CN117178046A - 蒸汽裂化烃进料的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
蒸汽裂化烃进料的方法和系统。所述方法可以包括将第一烃进料引入到布置在燃烧室的第一区段内的辐射盘管(一个或多个)中，以产生具有第一盘管出口温度的第一蒸汽裂化器流出物。可以将第二烃进料引入到布置在燃烧室的第二区段内的辐射盘管(一个或多个)中，以产生具有第二盘管出口温度的第二蒸汽裂化器流出物。所述第一和第二区段可以各自包括一个或多个向其提供热量的燃烧器。每个区段中的燃烧器(一个或多个)可以按基本上相同的燃烧速率操作，使得由每个燃烧器产生的热量可以基本上相同。可以至少部分地基于所述第一烃进料的组成和所述第一盘管出口温度来控制第一烃进料的进料速率。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求申请日为2021年4月19日的美国临时申请号63/176,423的优先权和利益，其公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本文公开的实施方案总体上涉及用于蒸汽裂化烃进料的方法和系统。更具体地，这些实施方案涉及用于蒸汽裂化多种烃进料的方法和系统，其中每种进料在布置在蒸汽裂化炉的燃烧室的不同区段内的一个或多个辐射盘管内裂化。
背景技术
蒸汽裂化是由各种原料产生乙烯和其它产物的主要手段。现代工厂采用优化模型和控制来优化利润。有时，这些模型和控制要求多个进料或多个操作条件，有时以比全炉可以提供的增量更小的增量。在蒸汽裂化器的辐射段内的不同区段内蒸汽裂化两种或更多种不同的进料已被证明是具有挑战性的。
在单个蒸汽裂解炉燃烧室内蒸汽裂化多种烃进料的现有尝试已经实施了分隔壁，以在从独立区到单个对流段的排出烟道气内提供更多独立区。虽然这种布置提供了多种进料容量，但是它以在极高温度的燃烧室内部的分隔壁为代价，所述分隔壁必须具有结构支撑和耐火衬里。在实践中，这导致与单独的炉类似的用地空间要求，从而降低了在单个炉中组合进料的规模效益的大部分经济。此外，分隔壁的复杂性、成本和物理空间要求自然地将炉中的区段限制为至多两个。
因此，仍需要用于蒸汽裂化多种烃进料的改进的方法和系统，其中每种进料在设置在蒸汽裂化炉的燃烧室的不同区段内的一个或多个辐射盘管内裂化。本公开内容满足所述需求及其它需求。
发明内容
发明概述
蒸汽裂化多种烃进料的方法和系统，其中每种进料在布置在蒸汽裂化炉的燃烧室的不同区段内的一个或多个辐射盘管内裂化。在一些实施方案中，蒸汽裂化烃的方法可以包括将第一烃进料引入到布置在蒸汽裂化器的燃烧室的第一区段内的一个或多个辐射盘管中，以产生具有第一盘管出口温度的第一蒸汽裂化器流出物。第一区段可以包括一个或多个向其提供热量的燃烧器。可以将第二烃进料引入到布置在蒸汽裂化器的燃烧室的第二区段内的一个或多个辐射盘管中，以产生具有第二盘管出口温度的第二蒸汽裂化器流出物。第二区段可以包括一个或多个向其提供热量的燃烧器。所述第一和第二区段中的一个或多个燃烧器可以按基本上相同的燃烧速率操作，使得由所述第一和第二区段中的一个或多个燃烧器中的每一个产生的热量基本上相同。可以至少部分地基于所述第一烃进料的组成和所述第一盘管出口温度来控制引入到布置在所述第一区段内的所述一个或多个辐射盘管中的所述第一烃进料的进料速率。
在一些实施方案中，蒸汽裂化一种或多种烃进料的系统可以包括蒸汽裂化器，所述蒸汽裂化器可以包括燃烧室，所述燃烧室具有布置在燃烧室的第一区段内的一个或多个辐射盘管和一个或多个燃烧器以及布置在燃烧室的第二区段内的一个或多个辐射盘管和一个或多个燃烧器。第一区段中的一个或多个辐射盘管可以配置用来经由第一进料控制阀接收第一烃进料和产生具有第一盘管出口温度的第一蒸汽裂化器流出物。第二区段中的一个或多个辐射盘管可以配置用来经由第二进料控制阀接收第二烃进料和产生具有第二盘管出口温度的第二蒸汽裂化器流出物。所述第一和第二区段中的一个或多个燃烧器可以配置用来按基本上相同的燃烧速率操作，使得由所述第一和第二区段中的一个或多个燃烧器中的每一个产生的热量基本上相同。所述第一和第二进料控制阀可以配置用来分别独立地调节引入到第一和第二区段中的一个或多个辐射盘管中的第一和第二烃进料的进料速率，以分别独立地调节第一和第二蒸汽裂化器流出物的第一和第二盘管出口温度。
附图说明
为了可以详细地理解本发明上述所列举的特征，可以通过参照其中一些在附图中显示的实施方案获得上面简要概述的本发明的更具体描述。然而，应当指出，所述附图仅举例说明本发明的典型实施方案并因此不认为是本发明范围的限制，因为本发明可以用其它同样有效的实施方案实施。
图1描绘了根据一个或多个所述实施方案的操作中的示例性蒸汽裂化炉的示意图，以分别在蒸汽裂化炉中的燃烧室的第一和第二区段内转化第一和第二烃进料。
图2描绘了根据一个或多个所述实施方案的蒸汽裂化炉的示例性燃烧室的平面图，其具有分成四个区段的占地面积(a footprint area)。
图3描绘根据一个或多个实施方案的图2中所示的燃烧室的平面图，其中四个区段中的每一个包括多个燃烧器和布置在其中的多个管。
发明详述
应当理解，以下公开内容描述了用于实现本发明的不同特征、结构和/或功能的若干示例性实施方案。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内容；然而，这些示例性实施方案仅作为示例提供，并不旨在限制本发明的范围。另外，本公开内容可以在各种示例性实施方案中和在本文提供的附图中重复附图标记和/或字母。这种重复是为了简单和清楚的目的，并且本身不指示附图中讨论的各种示例性实施方案和/或配置之间的关系。此外，下面提供的示例性实施方案可以按任何方式组合，即，在不脱离公开内容的范围的情况下，来自一个示例性实施方案的任何元素可以在任何其它示例性实施方案中使用。
本文所使用的不定冠词“一种”或“一个”是指“至少一种”，除非有相反规定或上下文明确表明不同。因此，使用“分离器”的实施方案包括其中使用一个或两个或更多个分离器的实施方案，除非另有说明或上下文明确指出仅使用一个分离器。同样，使用"分离阶段"的实施方案包括其中使用一个或两个或更多个分离阶段的实施方案，除非有相反的说明。
使用一组数值上限和一组数值下限描述了某些实施方案和特征。不言而喻的是，包括任何两个值的组合的范围，例如任何下限值与任何上限值的组合，任何两个下限值的组合，和/或任何两个上限值的组合的范围是被考虑的，除非另有说明。某些下限、上限和范围出现在下面一个或多个权利要求中。所有数值是"大约"或"大致"指示值，并且考虑本领域中普通技术人员将预计的实验误差和偏差。
本文所使用的术语"烃"是指含有与碳键合的氢的一类化合物。术语"Cn"烃是指每分子含n个碳原子的烃，其中n是正整数。术语"Cn+"烃是指每分子至少含n个碳原子的烃，其中n是正整数。术语"Cn-"烃是指每分子含至多n个碳原子的烃，其中n是正整数。"烃"涵盖(i)饱和烃，(ii)不饱和烃，和(iii)烃的混合物，包括烃化合物(饱和和/或不饱和)的混合物，包括具有不同n值的烃化合物的混合物。
已经令人惊讶且出乎意料地发现，通过独立地调节每种烃进料的进料速率，通过按基本上相同的燃烧速率操作布置在每个区段内的一个或多个燃烧器，两种或更多种烃进料可以各自在布置在蒸汽裂化炉中的燃烧室的单独区段内的一个或多个辐射盘管内蒸汽裂化，以产生两种或更多种蒸汽裂化器流出物。还令人惊讶和出乎意料地发现，通过使一个或多个区段内的一个或多个燃烧器关闭，同时通过独立调节每种烃进料的进料速率以基本上恒定的燃烧速率操作一个或多个区段内的其它燃烧器，可以各自在布置在蒸汽裂化炉中的燃烧室的单独区段内的一个或多个辐射盘管内蒸汽裂化两种或更多种烃进料，以产生两种或更多种蒸汽裂化器流出物。本文所使用的短语"基本上相同的燃烧速率"是指由布置在每个区段内的每个燃烧器产生的热量在彼此的±20％以内、±15％以内、±10％以内、±7％以内、±5％以内、±3％以内或±1％以内。与独立调节燃烧器的燃烧速率以调节两种或更多种烃进料的盘管出口温度(也可以称为"盘管出口温度与燃烧方案")相比，蒸汽裂化炉的这种控制方案(也可以称为"盘管出口温度与进料速率方案")提供了更精确和局部化的控制。本文公开的蒸汽裂化炉的控制方案也可以在不使用布置在两个或更多个区段之间的一个或多个分隔壁的情况下实现。然而，应当理解，在一些实施方案中，一个或多个分隔壁可以任选地布置在两个或更多个区段之间。
引入到布置在每个区段内的辐射盘管(一个或多个)中的每种烃进料的进料速率可以至少部分地基于从每个区段回收的每种蒸汽裂化器流出物的盘管出口温度来控制。可以监测每种蒸汽裂化器流出物的盘管出口温度，并且可以增加或降低给定烃进料的进料速率以分别降低或增加给定蒸汽裂化器流出物的盘管出口温度。可以使用一个或多个流动控制设备(例如阀)来控制引入到布置在每个区段内的辐射盘管(一个或多个)中的每种烃进料的量。
在一些实施方案中，两种或更多种烃进料中的每一种可以与蒸汽混合、共混、组合或以别的方式接触以产生混合物，所述混合物可以通过在蒸汽裂化炉的对流区段内间接换热来加热。在一些实施方案中，可以在对流段内将包含烃进料的混合物加热至200℃、300℃、400℃或450℃至500℃、600℃、700℃或750℃的温度。然后可以将经加热混合物在布置在每个区段内的辐射盘管(一个或多个)内蒸汽裂化以产生蒸汽裂化器流出物。在这样的实施方案中，与烃进料接触的蒸汽也可以彼此独立地调节，使得与一种或多种烃进料中的至少另一种相比，一种或多种烃进料中的至少一种可以与不同量的蒸汽混合。可以使用一个或多个流动控制设备(例如阀)来控制与每种烃进料接触的蒸汽量。
在一些实施方案中，蒸汽裂化条件可包括但不限于以下的一种或多种：将管线中的烃进料和蒸汽的经加热混合物(或从其中分离的气相产物)暴露于≥400℃的温度(如在蒸汽裂化炉的辐射出口处测量)，例如约700℃、约800℃或约900℃至约950℃、约1,000℃或约1050℃的温度，约10kPa绝对压力至约500kPa绝对压力或更高的压力，和/或约0.01秒至约5秒的蒸汽裂化停留时间。在一些实施方案中，基于烃和蒸汽混合物的重量，烃和蒸汽混合物可以按约10重量％至约95重量％的量包含蒸汽。在一些实施方案中，可以根据美国专利号6,419,885；7,993,435；9,637,694和9,777,227；和国际专利申请公开号WO 2018/111574中公开的方法将经加热混合物或从其中分离的气相产物蒸汽裂化。
在一些实施方案中，蒸汽裂化器流出物可以通过在一个或多个热交换段中例如经由一个或多个传输管线交换器与水或蒸汽间接热交换来冷却，以产生蒸汽，例如中压蒸汽或过热蒸汽(superheated steam)，以及经冷却的蒸汽裂化器流出物。在一些实施方案中，蒸汽裂化器流出物可以通过与骤冷介质直接接触来冷却，以产生经冷却的蒸汽裂化器流出物。在其它实施方案中，蒸汽裂化器流出物可以通过与骤冷介质间接换热和直接接触来冷却，以产生经冷却的蒸汽裂化器流出物。在一些实施方案中，可以将蒸汽裂化器流出物混合并一起冷却。在其它实施方案中，可以将蒸汽裂化器流出物单独冷却并彼此混合。在还有的其它实施方案中，可以将蒸汽裂化流出物单独冷却并且可以单独进一步处理。
在一些实施方案中，可以与蒸汽裂化器流出物接触的骤冷介质可以是或可以包括效用流体(a utility fluid)。在一些实施方案中，效用流体可以与美国专利号9,090,836；9,637,694和9,777,227；和国际专利申请公开号WO 2018/111574中描述的效用流体相同或相似。
合适的蒸汽裂化器、工艺气体回收配置、其它设备和工艺条件可包括美国专利号6,419,885；7,560,019；7,993,435；8,105,479；8,197,668；8,882,991；9,637,694；9,777,227；美国专利申请公开号：2014/0061096；2014/0357923；2016/0376511；2018/0170832；2019/0016975；和WO公开号：WO 2018/111574；WO/2020/096972：WO/2020/096974；WO/2020/096977；和WO/2020/096979中公开的那些。可任选地布置在两个或更多个区段之间的合适的分隔壁可包括美国专利号7,718,052中公开的那些。
在一些实施方案中，烯烃工厂回收区段可能需要至少一些最小量的给定进料以适当地起作用。例如，回收区段可能需要最少量的重质进料用于最重的炉产量的合适流动。如果重质进料是比轻质进料更高成本的进料，但仍然需要通过工厂提供任何生产而无需显著昂贵的修改，则这种最小重质进料需求可能会带来显著的经济损失。通过运行炉子的一小部分，例如仅运行炉子的单个区段或少量区段，在这种最小量的重质进料上，与强制在具有分隔壁的整个炉子或炉子区段上加工相比，可以进一步最小化最小进料要求。另外，通过在操作条件(减少进料或增加蒸汽)受控的炉中运行这一小部分重质进料，实际速率可以比如果炉区段充满最小化的重质进料运行时进一步降低。
在一些工厂中，在非常冷的条件下操作的一些回收区段可能需要最小量的重质进料用于合适的燃料分子流动，以实现所需的氢气与甲烷的比例，以获得稳定和所需的制冷能力。气体裂化炉，或特别是已经转变为气体裂化炉的液体裂化炉，通常需要最少量的甲烷以获得正确的氢气与甲烷比，以在最佳条件下操作回收区段"冷室"。通常使用LPG或更重质进料来满足甲烷要求。通过运行炉子的一小部分，例如仅运行炉子的单个区段或少量区段，在这种最小量的重质进料上，与强制在具有分隔壁的整个炉子或炉子区段上加工相比，可以进一步最小化最小进料要求。另外，通过在具有操纵的操作条件(减少的进料或增加的蒸汽)或优化的燃烧室热分布(在线燃烧器模式)的炉子中运行所述小部分重质进料，实际速率可以比如果炉区段充满最小化的重质进料运行时进一步降低。
在一些工厂中，进料板可能潜在地使工厂的一个区段相对卸载。虽然这可能不存在如上所述的可行性约束，但是优化的解决方案可以选择一些进料的操作条件，这些进料将填充工厂的这种卸载部分以制备产物。一个实例可以来自设计用于更高丙烯产量的工厂中的丙烯/丙烷分馏器，其现在主要运行乙烷进料(几乎没有丙烯产量)。通过在最大转化率下以再循环或新鲜乙烷运行大部分炉子以针对乙烯分馏器约束最大化产量(通过使消耗乙烯分馏器容量的未裂化乙烷最小化)，并在降低的转化率下以新鲜或再循环丙烷料流运行一部分炉子以最大化丙烯产量和/或最大化甲烷产量和/或最小化乙炔产量，可以填充乙烯分馏器和丙烯分馏器以增加利润。
在工厂中，将精炼气体集成料流送入烯烃工厂或热解炉中，当精炼气体料流(一个或多个)需要不同的操作条件以操控独特的含量时，即使小的精炼气体集成料流也可以通过影响较大进料料流的操作条件而对工厂操作产生显著影响。在这样的实施方案中，由于污染物或不同组成而需要不同操作条件的精炼气体可以与其它新鲜或再循环进料(一个或多个)分开裂化，以最佳地针对每种料流定制操作条件，而几乎不考虑大小如何。
在新的炉子构造中，本文公开的控制方案可以允许具有单个烟囱和单组燃烧后排放物减少设施的单个炉子适应多种进料或操作条件，同时还最大化规模经济。
还观察到，即使当不用于多种不同的烃进料时，本文公开的控制方案也可以提供若干工艺优点。例如，控制方案可以减轻工艺安全风险，如炉子溢流，例如富燃料燃烧室气氛和/或炉管过热。
炉溢流(furnace flooding)是指燃烧室中存在的空气不足以在燃烧后提供过量氧气的情况。相反，在燃烧室中燃烧后存在过量的燃料，并且如果突然引入空气，则存在潜在的爆燃或爆炸危险。当这发生时，从未完全燃烧的燃料输入释放的热量下降，导致盘管出口温度对于给定的燃料流输入而下降。盘管出口温度与燃烧方案不明确地控制燃烧热输入，而是仅选择燃料速率以在燃料完全燃烧时递送期望的燃烧。因此，由于未燃烧燃料引起的盘管出口温度下降可能导致盘管出口温度与燃烧控制方案以增加燃料速率，这可能导致甚至更多过量的燃料保持未燃烧(因为空气是溢流场景中的限制性反应物)。另一方面，盘管出口温度与进料速率的方案不会添加燃料并加剧燃料输入和空气输入之间的不匹配。相反，盘管出口温度与进料速率方案可以通过降低烃进料(一个或多个)的进料速率来响应来自未燃烧燃料的下降的盘管出口温度，以保持相同的盘管出口温度设定点，而不增加输入到每个燃烧器的燃料量。因此，盘管出口温度与进料速率方案不会像盘管出口温度与燃烧方案那样恶化溢流情况。
类似地，已经发现盘管出口温度与进料方案在防止或减轻进料损失或燃烧偏移情况下的炉管过热方面显著更有用。虽然由于多个温度出口和整个燃烧室(包括空气输入)之间的燃烧的广泛影响，工业标准炉使用盘管出口温度与燃烧以控制盘管出口温度，但是这些燃烧控制倾向于非常缓慢地调节以防止太多燃料(并且空气不足)或太少燃料(以及炉子上的大的温度摆动)的干扰。慢调谐的效果是太慢地解决潜在的过热场景，以至于不能防止由于过热引起的显著炉子损坏。相反，盘管出口温度与进料方案仅对具有受控盘管出口温度的一组管具有更加局部化的影响。因此，可以更快地调节盘管出口温度与进料方案，以提供对任何过热情况的更快响应。
图1描绘了根据一个或多个实施方案的操作中的示例性蒸汽裂化炉100的示意图，以分别在布置在蒸汽裂化炉100的辐射段1029内的一个或多个第一辐射盘管1025内和一个或多个第二辐射盘管1027内转化管线1001中的第一烃进料和管线1003中的第二烃进料。管线1001中的第一烃进料的进料速率可以经由第一流动控制设备1002加以控制，并且管线1003中的第二烃进料的进料速率可以经由第二流动控制设备1004加以控制。
在一些实施方案中，管线1001中的第一烃进料和管线1003中的第二烃进料可以分别与管线1007和1009中的蒸汽混合、共混、组合或以别的方式接触，以分别产生管线1011和1013中的第一和第二烃和蒸汽混合物。如所示，管线1007和1009中的蒸汽可以由共同来源提供，例如管线1005中的蒸汽。然而，在其它实施方案中，管线1007和1009中的蒸汽可以由不同的来源提供。与管线1001中的第一烃进料接触的蒸汽的进料速率可以通过第三流动控制设备1008加以控制，并且与管线1003中的第二烃进料接触的蒸汽的进料速率可以通过第四流动控制设备1010加以控制。与管线1001和1003中的第一烃进料和第二烃进料接触的蒸汽的量可以相对于彼此相同或不同。
管线1011和1013中的第一和第二混合物可以各自分别在布置在蒸汽裂化炉100的对流段1019内的一个或多个对流盘管1015和1017内加热，以分别经由管线1021和1023产生第一和第二经加热混合物。在一些实施方案中，管线1011和1013中的第一和第二混合物可以在对流段1019内加热到200℃、300℃、400℃或450℃至500℃、600℃、700℃或750℃的温度。管线1021和1023中的第一和第二经加热混合物可以分别在布置在蒸汽裂化炉100的辐射段1029内的一个或多个第一辐射盘管1025内和一个或多个第二辐射盘管1027内进一步加热并经受蒸汽裂化条件，以分别经由管线1031和1033产生第一和第二蒸汽裂化器流出物。
第一辐射盘管(一个或多个)1025和第二辐射盘管(一个或多个)1027可以由多个燃烧器(示出四个--1035、1037、1039和1041)加热。燃烧器1035和1037可以认为布置在辐射段1029的第一区段内，并且燃烧器1039和1041可以认为布置在辐射段1029的第二区段内。因此，辐射段的第一区段占据辐射段1029的左半部，辐射段1029的第二区段占据辐射段1029的右半部，如图1所示。在操作期间，燃烧器1035、1037、1039和1041可以按基本上相同的燃烧速率操作，使得由第一和第二区段中的每个燃烧器产生的热量基本上相同。
管线1031中的第一蒸汽裂化器流出物在离开第一辐射盘管(一个或多个)1025时可以具有第一盘管出口温度，并且管线1033中的第二蒸汽裂化器流出物在离开第二辐射盘管(一个或多个)1027时可以具有第二盘管出口温度。管线1031中的第一蒸汽裂化器流出物的第一盘管出口温度可以用第一温度测量设备例如热电偶1043测量，并且管线1033中的第二蒸汽裂化器流出物的第二盘管出口温度可以用第二温度测量设备例如热电偶1045测量。
可以至少部分地分别基于第一和第二烃进料的组成(一种或多种)和/或第一和第二盘管出口温度来控制管线1001中的第一烃进料的进料速率和管线1003中的第二烃进料的进料速率。在一些实施方案中，可以降低管线1001中的第一烃进料的进料速率以提高管线1031中的第一蒸汽裂化器流出物的第一盘管出口温度。在其它实施方案中，可以增加管线1001中的第一烃进料的进料速率以降低管线1031中的第一蒸汽裂化器流出物的第一盘管出口温度。管线1003中的第二烃进料的进料速率可以与管线1001中的第一烃进料的进料速率类似的方式控制。
类似于第一和第二烃进料的进料速率，可以分别至少部分地基于第一和第二烃进料的组成(一种或多种)以及第一和第二盘管出口温度来控制可以分别与管线1001中的第一烃进料和管线1003中的第二烃进料接触的管线1007中的蒸汽和管线1009中的蒸汽的进料速率。通过控制第一和第二烃进料和与其接触的蒸汽的进料速率，分别经由管线1021和1023引入的经加热的第一和第二烃进料的进料速率可以根据需要增加或降低，以根据需要控制或以别的方式调节第一盘管出口温度和第二盘管出口温度。
在一些实施方案中，蒸汽裂化条件可包括但不限于以下的一种或多种：将管线中的烃进料和蒸汽的经加热混合物(或从其中分离的气相产物)暴露于≥400℃的温度(如在蒸汽裂化炉的辐射出口处测量)，例如约700℃、约800℃或约900℃至约950℃、约1,000℃或约1050℃的温度，约10kPa绝对压力至约500kPa绝对压力或更高的压力，和/或约0.01秒至约5秒的蒸汽裂化停留时间。在一些实施方案中，基于烃和蒸汽混合物的重量，烃和蒸汽混合物可以按约10重量％至约95重量％的量包含蒸汽。
图2描绘了根据一个或多个实施方案的蒸汽裂化炉的说明性燃烧室200的平面图，其具有分成四个区段(即区段2001、2003、2005和2007)的占地面积。图3描绘了根据一个或多个实施方案的图2中所示的燃烧室200的平面图，其中区段2001、2003、2005和2007中的每一个分别包括多个燃烧器A、B、C和D以及布置在其中的多个管TA、TB、TC和TD。燃烧室200可以包括任何期望数量的区段。在一些实施方案中，燃烧室200可包括2、3、4、5、6、7、8、9、10个或更多个区段。在操作期间，区段2001、2003、2005和2007中的燃烧器A、B、C和D分别可以按基本上相同的燃烧速率操作，使得由区段2001、2003、2005和2007中的燃烧器A、B、C和D中的每一个产生的热量基本上相同。
在一些实施方案中，可以在操作期间关闭一个或多个燃烧器。在一些实施方案中，如果较热通道中的辐射热，即蒸汽裂化器流出物的盘管出口温度大于较冷通道，则可以重新辐射较冷通道，这可能具有较冷通道中未优化的裂化温度的影响。在这样的实施方案中，可以关闭主要将热量辐射到较热通道的一个或多个燃烧器，以减少或消除重新辐射到较冷通道的热量。例如，如果区段2001包括较热的通道并且区段2003包括较冷的通道，则可以关闭沿着区段2001和区段2003之间的边界布置的一个或多个燃烧器A和/或一个或多个燃烧器B。类似地，如果区段2001包括较热的通道并且区段2005包括较冷的通道，则可以关闭一个或多个燃烧器A和/或一个或多个燃烧器C。
烃进料
在一些实施方案中，管线1001和1003中的第一烃进料和/或第二烃进料分别可以是或可以包括但不限于，相对高分子量的烃("重质原料")，例如在蒸汽裂化期间产生较大量的蒸汽裂化器焦油("SCT")的那些。重质原料的实例可以包括以下物质中的一种或多种：蒸汽裂化瓦斯油和渣油、瓦斯油、加热用油、喷气燃料、柴油、煤油、焦化石脑油(cokernaphtha)、蒸汽裂化石脑油、催化裂化石脑油、加氢裂化产物、重整产物、提余液重整产物(raffinate reformate)、费-托液体、费-托气体、馏出物、原油、常压管式蒸馏塔塔底产物(atmospheric pipestill)、包括塔底产物的真空管式蒸馏塔料流、瓦斯油冷凝物、来自精炼厂的重质非原生烃流、真空瓦斯油、重质瓦斯油、被原油污染的石脑油、常压渣油、重质渣油、C4/渣油掺合物、石脑油/渣油掺合物、瓦斯油/渣油掺合物、原油或它们的任何混合物。在一些实施方案中，管线1001和1003中的第一烃进料和/或第二烃进料分别可以是或可以包括但不限于，轻质烃，如C1-C5烷烃、石脑油馏出物、芳族烃或其任何混合物。在一些实施方案中，如上所述，可以将两种或更多种烃进料引入到蒸汽裂化器中，并且两种烃进料可以彼此相同或不同。在一些实施方案中，管线1001中的第一烃进料可包括一种或多种轻质烃，管线1003中的第二烃进料可包括一种或多种重质原料。在一些实施方案中，管线1003中的第二烃进料可具有≥315℃、≥399℃、≥454℃或≥510℃的标称终沸点。标称终沸点是指99.5重量％特定的样品已达到其沸点的温度。
在其它实施方案中，管线1001和1003中的第一烃进料和第二烃进料分别可包括一种或多种较低分子量的烃(轻质原料)，特别是其中可能需要较高产率的C2不饱和物(乙烯和乙炔)的那些方面。轻质原料可以包括具有少于五个碳原子的基本上饱和的烃分子，例如乙烷、丙烷及其混合物(例如，乙烷-丙烷混合物或“E/P”混合物)。对于乙烷裂化，通常乙烷的浓度为至少75重量％。对于E/P混合物，乙烷加丙烷的浓度通常为至少75重量％，基于E/P混合物的重量，E/P混合物中乙烷的量可以为≥20重量％，例如约25重量％至约75重量％。E/P混合物中丙烷的量可为例如≥20重量％，基于E/P混合物的重量，例如约25重量％至约75重量％。在一些实施方案中，第一烃和/或第二烃进料可以是或可以包括但不限于，可以包括一种或多种C2至C5饱和或不饱和烃的精炼气体料流。在一些实施方案中，第一烃进料可以主要包括乙烷、丙烷或其混合物，并且第二烃进料可以包括精炼气体料流。合适的烃进料可以是或可以包括美国专利号：7,138,047；7,993,435；8,696,888；9,327,260；9,637,694；9,657,239和9,777,227；和国际专利申请公开号WO 2018/111574中描述的那些。
任选地，例如当管线1001和1003中的第一烃进料和/或第二烃进料分别包括某些重质原料时，系统100可以包括与其集成的一个或多个气/液分离器(有时称为闪蒸罐或闪蒸鼓)。当使用时，气-液分离器可以配置用来在辐射段1029上游升级烃进料，例如通过升级烃和蒸汽混合物。在一些实施方案中，当烃进料包含≥1重量％的非挥发物，例如≥5重量％，例如约5重量％至约50重量％的标称沸点≥760℃的非挥发物时，可能需要将气-液分离器与炉子集成。在一些实施方式中，当非挥发物包括沥青质，例如基于烃进料的重量，≥约0.1重量％，例如≥约5重量％的沥青质时，可能需要将气/液分离器与炉子集成。常规蒸气/液体分离设备可以用来这样做，但是本发明不限于此。此种常规蒸气/液体分离设备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中公开的那些。可以在蒸气/液体分离设备中将气相与烃进料分离。经分离的气相可以从气/液分离器带离至辐射盘管(一个或多个)以用于蒸汽裂化。从烃进料中分离的液相可以从蒸气/液体分离设备带离，例如用于储存和/或进一步加工。
上面已经定义了各种术语。如果权利要求中使用的术语没有在上面限定，则应该为它赋予最宽的定义，因为相关领域人员已经知道所述术语反映在至少一篇印刷的出版物或发布的专利中。另外，本申请中引用的所有专利、试验程序和其它文献在此公开物与本发明一致并且针对允许这种引入的所有权限的程度上充分引入供参考。
虽然上述内容涉及本发明的实施方案，但是可以在不脱离本发明基本范围的情况下设计本发明的其它和另外的实施方案，并且本发明的范围由随后的权利要求确定。
Claims (25)
1.烃的蒸汽裂化方法，包括：
将第一烃进料引入到布置在蒸汽裂化器的燃烧室的第一区段内的一个或多个辐射盘管中，以产生具有第一盘管出口温度的第一蒸汽裂化器流出物，其中所述第一区段包括一个或多个向其提供热量的燃烧器；
将第二烃进料引入到布置在所述蒸汽裂化器的所述燃烧室的第二区段内的一个或多个辐射盘管中，以产生具有第二盘管出口温度的第二蒸汽裂化器流出物，其中所述第二区段包括一个或多个向其提供热量的燃烧器；
以基本上相同的燃烧速率操作所述第一和第二区段中的所述一个或多个燃烧器，使得由所述第一和第二区段中的所述一个或多个燃烧器中的每一个产生的热量基本上相同；和
至少部分地基于所述第一烃进料的组成和所述第一盘管出口温度来控制引入到布置在所述第一区段内的所述一个或多个辐射盘管中的所述第一烃进料的进料速率。
2.权利要求1的方法，还包括至少部分地基于所述第二烃进料的组成和所述第二盘管出口温度来控制引入到布置在所述第二区段内的所述一个或多个辐射盘管中的所述第二烃进料的进料速率。
3.权利要求2的方法，其中所述第一烃进料的进料速率和所述第二烃进料的进料速率彼此不同。
4.权利要求1至3中任一项的方法，其中所述第一烃进料和所述第二烃进料各自包括蒸汽，和其中所述第一烃进料中的蒸汽量与所述第二烃进料中的蒸汽量相同。
5.权利要求1至3中任一项的方法，其中所述第一烃进料和所述第二烃进料各自包括蒸汽，和其中所述第一烃进料中的蒸汽量不同于所述第二烃进料中的蒸汽量。
6.权利要求1至5中任一项的方法，其中所述第一区段包括多个燃烧器，其中关闭所述多个燃烧器中的至少一个燃烧器，同时将所述多个燃烧器中的额外的一个或多个燃烧器的操作保持在与所述第二区段中的所述一个或多个燃烧器基本上相同的燃烧速率。
7.权利要求1至6中任一项的方法，其中所述第一烃进料的组成和所述第二烃进料的组成不同。
8.权利要求1至7中任一项的方法，其中所述第一盘管出口温度和所述第二盘管出口温度不同。
9.权利要求1至8中任一项的方法，其中所述第一烃进料和所述第二烃进料独立地包含乙烷、丙烷、一种或多种C4烃、一种或多种C5烃、蒸汽裂化瓦斯油、蒸汽裂化残油、瓦斯油、加热油、喷气燃料、柴油、煤油、汽油、焦化石脑油、蒸汽裂化石脑油、催化裂化石脑油、加氢裂化产物、重整产物、提余液重整产物、费-托液体、费-托气体、天然汽油(naturalgasoline)、馏出物、直馏石脑油(virgin naphtha)、原油、常压管式蒸馏塔塔底产物、包括塔底产物的真空管式蒸馏塔料流、宽沸程石脑油至瓦斯油冷凝物、来自精炼的重质非直馏烃料流、真空瓦斯油、重质瓦斯油、被原油污染的石脑油、常压渣油、重质渣油、C4/渣油掺合物、石脑油渣油掺合物或其任何混合物。
10.权利要求1至8中任一项的方法，其中所述第一和第二烃进料中的至少一个包含大于50重量％的乙烷，基于所述烃进料的总重量。
11.权利要求1至8中任一项的方法，其中所述第一烃进料主要包含乙烷和所述第二烃进料主要包含丙烷。
12.权利要求1至6中任一项的方法，其中所述第一烃进料包含第一精炼气体料流，所述第一精炼气体料流包含一种或多种C2至C5饱和或不饱和烃，和其中所述第二烃进料包含第二精炼气体料流，所述第二精炼气体料流包含一种或多种C2至C5饱和或不饱和烃，和其中所述第一烃进料的组成和所述第二烃进料的组成彼此相同或不同。
13.权利要求1至8中任一项的方法，其中所述第一烃进料主要包含乙烷、丙烷或其混合物，和其中所述第二烃进料包含精炼气体料流，所述精炼气体料流包含一种或多种C2至C5饱和或不饱和烃。
14.权利要求1至6中任一项的方法，其中所述第一烃进料的组成和所述第二烃进料的组成相同。
15.权利要求1至14中任一项的方法，其中所述燃烧室在所述第一区段和所述第二区段之间没有布置任何分隔壁。
16.权利要求1至14中任一项的方法，其中所述燃烧室包括至少一个布置在所述第一区段和所述第二区段之间的分隔壁。
17.权利要求1至16中任一项的方法，还包括：
停止将所述第一烃进料引入到布置在所述燃烧室的第一区段内的一个或多个辐射盘管中，同时保持将所述第二烃进料引入到布置在所述燃烧室的第二区段内的一个或多个辐射盘管中；和
将包含蒸汽的脱焦进料引入到布置在所述燃烧室的第一区段内的一个或多个辐射盘管中，以除去沉积在所述一个或多个辐射盘管的内表面上的任何焦炭的至少一部分。
18.权利要求1至17中任一项的方法，其中，当任何未燃烧的燃料使得对于第一蒸汽裂化器流出物的盘管出口温度降低时，引入到布置在所述第一区段内的一个或多个辐射盘管中的第一烃进料的进料速率至少部分地由于流出物温度控制目标而降低，而输入到所述第一和第二区段中的一个或多个燃烧器中的每一个的燃料量没有增加。
19.蒸汽裂化一个或多个烃进料的系统，包括：
包括燃烧室的蒸汽裂化器，所述燃烧室具有布置在所述燃烧室的第一区段内的一个或多个辐射盘管和一个或多个燃烧器以及布置在所述燃烧室的第二区段内的一个或多个辐射盘管和一个或多个燃烧器，其中：
第一区段中的一个或多个辐射盘管配置用来经由第一进料控制阀接收第一烃进料和产生具有第一盘管出口温度的第一蒸汽裂化器流出物，
第二区段中的一个或多个辐射盘管配置用来经由第二进料控制阀接收第二烃进料和产生具有第二盘管出口温度的第二蒸汽裂化器流出物，
所述第一和第二区段中的一个或多个燃烧器配置用来以基本上相同的燃烧速率操作，使得由所述第一和第二区段中的一个或多个燃烧器中的每一个产生的热量基本上相同，和
所述第一和第二进料控制阀配置用来分别独立地调节引入到所述第一和第二区段中的所述一个或多个辐射盘管中的所述第一和第二烃进料的进料速率，以分别独立地调节所述第一和第二蒸汽裂化器流出物的第一和第二盘管出口温度。
20.权利要求19的系统，其中所述第一区段包括多个燃烧器，其中所述多个燃烧器中的至少一个燃烧器配置用来在操作期间关闭，同时将所述多个燃烧器中的至少一个燃烧器的操作维持在与所述第二区段中的一个或多个燃烧器基本上相同的燃烧速率。
21.权利要求19或权利要求20的系统，其中所述燃烧室在所述第一区段和所述第二区段之间没有布置任何分隔壁。
22.权利要求19或权利要求20的系统，其中所述燃烧室包括至少一个布置在所述第一区段和所述第二区段之间的分隔壁。
23.权利要求19至22中任一项的系统，其中：
所述第一和第二进料控制阀配置用来相对于彼此在不同时间周期性地关闭，以分别停止所述第一和第二烃进料的引入，
所述第一区段中的一个或多个辐射盘管配置用来当所述第一进料控制阀关闭时经由第一脱焦控制阀接收包含蒸汽的第一脱焦进料，和
所述第二区段中的一个或多个辐射盘管配置用来当所述第二进料控制阀关闭时经由第二脱焦控制阀接收包含蒸汽的第二脱焦进料。
24.权利要求19至23中任一项的系统，其中所述燃烧室还包括布置在所述燃烧室的第三区段内的一个或多个辐射盘管和一个或多个燃烧器，其中：
所述第三区段中的一个或多个辐射盘管配置用来经由第三进料控制阀接收第三烃进料和产生具有第三盘管出口温度的第三蒸汽裂化器流出物，
所述第三区段中的一个或多个燃烧器配置用来以与所述第一和第二区段中的所述一个或多个燃烧器基本上相同的燃烧速率操作，使得由所述第一、第二和第三区段中的所述一个或多个燃烧器中的每一个产生的热量基本上相同。
25.权利要求24的系统，其中所述燃烧室还包括布置在所述燃烧室的第四区段内的一个或多个辐射盘管和一个或多个燃烧器，其中：
所述第四区段中的一个或多个辐射盘管配置用来经由第四进料控制阀接收第四烃进料和产生具有第四盘管出口温度的第四蒸汽裂化器流出物，
所述第四区段中的一个或多个燃烧器配置用来以与所述第一、第二和第三区段中的所述一个或多个燃烧器基本上相同的燃烧速率操作，使得由所述第一、第二、第三和第四区段中的所述一个或多个燃烧器中的每一个产生的热量基本上相同。
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