CN117321175A - 在烯烃装置中用于焦油溶剂化的现场溶剂生成和补充 - Google Patents
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Abstract
一种用于在烯烃装置内现场产生用于焦油溶剂化的持续的富含C6+C7芳烃的溶剂物流的系统和方法，其采用双燃料油塔系统，所述双燃料油塔系统接收来自急冷水分离器筒的烃进料，其中所述双燃料油塔系统被配置以制备包含富含C6+C7芳烃的烃的足够溶剂物流，其被循环并与去往急冷水分离器筒的急冷水混合以帮助从急冷水中除去焦油分子。
Description
技术领域
本发明涉及用于在蒸汽裂化烯烃装置诸如乙烯装置中产生用于焦油溶剂化的富含C6+C7芳烃的溶剂物流的系统和方法，更具体地涉及用于产生用于焦油溶剂化的富含C6+C7芳烃的溶剂物流的系统和方法，其能够容许用于该系统和方法的烃进料物流中的干扰。
背景
蒸汽裂化也称为热解，是用于从石脑油、液化石油气(LPG)、乙烷、丙烷和/或丁烷原料制备通常称为烯烃的较轻烯烃(例如乙烯)的主要方法。
在常规的蒸汽裂化方法中，将气态或液态烃进料如石脑油、液化石油气或乙烷用蒸汽稀释，并在没有氧气存在的炉中短暂加热。反应中产生的裂化气体产物取决于进料的组成、烃与蒸汽的比例和取决于裂化温度和炉内停留时间。轻质烃进料诸如乙烷、(多种)液化石油气或轻质石脑油产生富含较轻烯烃的裂化气体物流，较轻烯烃包括乙烯、丙烯和丁二烯。较重的烃(全系列和重质石脑油以及其它炼制产物)另外产生富含芳烃和适合包含在汽油或燃料油中的烃的产物，诸如离开用于烯烃装置中的脱丁烷塔的塔底的C5+热解汽油物流(即热解气)，该脱丁烷塔用于将裂化气体物流中的较重烃与C4烃分离。该热解汽油物流通常包含C5二烯烃和烯烃，其可在高温下闪蒸。
烯烃装置的许多部分进行制备产物气体和各种副产物所需的多个工艺步骤。例如，在离开蒸汽裂化器单元时，裂化气体被送至急冷系统，在其中裂化气体用水冷却。特别地，乙烷蒸汽裂化系统产生包含少量在称为焦油的重质燃料油范围的分子(C11+范围分子)的裂化气。在连接至用于冷却裂化产物气体的急冷塔的急冷水筒(drum)中，焦油和水之间的密度差如此小，以至于从急冷水的水相中分离非常少量的焦油变得非常困难。这导致携带焦油的循环水，其可能使急冷塔内部的交换器和填料结垢。
已采用称为焦油溶剂化的方法来溶解焦油并通过将包含重质汽油至燃料油范围分子的外部重质芳烃物流引入急冷水筒来帮助焦油从水相中分离出来。在这些情况下，在乙烷蒸汽裂化系统中用于焦油溶剂化的溶剂优选是外部产生的加氢处理的蒸汽裂化热解汽油，其通过单独的管线引入到急冷水筒中。
例如，埃克森美孚化学专利公司(ExxonMobil Chemical Patents Inc.)的第7,560,019和8,025,773号美国专利公开了在用于热裂化气态原料的系统中，提供了用于扩大系统原料的范围以包括产生焦油的液态原料的方法，其中该系统包括用于制备包含烯烃的流出物的气体裂化器、至少一个用于从流出物中回收工艺能量的输送管线交换器和水急冷塔系统。该方法包括以下步骤：在至少一个输送管线交换器的下游注入第一急冷流体以急冷包含烯烃的工艺流出物，在分离容器中从急冷的流出物中分离裂化产物和包含焦油的第一副产物物流，将分离的裂化产物引导至水急冷塔系统，并用第二急冷流体急冷分离的裂化产物以产生用于回收的裂化气体流出物和包含焦油的第二副产物物流，将外部富含芳烃的物流引入包含焦油的第二副产物物流中以使焦油溶剂化。还提供了用于裂化产生焦油的液态烃原料的设备。
然而，如果现场没有热解汽油单元的加氢处理或如果蒸汽裂化器的位置使得输入这种物流不可行或非常昂贵，则获得用于焦油溶剂化的外部富含芳烃的物流变得困难。
因此，需要现场产生合适的和可持续的富含芳烃的溶剂物流，其用于溶解急冷水中的焦油，以防止其在循环急冷水以冷却裂化气体时使烯烃装置的急冷系统中的管道、填料和其它设备结垢。
概述
在一个非限制性实施方案中，提供了一种用于现场产生富含C6+C7芳烃的溶剂物流的系统，其包括具有连续隔室的急冷水分离器筒(separator drum)、一级燃料油塔和二级燃料油塔，所述连续隔室包括最后隔室，其中所述急冷水分离器筒通过将烃物流从急冷水分离器筒的最后隔室引导至一级燃料油塔的管线而连接至一级燃料油塔，其中存在将一级燃料油塔的塔顶物流连接至急冷水分离器筒的进料物流的循环管线，并且其中存在将一级燃料油塔的塔底物物流连接至二级燃料油塔的管线。在供选择的实施方案中，该系统可以进一步包括补充物流，所述补充物流将脱丁烷塔的一部分富含C6+C7的塔底物物流连接至将烃物流从急冷水分离器筒的最后隔室引导到一级燃料塔的管线。本发明的供选择的实施方案包括具有单个燃料油塔的系统。
还以不同的非限制性形式提供了一种用于现场产生富含C6+C7芳烃的溶剂物流的方法，其中该方法包括将烃物流从急冷水分离器筒的最后隔室引导至一级燃料油塔，在一级燃料油塔中将C6+C7芳烃与C8+烃分离以形成富含C6+C7芳烃的溶剂塔顶物流和C8+烃塔底物物流，并将富含C6+C7芳烃的溶剂塔顶物流以有效量循环至急冷水分离器筒的进料物流，以在急冷水分离器筒中将焦油与水相分离并将焦油溶解在急冷水分离器筒的烃相中。
此外，在另一个非限制性实施方案中提供了一种乙烯装置，其包括用于现场产生富含C6+C7芳烃的溶剂物流的系统，该系统又包括具有连续隔室的急冷水分离器筒、一级燃料油塔和二级燃料油塔，所述连续隔室包括最后隔室，其中所述急冷水分离器筒通过将烃物流从急冷水分离器筒的最后隔室引导至一级燃料油塔的管线而连接至一级燃料油塔，其中存在将一级燃料油塔的塔顶物流连接至急冷水分离器筒的进料物流的循环管线，并且其中存在将一级燃料油塔的塔底物物流连接至二级燃料油塔的管线。在供选择的实施方案中，该系统可以进一步包括补充物流，其将脱丁烷塔的一部分富含C6+C7的塔底物物流连接至将烃物流从急冷水分离器筒的最后隔室引导到一级燃料塔的管线。
附图简述
图1是双燃料油塔系统的非限制性实施方案的示意图，所述双燃料油塔系统用于制备用于循环到急冷水分离器筒的富含C6+C7芳烃的溶剂物流；以及
图2是具有富含C5的侧抽物流的脱丁烷塔系统的非限制性实施方案的示意图，所述具有富含C5的侧抽物流的脱丁烷塔系统用于制备不含C5和富含C6+C7的塔底物物流，所述塔底物物流用作用于急冷水分离器筒的焦油溶剂补充。
详述
已经发现，在其中获得用于焦油溶剂化的外部富含芳烃的物流困难或昂贵的情况下，可以在烯烃装置中通过双燃料油塔配置(一个一级燃料油塔和一个二级燃料油塔)来制备固有的、持续的富含C6+C7芳烃的溶剂物流，该双燃料油塔配置被设计成也制备规范等级的蒸汽裂化的石脑油(SCN)产物(C5-C10范围分子)和规范等级的重质燃料油产物(C11+范围分子)，同时还产生包含富含C6+C7芳烃的烃的期望的溶剂物流，该溶剂物流与去往急冷水分离器筒的急冷水混合，以帮助从急冷水中除去焦油分子。在该双塔配置中，一级燃料油分离塔和二级燃料油分离塔两者都在非常低的压力下运行以保持低运行温度，并且使得蒸汽被用作汽提介质以控制燃料油产物中的闪点。有意分馏和制备包含C6和C7芳烃分子的期望的物流，并将该C6+C7物流与去往急冷水分离器筒的急冷水混合，在那里它有助于从水中除去焦油分子—从而实现焦油溶剂化。直接解决焦油的存在对于控制急冷系统中交换器和设备的结垢是重要的。尽管从水中除去100重量％的焦油是期望的目标，但是如果从水中除去至少99.9重量％的焦油，供选择地如果除去至少99.5重量％的焦油，并在另一非限制性实施方案中除去99.0重量％的焦油，则该方法将被认为是成功的。
换句话说，该量的C6和C7芳烃分子少量是由乙烷进料制成的，在该方法和系统中，富含C6+C7的芳烃分子在闭合回路中循环。然而，由于设备维护和排放，有时这些分子从系统中损失。为了避免损失这些期望的分子的存量，将脱丁烷塔塔底物的补充物流提供至一级燃料油分离塔。
还已经发现，通过以下可产生富含C6+C7芳烃的溶剂补充物流：在从脱丁烷塔中抽出富含C5的侧物流之后，取出位于烯烃装置下游的脱丁烷塔的一部分塔底物物流，该塔底物物流由富含C6+C7芳烃的烃组成并且基本上不含C5烃，并将该部分塔底物物流提供至一级燃料油塔以维持急冷系统中富含C6+C7芳烃的焦油溶剂化分子的存量。如果一些或全部该补充物流未被使用，或者如果有任何剩余，则将这些分子与热解汽油产物共混。
图1的示意图显示系统10和用于在系统10所在的烯烃装置的位置现场产生持续的富含C6+C7芳烃的溶剂物流的方法的一个非限制性实施方案。更具体地参照图1，在一个非限制性实施方案中，约450℉(约232℃)的来自热解炉(未显示)的工艺气体12被进料到急冷塔14，在那里工艺气体12通过与急冷水16直接接触而被进一步冷却。在到达塔14的工艺气体进料中，一般的在没有焦油溶剂化的情况下急冷塔焦油限度为一般的丁烷裂化的约1重量％。焦油溶剂化还显著改善焦油<1重量％的原料如乙烷和丙烷的急冷水质量。急冷水16可以在热交换器20中被冷却水18(CW)冷却。对于循环稀释蒸汽的位置(未显示)，水可以被送至蒸汽发生器。有利地，在这种情况下，焦油溶剂化大大减少了蒸汽发生器结垢。对于不循环蒸汽的气体裂化器系统也可以实现益处。由于使用焦油溶剂化，离开急冷水分离器筒26的水应该是清澈和干净的，因此避免一般由焦油引起的急冷回路的下游或后续结垢。焦油溶剂化将急冷水分离器筒26从在底部具有焦油的三相分离器变成在顶部轻质烃相中具有焦油的两相分离器。
在一个非限制性实施方案中，在约100℉(约38℃)的温度下将急冷塔塔顶蒸汽22送至工艺气体压缩机(PGC；未显示)，而将包含冷凝烃的急冷塔塔底物物流24进料至具有多个隔室的急冷水分离器筒26。来自急冷水分离器筒26的最后隔室的烃相物流28被送到一级燃料油分离塔30。在工艺气体压缩机(PGC；未显示)第二级中冷凝的烃32也可与来自急冷塔分离器筒26的烃进料28合并。
一级燃料油分离塔30通过分馏将塔顶物流34中的富含C6+C7芳烃的烃与C8+烃塔底物物流36分离。在分离后，将来自一级燃料油分离塔30塔顶的塔顶物流34中的富含C6+C7芳烃的烃循环回到急冷塔塔底物进料24以在急冷水分离器筒26中产生有效浓度的C6+C7芳烃以保持焦油溶解于烃相中。富含C6+C7芳烃的溶剂塔顶物流34的较低密度有助于将急冷水分离器筒26中的急冷水的水相与烃相物流28分离。
将理解的是，一级燃料油分离塔30在低压下运行以保持低运行温度，并且注入蒸汽以降低塔塔底物的沸点。可以使用的压力的非限制性实例的范围独立地为约12psia(83kPa)至约17psia(117kPa)；供选择地独立地为约15psia(103kPa)至约17psia(117kPa)。当术语“独立地”在此相对于范围使用时，它是指任何阈值可以与给定的任何其他阈值一起使用，以提供合适的供选择的参数范围。可以使用的运行温度的非限制性实例的范围独立地为约180℉(82℃)至约320℉(160℃)；供选择地独立地为约200℉(93℃)至约280℉(138℃)。
再次参照图1所示的非限制性实施方案，将一级燃料油分离塔30的C8+烃塔底物物流36进料至二级燃料油分离塔38(由于以上原因在深真空下运行)，以产生C8-C10蒸汽裂化的石脑油(SCN)物流40和C11+重质燃料油产物物流42。更详细地，二级燃料油分离塔38可独立地在范围为约2psia(14kPa)至约7psia(48kPa)，供选择地独立地在约2psia(14kPa)至约4psia(28kPa)的压力下，并且独立地在范围为约200℉(93℃)至约280℉(138℃)的可使用的运行温度下运行。
进一步理解的是，尽管如图1所示在闭合回路中制备和循环，但由于C6+C7芳烃分子可能仅少量来自装置中的乙烷物流裂化器炉，因此在本文所述的系统10中由于泵排放和设备维护引起的扰乱可能导致系统10中的物料平衡问题和C6+C7分子损失。为了避免这些分子的现场供应损失，C6+C7的富含C6-C7的焦油溶剂补充物流44可以由脱丁烷塔48产生，脱丁烷塔48在烯烃装置中的急冷和双燃料油塔系统的更下游。
更具体地，在图2所示的实施方案中，通过以下可产生C6+C7补充物流44，在从脱丁烷塔48中抽出富含C5的侧抽物流50之后，取出位于烯烃装置下游的接收烃进料58的脱丁烷塔48的一部分富含C6-C7的塔底物物流46，所述塔底物物流46由富含C6+C7芳烃的烃组成且基本上不含C5烃(其不被认为可用于在急冷水分离器筒26运行温度下溶解焦油)，并将该部分富含C6-C7的塔底物物流46作为富含C6-C7的焦油溶剂补充物流44提供至一级燃料油分离塔30。
再次参照图2中所示的系统和方法的非限制性实施方案，脱丁烷塔48被配置为产生富含C5的侧抽物流50。脱丁烷塔48的运行条件包括塔顶压力独立地为约29psia(200kPa)至约130psia(896kPa)，取决于冷凝介质(即制冷剂、冷却水)；塔顶运行温度范围独立地为约1℉(-17℃)至约113℉(45℃)；且塔底温度独立地为约180℉(82℃)至约280℉(138℃)。将理解的是，富含C5的侧抽50的位置应当通过脱丁烷塔48的模拟来仔细评估，以确保富含C5的侧抽50具有最高浓度的C5范围烃，以便最小化脱丁烷塔48的富含C6-C7的塔底物物流46中的C5范围烃浓度的量。根据该非限制性实施方案，脱丁烷塔48的富含C6-C7的塔底物物流46主要由C6+C7范围的烃组成，基于图1所示的双燃料油塔系统和方法的富含C6-C7的焦油溶剂补充物流44的需要，抽出所述富含C6-C7的塔底物物流46的一部分作为用于焦油溶剂化的合适的富含C6-C7的焦油溶剂补充物流44。
在抽出急冷系统所需的富含C6-C7的焦油溶剂补充物流44之后，净脱丁烷塔塔底物物流52可与富含C5的侧抽物流50在热解汽油筒54中混合作为净热解汽油56。
在不存在外部来源的富含芳烃的溶剂的情况下，诸如在第7,560,019号和第8,025,773号美国专利中所要求的，上述系统和方法提供了优于过去发明的明显优点，以进行焦油溶剂化，并避免热交换器、急冷塔填料和其它设备的潜在结垢。
在前述说明书中，已经参考其具体实施方案描述了本发明。然而，本说明书应被视为说明性的而非限制性的。例如，落入所要求保护的或公开的参数内、但未在具体实施例中具体确定或尝试的燃料油分离塔条件和配置、急冷系统条件和配置、脱丁烷塔条件和配置以及各种烃和水物流的组成和量预期在本发明的范围内。
本发明可以在不存在未公开的要素的情况下实施。另外，本发明可以适当地包括所公开的要素、由所公开的要素组成或基本上由所公开的要素组成。在一个非限制性实施方案中，可以提供一种用于现场产生富含C6+C7芳烃的溶剂物流的系统，其中所述系统包括具有连续隔室的急冷水分离器筒、一级燃料油分离塔和二级燃料油分离塔，基本上由具有连续隔室的急冷水分离器筒、一级燃料油分离塔和二级燃料油分离塔组成，或由具有连续隔室的急冷水分离器筒、一级燃料油分离塔和二级燃料油分离塔组成，所述连续隔室包括最后隔室；其中所述急冷水分离器筒通过将烃物流从急冷水分离器筒的最后隔室引导至一级燃料油分离塔的管线而连接至一级燃料油分离塔，存在将一级燃料油分离塔的塔顶物流连接至急冷水分离器筒的进料物流的循环管线；并且存在将一级燃料油分离塔的塔底物物流连接至二级燃料油分离塔的管线。
在另一个非限制性版本中，还可以提供一种用于现场产生富含C6+C7芳烃的溶剂物流的方法，其中该方法包括以下步骤、基本由以下步骤组成或由以下步骤组成：将烃物流从急冷水分离器筒的最后隔室引导至一级燃料油分离塔，在一级燃料油分离塔中将C6+C7芳烃与C8+烃分离以形成富含C6+C7芳烃的溶剂塔顶物流和C8+烃塔底物物流，并将富含C6+C7芳烃的溶剂塔顶物流以有效量循环至急冷水分离器筒的进料物流，以在急冷水分离器筒中将焦油与水相分离并将焦油溶解在急冷水分离器筒的烃相中。
在不同的非限制性实施方案中，可以进一步提供一种乙烯装置，其包括用于现场产生富含C6+C7芳烃的溶剂物流的系统，其中所述系统包括具有连续隔室的急冷水分离器筒、一级燃料油分离塔和二级燃料油分离塔，基本上由具有连续隔室的急冷水分离器筒、一级燃料油分离塔和二级燃料油分离塔组成，或由具有连续隔室的急冷水分离器筒、一级燃料油分离塔和二级燃料油分离塔组成，所述连续隔室包括最后隔室；其中所述急冷水分离器筒通过将烃物流从急冷水分离器筒的最后隔室引导至一级燃料油分离塔的管线而连接至一级燃料油分离塔，存在将一级燃料油分离塔的塔顶物流连接至急冷水分离器筒的进料物流的循环管线，并且存在将一级燃料油分离塔的塔底物物流连接至二级燃料油分离塔的管线。
整个权利要求书中所使用的词语“包括(comprising)”和“包括(comprises)”应分别解释为“包括但不限于”和“包括但不限于”。
就本文所使用的程度而言，词语“基本上”应指“很大程度上但不完全是所指定的”。
如本文所用，单数形式“一(a)”、“一(an)”和“所述”也旨在包括复数形式，除非上下文清楚地另有说明。
就本文所使用的程度而言，涉及给定参数的术语“约”包括所规定的值并且具有由上下文指定的含义(例如，其包括与给定参数的测量相关的误差程度)。
如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列出项的任何和所有组合。
Claims (17)
1.一种用于现场产生富含C6+C7芳烃的溶剂物流的系统，所述系统包括：
具有连续隔室的急冷水分离器筒，所述连续隔室包括最后隔室，
一级燃油分离塔，和
二级燃油分离塔；
其中：
所述急冷水分离器筒通过将烃物流从急冷水分离器筒的最后隔室引导至一级燃料油分离塔的管线而连接至一级燃料油分离塔；
存在将一级燃料油分离塔的塔顶物流连接至急冷水分离器筒的进料物流的循环管线；以及
存在将一级燃料油分离塔的塔底物物流连接至二级燃料油分离塔的管线。
2.权利要求1所述的系统，其还包括补充物流，所述补充物流将脱丁烷塔的一部分富含C6+C7的塔底物物流连接至将烃物流从急冷水分离器筒的最后隔室引导到一级燃料油分离塔的管线。
3.权利要求1所述的系统，其中所述急冷水分离器筒是在顶部轻质烃相中具有焦油的两相分离器。
4.权利要求1所述的系统，其中存在于所述急冷水分离器筒的进料物流中的焦油溶解于所述急冷水分离器筒中的烃相中。
5.一种用于现场产生富含C6+C7芳烃的溶剂物流的方法，所述方法包括：
将烃物流从急冷水分离器筒的最后隔室引导至一级燃料油分离塔；
在一级燃料油分离塔中将C6+C7芳烃与C8+烃分离以形成富含C6+C7芳烃的溶剂塔顶物流和C8+烃塔底物物流；以及
将富含C6+C7芳烃的溶剂塔顶物流以有效量循环至急冷水分离器筒的进料物流，以在急冷水分离器筒中将焦油与水相分离并将焦油溶解在急冷水分离器筒的烃相中。
6.权利要求5所述的方法，其还包括将所述C8+烃塔底物物流引导到二级燃料油分离塔，并且在所述二级燃料油分离塔中产生C8-C10蒸汽裂化的石脑油(SCN)产物和重质燃料油产物。
7.权利要求6所述的方法，其中所述一级燃料油分离塔在范围为约12psia(83kPa)至约17psia(117kPa)的低压条件下运行。
8.权利要求6所述的方法，其中所述一级燃料油分离塔在范围为约180℉(82℃)至约320℉(160℃)的温度下运行。
9.权利要求6所述的方法，其中所述二级燃料分离塔在范围为约2psia(14kPa)至约7psia(48kPa)的真空条件下运行。
10.权利要求6所述的方法，其中所述二级燃料分离塔在范围为约200℉(93℃)至约280℉(138℃)的温度下运行。
11.权利要求5所述的方法，其还包括在进入所述一级燃料油分离塔之前，将来自所述急冷水分离器筒的最后隔室的烃物流与来自脱丁烷塔的一部分富含C6+C7的塔底物物流混合，从而增加富含C6+C7芳烃的溶剂塔顶物流中C6+C7芳烃的量。
12.权利要求11所述的方法，其中来自脱丁烷塔的富含C6+C7的塔底物物流不含C5烃。
13.权利要求5所述的方法，其中所述急冷水分离器筒是两相分离器，并且所述方法还包括将焦油溶解到顶部轻质烃相中。
14.一种乙烯装置，其包括：
用于现场产生富含C6+C7芳烃的溶剂物流的系统，所述系统包括：
具有连续隔室的急冷水分离器筒，所述连续隔室包括最后隔室，
一级燃料油分离塔，和
二级燃料油分离塔；
其中：
所述急冷水分离器筒通过将烃物流从急冷水分离器筒的最后隔室引导至一级燃料油分离塔的管线而连接至一级燃料油分离塔；
存在将一级燃料油分离塔的塔顶物流连接至急冷水分离器筒的进料物流的循环管线；以及
存在将一级燃料油分离塔的塔底物物流连接至二级燃料油分离塔的管线。
15.权利要求14所述的乙烯装置，其还包括补充物流，所述补充物流将脱丁烷塔的一部分富含C6+C7的塔底物物流连接至将烃物流从急冷水分离器筒的最后隔室引导到一级燃料分离塔的管线。
16.权利要求14所述的乙烯装置，其中所述急冷水分离器筒是在顶部轻质烃相中具有焦油的两相分离器。
17.权利要求14所述的乙烯装置，其中存在于所述急冷水分离器筒的进料物流中的焦油溶解于所述急冷水分离器筒中的烃相中。
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