CN110036093A - 蒸汽急冷性能改进 - Google Patents

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Abstract

一种通过在蒸汽裂化器急冷系统的急冷水循环回路中分离焦油和水来减少急冷水循环回路中的设备结垢的方法。该方法可包括将来自急冷塔的热解汽油的底部流在并联的至少两个急冷水沉降器中沉降，每个急冷水沉降器产生沉降器烃流和沉降器底部急冷水流。该方法还可包括将包含来自急冷塔的热解汽油的底部流与急冷塔流出水混合以形成组合流。该方法还可以包括将组合流在并联的至少两个急冷水沉降器中沉降以产生沉降器烃流、沉降器底部急冷水流和沉降器生产用水流。

Description

蒸汽急冷性能改进
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年12月7日提交的美国临时申请第62/431196号的优先权，其全部内容通过引用并入本文以用于所有目的。
技术领域
本发明涉及蒸汽裂化器急冷系统。更具体地，本发明涉及减少蒸汽裂化器急冷系统中的结垢，从而改善蒸汽裂化器急冷系统的性能。
背景技术
蒸汽裂化器被用于通过蒸汽裂化烃原料例如石脑油、乙烷和丙烷来制备某些烃，例如乙烯。在蒸汽裂化(热解)过程中，烃在反应器中过热至高达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。然后将过热的烃快速冷却(急冷)以在一定时间点之后停止反应以优化裂化产物收率。在许多过程中在急冷水塔(QWT)中使用水进行过热气体的急冷。过热的裂化气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，其与向上流动的过热裂化气接触，并以此方式冷却过热裂化气和稀释蒸汽。
由于急冷水塔中的过热裂化气与冷凝的稀释蒸汽直接接触，从急冷水塔流出的水与冷凝烃(称为热解汽油)混合。热解汽油可包含诸如芳香族化合物、烯烃和/或二烯烃等的组分。
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，急冷水流出物流被沉降并且水从急冷水沉降器中排出。然后，将来自急冷水沉降器的水送至工艺用水汽提塔(PWS)。工艺用水汽提塔汽提酸性气体和溶解烃的水。在工艺用水汽提塔中汽提后，水被送至DSG(如上所述)。用于为热解炉生成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，并随后循环至工艺用水汽提塔，最后返回至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、工艺用水汽提塔和稀释蒸汽发生器统称为稀释蒸汽系统(DSS)或急冷系统。
图1示出了现有技术的急冷系统10。炉流出物101在急冷塔QC-101的底部进料。以水饱和的原料气体流102离开QC-101的顶部。如图1所示，流103包含热水并从急冷塔烟囱塔板中取出并分成各种流，即急冷水循环流104、流108和流111。急冷水循环流104通过将其热量传递给这些热交换器来驱动下游热交换器，因此，在该热传递中急冷水循环流104被冷却。将急冷水循环流104作为两个单独的流：上部急冷流106和下部急冷流105返回进料至急冷塔QC-101。将流111进料至急冷油/水沉降器QWS-102。QWS-102将流111分离成夹带的油和无油水。无油水作为工艺用水流113被送至下游装置，在加热之前进一步清洁，并用作炉内进料中的稀释蒸汽。将急冷塔底部流110进料至急冷油/水沉降器QWS-101。QWS-101将急冷塔底部流110分离成夹带的油/焦油、底部急冷物和热解气体。将急冷塔底部流107泵送回急冷塔QC-101，以作为急冷塔底部流109的一部分。将流107和流108混合以形成急冷塔底部流109，该急冷塔底部流109在急冷塔烟囱塔板下方进入急冷塔QC-101。焦油从急冷油/水沉降器QWS-101中排出，作为流114。将热解气体流112送至下游苯提取单元。
结垢发生在急冷系统10的设备中。急冷水循环流104中的焦油沉积并在下游热交换器管内积聚。当进料至蒸汽裂化器的原料包含大量丙烷时，急冷系统例如急冷系统10中的结垢会加剧。当蒸汽裂化器原料的丙烷含量高时，重质烃和焦油状物质的制备速率增加，这可能导致急冷水系统热交换器的堵塞和结垢。当热交换器结垢时，急冷水的返回温度升高，这可导致急冷塔顶部温度升高、裂化气压缩机第一级中间冷却器的结垢、以及裂化气压缩机吸入压力增加。急冷系统的设备结垢可能导致能量效率低、生产率低，并且在最坏的情况下，如果过度结垢足以限制急冷系统中工艺用水的流动，则可能导致装置停工以进行清洁。
发明内容
已经发现本发明的系统和方法减少或限制蒸汽裂化器急冷系统中结垢的发生。该系统和方法基于这样的理论，即从急冷水塔(急冷塔)流出的驱动下游热交换器或急冷水使用设备的急冷水循环流中存在的焦油状结垢物质的可能来源可能源自从急冷油/水沉降器流出的流，该流进料至急冷塔底部流。进一步的理论是，急冷塔底部流中的焦油可以夹带在进入急冷塔的烟囱塔板中的上升炉流出物气体流中并进入急冷水循环流，这最终导致设备结垢。鉴于这些理论，提出了急冷水回路设计，其允许在急冷油/水沉降器中足够长的停留时间以改善油/水分离并消除或至少最小化来自急冷油/水沉降器的流中的焦油状结垢物质，该来自急冷油/水沉降器的流作为急冷塔底部流返回急冷水塔。
本发明的实施方案包括通过在蒸汽裂化器急冷系统的急冷水循环回路中分离焦油和水来减少急冷水循环回路中设备结垢的方法。该方法包括在急冷塔中接收炉流出物并用急冷水使急冷塔中的炉流出物急冷以产生(1)包含热解汽油的底部流、(2)急冷塔流出水和(3)气体流。该方法还包括在并联的至少两个急冷水沉降器中沉降包含热解汽油的底部流，每个急冷水沉降器产生沉降器烃流、沉降器底部急冷水流和焦油流。该方法还包括将急冷塔流出水进料至水汽提塔以分离成汽提塔烃流和汽提塔水流。该方法还包括将沉降器底部急冷水流和汽提塔水流再循环至急冷塔。
本发明的实施方案包括通过在蒸汽裂化器急冷系统的急冷水循环回路中分离焦油和水来减少急冷水循环回路中设备结垢的方法。该方法包括在急冷塔中接收炉流出物并用急冷水使急冷塔中的炉流出物急冷以产生(1)包含热解汽油的底部流、(2)急冷塔流出水和(3)气体流。该方法还包括将包含热解汽油的底部流和急冷塔流出水混合以形成组合流。该方法还包括将组合流在并联的至少两个急冷水沉降器中沉降以产生沉降器烃流、沉降器底部急冷水流和沉降器工艺用水流。该方法还包括将沉降器底部急冷水流再循环至急冷塔。
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5％以内，更优选1％以内，最优选0.5％以内。
术语“重量％”、“体积％”或“摩尔％”分别指基于包含组分的材料总重量、总体积或总摩尔数的组分的重量、体积或摩尔百分比。在非限制性实例中，100摩尔材料中的10摩尔组分是10摩尔％的组分。
术语“基本上”被定义为包括10％以内、5％以内、1％以内或0.5％以内的范围。
当在权利要求和/或说明书中使用时，术语“抑制”或“减少”或“防止”或“避免”包括用于实现期望的结果的任何可测量的减少或完全抑制。
在说明书和/或权利要求中使用的术语“有效的”指足以实现期望的、预期的或所需的结果。
当与权利要求或说明书中的术语“包含”、“包括”、“含有”或“具有”结合使用时，在要素前不使用数量词可以表示“一个”，但是它也与“一个或多个”、“至少一个”和“一个或多于一个”的含义一致。
词语“包含”、“具有”、“包括”或“含有”都是包容性的或开放式的并且不排除其他未提及的元素或方法步骤。
本发明的方法可以“包含”整个说明书中公开的特定成分、组分、组合物等，或“基本上由”整个说明书中公开的特定成分、组分、组合物等组成”或“由”在整个说明书中公开的特定成分、组分、组合物等“组成”。
现在在本发明的上下文中描述了二十个实施方案。实施方案1是通过在蒸汽裂化器急冷系统的急冷水循环回路中分离焦油和水来减少急冷水循环回路中设备结垢的方法。该方法包括在急冷塔中接收炉流出物；用急冷水使急冷塔中的炉流出物急冷以产生(1)含有热解汽油的底部流、(2)急冷塔流出水和(3)气体流；在并联的至少两个急冷水沉降器中沉降含有热解汽油的底部流，每个急冷水沉降器产生沉降器烃流和沉降器底部急冷水流；将急冷塔流出水进料至水汽提塔中，分离成汽提塔烃流、汽提塔水流和焦油/油流；并将沉降器底部急冷水流和汽提塔水流再循环至急冷塔的步骤。实施方案2是实施方案1的方法，其中至少两个急冷水沉降器各自包括焦油排出隔室挡板，沉降器的内径与焦油排出隔室挡板的高度之比为4.0/3.4至4.0/3.2；用于排出焦油的一个或多于一个出口，其位于焦油排出隔室挡板和最靠近进料入口喷嘴的沉降器角部之间；底部急冷中间隔室挡板，沉降器的内径与底部急冷中间隔室挡板的高度之比为4.0/3.8至4.0/3.6；用于除去沉降器水的出口，其位于焦油排出隔室挡板和底部急冷中间隔室挡板之间；和用于除去热解气体的出口，其位于底部急冷中间隔室挡板和最靠近热解气体出口的相应急冷水沉降器的角部之间。实施方案3是实施方案2的方法，其中焦油排出隔室挡板位于距离最靠近进料入口喷嘴的相应急冷水沉降器的角部“x”处，其中相应的急冷水沉降器的长度与“x”之比是16.0/10.5至16.0/9.5。实施方案4是实施方案2的方法，底部急冷中间隔室挡板位于距离最靠近热解气体出口喷嘴的相应急冷水沉降器的角部“z”处，其中急冷水沉降器的长度与“z”之比为16.0/1.2至16.0/0.8。实施方案5是实施方案1至4中任一项的方法，其中至少两个急冷沉降器包括卧式圆柱形罐。实施方案6是实施方案1至5中任一项的方法，其中沉降底部流包含使底部流分离为第一流和第二流，使得第一流的质量流量/第二流的质量流量为40/60至60/40。实施方案7是实施方案1至6的方法，其还包括通过位于急冷塔中的底部急冷分配器正上方的塔板捕获焦油物质的步骤。实施方案8是实施方案1至7中任一项的方法，其中物质在至少两个沉降器中的停留时间为20分钟至30分钟。实施方案9是实施方案1至8中任一项的方法，其中沉降器底部急冷水含有包含C9烃和更重的烃的焦油，并且急冷塔流出水含有包含C9烃和更重的烃的焦油。实施方案10是实施方案1至9中任一项的方法，其中至少两个急冷水沉降器包括卧式胶囊形罐，并且卧式胶囊形罐的角部是圆柱形部分与球形部分相交的位置。实施方案11是一种通过在蒸汽裂化器急冷系统的急冷水循环回路中分离焦油和水来减少急冷水循环回路中设备结垢的方法，该方法包括在急冷塔中接收炉流出物；用急冷水使急冷塔中的炉流出物急冷以产生(1)含有热解汽油的底部流、(2)急冷塔流出水和(3)气体流；将含有热解汽油的底部流和急冷塔流出水混合以形成组合流；将组合流在并联的至少两个急冷水沉降器中沉降以产生沉降器烃流、沉降器底部急冷水流、沉降器工艺用水流和焦油/油流；并将沉降器底部急冷水流再循环至急冷塔。实施方案12是实施方案11的方法，其中至少两个急冷水沉降器包括设置在沉降器中的三个分隔挡板，使得沉降器含有四个隔室，沉降器的内径与三个分隔挡板的高度之比为4.3/4.0到4.3/3.6。实施方案13是实施方案12的方法，其中四个隔室是进料平静隔室、底部急冷/焦油排出隔室、工艺用水隔室和热解气体隔室，其中至少两个急冷水沉降器还包括多个从底部急冷/焦油排出隔室引出的排出出口，用于排出焦油；从底部急冷/焦油排出隔室引出的底部急冷出口，用于除去沉降器水；从进料平静隔室引出的排出出口，用于排出焦油；从工艺用水隔室引出的排出出口，用于排出焦油；从工艺用水隔室引出的出口，用于除去沉降器水；从热解气体隔室引出的出口，用于除去热解气体。
实施方案14是一种通过在蒸汽裂化器急冷系统的急冷水循环回路中从分离焦油和水来减少急冷水循环回路中设备结垢的方法，该方法包括在急冷塔中接收炉流出物；用急冷水使急冷塔中的炉流出物急冷以产生(1)含有热解汽油的底部流、(2)急冷塔流出水和(3)气体流；将含有热解汽油的底部流和急冷塔流出水混合以形成组合流；将组合流在并联的至少两个急冷水沉降器中沉降以产生沉降器烃流、沉降器底部急冷水流、沉降器工艺用水流和焦油/油流，至少两个急冷水沉降器各自包括设置在沉降器中的三个分隔挡板，使得沉降器包括四个隔室，沉降器的内径与三个分隔挡板的高度之比为4.3/4.0至4.3/3.6；并将沉降器底部急冷水流再循环至急冷塔。实施方案15是实施方案14的方法，其中四个隔室包括进料平静隔室、底部急冷/焦油排出隔室、工艺用水隔室和热解气体隔室，并且至少两个急冷水沉降器各自还包括多个从底部急冷/焦油排出隔室引出的排出出口，用于排出焦油；从底部急冷/焦油排出隔室引出的底部急冷出口，用于除去沉降器水；从进料平静隔室引出的排出出口，用于排出焦油；从工艺用水隔室引出的排出出口，用于排出焦油；从工艺用水隔室引出的出口，用于除去沉降器水；从热解气体隔室引出的出口，用于除去热解气体；并将沉降器水流再循环至急冷塔。实施方案16是实施方案11至15中任一项的方法，其中至少两个急冷沉降器包括卧式圆柱形罐。实施方案17是实施方案11至16中任一项的方法，其中沉降组合流包括使组合流分离为第一流和第二流的步骤，使得第一流的质量流量/第二流的质量流量为40/60至60/40。实施方案18是实施方案11至17中任一项的方法，其还包括通过位于急冷塔中的底部急冷分配器正上方的塔板捕获焦油物质的步骤。实施方案19是实施方案11至18中任一项的方法，其中物质在至少两个沉降器中的停留时间为20分钟至30分钟。实施方案20是实施方案11至19中任一项的方法，其中沉降器底部急冷水含有包含C9烃和更重的烃的焦油，并且急冷塔流出水含有包含C9烃和更重的烃的焦油。
根据以下附图、详细说明和实施例，本发明的其他目的、特征和优点将变得明显。然而，应该理解的是，附图、详细说明和实施例虽然表明了本发明的具体实施方案，但是仅以说明的方式给出，并不意味着限制。另外，预期根据该详细描述，本发明的精神和范围内的改变和修改对于本领域技术人员而言将变得明显。在其他实施方案中，来自具体实施方案的特征可以与来自其他实施方案的特征组合。例如，来自一个实施方案的特征可以与来自任何其他实施方案的特征组合。在进一步的实施方案中，可以将附加特征添加到本文描述的具体实施方案中。
附图说明
为了更完整地理解，参考结合附图的以下描述，其中：
图1示出了现有技术的急冷系统；
图2示出了根据本发明的实施方案的设计用于减少急冷系统中的设备结垢的急冷系统；
图3示出了根据本发明的实施方案的减少急冷系统中设备结垢的方法；
图4示出了根据本发明实施方案的急冷油/水沉降器；
图5示出了根据本发明的实施方案的设计用于减少急冷系统中设备结垢的急冷系统；
图6示出了根据本发明实施方案的减少急冷系统中设备结垢的方法；和
图7示出了根据本发明实施方案的急冷油/水沉降器。
具体实施方式
已经发现了减少或限制蒸汽裂化器急冷系统中发生结垢的系统和方法。所发现的系统和方法允许在急冷油/水沉降器中具有足够长的停留时间，从而改善油/水分离并消除或至少最小化来自急冷油/水沉降器的流中的焦油状结垢物质，该来自急冷油/水沉降器的流作为急冷塔底部流返回急冷水塔。
图2示出了根据本发明实施方案的与急冷水塔回路有关的系统20。炉流出物201在急冷塔QC-201的底部进料。在急冷塔QC-201中，用循环水洗涤炉流出物201以使其急冷并停止其他会导致对轻烯烃(C2至C4烯烃，优选乙烯和/或丙烯)产物的选择性损失的热副反应。可以用水饱和的原料气流202离开急冷塔QC-201的顶部并可以进料到裂化气压缩机(CGC)，之后可以在下游单元中进一步处理/分离。如图2所示，流203可以包含热水并可以从急冷塔烟囱塔板中取出并分成各种流，即急冷水循环流204、流208和流211。急冷水循环流204可以通过将其热量传递给这些热交换器来驱动下游热交换器，因此，在热传递过程中急冷水循环流204被冷却。可以将急冷水循环流204作为两个单独的流：上部急冷流206和下部急冷流205返回进料至急冷塔QC-201。
流211可以绕过急冷油/水沉降器QWS-201和QWS-202并且直接在过滤器的上游进料，并且在流211通过过滤器后，将其指定为流212并且将其送至下游工艺用水清洁单元以清洁后再送至下游稀释蒸汽发生装置。如果少量轻油溶解在流211中，则可以在下游水汽提塔中汽提这种轻油并返回到急冷塔QC-201。
急冷塔底部流210可以分成急冷塔底部流210A和急冷塔底部流210B。在本发明的实施方案中，可以分离急冷塔底部流210，使得急冷塔底部流210A/急冷塔底部流210B的质量流量之比为40/60至60/40，优选为50/50或其左右。可以将急冷塔底部流210A进料至急冷油/水沉降器QWS-201。QWS-201将急冷塔底部流210A分离成夹带的油/焦油、底部急冷物和热解气体。热解气体被指定为流213。底部急冷物可以作为流207A泵送回急冷塔QC-201，其形成急冷塔底部流209的一部分。可以将急冷塔底部流210B进料至急冷油/水沉降器QWS-202。QWS-202将急冷塔底部流210B分离成夹带的油/焦油、底部急冷物和热解气体。热解气体被指定为流215。流213和流215混合在一起并变成流216，可以将该流216送至下游的苯单元。底部急冷物可以作为流207B泵送回急冷塔QC-201，其形成急冷塔底部流209的一部分。换句话说，将流207A、流207B和流208混合，并且混合物作为急冷塔底部流209在急冷塔烟囱塔板正下方进入急冷塔QC-201。焦油可以作为流214从急冷油/水沉降器QWS-201中排出，以及作为流214A从急冷油/水沉降器QWS-202中排出。流214和214A组合形成流214C，将该流214C送至焦油处理分离器。
参考图3并且与前述系统描述一致，本发明的实施方案包括方法30，该方法30是通过在蒸汽裂化器急冷系统的急冷水循环回路中分离焦油和水来减少急冷水循环回路中设备结垢的方法。该方法可以包括在方框300处接收急冷塔中的炉流出物。方法30的方框301可包括用急冷水使急冷塔中的炉流出物急冷以产生(1)包含热解汽油的底部流、(2)急冷塔流出水和(3)气体流。在方框301的急冷之后，在方框302，方法30可以包括将包含热解汽油的底部流在并联的两个或多于两个急冷水沉降器中沉降以产生沉降器烃流(热解气体)、沉降器急冷底部水流和焦油流。急冷水沉降器可各自配置为下面描述的急冷油/水沉降器40。方法30的方框303可以包括将急冷塔流出水进料至水汽提塔以分离成汽提塔烃流和汽提塔水流。然后，在方框304，方法30可以包括将沉降器水底部急冷流和汽提水流再循环至急冷塔。
在本发明的实施方案中，急冷油/水沉降器QWS-201和QWS-202可以如此配置，使得其中的停留时间使油/水分离最大化，从而消除或至少最小化急冷塔底部流209中的焦油状结垢物质夹带物。
图4显示了根据本发明实施方案的急冷油/水沉降器40中的这种构造。如图所示，急冷油/水沉降器40可以是卧式胶囊形罐，尽管在本发明的实施方案中可以使用其他形状(例如，卧式圆柱形罐)。在本发明的实施方案中，急冷油/水沉降器40包括卧式胶囊形罐，卧式胶囊形罐的角部是圆柱形部分与球形部分相交的位置。应注意的是，在图4中，长度和高度的值可以是任何单位，因为所示的值是不同长度和高度如何彼此相关的实例。
急冷油/水沉降器40可包括进料入口405以接收例如流210A或流210B。急冷油/水沉降器40可包括焦油排出隔室400、底部急冷隔室401和热解气体隔室402。焦油排出隔室挡板403和其所在的竖直平面可以将焦油排出隔室400与底部急冷隔室401分开。底部急冷中间隔室挡板404可以是急冷隔室401和热解气体隔室402之间的分离点。在本发明的实施方案中，急冷油/水沉降器40的长度(“L”)/焦油排出隔室挡板403的高度可以为16/3.4至16/3.2，优选16/3.3或其左右。在本发明的实施方案中，急冷油/水沉降器40的内径“d”与排出隔室挡板403的高度之比为4.0/3.4至4.0/3.2，优选为4/3.3。焦油排出隔室挡板403可以位于距离最靠近进料入口喷嘴405的急冷油/水沉降器40的角部“x”处。急冷油/水沉降器40的长度(“L”)/“x”之比可以为16.0/10.5至16.0/9.5，优选为16/10或其左右。
急冷油/水沉降器40还可包括一个或多于一个喷嘴406-1至406-6，用于从急冷油/水沉降器40中排出焦油。喷嘴406-1至406-6可以位于焦油排出隔室挡板和最靠近进料入口喷嘴的沉降器的角部之间，使得喷嘴406-1至406-6可以从焦油排出隔室400中排出焦油。
急冷油/水沉降器40还可包括底部急冷中间隔室挡板404，其配置成使得急冷油/水沉降器40的内径(“d”)与底部急冷中间隔室挡板404的高度比可为4.0/3.8至4.0/3.6，优选为4.0/3.7或其左右。在本发明的实施方案中，底部急冷中间隔室挡板404位于距离最靠近热解气体出口喷嘴的沉降器角部“z”处。在本发明的实施方案中，急冷油/水沉降器40的长度(“L”)/“z”之比为16.0/1.2至16.0/0.8。
急冷油/水沉降器40还可包括用于沉降器底部急冷水的出口407，该出口407位于焦油排出隔室挡板403和底部急冷中间隔室挡板404之间。急冷油/水沉降器40还可包括用于热解气体的热解出口408。热解出口408可位于底部急冷中间隔室挡板404和最接近热解出口408的急冷油/水沉降器40的角部之间。
在本发明的实施方案中，急冷油/水沉降器QWS-201和QWS-202可具有急冷油/水沉降器40的构造。尽管在图2中显示了两个急冷油/水沉降器，但本发明的实施方案可以使用如本文所述的任何数量的急冷水沉降器(例如，1个、2个、3个、4个、5个或多于5个)。
参考图2，在本发明的实施方案中，急冷塔QC-201中的塔板可以配置成捕获焦油/结垢物质。例如，一个或多于一个角铁塔板可以安装在急冷塔QC-201中的底部急冷分配器的正上方。这样的塔板位置可以帮助捕获可能仍然包含在流209中的任何焦油/结垢物质并且防止这种焦油/结垢物质进入急冷水循环流204。
在本发明的实施方案中，急冷油/水沉降器40的操作导致物质流过急冷油/水沉降器30，在其中停留时间为20分钟至30分钟，以及其间的所有范围和值，包括值20分钟、21分钟、22分钟、23分钟、24分钟、25分钟、26分钟、27分钟、28分钟、29分钟和30分钟。在本发明的实施方案中，底部急冷流209中的焦油组合物包含C9烃和更重的烃(C9+烃，例如C9、C10、C11、C12等烃)。在本发明的实施方案中，底部急冷塔流出水(流203)中的焦油组合物包含C9烃和更重的烃(C9+，例如C9、C10、C11、C12等烃)。在本发明的实施方案中，焦油液滴的直径为80μm至100μm，以及其间的所有范围和值，包括值80μm、81μm、82μm、83μm、84μm、85μm、86μm、87μm、88μm、89μm、90μm、91μm、92μm、93μm、94μm、95μm、96μm、97μm、98μm、99μm和100μm。
图5显示了根据本发明实施方案的急冷系统50。炉流出物501在急冷塔QC-501的底部进料。在急冷塔QC-501中，用循环水洗涤炉流出物501以使其急冷并停止其他会导致对轻烯烃(C2至C4烯烃，优选乙烯和/或丙烯)产物的选择性损失的热副反应。可以用水饱和的原料气流502在顶部离开QC-501并且可以进料到裂化气压缩机(CGC)，之后可以在下游单元中进一步处理/分离。流503可以包含热水并可以从急冷塔烟囱塔板中取出并分成各种流，即急冷水循环流504、流508和流511，如所示。急冷水循环流504可以通过将其热量传递给这些热交换器来驱动下游热交换器，因此，在热传递过程中急冷水循环流504被冷却。可以将急冷水循环流504作为两个单独的流：上部急冷流506和下部急冷流505返回进料至急冷塔QC-501。
可以将流511与急冷塔底部流510混合以形成组合流。可以将组合流分成流507和流515，使得流507/流515的质量流量比为55/45至65/35，优选为60/40或其左右。可以将流507进料至急冷油/水沉降器QWS-501，并且可以将流515进料至急冷油/水沉降器QWS-502。QWS-501将流507分离成夹带的油/焦油流514A、底部急冷流516A、热解气体流519A和工艺用水流517。工艺用水流517可以在过滤器的上游排出。QWS-502将流515分离成夹带的油/焦油流514B、底部急冷流516、热解气体流519和工艺用水流518。工艺用水流518可以在过滤器的上游排出。泵P-501可以将底部急冷流516从QWS-502泵送至QC-501。流508、流516A和流516形成急冷底部流509。热解气体流519和519A可以分别通过P-502和P-503泵送至下游苯处理单元。可以由从流514A和514B的排出物形成焦油流514。
参考图6并且与前述系统描述一致，本发明的实施方案包括方法60，该方法60是通过在蒸汽裂化器急冷系统的急冷水循环回路中分离焦油和水来减少急冷水循环回路中设备结垢的方法。该方法可以包括在方框600处接收急冷塔中的炉流出物。方法60的方框601可包括用急冷水使急冷塔中的炉流出物急冷以产生(1)包含热解汽油的底部流、(2)急冷塔流出水和(3)气体流。在方框601的急冷之后，在方框602，方法60可以包括混合包含热解汽油的底部流和急冷塔流出水以形成组合流。在方框603，方法60涉及将组合流在并联的两个或多于两个急冷水沉降器中沉降以产生沉降器烃流和沉降器水流。急冷水沉降器可各自配置为下面描述的急冷油/水沉降器70。方法60的方框604可以包括将沉降器水流再循环至急冷塔。
在本发明的实施方案中，急冷油/水沉降器QWS-501和QWS-502可以如此配置，使得在其中的停留时间使油/水分离最大化，从而最小化/消除急冷塔底部流509中的焦油状结垢物质夹带物。
图7显示了根据本发明实施方案的急冷油/水沉降器70中的这种构造。如图7所示，急冷油/水沉降器70可以是卧式胶囊形罐，但是在本发明的实施方案中可以使用其他形状(例如，卧式圆柱形罐)。在本发明的实施方案中，急冷油/水沉降器70包括卧式胶囊形罐，卧式胶囊形罐的角部是圆柱形部分与球形部分相交的位置。应注意的是，在图7中，长度和高度的值可以是任何单位，因为所示的值是不同长度和高度如何彼此相关的实例。
急冷油/水沉降器70可包括进料入口707，用于接收例如流514或流515。急冷油/水沉降器70可包括平静隔室700、底部急冷/焦油隔室701、工艺用水隔室702和热解气体隔室703。分隔挡板704和其所在的竖直平面可以将平静隔室700与底部急冷/焦油隔室701分开。分隔挡板705和其所在的竖直平面可以将底部急冷/焦油隔室701和工艺用水隔室702分开。分隔挡板706和其所在的竖直平面可以将工艺用水隔室702和热解气体隔室703分开。在本发明的实施方案中，急冷油/水沉降器70的长度(“1”)/704、705或706的高度可以为16/4.0至16/3.6，优选为16/3.8或其左右。在本发明的实施方案中，急冷油/水沉降器70的内径“d”与分隔挡板704、705和706的高度比为4.3/4.0至4.3/3.6。分隔挡板704可以位于距离最靠近进料入口喷嘴705的急冷油/水沉降器70的角部“x”处。急冷油/水沉降器70的长度(“l”)/“x”之比可以为16.0/0.3至16.0/0.1，优选为16.0/0.2。
急冷油/水沉降器70还可包括从底部急冷/焦油排出隔室701引出的一个或多于一个排出出口711-1至711-5，用于从急冷油/水沉降器70中排出焦油。急冷油/水沉降器70还可包括从底部急冷/焦油排出隔室701引出的底部急冷出口708，用于除去沉降器水。
急冷油/水沉降器70还可包括从进料平静隔室700引出的排出出口713，用于排出焦油。急冷油/水沉降器70还可包括从关于用水隔室702引出的排出出口712，用于排出焦油。急冷油/水沉降器70还可包括从工艺用水隔室702引出的出口709，用于除去水。
急冷油/水沉降器70还可包括热解出口710，用于从急冷油/水沉降器70中除去热解气体。
在本发明的实施方案中，急冷油/水沉降器QWS-501和QWS-502可具有急冷油/水沉降器70的构造。尽管在图5中显示了两个急冷油/水沉降器，但本发明的实施方案可以使用如本文所述的任何数量的急冷水沉降器(例如，1个、2个、3个、4个、5个或多于5个)。
在本发明的实施方案中，急冷塔QC-501中的塔板可配置成捕获焦油/结垢材料。例如，一个或多于一个角铁塔板可以安装在急冷塔QC-501中的底部急冷分配器的正上方。这样的塔板位置可以帮助捕获可能仍然包含在流509中的任何焦油/结垢材料并且防止这种焦油/结垢材料进入急冷水循环流504。
在本发明的实施方案中，急冷油/水沉降器70的操作导致材料流过急冷油/水沉降器70，在其中停留时间为20分钟至30分钟，以及其间的所有范围和值，包括值20分钟、21分钟、22分钟、23分钟、24分钟、25分钟、26分钟、27分钟、28分钟、29分钟和30分钟。在本发明的实施方案中，底部急冷流509中的焦油组合物包含C9烃和更重的烃(C9+烃，例如C9、C10、C11、C12等烃)。在本发明的实施方案中，底部急冷塔流出水(流503)中的焦油组合物包含C9烃和更重的烃(C9+，例如C9、C10、C11、C12等烃)。在本发明的实施方案中，焦油液滴的直径为80μm至100μm，以及其间的所有范围和值，包括值80μm、81μm、82μm、83μm、84μm、85μm、86μm、87μm、88μm、89μm、90μm、91μm、92μm、93μm、94μm、95μm、96μm、97μm、98μm、99μm和100μm。

Claims (20)

1.一种通过在蒸汽裂化器急冷系统的急冷水循环回路中分离焦油和水来减少急冷水循环回路中设备结垢的方法，所述方法包括：
在急冷塔中接收炉流出物；
用急冷水使急冷塔中的炉流出物急冷以产生(1)包含热解汽油的底部流、(2)急冷塔流出水和(3)气体流；
在并联的至少两个急冷水沉降器中沉降包含热解汽油的底部流，每个急冷水沉降器产生沉降器烃流和沉降器底部急冷水流；
将急冷塔流出水进料至水汽提塔中以分离成汽提塔烃流、汽提塔水流和焦油/油流；和
将沉降器底部急冷水流和汽提塔水流再循环至急冷塔。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少两个急冷水沉降器各自包括：
焦油排出隔室挡板，沉降器的内径与焦油排出隔室挡板的高度比为4.0/3.4至4.0/3.2；
用于排出焦油的一个或多于一个出口，其位于焦油排出隔室挡板和最靠近进料入口喷嘴的沉降器角部之间；
底部急冷中间隔室挡板，沉降器的内径与底部急冷中间隔室挡板的高度比为4.0/3.8至4.0/3.6；
用于除去沉降器水的出口，其位于焦油排出隔室挡板和底部急冷中间隔室挡板之间；和
用于除去热解气体的出口，其位于底部急冷中间隔室挡板和最靠近热解气体出口的相应急冷水沉降器的角部之间。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述焦油排出隔室挡板位于距离最靠近进料入口喷嘴的相应急冷水沉降器的角部“x”处，其中相应的急冷水沉降器的长度与“x”之比为16.0/10.5至16.0/9.5。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述底部急冷中间隔室挡板位于距离最靠近热解气体出口喷嘴的相应急冷水沉降器的角部“z”处，其中急冷水沉降器的长度与“z”之比为16.0/1.2至16.0/0.8。
5.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其中所述至少两个急冷沉降器包括卧式圆柱形罐。
6.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其中沉降所述底部流包括使底部流分离为第一流和第二流，使得第一流的质量流量/第二流的质量流量为40/60至60/40。
7.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其还包括：通过位于急冷塔中的底部急冷分配器正上方的塔板捕获焦油物质的步骤。
8.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其中物质在所述至少两个沉降器中的停留时间为20分钟至30分钟。
9.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其中所述沉降器底部急冷水包含含有C9烃和更重的烃的焦油，并且所述急冷塔流出水包含含有C9烃和更重的烃的焦油。
10.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其中所述至少两个急冷水沉降器包括卧式胶囊形罐，并且所述卧式胶囊形罐的角部是圆柱形部分与球形部分相交的位置。
11.一种通过在蒸汽裂化器急冷系统的急冷水循环回路中分离焦油和水来减少急冷水循环回路中设备结垢的方法，该方法包括在急冷塔中接收炉流出物；用急冷水使急冷塔中的炉流出物急冷以产生(1)包含热解汽油的底部流、(2)急冷塔流出水和(3)气体流；将包含热解汽油的底部流和急冷塔流出水混合以形成组合流；将组合流在并联的至少两个急冷水沉降器中沉降以产生沉降器烃流、沉降器底部急冷水流、沉降器工艺用水流和焦油/油流；和将沉降器底部急冷水流再循环至急冷塔。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述至少两个急冷水沉降器包括：设置在沉降器中的三个分隔挡板，使得沉降器包括四个隔室，沉降器的内径与三个分隔挡板的高度比为4.3/4.0至4.3/3.6。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述四个隔室是进料平静隔室、底部急冷/焦油排出隔室、工艺用水隔室和热解气体隔室，其中所述至少两个急冷水沉降器还包括：
多个从底部急冷/焦油排出隔室引出的排出出口，用于排出焦油；
从底部急冷/焦油排出隔室引出的底部急冷出口，用于除去沉降器水；
从进料平静隔室引出的排出出口，用于排出焦油；
从工艺用水隔室引出的排出出口，用于排出焦油；
从工艺用水隔室引出的出口，用于除去沉降器水；
从热解气体隔室引出的出口，用于除去热解气体。
14.一种通过在蒸汽裂化器急冷系统的急冷水循环回路中分离焦油和水来减少急冷水循环回路中设备结垢的方法，所述方法包括：
在急冷塔中接收炉流出物；
用急冷水使急冷塔中的炉流出物急冷以产生(1)包含热解汽油的底部流、(2)急冷塔流出水和(3)气体流；
将包含热解汽油的底部流和急冷塔流出水混合以形成组合流；
在并联的至少两个急冷水沉降器中沉降组合流以产生沉降器烃流、沉降器底部急冷水流、沉降器工艺用水流和焦油/油流，所述至少两个急冷水沉降器各自包括：
设置在沉降器中的三个分隔挡板，使得沉降器包括四个隔室，沉降器的内径与三个分隔挡板的高度比为4.3/4.0至4.3/3.6；和
将沉降器底部急冷水流再循环至急冷塔。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述四个隔室包括进料平静隔室、底部急冷/焦油排出隔室、工艺用水隔室和热解气体隔室，并且所述至少两个急冷水沉降器各自还包括：
多个从底部急冷/焦油排出隔室引出的排出出口，用于排出焦油；
从底部急冷/焦油排出隔室引出的底部急冷出口，用于除去沉降器水；
从进料平静隔室引出的排出出口，用于排出焦油；
从工艺用水隔室引出的排出出口，用于排出焦油；
从工艺用水隔室引出的出口，用于除去沉降器水；
从热解气体隔室引出的出口，用于除去热解气体；和
将沉降器水流再循环至急冷塔。
16.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中所述至少两个急冷沉降器包括卧式圆柱形罐。
17.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中沉降所述组合流包括使组合流分离为第一流和第二流，使得第一流的质量流量/第二流的质量流量为40/60至60/40。
18.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其还包括：
通过位于急冷塔中底部急冷分配器正上方的塔板捕获焦油物质。
19.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中物质在至少两个沉降器中的停留时间为20分钟至30分钟。
20.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中沉降器底部急冷水包含含有C9烃和更重的烃的焦油，并且急冷塔流出水包含含有C9烃和更重的烃的焦油。
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