KR100979027B1 - Process for steam cracking heavy hydrocarbon feedstocks - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 비교적 비휘발성인 탄화수소 및 다른 오염물질을 함유하는 탄화수소를 열분해(cracking)시키는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of cracking hydrocarbons containing relatively nonvolatile hydrocarbons and other contaminants.
다양한 탄화수소 공급원료를 올레핀으로 분해시키는데 수증기 열분해(steam cracking)를 오랫동안 이용해왔다. 종래의 수증기 열분해 방법에서는 2개의 주요 구역, 즉 대류 구역 및 복사 구역을 갖는 열분해로를 이용한다. 탄화수소 공급원료는 전형적으로 액체로서 로(furnace)의 대류 구역에 들어가고(증기로서 들어가는 경질 공급원료 제외), 여기에서 복사 구역으로부터의 고온 배연(flue gas)과의 간접적인 접촉에 의해 또는 수증기와의 직접적인 접촉에 의해 가열 및 기화된다. 이어, 기화된 공급원료 및 수증기 혼합물이 복사 구역 내로 도입되는데, 여기에서 열분해가 이루어진다. 올레핀을 비롯한 생성된 생성물이 추가의 하류 처리(예: 급랭)를 위해 열분해로로부터 나온다.Steam cracking has long been used to crack various hydrocarbon feedstocks into olefins. Conventional steam pyrolysis processes utilize a pyrolysis furnace having two main zones, a convection zone and a radiation zone. The hydrocarbon feedstock typically enters the convection zone of the furnace as a liquid (except for the light feedstock entering the vapor), where it is indirect contact with the hot flue gas from the radiation zone or with water vapor. It is heated and vaporized by direct contact. The vaporized feedstock and water vapor mixture is then introduced into the radiation zone, where pyrolysis takes place. The resulting product, including olefins, exits the pyrolysis furnace for further downstream treatment (eg quenching).
종래의 수증기 열분해 시스템은 경질 휘발성 탄화수소(예: 가스유 및 나프타)를 높은 분율로 함유하는 고품질 공급원료를 분해하는데 효과적이었다. 그러나, 수증기 열분해의 경제적인 측면에서는 종종 비제한적인 예로서 원유 및 대기압 잔유 같은 보다 저렴한 중질 공급원료를 열분해시키는 것이 바람직하다. 원유 및 대기압 잔유는 1100℉(590℃)를 초과하는 비점을 갖는 고분자량의 비휘발성 성분을 함유한다. 이들 공급원료의 비휘발성 성분은 종래의 열분해로의 대류 구역에서 코크스로서 침착된다. 보다 경질의 성분들이 완전히 기화되는 지점인 대류 구역 하류에서는 매우 소량의 비휘발성 성분만이 허용될 수 있다. 또한, 수송하는 동안 일부 나프타가 비휘발성 성분 함유 중질 원유로 오염된다. 종래의 열분해로는 잔유, 원유, 또는 다수의 잔유 또는 원유로 오염된 가스유 또는 탄화수소의 비휘발성 성분으로 오염된 나프타를 처리할만한 적응성을 갖지 않는다.Conventional steam pyrolysis systems have been effective in cracking high quality feedstocks containing high fractions of light volatile hydrocarbons such as gas oil and naphtha. However, from an economical point of view of steam pyrolysis, it is often desirable, but not limited, to pyrolyze cheaper heavy feedstocks such as crude oil and atmospheric residues. Crude oils and atmospheric residues contain high molecular weight nonvolatile components with boiling points in excess of 1100 ° F. (590 ° C.). The nonvolatile components of these feedstocks are deposited as coke in the convection zone of conventional pyrolysis. Only very small amounts of non-volatile components can be tolerated downstream of the convection zone, where the harder components are completely vaporized. In addition, some naphtha is contaminated with heavy crude oil containing nonvolatile components during transport. Conventional pyrolysis does not have the adaptability to treat naphtha contaminated with residual oil, crude oil, or non-volatile components of gas oils or hydrocarbons contaminated with many residual oils or crude oils.
이러한 코크스 형성 문제를 해결하기 위하여, 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제 3,617,493 호에는 원유 공급물에 대한 외부 기화 드럼의 사용이 개시되어 있고, 또한 나프타를 증기로서 제거하기 위한 1차 플래쉬 및 450 내지 1100℉(230 내지 600℃)의 비점을 갖는 증기를 제거하기 위한 2차 플래쉬의 사용이 개시되어 있다. 증기는 열분해로에서 올레핀으로 분해되고, 2개의 플래쉬 탱크로부터의 분리된 액체는 제거되어 수증기와 함께 스트립핑된 다음, 연료로 사용된다.To address this coke formation problem, U.S. Patent No. 3,617,493, incorporated herein by reference, discloses the use of an external vaporizing drum for crude oil feed, and also provides a primary flash and 450 to 450 to remove naphtha as steam. The use of a secondary flash to remove steam having a boiling point of 1100 ° F. (230-600 ° C.) is disclosed. The steam is cracked into olefins in a pyrolysis furnace, and the separated liquid from the two flash tanks is removed and stripped with water vapor and then used as fuel.
본원에 참고로 인용된 미국 특허 제 3,718,709 호에는 코크스 침착을 최소화시키는 방법이 개시되어 있다. 이 특허는 중질 공급원료를 열분해로 내부 또는 외부에서 예열시킴으로써 과열된 수증기로 중질 공급원료의 약 50%를 기화시키고, 잔류하는 분리된 액체를 제거함을 기재하고 있다. 주로 경질의 휘발성 탄화수소 함유 기화된 탄화수소를 분해 공정에 가한다.US Pat. No. 3,718,709, incorporated herein by reference, discloses a method for minimizing coke deposition. This patent describes preheating the heavy feedstock internally or externally by pyrolysis to vaporize about 50% of the heavy feedstock with superheated water vapor and remove any remaining separated liquid. Light volatile hydrocarbon containing vaporized hydrocarbons are mainly added to the cracking process.
본원에 참고로 인용된 미국 특허 제 5,190,634 호에는 대류 구역에서 적은 임계량의 수소의 존재하에 공급원료를 예열시킴으로써 로에서의 코크스 형성을 억제하는 방법이 개시되어 있다. 대류 구역에서의 수소의 존재가 탄화수소의 중합 반응을 억제함으로써 코크스 형성을 억제한다.U. S. Patent No. 5,190, 634, incorporated herein by reference, discloses a method of inhibiting coke formation in a furnace by preheating the feedstock in the presence of a low critical amount of hydrogen in the convection zone. The presence of hydrogen in the convection zone inhibits coke formation by inhibiting the polymerization of hydrocarbons.
본원에 참고로 인용되어 있는 미국 특허 제 5,580,443 호는 공급원료를 먼저 예열한 다음 열분해로의 대류 구역에서 예열기로부터 회수하는 방법을 개시하고 있다. 이어, 이 예열된 공급원료를 소정량의 수증기(증류 수증기)와 혼합한 다음 기체-액체 분리기로 도입하여, 요구되는 비율의 비휘발성 성분을 분리하고 액체로서 분리기로부터 제거한다. 기체-액체 분리기로부터 분리된 증기를 가열 및 분해시키기 위해 열분해로로 복귀시킨다.US Pat. No. 5,580,443, which is incorporated herein by reference, discloses a method of preheating the feedstock first and then recovering it from the preheater in the convection section of the pyrolysis furnace. This preheated feedstock is then mixed with a predetermined amount of water vapor (distilled water vapor) and then introduced into a gas-liquid separator to separate the required proportion of nonvolatile components and remove them from the separator as liquid. The vapor separated from the gas-liquid separator is returned to the pyrolysis furnace for heating and cracking.
본 발명자들은, 열분해로에서 처리될 수 있는 보다 경질의 분획으로부터 중질의 액체 탄화수소 분획을 분리시키기 위해 플래쉬를 사용함에 있어서, 대부분의 비휘발성 성분이 액체 상에 있도록 분리시키는 것이 중요함을 인식하였다. 그렇지 않을 경우, 증기중의 중질의 코크스-형성 비휘발성 성분이 로 내로 운반되어 코크스 형성 문제를 야기하게 된다.The inventors have recognized that in using flash to separate the heavy liquid hydrocarbon fraction from the lighter fraction which can be treated in the pyrolysis furnace, it is important to separate most of the nonvolatile components in the liquid phase. Otherwise, heavy coke-forming nonvolatile components in the vapor will be transported into the furnace causing coke formation problems.
본 발명자들은 또한 탄화수소 공급원료의 보다 경질인 분획(이는 코크스 형성 문제를 일으키지 않으면서 열분해로에서 처리될 수 있음)으로부터 비휘발성 성분을 분리시키기 위해 플래쉬를 사용함에 있어서, 플래쉬를 떠나는 증기 대 액체의 비를 조심스럽게 조절하는 것이 중요함을 알게 되었다. 그렇지 않을 경우에는, 탄 화수소 공급원료중 가치있는 보다 경질의 분획이 액체 탄화수소 바닥부 생성물중에 손실될 수 있거나, 또는 중질의 코크스-형성 성분이 기화되어 오버헤드(overhead) 생성물로서 로 내로 운반됨으로써 코크스 형성 문제를 야기할 수 있다.The inventors also note that in using flash to separate non-volatile components from the lighter fraction of the hydrocarbon feedstock, which can be treated in a pyrolysis furnace without causing coke formation problems, the use of vapor to liquid leaving the flash I found it important to carefully control the rain. Otherwise, valuable lighter fractions in the hydrocarbon feedstock may be lost in the liquid hydrocarbon bottom product, or the heavy coke-forming component may be vaporized and transported into the furnace as overhead product into the coke. May cause formation problems.
플래쉬를 떠나는 증기 대 액체의 비를 조절하는 것은 많은 변수가 연관되어 있기 때문에 어려운 것으로 밝혀졌다. 증기 대 액체의 비는 플래쉬 내의 탄화수소 분압의 함수이며 또한 플래쉬에 들어가는 스트림의 온도의 함수이다. 플래쉬에 들어가는 스트림의 온도는 로 적재량이 변함에 따라 변하게 된다. 로가 가득 적재되면 온도가 더욱 높고, 로가 일부 적재되면 온도가 보다 낮다. 플래쉬에 들어가는 스트림의 온도는 또한 공급원료를 가열하는 로에서의 배연 온도에 따라 달라진다. 배연 온도는 다시 로에서 일어나는 코크스 형성의 정도에 따라 달라진다. 로가 깨끗하거나 아주 경미하게 코크스가 형성된 경우에는, 로에 코크스가 심각하게 형성된 때보다 배연 온도가 더 낮다. 배연 온도는 또한 로의 버너에서 행해지는 연소 제어의 함수이다. 배연중에 산소를 약간 과량으로 사용하여 로를 작동시키는 경우, 대류 구역의 중간 내지 상부 대역의 배연 온도는 배연중에 보다 높은 수준의 과량으로 산소를 사용하여 로를 작동시키는 경우보다 더 낮을 것이다. 이들 모든 변수를 감안할 때, 플래쉬에서 나가는 증기 대 액체의 비를 일정하게 조절하는 것은 어렵다.Controlling the vapor-to-liquid ratio leaving the flash has proved difficult because many variables are involved. The ratio of vapor to liquid is a function of the hydrocarbon partial pressure in the flash and also a function of the temperature of the stream entering the flash. The temperature of the stream entering the flash will change as the furnace load changes. If the furnace is full, the temperature is higher; if the furnace is partially loaded, the temperature is lower. The temperature of the stream entering the flash also depends on the flue temperature in the furnace heating the feedstock. The flue temperature again depends on the degree of coke formation in the furnace. If the furnace is clean or very lightly formed, the flue temperature is lower than when the coke was severely formed. Flue gas temperature is also a function of the combustion control that is done at the burners in the furnace. If the furnace is operated with a slight excess of oxygen during flue gas, the flue temperature of the middle to upper zones of the convection zone will be lower than if the furnace is operated with higher levels of excess oxygen during flue gas. Given all these variables, it is difficult to constantly adjust the ratio of vapor to liquid exiting the flash.
본 발명은 중질 탄화수소 공급원료에 함유된 휘발성 탄화수소의 분해를 최적화시키고 코크스 침착 문제를 없애거나 피하도록 유리하게 조절되는 방법을 제공한다. 본 발명은 플래쉬에 들어가는 스트림의 온도를 비교적 일정하게 유지시킴으로써 플래쉬에서 나오는 증기 대 액체의 비를 비교적 일정하게 유지시키는 방법을 제공한다. 더욱 구체적으로는, 플래쉬시키기 전에 중질 탄화수소 공급원료와 혼합되는 유체 스트림의 양을 자동으로 조정함으로써, 플래쉬 스트림의 온도를 일정하게 유지시킨다. 유체는 임의적으로 물이다.The present invention provides a process that is advantageously controlled to optimize the decomposition of volatile hydrocarbons contained in the heavy hydrocarbon feedstock and to eliminate or avoid coke deposition problems. The present invention provides a method of maintaining a relatively constant ratio of vapor to liquid exiting the flash by keeping the temperature of the stream entering the flash relatively constant. More specifically, the temperature of the flash stream is kept constant by automatically adjusting the amount of fluid stream mixed with the heavy hydrocarbon feedstock prior to flashing. The fluid is optionally water.
본 발명은 또한 플래쉬 스트림중 비교적 일정한 탄화수소 분압을 유지하는 방법을 제공한다. 플래쉬 압력 및 유체와 수증기 대 탄화수소 공급원료의 비를 조절함으로써, 일정한 탄화수소 분압을 유지시킨다.
The present invention also provides a method of maintaining a relatively constant hydrocarbon partial pressure in a flash stream. By regulating the flash pressure and the ratio of fluid and steam to hydrocarbon feedstock, a constant hydrocarbon partial pressure is maintained.
발명의 개요Summary of the Invention
본 발명은 중질 탄화수소를 가열하고, 상기 중질 탄화수소를 유체와 혼합하여 혼합물을 형성한 다음, 상기 혼합물을 플래쉬시켜 증기 상 및 액체 상을 형성시키고, 하나 이상의 선택된 공정 작동 변수에 따라 상기 중질 탄화수소와 혼합되는 유체의 양을 변화시키고, 상기 증기 상을 로에 공급함을 포함하는, 중질 탄화수소 공급원료를 가열하는 방법을 제공한다. 유체는 액체 탄화수소 또는 물일 수 있다.The present invention heats heavy hydrocarbons, mixes the heavy hydrocarbons with a fluid to form a mixture, and then flashes the mixture to form a vapor phase and a liquid phase, and mixes the heavy hydrocarbons according to one or more selected process operating parameters. A method of heating a heavy hydrocarbon feedstock is provided, the method comprising varying the amount of fluid being fed and feeding the vapor phase to the furnace. The fluid can be a liquid hydrocarbon or water.
한 실시태양에 따라, 하나 이상의 작동 변수는, 플래쉬되기 전의 가열된 중질 탄화수소의 온도일 수 있다. 하나 이상의 작동 변수는 또한 플래쉬 압력, 플래쉬 스트림의 온도, 플래쉬 스트림의 유속, 및 배연 중의 과량의 산소 중 하나 이상일 수 있다.According to one embodiment, the one or more operating variables may be the temperature of the heated heavy hydrocarbon prior to flashing. One or more operating parameters may also be one or more of flash pressure, temperature of the flash stream, flow rate of the flash stream, and excess oxygen in the flue gas.
바람직한 실시태양에서는, 플래쉬시키기 전에, 상기 중질 탄화수소를 제 1 희석 수증기 스트림과 혼합시킨다. 뿐만 아니라, 제 2 희석 수증기를 로에서 과열시킨 다음 중질 탄화수소와 혼합할 수 있다.In a preferred embodiment, the heavy hydrocarbons are mixed with the first dilution steam stream before flashing. In addition, the second dilution steam can be superheated in the furnace and then mixed with the heavy hydrocarbons.
본 발명은 또한 The invention also
(a) 중질 탄화수소 공급원료를 예열하여, 예열된 중질 탄화수소 공급원료를 형성시키고;(a) preheating the heavy hydrocarbon feedstock to form a preheated heavy hydrocarbon feedstock;
(b) 예열된 중질 탄화수소 공급원료를 물과 혼합하여, 물-중질 탄화수소 혼합물을 생성시키며;(b) mixing the preheated heavy hydrocarbon feedstock with water to produce a water-heavy hydrocarbon mixture;
(c) 제 1 희석 수증기를 물-중질 탄화수소 혼합물 내로 주입하여 혼합물 스트림을 형성시키고;(c) injecting the first dilution steam into the water-heavy hydrocarbon mixture to form a mixture stream;
(d) 고온 배연과의 간접적인 열 전달에 의해 일렬의 열교환 관에서 혼합물 스트림을 가열하여, 고온 혼합물 스트림을 형성시킨 다음;(d) heating the mixture stream in a row of heat exchange tubes by indirect heat transfer with hot flue gas to form a hot mixture stream;
(e) 물의 유속 및 제 1 희석 수증기의 유속을 변화시킴으로써, 고온 혼합물 스트림의 온도를 조절하고 수증기 대 탄화수소의 비를 조절하며;(e) controlling the temperature of the hot mixture stream and the ratio of water vapor to hydrocarbon by varying the flow rate of water and the flow rate of the first dilution steam;
(f) 고온 혼합물 스트림을 플래쉬 드럼에서 플래쉬시켜 증기 상 및 액체 상을 형성시킨 후, 증기 상을 액체 상으로부터 분리시키고;(f) flashing the hot mixture stream in a flash drum to form a vapor phase and a liquid phase, and then separating the vapor phase from the liquid phase;
(g) 증기 상을 로의 대류 구역 내로 공급하여, 로의 복사 구역으로부터의 고온 배연에 의해 추가로 가열함으로써, 가열된 증기 상을 형성하고;(g) feeding the vapor phase into the convection zone of the furnace and further heating by hot flue gas from the radiant zone of the furnace to form a heated vapor phase;
(h) 가열된 증기 상을 로의 복사 구역 관에 공급하여, 증기 상의 탄화수소가 복사열에 의해 열분해되어, 생성물을 형성시킴을 포함하는, (h) feeding the heated vapor phase to a radiant zone tube of the furnace such that the hydrocarbons in the vapor are pyrolyzed by radiant heat to form a product,
복사열 및 고온 배연을 제공하는 복사 구역 버너, 및 여러 열(bank)의 열교환 관으로 이루어진 대류 구역을 포함하는 로에서 중질 탄화수소 공급원료를 분해시키는 방법도 제공한다.There is also provided a method of cracking heavy hydrocarbon feedstock in a furnace comprising a radiant zone burner that provides radiant heat and hot flue gas, and a convection zone consisting of multiple banks of heat exchange tubes.
도 1은 수증기 열분해로, 구체적으로는 대류 구역에서 이용되는 본 발명에 따른 공정의 개략적인 흐름도이다.1 is a schematic flow chart of a process according to the invention for steam pyrolysis, in particular in convection zones.
달리 언급하지 않는 한, 백분율, 부, 비 등은 모두 중량 기준이다. 달리 언급하지 않는 한, 화합물 또는 성분을 지칭할 때에는 화합물 또는 성분 자체, 및 다른 화합물 또는 성분과 혼합된 이들 화합물 또는 성분(예: 화합물의 혼합물)을 포함한다.Unless stated otherwise, percentages, parts, ratios, etc., are all based on weight. Unless stated otherwise, reference to a compound or component includes the compound or component itself, and those compounds or components (eg, mixtures of compounds) mixed with other compounds or components.
또한, 양, 농도, 또는 다른 값 또는 변수는 보다 큰 바람직한 값과 보다 작은 바람직한 값을 나열하여 제공되며, 이는 이들 범위들이 별도로 개시되는지의 여부와는 관계없이, 보다 큰 바람직한 값과 보다 작은 바람직한 값의 임의의 쌍으로부터 형성되는 모든 범위를 구체적으로 개시하는 것으로 이해되어야 한다. In addition, amounts, concentrations, or other values or variables are provided listing the desired and smaller desired values, which are larger or less desirable values, whether or not these ranges are disclosed separately. It is to be understood that it specifically discloses all ranges formed from any pair of.
또한 본 발명에서는 비휘발성 성분을 다음과 같이 측정할 수 있다: 탄화수소 공급물의 비점 분포는 ASTM D-6352-98에 의한 기체 크로마토그래프 증류(Gas Chromatograph Distillation; GCD) 또는 다른 적합한 방법에 의해 측정된다. 비휘발성 성분은 ASTM D-6352-98에 의해 측정할 때 1100℉(590℃)보다 높은 공칭 비점을 갖는 탄화수소의 분획이다. 본 발명은 1400℉(760℃)보다 높은 공칭 비점을 갖 는 비휘발성 성분을 사용할 때 매우 우수하게 작용한다.In the present invention, non-volatile components can also be determined as follows: The boiling point distribution of the hydrocarbon feed is measured by Gas Chromatograph Distillation (GCD) or other suitable method according to ASTM D-6352-98. Non-volatile components are fractions of hydrocarbons having a nominal boiling point higher than 1100 ° F. (590 ° C.) as measured by ASTM D-6352-98. The present invention works very well when using nonvolatile components having a nominal boiling point higher than 1400 ° F. (760 ° C.).
본 발명은 중질 탄화수소 공급원료를 가열 및 수증기 열분해시키는 방법에 관한 것이다. 본 방법은 중질 탄화수소를 가열하고, 상기 중질 탄화수소를 유체와 혼합하여 혼합물을 형성하고, 상기 혼합물을 플래쉬시켜 증기 상 및 액체 상을 형성시키고, 하나 이상의 선택된 공정 작동 변수에 따라 상기 중질 탄화수소와 혼합되는 유체의 양을 변화시킴을 포함한다.The present invention relates to a process for heating and steam pyrolysis of heavy hydrocarbon feedstocks. The method heats heavy hydrocarbons, mixes the heavy hydrocarbons with a fluid to form a mixture, flashes the mixture to form a vapor phase and a liquid phase, and mixes the heavy hydrocarbons according to one or more selected process operating parameters. Varying the amount of fluid.
기재된 공급원료는 다량, 즉 약 5 내지 50%의 중질 비휘발성 성분을 포함한다. 이러한 공급원료는 비제한적인 예로서 수증기 열분해된 가스유 및 잔류물, 가스유, 난방유, 제트 연료, 디젤, 케로센, 가솔린, 코커 나프타(coker naphtha), 수증기 열분해된 나프타, 촉매 분해된 나프타, 수소첨가 분해물(hydrocrackate), 개질유(reformate), 추출 잔류물(raffinate) 개질유, 피셔-트롭쉬(Fischer-Tropsch) 액체, 피셔-트롭쉬 기체, 천연 가솔린, 증류액, 미가공(virgin) 나프타, 원유, 대기압 파이프스틸(pipestill) 바닥부 생성물, 바닥부 생성물을 비롯한 진공 파이프스틸 스트림, 비점이 넓은 나프타 내지 가스유 응축액, 정유 공장으로부터의 중질 가공 탄화수소 스트림, 진공 가스유, 중질 가스유, 원유로 오염된 나프타, 대기압 잔유, 중질 잔류물, C4/잔류물 혼합물 및 나프타 잔류물 혼합물중 하나 이상을 포함한다.The feedstock described includes large amounts, ie about 5-50% of heavy nonvolatile components. Such feedstocks include, but are not limited to, steam pyrolyzed gas oils and residues, gas oils, heating oils, jet fuels, diesel, kerosene, gasoline, coker naphtha, steam pyrolyzed naphtha, catalytically naphtha, Hydrocrackate, reformate, extractant reformate, Fischer-Tropsch liquid, Fischer-Tropsch gas, natural gasoline, distillate, virgin naphtha , Crude oil, atmospheric pipestill bottom products, vacuum pipe steel streams including bottom products, wide-boiling naphtha to gas oil condensates, heavy process hydrocarbon streams from refineries, vacuum gas oil, heavy gas oil, crude oil One or more of naphtha, atmospheric residue, heavy residue, C4 / residue mixture and naphtha residue mixture contaminated with.
중질 탄화수소 공급원료는 600℉(315℃) 이상의 공칭 최종 비점을 갖는다. 바람직한 공급원료는 황 함량이 낮은 왁스성 잔유, 대기압 잔유, 및 원유로 오염된 나프타이다. 가장 바람직한 것은 1100℉(590℃) 미만의 비점을 갖는 성분을 60 내 지 80% 포함하는 잔유, 예컨대 황 함량이 낮은 왁스성 잔유이다.Heavy hydrocarbon feedstocks have a nominal final boiling point of at least 600 ° F. (315 ° C.). Preferred feedstocks are low sulfur waxy residues, atmospheric residues, and naphtha contaminated with crude oil. Most preferred are residues containing 60 to 80% of ingredients having a boiling point of less than 1100 ° F. (590 ° C.), such as low sulfur content waxy residues.
중질 탄화수소 공급원료는 먼저 상부 대류 구역(3)에서 예열된다. 당해 분야의 숙련자에게 공지되어 있는 임의의 형태로 중질 탄화수소 공급원료를 가열할 수 있다. 그러나, 로(1)의 상부 대류 구역(3)에 있는 공급원료를 로의 복사 구역으로부터의 고온 배연과 간접적으로 접촉시킴으로써 가열하는 것이 바람직하다. 비제한적인 예로서, 로(1)의 상부 대류 구역(3) 내에 위치된 일렬의 열교환 관(2)을 통해 공급원료를 통과시킴으로써, 이를 달성할 수 있다. 예열된 공급원료는 300 내지 500℉(150 내지 260℃)의 온도를 갖는다. 바람직하게는, 예열된 공급물의 온도는 약 325 내지 450℉(160 내지 230℃), 더욱 바람직하게는 340 내지 425℉(170 내지 220℃)이다.The heavy hydrocarbon feedstock is first preheated in the
예열된 중질 탄화수소 공급원료를 유체와 혼합한다. 유체는 액체 탄화수소, 물, 수증기 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 바람직한 유체는 물이다. 유체의 온도는 예열된 공급원료의 온도 미만이거나 그 온도와 같거나 그 온도보다 높을 수 있다.The preheated heavy hydrocarbon feedstock is mixed with the fluid. The fluid may be liquid hydrocarbons, water, water vapor or mixtures thereof. Preferred fluid is water. The temperature of the fluid may be below or equal to or above the temperature of the preheated feedstock.
예열된 중질 탄화수소 공급원료와 유체의 혼합은 열분해로(1) 내부 또는 외부에서 이루어질 수 있으나, 바람직하게는 로의 외부에서 이루어진다. 당해 분야에 공지되어 있는 임의의 혼합 장치를 사용하여 혼합시킬 수 있다. 그러나, 혼합을 위해 이중 분출기 어셈블리(double sparger assembly)(9)의 제 1 분출기(4)를 사용하는 것이 바람직하다. 제 1 분출기(4)는 바람직하게는 내부 도관과 외부 도관 사이에 환형의 유동 공간(33)이 형성되도록 외부 도관(32)으로 둘러싸인 천공된 내부 도관(31)을 포함한다. 바람직하게는, 예열된 중질 탄화수소 공급원료가 환형 유동 공간 내로 유동되고, 유체가 내부 도관을 통해 유동되며 내부 도관의 개구, 바람직하게는 작은 원형 구멍을 통해 공급원료 내로 주입된다. 제 1 분출기(4)는 예열된 중질 탄화수소 공급원료 내로 유체가 도입될 때 유체의 갑작스런 기화에 의해 야기되는 해머링(hammering)을 피하거나 감소시키기 위해 제공된다.Mixing of the fluid with the preheated heavy hydrocarbon feedstock may be effected either inside or outside the
본 발명에서는 공정의 다양한 부분에 수증기 스트림을 사용한다. 제 1 희석 수증기 스트림(17)을 아래 상세히 기재되는 바와 같이 예열된 중질 탄화수소 공급원료와 혼합한다. 바람직한 실시태양에서는, 제 2 희석 수증기 스트림(18)을 상기 대류 구역에서 처리한 다음, 플래쉬시키기 전에, 중질 탄화수소 유체-제 1 희석 수증기 혼합물과 혼합시킨다. 제 2 희석 수증기(18)는 우회 수증기(21)와 플래쉬 수증기(19)로 임의적으로 나뉜다.The present invention uses steam streams in various parts of the process. The first
본 발명에 따른 바람직한 실시태양에서는, 예열된 중질 공급원료와 혼합된 유체 이외에, 제 1 희석 수증기(17)도 또한 공급원료와 혼합한다. 제 1 희석 수증기 스트림을 바람직하게는 제 2 분출기(8) 내로 주입할 수 있다. 생성된 스트림 혼합물이 복사 구역 배연에 의한 추가 가열을 위해 (11)에서 상기 대류 구역으로 들어가기 전에, 제 1 희석 수증기 스트림을 중질 탄화수소-유체 혼합물 내로 주입하는 것이 바람직하다. 더더욱 바람직하게는, 제 1 희석 수증기를 바로 제 2 분출기(8) 내로 주입하여, 제 1 희석 수증기가 분출기를 통해 통과하면서 작은 원형 유동 분배 구멍(34)을 통해 탄화수소 공급원료-유체 혼합물 내로 주입되도록 한다.In a preferred embodiment according to the present invention, in addition to the fluid mixed with the preheated heavy feedstock, the
제 1 희석 수증기는 중질 탄화수소 공급원료-유체 혼합물보다 더 높거나 더 낮거나 대략 그와 동일한 온도를 가질 수 있으나, 바람직하게는 혼합물의 온도보다 더 높아서, 공급원료/유체 혼합물을 부분적으로 기화시키는 역할을 한다. 바람직하게는, 제 2 분출기(8) 내로 주입하기 전에 제 1 희석 수증기를 과열시킨다.The first dilution steam may have a temperature that is higher, lower, or approximately the same as that of the heavy hydrocarbon feedstock-fluid mixture, but is preferably higher than the temperature of the mixture, thereby partially vaporizing the feedstock / fluid mixture. Do it. Preferably, the first dilution steam is superheated before injection into the second jet 8.
제 2 분출기(8)에서 나가는 것으로, 유체, 예열된 중질 탄화수소 공급원료, 및 제 1 희석 수증기 스트림의 혼합물을, 플래쉬시키기 전에, 열분해로(1)에서 다시 가열한다. 가열은, 비제한적인 예로서, 로의 대류 구역 내에 위치된 일렬의 열교환 관(6)을 통해 공급원료 혼합물을 통과시켜 로의 복사 구역으로부터의 고온 배연에 의해 가열시킴으로써, 달성될 수 있다. 이렇게 가열된 혼합물은 추가의 수증기 스트림과 추후 혼합될 혼합물 스트림(12)으로서 상기 대류 구역에서 나온다.By exiting the second blower 8, the mixture of the fluid, the preheated heavy hydrocarbon feedstock, and the first dilution steam stream is heated again in the
임의적으로, 제 2 희석 수증기 스트림(18)은, 플래쉬 전에 중질 탄화수소 혼합물(12)과 혼합되는 플래쉬 수증기 스트림(19), 및 중질 탄화수소 혼합물의 플래쉬를 건너뛰고, 대신, 플래쉬로부터의 증기 상을 로의 복사 구역에서 열분해시키기 전에 이들 증기 상과 혼합되는 우회 수증기 스트림(21)으로 추가로 나뉠 수 있다. 본 발명은 제 2 희석 수증기(18)가 모두 우회 수증기(21) 없이 플래쉬 수증기(19)로서 사용되는 경우에 잘 작동될 수 있다. 다르게는, 본 발명은 제 2 희석 수증기(18)가 플래쉬 스트림(19) 없이 우회 스트림(21)으로만 향하는 때에도 작동될 수 있다. 본 발명에 따른 바람직한 실시태양에서, 플래쉬 수증기 스트림(19) 대 우회 수증기 스트림(21)의 비는 바람직하게는 1:20 내지 20:1, 가장 바람직하게는 1:2 내지 2:1이어야 한다. 플래쉬 수증기(19)는 중질 탄화수소 혼합물 스트림(12)과 혼합되어 플래쉬 드럼(5)에서 플래쉬되기 전에 플래쉬 스트림(20)을 형성한다. 바람직하게는, 제 2 희석 수증기 스트림은, 나뉘어져서 중질 탄화수소 혼합물과 혼합되기 전에, 로의 대류 구역의 과열기 부분(16)에서 과열된다. 중질 탄화수소 혼합물 스트림(12)에 플래쉬 수증기 스트림(19)을 첨가함으로써, 플래쉬 스트림(20)이 플래쉬 드럼(5)에 들어가기 전에 혼합물의 휘발성 성분이 거의 모두 기화될 수 있도록 한다.Optionally, the second
유체, 공급원료 및 제 1 희석 수증기 스트림의 혼합물(플래쉬 스트림(20))을, 이어 2개의 상, 즉 주로 휘발성 탄화수소를 포함하는 증기 상 및 주로 비휘발성 탄화수소를 포함하는 액체 상으로 분리시키기 위해 플래쉬 드럼(5) 내로 도입한다. 증기 상은 탑정(overhead) 증기 스트림(13)으로서 플래쉬 드럼으로부터 바람직하게 제거된다. 증기 상은 바람직하게는 임의적인 가열을 위해 로의 하부 대류 구역(23)으로, 또한 크로스오버 파이프를 통해 분해를 위한 열분해로의 복사 구역으로 다시 공급된다. 분리된 액체 상은 바닥부 스트림(27)으로서 플래쉬 드럼(5)으로부터 제거된다.Flash to separate the mixture of fluid, feedstock and first dilution steam stream (flash stream 20) into two phases, a vapor phase comprising predominantly volatile hydrocarbons and a liquid phase comprising predominantly nonvolatile hydrocarbons. It is introduced into the
플래쉬 드럼(5)에서 증기 대 액체의 소정의 일정한 비를 유지시키는 것이 바람직하다. 그러나, 이러한 비는 측정 및 조절하기가 힘들다. 대안으로서, 플래쉬 드럼(5) 전의 혼합물 스트림(12)의 온도를 플래쉬 드럼(5)에서의 일정한 증기 대 액체 비를 측정, 조절 및 유지시키기 위한 간접적인 변수로서 사용한다. 이상적으로는, 혼합물 스트림 온도가 보다 높을 경우, 더 많은 휘발성 탄화수소가 기화되어 분해를 위한 증기 상으로서 이용가능해질 것이다. 그러나, 혼합물 스트림 온도가 지나치게 높은 경우에는, 증기 상에 더욱 많은 중질 탄화수소가 존재하고 대류 로 관 내로 운반되어, 결국 관에 코크스를 형성하게 된다. 혼합물 스트림(12) 온도가 너무 낮아, 플래쉬 드럼(5) 내의 증기 대 액체의 비가 낮으면, 보다 많은 휘발성 탄화수소가 액체 상에 잔류하여 분해에 이용되지 않을 것이다.It is desirable to maintain a certain constant ratio of vapor to liquid in the
혼합물 스트림 온도는, 로 관에서의 코크스 형성, 또는 플래쉬 드럼으로부터 로로 혼합물을 수송하는 파이프 및 용기(13)에서의 코크스 형성을 피하면서 공급원료중 휘발성 성분을 최고로 회수/기화시키는 조건에 의해 제한을 받는다. 하부 대류 구역으로 혼합물을 수송하는 파이프 및 용기(13) 및 크로스오버 파이프(24)를 가로지르는 압력 강하, 및 하부 대류 구역(23)을 가로지르는 온도 상승을 모니터링하여, 코크스 형성 문제의 개시를 검출할 수 있다. 예를 들어, 크로스오버 압력 및 하부 대류 구역(23)으로의 공정 입구 압력이 코크스 형성으로 인해 급속하게 증가하는 경우에는, 플래쉬 드럼(5) 및 혼합물 스트림(12)의 온도를 감소시켜야 한다. 하부 대류 구역에서 코크스가 형성되면, 과열기(16)로의 배연의 온도가 증가하여 더욱 많은 과열저감기 물(26)을 필요로 하게 된다.The mixture stream temperature is limited by conditions that maximize recovery / vaporization of volatile components in the feedstock while avoiding coke formation in the furnace tube or coke formation in the pipes and
혼합물 스트림(12)의 온도의 선택은 또한 공급원료 물질의 조성에 의해 결정된다. 공급원료가 보다 많은 양의 경질 탄화수소를 함유할 때에는, 혼합물 스트림(12)의 온도를 보다 낮게 설정할 수 있다. 그에 따라, 제 1 분출기(4)에 사용되는 유체의 양을 증가시키고/시키거나 제 2 분출기(8)에 사용되는 제 1 희석 수증기의 양을 감소시키는데, 이는 이들 양이 혼합물 스트림(12)의 온도에 직접적으로 영향을 끼치기 때문이다. 공급원료가 보다 다량의 비휘발성 탄화수소를 함유할 때에는, 혼합물 스트림(12)의 온도를 보다 높게 설정하여야 한다. 그 결과, 제 1 분출 기(4)에 사용되는 유체의 양을 감소시키는 한편, 제 2 분출기(8)에 사용되는 제 1 희석 수증기의 양을 증가시킨다. 혼합물 스트림 온도를 조심스럽게 선택함으로써, 본 발명은 광범위한 공급원료 물질에 적용될 수 있다.The choice of temperature of the
전형적으로, 혼합물 스트림(12)의 온도는 600 내지 950℉(315 내지 510℃), 바람직하게는 700 내지 920℉(370 내지 490℃), 더욱 바람직하게는 750 내지 900℉(400 내지 480℃), 가장 바람직하게는 810 내지 890℉(430 내지 475℃)로 설정 및 조절된다. 이들 값은 상기 논의된 바와 같이 공급원료에 휘발성 성분이 농축됨에 따라 변화된다.Typically, the temperature of the
적어도 온도 센서 및 임의의 공지되어 있는 제어 장치(예: 컴퓨터 사용)를 포함하는 제어 시스템(7)에 의해 혼합물 스트림(12)의 온도를 조절한다. 바람직하게는 온도 센서는 열전쌍이다. 제어 시스템(7)은 유체 밸브(14) 및 제 1 희석 수증기 밸브(15)와 연통되어, 두 분출기로 들어가는 유체 및 제 1 희석 수증기의 양을 조절한다.The temperature of the
플래쉬 스트림(19)과 혼합되고 플래쉬 드럼에 들어가는 혼합물 스트림(12)에 대해 일정한 온도를 유지시켜, 플래쉬 드럼(5)에서의 일정한 증기 대 액체의 비를 달성하기 위하여, 또한 실질적인 온도 변화 및 플래쉬 증기 대 액체 비 변화를 피하기 위하여, 본 발명은 다음과 같이 작동된다: 플래쉬 드럼(5) 전의 혼합물 스트림(12) 온도가 설정되면, 제어 시스템(7)이 두 분출기 상의 유체 밸브(14) 및 제 1 희석 수증기 밸브(15)를 자동으로 조절한다. 제어 시스템(7)이 혼합물 스트림의 온도 강하를 검출하는 경우, 이는 유체 밸브(14)로 하여금 제 1 분출기(4) 내로의 유체 주입을 감소시키도록 한다. 혼합물 스트림의 온도가 상승되기 시작하면, 유체 밸브를 더욱 넓게 개방하여 제 1 분출기(4) 내로 주입되는 유체를 증가시킨다. 바람직한 실시태양에서는, 유체 기화 잠열이 혼합물 스트림 온도를 조절한다.In order to maintain a constant temperature for the
제 1 희석 수증기 스트림(17)이 제 2 분출기(8)로 주입될 때, 온도 제어 시스템(7)을 또한 사용하여 제 1 희석 수증기 밸브(15)를 조절함으로써, 제 2 분출기(8)로 주입되는 제 1 희석 수증기 스트림의 양을 조정할 수 있다. 이는 플래쉬(5)에서의 온도 변화의 급작스러운 변화를 추가로 감소시킨다. 제어 시스템(7)이 혼합물 스트림(12)의 온도 강하를 검출하는 경우에는, 밸브(14)를 더욱 폐쇄시키면서 제 1 희석 수증기 밸브(15)에게 제 2 분출기(8) 내로의 제 1 희석 수증기 스트림의 주입을 증가시키도록 지시한다. 온도가 상승되기 시작하면, 밸브(14)를 더욱 넓게 개방하면서 제 1 희석 수증기 밸브를 자동적으로 더욱 폐쇄시켜 제 2 분출기(8) 내로 주입되는 제 1 희석 수증기 스트림을 감소시킨다.When the first
본 발명에 따른 바람직한 실시태양에서는, 제어 시스템(7)을 사용하여 두 분출기 내로 주입되는 유체의 양 및 제 1 희석 수증기 스트림의 양을 둘 다 조절할 수 있다. In a preferred embodiment according to the invention, the
유체가 물인 바람직한 경우에는, 제어기가 물 및 제 1 희석 수증기의 양을 변화시켜, 혼합물(11) 중 물 대 공급원료의 일정한 비를 유지시키면서 일정한 혼합물 스트림 온도(12)를 유지시킨다. 플래쉬 온도의 급작스러운 변화를 더 피하기 위하여, 본 발명은 또한 로 내의 제 2 희석 수증기의 과열 구역에서 중간 과열저감기(25)를 바람직하게 이용한다. 이에 의해, 로 적재량 변화, 코크스 형성 정도 변화, 과량의 산소 수준 변화와 무관하게 과열기(16) 출구 온도를 일정한 값으로 조절할 수 있다. 통상적으로, 이 과열저감기(25)는 제 2 희석 수증기의 온도가 800 내지 1100℉(430 내지 590℃), 바람직하게는 850 내지 1000℉(450 내지 540℃), 더욱 바람직하게는 850 내지 950℉(450 내지 510℃), 가장 바람직하게는 875 내지 925℉(470 내지 500℃)가 되도록 한다. 과열저감기는 바람직하게는 제어 밸브 및 물 원자화 노즐이다. 부분 예열 후, 제 2 희석 수증기는 대류 구역에서 나가고, 신속하게 기화되어 온도를 낮추는 물의 미세한 분무(26)가 가해진다. 이어, 수증기를 대류 구역에서 추가로 가열시킨다. 과열기에 첨가되는 물의 양은 혼합물 스트림(12)과 혼합되는 수증기의 온도를 조절한다.If the fluid is water, the controller varies the amount of water and the first dilution steam to maintain a constant
플래쉬 드럼(5) 전의 혼합물 스트림(12)의 소정 온도에 따라 두 분출기(4, 8)의 중질 탄화수소 공급원료 내로 주입되는 유체 및 제 1 희석 수증기 스트림의 양을 조정하는 것이 바람직하지만, 동일한 제어 메카니즘을 다른 위치에 있는 다른 변수에 적용할 수 있다. 예를 들어, 플래쉬 수증기(19)의 플래쉬 압력, 온도 및 유속을 변화시켜, 플래쉬에서의 증기 대 액체 비를 변화시킬 수 있다. 또한, 배연중의 과량의 산소도 비록 느리기는 하지만 제어 변수가 될 수 있다. It is desirable to adjust the amount of fluid and the first dilution steam stream injected into the heavy hydrocarbon feedstock of the two
플래쉬 드럼에 들어가는 혼합물 스트림(12)을 일정한 온도로 유지하는 것 이외에, 플래쉬 중의 증기 대 액체의 일정한 비를 유지하기 위하여 플래쉬 스트림(20)의 탄화수소 분압을 일정하게 유지시키는 것이 또한 바람직하다. 예를 들어, 증기 상 라인(13)에 제어 밸브(36)를 사용함에 의해 일정한 플래쉬 드럼 압력을 유지시킴으로써, 또한 스트림(20)중 수증기 대 탄화수소 공급원료의 비를 조절함으로써, 일정한 탄화수소 분압을 유지할 수 있다.In addition to maintaining a constant temperature of the
전형적으로, 본 발명의 플래쉬 스트림의 탄화수소 분압은 4 내지 25psia(25 내지 175kPa), 바람직하게는 5 내지 15psia(35 내지 100kPa), 가장 바람직하게는 6 내지 11psia(40 내지 75kPa)로 설정 및 조절된다.Typically, the hydrocarbon partial pressure of the flash stream of the present invention is set and adjusted to 4 to 25 psia (25 to 175 kPa), preferably 5 to 15 psia (35 to 100 kPa), most preferably 6 to 11 psia (40 to 75 kPa). .
하나 이상의 플래쉬 드럼 용기에서 플래쉬를 수행한다. 바람직하게는, 플래쉬는 환류가 있거나 없는 1단계 공정이다. 플래쉬 드럼(5)은 통상 40 내지 200psia(275 내지 1400kPa) 압력에서 작동되며, 그의 온도는 통상 플래쉬 드럼(5)에 들어가기 전의 플래쉬 스트림(20)의 온도와 동일하거나 그보다 약간 낮다. 전형적으로, 플래쉬 드럼 용기의 압력은 약 40 내지 200psia(275 내지 1400kPa)이고, 온도는 약 600 내지 950℉(315 내지 510℃)이다. 바람직하게는, 플래쉬 드럼 용기의 압력은 약 85 내지 155psia(600 내지 1100kPa)이고, 온도는 약 700 내지 920℉(370 내지 490℃)이다. 더욱 바람직하게는, 플래쉬 드럼 용기의 압력은 약 105 내지 145psia(700 내지 1000kPa)이고, 온도는 약 750 내지 900℉(400 내지 480℃)이다. 가장 바람직하게는, 플래쉬 드럼 용기의 압력은 약 105 내지 125psia(700 내지 760kPa)이고, 온도는 약 810 내지 890℉(430 내지 480℃)이다. 플래쉬 스트림의 온도에 따라, 통상 플래쉬 드럼(5)에 들어가는 혼합물의 50 내지 95%, 바람직하게는 60 내지 90%, 더욱 바람직하게는 65 내지 85%, 가장 바람직하게는 70 내지 85%가 플래쉬 드럼의 상부로 기화된다.The flash is performed in one or more flash drum containers. Preferably the flash is a one step process with or without reflux. The
하나의 양태에서는, 너무 많은 열이 액체 상중 비휘발성 성분의 코크스 형성을 야기할 수 있기 때문에, 플래쉬 드럼(5)은 용기의 바닥에서 액체 상의 온도를 최소화시키도록 작동된다. 플래쉬 드럼에 들어가는 플래쉬 스트림에서의 제 2 희석 수증기 스트림(18)의 사용은 탄화수소의 분압을 감소시키고(즉, 증기중 더욱 큰 몰분율이 수증기임) 따라서 요구되는 액체 상 온도를 낮추기 때문에 기화 온도를 낮춘다. 이는 또한 외부 냉각된 플래쉬 드럼 바닥부 액체(30)의 일부를 플래쉬 드럼 용기로 재순환시켜 플래쉬 드럼(5)의 바닥부에서 새롭게 분리된 액체 상을 냉각시키는데 도움이 될 수도 있다. 스트림(27)은 플래쉬 드럼(5)의 바닥부로부터 펌프(37)를 통해 냉각기(28)로 수송된다. 냉각된 스트림(29)은 재순환 스트림(30) 및 배출 스트림(22)으로 나뉘어진다. 재순환되는 스트림의 온도는 이상적으로는 500 내지 600℉(260 내지 315℃), 바람직하게는 505 내지 575℉(263 내지 302℃), 더욱 바람직하게는 515 내지 565℉(268 내지 296℃), 가장 바람직하게는 520 내지 550℉(270 내지 288℃)이다. 재순환되는 스트림의 양은 플래쉬 드럼 내부의 새롭게 분리된 바닥부 액체의 양의 약 80 내지 250%, 바람직하게는 90 내지 225%, 더욱 바람직하게는 95 내지 210%, 가장 바람직하게는 100 내지 200%이어야 한다.In one embodiment, the
다른 양태에서, 플래쉬 드럼은 또한 플래쉬 드럼에서의 액체 체류/유지 시간을 최소화시키도록 작동된다. 바람직하게는, 액체 상은 플래쉬 드럼 바닥부의 소직경 "부트(boot)" 또는 실린더(35)를 통해 용기로부터 배출된다. 전형적으로는, 드럼에서의 액체 상 체류 시간은 75초 미만, 바람직하게는 60초 미만, 더욱 바람직하게는 30초 미만, 가장 바람직하게는 15초 미만이다. 플래쉬 드럼에서의 액체 상 체류/유지 시간이 짧을수록, 플래쉬 드럼의 바닥부에 코크스가 덜 침착된다.In another aspect, the flash drum is also operated to minimize liquid retention / retention time in the flash drum. Preferably, the liquid phase exits the vessel via a small diameter “boot” or cylinder 35 at the bottom of the flash drum. Typically, the liquid phase residence time in the drum is less than 75 seconds, preferably less than 60 seconds, more preferably less than 30 seconds, most preferably less than 15 seconds. The shorter the liquid phase retention / retention time in the flash drum, the less coke is deposited at the bottom of the flash drum.
플래쉬에서, 증기 상(13)은 통상 400ppm 미만, 바람직하게는 100ppm 미만, 더욱 바람직하게는 80ppm 미만, 가장 바람직하게는 50ppm 미만의 비휘발성 성분을 함유한다. 증기 상은 휘발성 탄화수소(예컨대 55 내지 70%) 및 수증기(예를 들어 30 내지 45%)의 함량이 매우 높다. 증기 상의 최종 비점은 통상 1400℉(760℃) 미만, 바람직하게는 1100℉(600℃) 미만, 더욱 바람직하게는 1050℉(570℃) 미만, 가장 바람직하게는 1000℉(540℃) 미만이다. 임의적으로 증기를 원심분리기(38)(이는 비말동반된 미량의 액체를 제거함)로 수송하는 탑정 파이프를 통해 플래쉬 드럼(5)으로부터 증기 상을 연속적으로 제거한다. 이어, 증기는 로의 대류 구역으로 흐름을 분배시키는 매니폴드 내로 흘러들어간다.In the flash, the
플래쉬 드럼으로부터 연속적으로 제거되는 증기 상 스트림(13)은 열분해로 하부 대류 구역(23)에서 로의 복사 구역으로부터의 배연에 의해 예를 들어 약 800 내지 1200℉(430 내지 650℃)로 바람직하게 과열된다. 이어, 증기는 열분해로의 복사 구역으로 도입되어 분해된다.The
플래쉬 드럼으로부터 제거되는 증기 상 스트림(13)은 로 하부 대류 구역(23) 내로 도입되기 전에 우회 수증기 스트림(21)과 임의적으로 혼합된다.The
우회 수증기 스트림(21)은 제 2 희석 수증기(18)로부터 나뉘어진 수증기 스트림이다. 바람직하게는, 제 2 희석 수증기는, 나뉘어져서 플래쉬(5)로부터 제거된 증기 상 수증기와 혼합되기 전에, 열분해로(1)에서 먼저 가열된다. 몇몇 용도에서는, 제 2 희석 수증기로부터 나뉘어진 후 증기 상과 혼합되기 전에 우회 수증기를 다시 과열시킬 수 있다. 우회 수증기(21)를 증기 상 스트림(13)과 혼합한 후 과열시킴으로써, 로의 이 구역에 있는 혼합물중 가장 중질인 성분을 제외한 모든 성분이 복사 구역으로 들어가기 전에 기화되도록 한다. 하부 대류 구역(23)에서 증기 상의 온도를 800 내지 1200℉(430 내지 650℃)로 높이면, 복사 관 금속 온도가 감소될 수 있기 때문에 복사 구역에서의 작동에 도움이 된다. 이에 따라 복사 구역에서의 코크스 형성 가능성이 적어진다. 이어, 과열된 증기를 열분해로의 복사 구역에서 분해시킨다.
전술한 기재내용으로부터, 당해 분야의 숙련자는 본 발명의 본질적인 특징을 쉽게 확인할 수 있고, 본 발명의 원리 및 영역에서 벗어나지 않으면서 본 발명을 다양하게 변화 및 변형시켜 본 발명을 다양한 용도 및 조건에 적합하게 만들 수 있다. 예를 들어, 바람직한 실시태양에서는 분출기에서 예열된 공급원료와 혼합하기 위해 물을 사용하도록 요구하고 있지만, 나프타 같은 다른 유체도 사용할 수 있다.From the foregoing description, those skilled in the art can readily identify the essential features of the present invention, and various changes and modifications can be made to the present invention without departing from the spirit and scope thereof. You can make it. For example, although preferred embodiments require the use of water to mix with the preheated feedstock in the ejector, other fluids such as naphtha may also be used.
설명하기 위한 목적으로 제공되며 본 발명의 영역을 한정하는 것으로 간주되어서는 안되는 하기 실시예에 의해 본 발명을 예시한다. 달리 언급되지 않는 한, 백분율, 부 등은 모두 중량 기준이다.
The invention is illustrated by the following examples which are provided for purposes of illustration and are not to be considered as limiting the scope of the invention. Unless stated otherwise, percentages, parts, etc., are all based on weight.
실시예 1Example 1
본 발명에 의한 대기압 파이프스틸 바닥부 생성물(APS) 및 원유의 처리를 시뮬레이션하는 공업 계산을 수행하였다. 첨부된 표 1에는 플래쉬 드럼을 갖는 상업적 크기의 로에서 태피스(Tapis) APS 바닥부 생성물 및 태피스 원유를 분해시키는 시뮬레이션 결과가 요약되어 있다. 원유중 매우 경질인 성분은 중질 성분의 분압을 감소시키는 수증기와 같이 작용한다. 따라서, 공칭 950℉(510℃) 컷 지점에서, 플래쉬 드럼은 대기압 잔유보다 100℉(38℃) 더 낮은 온도에서 작동될 수 있다.Industrial calculations were performed to simulate the treatment of atmospheric pipe steel bottom products (APS) and crude oil according to the present invention. The accompanying Table 1 summarizes the results of the simulation of tapping ATP bottoms product and tapes crude oil in a commercial size furnace with flash drums. Very light components in crude oil work like water vapor to reduce the partial pressure of heavy components. Thus, at a nominal 950 ° F. (510 ° C.) cut point, the flash drum can be operated at a temperature of 100 ° F. (38 ° C.) lower than the atmospheric residue.
실시예 2Example 2
표 2는 두 가지 농도의 C4와 혼합된 잔류물의 플래쉬의 시뮬레이션된 성능을 요약한다. 소정 플래쉬 온도, 압력 및 수증기 속도에서, 잔류물과 혼합된 C4의 각 %는 플래쉬에서 기화된 잔류물을 약 1/4%까지 증가시킨다. 따라서, 공급물에 C4를 첨가하면 잔류물로부터의 더욱 많은 탄화수소가 기화된다. Table 2 summarizes the simulated performance of the flash of residue mixed with two concentrations of C4. At the desired flash temperature, pressure and water vapor rate, each% of C4 mixed with the residue increases the vaporized residue in the flash by about 1/4%. Thus, adding C4 to the feed vaporizes more hydrocarbons from the residue.
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