华氏度的热气态裂解流出物流；
(c)将来自所述烯烃炉的所述热气态裂解流出物流进料至主传输管换热器(TLE)；
(d)将流出主TLE的气态流进料至二级TLE或者两个或多个平行流动的二级TLE，所述主TLE的气态产物流在管程被间接冷却至400到500华氏度的出口温度，同时在壳程从锅炉给水产生低压蒸汽，在所述二级TLE的所述管程中设置有第二流动阻碍装置以在紧靠所述第二流动阻碍装置的下游在所述气态产物流中产生低压区，在其中第二润湿流体在所述低压区以足够的流速被引入以维持下游内表面处于润湿状态；并且所述第二润湿流体在所述低压区的条件下不蒸发；
(e)将流出所述二级TLE的气态裂解流出物流进料至分离器；
(f)从分离器中移出含有焦油和较重质烃的分离器底部液态流和含有富烯烃产物的分离器气态产物流；并且
(g)从分离器产物流中回收烯烃产物。
11.用于在气体热裂解器中裂解液态烃进料以从热裂解器中产生包含焦油的气态裂解流出物的装置，所述装置使用权利要求1的方法并且包括：
(a)接收液态烃进料流的气体热裂解器，所述裂解器包括对流区和产生包含烯烃的气态裂解流出物的辐射区；
(b)接收来自裂解器的气态裂解流出物的主传输管换热器(TLE)，用以回收来自所述气态裂解流出物的工艺能量；
(c)向来自所述主TLE的裂解流出物注入第一骤冷流体的第一骤冷流体注入系统，其中所述第一骤冷流体注入系统包括具有与所述裂解流出物成直角的切向入口的切向喷嘴；
(d)接收来自主TLE的裂解流出物的二级TLE，用以回收来自所述裂解流出物的工艺能量；
(e)向来自所述二级TLE的裂解流出物注入第二骤冷流体的第二骤冷流体注入系统，其中所述第二骤冷流体注入系统包括具有与所述裂解流出物成直角的切向入口的切向喷嘴；以及
(f)接收来自主TLE和二级TLE的所述第一骤冷流体、第二骤冷流体和裂解流出物的混合物并将所述混合物分离为包括焦油的分离器副产物流和分离器产物流的分离器系统。
12.权利要求11的装置，其中所述分离器系统包括与主TLE相连的第一分离器和与二级TLE相连的第二分离器。
CN201180007169.4A 2010-01-26 2011-01-25 热气态流的骤冷方法和设备 Active CN102725381B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US29829010P 2010-01-26 2010-01-26
US61/298,290 2010-01-26
PCT/US2011/022309 WO2011094169A1 (en) 2010-01-26 2011-01-25 Method and apparatus for quenching a hot gaseous stream

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102725381A CN102725381A (zh) 2012-10-10
CN102725381B true CN102725381B (zh) 2016-01-20

Family

ID=44319709

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201180007169.4A Active CN102725381B (zh) 2010-01-26 2011-01-25 热气态流的骤冷方法和设备

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9175229B2 (zh)
EP (1) EP2528997B1 (zh)
CN (1) CN102725381B (zh)
SG (2) SG10201500613VA (zh)
WO (1) WO2011094169A1 (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG11201500505PA (en) 2012-08-03 2015-02-27 Shell Int Research Process for recovering power
CA2799372C (en) 2012-12-20 2019-08-20 Nova Chemicals Corporation Transfer line exchanger
KR102387535B1 (ko) * 2014-02-25 2022-04-15 사우디 베이식 인더스트리즈 코포레이션 용광로 공정 에너지 효율 증가 방법
EP3415587B1 (en) * 2017-06-16 2020-07-29 Technip France Cracking furnace system and method for cracking hydrocarbon feedstock therein
KR102358409B1 (ko) * 2018-08-23 2022-02-03 주식회사 엘지화학 열분해 생성물의 냉각 방법
CN111944556B (zh) * 2019-05-14 2022-07-08 中国石化工程建设有限公司 一种锅炉给水灵活性预热与裂解气热量回收方法及乙烯裂解炉换热系统
TW202342706A (zh) * 2022-03-22 2023-11-01 美商魯瑪斯科技有限責任公司 用於烯烴生產之低二氧化碳排放及氫氣輸入裂解加熱器

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6019818A (en) * 1996-09-27 2000-02-01 G.F.K. Consulting, Ltd. Combination quenching and scrubbing process and apparatus therefor
US6626424B2 (en) * 1999-03-24 2003-09-30 Shell Oil Company Quench nozzle

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL131309C (zh) 1958-06-09
US4279734A (en) * 1979-12-21 1981-07-21 Shell Oil Company Quench Process
US4279733A (en) 1979-12-21 1981-07-21 Shell Oil Company Coking prevention
GB2099567B (en) 1981-06-02 1984-11-21 British Gas Corp Heat recovery process and apparatus
JPS57202379A (en) * 1981-06-08 1982-12-11 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Oil quencher system
US4614229A (en) * 1983-06-20 1986-09-30 Exxon Research & Engineering Co. Method and apparatus for efficient recovery of heat from hot gases that tend to foul heat exchanger tubes
NL8501514A (nl) * 1985-05-28 1986-12-16 Dow Chemical Nederland Overdrachts-leiding-warmteuitwisselaar.
US5324486A (en) * 1986-02-02 1994-06-28 Gaetano Russo Hydrocarbon cracking apparatus
WO1987005043A1 (en) * 1986-02-19 1987-08-27 Gaetano Russo Hydrocarbon cracking apparatus
US5185077A (en) 1991-03-25 1993-02-09 Mobil Oil Corporation Transfer line quenching with cyclone separation
US6821411B2 (en) 2001-08-16 2004-11-23 Chevron Phillips Chemical Company Lp Steam injection system on the TLE cones of a hydrocarbon cracking furnace
US7780843B2 (en) * 2005-07-08 2010-08-24 ExxonMobil Chemical Company Patents Inc. Method for processing hydrocarbon pyrolysis effluent
US7582201B2 (en) * 2006-12-05 2009-09-01 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Controlling tar by quenching cracked effluent from a liquid fed gas cracker
US7560019B2 (en) 2006-12-05 2009-07-14 Exxonmobil Chemical Patents Inc. System and method for extending the range of hydrocarbon feeds in gas crackers
US7998281B2 (en) 2006-12-05 2011-08-16 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Apparatus and method of cleaning a transfer line heat exchanger tube
US8074973B2 (en) * 2007-10-02 2011-12-13 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Method and apparatus for cooling pyrolysis effluent

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6019818A (en) * 1996-09-27 2000-02-01 G.F.K. Consulting, Ltd. Combination quenching and scrubbing process and apparatus therefor
US6626424B2 (en) * 1999-03-24 2003-09-30 Shell Oil Company Quench nozzle

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011094169A1 (en) 2011-08-04
EP2528997A1 (en) 2012-12-05
US9175229B2 (en) 2015-11-03
SG10201500613VA (en) 2015-03-30
EP2528997B1 (en) 2019-01-09
CN102725381A (zh) 2012-10-10
US20130001132A1 (en) 2013-01-03
EP2528997A4 (en) 2015-07-29
SG182402A1 (en) 2012-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102725381B (zh) 热气态流的骤冷方法和设备
US7396449B2 (en) Olefin production utilizing condensate feedstock
US7858834B2 (en) Olefin production utilizing a feed containing condensate and crude oil
US7550642B2 (en) Olefin production utilizing whole crude oil/condensate feedstock with enhanced distillate production
US7374664B2 (en) Olefin production utilizing whole crude oil feedstock
US7247765B2 (en) Cracking hydrocarbon feedstock containing resid utilizing partial condensation of vapor phase from vapor/liquid separation to mitigate fouling in a flash/separation vessel
CN1957065B (zh) 用于在热解炉中裂化重质烃原料的方法和抽力控制系统
EP2227515B1 (en) Olefin production utilizing whole crude oil/condensate feedstock with a partitioned vaporization unit
CA2565145C (en) Cracking hydrocarbon feedstock containing resid utilizing partial condensation of vapor phase from vapor/liquid separation to mitigate fouling in a flash/separation vessel
US20080283445A1 (en) Hydrocarbon thermal cracking using atmospheric residuum
CN1984979A (zh) 控制导引到其顶部提供裂化进料的闪蒸罐的被加热进料的温度的装置和方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant