CN115103893A - 节能蒸汽裂解工艺 - Google Patents
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Abstract
公开了一种用于烃进料的蒸汽裂解的方法。方法可以包括用第一骤冷水流加热烃进料流以形成经加热的烃进料流和温度低于第一骤冷水流的第二骤冷水流、对经加热的烃进料流进行蒸汽裂解以形成包含裂解气的裂解流、使裂解流与骤冷水接触以形成包含经骤冷的裂解气的气态流和包含经加热的骤冷水和裂解汽油的粗水流、以及分离粗水流以形成第一骤冷水流。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年2月14日提交的美国临时专利申请序列号62/976984的优先权，其全部内容通过引用整体并入本文。
发明背景
A.技术领域
本发明一般地涉及用于烃的蒸汽裂解的系统和方法。特别地，本发明涉及用于烃进料的蒸汽裂解的系统和方法，其中在蒸汽裂解之前的烃进料用蒸汽裂解反应产生的经加热的骤冷水加热。
B.背景技术
烯烃是需求量不断增长的重要的石油化工产品。低碳烯烃，如乙烯和丙烯，通常通过基于石油的原料(如石脑油、液化石油气、乙烷或丙烷)的蒸汽裂解来制备。在传统的蒸汽裂解工艺中，烃进料用蒸汽预热，并且在蒸汽存在下经预热的烃进料进一步加热到750℃至900℃以裂解烃进料。然后将由烃进料的蒸汽裂解产生的热裂解烃类骤冷，以最小化不希望的反应并优化所需的产物收率。热裂解烃类在骤冷塔中与骤冷水接触以骤冷热裂解烃类。经加热的骤冷水通过冷却水冷却并循环回骤冷塔，作为热裂解烃连续骤冷过程的一部分。这种典型的蒸汽裂解工艺是耗能过程。预热烃进料、冷却经加热的骤冷水和最终裂解进料流中的烃类需要大量能量。
在WO2001004236A1中公开了为这种能量消耗提供解决方案的尝试。该出版物公开了烃类蒸汽裂解的方法。将烃类和水蒸气的经预热的混合物加热至所需温度以裂解烃类并形成烯烃。预热烃混合物和裂解所需的能量由热电联供系统提供，热电联供系统通过燃料燃烧产生转化为电能的热能和机械能。烃类混合物首先通过热电联供提供的热能进行预热，然后使用热电联供提供的电力通过电加热将其加热至所需的裂解温度。然而，该方法使用来自燃料燃烧的其他外部能量来预热烃进料。
发明内容
已经发现为上述与烃类蒸汽裂解工艺中的高能量消耗相关的上述问题中的至少一个提供了解决方案。解决方案可以包括通过与由骤冷蒸汽裂解反应产生的经加热的骤冷水进行热交换来预热用于蒸汽裂解的烃进料。可以通过用经加热的骤冷水预热烃进料而非使用外部能量来减少外部能量消耗。此外，还可以在热交换过程中冷却经加热的骤冷水，与使用冷却水来降低经加热的骤冷水温度的典型工艺相比，冷却经加热的骤冷水需要的外部能量相对较少。例如，可以通过本发明的方法减少或完全避免生产冷却水所需的能量。
在本发明的一个方面，描述了用于烃进料的蒸汽裂解的方法。方法可以包括步骤(a)至(d)中的任意一个、任意组合或所有步骤。在步骤(a)中，烃进料流可以与第一骤冷水流一起加热以形成经加热的烃进料流和第二骤冷水流。经加热的烃进料流可以由自第一骤冷水流至烃进料流的热能传递形成。这种热能传递可以导致第二骤冷水流的温度低于第一骤冷水流的温度。烃进料的加热和第一骤冷水流的冷却可以在不使用任何其他的能量输入(例如，加热或冷却元件、经加热的稀释流、经冷却的水流等)的情况下进行。然而，在其他情况下，其他的能量输入也可以与本发明的方法结合使用。在步骤(b)中，可以通过对经加热的烃进料流的蒸汽裂解来形成含有裂解气的裂解流。在步骤(c)中，裂解流可以与来自骤冷水流的骤冷水(例如骤冷水塔中的骤冷水)接触以形成含有经骤冷的裂解气的气态流和含有经加热的骤冷水的粗水流。在步骤(d)中，可以分离粗水流以形成第一骤冷水流。第一骤冷水流可以包含与粗水流分离的经加热的骤冷水。步骤(b)中的蒸汽裂解可以包括使经加热的烃进料流与稀释蒸汽流接触以形成混合流，并在足以蒸汽裂解混合流中存在的至少一部分烃类并形成裂解流的条件下加热混合流。在一些方面，粗水流还可以包括经冷凝的烃类和/或液态烃类，并且在步骤(d)中，经加热的骤冷水可以与至少一部分经冷凝的烃类和/或液态烃类分离以形成第一骤冷水流。在某些方面，经冷凝的烃类和/或液态烃类可以包含裂解汽油和/或焦油。在一些方面，第一骤冷水流可以具有70℃至120℃、优选76℃至84℃的温度。在一些方面，第二骤冷水流可以具有50℃至100℃、优选78℃至83.5℃的温度。第二骤冷水流可以包含由经加热的骤冷水的热传递形成的经部分冷却的骤冷水。在一些方面，经加热的烃进料流可以具有50℃至100℃、优选70℃至80℃的温度。在一些方面，第二骤冷水流可通过骤冷水冷却器进一步冷却，骤冷水冷却器使用冷却水作为冷却介质以形成骤冷水流。在一些方面，骤冷水流可以具有20℃至70℃、优选35℃至42℃的温度。骤冷水流可以包含骤冷水，即由部分冷的骤冷水的热传递形成的冷的骤冷水。烃进料流可以通过热交换器与和/或不与第一骤冷水流直接接触而被其加热。在一些方面，烃进料流可以不与第一骤冷水流直接接触而被其加热。与烃进料流相比，经加热的烃进料流的温度可以更高，例如比烃进料流高5℃至85℃，优选比烃进料流高40℃至75℃。在一些方面，与第一骤冷水流相比，第二骤冷水流的温度可以低0.5℃至70℃，优选5℃至70℃，更优选低0.5℃至1.5℃。在一些方面，裂解流可以在骤冷水塔中与骤冷水接触。在一些方面，可以在骤冷水分离罐(术语“罐”也包括容器)中分离粗水流以形成第一骤冷水流。
在一些方面，在蒸汽裂解之前和在与稀释蒸汽流接触之前，经加热的烃进料流可以用低压蒸汽流加热以形成第二经加热的烃进料流，并且第二经加热的烃进料流可以在步骤(b)中蒸汽裂解。可以在步骤(b)中通过使第二经加热的烃进料流与稀释蒸汽流接触以形成混合流并在足以形成裂解流的条件下加热混合流来蒸汽裂解第二经加热的烃进料流。在一些方面，低压蒸汽流可具有0.1MPa至2MPa、优选0.35MPa至0.45MPa的压力和/或220℃至280℃的温度。在一些方面，第二经加热的烃进料流可具有100℃至250℃、优选70℃至80℃的温度。与经加热的烃进料流相比，第二经加热的烃进料流的温度可以更高，例如比经加热的烃进料流高5℃至150℃，优选比经加热的烃进料流高40℃至75℃。经加热的烃进料流可以通过热交换器与和/或不与低压蒸汽流直接接触而被其加热。在一些方面，在蒸汽裂解和与稀释蒸汽流接触之前，第二经加热的烃进料流可以用高压蒸汽流进一步加热以形成第三经加热的烃进料流并且可以在步骤(b)中将第三经加热的烃进料流蒸汽裂解。可以在步骤(b)中通过使第三经加热的烃进料流与稀释蒸汽流接触以形成混合流并在足以形成裂解流的条件下加热混合流来蒸汽裂解第三经加热的烃进料流。在一些方面，高压蒸汽流可具有1.5MPa至5MPa、优选4MPa至4.5MPa的压力和/或370℃至390℃的温度。在一些方面，第三经加热的烃进料流可以具有130℃至400℃、优选200℃至400℃、更优选130℃至145℃的温度。第二经加热的烃进料流可以通过热交换器与和/或不与高压蒸汽流直接接触而被其加热。与第二经加热的烃进料流相比，第三经加热的烃进料流的温度可以更高，例如比第二经加热的烃进料流高5℃至200℃，优选比第二经加热的烃进料流高8℃至15℃。步骤(b)中的蒸汽裂解可以在裂解炉中进行。在一些方面，可以将经加热的烃进料流或第二经加热的烃进料流或第三经加热的烃进料流进料至裂解炉的对流段并且可以被进一步加热并且经进一步加热加热的烃进料流或第二经加热的烃进料流或第三经加热的烃进料流可以与稀释蒸汽流接触以形成混合流。在一些方面，可以在裂解炉的辐射段中加热混合流以蒸汽裂解存在于混合流中的至少一部分烃类并形成裂解流。在一些方面，蒸汽裂解可以在700℃至1000℃、或优选820℃至900℃的温度和/或0.05MPa至0.1MPa的压力下进行。混合流中烃与蒸汽的重量比可以为0.3至0.4。烃进料流可以包含一种或多于一种烃类，例如石脑油、液化石油气(LPG)、乙烷或丙烷或它们的任意组合。在一些方面，经骤冷的裂解气可以包含烯烃，例如乙烯、丙烯和/或丁烯。烃进料流可以任选地包含重质烃进料。
本发明的一个方面涉及用于烃进料的蒸汽裂解的系统。系统可以包括裂解炉、骤冷水塔、骤冷水分离器、第一热交换器和骤冷水冷却器。第一热交换器可以被配置为接收(i)来自骤冷水分离器的第一骤冷水流和(ii)烃进料流。第一热交换器可以被配置为在烃进料和第一骤冷水流之间进行热能交换，使得烃进料的温度升高并且第一骤冷水流的温度降低。这种热能交换可以在烃进料与第一骤冷水流之间直接接触或不直接接触的情况下进行。这种热能交换的结果是形成温度高于烃进料流的经加热的烃进料流和温度低于第一骤冷水流的第二骤冷水流。骤冷水冷却器可以被配置为接收来自第一热交换器的第二骤冷水流并冷却，例如降低第二骤冷水流的温度，以形成骤冷水流。骤冷水冷却器可以包括温度低于第二骤冷水流的冷却水，从而发生热能传递，这导致具有较低温度的第二骤冷水流和具有较高温度的冷却水。第二骤冷水流和冷却水之间的热能传递可以在它们之间直接接触和/或不直接接触的情况下发生。在一些情况下，冷却水可以直接与第二骤冷水流接触。在一些其他情况下，第二骤冷水流和冷却水之间的热能传递可以在它们不直接接触的情况下发生。裂解炉可以被配置为接收来自第一热交换器的经加热的烃进料流并且裂解经加热的烃进料流，例如裂解经加热的烃进料流中存在的至少一部分烃类，以形成含有裂解气的裂解流。在一些方面，在蒸汽裂解之前，经加热的烃进料流可以与稀释蒸汽接触以形成混合流，并且裂解炉可以被配置为接收混合流并且裂解存在于混合流中的至少一部分烃类，以形成裂解流。骤冷水塔可被配置为(i)接收来自裂解炉的裂解流和(ii)含有骤冷水的骤冷水流，即来自骤冷水冷却器的骤冷水。骤冷水塔可以被配置为使裂解流与骤冷水接触以形成含有经骤冷的裂解气(例如乙烯、丙烯、丁烯，优选至少乙烯)的气态流和含有经加热的骤冷水和经冷凝的烃类和/或液态烃类的粗水流。骤冷水分离器可被配置为接收粗水流并将经加热的骤冷水与经冷凝的烃类和/或液态烃类分离以形成包含经加热的骤冷水的第一骤冷水流。
在一些方面，系统还可以包括第二热交换器。第二热交换器可以可操作地被放置，例如连接在第一热交换器和裂解炉之间。第二换热器可以被配置为接收来自第一换热器的经加热的烃进料流和低压蒸汽流，并且在直接接触低压蒸汽流或不直接接触低压蒸汽流的情况下加热经加热的烃进料流以形成第二经加热的烃进料流。第二经加热的烃进料流可以与稀释蒸汽接触以形成混合流，并且裂解炉可以被配置为接收混合流并且裂解存在于混合流中的至少一部分烃类，以形成裂解流。
在一些方面，系统还可以包括第三热交换器。第三热交换器可以可操作地被放置，例如连接在第二热交换器和裂解炉之间。第三换热器可以被配置为接收来自第二换热器的第二经加热的烃进料流和高压蒸汽流，并且在直接接触高压蒸汽流或不直接接触高压蒸汽流的情况下加热第二经加热的烃进料流以形成第三经加热的烃进料流。第三经加热的烃进料流可以与稀释蒸汽接触以形成混合流，并且裂解炉可以被配置为接收混合流并且裂解存在于混合流中的至少一部分烃类，以形成裂解流。
在整个本申请讨论了本发明的其他实施方案。关于本发明的一个方面讨论的任何实施方案也适用于本发明的其他方面，反之亦然。本文描述的每个实施方案都被理解为适用于本发明的其他方面的本发明的实施方案。预期本文所讨论的任何实施方案可以相对于本发明的任何方法或组合物来实施，反之亦然。此外，本发明的组合物和系统可用于实现本发明的方法。
以下包括在整个本说明书中使用的各种术语和短语的定义。
术语“约”或“大约”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，术语被定义为偏差在10％以内，优选偏差在5％以内，更优选偏差在1％以内，最优选偏差在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的总重量、总体积或总摩尔数的组分的重量百分比、体积百分比或摩尔百分比。在非限制性实例中，100克材料中的10克组分是10重量％的组分。
术语“基本上”及其变体被定义为包括包含偏差在10％以内、偏差在5％以内、偏差在1％以内或偏差在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”或这些术语的任何变体包括实现期望结果的任何可测量的降低或完全抑制。
说明书和/或权利要求中使用的术语“有效的”是指足以实现希望的、期望的或预期的结果。
当在权利要求或说明书中与术语“包含”、“包括”、“含有”或“具有”结合使用时，要素前无数量词可以表示“一个”，但也与“一个或更多个”、“至少一个”和“一个或多于一个”的含义一致。
短语“和/或”是指“和”或“或”。举例来说，A、B和/或C包括：单独的A、单独的B、单独的C、A与B的组合、A与C的组合、B与C的组合或A、B和C的组合。换言之，“和/或”作为包含性的或来使用。
词语“包含”、“具有”、“包括”或“含有”是包容性的或开放式的，并且不排除其它的、未列举的要素或方法步骤。
本发明的方法和系统可以“包括”、“基本上组成为”或“组成为”在整个说明书中公开的特定成分、组分、组合物、步骤等。关于过渡性短语“基本上组成为”，在一个非限制性方面，本发明的方法和系统的基本和新颖的特征是它们通过用由蒸汽裂解反应骤冷产生的经加热的骤冷水预热烃进料来蒸汽裂解烃进料的能力。
本发明的其他目的、特征和优点将由以下附图、具体实施方式和实施例变得明显。然而，应该理解，附图、具体实施方式和实施例虽然说明了本发明的特定实施方案，但仅以说明的方式给出，并不意味着限制。此外，由该具体实施方式，预期在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将变得明显。在其他实施方案中，来自特定实施方案的特征可以与来自其他实施方案的特征组合。例如，来自特定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。在其他实施方案中，可以将其他特征添加至本文描述的特定实施方案中。
附图说明
受益于以下详细描述并参考附图，本发明的优点对于本领域技术人员而言将变得明显。
图1A是用于加热烃进料以进行蒸汽裂解的本发明实例的示意图。
图1B是用于烃进料的蒸汽裂解的本发明实例的示意图。
图2是用于烃进料的蒸汽裂解的另一个本发明实例的示意图。
图3是用于烃进料的蒸汽裂解的另一个本发明实例的示意图。
尽管本发明易于进行各种修改和替代形式，但其特定实施方案在附图中以实例的方式示出。附图可能不是按比例绘制的。
具体实施方式
已经发现为烃类蒸汽裂解所涉及的高能量成本提供了解决方案。解决方案可以包括使用在蒸汽裂解工艺的工艺步骤中产生的热能来为蒸汽裂解工艺的另一个工艺步骤提供所需的热能，从而可以减少用于第二工艺步骤和整个蒸汽裂解工艺的外部热能。特别地，解决方案可以包括通过与由骤冷蒸汽裂解反应产生的经加热的骤冷水进行热交换来预热用于蒸汽裂解的烃进料。
本发明的这些和其他非限制性方面在以下段落中参考附图作进一步详细讨论。
参考图1A，描述了本发明用于加热烃进料以进行蒸汽裂解反应的系统和方法的一个实例。系统100A可包括第一热交换器102、骤冷水冷却器104、骤冷水塔(QWT)106和骤冷水分离罐(QWSD)108。可以将烃进料流110和第一骤冷水流112进料至第一热交换器102。在第一热交换器102中，烃进料流110可以通过热交换与或不与第一骤冷水流112直接接触而被其加热，以形成经加热的烃进料流114，并且第一骤冷水流112可以通过热交换过程被冷却以形成第二骤冷水流116。经加热的烃进料流114可以具有高于烃进料流110的温度。第二骤冷水流116可以具有低于第一骤冷水流112的温度。可将经加热的烃进料流114进料至裂解炉(未示出)。可以将第二骤冷水流116进料至骤冷水冷却器104。在骤冷水冷却器104中，第二骤冷水流116可以通过热交换与或不与冷水流118直接接触而被其进一步冷却以形成骤冷水流120，并且冷水流118可以通过热交换过程被加热以形成流119。骤冷水流120可以具有低于第二水流116的温度。可以将来自骤冷水冷却器104的骤冷水流120进料至QWT 106。在其他实施方案中，可以将第二骤冷水流116直接进料至QWT 106(未示出)。含有裂解气的裂解流142，例如来自裂解炉(未示出)的热裂解气可被进料至QWT 106。在QWT 106中，裂解流142可以与骤冷水流120接触，以形成含有经骤冷的裂解气(例如，乙烯、丙烯、丁烯等，或其任意组合，优选至少包括乙烯的经骤冷的裂解气)的气态流122和含有经加热的骤冷水的粗水流124。含有经加热的骤冷水的粗水流124可以从QWT 106进入到QWSD 108中。在QWSD108中，可以分离粗水流以形成第一骤冷水流112。第一骤冷水流112可以包含经加热的骤冷水。在一些方面，粗水流124还可以包含经冷凝的烃类和/或液态烃类，并且在QWSD 108中，经加热的骤冷水可以与经冷凝的烃类和/或液态烃类分离以形成第一骤冷水流112。在一些方面，经冷凝的烃类和/或液态烃类可以包含裂解汽油，并且包含从经加热的骤冷水中分离的至少一部分裂解汽油的流126可以离开QWSD 108。可以对含有裂解汽油的流126进行其他的工艺步骤(未示出)。箭头表示各个流的总体流动方向。
参考图1B，描述了本发明用于蒸汽裂解的系统和方法的实例。系统100B可以包括图1的系统100A和裂解炉130。可以使用系统100A加热系统100B的烃进料。从加热烃进料流110获得的经加热的烃进料流114可以与稀释蒸汽流138接触以形成混合流140。可以将混合流进料至裂解炉130并且可以裂解混合流以形成含有裂解气例如热裂解气的裂解流142。在一些方面，在与稀释蒸汽流接触之前经加热的烃进料流可以被进料至裂解炉的对流段并被进一步加热。经进一步加热的烃进料流可以与稀释蒸汽流接触以形成混合流。可以将裂解流142进料至QWT 106。
参考图2，描述了本发明用于蒸汽裂解的系统和方法的实例。系统200可以包括第一热交换器202、骤冷水冷却器204、QWT 206、QWSD 208、第二热交换器228和裂解炉230。可以将烃进料流210和第一骤冷水流212进料至第一热交换器202。在第一热交换器202中，烃进料流210可以通过热交换与或不与第一骤冷水流212直接接触而被其加热，以形成经加热的烃进料流214，并且第一骤冷水流212可以通过热交换过程被冷却以形成第二骤冷水流216。经加热的烃进料流214可以具有高于烃进料流210的温度并且第二骤冷水流216可以具有低于第一骤冷水流212的温度。经加热的烃进料流214可以通过第二热交换器228进料至裂解炉230。可以将低压蒸汽流232和经加热的烃进料流214进料至第二热交换器228。在第二热交换器228中，经加热的烃进料流214可以通过热交换与或不与低压蒸汽流232直接接触而被其加热以形成第二经加热的烃进料流236，并且低压蒸汽流232可以通过热交换过程被冷却以形成流234。第二经加热的烃进料流236可以具有高于经加热的烃进料流214的温度并且低压蒸汽流232可以具有低于流234的温度。第二经加热的烃进料流可以与稀释蒸汽流238接触以形成混合流240。可以将混合流进料至裂解炉230并且可以裂解混合流以形成含有裂解气例如热裂解气的裂解流242。在一些方面，在与稀释蒸汽流接触之前，第二经加热的烃进料流可以被进料至裂解炉的对流段并被进一步加热。经进一步加热的第二经加热的烃进料流可以与稀释蒸汽流接触以形成混合流。可以将裂解流242进料至QWT 206。可以将来自第一热交换器202的第二骤冷水流216进料至骤冷水冷却器204。在骤冷水冷却器204中，第二骤冷水流216可以通过热交换与或不与冷水流218直接接触而被其进一步冷却以形成骤冷水流220，并且冷水流218可以被热交换过程加热以形成流219。骤冷水流220可以具有低于第二骤冷水流216的温度。可以将来自骤冷水冷却器204的骤冷水流220进料至QWT206。在QWT206中，裂解流242可以与骤冷水流220接触，以形成含有经骤冷的裂解气(例如，乙烯、丙烯、丁烯等，或其任意组合，优选至少乙烯)的气态流222和含有经加热的骤冷水的粗水流224。含有经加热的骤冷水的粗水流224可以从QWT 206进入到QWSD 208中。在骤冷水分离器208中，可以将粗水流与包含经加热的骤冷水的第一骤冷水流分离。在一些方面，粗水流还可以包含经冷凝的烃类和/或液态烃类，并且在QWSD 208中，经加热的骤冷水可以与至少一部分经冷凝的烃类和/或液态烃类分离以形成第一骤冷水流。在一些方面，经冷凝的烃类和/或液态烃类可以包含裂解汽油，并且包含从经加热的骤冷水中分离的至少一部分裂解汽油的流226可以离开QWSD 208。可以对含有裂解汽油的流226进行其他的工艺步骤(未示出)。箭头表示各个流的总体流动方向。
参考图3，描述了本发明用于蒸汽裂解的系统和方法的另一个实例。系统300可以包括第一热交换器302、骤冷水冷却器304、QWT 306、QWSD 308、第二热交换器328、第三热交换器344和裂解炉330。系统300的第一热交换器302、骤冷水冷却器304、QWT 306和QWSD 308可以配被配置为分别与系统200的第一热交换器202、骤冷水冷却器204、QWT 206和QWSD308类似。系统300的烃进料流310、第一骤冷水流312、第二骤冷水流316、冷水流318、流319、骤冷水流320、含有经骤冷的裂解气的流322、粗水流324和含有裂解汽油的流326可以被配置为分别类似于系统200的烃进料流210、第一骤冷水流212、第二骤冷水流216、冷水流218、流219、骤冷水流220、包含经骤冷的裂解气的流222、粗水流224和含有裂解汽油的流226。在系统300中，可以将来自第一热交换器的经加热的烃进料流314通过第二热交换器328和第三热交换器344进料至裂解炉330。可以将低压蒸汽流332和经加热的烃进料流314进料至第二热交换器328。在第二热交换器328中，经加热的烃进料流314可以通过热交换与或不与低压蒸汽流332直接接触与而被其加热以形成第二经加热的烃进料流336，并且低压蒸汽流332可以通过热交换过程被冷却以形成流334。第二经加热的烃进料流336可以具有高于经加热的烃进料流314的温度。可以将高压蒸汽流346和第二经加热的烃进料流336进料至第三热交换器344。在第三热交换器344中，第二经加热的烃进料流336可以通过热交换与或不与高压蒸汽流346直接接触与而被其加热以形成第三经加热的烃进料流350，并且高压蒸汽流346可以通过热交换过程被冷却以形成流348。第三经加热的烃进料流350可以具有高于第二经加热的烃进料流336的温度。第三经加热的烃进料流350可以与稀释蒸汽流338接触以形成混合流340。可以将混合流340进料至裂解炉330并且可以裂解混合流340以形成含有裂解气例如热裂解气的裂解流342。在一些方面，在与稀释蒸汽流接触之前，第三经加热的烃进料流可以被进料至裂解炉的对流段并被进一步加热。经进一步加热的第三经加热的烃进料流可以与稀释蒸汽流接触以形成混合流。可将裂解流342进料至QWT 306。箭头表示各个流的总体流动方向。
烃进料流110、210、310可以包含用于蒸汽裂解的烃进料。在一些方面，烃进料可包含石脑油、液化石油气(LPG)、乙烷或丙烷或它们的任意组合。可将来自烃进料流的至少一部分烃进料经由经加热的烃进料流(系统100B)或经加热的烃进料流和第二经加热的烃进料流(系统200)，或经加热的烃进料流、第二经加热的烃进料流和第三经加热的烃进料流(系统300)进料至裂解炉。烃进料流110、210、310可以具有5℃至80℃、优选15℃至80℃、或更优选5℃至40℃的温度。在第一热交换器102、202、302中，烃进料流110、210、310可以通过来自第一骤冷水流112、212、312的热传递而被加热以形成经加热的烃进料流114、214、314。第一热交换器110、210、310可以是本领域已知的热交换器。来自烃进料流110、210、310的烃进料的至少一部分可以被转移，例如，转移至经加热的烃进料流114、214、314。经加热的烃进料流的温度例如在第一热交换器处的流的出口处的温度可以为70℃至100℃或以下中的至少任意一个、等于任意一个或介于任意两者之间：70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃和100℃，优选70℃至80℃。经加热的烃进料流在第一热交换器出口的温度可以比烃进料在其第一热交换器入口的温度高5℃至85℃，或高以下中的至少任意一个、等于任意一个或介于任意二者之间：5℃、15℃、25℃、35℃、45℃、55℃、65℃、75℃和85℃，优选高40℃至75℃。
在第二热交换器228、328中，经加热的烃进料流214、314可以通过来自低压蒸汽流232、332的热传递而被加热以形成第二经加热的烃进料流236、336。第二热交换器228、328可以是本领域已知的热交换器。低压蒸汽流232、332可以包含低压蒸汽。低压蒸汽可以具有220℃至280℃的温度。低压蒸汽的压力可以为0.1MPa至2MPa，优选0.35MPa至0.45MPa或以下中的至少任意一个、等于任意一个或介于任意两者之间：0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、1MPa、1.1MPa、1.2MPa、1.3MPa、1.4MPa、1.5MPa、1.6MPa、1.7MPa、1.8MPa、1.9MPa和2MPa。来自经加热的烃进料流214、374的烃进料的至少一部分可以被转移，例如，转移至第二经加热的烃进料流236、336。第二经加热的烃进料流的温度例如在第二热交换器处的流的出口处的温度可以为100℃至200℃，并且优选125℃至130℃，或以下中的至少任意一个、等于任意一个或介于任意二者之间：100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃、240℃和250℃。第二经加热的烃进料流在第二热交换器出口的温度可以比经加热的烃进料在其第二热交换器入口的温度高5℃至150℃，并且优选50℃至60℃，或高以下中的至少任意一个、等于任意一个或介于任意两者之间：5℃、10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃和150℃。
在第三热交换器344中，第二经加热的烃进料流336可以通过来自高压蒸汽流346的热传递而被加热以形成第三经加热的烃进料流350。第三热交换器344可以是本领域已知的热交换器。高压蒸汽流346可以包含高压蒸汽。高压蒸汽的温度可以为370℃至390℃，压力可以为1.5MPa至5MPa，优选4MPa至4.5MPa或以下中的至少任意一个、等于任意一个或介于任意两者之间：1.5MPa、2MPa、2.5MPa、3MPa、3.5MPa、4MPa、4.5Mpa和5MPa。来自第二经加热的烃进料流336的烃进料的至少一部分可以转移，例如，转移至第三经加热的烃进料流350。第三经加热的烃进料流的温度例如在第三热交换器处的流的出口处的温度可以为200℃至400℃，并且优选135℃至145℃，或以下中的至少任意一个、等于任意一个或介于任意二者之间：200℃、210℃、220℃、230℃、240℃、250℃、260℃、270℃、280℃、290℃、300℃、310℃、320℃、330℃、340℃、350℃、360℃、370℃、380℃、390℃和400℃。第三经加热的烃进料流在其第三热交换器出口的温度可以比第二经加热的烃进料在其第三热交换器入口的温度高5℃至200℃，并且优选10℃至20℃，或高以下中的至少任意一个、等于任意一个或介于任意两者之间：5℃、10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃和200℃。
稀释蒸汽流138、238、338可以包含稀释蒸汽。稀释蒸汽可以与用于蒸汽裂解的烃进料混合以降低烃分压并增加蒸汽裂解的烯烃产率。混合流140、240、340可包含蒸汽，即来自稀释蒸汽流238、338的稀释蒸汽和来自进料流114、236、350的烃进料。混合流140、240、340中烃与蒸汽的重量比可以为0.3至0.4。可以将混合流140、240、340进料至裂解炉130、230、330，并且烃进料可以在裂解炉130、230、330中进行蒸汽裂解。
裂解炉130、230、330可以是本领域已知的裂解炉。在裂解炉130、230、330中，存在蒸汽即稀释蒸汽的烃进料可通过在700℃至1000℃，优选820℃至900℃的温度下加热而裂解，或以下中的至少任意一个、等于任意一个或介于任意二者之间的温度下加热而裂解：700℃、710℃、720℃、730℃、740℃、750℃、760℃、770℃、780℃、790℃、800℃、810℃、820℃、830℃、840℃、850℃、860℃、870℃、880℃、890℃、900℃、910℃、920℃、930℃、940℃、950℃、960℃、970℃、980℃、990℃和1000℃，和/或0.05MPa至0.1MPa的压力下裂解。在一些方面，裂解炉可以具有对流区和辐射区，并且混合流可以在对流区中被预热和/或混合流的蒸汽裂解可以在辐射区中进行。通过裂解炉130、230、330中烃进料的蒸汽裂解产生的裂解流142、242、342可以包含裂解气，即热裂解气。
将裂解流142、242、342骤冷以减少不期望的反应并优化期望的产物例如烯烃产率。通过使裂解流142、242、342与骤冷水流120、220、320接触，裂解流142、242、342可以在QWT 106、206、306中骤冷。骤冷水流可包含骤冷水，即冷骤冷水。骤冷水流，即冷的骤冷水的温度例如在QWT的流入口处的温度可以为20℃至70℃，并且优选35℃至42℃，或以下中的至少任意一个、等于任意一个或介于任意二者之间：20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃和70℃。在QWT 106、206、306中，裂解流的裂解气可以接触骤冷水流的骤冷水并且可以被冷却以形成经骤冷的裂解气。该过程中的骤冷水可以被加热以形成经加热的骤冷水。经骤冷的裂解气可以通过流122、222、322离开QWT 106、206、306。经骤冷的裂解气可以包含烯烃，例如乙烯、丙烯和/或丁烯。流122、222、322可以进行其他的工艺步骤，例如一个或多于一个压缩、干燥和/或分离步骤以获得聚合级烯烃，例如聚合级乙烯、聚合级丙烯和/或聚合级丁烯。经加热的骤冷水可以通过粗水流124、224、324离开QWT 106、206、306。除了经加热的骤冷水之外，粗水流可以包含经冷凝的烃类和/或液态烃类。在一些方面，经冷凝的烃类和/或液态烃类可以包含裂解汽油和/或焦油。经冷凝的烃类和/或液态烃类可以是水混溶的或不混溶的并且可以作为水溶解的烃类、水-烃乳液和/或单独的烃相存在于粗水流中。
可以在QWSD 108、208、308中将至少一部分经冷凝的烃类和/或液态烃类从经加热的骤冷水中分离。QWSD 108、208、308可以是本领域已知的QWSD。在一些方面，裂解汽油可以转移至QWSD 108、208、308的顶部并且可以通过流126、226、336除去。第一骤冷水流112可以包含从QWSD 108、208、308分离的经加热的骤冷水。第一骤冷水流112、212、312，即第一骤冷水流的经加热的骤冷水的温度例如在第一热交换器的流入口处的温度可以为70℃至120℃，并且优选76℃至84℃，或以下中的至少任意一个、等于任意一个或介于任意二者之间：70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃和120℃。
在第一热交换器102、202、302中，来自第一骤冷水流112、212、312的经加热的骤冷水中的热量可以转移至烃进料流110、210、310中的烃进料，以形成经部分冷却的骤冷水。第二骤冷水流116、216、316可以包含经部分冷却的骤冷水。第二骤冷水流112、212、312，即第二骤冷水流的经部分冷却的骤冷水的温度例如在第一热交换器50的流出口处的温度可以为50℃至100℃，并且优选78℃至83.5℃，或以下中的至少任意一个、等于任意一个或介于任意二者之间：50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃和100℃。第二骤冷水流在第一热交换器出口的温度可以比第一骤冷水流在第一热交换器入口的温度低0.5℃至70℃，优选5℃至70℃，并且更优选0.5℃至1.5℃，或低以下中的至少任意一个、等于任意一个或介于任意两者之间：5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃和70℃。
在骤冷水冷却器104、204、304中，第二骤冷水流116、216、316中的经部分冷却的骤冷水可以通过向冷水流118、218、318的传热而进一步冷却，以形成骤冷水，即冷的骤冷水。骤冷水冷却器104、204、304可以是骤冷水冷却器，例如本领域已知的热交换器。骤冷水流120、220、320可以包含来自骤冷水冷却器104、204、304的骤冷水。
在图1至图3中，反应器、装置和/或区域可以包括一个或多于一个加热装置和/或冷却装置(例如，保温、电加热器、壁中的夹套式热交换器)和/或控制器(例如，计算机、流量阀、自动化值等)，可用于控制过程温度和过程的压力。虽然仅示出了一个装置或区域，但应理解多个反应器或区域可以容纳于一个装置中或者多个装置或反应器可以容纳于一个装置中。
尽管已经详细描述了本申请的实施方案及其优点，但是应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的实施方案的精神和范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。此外，本申请的范围不旨在限于说明书中描述的工艺、机器、制品、物质组合物、装置、方法和步骤的特定实施方案。如本领域普通技术人员将从上述公开内容中容易理解的那样，可以利用当前存在的或以后将开发的执行与本文所述的相应实施方案基本相同的功能或实现基本相同的结果的工艺、机器、制品、物质组合物、装置、方法或步骤。因此，所附权利要求旨在将这些工艺、机器、制品、物质组合物、装置、方法或步骤包括在它们的范围内。
实施例
乙烷的蒸汽裂解
对乙烷的蒸汽裂解工艺进行了模拟。运行了两个并行的模拟。在对比工艺即工艺一中，含有乙烷的烃进料流未用骤冷水加热。在根据本发明的一个实施例的工艺即工艺二中，含有乙烷的烃进料流用骤冷水加热。发现与工艺一相比，工艺二中的蒸汽消耗量减少了7％。因此，根据本发明实施例的工艺比对比工艺更节能。
Claims (20)
1.一种用于蒸汽裂解烃类的方法，所述方法包括：
(a)用第一骤冷水流加热烃进料流以形成经加热的烃进料流和温度低于第一骤冷水流的第二骤冷水流；
(b)对经加热的烃进料流进行蒸汽裂解以形成包含裂解气的裂解流；
(c)使裂解流与骤冷水接触以形成包含经骤冷的裂解气的气态流以及包含经加热的骤冷水和裂解汽油的粗水流；和
(d)分离粗水流以形成第一骤冷水流。
2.根据权利要求1所述的方法，其中方法还包括在蒸汽裂解之前用低压蒸汽流加热经加热的烃进料流以形成第二经加热的烃进料流，并且在步骤(b)中对第二经加热的烃进料流进行蒸汽裂解。
3.根据权利要求2所述的方法，其中低压蒸汽流具有0.35MPa至0.45MPa的压力，和/或220℃至280℃的温度。
4.根据权利要求2或3中任一项所述的方法，其中第二经加热的烃进料流的温度为125℃至130℃。
5.根据权利要求2至4中任一项所述方法，其中经加热的烃进料流通过热交换与和/或不与低压蒸汽流直接接触而被其加热。
6.根据权利要求2或5中任一项所述的方法，其中方法还包括在蒸汽裂解之前用高压蒸汽流加热第二经加热的烃进料流以形成第三经加热的烃进料流，并且在步骤(b)中对第三经加热的烃进料流进行蒸汽裂解。
7.根据权利要求6所述的方法，其中高压蒸汽流具有4MPa至4.5MPa的压力，和/或370℃至390℃的温度。
8.根据权利要求6或7中任一项所述的方法，其中第三经加热的烃进料流的温度为135℃至145℃。
9.根据权利要求6或7中任一项所述的方法，其中第二经加热的烃进料流通过热交换与和/或不与高压蒸汽流直接接触而被其加热。
10.根据权利要求1或9中任一项所述的方法，其中使经加热的烃进料流或第二经加热的烃进料流或第三经加热的烃进料流与稀释蒸汽流接触以形成混合流并在步骤(b)中将所述混合流裂解。
11.根据权利要求1或10中任一项所述的方法，其中第一骤冷水流的温度为76℃至84℃。
12.根据权利要求1或11中任一项所述的方法，其中经加热的烃进料流的温度为5℃至40℃。
13.根据权利要求1或12中任一项所述的方法，其中第二骤冷水流的温度为78℃至83.5℃。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中第二骤冷水流用骤冷水冷却器冷却以形成骤冷水。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其中骤冷水的温度为35℃至42℃。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，其中烃进料流通过热交换与和/或不与第一骤冷水流直接接触而被其加热。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的方法，其中使裂解流在骤冷水塔中与骤冷水接触。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的方法，其中在骤冷水分离器中分离粗水流。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的方法，其中蒸汽裂解在820℃至900℃的温度，和/或0.05MPa至0.1MPa的压力下进行。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的方法，其中烃进料流包含石脑油、液化石油气、乙烷或丙烷或其任意组合。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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