TW200838602A - Apparatus and method for superheated vapor contacting and vaporization of feedstocks containing high boiling point and unvaporizable foulants in an olefins furnace - Google Patents

Description

200838602 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於加熱烴進料且將其分成液體及蒸氣餾份。 詳言之，本發明係關於在熱分解烴進料物質之前預熱該等 進料。更特定言之，本發明係關於接觸及蒸發烯烴爐之烴 進料且機械分離該進料之液體及蒸氣組份。 【先前技術】 在文獻中良好建立以蒸汽接觸烴進料流及該烴進料流隨 後熱解之觀念。另外，在文獻中亦良好建立使用旋風分離 器或旋風式器件分離兩相氣液混合物之觀念。 在一系統中，將經特殊設計之離心式蒸氣/液體分離器 用於爐中以分離烴與蒸汽之閃蒸混合物的蒸氣及液體組 份，使得僅蒸氣流饋入熱解爐之輻射管下游且進一步得以 處理（美國專利6,376,732 B1)。分離器之設計碟保傾向 於焦化之分離器之所有表面由進料之非蒸發液體部分充分 濕潤及洗滌。 77 ’732專利中所揭示之葉片排列經設計以提供極平滑空氣 動力加速度且旋入進入氣體/液體混合物，其為獲得高分 離效率及低氣壓損失所必需。該葉片設計進一步以其缺Z 將產生焦炭沈積之區域的停滯區著稱。此外，不同於通常 以單個不對稱進口槽或導管開口為特徵之習知切入式旋2 分離器，該葉片本身由一系列葉片元件或刀翼組成，該等 葉片元件或刀翼負責對進入氣體/液體混合物在沿蒸氣/液 體分離器之進口區之整個圓周上賦予均勻離心力。 127266.doc 200838602 旋机於衣置之分離區内之壁附近的高溫 持與壁上油膜緊密拯錨 ^ …飞及；:工瘵瑕^保 個系統中之焦：二;：：，㈣統仍受限於其由於整 【發明内容】 大量煙進料的能力。 一種經特殊設計夕#…， 分離裝置整合該兩種:理二接:"，離心式蒸氣/液體

以下a的·· a)以高溫::::個:凑裝置中以達成 料流，b)以機械方々、一'接觸且以物理方式蒸發烴進 液體W/r 所㈣體及蒸氣，及e)獲得排出 统、—相之間的高度熱平衡。 在一較佳實施例 其包含： 供-種接觸器/分離器， 一容器； ’其用於接受蒸氣/液體混合物； ’其用於接受過熱蒸氣； 一於該容器中之進口 一於該容器中之進口 一位於該容器内之於 軍又’该輪轂包括複數個用於向該蒗 氣/液體混合物或兮讲為# ^上 Μ匕…、療氣中之一者賦予離心運動的葉 片； :虡谷抑底邻之出口，其用於移出液體；及 -出口’其用於自該容器中移出蒸氣。 在另3 ^例中，本發明提供一種煙裂解器，其包含·· 一爐；及 一接觸器/分離器，其包含： 一容器； 一於該容器中 >、隹1 ^ ^ T之進口，其用於接受蒸氣/液體混合物； 127266.doc 200838602 一於該容器中之淮〇Μ ^ 其用於接受過熱蒸汽； 位於該容器内之輪轂，該輪轂包括複數個用於向該 錢/.液體混合物或該過熱蒸汽中之一者賦予離心運動的 葉片； 一於該容器底部之出口，其用於移出液體；及 -出口’其用於自該容器中移出蒸氣。 在另“e例中，本發明提供一種接觸器/分離器 包含： /、 ❿ 一容器； 液體；㈣中之進口’其用於接受蒸氣/液體混合物或 -於該容器中之進口’其用於接受過熱蒸氣； 一構件，其用於向該菽翁 ^ ^ …虱Λ夜體化合物、液體或該過埶 蒸氣中之至少一者賦予離心運動； 、熱 一於該容器底部之出口’其用於移出液體；及 出口，其用於自該容器中移出蒸氣。 在又一實施例中，本發明提供-種加熱及自烴進料中八 離液體及蒸氣的方法，其包含·· 甲刀 將烴進料引入一接觸器/分離器中，· 將過熱蒸氣5ί人該接觸器/分離器中使得其接觸且 該接觸器/分離器内之該進料的一部分； …、發 在該接觸器/分離器中使用離心力將未 進料分離； 、療發 、工由帛* 口移出該蒸發進料及該過熱蒸氣；及 127266.doc 200838602 經由-第二出口移出該未蒸發進料。 貝施例中，本發明提供一種加熱一熱解爐之進料 的方法，其包含·· 在熱解爐之-對流區中預熱烴進料以形成預熱進料； 在-接觸器/分冑器中以過熱蒸氣加熱該預熱進料且使 用離〜力將該進料分離成蒸氣餾份及液體餾份；及 在該爐之該對流區中進一步加熱該蒸氣餾份。

男知例中，本發明提供一種裂解含瀝青之烴進料 之方法，其包含·· 在爐之一對流區中預熱含瀝青之烴進料； 在接觸器/分離器中以過熱蒸氣加熱該預熱進料且使 用離心力將該進料分離成蒸氣餾份及液體餾份； 自該接觸器/分離器中移出該液體餾份；及 在該爐之一輻射區中裂解該蒸氣餾份。 【實施方式】 主如本專利說明書中所用之進料包括包含原油及/或含瀝 青之原油館份的進料。其亦包括較輕質原油（例如冷凝物） 及/或原油餾份(例如石油精、煤油及柴油)之較輕質沸點餾 伤與重質烴進料的混合物。重質烴進料（亦即”含不當焦炭 前驅物之烴進料，，)可包含-定範圍之重質烴。適當：：： 1例包括（但不限於）長短殘渣、來自精練廠製程二重質烴 流、減壓瓦斯油'重瓦斯油及原油中之—或多I。其他實 例包括（但不限於）脫瀝青油、源自瀝青砂、油頁岩^煤: 油' SMDS(毅牌中間德份合成法’ SheU〇副咖 127266.doc -10- 200838602

Synthesis)重餾份、GTL(氣體至液體）製程重餾份、費托 (Fischer Tropsch)產物、含高沸點組份之所有合成氣體衍 生型烴及加氫裂解產物。 原油不能在典型烯烴爐對流區條件下完全蒸發。其通常 藉由蒸館進行處理，且僅將較輕質可蒸發顧份用作締煙廠 進料《自烯烴廠進料中藉由蒸餾移除重餾份之進料彭備步 需要額外資金及運轉成本。本發明裝置及方法在導管： 早個區段中明免形成固體焦炭沈積且同時有效防止遞青 與烴療氣產物（該烴蒸氣產物經熱解以產生烯烴）一起騰帶 的方式整合了蒸發、熱平衡及蒸氣與液流之物理分離。如 本文中所用’"瀝青"包括石油瀝青及所有其他存在於含焦 炭前驅物或積垢物之進料中的高沸點重餾份。由於在裝置 之分離區中緊㈣觸該兩相，故在用於蒸發過程中之蒸汽 與烴產物之間獲得迅速熱平衡。本發明以經改良烯烴爐之 進料預熱區整合了蒸發、熱平衡及分離步驟，從而僅允許 重質進料之蒸氣餾份進入該爐之裂解區。此外，在高於通 常可在真空蒸料中達到之溫度（7鱗）的溫度下以稀釋蒸 汽使烴閃變之能力導致比經由煉油廠中所用之典型常壓/ 真空蒸館塔所回收者有更高比率的原油經回收為稀烴廠進 料。本發明因此降低較低價值遞青之產率。此係透過根據 本發明之經整合之蒸汽蒸發及非焦化蒸氣/液體分離器設 計來實現。蒸氣/液體分離器可在一定範圍之蒸汽溫度下 運作，例如1〇〇〇卞至1500卞（540。(：至82〇。〇，其中12〇〇卞 至125 0 F (650 C至680。(：）為典型的。排出分離器之蒸發部 127266.doc • 11 · 200838602 分之溫度通常在800°F至900T (430°C至480°C )之範圍内。 對於給定進料，由在所需溫度範圍上可接受之焦化速率確 定最優條件。 改良典型烯烴熱解爐之對流區使得重質烴進料可直接饋 入裂解爐中。重質烴進料包括（但不限於）原油、冷凝物、 重質液體天然氣及含在烯烴熱解爐之對流區中可達到之正 < 常操作條件下不能完全蒸發的重質尾端烴之長短殘渣。 _ 現參看圖1，其為乙烯爐ίο之示意圖，由重質烴進料組 成之粗進料11經由乙烯爐10之對流區之冷進料預熱器階段 (CFPH)12在80_300°F(27°C至150°C )之溫度範圍内進入，其 中約250-300T(約120°C至150。〇之溫度最常施加於需要使 鹽及沈積物在位於該爐之上游之脫鹽器中移除的進料。 將來自蒸汽供應線13之少量稀釋蒸汽15與排出CFpH之 烴混合，隨後將烴與蒸汽混合物14饋入對流區之熱進料預 熱器階段（HFPH)16中。將大多數來自供應線13之稀釋蒸汽 • 17饋入爐10之對流區之稀釋蒸汽過熱器（DSSH)階段18中， 八中將/、加熱至約1250 F (680°C )。使排出DSSH之過熱蒸 >气19之大多數蒸汽2〇進入接觸器/分離器乃之頂部，其中 ? 使用葉片總成對進入蒸汽賦予強烈旋流運動（或在一如下 斤述之g知例中，有助於對進料及蒸汽流在其進入接觸器/ 刀離w 25之後賦予強烈旋流）。必要或需要時，可將鍋爐 二水（BFW)22或任何其他來源之清水注a進入接觸器/分離 器25之過熱蒸汽2〇中，以達成控制接觸器/分離器内之蒸 氣/液體比的目的。”清水”意謂水將不含在藉由與過熱蒸^ I27266.doc -12- 200838602 接觸來療發水時將沈積於下游設備上且產生設備污垢問題 的雜質。亦在約76〇T(404r)之溫度及約85 psig之壓力下 將來自HFPH 16之熱進料21經由切向入口饋入接觸器/分離 器25中，且伴有匹配賦予進入蒸汽之定向旋轉，且其中蒸 汽與進料藉由主要蒸發進料之作用均勻混合。在接觸器/ 刀離器25之下游分離區中藉由離心作用分離所得兩相蒸氣/ 液體混合物。 將經療發烴及蒸汽餾份27與某些來自DSSH之過熱蒸汽 23組合，將其分成多道物流（多通量），其中將各通量饋入 閥門或其他流量控制器件（諸如針對單通量所展示之閥門 24)中’且隨後將該等通量饋入該爐之混合進料預熱區 (MFPH)28中，其中將其進一步加熱且隨後饋入該爐之輻 射區中’其中將烴混合物在高溫下熱解。 將與經蒸發烴及蒸汽餾份27分離之非蒸發液體餾份（重 質煙或π瀝青π)26自接觸器/分離器25中收回且收集於瀝青 收集器29(詳情參見圖19)中，隨後將其發送至煉焦器、催 化裂解器或其他殘渣處理單元以便進一步處理或用作燃 料。視烴進料11之組成而定，可使用不同處理方案或處理 條件。瀝青收集器29可接受來自一或多個接觸器/分離器 25之瀝青。該配置可（例如）用於在對流區中使用多個流量 控制型並聯進料通道之爐中。各進料通道將配備有接觸器/ 分離器且來自進料通道接觸器/分離器之瀝青流可經由減 壓閥導引至在比接觸器/分離器低之壓力下運作之普通渥 青收集器中。 127266.doc -13- 200838602 在接觸器/分離器25之人π處的運作條件係視烴進料u 特性而定，其中要求始終存在足以濕潤接觸器/分離器^ 之内表面的非蒸發液體（介於孓4〇體積％之進料、較佳至少 體積％)。此濕潤壁要求對防止於接觸器/分離器25之表 面上形成積垢物（尤其焦炭形成）及沈積物必不可少。可藉 •‘ ㈣節稀釋蒸汽/進料比及進入熱進料預熱器（耐!1)16之 ·: 烴/蒸汽混合物14之閃點溫度來控制蒸發程度（或非可蒸發 液體之分率）°其亦可藉由在接觸器/分離器25之前將清水 (諸如鍋爐給水（BFW)22)注入高溫過熱蒸汽2〇中來控制。 經整合之接觸器/分離器25之接觸器區經設計以便含於 進入熱進料21中之液態烴一旦進入後立即濕㈣置壁且隨 後使其與過熱蒸汽20接觸。此配置防止形成振盪性濕潤· 乾燥區介面，其中非可蒸發重質烴液體可蒸發且形成固體 或半固體焦炭之沈積，若允許該焦炭沈積生長，則將最終 由於過度壓降及進料及/或蒸汽流速率之伴隨性降低抑或 • *於分離時之固體不利影響而關閉裝置。接觸器/分離器 25之分離區使進入油與分離器之内壁隔離，藉此以如下方 式允許分離閃蒸混合物之液相與氣相：使得不允許焦化固 ^ 體形成及隨後淤塞接觸器/分離器25抑或下游設備。 '由於其相對緊密構造及防止焦炭沈積生長之能力，濕潤 壁接觸器/分離器設計可實現比在典型真空蒸餾塔中之閃 變更高溫度之閃變。此外，在遠遠超過大氣壓之壓力下之 處理操作使其對少量由在高溫下熱裂解進料所產生之輕氣 體不敏感，該等輕氣體將通常在真空蒸餾塔中導致真空限 127266.doc -14- 200838602 制。在相對較高壓力下之濕潤壁接觸器/分離器操作亦允 許存在大量上升氣體（諸如欲用於極大降低在氣相中高沸 點烴之分壓的稀釋蒸汽），由此影響用於進一步後續處理 之進料11之高級蒸發餾份27的回收率。藉此增加可用於產 生自該爐之熱解區排出之較高價值產物的烴進料u之分 率’且降低較低價值重質烴液體餾份26之分率。 接觸/分離器25之第一實施例展示於圖2、圖3、圖4及 圖5中。現參看圖2及圖3，接觸器/分離器乃展示於圖2之 垂直剖視圖及圖3之俯視圖中。接觸器/分離器乃包含一具 有主體外殼30之圓柱形容器或導管區、一用於接受進入兩 相熱進料21之切向附著進口 21a、一用於接受進入蒸汽“ 之進口 20a、一用於引導蒸發餾份η至爐1〇iMFpH區之 蒸氣出口 27a及一用於引導液體餾份26至瀝青收集器之液 體出口 26a。 邻刀由一在其近端具有一鼻錐40a及在其遠端具有一後 緣鼻錐40b之圓柱形輪轂4〇組成的，，葉片總成"42與進口 2〇a 緊密放置。輪轂40含有複數個圍繞輪轂40之圓周對稱間隔 的葉片41，其連同鼻錐4〇a&4〇b一起構成本文中稱為，，葉 片總成π42的物體。葉片總成之一實施例更明確展示於圖$ 之透視圖中。 葉片總成4 2可部分由兩個或兩個以上重疊葉片41構建。 在本發明之較佳實施例中，個別葉片41經設計使得其導向 或近端向上彎曲，以便對進入元件之近端之蒸氣提供平滑 流過渡。元件之近緣應切成圓角以便提供甚至更平滑之流 127266.doc -15· 200838602 料。在較佳實施例中，各葉片41之上彎曲 § 7L件之剩餘部分的恒 /參為包 之此螺旋區相對於水平面t螺於本發明，元件 主軸以直角相交之平面“對於與接觸器/分離器25之 -範圍内之二=。角度。其他角度(包括^ 葦片吉句▲ 對於給定喉部速度及外部 二 、角度對進人蒸氣順予較多旋 低。對於给定喉部速度及外部葉片直徑 — =予=旋轉但流量較大。各葉…遠端應2 ”：：鳊以至；3°。重疊’以便確保排出葉片總成42 刀翼70件之遠端與水平面形成之角度相同（或 幾乎相同）的角度而進行工作。 （次 該等鼻錐應具有與輪轂4G㈣之底部越且在較 例中應具有與其底部直徑相比約一又三分之一倍的高度。 其他而度/直徑比為可能的，但其通常應處於0.5至20之範 圍内。鼻錐術有助於提供進入葉片總成42之蒸氣的平滑 過渡。鼻錐40b以及圓錐區31防止排出葉片總成心之蒸氣 經受總流量分離及伴隨產生之流動旋渴。展示於圖2中之 f錐在大小及形狀上一致’但其他選擇為可能的。舉例而 言，鼻錐40a可以半球形式構建且仍實現其對於進入葉片 總成42之蒸氣提供平滑流過渡的主要目的。 如圖2、圖3及圖4中所示，進入煙進料川呈由進口 2ia切 向進入外殼30内之環形間隙，接著進入圓形-矩形過渡區 21b，接著進入矩形管道21c。環形間隙由外殼之内壁、 "隔離圓柱體”33之外壁及環形頂蓋區32形成。該進料以足 127266.doc -16- 200838602 以使液相完全濕潤在其入口附近之外殼内壁的速度及流動 速率進入。 過熱蒸汽20經由蒸汽進口 20a進入外殼30之頂部且隨後 穿過上述葉片總成，其中以與賦予經由進入區段21a、21b 及21c進入外殼30之進料旋轉方向相同的旋轉方向賦予其 強烈旋流。該蒸汽接著以螺旋方式流經管道3 1之收束區， 流經隔離圓柱體33且隨後流入由圖2中經標記虛線34所指 明之圓柱形接觸及分離區。排出隔離圓柱體33之蒸汽在隔 離圓柱體33下立即接觸進料21之烴液體餾份，增強進料21 在其切向進入外殼30中之後所獲取之現有旋轉，且在外殼 3 0之接觸及分離區34之長度上進行蒸發進料21之揮發性餾 分。由於對進入接觸器/分離器25之流體混合物所賦予之 旋轉，故基本上分離器中之所有液體與蒸氣脫離且沈積於 旋風分離器之壁上，且進入進料21中之所有蒸氣以及進料 21之可蒸發部分以及進入外殼3〇之蒸汽2〇經由渦管的、排 出曲管60b及蒸氣出口 27a以不含或基本上不含烴液體之混 合蒸發餾份27形式排出外殼3〇。 如圖1中所示，蒸發餾份27進入熱解爐之混合進料預熱 器（MFPH)區28以便進—步加熱，隨後其進人該爐之輕^ 區。在任何液膜沈積於渦管6〇之外壁上的情況了，圍繞渦 & 60之入口的圓錐形側緣6〇a有助於使液體朝外殼μ之分 離器壁向外偏轉，藉此防止任何液體進入渦管60。 &接觸/为離益25之壁以螺旋狀方式向下輸送進入接 觸益/刀離益25之非可蒸發煙液體。液體沿接觸器/分離器 127266.doc 200838602

25之内壁之該向下流動在存在於接觸器/分離器之内壁附 近之向下引導對流力的影響下發生，且該對流力為通常存 在於所有旋風式器件中之典型對流力且係歸因於作用於液 體之重力。當液相向下輸送時，其使接觸器/分離器之壁 保持處於洗滌濕潤狀態且藉此防止焦炭沈積形成於壁上。 該液體經由液體出口 26a排出蒸氣/液體分離器25。排出接 觸器/分離器25之液體餾份26之較小再循環部分（未顯示）可 經由泵加壓且注入接觸器/分離器25之較低區域中（必要時） 以有助於保持接觸器/分離器25之壁34處於濕潤狀態。此 外，（若需要）可在蒸氣出口 27a下提供一組進口噴嘴61以提 供淬火油，從而冷卻所收集液體26且降低下游焦炭形成。 通常不需要液體之該再循環，❻當處理具有低至不能夠充 分澆灌設備之壁以防止焦炭形成之瀝青含量的進料時可適 用。此外，可將蒸汽注入瀝青收集器29之較高區域中，以 達成自瀝青收集器中分離接觸器/分離器容器25中之蒸氣 的目的。如圖2中所示，接觸器/分離器乃可裝配有一或多 個主體凸緣30a、30b及37以適應區域構造及單元例行檢修 期間之常規檢查或維護。 設計之第二實施例展示於圖6、圖7及圖8中。此時，進 料21進入在葉片總成42以上之接觸/分離裝置乃。此外， 延長輪轂區40d 輪轂40延伸至葉片41之遠端以下以形成 擴張式側緣狀圓錐區43附於延長輪轂區4〇d之遠端。區段 40d及43之目的為防止任何可能流下輪轂壁之液膜脫離輪 轂及向下滴入渦管60中，並藉此經由混合進料預熱器 127266.doc _ 18 - 200838602 (MFPH)進入爐之熱解區。相對於展示於圖2至圖$中之第 一設計實施例而言，此設計提供由於其經由葉片總成之共 有通道而造成進料與蒸汽相之間的某些額外接觸及平衡。 然而重要的是設計葉片41之前緣角度，以使其相對於水平 面之傾角儘可能地恰在葉片元件之前與液體自外殼3〇之較 尚區域螺旋形下降之傾角緊密匹配。除該等差異外，在此 第二實施例中所揭示之設計在功能上與展示於圖2至圖5中 之第一實施例一致。 設計之第三實施例展示於圖9至圖〗丨中。此設計基本上 與展示於圖2至圖5中之第一設計實施例一致，不同點在於 環形”滯留”室32a及排出擴散器33b。滯留室&由頂蓋區 32、外殼30及壁架33a組成。腔室32a迫使含於進料21中之 切向進入液體進入於其界限内之旋轉液環中。與不含該腔 室之設計相比，該液體以更均勻之方式排出腔室。因而， 腔室起更類似於切向進入霧化喷嘴之作用，僅本設計中之 液相不被霧化，相反地，其以錐形液體薄層形式排出腔 室。擴散器33b被包括於内以輕輕引導圓錐形液膜至裝置 之壁30上且亦降低腔室上之壓降。除該等差異外，在此第 二實施例中所揭示之設計在功能上與展示於圖2至圖5中之 弟一實施例一致。 設計之第四實施例展示於圖12中。此設計具有與見於第 二汉计實施例中之特徵相同之特徵，不同點在於在此情況 下缺少連接收束區31(葉片元件41之下游）與上述滯留室32a 之導官31a的圓柱體區段。此提供稍微簡單化及更緊湊設 127266.doc 19 200838602 計（縱向）。除此之外，設計之此第四實施例在功能上與展 示於圖9、圖1 〇及圖！ i中之第三實施例一致。 设计之第五實施例展示於圖13中。此設計與展示於圖 9、圖10及圖Π中者（亦即第三實施例）一致，不同點在於將 雙曲面（或類似）形狀的擴散器50插入排出擴散器33b内，以 達成有助於引導所有液體排出滯留室32a至外殼30之壁的 目的。該擴散器可經由十字撐條52及中心支撐柱5 1附於外 殼30上。撐條53有助於將管柱51穩定於十字撐條52上。其 他支撑構件亦為可能的。展示於圖13中之擴散器亦可與展 示於圖12中之設計組合。該擴散器亦適用於非設計條件期 間，諸如適用於啟動及關閉期間，因為其位置防止來自進 料口之液體直接向下滴入接觸器/分離器之蒸氣出口管 中〇 設計之第六實施例互換進料流21與蒸汽流20，以使進料 流進入進口 20a且蒸汽進入進口 21 a。儘管此實施例可應用 於展示於圖2至圖15中之裝置中之任一者上，但其尤其適 用於經由圖2中所揭示之設計之區段31、33及34產生均句 液膜。 如圖14之正視圖及圖15之俯視圖中所示，設計之第七實 加例具有在進口葉片總成42之前同軸進入的進料流21與蒸 汽流20。此設計與展示於圖6、圖7及圖8中之實施例二相 似，該相似在於其提供由於其經由葉片總成之共有通道而 造成進料與蒸汽相之間的某些其他接觸及平衡。較佳地， 進料流將進入進口 21 a，而蒸汽流將進入進口 3 5。或者， 127266.doc -20- 200838602 進料流可進入進口 3 5，而蒸汽流可進入進口 2 1 a。然而， 前一進口分配為較佳的，此係因為此配置迫使進料之進入 液體餾份衝擊鼻錐40a，藉此改良液體經由葉片總成之分 配。因為此第七實施例取消較複雜之切向側邊入口，所以 其在製造上最為簡單。亦提供更均勻分布之進料流（其將 通常經由切向圓形-矩形進口斜槽21a、2^*2 lc進入）。 如圖16之正視圖及圖17之俯視圖中所示，設計之第八實 施例亦具有在進口葉片總成42之前同軸進入的進料流21與 蒸Ά 2 0。在此设计中，進料21經由形成於進料管3 5内壁與 療、管3 6外壁之間的環進入裝置。在此環内，必要時可使 用一或多個流量分布或”校直”葉片（或調整片）38，以促進 進料流在葉片總成42前之均勻分布。 在排出同軸進料及蒸汽管之後，使進料經受由其經由具 有葉片41之葉片總成42之通道所產生的強離心、力。蒸汽流 排出同軸導管且進入由進料葉片輪轂39a之内壁與内管39 之閉合區（本文中稱為"内冑葉片輪穀"）之外壁形成的導管 之同軸區之環。在較佳實施例中，内管39在其遠端以圓盤 4〇f在封且在其近端以圓頭帽4(^密封。末端帽可採取標準 管帽或經特殊設計之鼻錐形式，錢降低蒸汽相之壓降且 ^帽之下游提供更㈣蒸汽流模式。視情況，内部輪轂之 遠端可置於開啟狀態。使用螺旋狀條帶或葉片總成40g來 對蒸汽賦予強離心力赉旌M ^ 〇 , 刀次靛轉。葉片經設計以使得蒸汽旋轉 方向與由葉片41向進料流所施加之方向相同。 在設計之此収實施例下，進料及蒸汽流並不彼此接觸 127266.doc -21. 200838602 直至其經由穿過内部輪轂底板40f之假想水平面而交匯。 此。又汁限制濕潤-乾燥表面在進入兩相進料與進入蒸汽蒸 氣之間與由導管39在其遠端之外緣所界定之圓環接觸。在 此種6況下’其防止熱蒸汽與進料相之間的，，漂移，，介面， 此情況又消除在該兩種流首次彼此接觸處壁或表面焦炭形 成之可能性。如同如上所述之其他設計實施例一樣，繼其 初人接觸之後’療A與進料相於分離區3 4内熱平衡；未蒸 發瀝青相26得以離心至分離器之壁上且經由液體出口 26a 排出。將經混合之蒸汽與蒸發進料相排出渦管6〇。 如上所述，視進料組成、運作溫度及流動條件而定，使 進料流與蒸汽在其接觸面之前隔熱可為必需的。該隔熱之 目的將為防止進料管35中及/或輪轂39a上之焦化。隔熱可 藉由使進料管及輪轂成為”雙層壁"來實現，以降低在以 熾熱"瘵汽接觸進料之前蒸汽與進料流之間的導熱及對流 熱傳遞速率。 此第八實施例消除對在接觸器/分離器25之外殼3〇之圓 柱形壁中切割矩形開口的需要，藉此簡化其構造。在無任 何特殊内件來改良液體流量分布之情況下，較之將通常由 簡單矩形進入管道所產生之分布，其亦提供進入油沿接觸 器/分離器25之壁30之更均勻分布。 儘管迄今焦點為單個接觸器/分離器，但應瞭解一個以 上該單元可並聯安裝之情況可發生。其可由於以下種種原 因而發生： 1·為降低分離裝置之尺寸以便獲得更佳機械/熱穩定性。 127266.doc -22- 200838602 2·為處理特別高進料及蒸汽速率。 3.為改良分離”割點”直徑及總瀝青收集效率。 4·為降低對於給定總進料及蒸汽速率的總壓力損失。 5 ·為允許一或多個單元停用以便維護，而一或多個其他 單元保持運轉。 6. 為更好適應由於處理條件及/或原料之變化而引起的進 料及蒸汽速率之變化。

7. 為允許接觸器/分離器安裝於通常用於許多乙烯爐設計 中之並聯進料通道中。在該等設計中，各進料通道得以獨 進行/”L塁控制且分配相等分率之總進料流動速率至該爐 中。因此’若該爐具有6個進料通道，則將安裝6個接觸器/ 分離器。 圖18繪示排列一並聯組接觸器/分離器單元125之若干可 此方法中之一者。此處，導管集管110及112用以分別提供 蒸汽及進料至單元125之進口。類似地，導管集管ιΐ4及 116用以移出瀝青及蒸氣餾份。如上所述，儘管圖18繪示 接觸器/分離器設計實施例七號的用it，應明瞭本申請案 斤^述之實施例中之任—者可並聯排列及操作。成功操 作該並魅接觸叫離單元之關鍵為合適歧管設計。盆 =保持集管上之壓降小料個接觸器/分離單元上之壓 :亦匕括排列配官以便相同數量及比率之進料及塞汽 、至個別分離單元中之每一者中。 現參看圖1 9，必|栌π冰、应主 瀝青77葬卜可使瀝青收集器29中所收集之液態 3牙過熱父換器88、藉助於泵8G再循環且藉助於 127266.doc -23- 200838602 液體分布器76喷塗或者分布於收集器之頂壁7〇上以進行濕 潤而加以冷卻。必要時冷卻瀝青亦可經由附於在蒸汽環74 正下方之收集器29之内壁上的兩個或兩個以上切向喷嘴 (未顯示）進入以達成濕潤收集器之壁的目的。此外，冷卻 瀝月91亦可經由分布環92以低於瀝青收集器29中之液態瀝 青77之含量再循環。此外，必要時某些瀝青83可再循環回 接觸器/分離器25以幫助冷卻且保持接觸器/分離器之壁處 於濕潤狀態。獨立熱瀝青泵（未顯示）可用於將來自接觸器/ 分離器之底部之熱瀝青再循環回接觸器/分離器之分離區 中以確保壁濕潤。 此外，蒸汽73可藉助於蒸汽環74注入瀝青收集器29之較 高區段中以便在接觸器/分離器25與瀝青收集器29中所收 集之瀝青77之間形成蒸汽隔層。藉由使瀝青與可另外進入 收集器之任何夾帶烴蒸氣分離，有可能防止存在於旋風分 離器中之車父尚溫度烴蒸氣向下流動且冷凝於瀝青收集器中 之較冷液體上。 可將具有吸入口 84、蒸汽進口 86及排出噴嘴87之蒸汽驅 動真空噴射益85安裝於瀝青收集器29中以降低收集器之氣 相70a内的壓力，從而達成增加適合於饋入烯烴廠之烴組 份之回收率的目的。儘管未展示於圖式中，但為允許安裝 真空噴射态’藉由機械法使其運作在兩種不同壓力下而使 瀝青收集器之蒸氣空間分離於接觸器/分離器之蒸氣空間 之下。可以任何使瀝青自接觸器/分離器自由流動至瀝青 收集器之方法實現分離。 127266.doc •24· 200838602 儘管本發明已針對目前較佳實施例進行描述，但應瞭解 可進行變化且仍歸入本發明之範疇内。舉例而言，多個接 觸器/分離器可並聯與單個爐結合聯合使用。其可各自經 由該爐連接至獨立通量或可各自處理單通量之一部分。另 外，多個切向進料進口可用於單個接觸器/分離器中。此 外’谷器可為如較佳實施例中所說明之圓柱形或其可為圓 錐形’此係因為兩者皆使用離心力分離蒸氣與液體。 【圖式簡單說明】 圖1為在可用於本發明之熱解爐中之全過程的示意性流 程圖。 圖2為根據本發明之一實施例之接觸器/分離器的正視 圖’其中該進料流經由一於該裝置側面上之切向槽進入且 该条汽經由一於該裝置頂部之葉片總成進入。 圖3為沿線A-A所獲取之圖2的俯視圖。 图4為圖2之局部正視圖’其展示經旋轉9 〇度之煙（進料） 進口區。 圖5為圖4之接觸器/分離器之四刃狀葉片總成的透視 圖6為本發明之第二實施例的正視圖，其中進料與蒸汽 均由葉片總成之上游進入裝置。 圖7為沿線A-A所獲取之圖6的俯視圖。 圖8為圖6之局部正視圖，其展示經旋轉9〇度之烴（進料） 進口區。 圖9為本發明之第三實施例的正視圖，其中該進料流進 127266.doc -25- 200838602 入一環狀進口孔以便改善液體分布及蒸汽接觸。 圖1〇為沿線A-A所獲取之圖9的俯視圖。 圖11為圖9之局部正視圖，其展示經旋轉90度之烴（進料） 進口區。 圖12為圖9之替代性實施例之局部正視圖，其展示無蒸 汽管道之圓柱體區段直接位於進料進入該裝置之處的上 游。 圖13為圖9之另一替代性實施例之局部正視圖，其展示 可用於幫助引導進入液體至該裝置之壁上的雙曲面形插入 物。 圖14為本發明之第七實施例的正視圖，其中進料及蒸汽 流以優於葉片總成之同軸方式進入接觸器分離器乃。 圖15為沿線A-A所獲取之圖14的俯視圖。 圖16為本發明之第八實施例之正視圖，其具有單獨賦予 旋轉之以同軸方式進入之進料及蒸汽流且其中不允許該等 物流混合直至蒸汽流排出内部葉片元件。 圖17為沿線A-A所獲取之圖16的俯視圖。 圖1 8為簡單等角圖，其說明複數個具有獨立進料、蒸 汽、瀝青及蒸氣出口集管之接觸器/分離器單元的並聯連 圖19為瀝青收集器之正視圖，其展示幻兩種可用以在以 特別大量焦炭前驅物處理進料時降低焦炭沈積之瀝青再循 環法，及b)使用真空喷射器提高烴自瀝青相中之回收率。 【主要元件符號說明】 127266.doc -26 - 200838602 10 乙烯爐 11 粗進料 12 冷進料預熱器階段 13 蒸汽供應線 14 烴與蒸汽混合物 15 稀釋蒸汽 16 熱進料預熱器階段 17 稀釋蒸汽 18 稀釋蒸汽過熱器階段 19 過熱蒸汽 20 過熱蒸汽 20a 進口 21 熱進料 21a 切向圓形-矩形進口斜槽 21b 切向圓形-矩形進口斜槽 21c 切向圓形-矩形進口斜槽 22 锅爐給水 23 過熱蒸汽 24 閥門 25 接觸器/分離器 26 非蒸發液體餾份 26a 液體出口 27 烴及蒸汽餾份 27a 蒸氣出口 127266.doc 27- 200838602 28 混合進料預熱區 29 瀝青收集器 30 外殼 30a 主體凸緣 30b 主體凸緣 31 收束區 31a 導管 32 頂蓋區 32a 滯留室 33 隔離圓柱體 33a 壁架 33b 擴散器 34 分離區 35 進口 36 蒸汽管 37 主體凸緣 38 校直葉片 39 内管 39a 進料葉片輪轂 40 輪轂 40a 鼻錐 40 b 鼻錐 40d 延長輪較區 40e 圓頭帽 127266.doc -28- 200838602 40f 内部輪轂底板 4〇g 螺旋狀條帶或葉片總成 41 葉片 42 葉片總成 43 擴張式側緣狀圓錐區 50 擴散器 51 中心支撐柱 52 十字撐條 53 撐條 60 渦管 60a 圓錐形側緣 60b 排出曲管 61 進口喷嘴 70 頂壁 70a 氣相 73 蒸汽 74 蒸汽環 76 液體分布器 77 遞青 80 泵 83 瀝青 84 吸入口 85 蒸汽驅動真空喷射器 86 蒸汽進口 127266.doc .29- 200838602 87 排出噴嘴 88 91 92 110 112 114 116 125

熱交換器 瀝青 分布環 導管集管 導管集管 導管集管 導管集管 一 早兀

127266.doc -30

Claims (1)

1. 200838602 十、申請專利範圍： 1β 一種接觸器/分離器，其包含： 一容器； 一於該容器中之進口 一於該容器中之進口 受蒸汽； 其用於接受蒸氣/液體混合物； 其用於接受過熱蒸氣，較佳接

   一位於該容器内之輪轂， 蒸氣/液體混合物或該過熱蒸 葉片； 该輪轂包括複數個用於向 氣中之一者賦予離心運動 該 的 一於該容器底部之出口 ’其用於移出液體；及 一出口，其用於自該容器中移出蒸氣。 一=求項1之接觸器/分離器，其中該用於接受該蒸氣/液 一 σ物之進口係位於該容器之一側面，且該用於接受 過熱蒸氣之進口係位於該容器之一頂部。

   3.如2求項i之接觸器/分離器，其中該用於接受該蒸氣/液 體p合物之進口係位於該容器之一頂部且該用於接受過 熱蒸氣之進口係位於該容器之一側面。 —月求項1之接觸益/分離器，其中該用於接受該蒸氣/液 體混合物之進口與該用於接受該過熱蒸氣之進口係同心 地疋位於該容器之該頂部中。 5·如請求们之接觸器/分離器，其中該用於接受該蒸氣/液 體混合物之進口進一步包含一由該外殼之一内表面之一 部分 一頂蓋區及一壁架形成的滯留室。 6· 一種烴裂解器，其包含： 127266.doc 200838602 一爐；及 一如請求項1至5中任一項之接觸器/分離器。 7·如明求項6之烴裂解裔，其包含兩個或兩個以上接觸器/ 分離器。 ° 8. 如請求項6之烴裂解器，其進一步包含一用於接受來自 該接觸器/分離器之液體的收集器，其中該收集器包含一 用於降低該收集器内之壓力的真空噴射器或一用於冷卻 該液體之熱交換器。 9. :請求項8之烴裂解器’其中該收集器包含一位於該收 市：之車乂冋區域中之瘵汽噴射器，以於該接觸器/分離 器與該收集器中之液體之間形成一隔層。 10. —種加熱及自烴進料中分離液體及蒸氣的方法，其包 含： 將烴進料引入-如請求項⑴中任一項之接觸器/分離 器中： 將過熱瘵氣引入該接觸器/分離器中，使得其接觸且 蒸發該接觸器/分離器内之該進料的一部分； 在邊接觸器/分離器中使用離心力將未蒸發進料與蒸 發進料分離； 經由一第一出口移出該蒸發進料及該過熱蒸氣；及 經由一第二出口移出該未蒸發進料。 11·如睛求項10之加熱及自烴進料中分離液體及蒸氣的方 法，其中該烴進料係在一大於4〇〇艺之溫度下，較佳在 一介於404。(：與52(rc之間的溫度下蒸發。 127266.doc 200838602 12.如請求項ι〇或11之加熱及自烴進料中分離液體及蒸氣的 方法，其中該烴進料包含原油、原油餾份、重質烴進 料、氣體至液體製程重餾份、殼牌中間餾份合成法 (Shell Middle Distillate Synthesis)重顧份、脫瀝青油、 源自瀝青砂、油頁岩及煤之油、費托（Fischer Tr〇psch)產 物或加氫裂解產物。 b.如請求項1()至12中任—項之加熱及自煙進料中分離液體

   2蒸氣的方法，其中該接觸器/分離器中之溫度係藉由調 即該過f蒸氣之溫度、藉由調節饋入該接觸器/分離器之 2熱蒸乳之篁或猎由調節饋入該接觸器/分離器之該烴 料之溫度來控制。

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