DE60022674T2

DE60022674T2 - METHOD FOR IMPROVING A THERMAL CRACKING PROCESS AND THE PRODUCT OBTAINED THEREOF

Info

Publication number: DE60022674T2
Application number: DE60022674T
Authority: DE
Inventors: Gregory M. Jones; Michael Brauchle; Uwe Hoffman
Original assignee: Baker Hughes Inc
Current assignee: Baker Hughes Holdings LLC
Priority date: 1999-11-22
Filing date: 2000-11-21
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2020-11-22
Also published as: EP1238043B1; EP1238043A1; WO2001038459A1; PT1238043E; ES2245321T3; DE60022674D1; ATE304586T1; AU1788901A

Abstract

A method and a system are disclosed for improving thermal cracking of heavy hydrocarbons by measuring the asphaltene colloidal stability and/or the amount of coke of the bottoms fraction of the product. If the parameters are outside of predetermined limits, the operating conditions are adjusted in response to the determination.

Description

Diese Erfindung betrifft ein verbessertes thermisches Crackverfahren für Kohlenwasserstoffe, insbesondere schwere Kohlenwasserstoffe, wie bspw. ein Visbreaking bzw. Viskositätsbrechen, "On-Purpose Coking" bzw. beabsichtigtes Verkoken oder "Delayed Coking" bzw. verzögertes Verkoken.These Invention relates to an improved thermal cracking process for hydrocarbons, in particular heavy hydrocarbons, such as, for example, a visbreaking or Viscosity Breakage, "On-Purpose Coking" or intended Coking or "Delayed Coking "or delayed coking.

Während viele katalytische Crackverfahren zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen weit verbreitet verwendet werden, ist eine Anzahl thermischer Crackverfahren immer noch von wesentlicher Bedeutung sowohl für die chemische als auch die Raffinierindustrie. Ein thermisches Crack- oder Umwandlungsverfahren ist ein Vorgang, der unter Verwendung von thermischer Energie, d.h. Hitze und Temperatur, größere Kohlenwasserstoffmoleküle, insbesondere solche, die einen Siedepunkt über ungefähr 350°C aufweisen, in kleinere umwandelt oder crackt. Zum Beispiel können hoch siedende schwere und minderwertige Rückstände einer Ölraffinerie oder einer chemischen Anlage in niedriger siedende, leichte oder mittlere und höherwertige Produktverschnitte umgewandelt werden. Beispiele von allgemein durchgeführten thermischen Crackreaktionen umfassen Visbreaking, Hydrocracking (eine Crackreaktion unter Anwesenheit von zugesetztem Wasserstoff) und verschiedene "On-Purpose Coking"- oder "Delayed Coking"-Prozesse.While many catalytic cracking processes for the conversion of hydrocarbons Widely used is a number of thermal cracking processes still essential for both the chemical and the Raffinierindustrie. A thermal cracking or conversion process is a process using thermal energy, i. Heat and temperature, larger hydrocarbon molecules, in particular those that have a boiling point above approximately 350 ° C, turns into smaller or cracked ones. For example, you can go high boiling heavy and low-grade residues of an oil refinery or a chemical Plant in lower boiling, light or medium and higher quality Product blends are converted. Examples of commonly performed thermal Cracking reactions include visbreaking, hydrocracking (a cracking reaction in the presence of added hydrogen) and various "on-purpose coking" or "delayed coking" processes.

In erster Linie aufgrund der hohen Temperaturen und anderer benötigter Reaktionsbedingungen, die verwendet werden, um thermisches Cracken hervorzurufen, und der Tatsache, dass die Ausgangsmaterialien ziemlich schwer sind und die leichten Produkte einen höheren Wasserstoffgehalt aufweisen, sind thermische Crackverfahren für schwerwiegende Verschmutzungsprobleme anfällig, einschließlich des Verkokens. Visbreaking ist ein solches Beispiel.In primarily due to high temperatures and other required reaction conditions, which are used to cause thermal cracking, and the fact that the starting materials are quite heavy and the light products have a higher hydrogen content, are thermal cracking processes for serious contamination problems, including the Coking. Visbreaking is one such example.

Visbreaking ist eine thermische Crackreaktion, bei der schweres Kohlenwasserstoffausgangsmaterial wie etwa Rückstände (engl.: resids) mit hoher Viskosität in einen Reaktor bei einer Temperatur eingegeben werden, die ausreichend hoch ist, um zu bewirken, dass dieses Ausgangsmaterial in kleinere Bestandteile zerfällt. Der flüssige Produktstrom zeigt gewöhnlicherweise niedrigere Viskosität, worauf andernfalls mit "viskositätsgebrochen" (engl.: visbroken) bezug genommen wird. Dieses Erzeugnis kann als Treibstofföl verwendet werden. Als Antwort auf die Wünsche des Markts kommt Visbreaking heutzutage die zusätzliche Wichtigkeit zu, ein Maximum an Umwandlung von schweren Materialien in mittlere und leichtere Destillatbruchteilprodukte, wie etwa Naphtha und Gasöl, zu erlangen. Gasöl und Naphtha sind als Bestandteile für Transporttreibstoff nützlich. Dieser Trend des Markts ist insbesondere in Europa und den meisten anderen industrialisierten Ländern offensichtlich.visbreaking is a thermal cracking reaction involving heavy hydrocarbon feedstock such as about residues (Engl .: Resids) with high viscosity be entered into a reactor at a temperature sufficient is high, to cause this starting material in smaller Ingredients decomposes. The liquid Product stream usually shows lower viscosity, otherwise with "visbroken" (English: visbroken) is referred to. This product can be used as fuel oil. In response to the wishes In the market, visbreaking nowadays has added importance Maximum conversion of heavy materials into medium and lighter ones To obtain distillate fractions products such as naphtha and gas oil. Gas oil and Naphtha are considered as ingredients for Transport fuel useful. This trend of the market is especially in Europe and most other industrialized countries obviously.

In einer herkömmlichen Visbreaking-Anlage wird das Füllgut (Ausgangsmaterial) in eine Reihe von Wärmetauschern eingegeben und vorgeheizt. Dieses vorgeheizte Füllgut wird an einen Hoch- bzw. Brennofen (oder eine Crackeinheit) für das vorgesehene thermische Crackverfahren gesendet. Der Hochofen ist normalerweise eine oder eine Mehrzahl von Röhren oder Reaktoren. Die Erzeugnisse des Crackens laufen durch eine Zerteilungssäule bzw. Fraktionierkolonne, um die Produkte zu teilen. Der Teer aus der Crackreaktion wird abgeteilt und von dem Boden der Zerteilungssäule entfernt und zu einem oder mehreren Wärmetauschern gesandt, um etwas des Wärmeinhalts zurückzugewinnen, der zum Vorheizen des Füllguts verwendet werden kann.In a conventional one Visbreaking plant becomes the filling material (Starting material) entered into a series of heat exchangers and preheated. This preheated filling is to a kiln (or a cracking unit) for the intended sent thermal cracking process. The blast furnace is usually one or a plurality of tubes or reactors. The products of cracking run through a dicing column or Fractionating column to divide the products. The tar from the Cracking reaction is separated and removed from the bottom of the dicing column and to one or more heat exchangers sent to something of the heat content recover, for preheating the contents can be used.

In einigen Verfahren gibt es eine Bewässerungs- bzw. "Soaker"-Einheit zwischen dem Hochofen und der Zerteilungssäule, um zusätzliche Zeit für ein zusätzliches Auftreten von Cracken bereitzustellen und/oder damit einige der anfänglichen Crackprodukte sich zusätzlichen Reaktionen vor der Aufteilung unterziehen. Im Gegensatz zu den Hochofenrohren gibt es in dem "Soaker" gewöhnlicherweise keine zusätzliche Wärmezufuhr. Da die Crackreaktionen endothermische Reaktionen sind und weil Wärmeverluste auftreten, ist die Auslasstemperatur des Soakers ohne Wärmezufuhr gewöhnlicherweise um etwa 20 bis 30°C geringer als die Auslasstemperatur des Hochofens. Die Aufenthaltszeit in einem Soaker liegt gewöhnlicherweise im Bereich von ungefähr 10 Min. bis ungefähr 30 Min. Der Druck in einem Soaker liegt gewöhnlicherweise im Bereich von ungefähr 3 bar (300 kPa) bis ungefähr 20 bar (2 MPa).In In some processes there is an irrigation or "soaker" unit between the blast furnace and the dicing column to give extra time for an additional Occurrence of cracks and / or some of the initial Crack products add up Undergo reactions before splitting. In contrast to the blast furnace pipes There is usually in the "Soaker" no additional Heat. Because the cracking reactions are endothermic reactions and because heat losses occur, is the outlet temperature of the soaker without heat usually around 20 to 30 ° C lower than the outlet temperature of the blast furnace. The residence time usually in a soaker in the range of about 10 minutes to about 30 min. The pressure in a soaker is usually in the range of approximately 3 bar (300 kPa) to about 20 bar (2 MPa).

Die thermischen Crackeinheiten (oder Hochöfen) werden normalerweise bei einer Temperatur im Bereich von etwa 420°C bis ungefähr 500°C und unter einem Druck im Bereich von 3 bar (300 kPa) bis ungefähr 20 bar (2 MPa) betrieben. Wenn ein Füllgut von einem Rückstand einer Vakuumdestillation oder einer atmosphärischen Destillation als Ausgangsmaterial verwendet wird, liegt die Betriebstemperatur des Hochofens nahe an dem unteren Ende des Temperaturbereichs, insofern ein Soaker zwischen dem Hochofen und der Zerteilungssäule vorgesehen ist. Eine Temperatur in der Nähe des oberen Endes des Bereichs ist vorzuziehen, wenn kein Soaker vorgesehen ist.The Thermal cracking units (or blast furnaces) are usually included a temperature in the range of about 420 ° C to about 500 ° C and under a pressure in the range from 3 bar (300 kPa) to about 20 operated bar (2 MPa). If a filling of a residue a vacuum distillation or an atmospheric distillation as a starting material is used, the operating temperature of the blast furnace is close at the lower end of the temperature range, so far a soaker is provided between the blast furnace and the dicing column. A temperature near the upper end of the range is preferable if no soaker is provided.

In erster Linie aufgrund der Randbedingung der Reaktionstemperatur, der Aufenthaltszeit und der Reaktionskinetik des thermischen Crackenverfahrens ist eine Einheit für ein thermisches Crackverfahren, wie etwa eine Visbreaking-Einheit, normalerweise für einen gewünschten Grad von Umwandlung des Ausgangsmaterials bei einem gewünschten Durchsatz dimensioniert. Der Begriff "Umwandlung" wird hierbei mit der Bedeutung des Verhältnisses der kombinierten Gewichtsprozente sowohl des leichten Destillats als auch des mittleren Destillats, einschließlich gasförmiger Produkte, Naphtha und Gasöl, bezüglich des Gesamtgewichts des Füllguts im Hochofen verwendet.In primarily due to the boundary condition of the reaction temperature, the residence time and reaction kinetics of the thermal cracking process is a unit for a thermal cracking process, such as a visbreaking unit, usually for one desired Degree of conversion of the starting material at a desired Throughput dimensioned. The term "transformation" is used here with the meaning of ratio the combined weight percent of both the light distillate as well as the middle distillate, including gaseous products, naphtha and Gas oil, in terms of the total weight of the product used in the blast furnace.

Typischerweise weisen die aus der Zerteilungssäule eingeholten Produkte die folgende Komponentenverteilung auf: etwa 3 bis 10 Gewichtsprozent von leichten Destillaten, ungefähr 10 bis 20 Gewichtsprozent von mittleren Destillaten und ungefähr 70 bis 85 Gewichtsprozent Teer als schwerem Rückstand, der von dem Boden der Zerteilungssäule entfernt wird. Alle diese Gewichtsangaben basieren auf dem Gewicht des Füllguts.typically, have the from the dicing column the following components are distributed: approx 3 to 10 weight percent of light distillates, about 10 to 20 weight percent of middle distillates and about 70 to 85 weight percent tar as a heavy residue from the bottom the dicing column Will get removed. All these weights are based on weight of the contents.

Typische Ausgangsmaterialien in einer Visbreaking-Einheit bestehen aus schweren Bodenprodukten von vorgeschalteten atmosphärischen oder Vakuum-Destillationseinheiten oder Anlagen. Die Verschmutzungseigenschaften eines bestimmten Ausgangsmaterials unter Visbreaking-Bedingungen sind zumeist der wichtigste Kontrollfaktor beim Betrieb einer Visbreaking-Einheit. Diese Eigenschaften neigen dazu, die Visbreaking-Temperatur vorzugeben, die wiederum und bei einem bestimmten Durchsatz den Grad der Umwandlung des Füllguts und die Ausbeute der gewünschten leichten Teilbestandteile steuert. Da die Umwandlungen gewöhnlicherweise unterhalb von 20 Gewichtsprozent liegen, hat sogar ein Ansteigen von nur einem Gewichtsprozent bei der Umwandlung einen we sentlichen Einfluss auf die Prozessökonomie und die Profitabilität.typical Starting materials in a visbreaking unit are made of heavy Soil products from upstream atmospheric or vacuum distillation units or facilities. The pollution properties of a particular source material Under visbreaking conditions are usually the most important control factor when operating a visbreaking unit. These properties tend to set the visbreaking temperature, which in turn and at a certain throughput the degree of conversion of the contents and the yield of the desired controls light partial components. Because the transformations are usually below 20 percent by weight, even has an increase of only one percent by weight in the conversion we sentlichen Influence on the process economy and profitability.

Ein höherer Umwandlungsgrad benötigt eine höhere Betriebstemperatur in der Crackeinheit, eine längere Aufenthaltszeit (d.h. einen geringeren Durchsatz) oder beides. Je höher jedoch die Betriebstemperatur ist, desto höher ist die Verschmutzung. Deswegen ist es wichtig, eine Verschmutzung innerhalb des Hochofens für das thermische Crackverfahren oder Visbreaking und an anderen Stellen in dem System zu verhindern oder zumindest zu minimieren, während ein so hoher Umwandlungsgrad wie möglich erhalten bleibt. Ein geeignetes Gleichgewicht zwischen Betriebsbedingungen und Verschmutzungsraten erlaubt längere Betriebszeiten und erzeugt mehr gewünschte Produkte, bevor die Crackeinheit und andere Teile der Anlage zur Reinigung, Wartung oder Reparatur abgeschaltet werden müssen. Aufgrund der beteiligten Chemie und der Eigenschaften des Ausgangsmaterials wird allgemein angenommen, dass es nicht möglich ist, eine gänzliche Unterdrückung von Verschmutzung bei einer Crackreaktion von schweren Kohlenwasserstoffen, wie etwa bei Visbreaking, zu erreichen.One higher Conversion required a higher one Operating temperature in the cracking unit, a longer residence time (i.e. a lower throughput) or both. However, the higher the operating temperature, the higher is the pollution. That's why it's important to get a pollution inside the blast furnace for the thermal cracking process or visbreaking and elsewhere in the system to prevent or at least minimize, while a as high a degree of conversion as possible preserved. A suitable balance between operating conditions and pollution rates allows longer operating times and generates more desired Products before the cracking unit and other parts of the plant to Cleaning, maintenance or repair must be shut off. by virtue of the chemistry involved and the properties of the starting material It is generally accepted that it is not possible to have a complete one Suppression of Contamination in a cracking reaction of heavy hydrocarbons, as with visbreaking.

In Anbetracht der Beziehung zwischen dem Umwandlungsgrad des Füllguts und der Temperatur des Crackverfahrens, ist es wünschenswert, eine Temperatur so hoch wie möglich zu verwenden, um die Umwandlung zu maximieren. Dementsprechend ist es wünschenswert, ein Verfahren zu haben, das ein zuverlässiges Messverfahren bezüglich des Grads der Verschmutzung in den Crackreaktor bereitstellt. Die durch solche Messungen gesammelten Daten können dazu verwendet werden, die Temperatur und damit die Umwandlung so hoch wie möglich zu halten, während der Grad der Verschmutzung innerhalb eines akzeptablen Bereichs gehalten wird.In Considering the relationship between the degree of conversion of the contents and the temperature of the cracking process, it is desirable to have a temperature as high as possible to use to maximize the conversion. Accordingly is it desirable to have a method that provides a reliable measuring method with respect to the Degree of pollution in the cracking reactor provides. By such data collected can be used to the temperature and thus the conversion as high as possible hold while the degree of pollution is kept within an acceptable range becomes.

Die Druckschrift SU 183334 beschreibt ein System, das Temperatur-, Druck- und Rückstandsqualitätssensoren zum Erfassen bzw. Überwachen der Betriebsbedingungen in einem Öl-Raffiniersystem und zur Einstellung der Treibstoffzufuhr dieses Systems verwendet.The publication SU 183334 describes a system that uses temperature, pressure and residue quality sensors to monitor operating conditions in an oil refining system and to adjust the fueling of that system.

Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Verbesserung eines thermischen Crackverfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bereitgestellt. Entsprechend einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System zur Durchführung eines verbesserten thermischen Crackverfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 8 bereitgestellt.Corresponding One aspect of the present invention is a method for improvement a thermal cracking process having the features of the claim 1 provided. According to another aspect of the present invention The invention will be a system for carrying out an improved thermal cracking process provided with the features of claim 8.

Die bevorzugte Ausführungsform stellt ein solches Verfahren mit kurzen Antwortzeiten bei der Messung zweier Parameter bereit, um ein schnelles Einstellen der Reaktionsbedingungen zur Optimierung des Umwandlungs-Verschmutzungs-Verlaufs der thermischen Crackreaktion bereitzustellen, insbesondere bei einer Visbreaking-Reaktion. Die bevorzugte Ausführungsform stellt außerdem ein Verfahren bereit, das dahingehend automatisiert ist, Einstellungen der Bedingungen des Crackverfahrens, einschließlich Visbreaking, durchzuführen, um die Umwandlung zu maximieren, während die Verschmutzung innerhalb eines akzeptablen Bereichs gehalten wird.The preferred embodiment provides such a method with short response times in the measurement two parameters ready to quickly adjust the reaction conditions to optimize the conversion-fouling history of the thermal Provide cracking reaction, especially in a visbreaking reaction. The preferred embodiment as well provide a method that is automated to settings the conditions of the cracking process, including visbreaking, to perform while maximizing the conversion the pollution is kept within an acceptable range becomes.

Bei einem "On-Purpose Coking"- oder "Delayed Coking"-Vorgang wird ein Füllgut von schweren Kohlenwasserstoffen aus verschiedenen Quellen einschließlich Visbreaking und anderer thermischer Crackreaktionen in Koksprodukte umgewandelt. Es wäre wünschenswert, den am Boden abgelagerten Teil des Produkts einer Reaktion wie etwa Visbreaking kontrollieren zu können, um den Ertrag oder andere Eigenschaften des Koksprodukts von einem oder mehreren Verkokern (engl.: coker) oder verzögerten Verkokern (engl.: delayed coker) zu optimieren.In an "on-purpose coking" or "delayed coking" process, a product of heavy Koh from various sources, including visbreaking and other thermal cracking reactions, into coke products. It would be desirable to be able to control the bottom deposited portion of the product of a reaction such as visbreaking to increase the yield or other properties of the coke product from one or more cokers or delayed cokers optimize.

Ein Ziel der bevorzugten Ausführungsform besteht darin, ein Verfahren für ein verbessertes thermisches Crackverfahren von schweren Kohlenwasserstoffen bereitzustellen, wie etwa Visbreaking von Rückständen von Vakuumdestillation (resid), Rückständen von atmosphärischer Destillation, grobem Öl bzw. Rohöl, FCC (FCC: flüssiges katalytisches Cracken)-Schlammöl und Mischungen von diesen. Das Verfahren umfasst das Cracken der schweren Kohlenwasserstoffe in einer Einheit unter ersten Bedingungen, die zur Erzeugung eines Produkts effektiv sind, das Trennen des Produkts in einen leichten Bruchteil (leichte Fraktion) und einem am Boden abgelagerten Bruchteil (Bodenfraktion), Messen eines Parameters, wie etwa der Stabilität der asphaltenen Kolloide und/oder der Menge von Kokspartikeln des am Boden abgelagerten Teils, Bestimmen, ob sich der Parameter außerhalb einer Grenze befindet, und Einstellen der ersten Bedingungen in Antwort auf die Bestimmung.One Aim of the preferred embodiment is a procedure for an improved heavy hydrocarbon thermal cracking process such as visbreaking residues of vacuum distillation (resid), arrears of atmospheric Distillation, coarse oil or crude oil, FCC (FCC: liquid catalytic cracking) slurry oil and mixtures of these. The process involves cracking the heavy hydrocarbons in a unit under first conditions necessary to produce a Products are effective, separating the product into a light one Fraction (light fraction) and a fraction deposited on the ground (Bottom fraction), measuring a parameter such as the stability of the asphaltene Colloids and / or the amount of coke particles deposited at the bottom Part, determining if the parameter is out of bounds and adjusting the first conditions in response to the determination.

Die bevorzugte Ausführungsform betrifft außerdem ein System zum Durchführen des verbesserten thermischen Crackverfahrens von schweren Kohlenwasserstoffen. Das System umfasst eine Crackeinheit mit einem Hochofen zum Cracken, der eine Mehrzahl von Ofenrohren zum effektiven Cracken der schweren Kohlenwasserstoffe unter ersten Umgebungsbedingungen, um ein Produkt zu erzeugen, eine Trennungseinheit, wie etwa eine Verteilungsreihe, um das Produkt in einen leichten Teil und einem am Boden angelagerten Teil zu teilen, zumindest einen Sensor, und zumindest einen Parameter wie etwa der Stabilität der asphaltenen Kolloide und/oder die Menge der Kokspartikel zu messen, zumindest einen Prozessor zur Bestimmung, ob der zumindest eine Parameter außerhalb einer Begrenzung liegt und zumindest eine Kontrolleinheit zum Einstellen der ersten Bedingungen in Antwort auf die Bestimmung aufweist.The preferred embodiment also concerns a system for performing the improved thermal cracking process of heavy hydrocarbons. The system comprises a cracking unit with a blast furnace for cracking, a plurality of furnace tubes for effectively cracking the heavy ones Hydrocarbons under first environmental conditions to produce a product to generate a separation unit, such as a distribution series, around the product in a light part and one deposited on the ground Part to share, at least one sensor, and at least one parameter such as stability the asphaltene colloids and / or the amount of coke particles measure, at least one processor to determine whether the at least a parameter outside a limitation and at least one control unit for setting the first conditions in response to the determination.

Ein weiteres Ziel der bevorzugten Ausführungsform betrifft ein Verfahren für und ein System zur Umwandlung der am Boden abgelagerten Teile einer Einheit für ein thermisches Crackverfahren, wie etwa eines Visbreakers, in die gewünschten Koksprodukte in zumindest einem Verkoker oder zumindest einem Verkoker für "Delayed Coking".One Another object of the preferred embodiment relates to a method for and a system for the transformation of the parts deposited on the ground Unit for a thermal cracking process, such as a visbreaker, into the desired Coke products in at least one coker or at least a coker for delayed coking.

Verschiedene bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun lediglich als Beispiele und mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben.Various preferred embodiments The present invention will now be described only as examples and with reference to the accompanying drawings.

1 zeigt ein Blockdiagramm, das die Anordnung der Ausstattung innerhalb der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hinsichtlich der Art und Weise, wie die Parameter des am Boden abgelagerten Teils eines Visbreaking-Produkts gemessen werden, darstellt. 1 Figure 11 is a block diagram illustrating the arrangement of the equipment within the embodiments of the present invention in terms of the manner in which the parameters of the bottom deposited portion of a visbreaking product are measured.

2 zeigt ein typisches Diagramm, das die Nummer der Kokspartikel pro Volumeneinheit des verdünnten Teerrückstands als eine Funktion des Grades der Crackreaktion darstellt (ungefähr 1:20.000 v/v (bzw. Volumenverhältnis) Verdünnung in einem aromatischen Lösungsmittel). 2 Figure 14 shows a typical plot representing the number of coke particles per unit volume of diluted tar residue as a function of the degree of cracking reaction (approximately 1: 20,000 v / v dilution in an aromatic solvent).

3 zeigt eine typische Beziehung zwischen dem infraroten Stabilitätsindex und dem Grad der Crackreaktion (ISI, Milliliter Heptan pro Gramm von 1:1 mit Toluen verdünntem Teerrückstand). 3 Figure 14 shows a typical relationship between the infrared stability index and the degree of cracking reaction (ISI, milliliters of heptane per gram of 1: 1 tar residue diluted with toluene).

Die bevorzugte Ausführungsform stellt ein Verfahren und ein System zum Durchführen eines verbesserten thermischen Crackverfahrens, wie bspw. ein Visbreaking, von schweren Kohlenwasserstoffen bereit, in dem (a) Verschmutzung, ins besondere die Neigung von Asphaltenen zur Ausfällung oder die Ansammlung von Asphaltenen Kolloiden und das Verkoken der am Boden abgelagerten Teile des Crackprodukts überwacht werden, und (b) die Umgebungsbedingungen des Crackverfahrens in Reaktion auf die während der Überwachung gesammelten Daten eingestellt werden. Das Ziel ist es, die Umwandlung von schweren Kohlenwasserstoffen zu maximieren und zur gleichen Zeit die Verschmutzung (wie etwa asphaltene Ausfällung und/oder Verkoken oder Koksbildung) innerhalb akzeptabler und/oder vorbestimmter Grenzen zu halten.The preferred embodiment provides a method and system for performing an improved thermal Cracking process, such as visbreaking, of heavy hydrocarbons ready, in the (a) pollution, in particular the inclination of asphaltenes for precipitation or the accumulation of asphaltene colloids and the coking of monitored on the bottom deposited portions of the cracked product, and (b) the Environmental conditions of the cracking process in response to the collected during the monitoring Data to be set. The goal is to transform heavy ones To maximize hydrocarbons and at the same time pollution (such as asphaltene precipitation and / or coking or coke formation) within acceptable and / or to keep predetermined limits.

Die bevorzugte Ausführungsform betrifft ebenfalls einen verbesserten Verkokungsprozess, einschließlich eines thermischen Kokens und eines verzögerten Verkokungsvorgangs ("Delayed Coking"). Die Zusammensetzung des am Boden abgelagerten Teils wird so eingestellt, dass sich ein besseres Ausgangsmaterial für stromabwärts angeordnete bzw. nachgeschaltete Verkoker oder verzögerte Verkoker ausbildet, die bei einer relativ hohen Temperatur betrieben werden.The preferred embodiment also concerns an improved coking process, including one thermal coking and a delayed coking process ("delayed coking"). The composition of the deposited on the bottom part is adjusted so that a better starting material for downstream arranged or downstream cokers or delayed cokers forms, which are operated at a relatively high temperature.

Zwei unabhängige Parameter, die sich auf Verschmutzung beziehen, werden unabhängig voneinander überwacht und gemessen, insbesondere in der bevorzugten Ausführungsform bei Visbreaking von Rückständen aus Vakuumdestillation oder atmosphärischer Destillation von thermischen Crackreaktionen. Die in den Messungen gesammelten Daten werden mit vorbestimmten Grenzwerten verglichen, um zu bestimmen, ob die Umgebungsbedingungen des thermischen Crackverfahrens (a) verändert oder eingestellt werden können, um eine höhere Umwandlung zu erlagen, oder (b) verändert werden können, um die Verschmutzung zu reduzieren. Die vorbestimmten Grenzwerte können aufgrund von zurückliegenden Erfahrungen oder Daten, die in denselben, ähnlichen oder verwandten Arbeitsvorgängen gesammelt wurden, veröffentlichten Ergebnissen, Ergebnissen von zusätzlich durchgeführten Laborexperimen ten, theoretischen Berechnungen, Modellen, Erneuerungen von bestehenden Modellen und Kombinationen aus diesen festgesetzt werden.Two independent Parameters related to pollution are monitored independently and measured, especially in the preferred embodiment Visbreaking of residues Vacuum distillation or atmospheric Distillation of thermal cracking reactions. The in the measurements collected data is compared to predetermined limits, to determine if the environmental conditions of the thermal cracking process (a) changed or can be adjusted to a higher one Conversion, or (b) can be changed to to reduce pollution. The predetermined limits may be due from past Experiences or data collected in the same, similar or related work processes were published Results, results of additional conducted Laboratory experiments, theoretical calculations, models, renewals set by existing models and combinations of these become.

Es gibt eine Anzahl von Parametern, die überwacht und/oder gemessen werden können, um die benötigten Daten zur Einstellung der Betriebsbedingungen des thermischen Crackverfahrens bereitzustellen. Beispiele von solchen Parametern umfassen die Stabilität von Asphaltenen/aspahletenen Kolloiden in dem am Boden abgelagerten Produkt, das die Crackeinheit verlässt, die Viskosität der am Boden abgelagerten Bestandteile, den Stockpunkt der am Boden abgelagerten Bestandteile, die Menge der Kokspartikel am Boden, die chemische Zusammensetzung der am Boden abgelagerten Bestandteile, Kombinationen von diesen und andere, ohne auf diese beschränkt zu sein.It There are a number of parameters that are monitored and / or measured can be around the needed Data for setting the operating conditions of the thermal cracking process provide. Examples of such parameters include the stability of asphaltenes / aspahletenes Colloids in the bottom deposited product containing the cracking unit leaves, the viscosity the components deposited on the ground, the pour point on the ground Deposited constituents, the amount of coke particles on the ground, the chemical composition of soil-deposited components, Combinations of these and others without being limited to them.

Ein bevorzugter erster Parameter misst die Ausfällung und/oder eine Neigung zu einer solchen Ausfällung von aspahltenen Komponenten, auf die hier zusammenfassend als Asphaltene Bezug genommen wird, auf der Oberfläche des Wärmetauschers, des Hochofens oder der Ofenrohre, des Soakers (falls einer in dem System vorgesehen ist) oder anderen Teilen des Systems. (siehe 3)A preferred first parameter measures the precipitation and / or propensity for such precipitation of aspartate components, collectively referred to herein as asphaltenes, on the surface of the heat exchanger, blast furnace or furnace tubes, of the soaker (if any in the system is provided) or other parts of the system. (please refer 3 )

Die meisten der typischen Ausgangsmaterialien für Visbreaking weisen Asphaltene, Paraffinverbindungen, aromatische Verbindungen und geringere Mengen von verschiedenen anderen Verbindungen auf, wobei Verbindungen, die Heteroatome enthalten, eingeschlossen sind. Typische Asphaltene sind dunkelbraun bis schwarz gefärbte amorphe Feststoffe mit komplexen Strukturen, einem relativ hohen Molekulargewicht und einem relativen niedrigen Wasserstoffbestandteil. Zusätzlich zu Karbon bzw. Kohlenstoff und Wasserstoff in der Zu sammensetzung, enthalten Aspahltene außerdem Stickstoff-, Sauerstoff- und Schwefelarten oder -verbindungen.The most of the typical starting materials for visbreaking include asphaltenes, Paraffin compounds, aromatic compounds and minor amounts from various other compounds, with compounds, which contain heteroatoms are included. Typical asphaltenes are dark brown to black colored amorphous solids with complex structures, a relatively high Molecular weight and a relatively low hydrogen component. additionally to carbon or carbon and hydrogen in the composition, Contain Aspahltene as well Nitrogen, oxygen and sulfur species or compounds.

Typischerweise weisen Asphaltene einige Löslichkeiten auf und/oder existieren in stabilisierter kolloidialer Form im Rohöl, den Rückständen aus atmosphärischer Destillation, den Rückständen aus Vakuumdestillation, Mischungen davon oder in gewissen organischen Lösungen wie Kohlenstoffdisulfid. Asphaltene sind jedoch im wesentlichen unlöslich in Lösungsmitteln wie leichten Naphthas, die die Hauptprodukte von thermischen Crackreaktionen, wie etwa Visbreaking, sind. Infolgedessen weisen Asphaltene eine Tendenz zur Ausfällung und/oder Anhäufung aus den Produkten des thermischen Crackverfahrens heraus und zur Ablagerung auf der Oberfläche der Ausstattung oder der Rohre auf, weil der Naphthagehalt in dem Crackprodukt höher ist, als der ursprünglicherweise in dem Ausgangsstoff vorhandene, bevor dieser einem thermischen Crackverfahren oder Visbreaking oder "On-Purpose Coking" oder "Delayed Coking" unterzogen wurde.typically, Asphaltenes have some solubilities on and / or exist in stabilized colloidal form in crude oil, the residues atmospheric Distillation, the residues from Vacuum distillation, mixtures thereof or in certain organic solutions like carbon disulfide. However, asphaltenes are essentially insoluble in solvents such as light naphthas, which are the major products of thermal cracking reactions, such as Visbreaking, are. As a result, asphaltenes have one Tendency to precipitate and / or accumulation out of the products of the thermal cracking process and to Deposit on the surface the equipment or the pipes because of the naphtha content in the Cracked product higher is, as originally existing in the starting material, before this a thermal Cracking process or visbreaking or on-purpose coking or delayed coking.

Ein bevorzugter zweiter Parameter überwacht und misst den Grad oder die Schwere der Dehydrierung, sowohl die thermische als auch die katalytische Dehydrierung, die während einer thermischen Crackreaktion, wie bspw. eines Visbreaking, auftritt. Schwere Dehydrationsreaktionen führen zu höchst kohlenstoffhaltigem Material wie Koks. Auf dieses Phänomen der Koksbildung wird hier als Verkokung bezug genommen. Die Verkokung wird im allgemeinen schwerer bzw. nachteiliger, wenn die Temperatur des thermischen Crackverfahrens über einer gewissen Temperatur liegt, die gewöhnlicherweise zwischen ungefähr 400°C und ungefähr 500°C liegt, was von den Zuführ- und Betriebsbedingungen und der Ausstattung abhängt. (siehe 2) Es sollte erwähnt werden, dass die Anzahl der Kohlenstoffteilchen im Ausgangsma terial (Zuführung) selbst im allgemeinen ziemlich konstant bleibt, wenn es von einer bestimmten Quelle stammt.A preferred second parameter monitors and measures the degree or severity of the dehydrogenation, both thermal and catalytic dehydrogenation, which occurs during a thermal cracking reaction, such as visbreaking. Heavy dehydration reactions lead to highly carbonaceous material such as coke. This phenomenon of coke formation is referred to herein as coking. Coking generally becomes more severe when the temperature of the thermal cracking process is above a certain temperature, which is usually between about 400 ° C and about 500 ° C, depending on the feeding and operating conditions and equipment. (please refer 2 It should be noted that the number of carbon particles in the feedstock itself generally remains fairly constant when it comes from a particular source.

Diese kohlenstoffhaltigen Materialien oder Koker sind in der flüssigen Phase unlöslich und neigen dazu, sich an der Oberfläche des Hochofens abzulagern, wodurch eine Schmutzschicht erzeugt wird. Jeglicher Koks, der nicht an der Hochofenoberfläche kleben bleibt, wird durch den Prozess geschleppt und tritt mit den am Boden abgelagerten Teerprodukten aus. Es wird beobachtet, dass solche kohlenstoffhaltigen Materialien im allgemeinen in feinen partikulären Formen mit einem breiten Bereich von Partikelgröße und Größenverteilung auftreten. Die bei der Messung des zweiten Parameters gesammelten Daten werden auf die Anzahl von Koks oder Kohlenstoffpartikeln innerhalb einer Volumeneinheit Öl bezogen, d.h. des am Boden abgelagerten Teils des Produkts aus der thermischen Crackreaktion. Die Messung bestimmt gewöhnlicherweise nur solche Partikel, die einen Durchmesser von weniger als 30 Mikrometern (μ) aufweisen, häufiger nur solche, die einen Durchmesser von weniger als 20 μ und von mehr als ungefähr 1 μ aufweisen, pro Milliliter eines verdünnten am Boden abgelagerten Bestandteils (Teer). Es ist gewöhnlicherweise am geeignetsten aber nicht unbedingt notwendig, ein Verdünnungsverhältnis von 20.000, d.h. 5 μl von Teer verdünnt mit 100 μl eines Lösungsmittels, zu verwenden. Partikel, die kleiner als ungefähr 1 μ sind, werden gewöhnlicherweise zum Zweck der bevorzugten Ausführungsform vernachlässigt.These carbonaceous materials or coker are insoluble in the liquid phase and tend to deposit on the surface of the blast furnace, creating a debris layer. Any coke that does not stick to the blast furnace surface is dragged through the process and exits with the tar products deposited on the bottom. It is observed that such carbonaceous materials generally occur in fine particulate forms with a wide range of particle size and size distribution. The data collected in the measurement of the second parameter is related to the number of coke or carbon particles within one volume of oil, ie, the bottom deposited portion of the product from the thermal cracking reaction. The measurement usually only determines such Particles having a diameter of less than 30 microns (μ), more commonly only those having a diameter of less than 20 μ and greater than about 1 μ, per milliliter of a diluted soil-deposited component (tar). It is usually most convenient, but not essential, to use a dilution ratio of 20,000, ie, 5 μl of tar diluted with 100 μl of a solvent. Particles smaller than about 1 μ are usually neglected for the purpose of the preferred embodiment.

Diese beiden Messungen des ersten und des zweiten Parameters können unabhängig voneinander oder zusammen, gleichzeitig oder nacheinander und durch Kombinationen von diesen erfolgen. Die durch die Messungen gesammelten Daten können dazu verwendet werden, die Betriebsbedingungen der Ofenrohre und/oder des Soakers, falls vorhanden, zu überwachen, abhängig von dem Füllgut, den Reaktionsbedingungen, der Ausstattung des Systems und des gewünschten Ausgangsprodukts entweder unabhängig voneinander oder zusammen.These Both measurements of the first and second parameters can be independent of each other or together, simultaneously or sequentially, and through combinations done by these. The data collected by the measurements can do this used, the operating conditions of the furnace tubes and / or to monitor the soaker, if any, depending on the contents, the reaction conditions, the equipment of the system and the desired Starting product either independently from each other or together.

Die durch die Messung und/oder das analytische Instrument gesammelten Daten werden zu einer oder mehreren Datenauswertungseinheiten oder Prozessoren gesendet, die sich entweder in der Anlage, an einem entfernten Aufenthaltsort oder beidem befinden. Der Prozessor bzw. die Prozessoren, wie etwa Computer, kann bzw. können die Daten mit einem Grenzwert oder einem Satz von Grenzwerten vergleichen, um zu bestimmen, ob die gesammelten Daten außerhalb der Begrenzungen liegen. Die Bestimmungen werden verwendet, um, falls nötig, die Betriebsbedingungen der thermischen Crackreaktion einzustellen, die die Temperatur des thermischen Crackverfahrens, die Auslasstemperatur des Hochofens (auf die hier abwechselnd als Reaktorauslasstemperatur bezug genommen wird), den Druck, die Aufenthaltszeit, den Durchsatz der schweren Kohlenwasserstoffe, die Eingabe von Additiven und Kombinationen von diesen umfassen, aber auf diese nicht begrenzt sind. Die auf einem Soaker, falls einer in dem System verwendet wird, bezogenen Betriebsbedingungen können ebenfalls gemäß den Einstellungen eingestellt werden. Diese Betriebsbedingungen eines Soakers umfassen die Aufenthaltszeit des Produkts in dem Soaker, ob und welches Gas oder Gasmischungen in den Soaker eingegeben werden soll, den Durchsatz von Gas oder Gasen, die Temperaturen des Gases oder der Gase, die Menge des Gases oder der Gase und Kombinationen davon, ist auf diese aber nicht beschränkt. (infra)The collected by the measurement and / or the analytical instrument Data becomes one or more data evaluation units or Processors sent either in the plant, at one distant whereabouts or both. The processor or the processors, such as computers, may or may not limit the data or a set of limits to determine if the data collected outside the limits are. The provisions are used to if necessary, to set the operating conditions of the thermal cracking reaction, the temperature of the thermal cracking process, the outlet temperature of the blast furnace (here alternately as the reactor outlet temperature reference), pressure, residence time, throughput heavy hydrocarbons, the input of additives and combinations These include but are not limited to these. The on a soaker, if one is used in the system Operating conditions can also according to the settings be set. These operating conditions of a soaker include the residence time of the product in the soaker, whether and which gas or gas mixtures should be entered into the soaker, the throughput of gas or gases, the temperatures of the gas or gases that Amount of gas or gases and combinations thereof is on this but not limited. (Infra)

Die Prozessoren oder Computer sind dazu in der Lage, Anweisungen an die Steuereinheit bzw. Regler der verschiedenen Betriebsbedingungen gemäß einem oder mehreren Modellen anzuordnen. Es liegt innerhalb der Ausführungsform der vor liegenden Erfindung, die gesammelten Daten dazu zu verwenden, den Satz der Referenzdaten und/oder das Modell fortlaufend, mit Unterbrechungen, bei einem vorliegenden Intervall, aufgrund eines Trigger-Punkts oder sogar aufgrund einer Kombination davon zu modifizieren, zu verfeinern oder zu aktualisieren. Das eine Modell oder die mehreren Modelle kann bzw. können online oder offline, kontinuierlich oder periodisch aktualisiert oder modifiziert werden. Es ist ebenfalls möglich, einen oder mehrere der Prozessoren mit einem oder mehreren der analytischen Instrumente oder einem oder mehreren der verschiedenen Regler anzuordnen. Verschiedene Prozessoren und/oder Computer können in der Anlage, an einem entfernten Ort oder an beiden Stellen angeordnet sein.The Processors or computers are able to provide instructions the control unit or regulator of the various operating conditions according to one or several models. It is within the embodiment the prior invention to use the collected data to the set of reference data and / or the model continuously, with Interruptions, at a given interval, due to a Trigger point, or even due to a combination of modifying it, to refine or update. The one or more models Models can or can online or offline, updated continuously or periodically or modified. It is also possible to have one or more of the processors with one or more of the analytical instruments or one or several of the different regulators. Various Processors and / or computers can arranged in the plant, at a remote location or in both places be.

Alternativ können die gesammelten Daten dazu verwendet werden, direkt alle der hier erwähnten Betriebsbedingungen und insbesondere die in dem vorherigen Absatz erwähnten Betriebsbedingungen einzustellen, falls dies nötig ist. Es können ein oder mehrere Modelle für das Verfahren oder System verwendet werden, das entscheidet, ob und wie die Änderungen oder Einstellungen durchzuführen sind. Dies wird durch die Tatsache bedingt, dass die Regler jener Betriebsbedingungen dazu in der Lage sind, Daten oder Anweisungen direkt zu empfangen. Noch einmal gesagt, diese Modelle können entweder online oder offline, fortlaufend oder periodisch geändert werden.alternative can the data collected will be used directly, all of them here mentioned Operating conditions and in particular those in the previous paragraph mentioned Adjust operating conditions if necessary. It can be or more models for the method or system used, which decides whether and how the changes or make adjustments are. This is conditioned by the fact that the regulators of those Operating conditions are capable of providing data or instructions directly to recieve. Once again, these models can either be changed online or offline, continuously or periodically.

Der erste Parameter misst und überwacht die Ausfällung von Asphaltenen und/oder die Stabilität von asphaltenen Kolloiden, d.h. die Neigung zur Ausbildung von Ausfällungen in einer bestimmten Mischung. Alle diese verschiedenen Mechanismen der Ausfällung von Asphaltenen sind gewöhnlicherweise schwierig und zeitaufwendig einzeln zu quantifizieren. Aufgrund dessen wird auf sie hier zusammen als kolloidale Stabilität der Aspahltene Bezug genommen. Es gibt verschiede Wege zur Durchführung dieser Messungen zur Bestimmung der kolloidalen Stabilität der Asphaltene. Beispiele umfassen das Verfahren des Ausflockungsverhältnisses ("flocculation ratio method" (FR)), den Peptisierungsindex (PV, d.h. "Peptisierungswert") und andere Verfahren wie etwa das sogenannte Martin Bailey Verfahren (MB), den "hot filtration test" (HFT), den "shell hot filtration test", ASTM D-1661, ASTM D-4870 und das UOP 1174-Verfahren. Diese Verfahren verlassen sich im allgemeinen auf die Fähigkeit von Paraffinfluiden zu bewirken, dass sich Alphatene aus einer Mischung herauslösen. Wie bereits diskutiert wurde, sind Aspahltene in den meisten leichten Naphthas unlöslich. Die meisten dieser Verfahren sind äußerst komplexe Vorgänge. Sie können zeitaufwendig mit langen Antwortzeiten/Durchlaufzeiten sein und es ist nicht ungewöhnlich, regelmäßige Probleme bei der Reproduzierbarkeit anzutreffen.The first parameter measures and monitors the precipitation of asphaltenes and / or the stability of asphaltenic colloids, ie the tendency to form precipitates in a particular mixture. All of these different mechanisms of asphaltene precipitation are usually difficult and time consuming to quantify individually. Because of this, they are referred to collectively here as colloidal stability of the Aspahltene. There are several ways to perform these measurements to determine the colloidal stability of the asphaltenes. Examples include the flocculation ratio method (FR), the peptization index (PV, ie, "peptization value"), and other methods such as the so-called Martin Bailey method (MB), the "hot filtration test" (HFT). , the shell hot filtration test, ASTM D-1661, ASTM D-4870 and the UOP 1174 process. These methods generally rely on the ability of paraffin fluids to cause alphatenes to leach out of a mixture. As already discussed, aspahlts are insoluble in most light naphthas. Mostly These procedures are extremely complex processes. They can be time consuming with long response times / turnaround times and it is not uncommon to find regular problems with reproducibility.

Bei der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, ein Verfahren zur Bestimmung des infraroten Stabilitätsindex (ISI) als Maß der kolloidalen Stabilität der Asphaltene zu verwenden. Diese ISI-Messung wird durchgeführt, indem ein System mit einem automatischen Titriergerät, einer Sonde nahe am Infrarotbereich (NIR) und einem Datenprozessor verwendet wird. Eine erste Volumenmenge einer Probe, wie etwa einem Rückstand von schwerem Teer aus einem Visbreaking-Reaktor (Hochofen), wird gewonnen. Diese Probe wird dann mit einer festen Volumenmenge einer geeigneten aromatischen Lösung, wie etwa Benzol, Toluen, Xylol, C₉ bis C₁₀ Aromastoffen und Mischungen davon, verdünnt, um eine Mischung auszubilden. Das Volumen des aromatischen Lösungsmittels zu dem Volumen des Teerrückstands liegt in dem Bereich von ungefähr 10 zu 1 bis ungefähr 1 zu 10, vorzugsweise in dem Bereich von ungefähr 1 zu 1 bis ungefähr 1 zu 5.In the present invention, it is preferred to use a method for determining the infrared stability index (ISI) as a measure of the colloidal stability of the asphaltenes. This ISI measurement is performed by using a system with an automatic titrator, a near infrared (NIR) probe, and a data processor. A first volume of a sample, such as a heavy tar residue from a visbreaking reactor (blast furnace), is recovered. This sample is then diluted with a fixed volume of a suitable aromatic solution, such as benzene, toluene, xylene, C ₉ to C ₁₀ flavors, and mixtures thereof to form a mixture. The volume of the aromatic solvent to the volume of the tar residue is in the range of about 10 to 1 to about 1 to 10, preferably in the range of about 1 to 1 to about 1 to 5.

Ein paraffines Lösungsmittel, wie etwa leichtes Naphtha, Butan, Pentan, Hexan, Heptan, Mischungen und andere, wird dann zu dieser Mischung unter Zuhilfenahme des automatischen Titriergeräts oder eines anderen geeigneten Geräts zugesetzt, um die Menge, die zum Hervorrufen von Flockenbildung benötigt wird, zu dosieren und den infraroten Stabilitätsindex der Mischung zu messen. Ein Flockungspunkt wird erreicht, wenn messbare Aggregation in der Probe auftritt, weil das paraffine Lösungsmittel eigentlich als ein Anti-Lösungsmittel verwendet wird. Dieser Punkt ist außerdem der Endpunkt der Titrierung. Ein Heptan, wie etwa n-Heptan, ist ein bevorzugtes paraffines Lösungsmittel. Während Butane und Pentane empfindlicher als Heptan sein können, machen ihre niedrigeren Siedepunkte und die entsprechenden höheren Dampfdrücke den eigentlichen Titriervorgang schwieriger.One paraffinic solvent, such as light naphtha, butane, pentane, hexane, heptane, mixtures and others, then becomes this mixture with the help of the automatic titrator or any other suitable device added to the quantity, which is needed to induce flocculation, to dose and the infrared stability index to measure the mixture. A flocculation point is reached when measurable Aggregation in the sample occurs because the paraffinic solvent actually as an anti-solvent is used. This point is also the end point of the titration. A heptane, such as n-heptane, is a preferred paraffinic solvent. While Butanes and pentanes may be more sensitive than heptane their lower boiling points and the corresponding higher vapor pressures the actual titration difficult.

Dieser infrarote Stabilitätsindex oder ISI kann durch ein Verfahren, wie etwa die Lichtabsorbierung und/oder -streuung, bestimmt werden, dass zumindest eine Lichtquelle und zumindest eine Sonde, wie etwa eine NIR-Sonde, verwendet. Infrarotes (etwa 25 μm bis ungefähr 2,5 μm) oder sichtbares Licht (ungefähr 750 nm bis ungefähr 400 nm) ausstrahlende Lichtquellen können ebenfalls verwendet werden. NIR bedeutet, dass das Licht eine Wellenlänge in dem Bereich von etwa 2,5 μm bis ungefähr 750 nm aufweist. Das NIR, nahe-infrarot, Verfahren ist bei der Messung der Absorbierung oder Lichtstreuung von dunkelgefärbten Mischungen oder Lösungen bevorzugt. In der Sonde kann die Absorbierung und/oder Streuung einer oder mehrerer Wellenlängen zur gleichen Zeit überwacht werden.This infrared stability index or ISI may be removed by a method such as light absorption and / or -scatter, be determined that at least one light source and at least one probe, such as an NIR probe used. infrared (about 25 microns until about 2.5 μm) or visible light (approx 750 nm to about 400 nm) emitting light sources can also be used. NIR means that the light has a wavelength in the range of about 2.5 μm up approximately 750 nm. The NIR, near-infrared, method is in the measurement the absorption or light scattering of dark colored mixtures or solutions prefers. In the probe, the absorption and / or scattering one or more wavelengths monitored at the same time become.

Das Verhältnis des Volumens des paraffinen Lösungsmittels zu dem ersten Volumen der Probe wird als der "erste Parameter" zum Zweck der bevorzugten Ausführungsform definiert.The relationship the volume of the paraffinic solvent to the first volume of the sample is considered the "first parameter" for the purpose of the preferred embodiment Are defined.

Falls dieser erste Parameter, in den folgenden Beispielen mittels ISI gemessen, unterhalb einen bestimmten Wert fällt, ist dies ein Anzeichen, dass die Asphaltene und/oder asphaltenen Kolloide zu instabil werden und jegliche Ausfüllung und/oder Aggregation inakzeptabel für das Betriebssystem des thermischen Crackverfahrens oder der Visbreaking Reaktion wird. Der Härtegrad der Crackeinheit muss gemäßigt werden. Umgebungsbedingungen des Crackens, wie etwa die Temperatur des Crackverfahrens, die Auslasstemperatur des Hochofens und/oder die Aufenthaltszeiten, können erniedrigt werden. Falls andersherum der erste Parameter viel höher als der Wert ist, kann der Härtegrade der Crackeinheit durch Erhöhung der Umwandlung des Füllguts erhöht werden. Abhängig von der Einheit, dem Füllgut und anderen Betriebsbedingungen kann diese Begrenzung oder dieser Grenzwert variieren. In den unten angeführten Beispielen (infra) ist der vorbestimmte Grenzwert auf ungefähr 1,75 vorzugsweise 1,70 gesetzt.If this first parameter, in the following examples using ISI measured below a certain value, this is an indication that the asphaltenes and / or asphaltene colloids become too unstable and any completion and / or aggregation unacceptable to the thermal cracking operating system or the visbreaking reaction becomes. The hardness of the cracking unit must be tempered. Environmental conditions cracking, such as the temperature of the cracking process, the outlet temperature the blast furnace and / or the residence times can be lowered. If conversely, the first parameter is much higher than the value the degrees of hardness the cracking unit by increasing the conversion of the contents elevated become. Dependent from the unit, the contents and other operating conditions, this limitation or this Limit vary. In the examples below (infra) is the predetermined threshold is set to about 1.75, preferably 1.70.

Die Daten des ersten Parameters können direkt verwendet werden oder sie können aufgezeichnet und in einem Prozessor gespeichert werden, um im weiteren analysiert, verglichen und dazu verwendet zu werden, Anweisungen zur Änderung, Einstellung oder Modifikation einer oder mehrerer Betriebsbedingungen des thermischen Crackverfahrens (einschließlich Visbreaking) zu befehlen, einschließlich der mit dem Soakervorgang in Zusammenhang stehenden Bedingungen, falls ein Soaker in dem System verwendet wird. Der erste Parameter kann außerdem zusammen mit dem zweiten Parameter (infra) verwendet werden, um jegliche Änderung oder Einstellungen an einer oder mehreren der Betriebsbedingungen zu bestimmen.The Data of the first parameter can can be used directly or they can be recorded and in one Processor stored, compared to further analyzed and to be used for, instructions for modification, adjustment or modification one or more operating conditions of the thermal cracking process (including Visbreaking), including the one with the Soakervorgang in Related conditions, if a soaker in the system is used. The first parameter can also be used together with the second one Parameter (infra) can be used to any change or settings at one or more of the operating conditions.

Der infrarote Stabilitätsindex wird in der folgenden Art und Weise bestimmt. Wenn das transparente paraffine Lö sungsmittel zu der Mixtur hinzugegeben wird, die die Teerrückstände und das aromatische Lösungsmittel enthält, verringert sich das optische Absorptionsvermögen und die Transmission des einfallenden Lichts erhöht sich. Dieser Anstieg setzt sich bis zu einem Punkt fort, an dem die Asphaltene und/oder asphaltenen Kolloide beginnen, auszufällen und/oder Aggregate aus der gesamten Mischung auszubilden. Dieses ist der Flockungspunkt, der durch den Endpunkt der Messung des infraroten Stabilitätsindexes bestimmt ist. Diese Ausfällung oder Aggregation ist ein Ergebnis der Tatsache, wie voranstehend diskutiert, dass Asphaltene und/oder die asphaltenen Kolloide praktisch unlöslich in Paraffinlösungsmitteln sind. Die Zerstreuung und/oder Absorption von Licht wird hervorrufen, dass die Intensität des transmittierten Lichts wieder abnimmt. Diese Verringerung wird sich fortsetzen, wenn mehr paraphines Lösungsmittel hinzugesetzt wird, weil mehr Asphaltene aus dem System ausfällen.The infrared stability index is determined in the following manner. When the transparent paraffinic solvent is added to the mixture containing the tar residues and the aromatic solvent, the optical absorbance decreases and the transmission of the incident light increases. This increase continues to the point where the asphaltenes and / or asphaltene colloids begin to precipitate and / or form aggregates from the entire mixture. This is the flocculation point determined by the end point of the measurement of the infrared stability index. This precipitation or aggregation is a result of the fact as discussed above that asphaltenes and / or asphaltene colloids are virtually insoluble in paraffin solvents. The scattering and / or absorption of light will cause the intensity of the transmitted light to decrease again. This reduction will continue as more paraffinic solvent is added because more asphaltenes precipitate out of the system.

Unabhängig von oder zusammen mit der Messung des infraroten Stabilitätsindex und der Bestimmung des damit zusammenhängenden Flockungspunktes wird, wie in den voranstehenden Abschnitten diskutiert, die Anzahl der Kohlenstoff- oder Kokspartikel bestimmt. Vor dieser Messung wird der Teerrückstand mit einer größeren Menge von aromatischen Lösungsmitteln verdünnt. Das Verhältnis des Gesamtvolumens des aromatischen Lösungsmittels zu dem Gesamtvolumen des Teerrückstands liegt im allgemeinen in dem Bereich von ungefähr 1.000.000 zu 1 bis ungefähr 1 zu 1, vorzugsweise in einem Bereich von 100.000 zu 1 bis ungefähr 5 zu 1.Independent of or together with the measurement of the infrared stability index and determining the associated flocculation point, As discussed in the previous sections, the number of Carbon or coke particles determined. Before this measurement will be the tar residue with a larger amount of aromatic solvents diluted. The relationship the total volume of the aromatic solvent to the total volume of the tar residue is generally in the range of about 1,000,000 to 1 to about 1 1, preferably in a range of 100,000 to 1 to about 5 to 1.

Nach der Verdünnung wird die Anzahl der Kokspartikel gemessen. Die Anzahl der Kokspartikel kleiner als ungefähr 20 Mikrometer und größer als ungefähr 1 Mikrometer pro Volumeneinheit des Rückstands wird als der zweite Parameter des Füllguts, der thermischen Crackeinheit und der Betriebsbedingungen des Beispiels definiert. Ähnlich wie ISI kann diese Partikelgröße von Einheit zu Einheit, Reaktion zu Reaktion und/oder Füllgut zu Füllgut abhängig von dem Ausgangsmaterial (Füllgut), den Betriebsbedingungen, der Betriebserfahrung, den gesammelten Daten, der Information über die Grundlinien, dem verwendeten Partikelanalysiergerät und vielen anderen Parametern oder Kombinationen variieren. Die Messungen der Partikelanzahl können durch Verwenden von verschiedenen Geräten zum Analysieren der Partikelgrößen durchgeführt werden. Ein Beispiel ist ein lichtstreuendes Gerät zum Analysieren der Partikelgröße, das mit einer He-Ne (Helium-Neon) Laser-Lichtquelle und mit dieser in Zusammenhang stehender Elektronik ausgestattet ist.To the dilution the number of coke particles is measured. The number of coke particles less than about 20 microns and larger than approximately 1 micron per unit volume of the residue is considered the second Parameter of the product, the thermal cracking unit and the operating conditions of the example Are defined. Similar like ISI, this particle size of unit to unit, reaction to reaction and / or contents to contents depending on the starting material (Filling material), the operating conditions, the operating experience, the collected Data, information about the baselines, the particle analyzer used and many other parameters or combinations vary. The measurements of Particle count can through Using different devices to analyze the particle sizes. An example is a light scattering device for analyzing particle size with a He-Ne (Helium-Neon) Laser light source and associated with it Electronics is equipped.

Dieser zweite Parameter oder die entsprechenden gesammelten Daten können direkt verwendet oder aufgezeichnet und in einem Prozessor (wie etwa einem Computer) gespeichert werden, um des weiteren analysiert, verglichen und dazu verwendet zu werden, Anweisungen zur Änderung, Einstellung oder Modifikation eines oder mehrere Betriebsbedingungen des thermischen Crackverfahrens (einschließlich Visbreaking) zu befehlen, einschließlich der mit dem Soaker, falls einer in dem System verwendet wird, in Beziehung stehenden Bedingungen. Dieser zweite Parameter kann ebenfalls zusammen mit dem ersten Parameter (supra) zur Bestimmung jeglicher Änderungen oder Einstellungen einer oder mehrerer der Betriebsbedingungen verwendet werden.This second parameters or the corresponding collected data can directly used or recorded and stored in a processor (such as a Computer) are further analyzed and compared and to be used for instructions to change, adjust or modify a or more operating conditions of the thermal cracking process (including Visbreaking), including with the soaker, if one used in the system is related conditions. This second parameter can also be used together with the first parameter (supra) to determine any changes or adjustments one or more of the operating conditions.

Bei einer Visbreaking-Reaktion wird im allgemeinen bevorzugt, die Anzahl der Kokspartikel (kohlenstoffhaltige Materialien kleiner als ungefähr 20 Mikrometer) pro Volumeneinheit in den Teerrückständen unterhalb eines Niveaus oder einer Referenz oder einer Begrenzung zu halten. Falls die Zahl des zweiten Parameters weit unter dieser Begrenzung liegt, ist es möglich, diese Parameter zu erhöhen, um die Umwandlung des Füllguts zu erhöhen. Falls der Parameter viel höher als der Grenzwert ist, kann es notwendig sein, die Betriebsbedingungen wie in dem voranstehenden Absatz beschrieben einzustellen, einschließlich der Absenkung der Temperatur des Crackverfahrens, der Absenkung der FOT und/oder der Absenkung der Aufenthaltszeit. Eine zu große Koksausbildung zeigt an, dass exzessive Dehydrierung in der Crackreaktion auftritt, was nicht gewünscht ist. Die Erfahrung zeigt, dass außerdem Kokspartikel größer als ungefähr 20 Mikrometer auftreten können. Ihre Anzahl ist im allgemeinen gering und es ist gewöhnlicherweise schwierig, diese Anzahl mit der Leistungsfähigkeit einer thermischen Crackreaktion einer speziellen Crackeinheit zu korrelieren.at a visbreaking reaction is generally preferred, the number the coke particles (carbonaceous materials less than about 20 microns) per unit volume in tar residues below a level or a reference or a limit. If the number of the second parameter is far below this limit, Is it possible, to increase these parameters to the conversion of the contents to increase. If the parameter is much higher as the limit is, it may be necessary to change the operating conditions as described in the preceding paragraph, including the Lowering the temperature of the cracking process, lowering the FOT and / or reduction of residence time. Too much coke training indicates that excessive dehydrogenation occurs in the cracking reaction, which was not desired is. Experience also shows that coke particles are larger than approximately 20 microns can occur. Their number is generally low and it is usually difficult, this number with the performance of a thermal cracking reaction correlate to a particular cracking unit.

Für sowohl den ersten als auch den zweiten Parameter werden die gemessenen und gesammelten Daten normalerweise in dem analytischen Instrument und/oder in separaten in der Anlage angeordneten oder entfernt angeordneten Prozessoren oder Computern gespeichert. Die Daten werden dann mit den entsprechenden Referenzdaten durch eine oder mehrere Computermodelle verglichen, um zu bestimmen, ob irgendeine der Betriebsbedingungen geändert werden muss. Falls Änderungen oder Einstellungen der Betriebsbedingungen gemäß den Differenzen und/oder Modellen die die Daten analysieren durchgeführt werden müssen, werden geeignete Anweisungssignale zu verschiedenen Reglern gesendet, die wiederum die Umgebungsbedingungen ändern, wie etwa Temperaturen, Durchsätze, Drücke, Gasinjektionsraten in einen Soaker und andere, wie hier offenbart ist.For both the first and second parameters are measured and collected data normally in the analytical instrument and / or arranged in separate in the system or arranged remotely Processors or computers saved. The data is then with the corresponding reference data through one or more computer models compared to determine if any of the operating conditions changed must become. If changes or settings of the operating conditions according to the differences and / or Models that need to be analyzed to analyze the data send appropriate instruction signals to various controllers that change environmental conditions, such as temperatures, Throughputs, pressures Gas injection rates into a soaker and others as disclosed herein is.

Es gibt eine Anzahl von Wegen, die Referenzen festzusetzen. Ein Weg ist, eine Vorauswahl annehmbarer Grenzwerte aufgrund von zurückliegenden Betriebserfahrungen zu treffen. Ein anderer Weg kann theoretische, empirische oder halb empirische Verfahren zur Berechnung der Referenzen umfassen. Es ist außerdem möglich, ein fortlaufendes Aktualisierungsverfahren durch Einbeziehung der gesammelten Daten zu verwenden. Natürlich kann man eine Kombination dieser verschiedenen Verfahren zur Aufstellung der Referenzpunkte für den ersten und zweiten Parameter verwenden. Ein oder mehrere (Computer-)Modelle können verwendet werden. Diese Modelle können mit dem Aufstellen der Referenzpunkte, mit dem Vergleichen der gesammelten Daten mit den Referenzpunkten mit dem Ausgeben von Befehlen an die Regler in dem System, rückwirkend auf die Ergebnisse der Vergleiche und mit Kombinationen davon in Beziehung stehen. Es ist möglich, verschiedene Prozessoren oder Computer für verschiedene Aspekte zu verwenden, vorausgesetzt, dass eine Kommunikation unter den Prozessoren, analytischen Instrumenten, Reglern der Betriebsbedingungen und/oder anderen Instrumenten oder benötigter Ausstattung besteht.There are a number of ways to set the references. One way is to pre-select acceptable limits based on past operational experience. Another way may include theoretical, empirical, or semi-empirical methods of calculating the references. It's out It is possible to use a continuous update procedure by including the collected data. Of course, one can use a combination of these different methods for establishing the reference points for the first and second parameters. One or more (computer) models can be used. These models may be related to setting up the reference points, comparing the collected data with the reference points, issuing commands to the controllers in the system, retroactively the results of the comparisons, and combinations thereof. It is possible to use different processors or computers for different aspects, provided that there is communication among the processors, analytical instruments, operating conditions regulators and / or other instruments or equipment required.

Unabhängig davon, wie die Referenzen oder Referenzpunkte bestimmt oder ausgewählt werden, werden, falls diese Grenzwerte überschritten werden (beim infraroten Stabilitätsindex nach unten oder bei der Anzahl der Kokspartikel nach oben), die Betriebsbedingungen geändert, um die Parameter zurück in annehmbare Bereiche zu bringen. Falls die Daten weit unter den Grenzwert bzw. die Grenzwerte fallen, erzeugt die Reaktion nicht genug Umwandlungen. Die Betriebsbedingungen werden dann so geändert, dass sich die Umwandlung von schwerem Kohlenwasserstofffüllgut erhöht, während einer oder vorzugsweise beide Parameter innerhalb der Grenzwerte gehalten werden.Independently of, how the references or reference points are determined or selected if these limits are exceeded (at the infrared stability index down or in the number of coke particles upwards), the Operating conditions changed, to return the parameters to bring in acceptable areas. If the data far below the Limit or limits fall, does not generate the response enough conversions. The operating conditions are then changed so that the conversion of heavy hydrocarbons increases during one or preferably both parameters are kept within the limits become.

Es liegt ebenfalls innerhalb der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die Messungen beider Parameter in ein einzelnes System zu integrieren. 1 zeigt solch ein integriertes System. Das System gemäß 1 funktioniert wie folgt:
Ein Reglerkasten 30 erzeugt ein elektrisches Signal, das zu einer Nahe-Infrarot-(NIR)-Sonde 10 übertragen wird. Die NIR-Sonde 10 wandelt das elektrische Signal in ein optisches Signal um, das in das Öl übertragen wird (z. B. eine Probe eines Teerrückstands aus einem Visbreaker, die in einem aromatischen Lösungsmittel gelöst ist). Dieselbe Sonde oder optional ein separater Sensor 20 erfasst und misst die Änderungen in der Intensität des optischen Signals auf einer festgelegten Weglänge. Falls eine Vergrößerung der Anzahl der asphaltenen Partikel pro Volumeneinheit der Ölphase auftritt, steigt die Intensität an.It is also within the embodiment of the present invention to integrate the measurements of both parameters into a single system. 1 shows such an integrated system. The system according to 1 works as follows:
A regulator box 30 generates an electrical signal that results in a near-infrared (NIR) probe 10 is transmitted. The NIR probe 10 converts the electrical signal into an optical signal that is transferred into the oil (eg, a sample of tar residue from a visbreaker dissolved in an aromatic solvent). The same probe or optionally a separate sensor 20 Detects and measures the changes in the intensity of the optical signal on a specified path length. If an increase in the number of asphaltene particles per unit volume of the oil phase occurs, the intensity increases.

Der Reglerkasten 30 verstärkt und überträgt das erfasste Signal zu einem automatischen Titriergerät 40, das ein klares und transparentes paraffines Lösungsmittel in das Öl in einer Menge dosiert, die umgekehrt proportional zur Änderung der Spannungshöhe des Signals ist. Die mit dem durch das Titriergerät 40 zugesetzten Volumen in Zusammenhang stehenden Daten werden zu einem Prozessor oder Computer 50 gesandt. Wenn das paraffine Lösungsmittel dem Öl zugesetzt wird, verringert sich der optische Widerstand des Öls. Als Ergebnis erhöht sich das auf den Detektor einfallender NIR-Licht. Das Zusetzen oder die Dosierung wird fortgesetzt, bis ein infraroter Stabilitätsindex erreicht wird, d.h. die Asphaltene oder asphaltenartigen Komponenten beginnen aus der Ölphase auszufällen. Bei diesem infraroten Stabilitätsindex beginnt sich der optische Widerstand zu erhöhen und der Detektor wird ein abnehmendes Licht erfassen.The regulator box 30 amplifies and transmits the detected signal to an automatic titration device 40 which doses a clear and transparent paraffinic solvent into the oil in an amount inversely proportional to the change in voltage level of the signal. The with the through the titration device 40 Added volume related data becomes a processor or computer 50 sent. When the paraffinic solvent is added to the oil, the optical resistance of the oil decreases. As a result, the NIR light incident on the detector increases. The addition or dosing is continued until an infrared stability index is achieved, ie, the asphaltenes or asphaltene-like components begin to precipitate out of the oil phase. At this infrared stability index, the optical resistance begins to increase and the detector will detect a decreasing light.

Diese Änderungen im optischen Widerstand werden, sowie sie durch den Detektor erfasst werden, zu dem Prozessor oder Computer 50 übertragen. Die Daten werden gespeichert und analysiert. Des weiteren werden die Daten über dem Volumen des durch das automatische Titriergerät 40 zugesetzten paraffinen Lösungsmittels aufgetragen. Der infrarote Stabilitätsindex wird bestimmt und das Verhältnis des Volumens des paraffinen Lösungsmittels zu dem Volumen des Öls bei dem infraroten Stabilitätsindex wird bestimmt. Dieses sind die Daten für den ersten Parameter. Diese gesammelten Daten können alleine oder in Kombination mit den für den zweiten Parameter gesammelten Daten verwendet werden, um die Betriebsbedingungen der Reaktion des thermischen Crackverfahrens einzustellen oder zu ändern und/oder die Betriebsbedingungen des Soakers einzustellen oder zu ändern, falls eine solche Einheit verwendet wird.These changes in optical resistance become, as they are detected by the detector, to the processor or computer 50 transfer. The data is stored and analyzed. Furthermore, the data is about the volume of the through the automatic titrator 40 applied added paraffinic solvent. The infrared stability index is determined and the ratio of the volume of paraffinic solvent to the volume of oil at the infrared stability index is determined. This is the data for the first parameter. This collected data may be used alone or in combination with the data collected for the second parameter to adjust or change the operating conditions of the thermal cracking reaction and / or to adjust or change the operating conditions of the soaker if such a unit is used.

In ähnlicher Art und Weise wird ein Partikelanalysiergerät 60 verwendet, um die Anzahl der Kokspartikel pro Volumeneinheit des Öls in der Ölprobe zu bestimmen, wobei die Partikel kleiner als eine vorbestimmte Größe sind. Diese Größenbeschränkung liegt gewöhnlicherweise zwischen ungefähr 1 Mikrometer und 20 Mirometer. Koks- oder kohlenstoffhaltige Materialien sind in dem organischen Lösungsmittel nicht löslich, das zur Verdünnung der Teerrückstände verwendet wird. Typische organische Lösungsmittel umfassen Benzol, Toluen, die Xylole, C₉ oder C₁₀ Aromastoffe, wie etwa Pseudocumol und Mischungen davon. Es ist bekannt, dass die Anzahl der durch aromatische Lösungsmittel nicht löslichen Partikel nach der Reaktion des thermischen Crackverfahrens ansteigt. Mit anderen Worten erzeugt eine Reaktion eines thermischen Crackverfahrens, wie etwa eine Visbreakingreaktion, solche Kokspartikel. Es ist bekannt, dass die Menge der Kokspartikel in dem Teerrückstand mit der Menge des innerhalb des Hochofens des Crackverfahrens oder den Ofenrohren auftretenden Verkokens korreliert.In a similar manner, a particle analyzer 60 used to determine the number of coke particles per unit volume of oil in the oil sample, wherein the particles are smaller than a predetermined size. This size limit is usually between about 1 micrometer and 20 micrometers. Coke or carbonaceous materials are not soluble in the organic solvent used to dilute the tar residues. Typical organic solvents include benzene, toluene, the xylenes, C ₉ or C ₁₀ flavorants such as pseudocumene and mixtures thereof. It is known that the number of aromatic solvent-insoluble particles increases after the reaction of the thermal cracking process. In other words, a reaction of a thermal cracking process, such as a visbreaking reaction, produces such coke particles. It is known that the amount of coke particles in the tar residue correlates with the amount of coking occurring within the furnace of the cracking process or the furnace tubes.

Die Anzahl der auf diese Art und Weise gemessenen Partikel stellt die gesammelten Daten für den zweiten Parameter dar. Diese gesammelten Daten können einzeln oder in Kombination mit den gesammelten Daten des ersten Parameters verwendet werden, um die Betriebsbedingungen der Reaktion des thermischen Crackverfahrens und/oder die Betriebsbedingungen des Soakers, falls einer verwendet wird, einzustellen oder zu ändern. Wie unten in einem Beispiel dargestellt wird, stellt die Auslasstemperatur aus dem Hochofen einen Betriebsparameter dar, der rückwirkend auf die gesammelten Daten des ersten Parameters, des zweiten Parameters oder beide geregelt werden kann, um die Umwandlung innerhalb akzeptabler Grenzbereich von asphaltener Ausfällung/Aggregation asphaltener Kolloide und Verkokung zu maximieren.The Number of particles measured in this way represents the collected data for the second parameter. These collected data can be individually or in combination with the collected data of the first parameter used to determine the operating conditions of the reaction of the thermal cracking process and / or the operating conditions of the soaker, if one is used is going to set or change. As shown below in an example, the outlet temperature represents from the blast furnace is an operating parameter, the retroactive on the collected data of the first parameter, the second parameter or both can be regulated to make the conversion within acceptable Boundary range of asphaltene precipitation / aggregation asphaltene To maximize colloids and coking.

Dem Fachmann erscheinen eine Anzahl von Variationen der vorliegenden Erfindung möglich und geeignet. Zum Beispiel könnte das System integriert sein. Die verschiedenen Signale, Rückwirkungen und Anweisungen können generiert, gespeichert, verglichen mit Referenzen oder mit einem oder mehreren Modellen durch verschiedene Prozessoren oder Computer oder Module berechnet werden, die Teil jeglicher analytischer Ausstattung, die hier offenbart ist, sein können. Zusätzlich kann das gesamte System automatisiert sein. Alternativ kann bevorzugt sein, nur einen Teil des Systems zu automatisieren.the A number of variations of the present will be apparent to those skilled in the art Invention possible and suitable. For example, could the system be integrated. The different signals, repercussions and instructions can generated, saved, compared with references or with a or multiple models through different processors or computers or modules that are part of any analytical equipment, which is disclosed here can be. additionally the entire system can be automated. Alternatively, it may be preferred be to automate only part of the system.

Der Begriff "schwerer Kohlenwasserstoff", wie er hier verwendet wird, beschreibt im allgemeinen den Typ von kohlenstoffhaltigem Ausgangsmaterial oder Füllgut oder Petroliumflorid, das Asphaltene und/oder asphaltene Kolloide umfasst und regelmäßig für ein thermisches Crackverfahren oder Visbreaking bei der Raffinierung oder in der chemischen Industrie verwendet wird. Die Strukturen und Zusam mensetzungen eines schweren Kohlenwasserstoffes sind sehr komplex und es könnten Komponenten auftreten, die Heteroatome enthalten. Gewöhnlicherweise erfasste Heteroatome schließen Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel und Mischungen davon ein, sind auf sie aber nicht beschränkt. Beispiele für schwere Kohlenwasserstoffen sind vakuumdestillierte Rückstände (oder Resid), atmosphärisch destillierte Rückstände, Rohöl, FCC-Schlammöl und Mischungen davon.Of the Term "heavier Hydrocarbon " as used herein generally describes the type of carbonaceous starting material or medium or petroleum fl uoride, The asphaltene and / or asphaltene colloids includes and regularly for a thermal Cracking or visbreaking during refining or in the chemical industry is used. The structures and compositions of a heavy hydrocarbon are very complex and it could be components occur that contain heteroatoms. Usually detected heteroatoms shut down Oxygen, nitrogen, sulfur and mixtures thereof but not limited to them. examples for Heavy hydrocarbons are vacuum distilled residues (or Resid), atmospheric distilled residues, crude oil, FCC sludge oil and mixtures from that.

Falls ein Soaker in dem Visbreakingsystem verwendet wird, liegt es ebenfalls innerhalb der Ausführungsform im wesentlichen nicht-reaktive Gase, wie etwa Stickstoff, Dampf oder Mischungen davon, innerhalb des Soakers zu verwenden, insbesondere in der Umgebung des Bodens und der Seitenwände davon. Unabhängig von und/oder zusammen mit der Einstellung der Betriebsbedingungen der Visbreakingeinheit können die gesammelten Daten der Messungen der zwei Parameter ebenfalls dazu verwendet werden, die Injektion von solchen im wesentlichen nicht-reaktiven Gasen oder Gasmischungen in dem Soaker einzustellen. Zum Beispiel kann die Menge, die Injektionsrate, der Injektionsort, die Gastemperatur und Kombinationen davon in Reaktion auf die Daten eingestellt werden. Es wird vorgezogen, Dampf zu verwenden. (siehe US 5,925,236 ).If a soaker is used in the visbreaking system, it is also within the embodiment to use substantially non-reactive gases, such as nitrogen, steam or mixtures thereof, within the soaker, particularly in the vicinity of the bottom and sidewalls thereof. Regardless of and / or along with the adjustment of the operating conditions of the visbreaking unit, the collected data of the measurements of the two parameters may also be used to adjust the injection of such substantially non-reactive gases or gas mixtures in the soaker. For example, the amount, injection rate, injection location, gas temperature and combinations thereof may be adjusted in response to the data. It is preferred to use steam. (please refer US 5,925,236 ).

Das folgende Beispiel wird lediglich zur Darstellung bestimmter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargelegt. Die Auslasstemperatur des Hochofens war der durch die gesammelten Daten des ersten und zweiten Parameters geregelte Betriebsparameter.The The following example is merely to illustrate certain embodiments of the present invention. The outlet temperature of the Blast Furnace was the one collected by the first and second data Parameters controlled operating parameters.

Beispiel 1example 1

Das Beispiel wurde in einer Visbreakingeinheit durchgeführt, die in einer Raffinerie angeordnet war. Eine Probe eines Vakuumrückstands wurde in die Einheit mit einem Durchsatz im Bereich vom ungefähr 65 bis 95 Kubikmeter pro Stunde (m³/h) eingegeben. Typische Auslasstemperaturen des Hochofens (FOT) lagen im Bereich von ungefähr 455°C bis ungefähr 465°C. Die Umwandlung des Ausgansmaterials lag bei ungefähr 15,4 Gewichtsprozent. In anderen Worten, der leichte Anteil des Produktstroms betrug 15,4 Gewichtsprozent des Füllguts und die am Boden angesiedelten Bestandteile des Produktstroms stellen den Ausgleich dar.The example was performed in a visbreaking unit located in a refinery. A sample of vacuum residue was placed in the unit at a rate in the range of about 65 to 95 cubic meters per hour (m ³ / hr). Typical blast furnace (FOT) outlet temperatures ranged from about 455 ° C to about 465 ° C. The conversion of the starting material was about 15.4 weight percent. In other words, the light portion of the product stream was 15.4 weight percent of the product, and the bottoms of the product stream are the balance.

Wenn der Härte- bzw. Schweregrad des thermischen Crackverfahrens, Visbreaking, zunimmt, senkt sich der Wert des ersten Parameters ab und der Wert des zweiten Parameters steigt an. Um den Grad des Crackens gemäß der bevorzugten Ausführungsform zu optimieren, wurde die FOT angehoben, bis der erste Parameter bis auf ein vorbestimmtes Niveau von 1,74 fiel, oder bis der zweite Parameter bis auf ein vorbestimmtes Niveau von 2500 anstieg. Bei einem durchschnittlichen Vorgang lag der Durchsatz etwas niedriger als 87,1 m³/h. Der erste Parameter lag ungefähr bei 1,86 und der zweite Parameter lag ungefähr bei 444.As the severity or severity of the thermal cracking process, visbreaking, increases, the value of the first parameter decreases and the value of the second parameter increases. In order to optimize the degree of cracking according to the preferred embodiment, the FOT was raised until the first parameter fell to a predetermined level of 1.74, or until the second parameter increased to a predetermined level of 2500. In an average operation, the throughput was slightly lower than 87.1 m ³ / h. The first parameter was about 1.86 and the second parameter was about 444.

Die Optimierung oder Verbesserung des Prozesses wurde in mehreren Schritten während einer elf Stunden Periode durchgeführt. (siehe nachstehende Tabelle) Das Ziel war es, das thermische Crackverfahren so zu betreiben, dass eine Umwandlung so hoch wie möglich erreicht wurde, während sowohl der erste Parameter als auch der zweite Parameter innerhalb annehmbarer Niveaus gehalten wurden, die annehmbare Ausfällung von Asphalten repräsentieren, insbesondere vor und nach dem Crackvorgang sowie das Verkoken entsprechend, insbesondere während des Crackvorgangs.The optimization or improvement of the process was carried out in several steps during an eleven-hour period. The aim was to operate the thermal cracking process to achieve conversion as high as possible while keeping both the first parameter and the second parameter within acceptable levels representing acceptable precipitation of asphalts. especially before and after the cracking process and coking ent talking, especially during the cracking process.

Bei Beginn der Optimierung des Visbreakingprozesses, d.h. zur Zeit von 0,00 Stunden, lag die FOT bei ungefähr 462,5°C und der Durchsatz lag bei ungefähr 89,4 m³/h. Der erste Parameter lag bei ungefähr 1,87 und der zweite Parameter bei ungefähr 408. Die Umwandlung verharrte beständig bei ungefähr 15,4 Gewichtsprozent. Diese Werte waren nicht zu weit von denjenigen Werten entfernt, die bei einem durchschnittlichen Vorgang beobachtet wurden.At the beginning of the optimization of the visbreaking process, ie at the time of 0.00 hours, the FOT was at about 462.5 ° C and the throughput was about 89.4 m ³ / h. The first parameter was about 1.87 and the second parameter was about 408. The conversion persisted at about 15.4 weight percent. These values were not too far removed from those observed in an average process.

Zum Zeitpunkt von 5:00 Stunden wurde die Temperatur der Visbreakingreaktion erhöht, so dass die FOT 464°C erreichte. Der Durchsatz lag bei 88,6 m³/h. Der erste Parameter verringerte sich auf ungefähr 1,75 und zur selben Zeit stieg der zweite Parameter auf 693 an. Die Umwandlung lag wesentlich höher bei 17,6 Gewichtsprozent. Der Temperatur, FOT, wurde ermöglicht, bis auf 465,5°C beim Durchsatz von 90,3 m³/h anzusteigen. Während die Umwandlung auf 18,2 Gewichtsprozent stieg, kam dies zum Nachteil des ersten Parameters, der auf die vorgestimmte Grenze von 1,70 fiel, und der zweite Parameter stieg auf ungefähr 1540 an. Ein weiteres Erhöhen von FOT auf 466°C bei einem Durchsatz von 80,0 m³/h resultierte in einer noch höheren Umwandlung von 21,3 Gewichtsprozent. Sowohl der erste Parameter als auch der zweite Parameter lagen außerhalb der vorbestimmten Grenzen. Der erste Parameter lag bei 1,53 und der zweite Parameter bei 5351. Diese Niveaus waren nicht akzeptabel. Dementsprechend wurden die Bedingungen dahingehend geändert, die FOT zu senken. Diese Ergebnisse sind in der unten stehenden Tabelle dargestellt.At the time of 5:00 hours, the temperature of the visbreaking reaction was increased so that the FOT reached 464 ° C. The throughput was 88.6 m ³ / h. The first parameter decreased to about 1.75 and at the same time the second parameter increased to 693. The conversion was much higher at 17.6 weight percent. The temperature, FOT, was allowed to rise to 465.5 ° C at the rate of 90.3 m ³ / h. While the conversion increased to 18.2% by weight, this was to the detriment of the first parameter, which fell to the pre-determined limit of 1.70, and the second parameter increased to about 1540. Further increasing FOT to 466 ° C at a throughput of 80.0 m ³ / h resulted in an even higher conversion of 21.3 wt%. Both the first parameter and the second parameter were outside the predetermined limits. The first parameter was 1.53 and the second parameter was 5351. These levels were unacceptable. Accordingly, the conditions were changed to lower the FOT. These results are shown in the table below.

Tabelle

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Aus den Ergebnissen in der Tabelle kann ersehen werden, dass die Verwendung der bevorzugten Ausführungsform einem ermöglichen kann, die Änderungen in der Leistungsfähigkeit der Visbreakingreaktion zu messen und die Produktausbeute zu maximieren, ohne eine unnötig hohe Koksausbildung hervorzurufen.Out The results in the table can be seen that the use the preferred embodiment enable one can, the changes in efficiency to measure the visbreaking reaction and to maximize product yield, without an unnecessary to cause high coke formation.

Diese Parameter sind durch analytische Methoden und Instrumente, die automatisiert werden können, bestimmt. Es liegt innerhalb der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, Regeleinheiten oder Prozessoren zu verwenden, um die Daten mit einer oder mehreren Modellen zu vergleichen, um zu bestimmen, ob die Reaktionen optimiert sind. Die Entscheidung wird dann zu den Reglern der Visbreakingeinheit übertragen, um die Reaktionsbedingungen, wie etwa Temperaturen, Aufenthaltszeit (Durchsatz), Druck und Kombinationen davon, zu variieren.These Parameters are through analytical methods and instruments that are automated can be determined. It is within the embodiment of the present invention, to use control units or processors, to compare the data with one or more models to determine if the reactions are optimized. The decision is then transferred to the regulators of the visbreaking unit to check the reaction conditions, such as temperatures, residence time (throughput), pressure and combinations thereof, to vary.

Es werden hier eine Anzahl von Theorien und Hypothesen einzig zum einfachen Verstehen und besseren Würdigen der vorliegenden Erfindung durch den Fachmann diskutiert. In ähnlicher Weise sind die voranstehenden Beispiele und jegliche bevorzugte Ausführungsformen nur zu Darstellungszwecken gedacht und demonstrieren lediglich die ausgeführte Erfindung.It Here are a number of theories and hypotheses for the simple Understanding and better worthies of the present invention discussed by one skilled in the art. In similar Such are the examples above and any preferred ones embodiments just for illustration purposes and only demonstrate the executed Invention.

Claims

Method for improving a thermal Cracking process of heavy hydrocarbons with the following steps: cracking or columns of heavy hydrocarbons in a unit below first conditions or states, which are effective to produce a product with a light fraction and to produce a bottom fraction, and Separating the light weight Fraction of the soil fraction, characterized by the following Steps: Measuring a parameter of the soil fraction, wherein the parameter is selected is from the group consisting of asphaltene colloidal stability, a Amount of coke particles and a combination thereof, Perform a Determine if the parameter is outside a tolerance or a limit, and Setting or Matching the first conditions in response to the determination.

The method of claim 1, wherein the thermal Crack a visbreaking break is.

Process according to claim 2, wherein the heavy hydrocarbons selected are from the group of crude oil, atmospheric Distillation residue, Vacuum distillation residue, FCC sludge oil and Mixtures of it exists.

A method according to claim 1, 2 or 3, wherein the first states a thermocracking temperature, a combustion chamber outlet temperature, a Pressure, a residence time or residence time and a flow rate or flow rate of heavy hydrocarbons.

The method of claim 1, wherein the thermal Crack a visbreaking break and the cracking unit continues to include irrigation under second conditions works.

The method of claim 1, wherein the bottom fraction as starting material for at least one coker or coker or at least one delayed coker is used.

The method of claim 6, further comprising the step adjusting the second conditions in response to the determination includes.

A system for performing enhanced thermal cracking of heavy hydrocarbons, the system comprising: a cracking unit having a cracking combustor for cracking the heavy hydrocarbons under first conditions effective to produce a product; and a fractionating column for separating the product into a product separate light fraction and a bottom fraction, characterized by at least one sensor ( 10 ) to measure at least one parameter of the bottom fraction, the parameter being selected from the group consisting of asphaltene colloidal stability, an amount of coke particles and a combination thereof, at least one processor ( 30 ) for making a determination as to whether the at least one parameter is out of tolerance, and at least one control unit for setting the first conditions in response to the determination.

The system of claim 8, wherein the thermal cracking is a viscous break and the heavy hydrocarbons selected from the group are made of crude oil, atmospheric Distillation residue, Vacuum distillation residue, FCC slurry oil and mixtures thereof.

A system according to claim 8 or 9, wherein the first Conditions a thermal cracking temperature, a combustion chamber outlet temperature, a pressure, a residence time and a flow rate of the heavy Hydrocarbons include.

The system of claim 9, further comprising irrigation which operates under second conditions.

The system of claim 11, wherein the irrigation a substantially non-reactive gas in a vicinity of egg ner Injected site that has been selected is from the bottom, side walls and combinations thereof and where the gas is selected is made of nitrogen, steam and a combination of them.

The system of claim 11, wherein the at least one Control unit for setting the first condition continues the second conditions in response to the determination.