CN109790473A - 用于在乙烯装置中优化破乳剂剂量的在线ζ电位测量 - Google Patents

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Abstract

一种处理在乙烯制备中由急冷过程产生的乳液的方法，包括在线监测急冷水塔和/或急冷水回路中烃/水乳液的ζ电位。响应于ζ电位的在线监测，该方法改变加入到烃/水乳液中的破乳剂的量，使得破乳剂的量有效地破坏乳液。

Description

用于在乙烯装置中优化破乳剂剂量的在线ζ电位测量
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年8月23日提交的美国临时专利申请第62/378287号的优先权权益，其全部内容通过引用并入本发明。
技术领域
本发明涉及使用在线ζ电位测量来提高乙烯制备中使用的水回路中的破乳剂(反乳化剂)的剂量率。
背景技术
乙烯是各种石油化工产品的常见原料。制备乙烯的一种方法是蒸汽裂解烃原料，例如石脑油、乙烷和丙烷。在蒸汽裂解(热解)过程中，烃在反应器中过热至750℃至950℃的温度。对于裂化过程，稀释蒸汽发生器(DSG)向反应器供应稀释蒸汽以降低烃的分压。然后将过热的烃进行快速冷却(淬火)以在一定时间点之后停止反应，从而优化裂解产物的收率。在急冷水塔(QWT)中，使用水对多种工艺中的过热气体进行淬火。使过热的裂解气体(包含乙烯)流入急冷水塔的底部，同时将水喷射到急冷水塔的顶部。当急冷水塔中的水下降时，它与向上流动的过热的裂解气体接触，并且以这种方式冷却过热的裂解气体(包含乙烯)和稀释蒸汽。
由于急冷水塔中过热的裂解气体与稀释蒸汽的冷凝物直接接触，从急冷水塔流出的水与冷凝的烃(称为热解汽油)混合。热解汽油可以包含例如芳香烃、烯烃和/或二烯烃等组分。在急冷水塔中，热解汽油和水混合并可形成乳液。因此，从急冷水塔底部流出的急冷水塔流出物流可包含具有分散在水相中的烃相的乳液。水乳液中的烃特别难以破坏。换句话说，乳液是稳定的，因为一旦形成乳液，水便不容易从热解汽油中分离出来。
为了促进水与热解汽油的分离，急冷水塔流出物流从急冷水塔流到急冷水沉降器(QWS)。在急冷水沉降器中，使急冷水流出物流(包含乳液)沉降，水从急冷水沉降器中被吸出。然后，将来自急冷水沉降器的水输送至工艺水汽提塔(PWS)。工艺水汽提塔汽提酸性气体和溶解烃的水。在工艺水汽提塔中汽提后，将水输送至稀释蒸汽发生器(如上所述)。用于生成用于裂解炉的稀释蒸汽，并随后在急冷水塔中冷凝，然后循环至急冷水沉降器、再至工艺水汽提塔、最后回到稀释蒸汽发生器的水被称为工艺用水，其在急冷水塔回路中循环。急冷水塔、急冷水沉降器、工艺水汽提塔和稀释蒸汽发生器统称为稀释蒸汽系统(DSS)。
因为急冷水塔中的乳液趋于稳定，所以在急冷水塔和/或急冷水塔沉降器中将热解汽油从水中分离的尝试通常是无效的并且可能是耗时且昂贵的。因此，工艺用水可能将大量的烃携带至工艺水汽提塔中，这造成工艺水汽提塔结垢。由于携带烃，稀释蒸汽发生器也可能结垢。进一步，从急冷水塔底部和急冷水沉降器流出的工艺用水可含有痕量的苯乙烯以及由于水循环在急冷水塔回路中的长停留时间而在水中形成的苯乙烯低聚物。这些低聚物在工艺水汽提塔条件下进一步生长并且通常在稀释蒸汽系统中引起结垢。
在工艺水汽提塔底部和稀释蒸汽发生器预热器的结垢可导致能效差，在最坏的情况下，如果过度结垢足以限制急冷水塔回路中工艺用水的流动，则会导致装置停机。此外，稀释蒸汽发生器的结垢可导致稀释蒸汽发生器的循环较少(例如4至5个循环)，这可导致水损耗、能量损耗和化学损耗。
在急冷水塔或急冷水沉降器乳液中破乳的困难通常由于该设备中存在的高pH值而加剧。因此，一些乙烯装置使用酸处理工艺来控制急冷水塔或急冷水沉降器中的pH。解决结垢问题的另一种方法是使用稳定的自由基(SFR)类型的抑制剂来抑制急冷水塔回路内的聚合。这有助于抑制低聚物的形成，从而改善进入稀释蒸汽系统的水的质量。解决烃类结垢的另一种方法是在工艺水提塔中应用分散剂。然而，当水中烃含量较高时，这种方法的效果有限。
解决结垢问题的常用方法涉及使用破乳剂来改善急冷水塔或急冷水沉降器或两者中的热解汽油/水分离。破乳剂的使用导致稀释蒸汽系统中循环更加清洁的水。稀释蒸汽系统中的这种清洁水有助于防止急冷水塔回路中的设备结垢。常用的破乳剂能中和液滴表面的负电荷并增强聚结。破乳剂的剂量率通常基于经验确定，并且不受残留物测量或系统的任何理化参数控制。这可能导致破乳剂破乳效率低或破乳剂用量过高，这两者在商业规模上都是耗时且昂贵的。过量使用破乳剂实际上会使水和裂解汽油从乳液中分离的能力变差，而非改善这种分离。但控制破乳剂的最佳剂量以产生热解汽油/水分离并非直截了当的，因为剂量取决于原料和在操作期间连续变化的水的其他理化参数。
发明内容
有一项发现解决了乙烯制备过程中与乳液配方有关的上述问题。特别地，本发明的前提是在线测量乙烯装置急冷水塔回路中的ζ电位，以通过测量乳液上的残留电荷来降低破乳剂过量的风险。ζ电位是决定流体中颗粒之间电荷相互作用的力。在线测量急冷水塔回路中乳液的ζ电位导致更好的水/热解汽油分离，进而导致有利于稀释蒸汽系统的运行，包括减少设备结垢和/或减少用作破乳剂的化学品的消耗。
因此，本发明涉及利用在线监测烃/水乳液的ζ电位来控制破乳剂的剂量率的系统和方法，所述破乳剂用于在乙烯装置急冷水塔回路中处理乳液(破乳)。
本发明的实施方案包括处理在乙烯制备中从急冷过程中产生的乳液的方法。该方法包括将破乳剂添加到用于乙烯制备的急冷水塔中的烃/水乳液中并在线监测急冷水塔中烃/水乳液的ζ电位。该方法还包括响应于在线监测，改变添加到烃/水乳液中的破乳剂的量(例如，改变添加到单位重量或单位体积烃/水乳液的破乳剂的单位重量或单位体积)，使得破乳剂的量有效地破坏乳液。换句话说，本发明的实施方案确保提供足够的破乳剂，但不提供过多的破乳剂以破坏乳液。
本发明的实施方案包括处理在乙烯制备中从急冷过程中产生的乳液的方法。该方法包括将破乳剂添加到用于乙烯制备的急冷水塔中的烃/水乳液中并在线监测急冷水塔中烃/水乳液的ζ电位。该方法还可以包括在线监测流入急冷水塔的烃流的一个或多于一个理化参数。响应于烃/水乳液的ζ电位的在线监测和一个或多于一个理化参数的在线监测，该方法包括改变添加到烃/水乳液中的破乳剂的量，使得乳液的ζ电位为-30mV至+30mV。
本发明的实施方案包括处理在乙烯制备中从急冷过程中产生的乳液的方法。该方法包括将第一破乳剂添加至用于乙烯制备的急冷水塔和/或急冷水回路的烃/水乳液中并在线监测急冷水塔中烃/水乳液的ζ电位。响应于烃/水乳液的ζ电位的在线监测，该方法可涉及改变添加至急冷水塔中的烃/水乳液中的第一破乳剂的量。该方法还可包括使来自急冷水塔的流出物流到急冷水沉降器。该方法还可以包括将第二破乳剂添加至来自急冷水塔的流出物中并在线监测来自急冷水塔的流出物的ζ电位。响应于来自急冷水塔的流出物的ζ电位的在线监测，该方法还可以包括改变添加至来自急冷水塔的流出物中的第二破乳剂的量。
可用于本发明上下文的非限制性破乳剂包括季铵盐、季铵化烷醇胺酯、胺的聚乙二醇/聚丙二醇三嵌段共聚物衍生物、多胺、胺的烷氧基化衍生物或聚烷氧基化衍生物、聚乙烯亚胺、聚氰基胍、聚氯化铝硅酸盐、或其任意组合。阳离子破乳剂的非限制性实例包括聚亚烷基多胺、环氧氯丙烷二甲胺(EPI-DMA)、聚二烯丙基二甲基氯化铵(聚DADMAC)、二甲基氨基乙基丙烯酸甲酯氯盐(DMAEA.MCQ)、二甲基氨基乙基甲基丙烯酸甲酯氯盐(DMAEM.MCQ)、二甲基氨基乙基甲基丙烯酸甲酯硫酸盐(DMAEM.MSQ)、二甲基氨基乙基甲基丙烯酸苄酯氯盐(DMAEM.BCQ)、二甲基氨基乙基丙烯酸甲酯硫酸盐(DMAEA.MSQ)、二甲基氨基乙基丙烯酸苄酯氯盐(DMAEA.BCQ)、甲基丙烯酰胺基丙基三甲基氯化铵(MAPTAC)和丙烯酰胺基丙基三甲基氯化铵(APTAC)。在优选的情况下，破乳剂可以是阳离子破乳剂，其非限制性实例包括由Nalco Chemical Company(U.S.A.)销售的商品名为8103的聚二烯丙基二甲基氯化铵(聚DADMAC)。
以下包括本说明书中使用的各种术语和短语的定义。
作为说明书和权利要求中使用的短语“在线监测”是指通过计算机化设备自动测量在工艺中流动的主体材料的特征，其中计算机化设备的一部分位于工艺内，使得主体材料在工艺中流动时与计算机化设备的该部分接触，并且计算机化设备适于测量主体材料。
术语“乳液”包含具有至少两相(连续相和分散相)的体系。举例来说，连续相可以是水相例如水，分散相可以是有机相例如烃相(即，水包烃乳液)。连续相和分散相为典型的液相，尽管一相可以为固相。
术语和短语“破乳”、“反乳化”或“反乳化作用”包括分离乳液的至少两相(即，分离烃相和水相)。当稳定乳液的因素被破坏以使乳化的液滴(即分散相)聚结时，可发生破乳。通过引入与液滴电荷相反的电荷，可以中和乳化的液滴上的累积电荷。举例来说，阳离子破乳剂包括具有正电荷的化合物，该正电荷可以中和乳液的带负电荷的组分以使乳液不稳定并引起相分离或破乳。
术语“约”或“近似”被定义为本领域普通技术人员所理解的接近于。在一个非限制性实施方案中，该术语定义为在10％以内、优选在5％以内、更优选在1％以内、最优选在0.5％以内。
术语“重量％”、“体积％”或“摩尔％”分别指基于包含该组分的材料的总重量、总体积或总摩尔的组分的重量百分数、体积百分数、或摩尔百分数。在非限制性实施例中，在100摩尔材料中的10摩尔组分是10摩尔％的组分。
术语“基本上”及其变体定义为包括10％以内、5％以内、1％以内、或0.5％以内的范围。
术语“抑制”或“减少”或“预防”或“避免”当在权利要求和/或说明书中使用时，包括为了达到预期结果的任何可测量的减少或完全的抑制。
作为本说明书和/或权利要求中所使用的术语，术语“有效的”表示适于实现希望的、期望的或预期的结果。
当在权利要求和/或说明书中与术语“包含”、“包括”、“含有”或“具有”一起使用时，要素前面不使用数量词可以表示“一个”，但是其也符合“一个或更多个”、“至少一个”和“一个或多于一个”的意思。
单词“包含”、“具有”、“包括”或“含有”是包含性的或开放式的且不排除额外的、未标明的元素或方法步骤。
本发明的方法可以“包含”在本说明全文所公开的特定成分、组分、组合物等，或“基本上由”或“由”在本说明全文所公开的特定的组分、组合物、成分等“构成”。
在本发明的上下文中，描述了实施方案1至实施方案20。实施方案1是处理在乙烯制备中从急冷过程中产生的乳液的方法。该方法包括将破乳剂添加至用于乙烯制备的急冷水塔中的烃/水乳液中；在线监测急冷水塔中烃/水乳液的ζ电位；响应于对ζ电位的在线监测，改变添加至烃/水乳液中的破乳剂的量，使得破乳剂的量有效地破坏乳液。实施方案2是实施方案1的方法，其中改变破乳剂的量使得乳液的ζ电位为-30mV至+40mV。实施方案3是实施方案1或2的方法，其中改变破乳剂的量使得乳液的ζ电位为-5mV至+5mV。实施方案4是实施方案1至3中任一项的方法，其还包括监测流入急冷水塔的烃流的一个或多于一个理化参数的步骤。实施方案5是实施方案4的方法，其中一个或多于一个理化参数选自：沸点、临界点、表面张力和蒸气压。实施方案6是实施方案4或5中任一项的方法，其还包括响应于一个或多于一个理化参数的监测和ζ电位的在线监测，改变添加至烃/水乳液中的破乳剂的量，使得破乳剂的量有效地破坏乳液。实施方案7是实施方案1至6中任一项的方法，其中改变破乳剂的量使得乳液的ζ电位为-30mV至+40mV。实施方案8是实施方案1至7中任一项的方法，其中改变破乳剂的量使得乳液的ζ电位为-5mV至+5mV。实施方案9是实施方案1至8中任一项的方法，其中在急冷水塔中的某处添加破乳剂，使破乳剂有效地破坏急冷水塔中的烃/水乳液。实施方案10是实施方案1至9中任一项的方法，其中破乳剂包含阳离子破乳剂。
实施方案11涉及一种处理在乙烯制备中由急冷过程中产生的乳液的方法，该方法包括以下步骤：将第一破乳剂添加至用于乙烯制备的急冷水塔的烃/水乳液中；在线监测急冷水塔中烃/水乳液的ζ电位；响应于烃/水乳液的ζ电位的在线监测，改变添加至急冷水塔的烃/水乳液中的第一破乳剂的量；使来自急冷水塔的流出物流到急冷水沉降器；在线监测来自急冷水塔的流出物的ζ电位；将第二破乳剂添加至来自急冷水塔的流出物中；在线监测来自急冷水塔的流出物的ζ电位；以及响应于流出物的ζ电位的在线监测，改变添加至来自急冷水塔的流出物中的第二破乳剂的量。实施方案12是实施方案11的方法，其中改变第一破乳剂和第二破乳剂的量，使得急冷水塔中烃/水乳液的ζ电位和来自急冷水塔的流出物的ζ电位为-30mV至+40mV。实施方案13是实施方案11和12中任一项的方法，其中改变第一破乳剂和第二破乳剂的量，使得急冷水塔中烃/水乳液的ζ电位和来自急冷水塔的流出物的ζ电位为-5mV至+5mV。实施方案14是实施方案11至13中任一项的方法，其中改变破乳剂的量使得乳液的ζ电位为-5mV至+5mV。实施方案15是实施方案11至14中任一项的方法，其中在急冷水塔中的某处添加第一破乳剂，使破乳剂有效地破坏急冷水塔中的烃/水乳液。实施方案16是实施方案11至15中任一项的方法，其中将第二破乳剂添加至急冷水沉降器中的来自急冷水塔的流出物中。实施方案17是实施方案11至14中任一项的方法，其中在将来自急冷水塔的流出物进料至急冷水沉降器之前，将第二破乳剂添加至来自急冷水塔的流出物中。实施方案18是实施方案11至17中任一项的方法，其中第一破乳剂和第二破乳剂中的至少一种包含阳离子破乳剂。实施方案19是实施方案11至18中任一项的方法，其中第一破乳剂与第二破乳剂不同。实施方案20是实施方案11至19中任一项的方法，其中第一破乳剂与第二破乳剂相同。
根据以下附图、详细描述和实施例，本发明的其他目的、特征和优点将变得显而易见。然而，应理解，在表明本发明的具体实施方案时，附图、详细描述和实施例仅以举例说明的方式给出并不表示限制。另外，可以预期的是，通过该详细描述，本发明的精神和范围内的变化和修改对于本领域技术人员会变得明显。在其他实施方案中，来自特定实施方案的特征可以与其他实施方案的特征相结合。例如，来自一个实施方案的特征可以与来自其他实施方案的任何特征相结合。在其他实施方案中，其他的特征可以添加至本文描述的特定实施方案中。
附图说明
为了更完整地理解，现在参考以下描述并结合附图，其中：
图1是来自乙烯装置的工艺用水样品的ζ电位的离线测量值与添加至工艺用水样品中的阳离子型破乳剂的量的关系图；
图2显示了根据本发明实施方案的用于处理由乙烯制备中的急冷过程产生的乳液的系统；
图3显示了根据本发明实施方案的可用于处理由乙烯制备中的急冷过程产生的乳液的方法；
图4显示了根据本发明实施方案的用于处理由乙烯制备中的急冷过程产生的乳液的系统；
图5显示了根据本发明实施方案的可用于处理由乙烯制备中的急冷过程产生的乳液的方法；
图6显示了根据本发明实施方案的用于处理由乙烯制备中的急冷过程产生的乳液的系统；和
图7显示了根据本发明实施方案的可用于处理由乙烯制备中的急冷过程产生的乳液的方法。
具体实施方式
本发明的实施方案包括在线监测乙烯装置的急冷水塔内或急冷水塔下游的乳液的ζ电位，并使用从这种监测中收集的信息将破乳剂的剂量率保持在最有效破坏乳液的范围内。ζ电位的在线监测可以例如通过ZetaSizer WT进行，ZetaSizer WT是可从MalvernInstruments Worldwide商购获得的在线单元。实施例和图1中提供的非限制性数据说明了本发明方法的可行性。
急冷水可包括溶解的和乳化的烃化合物(油)，以及重质焦油状聚合物和焦炭颗粒物质。烃油可包括烃、芳香烃和低分子量聚合物。当裂解气流与急冷水紧密混合时，这些材料形成稳定的油/水乳液。更具体地，急冷水可包含痕量的苯乙烯和苯乙烯低聚物，该痕量的苯乙烯和苯乙烯低聚物是由于水循环在急冷水塔回路中的长停留时间产生的。所得乳液可包含每百万份乳液约100份至10000份烃化合物。乳液的稳定性可归因于分散的油相中不饱和烃组分与连续的水相之间的相互亲和力。因此，乳液会抵抗将其急剧分离成其各种相的努力。
为了改善急冷水或急冷水沉降器中的烃/水分离并在稀释蒸汽系统内产生更清洁的工艺用水，例如，可以在急冷水沉降器的进料处或急冷水塔的底部(或急冷水塔回路内的其他点)施加破乳剂。在急冷水塔回路中的最佳水/烃分离通常需要在急冷水塔回路中乳液的剂量处于较窄的剂量率窗口内。
本发明的实施方案涉及通过使用在线ζ电位测量来优化汽油/水分离来提供最佳量的破乳剂(例如阳离子破乳剂)，从而增加稀释蒸汽系统/稀释蒸汽发生器运行长度。在本发明的实施方案中，-30mV至+40mV的ζ电位对于破乳是最佳的。在本发明的实施方案中，-30mV至+30mV的ζ电位对于破乳是最佳的，其中优选-10mV至+10mv，更优选-5mV至+5mV，最优选约0mV。
图2显示了根据本发明实施方案的用于处理由乙烯制备中的急冷过程产生的乳液的系统20。图3显示了根据本发明实施方案的可用于处理由乙烯制备中的急冷过程产生的乳液的方法30。可以使用系统20来实现方法30。系统20包括急冷水塔200、处理单元201、在线ζ电位监测器202和控制器207。裂解气206从蒸汽裂解炉流入急冷水塔200的底部。同时，将急冷水203喷射到急冷水塔200的顶部中。裂解气206、冷凝的稀释蒸汽和急冷水203之间的接触在急冷水塔200中形成乳液204。
处理单元201用破乳剂205处理急冷水塔200中的乳液204。因此，处理单元201可用于实施方法30的一个方面，即，将破乳剂205添加至用于乙烯制备的急冷水塔200和/或急冷水回路中的乳液204中，如图3的方框300所示。在本发明的实施方案中，在急冷水塔200和/或急冷水回路中的某处添加破乳剂205，使得破乳剂205对破坏乳液204最有效。根据急冷水塔200和/或急冷水回路的设计，破乳剂205的添加点可以变化。可以进行测试以确定向急冷水塔200和/或急冷水回路中的哪个点添加破乳剂205对破坏乳液204最为有效。可以将在线ζ电位监测器202配置为在乳液204流过急冷水塔200和/或急冷水回路时自动测量急冷水塔200和/或急冷水回路中的乳液204。例如，在本发明的实施方案中，可以周期性地测量乳液204的ζ电位，其中周期为30秒至20分钟(例如，周期可以是30秒、1分钟、2分钟、3分钟、4分钟、5分钟、6分钟、7分钟、8分钟、9分钟、10分钟、11分钟、12分钟、13分钟、14分钟、15分钟、16分钟、17分钟、18分钟、19分钟或20分钟)。以这种方式，对于方法30，在线ζ电位监测器202提供在急冷水塔200和/或急冷水回路中乳液204的ζ电位的在线监测，如方框301(图3)所示。应该注意的是，在线ζ电位监测器202可以是在线的，使得它适于直接测量乳液404的ζ电位，而乳液404在急冷水塔回路中以任何所需的频率循环。可以在该过程中设置在线ζ电位监测器202，使得在线ζ电位监测器202与乳液204直接接触。例如，可以将在线ζ电位监测器202配置为使得乳液204流过在线ζ电位监测器202的一部分且该部分从乳液204中捕获等分样品；和在线ζ电位监测器202测量等分样品的ζ电位。本文描述的在线监测与ζ电位的离线监测相反，这可能涉及例如从急冷水塔和/或急冷水回路中取样到实验室进行分析。
图2示出了根据乳液204的流动，处理单元201下游的在线ζ电位监测器202。因此，在线ζ电位监测器202相对于处理单元201处于反应性配置。换句话说，在处理单元201处理乳液204之后，在线ζ电位监测器202分析经处理的乳液并确定ζ电位是否在所需范围内，如果不是，则处理单元201调整剂量率以使乳液204的ζ电位落在所需的范围内。可替代地或另外地，在本发明的实施方案中，根据乳液204的流动，一个或多于一个在线ζ电位监测器可位于处理单元201的上游。因此，一个或多于一个在线ζ电位监测器将位于与处理单元201有关的预测性配置中。换句话说，在处理单元201处理乳液204之前，一个或多于一个在线ζ电位监测器分析未处理的乳液并确定ζ电位是否在所需范围内，如果不是，处理单元201以特定的剂量率处理乳液204，使得乳液的ζ电位落在所需的范围内。乳液204的ζ电位的测量用于改变添加至乳液204中的破乳剂205的量，使得破乳剂的量有效地破坏乳液204。例如，在本发明的实施方案中，在在线ζ电位监测器202自动进行乳液204的ζ电位测量之后，将测量结果发送到计算机的处理器(例如处理器或控制器207)，该处理器在方框302(图3)中分析破乳剂205的剂量率是否最佳。具体地，控制器207可以确定ζ电位是否在所需范围内(例如，其中乳液204最不稳定且破乳剂205最有效地破坏乳液204的范围)。如果ζ电位在所需范围内，则方框303不执行任何操作。如果ζ电位不在所需范围内，则在方框304，控制器207指示处理单元201改变剂量率以将乳液204的ζ电位置于所需范围内，从而获得用于破坏乳液204的有效剂量率。方框305规定，急冷水塔流出物208和/或急冷水回路流出物被输送至急冷水沉降器。
在本发明的实施方案中，通过改变破乳剂的剂量率，将乳液的ζ电位调节至-30mV至+30mV的最佳范围、其间的ζ电位(例如-29mV、-28mV、-27mV、-26mV、-25mV、-24mV、-23mV、-22mV、-21mV、-20mV、-19mV、-18mV、-17mV、-16mV、-15mV、-14mV、-13mV、-12mV、-11mV、-10mV、-9mV、-8mV、-7mV、-6mV、-5mV、-4mV、-3mV、-2mV、-1mV、0mV、1mV、2mV、3mV、4mV、5mV、6mV、7mV、8mV、9mV、10mV、11mV、12mV、13mV、14mV、15mV、16mV、17mV、18mV、19mV、20mV、21mV、22mV、23mV、24mV、25mV、26mV、27mV、28mV、29mV、30mV)、及其组合，但优选-5mV至+5mV。控制器207可以是在线ζ电位监测器202、处理单元201的一部分，或者与在线ζ电位监测器202和处理单元201分开(例如，控制器207可以是乙烯装置的过程控制系统)。方法30或其各方面可以根据需要并以所需的任何间隔重复。
图4显示了根据本发明的实施方案用于处理由乙烯制备中的急冷过程产生的乳液的系统40。图5显示了根据本发明的实施方案可用于处理由乙烯制备中的急冷过程产生的乳液的方法50。可以使用系统40来实现方法50。系统40包括急冷水塔400、处理单元401、在线ζ电位监测器402、控制器407和理化监测器409。裂解气406从蒸汽裂解炉流入急冷水塔400的底部。同时，将急冷水403喷射到急冷水塔400的顶部中。裂解气406、冷凝的稀释蒸汽和急冷水403之间的接触在急冷水塔400中形成乳液404。
处理单元401用破乳剂405处理急冷水塔400中的乳液404。因此，处理单元401可用于实施方法50的一个方面，即将破乳剂405添加至急冷水塔400的乳液404中，如图5的方框500所示。在本发明的实施方案中，在急冷水塔400和/或急冷水回路中的某处添加破乳剂405，使得破乳剂405对破坏乳液404最有效。根据急冷水塔400和/或急冷水回路的设计，破乳剂405的添加点可以变化。可以进行测试以确定向急冷水塔400和/或急冷水回路中的哪个点添加破乳剂405对破坏乳液404最有效。在线ζ电位监测器402类似于在线ζ电位监测器202，因此，ζ电位监测器402可以以上述关于在线ζ电位监测器202和急冷水塔200和/或急冷水回路的方式，在急冷水塔400(方框501，图5)和/或急冷水回路中自动进行乳液404的ζ电位测量。方法50还可以包括在方框502处的通过在线理化监测器409在线监测流入急冷水塔400和/或急冷水回路中的裂解气406的一个或多于一个理化参数。
乳液404的ζ电位的测量用于改变添加至乳液404中的破乳剂405的量，使得破乳剂的量有效地破坏乳液404。例如，在本发明的实施方案中，在在线ζ电位监测器402自动进行乳液404的ζ电位测量之后，将测量结果发送到计算机的处理器(例如处理器或控制器407)，该处理器在方框503(图5)中分析破乳剂405的剂量率是否最佳。具体地，控制器407可以确定ζ电位是否在所需范围内(例如，其中乳液404最不稳定且破乳剂405最有效地破坏乳液404的范围)。如果ζ电位在所需范围内，则方框504不执行任何操作。如果ζ电位不在所需范围内，则在方框505，控制器407指示处理单元401改变剂量率以将乳液404的ζ电位置于所需范围内，从而获得用于破坏乳液404的有效剂量率。
流入急冷水塔中的裂解气406的一个或多于一个理化参数的测量可用于改变添加至乳液404中的破乳剂405的量，使得破乳剂的量有效地破坏乳液404。在本发明的实施方案中，在理化监测器409测量乳液404的一个或多于一个理化参数之后，在方框505，将测量结果发送到计算机的处理器(例如处理器或控制器407)，该处理器分析是否需要改变破乳剂405的剂量率(方框506)。如果理化测量不需要对破乳剂405的剂量率进行任何改变，则方框507不进行任何操作。如果理化测量不在所需范围内，则在框508，控制器407可以指示处理单元401改变破乳剂405的剂量率。例如，基于一个或多于一个理化参数例如沸点、临界点、表面张力、蒸气压、密度、黏度等的测量，控制器407可以指示处理单元401改变添加至乳液404的破乳剂405的量。这种指令可涉及基于测量的理化参数改变ζ电位的所需范围。裂解气406的一个或多于一个理化参数的测量可以是在线测量或离线测量。
在本发明的实施方案中，控制器407可以同时执行方框503和方框506所涉及的步骤，以确定可以对破乳剂405的剂量率进行哪些改变。换句话说，可以考虑乳液404的ζ电位的在线测量以及裂解气406的理化测量，以确定是否应该对破乳剂405的剂量率进行任何改变。
应当注意，图4显示理化监测器409位于处理单元401的上游，因为理化监测器409监测裂解气406的理化参数。因此，理化监测器409位于与处理单元401有关的预测性配置中。换句话说，理化监测器409分析裂解气406并确定是否改变添加至乳液404中的破乳剂405的量，如果是，则处理单元401调节破乳剂405的剂量率(例如，通过改变ζ电位的所需范围，这反过来可能导致所添加破乳剂的量的变化)。
在本发明的实施方案中，基于一个或多于一个理化参数的测量，改变添加至乳液404的破乳剂的量，使得乳液的ζ电位为-30mV至+30mV。更优选地，基于一个或多于一个理化参数的测量，改变添加至乳液404的破乳剂的量，使得乳液的ζ电位为-5mV至+5mV，或更优选为约0mV。方框509规定，急冷水塔流出物408被输送至急冷水沉降器。或者，将急冷水沉降器集成在急冷水塔400中，并将急冷水塔流出物408输送至工艺水汽提塔(PWS)。方法50或其各方面可以根据需要并以所需的任何间隔重复。
图6显示了根据本发明的实施方案用于处理由乙烯制备中的急冷过程产生的乳液的系统60。图7显示了根据本发明的实施方案可用于处理由乙烯制备中的急冷过程产生的乳液的方法70。可以使用系统60来实现方法70。系统60包括急冷水塔600、处理单元601、在线ζ电位监测器602、控制器607、在线ζ电位监测器608、急冷水沉降器610和处理单元611。裂解气606从蒸汽裂解炉流入急冷水塔600的底部。同时，将急冷水603喷射到急冷水塔600的顶部中。裂解气606、冷凝的稀释蒸汽和急冷水603之间的接触在急冷水塔600中形成乳液604。
处理单元601用破乳剂605处理急冷水塔600中的乳液604。因此，处理单元601可用于实施方法70的一个方面，即将破乳剂605添加至急冷水塔600和/或急冷水回路的乳液604中，如图7的方框700所示。在本发明的实施方案中，在急冷水塔600和/或急冷水回路中的某处添加破乳剂605，使得破乳剂605对破坏乳液604最有效。根据急冷水塔600和/或急冷水回路的设计，破乳剂605的添加点可以改变。例如，破乳剂605的添加点可以位于急冷水塔600和/或急冷水回路的上半部分、下半部分或中心。可以进行测试以确定向急冷水塔600和/或急冷水回路中的哪个点添加破乳剂605对破坏乳液604最有效。在线ζ电位监测器602类似于在线ζ电位监测器202，因此，在线ζ电位监测器602可以以上述关于在线ζ电位监测器202和急冷水塔200的方式，在急冷水塔600和/或急冷水回路(方框701)中自动进行乳液604的ζ电位测量。
在线ζ电位监测器608类似于在线ζ电位监测器602。然而，在线ζ电位监测器608自动进行急冷水塔流出物609的ζ电位测量。
图6示出了在线ζ电位监测器602位于与处理单元601相关的反应性配置中。然而，可替代地或另外地，在本发明的实施方案中，在与处理单元601相关的预测性配置中，一个或多于一个在线ζ电位监测器可以位于处理单元601的上游。此外，图6示出了在线ζ电位监测器608位于与处理单元601有关的预测性配置中。然而，可替代地或另外地，在本发明的实施方案中，在与处理单元601相关的反应性配置中，一个或多于一个在线ζ电位监测器可以位于处理单元601的下游。
乳液604的ζ电位的测量用于改变添加至乳液604的破乳剂605的量，使得破乳剂的量有效地破坏乳液604。例如，在本发明的实施方案中，在在线ζ电位监测器602自动进行乳液604的ζ电位测量之后，将测量结果发送到计算机的处理器(例如处理器或控制器607)，该处理器在方框703中分析破乳剂205的剂量率是否最佳。具体地，控制器607可以确定ζ电位是否在所需范围内(例如，其中乳液604最不稳定且破乳剂605最有效地破坏乳液604的范围)。如果ζ电位在所需范围内，则方框704不执行任何操作。如果ζ电位不在所需范围内，则在方框705，控制器607指示处理单元601改变破乳剂605的剂量率以将乳液604的ζ电位置于所需范围内，从而获得用于破坏乳液604的有效剂量率。
急冷水塔流出物609的ζ电位的测量用于改变添加至乳液613的破乳剂612的量，使得破乳剂的量有效地破坏乳液613。例如，在本发明的实施方案中，通过在线ζ电位监测器608(方框702)自动测量急冷水流出物614的ζ电位。处理单元611用破乳剂612处理急冷水沉降器610中的乳液613。因此，处理单元611可用于实现方法70的一个方面，即在急冷水沉降器610中向急冷水塔流出物609的乳液613中添加破乳剂612，如图7的方框706所示。
将在方框702进行的ζ电位测量发送到计算机的处理器(例如处理器或控制器607)，该处理器在方框707中分析破乳剂612的剂量率是否最佳。具体地，控制器607可以确定ζ电位是否在所需范围内(例如，其中破乳剂612有效破坏乳液613的范围，由于ζ电位监测器608处于预测性取向)。如果ζ电位在所需范围内，则方框708不执行任何操作。如果ζ电位不在所需范围内，则在方框709，控制器607指示处理单元601改变剂量率以将乳液613的ζ电位置于所需范围内，从而获得用于破坏乳液613的有效剂量率。应当注意，在本发明的实施方案中，在通过在线ζ电位监测器608监测急冷水流出物609之后但在将其输送到急冷水沉降器610之前，可以添加破乳剂612至急冷水流出物609。方法70或其各方面可以根据需要且以所需的任何间隔重复。
虽然本发明的实施方案已经参照图3、图5和图7的方框进行了描述，应当理解，本发明的操作不限于图3、图5和图7中所示的特定方框和/或方框的特定顺序。因此，本发明的实施方案可以使用不同于图3、图5和图7的顺序的各种步骤提供如本文所述的功能。本发明将通过具体的实施例来进行更详细的描述。提供以下实施例仅用于说明目的，并不旨在以任何方式限制本发明。本领域技术人员将容易地认识到可以改变或修改各种非关键参数以产生基本相同的结果。
实施例1(乙烯制备装置的工艺用水的ζ电位测量)
为了说明ζ-电位与破乳剂剂量率的关系，对来自乙烯装置的急冷水塔回路的工艺用水样品进行测试。ζ电位测量是离线测量。表1列出了水中有机物的分布。使用内部标准计算回收率。工艺用水中的总有机物约为1900ppm(0.19重量％)。将高分子量阳离子破乳剂(聚DADMAC，Nalco Chemical Company，U.S.A.)以不同浓度添加至工艺用水样品中。然后，测量不同浓度的破乳剂下工艺用水的ζ电位。图1显示这些测试的结果。图1是工艺用水的ζ电位与添加到工艺以水中的阳离子破乳剂的量的关系图。
表1
如图1中的结果所示，工艺以水的初始ζ电位非常负，约为-90mV。但是当加入0.5ppm和1ppm的破乳剂时，ζ电位增加至约0mV，该ζ电位对于破乳是最佳的。当破乳剂的量增加至2ppm时，ζ电位增加至40mV，该ζ电位是相对高的。这种相对高的ζ电位表明乳液再次稳定。在实践中，该测试中使用的破乳剂通常以3ppm至4ppm添加至急冷水塔回路的工艺用水中。因此，该试验表明，在实践中经常发生过量使用破乳剂。该测试进一步表明，进行在线ζ电位测量是关于烃/水乳液状态的信息的有价值来源并表明如何实施破乳剂的剂量率以破坏乳液。从图1可以看出，ζ电位的最优范围可以为-30mV至+30mV。

Claims (20)

1.一种处理在乙烯制备中由急冷过程产生的乳液的方法，其包括：
向用于乙烯制备的急冷水塔和/或急冷水回路中的烃/水乳液中添加破乳剂；
在线监测急冷水塔和/或急冷水回路中的烃/水乳液的ζ电位；和
响应于ζ电位的在线监测，改变添加到烃/水乳液中的破乳剂的量，使得破乳剂的量有效地破坏乳液。
2.根据权利要求1所述的方法，其中改变破乳剂的量使得所述乳液的ζ电位为-30mV至+30mV。
3.根据权利要求1所述的方法，其中改变破乳剂的量使得所述乳液的ζ电位为-5mV至+5mV。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其还包括：
监测流入急冷水塔的烃流的一个或多于一个理化参数。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述一个或多于一个理化参数选自：沸点、临界点、表面张力和蒸气压。
6.根据权利要求4所述的方法，其还包括：
响应于一个或多于一个理化参数的监测和ζ电位的在线监测，改变添加到烃/水乳液中的破乳剂的量，使得破乳剂的量有效地破坏乳液。
7.根据权利要求6所述的方法，其中改变破乳剂的量使得所述乳液的ζ电位为-30mV至+30mV。
8.根据权利要求6所述的方法，其中改变破乳剂的量使得所述乳液的ζ电位为-5mV至+5mV。
9.根据权利要求1所述的方法，其中在急冷水塔和/或急冷水回路中的某处添加破乳剂，使得所述破乳剂有效地破坏急冷水塔和/或急冷水回路中的烃/水乳液。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述破乳剂包含阳离子破乳剂。
11.一种处理在乙烯制备中由急冷过程产生的乳液的方法，其包括：
将第一破乳剂添加到用于乙烯制备的急冷水塔和/或急冷水回路中的烃/水乳液中；
在线监测急冷水塔和/或急冷水回路中的烃/水乳液的ζ电位；
响应于烃/水乳液的ζ电位的在线监测，改变添加到急冷水塔和/或急冷水回路中的烃/水乳液中的所述第一破乳剂的量；
使来自急冷水塔和/或急冷水回路的流出物流到急冷水沉降器；
在线监测来自急冷水塔和/或急冷水回路的流出物的ζ电位；
向来自急冷水塔和/或急冷水回路的流出物中添加第二破乳剂；
在线监测来自急冷水塔和/或急冷水回路的流出物的ζ电位；和
响应于流出物的ζ电位的在线监测，改变添加到来自急冷水塔和/或急冷水回路的流出物中的所述第二破乳剂的量。
12.根据权利要求11所述的方法，其中改变所述第一破乳剂和所述第二破乳剂的量，使得急冷水塔和/或急冷水回路中的烃/水乳液的ζ电位和来自急冷水塔和/或急冷水回路的流出物的ζ电位为-30mV至+30mV。
13.根据权利要求11所述的方法，其中改变所述第一破乳剂和所述第二破乳剂的量，使得急冷水塔和/或急冷水回路中的烃/水乳液的ζ电位和来自急冷水塔和/或急冷水回路的流出物的ζ电位为-5mV至+5mV。
14.根据权利要求11所述的方法，其中改变破乳剂的量使得乳液的ζ电位为-5mV至+5mV。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中在急冷水塔和/或急冷水回路中的某处添加第一破乳剂，使得所述破乳剂有效地破坏急冷水塔和/或急冷水回路中的烃/水乳液。
16.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中将所述第二破乳剂添加到急冷水沉降器中的来自急冷水塔和/或急冷水回路的流出物中。
17.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中在将来自急冷水塔和/或急冷水回路的流出物进料至急冷水沉降器之前，将所述第二破乳剂添加到来自急冷水塔和/或急冷水回路的流出物中。
18.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中所述第一破乳剂和所述第二破乳剂中的至少一种包含阳离子破乳剂。
19.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中所述第一破乳剂与所述第二破乳剂不同。
20.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中所述第一破乳剂与所述第二破乳剂相同。
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