CN101218324A - 烃热解排出物的加工方法 - Google Patents

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    • C10G9/002—Cooling of cracked gases

Abstract

公开了在不采用初级分馏器的情况下处理来自烃热解装置排出物的方法。该方法包括让该气态排出物流到至少一个主换热器，从而冷却该气态排出物和产生高压蒸汽，然后将该气态排出物冷却到焦油冷凝的温度，所述焦油由该排出物成分之间的反应形成。将该气态排出物和冷凝的焦油供给至少一个分离鼓，由此将焦油与气态排出物分离。然后将该气态排出物进一步冷却以冷凝来自该排出物的热解汽油馏分和使该排出物的温度降低到它可以被有效压缩的温度。将该冷凝的热解汽油馏分与该排出物分离并且然后加以蒸馏以降低其终沸点。

Description

烃热解排出物的加工方法
相关申请的交叉引用
[0001]本申请特意地在此作为参考引入以下申请的全部公开内容：引入代理人案卷号2005B061，标题为“烃热解排出物的冷却方法”；代理人案卷号2005B062，标题为“烃热解排出物的加工方法”；代理人案卷号2005B063，标题为“烃热解排出物的加工方法”；代理人案卷号2005B064，标题为“烃热解排出物的加工方法”；和代理人案卷号2005B065，标题为“烃热解排出物的加工方法”；它们都在此引入作为参考并与本申请同时提交。
发明领域
[0002]本发明涉及来自烃热解装置的气态排出物的加工方法。
发明背景
[0003]由各种烃原料制备轻质烯烃(乙烯、丙烯和丁烯)使用热解或蒸汽裂化技术。热解包括将原料充分地加热到引起较大分子的热分解。然而，热解工艺产生倾向于结合形成高分子量材料即焦油的分子。焦油是在一定条件下可使设备结垢的高沸点、粘稠、反应性材料。
[0004]在热解排出物离开蒸汽裂化炉之后，可以如下使焦油的形成最小化：迅速地将离开该热解装置的排出物的温度降低到焦油形成反应大大减缓的水平。
[0005]用来冷却热解装置排出物以及除去所得重油和焦油的一种技术采用换热器接着采用水骤冷塔，在该水骤冷塔中除去可冷凝物。当裂化轻质气体(主要是乙烷、丙烷和丁烷)时，已经证明这一技术是有效的，因为加工轻质原料的裂化器(统称为气体裂化器)产生较少量的焦油。结果，换热器可以有效地回收大多数有价值的热而不会结垢并且较少量的焦油可以由水骤冷分离，即使有一些困难。
[0006]然而，这一技术对于与裂化石脑油和更重质原料的蒸汽裂化器(统称为液体裂化器)一起使用是不令人满意的，因为液体裂化器产生比气体裂化器多得多的焦油。换热器可以用来从液体裂化中除去一些热，但是仅降至焦油开始冷凝的温度。在这一温度之下，不能使用常规换热器，因为它们将由换热器表面上的焦油的聚集和热降解而迅速地结垢。此外，当对来自这些原料的热解排出物进行骤冷时，所产生的一些重油和焦油具有与水大致相同的密度并且可以形成稳定的油/水乳液。此外，通过液体裂化产生的较大量的重油和焦油将导致水骤冷操作失效，这使得难以从冷凝水中产生蒸汽和难以按环境上可接受的方式处理过量的骤冷水以及重油和焦油。
[0007]因此，在大多数工业液体裂化器中，来自裂化炉的排出物的冷却通常使用输送管线换热器系统、初级分馏器和水骤冷塔或间接冷凝器来实现。对于典型的石脑油原料，输送管线换热器将工艺料流冷却到大约700(370℃)，从而有效地产生可以用于工艺其它地方的超高压蒸汽。初级分馏器通常用来将焦油冷凝和使焦油与更轻质液体馏分(称为热解汽油)分离，并用来回收大约700(370℃)和大约200(90℃)之间的热。水骤冷塔或间接冷凝器进一步将离开该初级分馏器的气体料流冷却到大约104(40℃)以使存在的大部分稀释蒸汽冷凝和使热解汽油与该气态烯属产物分离，然后将它送到压缩机。
[0008]然而，初级分馏器是非常复杂的一件设备，它通常包括油骤冷部分、初级分馏器塔和一个或多个外部油泵唧循环回路。在骤冷部分，添加骤冷油以将排出物料流冷却到大约400-6504(200-343℃)，从而冷凝存在于该料流中的焦油。在初级分馏器塔中，冷凝的焦油与该料流的剩余部分分离，在一个或多个泵唧循环区中通过循环油除去热并在一个或多个蒸馏区中将热解汽油馏分与更重质物质分离。在一个或多个外部泵唧循环回路中，使用间接换热器将从初级分馏器排出的油冷却然后返回到该初级分馏器或直接骤冷点。
[0009]具有与其相关的泵唧循环的初级分馏器是整个裂化系统中最为昂贵的构件。初级分馏器塔本身是工艺中最大的单件设备，通常对于中型液体裂化器来说，其直径为大约二十五英尺，高度超过一百英尺。该塔是较大的，因为它实际上在大量低压气体存在下分馏两种少量组分，即焦油和热解汽油。泵唧循环回路同样是较大的，在中型裂化器的情况下，每小时处理超过3百万磅/小时的循环油。泵唧循环线路中的换热器必须较大，原因在于高流量、以有用水平回收热所必须的紧温差(temperature approach)，以及结垢的容限。
[0010]此外，初级分馏器具有许多其它的限制和问题。具体来说，热传递发生两次，即从气体到塔内部的泵唧循环液体然后从该泵唧循环液体到外部冷却设施。这实际上需要对两个热交换系统的投资，并对除热要求两个温差(或差量)，从而降低热效率。
[0011]此外，尽管焦油和汽油料流之间发生分馏，这两种料流通常必须进一步加工。有时，需要对焦油进行汽提以除去轻质组分，而汽油可能需要进行再分馏以达到它的终点规格。
[0012]此外，初级分馏器塔和其泵唧循环回路易于结垢。焦炭在该塔的底部部分聚集并且必须在设备检修过程中最终除去。泵唧循环回路也受结垢影响，从而需要从过滤器中除去焦炭并且定期清理结垢的换热器。塔中的塔板和填料有时受结垢影响，这可能限制设备生产。系统还含有显著存量的可燃液体烃，这从固有安全性观点出发是不合乎需要的。
[0013]因此需要用于冷却热解装置排出物以及除去所得重油和焦油的简化方法，该方法排除对初级分馏器塔及其辅助设备的需要。
[0014]美国专利4,279,733和4,279,734提出了使用骤冷器、间接换热器和分馏器冷却排出物的裂化方法，所述排出物由蒸汽裂化产生。
[0015]美国专利4,150,716和4,233,137提出了包括预冷区、热回收区和分离区的热回收设备；其中在预冷区中，让由蒸汽裂化产生的排出物与喷射的骤冷油接触。
[0016]Lohr等人的“Steam-cracker Economy Keyed toQuenching”，Oil&Gas Journal，第76卷(第20期)，第63-68页(1978)提出了二阶段骤冷，其包括用输送管线换热器间接骤冷以产生高压蒸汽以及用骤冷油直接骤冷以产生中压蒸汽。
[0017]美国专利5,092,981和5,324,486提出了用于由蒸汽裂化炉产生的排出物的二阶段骤冷方法，其包括：用来迅速冷却炉子排出物和产生高温蒸汽的主输送管线换热器以及用来将炉子排出物冷却到尽可能低到与有效的初级分馏器或骤冷塔性能一致的温度并产生中到低压蒸汽的副输送管线换热器。
[0018]美国专利5,107,921提出了具有不同管直径的多个管程的输送管线换热器。美国专利4,457,364提出了紧密连接的输送管线换热器装置。
[0019]美国专利3,923,921提出了石脑油蒸汽裂化方法，其包括让排出物穿过输送管线换热器以冷却该排出物之后穿过骤冷塔。
[0020]WO 93/12200提出了如下将来自烃热解装置的气态排出物骤冷的方法，让该排出物穿过输送管线换热器，然后用液态水将该排出物骤冷使得当该排出物进入主分离容器时，将该排出物冷却到220-266(105℃-130℃)的温度，使得重油和焦油冷凝。在该主分离容器中将该冷凝的油和焦油与气态排出物分离并且让剩余的气态排出物流到骤冷塔中，在那里将该排出物的温度降低到该排出物化学稳定的水平。
[0021]EP 205205提出了通过使用具有两个或更多个独立的热交换部分的输送管线换热器冷却流体如裂化反应产物的方法。
[0022]美国专利5,294,347提出在乙烯生产装置中，水骤冷柱冷却离开初级分馏器的气体；并且在许多装置中，不使用初级分馏器以及进给到水骤冷柱的原料直接地来自输送管线换热器。
[0023]JP 2001-40366提出了用水平换热器然后用垂直换热器冷却在高温范围中的混合气体，所述垂直换热器的热交换平面按垂直方向设置。之后通过在下游精炼步骤的蒸馏分离该垂直换热器中冷凝的重质组分。
[0024]WO 00/56841；GB1,390,382；GB1,309,309和美国专利4,444,697；4,446,003；4,121,908；4,150,716；4,233,137；3,923,921；3,907,661和3,959,420提出了用于热裂化气态料流骤冷的各种设备，其中让热气态料流通过其中注入了液体冷却剂(骤冷油)的骤冷管道或骤冷管。
发明概述
[0025]在一个方面中，本发明涉及来自烃热解装置的气态排出物的处理方法，该方法包括：
(a)将该气态排出物冷却到焦油冷凝的温度或稍微小于焦油冷凝的温度，所述焦油由该排出物成分之间的反应形成；
(b)让来自(a)的混合气态和液态排出物穿过至少一个分离鼓，在那里，冷凝的焦油与气态排出物分离；
(c)将来自(b)的气态排出物冷却以使来自所述排出物的热解汽油馏分冷凝并将该气态排出物的温度降低到小于212(100℃)，例如小于167(75℃)，典型地小于140(60℃)，在一个实施方案中大约68-122(20-50℃)之间；
(d)将(c)中冷凝的热解汽油馏分分离；并且然后
(e)将所述分离的热解汽油馏分蒸馏以使所述热解汽油馏分的终沸点降低。
[0026]在另一个方面中，本发明涉及来自烃热解装置的气态排出物的处理方法，该方法包括：
(a)让该气态排出物穿过至少一个主换热器，从而冷却该气态排出物和产生高压蒸汽；
(b)让来自(a)的气态排出物穿过至少一个具有换热表面的副换热器，该换热表面维持在使得该气态排出物的一部分冷凝以在所述表面上形成液体涂层的温度下，例如其中所述换热表面维持在小于大约599(315℃)的温度下；
(c)让来自(b)的混合气态和液态排出物穿过至少一个分离鼓，在那里，由该排出物的成分之间的反应形成并在(b)中冷凝的焦油与该排出物分离；
(d)将来自(c)的气态排出物冷却以冷凝来自所述排出物的热解汽油馏分和使该气态排出物的温度降低到小于212(100℃)；和
(e)将(d)中冷凝的热解汽油馏分分离；并且然后
(f)将所述分离的热解汽油馏分蒸馏以使所述热解汽油馏分的终沸点降低。
[0027]在又一个方面中，本发明涉及烃裂化设备，包括：
(a)用于将烃原料热解的反应器，该反应器具有出口，气态热解排出物可以经由该出口离开该反应器；
(b)在该反应器出口下游并与其连接的至少一个换热器，用于冷却该气态排出物；
(c)在该至少一个换热器下游并与其连接的至少一个分离鼓，用于将焦油与气态排出物分离；
(d)在该至少一个分离鼓下游并与其连接的冷却设备组，用于将该气态排出物进一步冷却以使来自所述排出物的热解汽油馏分冷凝和使该气态排出物的温度降低到小于212(100℃)；
(e)用于从所述气态排出物中除去所述热解汽油馏分的分离器；
(f)用于将所述热解汽油馏分分馏成重质馏分和轻质馏分的分馏器，该轻质馏分具有比所述热解汽油馏分低的终沸点。
附图简述
[0028]图1是根据本发明第一实施例的处理来自石脑油原料的液体裂化的气态排出物的方法的示意性流程图。
[0029]图2是用于图1所示方法的副或“湿”换热器的一个管子的剖视图。
[0030]图3是根据本发明第二实施例的处理来自瓦斯油原料的液体裂化的气态排出物的方法的示意性流程图。
[0031]图4是用于将图1所示的方法的轻质气体产物压缩的压缩设备组的示意性流程图。
实施方案的详细描述
[0032]本发明提供来自烃热解反应器的气态排出物料流的低成本处理方法，从而从该料流中除去和回收热并且将该排出物中的C5+烃与所需的C2-C4烯烃分离，而不需要初级分馏器。
[0033]通常，用于本发明方法的排出物通过将在大约104-大约1200(40℃-大约650℃)的温度范围中沸腾的烃原料(如轻质石脑油或瓦斯油)热解来制备。在热解反应器出口处的气态排出物的温度通常为大约1400-大约1706(760℃-大约930℃)并且本发明提供将所述排出物冷却到所需C2-C4烯烃可以有效压缩的温度的方法，该温度一般小于大约212(100℃)，例如小于167(75℃)，例如小于140(60℃)，以及通常为68-122(20-50℃)。
[0034]在一个实施方案中，本发明方法包括让所述排出物穿过至少一个换热器，如主输送管线换热器，该换热器能够回收热以将其降至结垢开始的温度。如果需要，可以通过蒸汽脱焦、蒸汽/空气脱焦或机械清洁将该换热器周期性地清洁。常规的间接换热器如套管式换热器或壳管式换热器可以用于这一设施以产生蒸汽，将锅炉给水预热，或者回收热用于有用的目的。
[0035]适宜地，也可以提供副换热器(如副输送管线换热器)并对其进行操作，以使它包括冷到足以将排出物的一部分冷凝并在换热表面处产生液态烃膜的换热表面。该液膜是就地产生的并且优选等于或低于焦油产生的温度，通常在大约302-大约599(150℃-大约315℃)下，例如在大约446(230℃)下。这通过冷却介质和换热器设计的合适选择而得以确保。因为热传递的主要阻力在主体工艺料流和膜之间，所以该膜可以在比主体料流低得多的温度下。当主体料流被冷却时，该膜有效地保持换热表面被流体材料湿润，从而防止结垢。此种副或湿输送管线换热器必须连续地冷却该工艺料流到产生焦油的温度。如果在这之前停止冷却，则结垢很可能发生，原因在于该工艺料流可能仍处于结垢状态。这一副输送管线换热器尤其适合于与轻质液体原料如石脑油一起使用。
[0036]在通过输送管线换热器之后，将所述冷却的排出物供给焦油分离鼓，在那里冷凝的焦油与排出物料流分离。如果需要的话，可以将多个分离鼓并联连接，使得单个鼓可以停止使用并且在装置正在操作的同时进行清洁。在该工艺的这一阶段除去的焦油通常具有至少400(200℃)的初沸点。
[0037]进入焦油分离鼓的排出物应该在足够低的温度下，通常在大约374-大约599(190℃-大约315℃)下，例如在大约446(230℃)下，以致焦油在该分离鼓中迅速地分离。因此，取决于该输送管线换热器的操作强度，排出物料流在其从换热器流过来之后并且在其进入焦油分离鼓之前可以进一步通过直接注入少量水来冷却。
[0038]在焦油分离鼓中除去焦油之后，对所述气态排出物料流实施附加的冷却程序，这样，从该排出物中回收附加的热能并且将该排出物的温度降低到该排出物中低级烯烃可以被有效压缩的温度，通常68-122(20-50℃)，优选大约104(40℃)。附加的冷却程序包括让该排出物穿过一个或多个裂化气体冷却器，然后穿过水骤冷塔或至少一个间接部分冷凝器，以致将该排出物中的热解汽油和水冷凝。然后将冷凝物分离成水性馏分和热解汽油馏分并且将该热解汽油馏分蒸馏以降低其终沸点。通常，由该排出物料流冷凝的热解汽油馏分具有小于302(150℃)的初沸点和超过500(260℃)，例如大约842(450℃)的终沸点，而在蒸馏之后它通常具有356-446(180-230℃)的终沸点。
[0039]因此将发现在本发明的方法中，将所述热解排出物冷却到排出物中的低级烯烃可以被有效压缩而不进行分馏步骤的温度。因此，本发明的方法排除对初级分馏器(常规石脑油裂化装置除热系统的最昂贵构件)的需要。结果，热解汽油馏分包含一些较重质组分，如果整个气态排出物已经穿过初级分馏器，则所述一些较重质组分可能不会存在。然而，在简单的蒸馏塔(通常包括15个塔板，一个重沸器和一个冷凝器)中除去这些较重质组分，该蒸馏塔可以按常规初级分馏器几分之一的价格建造和操作。
[0040]除了与不使用初级分馏器相关的降低的投资和操作费用之外，本发明的方法还实现了若干优点。使用至少一个主输送管线换热器和至少一个副输送管线换热器使回收热的值最大化。此外，在分离出焦油之后，回收附加的有用的热。在专用容器中尽早地从工艺中除去焦油和焦炭，从而使结垢最小化和简化从该工艺的焦炭除去。大大地减少了液态烃存量，同时排除了泵唧循环泵。初级分馏器塔板和泵唧循环换热器的结垢被消除。可以降低安全阀解除速率和相关的如果冷水或电源故障发生时的骤燃。
[0041]当附加的冷却程序包括让排出物穿过至少一个间接部分冷凝器时，适宜地进行设置以将排出物的温度降低到大约68-大约122(20℃-大约50℃)，通常大约104(40℃)。通过在这样一种低温下操作，与通常采用水骤冷塔达到的大约176(80℃)的温度相比，可以冷凝附加的轻质烃，从而降低烃相的密度和改进热解汽油与水的分离。此种分离通常在沉降转鼓中发生。
[0042]为了进一步降低冷凝烃的密度，本发明的一个实施方案考虑将轻质热解汽油添加到冷凝的热解汽油料流中。热解汽油的几种轻质烃馏分通常在石脑油蒸汽裂化器中产生，例如，主要包含C5和轻质C6组分的馏分以及苯浓缩物馏分。这些馏分具有比整个冷凝的热解汽油料流低的密度。将此种料流添加到冷凝的热解汽油料流中将降低其密度，从而改进烃相与水相的分离。理想的再循环馏分将在最小的蒸发下使冷凝的热解汽油的密度降低最大化。可以将它直接地添加到骤冷水沉降器或上游位置中。
[0043]在本发明的一个实施方案中，将从裂化气体冷却器中的气体排出物除去的低水平热用来加热脱气器给水。通常，使用脱气器中的低压蒸汽将软化水和蒸汽冷凝液加热到大约266(130℃)，在该脱气器中空气被除去。为了实现有效的汽提，通常将进入该脱气器的水的最高温度限定在脱气器温度以下20-50(11-28℃)，这取决于脱气器系统的设计。这允许使用与冷却裂化气体料流的间接热交换将水加热到212-239(100℃-115℃)。冷却水换热器可以根据需要使用以对裂化气体料流进行补充冷却。举例来说，在一个工业烯烃装置中，当前使用242klb/hr低压蒸汽将在84(29℃)下的大约816klb/hr软化水和在167(75℃)下的849klb/hr蒸汽冷凝液加热到268(131℃)。使用从裂化气体回收的热可能潜在地将这些料流加热到241(116℃)。这可将脱气器蒸汽需要从242klb/hr降低到46klb/hr，节约了196klb/hr低压蒸汽，并且可将冷却塔负荷降低大约189MBTU/hr。
[0044]在本发明的一个实施方案中，尤其是为了用于较重质原料如瓦斯油，可以在焦油分离鼓下游的冷却程序中提供第二分离鼓以将附加的油与所述气体料流分离。该第二分离鼓优选在大于水露点的温度下，通常在大约200-大约302(90℃-大约150℃)，如在大约248(120℃)下操作，以产生初沸点为大约194(90℃)-大约392(200℃)的轻质油馏分。
[0045]现将参照附图中所示的实施例更具体地描述本发明。
[0046]参照图1，在第一实施例的方法中，将包含石脑油的烃原料10以及稀释蒸汽11供给蒸汽裂化反应器12，在那里将该烃原料加热以引起该原料热分解而产生更低分子量的烃，如C2-C4烯烃。在该蒸汽裂化反应器中的热解工艺还产生一些倾向于发生反应形成焦油的分子。
[0047]离开所述蒸汽裂化反应器12的气态热解排出物13最初穿过至少一个主换热器14，该主换热器使用水作为冷却介质将该工艺料流冷却到大约644-大约1202(340℃-大约650℃)，例如大约700(370℃)的温度，并产生超高压蒸汽，压力通常在大约1500psig(10400kPa)下。
[0048]当离开所述主换热器14时，冷却的气态排出物料流15仍然在大于所述排出物的烃露点(第一滴液体冷凝的温度)的温度下。在该烃露点之上，结垢倾向相对较低，即蒸气相结垢通常不严重，并且不存在可能引起结垢的液体。
[0049]在离开所述主换热器14之后，将所述气态排出物料流15冷却到大约302-大约599(150℃-大约315℃)，例如大约446(230℃)的温度，使得该排出物中的焦油冷凝。这种冷却可以利用常规油或水骤冷(未显示)或更优选通过让该排出物穿过副换热器来实现，该副换热器在图1在以16表示并将参照图2更详细地对其进行论述。
[0050]当将所述气态排出物冷却到焦油冷凝的温度或稍微小于焦油冷凝的温度之后，让该排出物进入至少一个焦油分离鼓20，在那里该排出物分离成焦油以及焦炭馏分21和气态馏分22。之后，气态馏分22穿过一个或多个裂化气体冷却器23，在那里，该馏分通过首先与脱气器给水然后与作为冷却介质的冷却水间接热传递而被冷却到大约68-大约122(20℃-大约50℃)，例如大约104(40℃)的温度。然后将冷却的排出物(包含冷凝的热解汽油和水)与轻质热解汽油料流24混合并让其流到骤冷水沉降鼓25。在该沉降鼓25中，该冷凝物分离成烃馏分26、水性馏分28和气态塔顶馏分29，该烃馏分26被供给蒸馏塔27，该水性馏分28被供给酸水汽提塔(未显示)，以及该气态塔顶馏分29可以直接地供给压缩设备组(将在下面相对于图4更完全地论述)。在塔27中，烃馏分26被分馏成热解汽油馏分30和蒸汽裂化瓦斯油馏分31，该热解汽油馏分30通常具有400-446(200-230℃)的终沸点，该蒸汽裂化瓦斯油馏分31通常具有500-1004(260-540℃)的终沸点。
[0051]现参照图2，在图1所示方法的一个优选的实施方案中，来自主换热器14的气态排出物料流15通过穿过副换热器16而被冷却，然后进入焦油分离鼓20(见图1)。在该副换热器16中，在该换热器的管侧上将该排出物冷却到大约446(230℃)，同时在该换热器的壳侧上将锅炉给水17从大约261(127℃)预热到大约410(210℃)。这样，换热器16的换热表面足够冷以在该管子的表面处就地产生液膜18，该液膜由该气态排出物的冷凝产生。
[0052]虽然图2描述了气态排出物料流15和锅炉给水17的并流流动以使工艺侧入口处液膜18的温度最小化；但是流动的其它安排也是可能的，包括逆流流动。因为热传递在锅炉给水和管道金属之间是迅速的，所以在换热器16中的任一点处该管道金属仅比锅炉给水微热。热传递在工艺侧上的管道金属和液膜18之间也是迅速的，因此在换热器16中任一点处该薄温度仅比管道金属温度微热。沿着换热器16的整个长度，膜温度低于大约446(230℃)，即焦油在这些条件下完全由这一特定原料产生的温度。这样确保了该膜是完全流动性的，并且因此避免了结垢。
[0053]在换热器16中将高压锅炉给水预热是热解装置中产生的热的最有效的用途之一。脱气之后，通常可获得在大约261(127℃)下的锅炉给水。来自脱气器的锅炉给水因此可以在湿输送管线换热器16中进行预热并且之后被送到至少一个主输送管线换热器14。用来预热锅炉给水的所有热将增加高压蒸汽生产量。
[0054]用于至少一个副换热器16的硬件可以与通常用于气体裂化设施的副换热器的硬件相似。可以使用管壳式换热器。可以在管侧上按单程固定管板布置将工艺料流冷却。相对较大的管径将允许上游产生的焦炭通过该换热器而不会堵塞。换热器16的设计可以经设置使液膜18的厚度最大化，例如，通过将毛边添加到该换热器管的外表面上来实现。此外，可以在壳侧上按单程布置将锅炉给水预热。或者，壳侧和管侧设施可以转换。可以使用并流或逆流流动，只要沿着该换热器长度的膜温度保持足够低。
[0055]或者，用于副换热器的硬件可以与紧密连接的主换热器的硬件相似。可以使用套管式换热器。工艺料流可以在内管中冷却。相对较大的内管直径将允许上游产生的焦炭通过该换热器而不会堵塞。锅炉给水可以在外管和内管之间的环隙中预热。可以使用并流或逆流流动，只要沿着该换热器长度的膜温度保持足够低。副换热器可以设计用来允许使用蒸汽或蒸汽和空气的混合物与炉脱焦系统一起进行脱焦。
[0056]可以对副换热器进行取向以使工艺流体水平、垂直向上流动、或优选基本上垂直向下流动。基本上垂直向下流动系统有助于确保就地形成的液膜在换热器管的整个内表面上方通常保持相当均匀，从而使结垢最小化。相反，以水平取向，由于重力作用液膜将倾向于在换热器管底部较厚而在顶部而较薄。以垂直向上流动布置，液膜可能倾向于与管壁分离，因为重力倾向于向下拉扯液膜。有利于垂直向下流动取向的另一个实际原因是离开主换热器的入口料流通常位于炉子结构上部，而出口料流希望处于较低的高度。向下流动的副换热器将自然地提供这种料流的高度转变。
[0057]可以对副换热器进行设计以允许使用蒸汽或蒸汽和空气的混合物与炉子脱焦系统一起为换热器脱焦。当使用蒸汽或蒸汽和空气的混合物为炉子脱焦时，炉子排出物将首先通过主换热器和然后通过副换热器，然后经处理到脱焦排出物体系中。采用这种特征，副换热器管的内径大于或等于主换热器管的内径是有利的。这确保了存在于主换热器排出物中的任何焦炭将容易地通过副换热器管而不会引起任何限制。
[0058]现参照图3，第二实施例的方法旨在用于处理来自比石脑油更重质的原料(如瓦斯油)的蒸汽裂化的排出物。在这个第二实施例中，将包含瓦斯油的原料40以及稀释蒸汽41供给蒸汽裂化反应器42，在那里将该烃原料加热以引起该原料热分解以产生更低分子量的烃，如C2-C4烯烃。
[0059]如第一实施例中那样，离开所述反应器42的气态热解排出物43最初穿过至少一个主换热器44，该主换热器将该排出物43冷却到大于其烃露点的温度。然而，因为该原料是更重质的，所以该排出物43的烃露点高于石脑油原料并因此该换热器44通常将该排出物冷却到大约896(480℃)-大约1256(680℃)，如大约1004(540℃)的温度。
[0060]在离开所述主换热器44之后，将排出物料流46冷却到该排出物中的焦油冷凝的温度。这一冷却可以包括让该排出物穿过副湿输送管线换热器，如在第一实施例中那样，但是更优选利用油骤冷处48实现。在油骤冷之后，让该排出物进入至少一个焦油分离鼓50，在那里该排出物分离成焦油以及焦炭馏分51和气态馏分52。
[0061]之后，所述气态馏分52穿过一个或多个裂化气体冷却器53，在那里将该馏分冷却到大约200-大约302(90℃-大约150℃)，如大约248(120℃)的温度。然后让经冷却的气态馏分进入至少一个副油分离鼓55，在那里将轻质油馏分56与该排出物料流分离并除出用于进一步加工，例如利用热解汽油蒸馏塔加工。轻质油馏分56的分离不但降低稍后在冷却程序中获得的热解汽油的密度而且提供油骤冷处48的来源物质。
[0062]让在轻质油馏分56的分离之后剩余的气态排出物57流到水骤冷塔61，在那里，该料流直接地被水冷却并分离成气态塔顶馏出物62和液态残油63。该塔顶馏出物62之后可以穿过调温冷却器64，在那里该塔顶馏出物被进一步冷却到大约104(40℃)并且然后可以进一步被加工，如在图4所示的压缩设备组中加工。离开该水骤冷塔61的液体残油63流到骤冷沉降器65，在那里热解汽油馏分66、纯水馏分67和循环水馏分68被分离。将热解汽油馏分66供给蒸馏塔69，在那里它分馏成蒸汽裂化热解汽油馏分71和蒸汽裂化瓦斯油馏分72。将该纯水馏分67供给酸水汽提塔(未显示)并且该循环水馏分68穿过骤冷水冷却器73，在那里它被进一步冷却然后被再循环到水骤冷塔61。
[0063]现参照图4，来自骤冷水沉降鼓25的气态塔顶馏分29包含所需的C2-C4烯烃并且被供给压缩设备组81，该设备组将馏分29中的C2-C4烯烃冷却并冷凝，以及除去在图1所示的冷却程序之后剩余的任何较高沸点的烃。具体来说，将塔顶馏分29供给多级压缩机82的第一级以产生压缩的蒸气83，然后将后者供给其中蒸气被冷却和部分冷凝的换热器84。然后将所得的冷却料流85送到其中液态烃87与蒸气88分离的转鼓86。在该多级压缩机82的第二级中将蒸气88进一步压缩并在换热器90中将所得的第二级压缩蒸气89冷却和部分地冷凝。然后将所得的冷却料流91送到转鼓92，在那里，液态烃93与蒸气95分离并可以作为料流94部分或完全地再循环到转鼓86。在该多级压缩机82的第三级中将蒸气95进一步压缩并在换热器97中将所得的第三级压缩蒸气96冷却和部分地冷凝。将离开换热器97的冷却料流98送到转鼓99，在那里液态烃100与蒸气101分离并且可以作为料流102部分或完全地再循环到转鼓92。
[0064]液态烃料流87、93和/或100可以包含料流24的全部或一部分，其可以添加到图1的骤冷水沉降鼓25中以改进液态烃与水的分离。这些料流尤其好地适合于这一目的，原因在于它们增加了相之间的密度差而不会放出大量的蒸气。放出的蒸气是不希望的，原因在于它必须被压缩，这消耗能量和容量。
[0065]虽然已经结合某些优选的实施方案描述了本发明，以致可以更完全地理解和领会本发明的各个方面，但是不希望将本发明限制到这些特定的实施方案。相反，希望涵盖可以包括在所附权利要求书限定的本发明范围内的所有备选方案、修改和等同物。

Claims (33)

1.来自烃热解装置的气态排出物的处理方法，该方法包括：
(a)将该气态排出物至少冷却到焦油冷凝的温度，所述焦油由该排出物成分之间的反应形成；
(b)让来自(a)的混合气态和液态排出物通过至少一个焦油分离鼓，在那里，冷凝的焦油和气态排出物分离；
(c)将来自(b)的气态排出物冷却以冷凝所述排出物的热解汽油馏分和使该气态排出物的温度降低到小于212(100℃)；
(d)将(c)中冷凝的热解汽油馏分分离；并且然后
(e)将所述分离的热解汽油馏分蒸馏以使所述热解汽油馏分的终沸点降低。
2.权利要求1的方法，其中在(c)中将该气态排出物冷却到小于167(75℃)的温度。
3.权利要求1的方法，其中在(c)中将该气态排出物冷却到小于140(60℃)的温度。
4.权利要求1的方法，其中在(c)中将该气态排出物冷却到在68-122(20-50℃)之间的温度。
5.权利要求1、2、3或4中任一项的方法，其中(c)中冷凝的热解汽油馏分具有小于302(150℃)的初沸点和超过500(260℃)的终沸点。
6.权利要求5的方法，其中(c)中冷凝的热解汽油馏分具有大约500-大约1004(260-540℃)的终沸点。
7.权利要求2的方法，其中在蒸馏之后，该热解汽油馏分具有356-446(180-230℃)的终沸点。
8.上述权利要求中任一项的方法，其中(a)包括让该排出物穿过主换热器。
9.权利要求8的方法，其中(a)还包括让该排出物从主换热器流到副换热器。
10.权利要求9的方法，其中将在该副换热器中加热的水用作主换热器中的热交换介质。
11.权利要求8的方法，其中步骤(a)还包括在该气态排出物穿过所述主换热器之后用骤冷流体直接地接触该排出物。
12.权利要求11的方法，其中该骤冷流体是水。
13.权利要求11的方法，其中该骤冷流体是油。
14.上述权利要求中任一项的方法，其中该冷却(c)通过间接接触热交换进行。
15.上述权利要求中任一项的方法，其中该冷却(c)包括水骤冷步骤。
16.上述权利要求中任一项的方法，其中在让该排出物穿过所述至少一个焦油分离鼓之后且在将所述热解汽油馏分冷凝之前，让该排出物穿过至少一个气体冷却器然后穿过另一个分离鼓，所述另一个分离鼓在水的露点之上操作并且用来将轻质油馏分与该排出物分离。
17.权利要求16的方法，其中(a)包括让该排出物穿过主换热器并且然后用所述轻质油馏分将该排出物骤冷。
18.上述权利要求中任一项的方法，其中在(d)中添加密度比该热解汽油馏分低的液态烃以帮助该热解汽油馏分与冷凝水的分离。
19.权利要求18的方法，其中该液态烃包括在(e)中获得的具有降低的终沸点的热解汽油馏分的至少一部分。
20.上述权利要求中任一项的方法，其中将来自(c)的气态排出物压缩并冷却以从所述排出物中除去至少一种液态烃馏分，并且在(d)中添加所述液态烃馏分的至少一部分以帮助该热解汽油馏分与冷凝水的分离。
21.来自烃热解装置的气态排出物的处理方法，该方法包括：
(a)让该气态排出物穿过至少一个主换热器，从而冷却该气态排出物；
(b)让来自(a)的该气态排出物穿过至少一个具有换热表面的副换热器，该换热表面维持在使得该气态排出物的一部分冷凝以在所述表面上形成液体涂层的温度下；
(c)让来自(b)的混合气态和液态排出物穿过至少一个分离鼓，在那里，由该排出物的成分之间的反应形成并在(b)中冷凝的焦油与该气态排出物分离；
(d)将来自(c)的气态排出物冷却以冷凝来自所述排出物的热解汽油馏分和使该气态排出物的温度降低到小于212(100℃)；和
(e)将(d)中冷凝的热解汽油馏分分离；并且然后
(f)将所述分离的热解汽油馏分蒸馏以使所述热解汽油馏分的终沸点降低。
22.权利要求21的方法，其中该至少一个副换热器的所述换热表面维持在小于焦油冷凝的温度下。
23.权利要求21至23中任一项的方法，其中所述换热表面维持在小于大约599(315℃)的温度下。
24.权利要求21至24中任一项的方法，其中所述换热表面垂直地布置并且通过与向下流过所述至少一个副换热器的传热介质间接热交换而维持在所述温度下。
25.权利要求21的方法，其中所述换热表面通过与水间接热交换而维持在所述温度下，并且将在至少一个副换热器中加热的水用作该主换热器中的热交换介质。
26.烃裂化设备，包括：
(a)用于将烃原料热解的反应器，该反应器具有出口，气态热解排出物可以经由该出口离开该反应器；
(b)在该反应器出口下游并与其连接的至少一个换热器，用于冷却该气态排出物；
(c)在该至少一个换热器下游并与其连接的至少一个焦油分离鼓，用于将焦油与该气态排出物分离；
(d)在该至少一个分离鼓下游并与其连接的冷却设备组，用于将该气态排出物进一步冷却以使来自所述排出物的热解汽油馏分冷凝和使该气态排出物的温度降低到小于212(100℃)；
(e)用于从所述气态排出物中除去所述热解汽油馏分的分离器；以及
(f)用于将所述热解汽油馏分分馏成重质馏分和轻质馏分的分馏器，该轻质馏分具有比所述热解汽油馏分低的终沸点。
27.权利要求26的设备，其中(b)包括在该反应器出口下游并与其连接的至少一个主输送管线换热器和至少一个副输送管线换热器。
28.权利要求27的设备，其中所述至少一个副输送管线换热器经布置使得传热介质垂直向下流过所述副换热器。
29.权利要求27或28中任一项的设备，还包括具有脱焦介质入口和焦炭出口的脱焦系统，其中所述主和副换热器可以与所述脱焦系统连接，使得所述脱焦介质穿过所述至少一个主换热器并且然后穿过所述至少一个副换热器，然后流到所述出口。
30.权利要求29的设备，其中所述主和副换热器包括换热管并且副换热器的每个所述换热管所具有的内径大于主换热器的每个所述换热管的内径。
31.权利要求27至30中任一项的设备，其中所述冷却设备组包括至少一个间接换热冷凝器和循环系统，该循环系统将水从所述冷凝器循环到所述至少一个副换热器并且然后循环到所述至少一个主换热器。
32.权利要求27至31中任一项的设备，包括在所述至少一个输送管线换热器的下游并在所述至少一个焦油分离鼓上游的直接骤冷点。
33.权利要求27至32中任一项的设备，其中所述冷却设备组包括至少一个附加的用于将轻质油馏分与所述排出物分离的分离鼓。
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