CN113574138B - 用于在运转中除焦的方法 - Google Patents

Abstract

在一些实例中，烃进料流可以被引入到包括第一辐射炉管和第二辐射炉管的热解炉。所述烃进料的至少一部分可以被在所述第一辐射炉管和所述第二辐射炉管中热解以产生热解流出物和在所述第一辐射炉管和所述第二辐射炉管的每一个的内表面上沉积焦炭。进入所述第一辐射炉管的烃进料的流量可以被降低，并且进入所述第二辐射炉管的烃进料的流量可以被保持，其中进入所述热解炉的烃进料的流量可以被降低约10vol.％‑约90vol.％。包括压力>690kPag的蒸汽的除焦进料可以被引入到所述热解炉的第一辐射炉管，以除去沉积在第一辐射炉管内表面上的焦炭的至少一部分。

Description

用于在运转中除焦的方法

技术领域

本申请要求2019年3月20日提交的美国临时申请号62/821,133和2019年7月23日提交的欧洲专利申请号19187733.1的优先权和权益，它们的公开内容通过引用整体并入本文。

本文中公开的实施方案总体上涉及用于生产烯烃，特别是低分子量烯烃如乙烯的烃的热裂解。更具体地，这样的实施方案涉及去除在这样的热裂解方法过程中形成的焦炭沉积物。

背景

焦炭是不希望的蒸汽裂解副产物，其在蒸汽裂解炉的内炉管表面如辐射炉管的内表面上形成。焦炭的存在减少向所述辐射炉管中的被加热原料和蒸汽混合物的热传递，这导致低于所需量的热裂解。焦炭的存在还能够导致辐射炉管组成发生不希望的变化，例如作为渗碳的结果导致辐射炉管劣化。因此，期望在周期性“除焦”模式期间从一个或多个炉炉管去除焦炭，在该模式期间至少一些炉炉管(例如所有炉子的辐射炉管)被指定用于除焦。

在行业内，从裂解炉的辐射和骤冷系统中去除焦炭的常规方法是蒸汽-空气除焦。在该方法中，到所述炉子中的烃进料被中断，并且蒸汽通过所述炉子以从中除去任何残留的烃进料。炉流出物被从烯烃装置的回收段重新引导至除焦系统。空气被添加到通过炉子的蒸汽中，并且加热的空气/蒸汽混合物通过受控燃烧去除焦炭沉积物。虽然蒸汽-空气除焦在从裂解炉的辐射炉管和骤冷系统中去除焦炭沉积物方面是有效的，但其缺点是需要在所述除焦方法的持续时间内完全停止由所述炉子生产烯烃。

开发在运转中除焦方法的先前尝试也具有明显的缺点。如果除焦物流是单独的蒸汽，那么离开对流段和进入炉子辐射段的温度(称为横跨温度)可能会超过通常用于建造该段炉子的材料的能力。为了将横跨温度保持在常用材料的能力范围内，需要向蒸汽中加水或使用低压蒸汽。水和低压蒸汽的使用都是不受欢迎的，因为它们降低了操作员的灵活性，使得在除焦操作期间更难做出响应。

因此需要用于热解炉运转中除焦的改进方法。

概述

本公开提供了用于在运转中除焦的方法。在一些实例中，所述方法可以包括烃热解方法。烃进料流可以被引入到包括第一辐射炉管和第二辐射炉管的热解炉。所述烃进料的至少一部分可以被在所述第一辐射炉管和所述第二辐射炉管中热解以产生热解流出物和在所述第一辐射炉管和所述第二辐射炉管的每一个的内表面上沉积焦炭。进入所述第一辐射炉管的烃进料的流量可以被降低，并且进入所述第二辐射炉管的烃进料的流量可以被保持，其中进入所述热解炉的烃进料的流量可以被降低约10vol.％-约90vol.％。包括压力≥690kPag，特别是≥930kPag的蒸汽的除焦进料可以被引入到所述热解炉的第一辐射炉管，以除去沉积在第一辐射炉管内表面上的焦炭的至少一部分。

在一些实例中，烃进料流可以被引入到包括第一辐射炉管和第二辐射炉管的热解炉。所述烃进料的至少一部分可以被在所述第一辐射炉管和所述第二辐射炉管中热解以产生热解流出物和在所述第一辐射炉管和所述第二辐射炉管的每一个的内表面上沉积焦炭。进入所述第一辐射炉管的烃进料的流量可以被降低，并且进入所述第二辐射炉管的烃进料的流量可以被保持，其中进入所述热解炉的烃进料的流量可以被降低约10vol.％-约90vol.％。包括压力≥690kPag，特别是≥930kPag的蒸汽的除焦进料可以被引入到所述热解炉的第一辐射炉管，以除去沉积在第一辐射炉管内表面上的焦炭的至少一部分。自动化系统可以用于调节所述热解炉的燃烧速率，以将所述热解炉的横跨温度保持在所述热解炉的目标温度或目标温度以下。

在一些实例中，烃进料流可以被引入到热解炉的至少一个辐射炉管。所述烃进料的至少一部分可以被在所述至少一个辐射炉管中热解，以产生热解流出物和在所述至少一个辐射炉管的内表面上沉积焦炭。进入所述至少一个辐射炉管的烃进料的流量可以被降低，并且可以将包含压力≥690kPag的蒸汽的除焦进料流引入所述热解炉的所述至少一个辐射炉管，以除去沉积在所述至少一个辐射炉管的内表面上的焦炭的至少一部分。

附图简要说明

为了能够详细理解本发明的上述特征的方式，通过参考实施方案可以对以上简要概括的本发明进行更具体的描述，其中一些在附图中图解说明。然而，应当注意，附图仅图解说明了本发明的典型实施方案，因此不应被视为对本发明范围的限制，因为本发明可以允许其它同样有效的实施方案。

图1是根据所描述的一个或多个实施方案的在蒸汽裂化器中在运转中除焦的方法的示意性流程图。

图2是来自实施例1的、显示在蒸汽-水除焦过程中的横跨温度的图。

图3是来自实施例2的、显示在高压蒸汽除焦过程中的横跨温度的图。

图4是来自实施例2的、显示在高压蒸汽除焦过程中的横跨温度的图。

详细描述

应当理解，以下公开描述了用于实现本发明的不同特征、结构和/或功能的几个示例性实施方案。下面描述组件、布置和配置的示例性实施方案以简化本公开；然而，这些示例性实施方案仅被作为实例提供并且不意图限制本发明的范围。另外，本公开在各种示例性实施方案中以及在本文中提供的附图中可能重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身并不规定各种示例性实施方案和/或图中讨论的配置之间的关系。此外，在不脱离本公开的范围的情况下，以下所呈现的示例性实施方案可以被以任何组合方式组合，即来自一个示例性实施方案的任何要素可以用于任何其它示例性实施方案中。

定义

“烃进料”是指包括烃且适合用于通过热解如蒸汽裂解生产C₂₊不饱和烃的任何进料。典型的烃进料包括≥10％烃(重量基础，基于所述烃进料的重量计)，例如≥50％烃，例如≥90％烃，或≥95％烃，或≥99％烃。

在一些实例中，烃进料流可以被在蒸汽裂解炉或热解炉中热解以产生热解流出物和产生焦炭。所产生的焦炭的一部分可以通过降低烃进料的流量和引入包含压力≥690kPag，特别是≥930kPag的蒸汽的除焦进料来除去。

已经惊讶且出乎意料地发现，通过允许在不超过蒸汽裂解炉1的最大横跨温度的情况下进行除焦(包括多个同时的除焦)，使用包含压力≥690kPag，特别是≥930kPag的蒸汽的除焦进料允许更大的操作员灵活性。使用压力≥690kPag，特别是≥930kPag的蒸汽还提供横跨温度控制的显著改善。所述改善的控制减少了横跨温度偏移，这种横跨温度偏移在使用传统的温度控制技术时会发生且进而导致轻烯烃产量的降低。已观察到，传统的横跨温度控制方法(增加或减少蒸汽裂解炉燃烧器负荷)本身会导致不希望的轻烯烃生产损失，因为需要燃烧器负荷的显著变化来实现横跨温度的相对较小变化。提供压力≥690kPag，特别是≥930kPag的蒸汽允许操作员以较小范围的燃烧器负荷变化(和因此较少的因燃烧器负荷降低导致的轻质烯烃生产损失)来调节横跨温度。

图1是根据一个或多个实施方案的在蒸汽裂解或热解炉1中在运转中除焦的方法的示意性流程图。烃进料含有大量的非挥发性物质。在一些实例中，蒸汽裂解炉1可以包括美国专利号7,138,047和美国专利公开号2005/0209495A1中公开的那些。蒸汽裂解炉1可以包括对流段100和辐射段200。可燃气体可以经管道和控制阀提供给燃烧器，燃烧器向烃进料提供辐射热，以通过所述进料的热裂解产生所需的热解流出物。燃烧器可以产生热的气体，其流过所述对流段100和然后经管道离开所述炉子。

烃进料可以被经管道10和阀12引导至第一对流炉管排。被引入到对流炉管13的烃进料可以通过与热烟道气间接接触而被预热。阀12可以被用于调节被引入一个或多个对流炉管13的烃进料的量。对流炉管13可以是布置在用于平行烃进料流的第一炉管排中多个对流炉管中的一个。多个进料管道(未示出)可以将烃进料输送到在第一管排102中的多个平行对流炉管(未示出)中的每一个。在图1中表示了一个进料管道，但是所述方法不限于任何特定数目的进料管道。例如，所述方法可以与具有3、4、6、8、10、12、16或18个进料管道的、用于将总烃进料的相等或不相等部分平行输送到位于所述第一炉管排内的相等数目的对流炉管中的对流段相容。尽管未示出，但所述多个进料管道中的每一个都可以设置有阀(类似于阀12)。换句话说，所述多个管道中的每一个都可以与与对流炉管13平行操作的对流炉管(未显示)流体连通。为简单起见，对所述第一对流炉管排102的描述将集中在炉管13上。在所述管排中的其它对流炉管可以以类似方式操作。

稀释蒸汽可以经由稀释蒸汽管道20通过阀22提供到用于通过来自烟道气的间接热传递进行预热的对流炉管23。阀22可以被用于调节被引入一个或多个对流炉管23的稀释蒸汽的量。预热过的烃进料可以在混合点15中或附近与来自管道20的稀释蒸汽混合、掺合或以其它方式合并，并且烃+蒸汽混合物可以被在对流炉管23中预热。对流炉管23可以是布置在用于平行稀释蒸汽流的第二炉管排中的多个对流炉管中的一个。多个稀释蒸汽管道(未显示)可以将稀释蒸汽输送到所述第二管排104的多个平行对流炉管中的每一个。在图1中表示了一个稀释蒸汽管道，但是所述方法不限于任何特定数目的稀释蒸汽管道。例如，该方法可以与具有3、4、6、8、10、12、16或18个稀释蒸汽管道的、用于将一定量的总稀释蒸汽的多个部分平行输送到位于所述第二对流炉管排104中的相等数目的对流炉管中的对流段相容。尽管未示出，但所述多个稀释蒸汽管道中的每一个都可以设置有阀(类似于阀22)。换句话说，所述多个管道中的每一个都可以与与对流炉管23平行操作的对流炉管(未显示)流体连通。为简单起见，对所述第二对流炉管排104的描述将集中在炉管23上。在所述管排中的其它对流炉管可以以类似方式操作。所述烃+蒸汽混合物可以被在对流炉管23中预热至例如约400℃-约760℃的温度。

或者，所述稀释蒸汽和所述烃进料在被混合在一起之前都可以被在单独的对流炉管中预热。预热过的稀释蒸汽和预热过的烃进料可以被混合、掺合或以其它方式合并。所述烃+蒸汽混合物可以经管道被重新引入到对流段，以在第三对流段管排的对流炉管中预热所述烃+蒸汽混合物。此对流炉管可以是可以被布置在第三管排中的、用于所述烃+蒸汽混合物的平行流的多个对流炉管中的一个。所述方法不限于任何特定数目的对流炉管。例如，该方法可以与具有3、4、6、8、10、12、16或18个对流炉管的、用于平行输送一定量的总烃+蒸汽混合物的多个部分的第三炉管排相容。所述管排中的其它对流炉管可以以类似方式操作。所述烃+蒸汽混合物可以被在这些对流炉管中预热至约400℃-约760℃的温度。

横跨管31可以被用于输送所述预热过的烃+蒸汽混合物至在辐射段200中的辐射炉管40，在那里所述烃可以被热裂解。横跨温度可以使用温度计28测量。辐射炉管40可以是多个辐射炉管中的一个(其它未显示)，所述多个辐射炉管一起可以构成在辐射段200中的辐射炉管排202。进入管道31的所述加热过的混合物的温度可以处于或接近足够的热裂解能够发生的温度。工艺条件例如在对流炉管13中预热的进料的量、在对流炉管23中预热的烃+蒸汽混合物的量、烃进料和稀释蒸汽的相对量、在辐射炉管40中的所述预热过的烃+蒸汽混合物的温度、压力和停留时间以及第一时间间隔的持续时间(在炉管13、23和40中热解模式的持续时间)典型地依赖于所述烃进料的组成、希望的产物的收率和可容忍的在所述炉中(特别是在辐射炉管中)累积的焦炭的量。现在将更详细地描述某些烃进料和用于蒸汽裂解那些进料的工艺条件。本发明不限于这些进料和工艺条件，并且此描述不意味着排除在本发明更广泛范围内的其它进料和/或工艺条件。

烃进料

在某些方面，所述烃进料可以是或包括(但不限于)相对高分子量的烃(“重质原料”)，例如在蒸汽裂解过程中产生相对大量蒸汽裂解器焦油(“SCT”)的那些。重质原料的实例包括下列中的一种或多种：蒸汽裂化瓦斯油和渣油、瓦斯油、取暖油、喷气燃料、柴油、煤油、焦化石脑油、蒸汽裂化石脑油、催化裂化石脑油、加氢裂化油、重整油、残油重整油、费托液体、费托气体、馏出物、原油、常压蒸馏塔底油、减压蒸馏物流(包括塔底油)、瓦斯油冷凝物、来自炼油厂的重质非原始烃流、减压瓦斯油、重瓦斯油、被原油污染的石脑油、常压渣油、重渣油、C4/渣油混合物、石脑油/渣油混合物、瓦斯油/渣油混合物和原油。所述烃进料可以具有≥315℃，≥399℃，≥454℃，或≥510℃的标称终沸点。标称终沸点是指特定样品的99.5wt.％已经达到其沸点时的温度。

任选地，例如当烃进料包含某些重质原料时，蒸汽裂解炉具有与其集成的至少一个汽/液分离装置(有时称为闪蒸罐或闪蒸鼓)。当使用时，所述汽/液分离装置可以被配置为在蒸汽裂解炉辐射段的上游升级所述烃进料(例如通过升级所述烃+蒸汽混合物和/或预热的烃+蒸汽混合物)。当烃进料包括≥1.0wt.的标称沸点≥760℃的非挥发物，例如≥5.0wt.％，例如约5.0wt.％-约50.0wt.％的标称沸点≥760℃的非挥发物时，可能希望将汽/液分离装置与所述炉子集成。当非挥发物包含沥青质时，例如当热解原料的烃基于热解原料的烃组分的重量计包含≥约0.1wt.％，例如≥约5.0wt.％的沥青质时，特别希望将汽/液分离装置与所述热解炉集成。可以利用常规的汽/液分离装置来做到这一点，但本发明不限于此。这样的常规汽/液分离装置的实例可以包括美国专利号7,138,047；7,090,765；7,097,758；7,820,035；7,311,746；7,220,887；7,244,871；7,247,765；7,351,872；7,297,833；7,488,459；7,312,371；6,632,351；7,578,929；和7,235,705中描述的那些。在所述汽/液分离装置中可以从所述烃进料中分离出汽相。分离的汽相可以被从所述汽/液分离器引导至辐射炉管以进行热解。从所述烃进料中分离的液相可以被从所述汽/液分离装置中导出，例如用于储存和/或进一步加工。

在其它方面，所述烃进料可以包含一种或多种相对低分子量的烃(轻质原料)，特别是在其中C₂不饱和物(乙烯和乙炔)产率相对高的那些方面。轻质原料可以包括具有少于5个碳原子的基本上饱和的烃分子，例如乙烷、丙烷和它们的混合物(例如乙烷-丙烷混合物或“E/P”混合物)。对于乙烷裂解，至少75重量％的乙烷浓度是典型的。对于E/P混合物，至少75重量％的乙烷+丙烷浓度是典型的，所述E/P混合物中乙烷的量≥20.0wt.％，例如为约25.0wt.％-约75.0wt.％，基于所述E/P混合物的重量计。所述E/P混合物中丙烷的量可以例如≥20.0wt.％，例如为约25.0wt.％-约75.0wt.％，基于所述E/P混合物的重量计。

蒸汽裂解工艺条件

在某些方面，所述烃+蒸汽混合物可以以约10.0wt.％-约90.0wt.％的量包括蒸汽，基于所述烃+蒸汽混合物的重量计，所述烃+蒸汽混合物的其余部分包括或者是烃进料。在某些方面，所述烃+蒸汽混合物可以通过将离开对流炉管13的预热过的烃与离开对流炉管23的预热过的蒸汽例如以0.1-1.0kg蒸汽/kg烃的比例或者以约0.2-约0.6kg蒸汽/kg烃的比例合并来产生。

合适的蒸汽裂解条件可以包括但不限于使所述烃+蒸汽混合物暴露于≥400℃，例如约400℃-约900℃，约760℃-约1100℃，或约760℃-约880℃的温度(在辐射出口测定)。合适的蒸汽裂解条件可以包括但不限于使所述烃+蒸汽混合物暴露在≥0.1巴(绝压)，≥1巴(绝压)，约0.1-约10巴(绝压)，或约1-约5巴(绝压)的压力下。合适的蒸汽裂解条件可以包括但不限于使所述烃+蒸汽混合物暴露约0.01-约5.0秒或约0.1-约2秒的裂解停留时间。

在某些方面，所述烃进料可以是或包括重质原料，并且所述烃+蒸汽混合物可以包括约0.2kg蒸汽/kg烃-约1kg蒸汽/kg烃。在这些方面，蒸汽裂解条件可以包括以下条件中的一种或多种：(i)约760℃-约880℃的温度；(ii)约1-5巴(绝压)的压力，或(iii)约0.1-2秒的裂解停留时间。辐射炉管40的流出物典型地具有约760℃-约880℃如约790℃的温度。

在其它方面，所述烃进料可以是或包括轻质原料，并且所述烃+蒸汽混合物可以包含约0.2-0.5kg蒸汽/kg烃。在这些方面，蒸汽裂解条件可以包括以下条件中的一种或多种：(i)约760℃-约1100℃的温度；(ii)约1.0-约5.0巴(绝压)的压力，或(iii)约0.10-约2秒的裂解停留时间。辐射炉管40的流出物可以具有约760℃-约1100℃的温度，例如对于乙烷或丙烷进料约900℃的温度。

在辐射段200中已经达到所需程度的热裂解后，可以快速冷却炉流出物。为此，可以经位于骤冷段(未显示)的至少一个直接的油骤冷配件将骤冷油注入到所述热解流出物中。可以平行使用额外的骤冷段，其中辐射炉管(或辐射炉管组)向多个平行骤冷段中的每一个提供总热解流出物的一部分。为简单起见，热解流出物的骤冷可相对于供给单一骤冷区的单一辐射炉管40来描述，但所述方法不限于此方面。将骤冷油添加到炉流出物物流中可以提供从热解流出物直接到所注入的骤冷油的热传递。热解流出物可以主要通过所注入的骤冷油的汽化来冷却。

不管被裂解的烃进料如何，碳质沉积物(“焦炭”)可在蒸汽裂解炉1的一个或多个区域中，例如在辐射炉管40中积累。焦炭会随着时间的推移而积累，并且是烃热解的副产物，它的形成和积累在很大程度上是不可避免的。除了辐射炉管的内表面外，焦炭能够积累在输送烃进料和/或烃+蒸汽混合物的对流炉管中、在横跨管中和在骤冷区中，例如在骤冷区的直接油骤冷连接物、配件和喷嘴中的一个或多个中。

当焦炭积累在辐射炉管的内表面上时，所述积累的焦炭能够减小所述管的有效横截面积，从而需要更高的压力来保持恒定的生产能力。由于焦炭是一种有效的绝缘体，它在管壁上的形成可以伴随着炉管温度的升高以保持裂解效率。然而，高操作温度能够导致辐射炉管寿命的缩短、所需产物收率的降低(主要是由于在较高压力下发生的较小选择性的裂解)以及焦炭积累速率的增加。这些效应导致对辐射炉管可以暴露的温度的实际限制，并且因此降低了通过增加辐射炉管温度来克服焦炭积累的不良影响的灵活性。实际上，在热解模式的开始阶段，当辐射炉管内表面几乎没有或没有积累的焦炭时，辐射炉管能够表现出运行开始温度(“TSOR”)。随着焦炭积累，所述辐射炉管温度能够增加(响应增加的燃烧室燃烧器的热量输出)到预定的运行末期温度(“TEOR”)。可以直接或间接地观察到焦炭积累，例如通过辐射炉管两端的更大压降或辐射炉管流出物的更低温度(在燃烧室燃烧器的基本恒定的热量输出下)表明。辐射炉管温度可以增加(例如通过增加蒸汽裂解炉燃烧器负荷，换言之，通过增加燃烧室燃烧器热量输出)，直到辐射炉管温度处于或接近TEOR，此时辐射炉管和任选地向所述辐射炉管进料的烃+蒸汽管道(或容器)可被指定进行除焦。指定的炉管(和管道/容器)然后可以被从热解模式切换到除焦模式。

所述除焦方法可以包括以下步骤：减少或终止至管排102、104和202中的多个炉管的一部分的烃进料流，向管排102、104和202中的多个炉管的那部分供给除焦进料以进行积累在所述辐射炉管内部或由这样的对流炉管供料的骤冷系统部件上的焦炭的去除，和通过返回所述烃进料流来使管排102、104和202中的多个炉管的所述一部分返回到烃加工操作。术语“多个炉管的一部分”的使用意图指所述多个炉管中的至少一个且少于所有所述多个炉管。

在一些实例中，所述除焦进料可以具有≥690kPag，≥930kPag，≥1200kPag，≥1380kPag，≥1725kPag，或≥1930kPag的压力。在一些实例中，所述除焦进料可以具有690kPag-4140kPag，690kPag-1930kPag，690kPag-1725kPag，930kPag-4140kPag，930kPag-1930kPag，930kPag-1725kPag，1725kPag-4140kPag，930kPag-1380kPag，或1380kPag-1725kPag的压力。在一些实例中，所述除焦进料可以由减压的高压蒸汽(约1725kPag-约4140kPag)、中压蒸汽(约930kPag-约1380kPag)、中高压蒸汽(约1380kPag-约1725kPag)或经常被称为稀释蒸汽的、从炉流出物的冷凝水组分再循环的稀释蒸汽(有效回收的蒸汽)供给。在一些实例中，除焦进料可以由保持在≥690kPag，≥930kPag，≥1200kPag，或≥1380kPag的压力的稀释蒸汽管线供给。在一些实例中，所述除焦进料可以由保持在690kPag-4140kPag，690kPag-1930kPag，690kPag-1725kPag，930kPag-4140kPag，930kPag-1930kPag，930kPag-1725kPag，1725kPag-4140kPag，930kPag-1380kPag，或1380kPag-1725kPag的压力的稀释蒸汽管线供给。在一些实例中，除焦进料可以基本上不含添加的水。在一些实例中，所述除焦进料可以包含≤1wt.％，≤0.1wt.％，或≤0.01wt.％的水，当被引入到所述第一辐射炉管时。在一些实例中，所述除焦进料可以是或包括蒸汽。

所述除焦方法可以包括通过封闭阀12来减少进入对流炉管13的烃进料流的步骤。在一些实例中，进入所述热解炉的烃进料的流量被降低约10vol.％-约90vol.％，约10vol.％-约40vol.％，或约10vol.％-约20vol.％。因为所述烃进料可以被引入到多个对流炉管(未显示)，在运转中除焦可以在所述封闭阀中的一些(未显示)仍然打开以允许一部分烃进料通到对流炉管(未显示)的同时发生。任何数目的进料管道11阀(未显示)可以处于打开位置以允许烃进料通入在第一炉管排中的对流炉管。在一些实例中，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16或17个进料管道阀(未显示)保持打开。在一些实例中，至少1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16或17个进料管道阀(未显示)保持打开。另外，任何数目的进料管道阀(未显示)可以被关闭以减少所述烃进料进入在第一炉管排中的对流炉管(未显示)。在一些实例中，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16或17个进料管道阀(未显示)被关闭以降低进入在第一炉管排中的对流炉管(未显示)的烃进料的流量。在一些实例中，至少1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16或17个进料管道阀(未显示)被关闭以降低进入在第一炉管排中的对流炉管(未显示)的烃进料的流量。在一些实例中，当阀12或多个阀(未显示)被关闭时，所述烃流被终止。

所述除焦进料可以被通过阀22引入到在第二汇集管排104中的对流炉管23以进行在运转中除焦，同时烃进料仍被引入到在第一汇集管排102中的对流炉管(未显示)中。在一些实例中，除焦进料由减压的蒸汽或由炉流出物的冷凝水组分再循环的稀释蒸汽提供。在一些实例中，管道20中的除焦进料可以来自与在热解模式期间使用的蒸汽相同的来源。在一些实例中，所述除焦蒸汽的流量可以为约0.1kg/秒-约6kg/秒。在其中除焦进料的流量相对于热解期间所用的蒸汽的流量增加的一些实例中，压力可以增加以将压力保持在所需的范围内。除焦的流量因此横跨管31和辐射炉管40可以具有减少量的烃进料，例如无烃进料，使得除焦可以在横跨管31和辐射炉管40中发生，同时烃转化仍在没有减少烃进料量的辐射炉管(未显示)中发生。在完成所述除焦步骤之后，可以通过打开阀12以增加烃进料到横跨管31和辐射炉管40的流量来恢复烃转化。在一些实例中，该除焦方法可以在具有减少量的烃进料的任何管中发生。

在一些实例中，从热解至除焦的过渡可以≤60分钟，≤45分钟，≤30分钟，或≤15分钟。当(1)所述烃进料被停止和所述除焦进料已经开始，(2)所述辐射炉管出口温度≥980℃，和(3)横跨温度在一分钟内的平均变化速率≤10℃/小时时，发生了从热解至除焦的过渡。在一些实例中，1，2，3，4，5或6个管道从热解至除焦过渡可以在≤60分钟，≤45分钟，≤30分钟，或≤15分钟内。

在一些实例中，在热解期间采用的蒸汽与烃比可以≤0.45，≤0.40，≤0.35，或≤0.30。尽管不受任何理论束缚，本申请人相信，改善的除焦可以允许所述热解模式在更苛刻的条件如降低的蒸汽与烃比下操作(在更高转化率下的高焦化率操作)。以在更高转化率下的高焦化率操作运行的其他好处可以包括增加的乙烷转化率、减少的水消耗、减少的能源使用和增加的年产量。在一些实例中，热解期间的乙烷转化率可以≥70％，≥75％，≥78％，或≥80％。在一些实例中，可以避免通过水力喷射进行机械清洁。

在一些实例中，在除焦期间或在从热解至除焦的过渡期间所述炉温度可以保持恒定或增加。典型地，在从热解至除焦的过渡期间或在用于在运转中除焦的除焦期间炉温度必须降低。

在除焦期间，可以使用炉燃烧速率或除焦蒸汽速率控制横跨管的温度。在一些实例中，所述热解炉的最大横跨温度和所述热解炉的目标温度可以被比较，以确定所述热解炉的最大燃烧速率，从而保持所述热解炉横跨温度在所述热解炉的目标温度或低于所述热解炉的目标温度。在一些实例中，自动化系统可以保持所述热解炉的横跨温度在所述热解炉的目标温度或低于所述热解炉的目标温度。在一些实例中，横跨温度仪表和动态矩阵控制可以是该方法中使用的自动化系统。在一些实例中，通过自动增加或降低所述热解炉的燃烧速率以保持所述横跨温度低于所述最大横跨温度，自动化系统可以保持所述热解炉的横跨温度在所述热解炉的目标温度或低于所述热解炉的目标温度。

在一些实例中，所述热解炉的最大横跨温度可以低于约700℃，约788℃，约800℃，或约900℃。

实施例

可以参考以下非限制性实施例进一步描述前述讨论。

实施例1(对比)

在此对比实施例中，采用图1中所描述的系统。最初，所述炉子以热解模式运行。烃原料被以2kg/s的流量经多个进料管道10导入对流段100。蒸汽被经多个蒸汽管道20引入到所述炉子以产生烃+蒸汽混合物，该烃+蒸汽混合物包含0.2-0.5kg蒸汽/kg烃。所述烃+蒸汽混合物被在辐射段200中在多个辐射炉管40内热裂解，辐射炉管流出物被经输送管线导入骤冷段。所述辐射炉管中的蒸汽裂解条件包括(i)在760℃-880℃范围内的温度；(ii)在1.0-5.0巴(绝压)范围内的压力，和(iii)在0.10-2.0秒范围内的裂解停留时间。辐射炉管40的流出物具有约790℃(1450°F)的温度。骤冷油被以50kg/s的流量经多个管道提供给骤冷段，以冷却所述辐射炉管流出物。热解模式持续到需要约1080℃(1975°F)的辐射炉管温度来保持所希望的、790℃的辐射炉管流出物温度。然后将所述炉子切换到除焦模式。

在除焦期间，在一些进料管道中停止重质原料流。除焦蒸汽流被经多个管线20中的一些管线引入到对流段。所述除焦蒸汽与在热解模式期间中使用的蒸汽得自相同来源。经入口管道10中的一些管道流到所述对流段的水的总流量为约1.25kg/秒。经所述多个管线20中的一些管线进入所述对流段的蒸汽的总流量为约1.25kg/秒。所述除焦水和所述除焦蒸汽被在对流段100中预热并合并以产生除焦混合物。所述除焦混合物被经所述多个管道输送回所述对流段。所述除焦混合物流过在所述对流和辐射段中的多个管道中的一些以至少部分地将那些管道除焦。在除焦模式期间降低多个燃烧器的热量输出。观察到进入传输管线53的除焦流出物在除焦模式开始阶段具有约871℃(约1600°F)的温度。如图2中显示的，所述水导致温度波动，这导致横跨温度花更长的时间来稳定。温度波动如图2中例示的温度波动应被避免，因为它们可以导致金属中的热疲劳。

实施例2

重复实施例1，但是在除焦过程中，仅一些管道停止所述原料流，并且没有水被引入到其中原料被停止的那些管道。除焦蒸汽与在热解模式期间中使用的蒸汽得自相同来源。经所述多个管线20进入所述对流段的蒸汽的总流量为约2.5kg/秒。没有水被引入到骤冷系统。图3显示了在线蒸汽除焦过程中的横跨温度和比来自实施例1的蒸汽-水除焦更平滑的过渡。所述更平滑的过渡导致快得多的至除焦的过渡。例如，图4显示了使用更高压力的蒸汽和无添加的水在17分钟内的六个仅蒸汽除焦过渡(三个管道1，3，5是从除焦至热解的过渡和三个管道2，4，6是从热解至除焦的过渡)。使用水的单一至除焦过渡可能花费明显更长的时间，如图2中所示。

某些实施方案和特征已经使用一组数值上限和一组数值下限进行描述。应当理解，从任何下限到任何上限的范围已被想到，除非另有说明。某些下限、上限和范围出现在以下一项或多项权利要求中。所有数值都是“约”或“大约”所指示的值，并考虑本领域普通技术人员预期的实验误差和变化。

上面已经定义了各种术语。如果一项权利要求中使用的术语未在上面定义，则该术语应具有相关领域内人员给予该术语的最宽定义，如反映在至少一份印刷出版物或已授权专利中的定义。此外，本申请中引用的所有专利、测试程序和其它文件通过引用完全并入本文，只要这样的公开与本申请不矛盾，并且适用于允许这样的并入的所有司法管辖区。

虽然前述内容针对本发明的实施方案，但在不脱离本发明的基本范围的情况下可以设计本发明的其它和进一步的实施方案，并且本发明的范围由所附权利要求书确定。

Claims (27)

1.烃热解方法，该方法包括:

将烃进料流引入包含第一辐射炉管和第二辐射炉管的热解炉中，以建立进入所述第一和第二辐射炉管的烃进料流；

在所述第一辐射炉管中和在所述第二辐射炉管中热解所述烃进料的至少一部分以产生热解流出物和在所述第一辐射炉管和所述第二辐射炉管中的每一个的内表面上沉积焦炭；

降低进入所述第一辐射炉管的烃进料的流量并保持进入所述第二辐射炉管的烃进料的流量，其中进入所述热解炉的烃进料的流量降低10vol.％-90vol.％；和

将压力≥690kPag的蒸汽作为除焦进料引入所述热解炉的第一辐射炉管，以除去所述沉积在第一辐射炉管内表面上的焦炭的至少一部分，

其中被引入所述第一辐射炉管的除焦进料包含≤1wt.％的水。

2.权利要求1的方法，其中所述除焦进料由保持在≥930kPag的压力的稀释蒸汽管线供给。

3.权利要求1的方法，其中所述除焦进料包含压力≥930kPag的蒸汽。

4.权利要求1的方法，其中所述除焦进料包含压力≥1200kPag的蒸汽。

5.权利要求1的方法，其中所述除焦进料包含压力≥1380kPag的蒸汽。

6.权利要求1-5中任一项的方法，其中所述除焦进料包含由保持在≥1380kPag的压力的稀释蒸汽管线供给的蒸汽。

7.权利要求1-5中任一项的方法，该方法还包括比较所述热解炉的最大横跨温度和所述热解炉的目标温度，以确定所述热解炉的最大燃烧速率，从而保持所述热解炉的横跨温度处于或低于所述热解炉的目标温度。

8.权利要求7的方法，该方法还包括利用自动化系统来保持所述热解炉的横跨温度处于或低于所述热解炉的目标温度。

9.权利要求1-5中任一项的方法，其中所述除焦进料由蒸汽组成。

10.权利要求1-5中任一项的方法，该方法还包括在沉积在第一辐射炉管内表面上的焦炭的那部分已经被除去后，增加进入所述第一辐射炉管的烃进料的流量。

11.权利要求1-5中任一项的方法，其中降低进入所述第一辐射炉管的烃进料的流量的步骤包括终止进入所述第一辐射炉管的烃进料流。

12.权利要求1-5中任一项的方法，其中从热解至除焦的过渡≤60分钟。

13.权利要求1-5中任一项的方法，其中从热解至除焦的过渡≤45分钟。

14.权利要求1-5中任一项的方法，其中从热解至除焦的过渡≤30分钟。

15.权利要求1-5中任一项的方法，其中从热解至除焦的过渡≤15分钟。

16.烃热解方法，该方法包括:

将烃进料流引入包含第一辐射炉管和第二辐射炉管的热解炉以建立进入所述第一和第二辐射炉管的烃进料流；

在所述第一辐射炉管和所述第二辐射炉管中热解所述烃进料的至少一部分以产生热解流出物和在所述第一辐射炉管和所述第二辐射炉管中的每一个的内表面上沉积焦炭；

降低进入所述第一辐射炉管的烃进料的流量并保持进入所述第二辐射炉管的烃进料的流量，其中进入所述热解炉的烃进料的流量降低10vol.％-90vol.％；

将压力≥930kPag的蒸汽作为除焦进料引入所述热解炉的第一辐射炉管，以除去所述沉积在第一辐射炉管内表面上的焦炭的至少一部分；和

调节所述热解炉的燃烧速率，以保持所述热解炉的横跨温度处于或低于所述热解炉的目标温度，

其中被引入到第一辐射炉管的除焦进料包含≤1wt.％的水。

17.权利要求16的方法，其中利用自动化系统来调节所述热解炉的燃烧速率。

18.权利要求17的方法，其中所述自动化系统包含动态矩阵控制。

19.权利要求16-18中任一项的方法，其中(i)所述热解炉的燃烧速率和(ii)被引入到所述第一辐射炉管的除焦进料的量两者都被调节以优化所述热解流出物的组成。

20.权利要求16-18中任一项的方法，其中所述除焦进料由保持在≥930kPag的压力的稀释蒸汽管线供给。

21.权利要求16-18中任一项的方法，其中所述除焦进料包含压力≥1200kPag的蒸汽。

22.权利要求16-18中任一项的方法，其中所述除焦进料包含压力≥1380kPag的蒸汽。

23.权利要求16-18中任一项的方法，其中所述除焦进料由保持在≥1380kPag的压力的稀释蒸汽管线供给。

24.权利要求16-18中任一项的方法，其中所述除焦进料由蒸汽组成。

25.权利要求16-18中任一项的方法，该方法还包括在沉积在第一辐射炉管内表面上的焦炭的那部分已经被除去后，增加进入所述第一辐射炉管的烃进料的流量。

26.权利要求16-18中任一项的方法，其中降低进入所述第一辐射炉管的烃进料的流量的步骤包括终止进入所述第一辐射炉管的烃进料流。

27.权利要求16-18中任一项的方法，其中从热解至除焦的过渡≤15分钟。