TW202043447A

TW202043447A - 減輕烴廠結垢的方法

Info

Publication number: TW202043447A
Application number: TW109110546A
Authority: TW
Inventors: 史帝芬艾伯特
Original assignee: 美商Ｂｌ科技公司
Priority date: 2019-04-12
Filing date: 2020-03-27
Publication date: 2020-12-01
Also published as: WO2020210441A1; BR112021020380A2; CN117778052A; US20220186129A1; EP3953436A1; KR20220019659A; CA3133476A1; BR112021020380A8; CN114026202A

Abstract

本發明所描述的是減輕烴分餾塔結垢之系統和方法。該方法使該分餾塔之操作參數(尤其是流速和溫度)與結垢相關。該方法能包括測量在該烴分餾塔之底部物流的溫度和流速；將所測量之溫度和流速提供給處理裝置；藉由該處理裝置，基於該底部物流之所測量的溫度和流速決定用於該烴分餾塔之抗結垢劑處理方案；及根據所決定之抗結垢劑處理方案，藉由以該處理裝置控制進料控制單元而處理該烴分餾塔。

Description

減輕烴廠結垢的方法

本揭示內容係關於減輕結垢的方法，尤其是減輕烴廠結垢的方法。

乙烯(C2H4)是全球所產製之最大體積的化學品之一且是用於大部分之下游的石化製程的「建構嵌段」。乙烯之大規模生產係藉由在大的多重熱解爐中水蒸氣存在下熱解(裂解)烴原料且隨後透過複雜的單元操作序列分離所得氣體混合物而進行。乙烯廠原初被設計以裂解特別的原料-LPG(乙烷、丙烷、丁烷)或液態進料(石油腦、冷凝液、氣油)。圖1以基本觀念的方式顯示用於液態裂解廠之方塊式流程圖。烯烴廠能區分成以下的主要區段-裂解並驟冷、壓縮並處理、乾燥並急冷、以及產品分離。烯烴廠之產物分離區包括很多蒸餾塔和反應器。彼等被使用以純化並分離所裂解之氣體成聚合物級之乙烯和丙烯。大部分之工廠設計(亦即Kellogg、Lummus、Stone和Webster)是基於前端的去甲烷化。其他設計能基於前端之去丙烷化。在大部分之乙烯單元中，以下設備被包括在產物純化區段中：C1-C4塔和再沸器、乙炔和丙二烯轉化器、C2分流器、C3分流器。在該去甲烷塔中，甲烷和其餘之氫產物在塔頂取出。所回收之甲烷變為用於該裂解爐操作之燃料。將氫再循環回到該冷盒(cold box)，在該冷盒中將氫進一步純化並使用於乙炔和丙二烯轉化器中。由於去甲烷塔之極低操作溫度，在去甲烷塔中經常沒有製程結垢問題。該去乙烷塔在塔頂使該乙烯和乙烷分流。將該C2物流傳送經乙炔轉化器，其中將殘餘乙炔轉化成乙烯和乙烷。在該C2分流器中，聚合物級乙烯在塔頂被取出且該底部產物乙烷經常被循環回到裂解爐。該去乙烷塔經常是可注意到聚合物結垢的第一區。一般，塔結垢是少的，但再沸器結垢可能是相當嚴重的。該去丙烷塔在塔頂將C3分流。該塔頂產物則傳送經過該甲基乙炔/丙二烯(MAPD)轉化器。在處理後，該C3分流器在塔頂將丙烯由丙烷底部產物分離。丙烷被使用作為燃料或被循環回到裂解爐。該去丙烷塔經常是該第一塔，其中嚴重的塔板及再沸器的結垢變為明顯。在預期有由於聚丁二烯所致之嚴重結垢時，一些更現代之工廠已安裝不同的去丙烷塔之塔底部區段。過氧化物、金屬、及熱使聚合物反應起始。在該去丁烷塔中，該混合物型C4(丁二烯、丁烯和丁烷類)在塔頂取得。該塔頂產物成為丁二烯萃取/回收廠之進料。已經注意到一些與在該去丁烷塔之塔頂冷凝器、塔和再沸器相關的問題。在該上游之去丙烷塔中利用抗結垢劑程式的工廠經常有一些與去丁烷塔系統結構相關的小問題。現今控制塔和再沸器結垢的實務包括測量在該製程物流中不同點上不同抗結垢劑之殘餘存在。這實務需要提取樣本且進行分析(一般是萃取分光光度法及GC分析)。因此，該樣本必須被收集，送檢且在能對該進料進行調節之前分析結果。因為需要頻繁地採樣及實驗室分析，現行之實務可能變為昂貴且耗時。如此，排除延遲關閉之位址分析且即時控制抗結垢劑之添加的裝置使蒸氣裂解器能有更有效率之操作。在此所揭示之系統和方法解決這些和其他需要。

在此揭示的是快速評估烴分餾塔之結垢或結垢潛勢且減輕烴分餾塔之結垢的系統和方法。尤其，本發明人已發現：烴分餾塔的結垢可能與該分餾塔所測量的操作參數相關，尤其與在該分餾塔之底部的流速和溫度相關。這些參數係在精煉廠之一般操作中連續測量且因此可容易取得。本發明人進一步發展一種基於溫度和流速數據以控制抗結垢劑(抑制劑)饋送至該烴分餾塔的演算法。因此，本發明排除經延遲之開關位址分析且對抗結垢劑之添加提供即時控制。本發明也使進料效率極大化且使抗結垢劑的消耗量最少化。在此描述之方法和系統適用於任何烴分餾塔，例如冷凝物汽提塔、去乙烷塔、去丙烷塔、或去丁烷塔。在特定實例中，在此所述之方法和系統能被用在乙烯分餾系列(train)中。在此所揭示之方法的某些態樣中，減輕烴分餾塔結垢的方法能包含a)測量在該烴分餾塔之底部物流的溫度和流速；b)將所測量之溫度和流速提供給處理裝置；c)藉由該處理裝置，基於該底部物流之所測量的溫度和流速決定用於該烴分餾塔之抗結垢劑處理方案；及d)根據所決定之抗結垢劑處理方案，藉由以該處理裝置控制進料控制單元而處理該烴分餾塔。該溫度能在該烴分餾塔之該再沸器的底部或出口測量。該流速能在該烴分餾塔之底部測量。所決定之抗結垢劑處理方案(亦即待添加至該烴分餾塔之抗結垢劑的量)能根據以下等式決定：

其中l/h₍ _塔 _x) 是在該塔中之抗結垢劑的流速(單位是l/h)； M是抗結垢劑之最小劑量(單位是l/h)； A是底部流速(單位是T/h)； B是出口溫度(℃)； x和y是決定A(底部流速)對該抗結垢劑之流速(l/h)的影響之特定參數；且 z和w是決定B(出口溫度)對該抗結垢劑之流速(l/h)的影響之特定參數。根據所決定之抗結垢劑處理方案藉由以該處理裝置控制進料控制單元而處理該烴分餾塔能包含將抗結垢劑添加至該烴分餾塔的該進料控制單元。例如，該進料控制單元能包含接收對應於所決定之抗結垢劑處理方案(較佳是所計算之抗結垢劑的劑量)的電訊的泵，該泵具有控制器以改變其泵送速率，該控制器由於接收該電訊而改變被直接泵送至該烴分餾塔中之該抗結垢劑的泵送速率。抗結垢劑之合適實例包括二烷基羥基胺、二芳基羥基胺、羥基烷基羥基胺、羥基烷基羥基胺、烷化的羥基甲苯、芳基二胺、羥基烷基哌啶氧基、或其混合物。該抗結垢劑較佳在該烴分餾塔上游被添加。在此所揭示之系統的一些態樣中，用於減輕結垢之系統能包含a)烴分餾塔；b)一或多個分析儀，其中該一或多個分析儀測量該烴分餾塔中底部物流的溫度和流速；及c)與該分析儀和進料控制單元連通之處理裝置，其中該處理裝置：i)接收來自該一或多個分析儀的所測量的溫度和流速；ii)基於在該底部物流中所測量的溫度和流速決定用於該烴分餾塔之抗結垢劑處理方案；及iii)根據所決定之抗結垢劑處理方案，藉由控制該進料控制單元而處理該烴分餾塔。在該系統中可以存在多個烴分餾塔。該多個烴分餾塔能藉由相同或不同的處理裝置來控制。在此所揭示之系統的其他態樣中，用於減輕結垢之系統能包含非暫時性電腦程式產品，其包含用於處理器執行之電腦可執行的控制邏輯。當執行時，該電腦可執行的控制邏輯令該處理器：a)接收來自分析儀之烴分餾塔的底部物流之所測量溫度和流速；b)基於在該底部物流中所測量的溫度和流速，決定用於該烴分餾塔之抗結垢劑處理方案；及c)根據所決定之抗結垢劑處理方案，藉由控制進料控制單元而處理該烴分餾塔。在此也提供一種減輕烴分餾塔結垢之電腦輔助方法。在該減輕結垢之電腦輔助方法中之該電腦能包含至少一個處理裝置及包含控制邏輯之非暫時性記憶單元，該控制邏輯在藉由該至少一個處理裝置執行時，令該至少一個處理裝置進行在此所揭示之方法。尤其，該處理裝置能進行包含下述之該方法：a)藉由至少一個分析儀測量來自該烴分餾塔之底部物流的溫度和流速；及b)將所測量之溫度和流速提供給該處理裝置，其中基於在該底部物流中所測量的溫度和流速，該處理裝置藉由該控制邏輯執行用於該烴分餾塔之抗結垢劑處理方案，其包含根據所決定之抗結垢劑處理方案控制進料控制單元。該處理裝置能與該至少一個分析儀和該進料控制單元整合或整合於該至少一個分析儀或該進料控制單元中。額外優點將部分列在以下說明中或可藉由實踐來學習。該等優點將利用在所附之申請專利範圍中所特別指出之元素和組合來實現並達成。要了解：先前之一般說明以及以下詳細說明僅皆是例示並說明性的且如所主張的，並非限制性的。

在揭示並描述該方法和系統之前，要了解：該方法和系統不受限於特定方法、特定組件，或限於特別組成物。也要了解：在此使用之術語僅供描述特別具體例之目的且無意作為限制。在該說明書和所附之申請專利範圍中使用的，除非上下文中另有清楚指示，否則單數型「一」和「該」包括複數指示物。範圍在此可表達成由「約」一特別值及/或至「約」另一特別值。當此一範圍被表達時，另一具體例包括由該一特別值及/或至另一特別值。同樣地，當值藉由使用先行詞「約」以近似值表達，會了解：該特別值形成另一具體例。進一步了解：該範圍之每一者的端點明顯皆與另一端點相關，且獨立於另一端點。「任意的」或「任意地」意指後續描述之事件或狀況可以或不可以發生，且該描述包括其中發生該事件或狀況的例子以及其中沒有發生的例子。在本申請案之該說明和申請專利範圍全文中，用字「包含」和該用字之變化型諸如「包含」意指「包括但不限於」且無意排除例如其他添加劑、成份、整數或步驟。「例示的」意指「的實例」且無意表達較佳或理想的具體例的指示。「諸如」不以限制性觀念來使用，但供說明目的。所揭示的是能被使用以進行所揭示之方法和系統的組件。在此揭示這些和其他組件，且據了解：當揭示這些組件之組合、子套組、交互作用、群組等以致雖然可能沒有明確地揭示這些組件之每一不同的個別及集合的組合和這些之變更的特定引用，對於所有方法和系統，每一者在此具體地被考慮並描述。此適用於本申請案之所有態樣，包括但不限於在所揭示之方法中的步驟。因此，若有多種能被進行之額外步驟，據了解：這些額外步驟之每一者能與所揭示之方法的特別具體例或具體例之組合一同進行。在此使用的，用詞「結垢」是指與移動相(mobile phase)不同之相累積在精煉設備表面上。例如，非氣態材料能與氣態移動相分開且非液態材料能與液態移動相分開。所分開之相減少該烴能通過的空間，且減少該烴與熱交換器表面之間的接觸。在此所用的，用詞「減輕」在無限制下係涵蓋結垢減少、結垢減緩、和結垢抑制。在此所用的，用詞「烴組成物」或「烴樣本」是指原油、原油摻合物、塔底部物、柴油、石腦油、冷凝液、廢油、加氫處理的油、加氫裂解的油、液化的裂解氣及其混合物。該方法和系統可藉由引用以下較佳具體例之詳細描述及其中所包括之實例且引用該等圖式及先前或以下對其之描述而更容易地被了解。方法在此提供的是藉由監測在該烴分餾塔中的操作參數以減輕烴分餾塔之結垢的方法。該烴分餾塔具體化用於將烴流與至少一種烷成分和至少一種烯烴成分分離的分餾塔。多個烴分餾塔可呈並聯及/或串聯方式存在並配置。此種配置一般被稱為烴分餾系列。正如精於此技術者所了解的，該方法和系統之可採取形式是採取全硬體(entirely hardware)具體例、全軟體具體例、或結合軟體和硬體態樣之具體例的形式。再者，該方法和系統之可採取形式是利用電腦可讀取之儲存媒介的電腦程式產品，該儲存媒介具有在該儲存媒介中所具現化之電腦可讀取程式指示(例如，電腦軟體)。更特別地，該方法和系統可採取利用網路執行之電腦軟體的形式。可以利用任何合適的電腦可讀取之儲存媒介，包括硬碟、CD-TOM、光學儲存裝置、或磁性儲存裝置。該方法和系統之具體例在以下係引用該方法和系統之圖式說明來描述。據了解：每一圖式說明能藉由電腦程式指示來執行。這些電腦程式指示可被載入通用電腦、專用電腦、或其他可程式化數據處理設備以製造機器，而使利用該電腦或其他可程式化數據處理設備所執行之指示產生用於實施在該說明中所具體說明之功能的措施。這些電腦程式指示也可被儲存在電腦可讀取之記憶體中而能指導電腦或其他可程式化數據處理設備以用特別方式作用，使得在該電腦可讀取之記憶體中所儲存之指示產生製造物件，包括用於實施在該說明中所具體說明之功能的電腦可讀取之指示。該電腦程式指示也可載入電腦或其他可程式化數據處理設備，以利用該電腦或其他可程式化數據處理設備，使一系列操作步驟得以進行，以產生經電腦實施之程序，使得利用該電腦或其他程式化設備所執行的指示提供用於實施在該說明中所具體說明之功能的步驟。因此，說明支持用於進行該具體說明之功能的裝置的組合、用於進行該具體說明之功能的步驟的組合及用於進行該具體說明之功能的程式指示裝置。也了解：每一說明、及說明的組合能藉由特殊目的之基於硬體之進行該特定功能或步驟、或特殊目的之硬體和電腦指示之組合的電腦系統來實施。圖 1 高度說明一般用於回收烯烴類之烴精煉廠。在圖1中，將原料饋至一系列分離(分餾)塔。在該去甲烷塔中，甲烷係從頂部獲得，同時將該底部物流饋至去乙烷塔中。將主要由乙烯和乙烷構成之該去乙烷塔的頂部物饋至乙炔轉化器，然後在該C2分流器中分餾。在此塔中，將輕物質從該塔頂移出且再循環至該壓縮系統，同時聚合物級(PG)乙烯從該塔引出以作為支流。將來自C2分流器之底部的乙烷再循環至該裂解爐。將該去乙烷塔底部物流饋至去丙烷塔，該塔在該塔頂中蒸餾C3成份。將此塔頂物流催化性加氫處理以供移除甲基乙炔和丙二烯，然後饋至該C3分流器。在此塔中，輕物質係由該塔頂移出且再循環至該壓縮機，同時聚合物級(PG)丙烯從該塔引出以作為支流。將來自C3分流器之底部的丙烷再循環至該裂解爐。C4+物流係由該去丙烷塔之底部物流獲得。在去丁烷塔中能進一步處理該富C4+之物流以產生丁二烯、正丁烷、及異丁烯之一或多者，其離開該去丁烷塔以作為塔頂產物。C5+和更重物質結合該去丁烷塔之底部物流且離開該去丁烷塔且流至汽油氫化單元(GHU)。在一些具體例中，該烴精煉廠能進一步包括冷凝液汽提塔。現在引用圖 2 ，顯示包括冷凝液汽提塔之烴精煉廠中的例示的烴分餾系列的概圖。能將第一原料饋至去乙烷塔(DeC2)且能將第二原料饋至冷凝液汽提塔(CS)。在該冷凝液之汽提塔中，較重餾份係在該底部物流回收。將該去乙烷塔之底部物流及冷凝液汽提塔之底部物流饋至該去丙烷器(DeC3)以將C3成份由C4和較重成份分離出。C4+物流係由該去丙烷器底部獲得。該富C4+物流能在去丁烷塔(DeC4)中進一步處理以產生丁二烯、正丁烷、和異丁烯之一或多者，其離開該去丁烷塔以作為塔頂產物。分餾塔之結垢可能使操作嚴重困難。例如，在大部分之乙烯精煉廠中，該去乙烷塔及/或去丙烷塔可能成為在最大輸出量和最大作業時間下操作該精煉廠的主要瓶頸。在特定實例中，當NGL被裂解時，該去乙烷塔及去丙烷塔以及當該冷凝液汽提塔在使用時發生結垢。當裂解石腦油/柴油時，蒸餾(分餾)塔之整體結垢潛勢可以小於一般在NGL裂解器中所見的。在一些情況中，由於最小的結垢潛勢，去乙烷塔是未經處理的。然而，因為在該塔底部物流中有高的丁二烯濃度而能形成聚丁二烯橡膠，去丙烷塔需要某些形式之抗結垢劑處理。如果因為熱而在該塔底部物流中產生額外的自由基，則去丁烷塔也需要處理。已知有數項因素會影響分餾塔之速率和結垢潛勢。尤其，在該塔中該烴之長的滯留時間已知會增加結垢。蒸氣(C₃ H₈ (C3)和C₄ H₁₀ (C4))之裂解提高在該分餾塔中的滯留時間、氧化物、和丁二烯濃度。圖 3 顯示在分餾系列(包括冷凝液汽提塔(CS)、去乙烷塔(DeC2)、去丙烷塔(DeC3)、及去丁烷塔(DeC4))之底部物流中所裂解之氣體的百分比。對於該冷凝液汽提塔、該去丙烷塔、和該去丁烷塔，關於蒸氣(C3和C4)進料所裂解之氣體的百分比明顯低於關於石腦油進料者。因此，該冷凝液汽提塔、該去丙烷塔、和該去丁烷塔由於在蒸氣裂解期間較長之滯留時間而展現較高之結垢傾向。與該進料無關地，該去乙烷塔通常展現較高量之所裂解氣體，且因此由於該蒸氣之較短滯留時間而有較低之結垢傾向。當在該塔底部物流中二烯烴濃度增加時，該分餾塔之結垢速率也增加。圖 4 顯示在去丙烷塔之底部物流中該丁二烯之濃度。在該去丙烷塔中丁二烯濃度在裂解C4烷類時，與石腦油相比係提高的，且在裂解C3烷類時，甚至更明顯地提高。因此，因為在該塔底部物流中高的丁二烯濃度而能形成聚丁二烯橡膠，該去丙烷塔會需要一些形式之抗結垢劑處理。若在該塔底部中由於熱而產生額外之自由基，則去丁烷塔也可能需要處理。圖 5A-5C 顯示溫度對結垢速率和在分餾塔中存在之含氧物質的反應速率的影響。圖 5B 顯示隨著該底部溫度由低於85℃提高至85-100℃再至高於100℃，該結垢潛勢由低的提高至中等再至高的。該溫度對自由基形成速率和抑制劑消耗速率有直接關聯，如圖 5C 顯示的。聚合物形成是能終止自由基增加之速率的函數。這就是為何要使用抑制劑的原因。整體而言，隨著溫度和滯留時間提高，該結垢速率更加循著對數路徑而非線性函數。影響結垢之其他因素包括氧含量。該原料被氧汙染會導致過氧化物的形成而在加熱時進一步提高結垢速率。過渡金屬諸如鐵和銅也催化聚合。鐵催化過氧化物分解成為過氧基且能提高產生起始劑之狄耳士-阿德爾(Diels-Alder)反應的速率。在此所揭示的，本發明人已發現：結垢可能與烴分餾塔中所測量之操作參數有關，尤其與在該分餾塔底部的流速(1/流量~滯留時間)及溫度有關。本發明人已進一步發展基於溫度和流速數據的方法和系統以減輕該烴分餾塔之結垢。在此所揭示之減輕結垢的方法中，該方法包括測量該分餾塔之底部物流的溫度和流速。分餾塔之該「底部物流」在此技術中是很好了解的。在一些實例中，該「底部物流」之溫度和流速係在烴分餾塔之典型操作中被連續測量且因此是容易取得的。然而，該「底部物流」之典型規格是要擁有基於體積自2:1至1:10之該「頂部」產物(離開該塔頂隔室之產物):「底部」產物(離開該底部隔室之產物)的比率。例如，去丙烷器之「底部物流」的典型規格是要包含基於體積1:1之C3:C4+的比率。在該底部物流於該分餾塔之出口或於該再沸器之出口離開該分餾塔之前，測量該溫度。使用分析儀以測量該底部物流之溫度。在一個非限制性實例中，用於測量該底部物流之溫度的分析儀包含溫度計。但要理解:可以使用其他分析儀。該底部物流之溫度與聚合速率以及該分餾塔之填充直接相關。該物流能在該底部物流離開該分餾塔之後被測量。使用分析儀以測量該底部物流之流速。在一個非限制性實例中，用於測量該底部物流之流速的分析儀是流量計。然而要理解：可以使用其他分析儀。該底部物流之流速與該滯留時間(l/流量~滯留時間)直接相關。該底部物流之流速是與饋至該蒸汽裂解器之總流速和蒸氣(C2-C4)裂解之百分率相關。該分餾塔之底部物流的溫度和流速能在連續基礎上使用該分析儀來測量。在此所揭示之結垢減輕的方法中，該方法可包括將所測量之溫度和流速提供給處理裝置。在此所使用的，處理裝置是指物質上硬體裝置，其執行編碼的指示以供完成針對輸入的功能且產生輸出。該處理裝置可與該分析儀整合或整合於該分析儀中，或其可與該分析儀分開。例如，該處理裝置可以是控制系統之一部分且可包含可程式邏輯控制器(PLC)、電腦、分散控制系統(DCS)、場域可程式閘陣列(FPGA)、及類似者。在一態樣中，該處理裝置可包含多個彼此聯通知處理器。例如，該分析儀之處理器可與控制系統之處理器連通。雖然該分析儀測量該底部物流之溫度和流速，要理解：該溫度或流速可在該分餾塔之其他位置測量。例如，該流速和溫度能在該分餾塔之入口或內部，藉由該分析儀測量以供比較之用。在一些例子中，提供給該處理裝置之所測量的流速和溫度包括在該分餾塔之入口、內部、或底部所測量的流速和溫度。在此所揭示之結垢減輕方法可包括藉由該處理裝置，基於所測量之該底部物流的溫度和流速，決定用於該分餾塔的抗結垢劑處理方案。在此所揭示的，本發明人已發展一種基於所測量之溫度和流速的演算法以控制饋至該分餾塔之抗結垢劑(抑制劑)的進料以減輕結垢。基於所測量之溫度和流速以控制饋至該分餾塔之抗結垢劑的進料的演算法可以根據以下等式：

其中l/h₍ _塔 _x) 是在該塔中抗結垢劑之流速(單位：升/小時)； M是抗結垢劑之最小劑量(單位是升/小時)； A是該底部物流之流速(單位是噸/小時，T/h)； B是該底部物流之溫度(℃)； x和y是決定A(該底部物流之流速)對該抗結垢劑之流速(l/h)的影響之特定參數； z和w是決定B(該底部物流之溫度)對該抗結垢劑之流速(l/h)的影響之特定參數。 M(抗結垢劑之最小劑量)能遵照常見之結垢機轉來決定。例如，結垢潛勢指數(fouling potential index)能基於最有效之抗結垢劑產物配方，自動地建立該抗結垢劑之最小劑量範圍。對於非常見之結垢機轉，客製化的抗結垢劑程式能基於相關之塔參數和單元操作來設計。該特定的塔和化學類型決定了該抗結垢劑之劑量範圍。該抗結垢劑之最小劑量(M)範圍能為0.5至3 l/h或0.75至1.5 l/h。在一些具體例中，該結垢劑之最小劑量(M)能為約0.75 l/h。在此所討論的，A(該底部物流之流速)是測量之參數且其單位是噸/小時(T/h)。該流速(A)能藉由分析儀測量。 B(該底部物流之溫度)也是一個測量參數且其單位是攝氏度數(℃)。該溫度(B)能藉由分析儀測量。 x和y是決定A(該底部物流之流速)對該抗結垢劑之流速(l/h)的影響之特定參數。在此討論的，該底部物流之流速是與該滯留時間(l/流量~滯留時間)和蒸氣(C2-C4)裂解百分率(其因此影響結垢)直接相關。因此，決定該底部物流之流速對該抗結垢劑之流速的影響之特定參數(x和y)包括該底部物流之滯留時間和C2-C4裂解百分率(亦即在該底部物流中所裂解之氣體的百分率)。 z和w是決定B(該底部物流之溫度)對該抗結垢劑之流速(l/h)的影響的特定參數。在此描述的，該底部物流之溫度係與該聚合速率和饋至該分餾塔之填料直接相關。因此，決定該底部物流之溫度對該抗結垢劑之流速的影響之特定參數(z和w)包括在該底部物流之聚合速率和該填料。圖 6A-6B 是描繪用於去丙烷塔(DeC3)的抗結垢劑處理方案的作圖。尤其，圖6A和6B描繪抗結垢劑的劑量(l/h)與在去丙烷塔(DeC3)中該底部物流的溫度和流速之函數關係。用於該去丙烷塔之抗結垢劑的劑量(l/h)係使用以下等式來計算：

其中l/h_(DeC3) 是在該去丙烷塔中抗結垢劑之流速(單位l/h)；A是流速(T/h)；且B是溫度(℃)。圖 7A-7B 是描繪用於冷凝液汽提塔(CS)的抗結垢劑處理方案的作圖。尤其，圖7A和7B描繪抗結垢劑的劑量(l/h)與在冷凝液汽提塔(CS)中該底部物流的溫度和流速之函數關係。該冷凝液汽提塔之抗結垢劑的劑量(l/h)係使用以下等式來計算：

其中l/h_(CS) 是在該冷凝液汽提塔中抗結垢劑之流速(單位l/h)；A是流速(T/h)；且B是溫度(℃)。在其他特定實例中，用於去乙烷塔(DeC2)之抗結垢劑處理方案能根據以下等式計算：

其中l/h_(DeC2) 是在該去乙烷塔中抗結垢劑之流速(單位為l/h)。在此所述之減輕分餾塔結垢的方法能包含根據所決定之抗結垢劑處理方案，藉由該處理裝置控制進料控制單元，以處理該分餾塔。在一些例子中，根據所決定之抗結垢劑處理方案，藉由該處理裝置控制進料控制單元，以處理該分餾塔能包含該進料控制單元將抗結垢劑添加至該分餾塔。「抗結垢劑」是用於調和物成分(其可能包括抗氧化劑、抗聚合劑、及金屬鈍化劑)之通用術語。聚合抑制劑最常對結垢提供最有效之解方。受影響之該特定分餾塔和該真實之結垢潛勢是被裂解之原料的直接函數。所添加之抗結垢劑可包含二烷基羥基胺、二芳基羥基胺、羥基烷基羥基胺、羥基烷基羥基胺、烷基化之羥基甲苯、芳基二胺、羥基烷基哌啶氧基、或其混合物。該抗結垢劑可在該分餾塔之上游(亦即在該底部物流之流速和溫度之測量點的上游)被添加。例如，可將該抗結垢劑添加至該進料物流(亦即在該底部物流之流速和溫度之測量點的上游)。在一些情況下，當該DeC2之入口溫度是低的時候，可在該入口分散器下方的盤，將該抗結垢劑注入該塔中。在一態樣中，可以使用該處理裝置，以基於所測量之流速和溫度，控制在該分餾塔之上游或下游的處理的一或多個態樣。圖 8 說明結垢減輕之例示方法。該冷凝液汽提塔接收來自處理廠之烴物流，其中該烴流進入入口至該冷凝液汽提塔中。分析儀測量在該冷凝液汽提塔中該底部物流之至少該流速和溫度。所測量之流速和溫度係藉由該分析儀提供給處理裝置，其中基於所測量之在該底部物流中的流速和溫度，該處理裝置執行用於該冷凝液汽提塔之處理方案，該方案包含根據所決定之處理方案控制進料控制單元。在此所註明的，該處理裝置可與該分析儀整合或整合於該分析儀中或該處理裝置可與該分析儀分開。通常，藉由根據所決定之處理方法且藉由該處理裝置控制該進料控制單元以處理該冷凝液汽提塔係包含該進料控制單元將抗結垢劑添加至該冷凝液汽提塔。同樣地，該去丙烷塔接收來自該冷凝液汽提塔及/或去乙烷塔的烴物流，其中該烴物流進入入口至該去丙烷塔中。分析儀測量至少在該去丙烷塔中之底部物流的流速和溫度。所測量之流速和溫度係藉由該分析儀提供給處理裝置，其中基於所測量之在該底部物流中的流速和溫度，該處理裝置執行用於該去丙烷塔之處理方案，該方案包含根據所決定之處理方案控制進料控制單元。通常，藉由根據所決定之處理方法且藉由該處理裝置控制該進料控制單元以處理該去丙烷塔係包含該進料控制單元將抗結垢劑添加至該去丙烷塔。該去乙烷塔接收來自處理廠之烴物流，其中該烴物流進入入口至該去乙烷塔中。分析儀測量至少在該去乙烷塔中底部物流的至少流速和溫度。所測量之流速和溫度係藉由該分析儀提供給處理裝置，其中基於在該底部物流中所測量的流速和溫度，該處理裝置執行用於該去乙烷塔之處理方案，該方案包含根據所決定之處理方案控制進料控制單元。或者，用於該去乙烷塔之處理方案能基於用於該冷凝液汽提塔和去丙烷塔之處理方案且如在此所述者來決定。通常，根據所決定之處理方法，藉由該處理裝置控制該進料控制單元以處理該去乙烷塔係包含該進料控制單元將抗結垢劑添加至該去乙烷塔。系統在此也描述用於減輕結垢之系統。該系統在以上已經描述為由單元構成。熟練此技術者會理解：該描述僅是功能的描述且個別功能能藉由軟體、硬體、或軟體和硬體之組合所實施。單元可以是軟體、硬體、或軟體和硬體之組合。該單元能包含用於處理廢水之軟體。在一個例示態樣中，該單元能包含一個包含下述處理器的處理裝置。在多種態樣中，該處理裝置可包含該分析儀及/或控制系統之全部或一部分。在此所用的「處理裝置」可包括多個處理裝置。該處理裝置可包括一或多個硬體組件諸如處理器、隨機存取記憶體(RAM)模組、唯讀記憶體(ROM)模組、儲存體、數據庫、一或多個輸入/輸出(I/O)裝置、及介面。可選擇地及/或另外地，該處理裝置可包括一或多個軟體組件諸如電腦可讀之媒介，其包括用於實施與該例示之具體例相關之方法的電腦可執行的指示。以上所列之該硬體組件之一或多者被預期可使用軟體來實現。例如，儲存體可包括與一或多個其他硬體組件相關之軟體隔板(partition)。據了解：以上所列之組件僅是例示的且無意為限制用。該處理器可包括一或多個處理器，每一者經配置以執行指示和處理數據以進行一或多種與用於處理廢水之處理裝置相關之功能。處理器可與RAM、ROM、儲存體、數據庫、I/O裝置、和介面連通偶合。可以配置處理器以執行電腦程式指示的序列以進行不同程序。可將電腦程式指示負載至用於藉由處理器執行的RAM中。 RAM和ROM各自可包括一或多個用於儲存與處理器操作相關之資訊的裝置。例如，ROM可包括經配置以取得並儲存與裝置相關之資訊(包括用於確認、起始、且監控一或多個組件和子系統之操作的資訊)的記憶體裝置。RAM可包括用於儲存與處理器之一或多個操作相關之數據的記憶體裝置。例如，ROM可將指示載入用於藉由處理器執行之RAM中。儲存體可包括經配置以儲存資訊之任何類型的大量儲存體，該資訊係處理器所需要以進行與所揭示之具體例一致的程序。例如，儲存體可包括一或多個磁碟裝置及/或光碟裝置諸如硬碟、CD-ROM、DVD-ROM、或任何其他類型之大眾傳媒裝置。數據庫可包括一或多個軟體及/或硬體組件，彼等合作以儲存、組織、分類、過濾、及/或安排藉由處理裝置及/或處理器所用之數據。例如，數據庫可以儲存演算法，以供基於該底部物流之所測量的流速和溫度，決定分餾塔之抗結垢劑之劑量。數據庫也可儲存與使用流速和溫度分析儀之減輕結垢的方法相關的資訊，該方法包含接收來自分析儀之所測量之烴分餾塔之底部物流的溫度和流速；基於在該物流中所測量的溫度和流速，決定用於該物流之抗結垢劑處理方法；及根據所決定之抗結垢劑處理方法，藉由控制進料控制單元以處理該烴分餾塔。 I/O裝置可包括一或多個組件，其係經配置以將資訊傳給與處理裝置相關之使用者。例如，I/O裝置可包括具有整合的鍵盤和滑鼠的控制台以讓使用者能維持演算法(其係用於基於該底部物流之所測量的流速和溫度決定該分餾塔之抗結垢劑之劑量)、軟體(其係用於藉由根據所測定之抗結垢劑處理方案以控制進料控制單元而處理該烴分餾塔)、及類似者。I/O裝置也可包括顯示器，其包括用於在螢幕上輸出資訊的圖形化使用者介面(GUI)。I/O裝置也可包括周邊裝置諸如用於列印與處理裝置相關之資訊的印表機、使用者可取得之磁碟機(例如USB埠、軟式磁碟、CD-ROM、或DVD-ROM驅動器等)以讓使用者能輸入在可攜式媒體裝置、麥克風、揚聲器系統、或任何其他適合類型之介面裝置所儲存的數據。介面可包括一或多種組件，其係經配置以透過通訊網絡諸如網際網路、區域網路、工作站之同級間網路、直接連線網路、無線網路、或任何其他適合之通訊平台傳送並接收數據。例如，介面可包括一或多種調節器、解調器、多工器、解多工器、網絡通訊裝置、無線裝置、天線、數據機、及任何其他類型之經配置以透過通訊網絡使數據通訊的裝置。在一些特定實例中，用於減輕烴分餾塔結垢的系統能包括a)烴分餾塔；b)一或多個分析儀，其中該一或多個分析儀測量在該烴分餾塔中底部物流的溫度和流速；c)與該分析儀和進料控制單元連通之處理裝置。該處理裝置接收由該一或多個分析儀所測量的溫度和流速；基於在該物流中所測量之溫度和流速，決定用於該烴分餾塔的抗結垢劑處理方案；且根據所決定之抗結垢劑處理方案，藉由控制該進料控制單元以處理該烴分餾塔。在一些具體例中，該進料控制單元包含接收對應於所決定之抗結垢劑處理方案之電訊(較佳是抗結垢劑之經計算的劑量)的泵，該泵具有控制器以改變其泵送速率，該控制器由於接收該電訊而改變被直接泵送入該氫分餾塔之該抗結垢劑的泵送速率。在其他特定態樣中，該用於減輕烴分餾塔結垢的系統包含非暫時性電腦程式產品，其包含用於處理器執行之電腦可執行的控制邏輯，該電腦可執行的控制邏輯令該處理器：a)接收來自分析儀之烴分餾塔之底部物流之所測量的溫度和流速；b)基於在該底部物流中所測量的溫度和流速，決定用於該烴分餾塔之抗結垢劑處理方案；及c)根據所決定之抗結垢處理方案，藉由控制進料控制單元而處理該烴分餾塔。也能使用該系統以提供減輕烴分餾塔結垢之電腦輔助方法。該電腦能包括至少一個處理裝置和非暫時性記憶單元，該非暫時性記憶單元包含一個在藉由該至少一個處理裝置執行時，令該至少一個處理裝置進行該電腦輔助方法的控制邏輯。該減輕結垢之電腦輔助方法包含：a)藉由至少一個分析儀測量來自該烴分餾塔之底部物流的溫度和流速；及b)將所測量之溫度和流速提供給該處理裝置，其中基於該底部物流中所測量溫度和流速，該處理裝置藉由該控制邏輯執行用於該烴分餾塔之抗結垢劑處理方案，其包含根據所決定之抗結垢劑處理方案控制進料控制單元。雖然該等方法和系統已相關較佳具體例和特定實例來描述，但該範圍無意受限於所列之特別具體例，因為在此之具體例在各方面意圖為說明性而非限制性。除非另外清楚地陳述，否則絕無意使在此所列之任何方法被視為需要讓其步驟以特定次序進行。因此，在方法之申請專利範圍沒有實際地引述其步驟所遵循的次序或在該申請專利範圍或描述中沒有另外明確地陳述該等步驟要被限制於特定次序的情況下，無法意圖在任何方面推斷次序。這適用於任何可能之非明白表示的解釋基礎，包括與步驟或操作流之安排有關的邏輯事物；由語法組織或標點所衍生之明白意義；在說明書中描述之具體例數目或類型。能使用該處理裝置以決定用於該烴分餾塔之物流的處理方案。例如，該處理裝置能在進料順向/回饋之控制策略中執行演算法，以自動調節進料控制單元之抗結垢劑進料至該分餾塔，以根據所決定之處理方案確保連續有效地計入(dosing)抗結垢劑。實例表1顯示在冷凝液汽提塔(CS)和去丙烷塔(DeC3)中，於邏輯實施(常見之決定)前和人工邏輯實施後，該抗結垢劑之給劑速率的比較。人工意指該給劑速率係基於該邏輯計算(非自動化)來每週調節。藉由實施該邏輯，顯著降低在相關產物之給劑速率比基於該邏輯推斷的給劑速率係太高或太低的次數。此使抗結垢劑更有效率地被使用。

過度給劑=真實劑量＞基於邏輯所計算之劑量x1.1 給劑不足=真實劑量＜基於邏輯所計算之劑量x0.9 與冷凝液汽提塔相關之摘要：抗結垢劑之給劑速率在所需範圍內的次數係由17增至36%。

與去丙烷塔相關之摘要：抗結垢劑之給劑速率在所需範圍內的次數係由24增至45%。表3顯示在邏輯實施(常見之決定)之前和在人工邏輯實施之後，不同之分餾塔的平均運作長度。

該邏輯的導入以及因此在該抗結垢劑給劑速率比基於該邏輯所推斷之給劑速率為太低的次數上的降低導致該相關塔和再沸器之運作長度的增加。該塔和再沸器之運作長度分別增加82%和222%。所附之申請專利範圍的方法和系統在範圍上不受在此所述之特定方法和組成物所限制，該特定方法和組成物意欲作為該申請專利範圍之一些態樣的說明且功能等效之任何方法和系統是在本揭示內容之範圍內。除了那些在此所顯示且描述者之外，該等方法和系統之不同的改良型也意圖要落在附加之申請專利範圍的範圍內。再者，雖然僅某些代表性方法、系統和這些方法和系統之態樣被特別地描述，其他方法、系統和該等方法和系統之不同特徵的組合也意圖要落在該附加之申請專利範圍的範圍內，即使沒有特別地詳述。因此，步驟、元素、成分、和構件之組合能在此被明確地提及；然而，步驟、元素、成分、和構件之所有其他組合被包括，即使不被明確地陳述。

經合併於本說明書中且構成本說明書之一部分的附圖闡明具體例且與該說明一同用來說明該方法和系統之原則。 [圖 1 ]是顯示一般乙烯工廠之概圖。 [圖 2 ]是顯示乙烯工廠之一般分餾系列的概圖。 [圖 3 ]是顯示在去丙烷塔之底部物流中丁二烯濃度與該原料的關係之條形圖。 [圖 4 ]是顯示在底部物流中經裂解氣體%與在不同分餾塔中該原料的關係之條形圖。 [圖 5A-5C ]描繪溫度對結垢速率的影響。圖5A和5B顯示溫度對結垢嚴重度的影響。圖5C顯示溫度對R-OOH化合物之相對反應速率的影響。 [圖 6A 和6B ]是顯示抗結垢劑之劑量與在冷凝液汽提塔底部之流速(圖6A)或溫度(圖6B)之間的關係線圖。 [圖 7A 和7B ]是顯示抗結垢劑之劑量與在去乙烷塔底部之流速(圖7A)或溫度(圖7B)之間的關係線圖。 [圖 8 ]是顯示在乙烯工廠之一般分餾系列中所決之抗結垢劑處理方案的執行概圖。 [圖 9A 和9B ]是顯示在使用在此所揭示之演算法所計算而決定的抗結垢劑處理方案與藉由常見實施者之間的關係之散佈圖。

Claims

一種減輕烴分餾塔結垢之方法，其包含： a) 測量在該烴分餾塔之底部物流的溫度和流速； b) 將所測量之溫度和流速提供給處理裝置； c) 藉由該處理裝置，基於該底部物流之所測量的溫度和流速決定用於該烴分餾塔之抗結垢劑處理方案；及 d) 根據所決定之抗結垢劑處理方案，藉由以該處理裝置控制進料控制單元而處理該烴分餾塔。
如請求項1之方法，其中根據所決定之抗結垢劑處理方案，藉由以該處理裝置控制進料控制單元而處理該烴分餾塔係包含：該進料控制單元將抗結垢劑添加至該烴分餾塔，該抗結垢劑較佳包含二烷基羥基胺、二芳基羥基胺、羥基烷基羥基胺、羥基烷基羥基胺、烷化的羥基甲苯、芳基二胺、羥基烷基哌啶氧基、或其混合物。
如請求項2之方法，其中將該抗結垢劑添加至該烴分餾塔之該溫度和該流速之測量點的上游。
如請求項1-3中任一項之方法，其中該溫度是在該烴分餾塔之底部或出口測量，且該流速係在該烴分餾塔之底部測量。
如請求項1-3中任一項之方法，其中該烴分餾塔存在於乙烯分餾系中。
如請求項1-3中任一項之方法，其中該烴分餾塔係選自冷凝液汽提塔、去乙烷塔、去丙烷塔、或去丁烷塔。
如請求項6之方法，其中所決定之抗結垢劑處理方案是根據以下等式：
其中l/h₍ _塔 _x) 是在該烴分餾塔中之抗結垢劑的流速(單位是升/小時，l/h)； M是抗結垢劑之最小劑量(單位是升/小時)；A是底部流速(單位是噸/小時，T/h)； B是出口溫度(℃)； x和y是決定A對該抗結垢劑之流速(l/h)的影響的特定參數；且 z和w是決定B對該抗結垢劑之流速(l/h)的影響的特定參數。
如請求項1-3中任一項之方法，其中該進料控制單元包含接收對應於所決定之抗結垢劑處理方案之電訊(較佳是抗結垢劑之經計算的劑量)的泵，該泵具有控制器以改變其泵送速率，該控制器由於接收該電訊而改變被直接泵送入該氫分餾塔之該抗結垢劑的泵送速率。
一種減輕烴分餾塔結垢的系統，其包含： a) 烴分餾塔； b) 一或多個分析儀，其中該一或多個分析儀測量該烴分餾塔中底部物流的溫度和流速；及 c) 與該分析儀和進料控制單元連通之處理裝置，其中該處理裝置： i) 接收來自該一或多個分析儀之所測量的溫度和流速； ii) 基於在該底部物流中所測量的溫度和流速決定用於該烴分餾塔之抗結垢劑處理方案；及 iii) 根據所決定之抗結垢劑處理方案，藉由控制該進料控制單元而處理該烴分餾塔。
如請求項9之系統，其中根據所決定之抗結垢劑處理方案，藉由以該處理裝置控制該進料控制單元而處理該烴分餾塔係包含：該處理裝置令該進料控制單元將抗結垢劑添加至該烴分餾塔，該抗結垢劑較佳包含二烷基羥基胺、二芳基羥基胺、羥基烷基羥基胺、羥基烷基羥基胺、烷化的羥基甲苯、芳基二胺、羥基烷基哌啶氧基、或其混合物。
如請求項10之系統，其中將該抗結垢劑添加至該烴分餾塔之該溫度和該流速的測量點上游。
如請求項9-11中任一項之系統，其中該溫度是在該烴分餾塔之底部或出口測量，且該流速係在該烴分餾塔之底部測量。
如請求項9-11中任一項之系統，其包含選自冷凝液汽提塔、去乙烷塔、去丙烷塔、去丁烷塔、或其組合之多個烴分餾塔。
如請求項13之系統，其中該多個烴分餾塔之每一者係藉由相同或不同的處理裝置控制。
如請求項9-11中任一項之系統，其中該進料控制單元包含接收對應於所決定之抗結垢劑處理方案之電訊(較佳是抗結垢劑之經計算的劑量)的泵，該泵具有控制器以改變其泵送速率，該控制器由於接收該電訊而改變被直接泵送入該氫分餾塔之該抗結垢劑的泵送速率。
一種非暫時性電腦程式產品，其包含用於處理器執行之電腦可執行的控制邏輯，該電腦可執行的控制邏輯令該處理器： a) 接收來自分析儀之烴分餾塔的底部物流之所測量的溫度和流速； b) 基於在該底部物流中所測量的溫度和流速，決定用於該烴分餾塔之抗結垢劑處理方案；及 c) 根據所決定之抗結垢劑處理方案，藉由控制進料控制單元而處理該烴分餾塔。
如請求項16之電腦程式產品，其中根據所決定之抗結垢劑處理方案，藉由控制進料控制單元而處理該烴分餾塔係包含：該進料控制單元將抗結垢劑添加至該烴分餾塔。
如請求項16-17中任一項之電腦程式產品，其中該溫度是在該烴分餾塔之底部或出口測量，且該流速是在該烴分餾塔之底部測量。
一種減輕烴分餾塔結垢之電腦輔助方法，該電腦包含至少一個處理裝置及包含控制邏輯之非暫時性記憶單元，該控制邏輯在藉由該至少一個處理裝置執行時，令該至少一個處理裝置進行該方法，該方法包含： a) 藉由至少一個分析儀測量來自該烴分餾塔之底部物流的溫度和流速；及 b) 將所測量之溫度和流速提供給該處理裝置，其中基於在該底部物流中所測量的溫度和流速，該處理裝置藉由該控制邏輯執行用於該烴分餾塔之抗結垢劑處理方案，其包含根據所決定之抗結垢劑處理方案控制進料控制單元。
如請求項19之方法，其中該處理裝置係與該至少一個分析儀或該進料控制單元整合或整合於該至少一個分析儀或該進料控制單元中。