專(zhuān)利名稱(chēng)：精煉操作中為緩解微粒引起的結(jié)垢控制防垢添加劑量的方法和體系的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制引入石油精煉工藝中的防垢添加劑的量的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于結(jié)垢以及由結(jié)垢造成伴隨的效率低下，為石油精煉廠帶來(lái)額外的能源費(fèi)用， 可能每年數(shù)十億美元。更具體地，原油、混合物和餾分在傳熱設(shè)備，例如熱交換器中的熱處理受到不溶浙青質(zhì)和其它污染物(即微粒、鹽等)的沉積的妨礙。此外，已知該浙青質(zhì)和其它有機(jī)物在暴露于高的加熱管表面溫度時(shí)會(huì)熱分解為焦炭。例如，在接收石油類(lèi)型的工藝流的熱交換器中的結(jié)垢能夠由多種機(jī)制引起，包括化學(xué)反應(yīng)、腐蝕、該流中存在的不溶雜質(zhì)的沉積以及由于該工藝流和該熱交換器壁之間的溫度差(ΔΤ)導(dǎo)致不溶的物料的沉積。天然的浙青質(zhì)可以從原油工藝流中沉淀出來(lái)，熱分解形成焦炭并附著到該熱表面上。此外，傳熱操作中固有的高ΔΤ導(dǎo)致在將該工藝流引入該加熱管表面時(shí)表面或皮層的高溫，這有助于不溶微粒的沉淀。結(jié)垢的另一常見(jiàn)原因可歸因于在原油流中發(fā)現(xiàn)有鹽、微粒和雜質(zhì)(例如無(wú)機(jī)污染物)的存在。氧化鐵、硫化鐵、碳酸鈣、二氧化硅、氯化鈉、氯化鈣和其它固體都已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)直接附著到結(jié)垢加熱棒的表面并遍及該焦炭沉積物。不溶沉積物在傳熱設(shè)備中的聚集產(chǎn)生了不需要的絕緣效果并降低了傳熱效率。結(jié)垢還降低了工藝設(shè)備的橫截面積，這降低了流速和希望的壓差并降低了工藝效率。為了克服這些缺點(diǎn)，必須將傳熱設(shè)備離線并機(jī)械清洗或化學(xué)清洗，這導(dǎo)致生產(chǎn)時(shí)間的損失。因此，在該浙青質(zhì)熱分解或變?yōu)榻固恐埃枰獪p少微粒和浙青質(zhì)從該受熱表面的沉淀/附著以防止結(jié)垢。這將改進(jìn)該傳熱設(shè)備的性能，減少或消除為了結(jié)垢緩解努力的計(jì)劃停機(jī)，并降低與該處理行為相關(guān)的能源費(fèi)用。已經(jīng)開(kāi)發(fā)了多種方法以減少結(jié)垢，包括微粒引起的結(jié)垢。例如，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)將基礎(chǔ)原油與一定量的高溶解分散能力(HSDP)原油混合對(duì)緩解結(jié)垢是有利的。例如參見(jiàn)國(guó)際申請(qǐng)?zhí)?PCT/US07/18403 和美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?11/506，901、12/222，760 和 12/222，761，其各自都通過(guò)引用由此整體引入。還發(fā)現(xiàn)在工藝流中加入添加劑對(duì)緩解結(jié)垢，特別是微粒引起的結(jié)垢，是有利的。例如參見(jiàn)美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?1/136，173和61/136，172，其各自都通過(guò)引用由此整體引入。加入添加劑，盡管對(duì)于能源節(jié)約具有很大的作用和價(jià)值，但確實(shí)會(huì)伴隨有成本，包括添加劑自身的成本以及從該工藝下游除去該添加劑的成本。因此，需要使引入該工藝中以實(shí)現(xiàn)希望的結(jié)垢減少的添加劑的量最小化，即僅使用為實(shí)現(xiàn)必須的結(jié)垢防止所需量的添加劑。發(fā)明概述

提供了用于控制烴精煉工藝中結(jié)垢的方法，其包括測(cè)量包括在烴精煉工藝中的那些流的工藝流中微粒的含量(即微粒的濃度)，至少基于所測(cè)得的該工藝流中微粒的含量確定在該流中能夠降低該工藝設(shè)備的微粒引起結(jié)垢的添加劑的有效量，和該添加劑量引入該烴精煉工藝中并對(duì)其量進(jìn)行控制以緩解該結(jié)垢。 依照本發(fā)明的一個(gè)方面，該添加劑的有效量是至少部分基于該原油的相對(duì)結(jié)垢可能性而確定的。提供了用于確定原油的相對(duì)結(jié)垢可能性的方法，其包括獲得至少兩個(gè)測(cè)量值。第一測(cè)量值是與在不存在任何可測(cè)得的微粒的情況下由該原油引起的結(jié)垢量有關(guān)的特征性質(zhì)的測(cè)量值。第二測(cè)量值是表示在存在預(yù)定量的微粒的情況下由該原油引起的結(jié)垢量的特征性質(zhì)的測(cè)量值。然后將該第一和第二測(cè)量值比較以確定該原油的相對(duì)結(jié)垢可能性。本申請(qǐng)還提供了用于控制烴精煉系統(tǒng)中的結(jié)垢的添加劑控制體系，其包括能夠減少烴精煉系統(tǒng)中微粒引起的結(jié)垢的添加劑源、用于將該能夠減少微粒引起的結(jié)垢的添加劑引入該烴精煉系統(tǒng)的工藝流的閥、用于測(cè)量該烴精煉系統(tǒng)的該工藝流中的微粒含量的測(cè)量裝置和用于基于在該工藝流中測(cè)得的微粒含量通過(guò)該閥控制引入該工藝流中的添加劑的量的控制器。優(yōu)選在該工藝裝置的戰(zhàn)略位置引入該添加劑以提高該添加劑的有效性。


現(xiàn)在將結(jié)合附圖描述本申請(qǐng)，其中圖IA是表示微粒測(cè)量裝置D、控制器C和添加劑源S的閥V之間的連通的示例性工藝圖解。圖IB表示該控制器的輸入，將其插入預(yù)選的運(yùn)算器中以為假設(shè)分布的控制體系
確定閥位置。圖IC是描述添加劑引入的可能位置的烴精煉系統(tǒng)的示意圖。圖2是在本申請(qǐng)的實(shí)施例1和2中所用的Alcor熱液體工藝模擬器(HPLS)的示意圖。圖3是表示由于存在微粒含量的提高而使得該防垢劑的效率從60%結(jié)垢減少降低到40%結(jié)垢減少的圖表。圖4是表示微粒/固體對(duì)全原油B的結(jié)垢的影響的圖表。圖5是表示微粒/固體對(duì)全原油C的結(jié)垢的影響的圖表。發(fā)明詳述定義提供以下定義用于解釋而非限制目的。此處所用的術(shù)語(yǔ)“結(jié)垢”通常表示不希望的物料在工藝設(shè)備等的表面上的聚集。此處所用的術(shù)語(yǔ)“微粒引起的結(jié)垢”通常表示主要由于有機(jī)或無(wú)機(jī)微粒的存在而引起的結(jié)垢。有機(jī)微粒包括但不局限于一旦工藝條件改變(例如溫度、壓力或濃度改變) 或進(jìn)料流組成改變(例如由于發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而造成的改變)而從溶液中沉淀出來(lái)的不溶物質(zhì)。無(wú)機(jī)微粒包括但不局限于二氧化硅、氧化鐵、硫化鐵、堿土金屬氧化物、氯化鈉、氯化鈣、 金屬硅酸鹽和金屬鋁硅酸鹽、氯化鎂和其它無(wú)機(jī)鹽。這些微粒的一個(gè)主要來(lái)源來(lái)自在脫鹽工藝和/或其它微粒去除工藝中的不完全去除。此處所用的術(shù)語(yǔ)“粗烴精煉部件”通常表示易于或可能易于結(jié)垢的用于精煉粗烴的工藝，例如石油精煉工藝的設(shè)備或工具。粗烴精煉部件包括但不局限于傳熱部件，例如熱交換器、爐、原油預(yù)熱器、焦化器預(yù)熱器或任意其它預(yù)熱器、FCC淤漿塔底產(chǎn)物處理器、脫丁烷交換器/塔、精煉裝置中的其它進(jìn)料/流出物交換器和爐內(nèi)空氣預(yù)熱器、旋轉(zhuǎn)設(shè)備，例如精煉裝置中的壓縮機(jī)部件，和石化裝置中的蒸氣裂化器/重整爐管。粗烴精煉部件也可以包括其它能夠在其中進(jìn)行傳熱的工藝設(shè)備，例如分餾或蒸餾塔、洗滌器、反應(yīng)器、液體夾套管、管式加熱爐、焦化器和減粘裂化爐。認(rèn)為此處所用的“粗烴精煉部件”包括位于上述粗烴精煉部件中的任一種的內(nèi)部、至少部分構(gòu)成其和/或與其工藝流體直接接觸的管、管道、 擋板和其它工藝傳送機(jī)械裝置。現(xiàn)在將考慮上述定義參照本發(fā)明的各個(gè)方面。
本發(fā)明的一個(gè)方面提供了控制烴精煉工藝中結(jié)垢的方法，其包括測(cè)量與烴精煉部件連通的烴精煉工藝的工藝流中微粒的含量，至少部分基于在該工藝流中測(cè)得的該微粒含量確定能夠減少微粒引起的結(jié)垢的添加劑的有效量，和將該有效量的添加劑引入該烴精煉工藝中以緩解結(jié)垢。在一種實(shí)施方案中，該微粒包括以下中的一種或多種氧化鐵、硫化鐵、碳酸鈣、二氧化硅或其它無(wú)機(jī)鹽。在優(yōu)選實(shí)施方案中，該微粒是氧化鐵。在另一優(yōu)選實(shí)施方案中，該微粒是硫化鐵。在另一優(yōu)選實(shí)施方案中，該無(wú)機(jī)鹽選自氯化鈉和氯化鈣。在一種實(shí)施方案中，至少部分基于在該工藝流中實(shí)時(shí)測(cè)得的微粒含量，將該有效量的添加劑連續(xù)地、周期性地或以變化的注入速率實(shí)時(shí)引入該烴精煉工藝中?？蛇x地，至少部分基于在預(yù)定時(shí)間段在該工藝流中測(cè)得的該微粒含量將該有效量的添加劑引入該烴精煉工藝中。例如，通常優(yōu)選基于在至少4小時(shí)或8小時(shí)或12小時(shí)或24小時(shí)的時(shí)間段測(cè)得的微粒含量來(lái)確定該添加劑的有效量。可選地，當(dāng)工藝條件發(fā)生改變或原料發(fā)生改變時(shí)，基于進(jìn)行的測(cè)量來(lái)確定新的添加劑添加速率。更優(yōu)選基于測(cè)得的微粒的實(shí)時(shí)含量實(shí)時(shí)確定添加劑的有效量。依照本發(fā)明的另一方面，至少部分基于在存在微粒的情況下該工藝流中存在的原油的相對(duì)結(jié)垢可能性確定添加劑的有效量。具體地且為了解釋而非限制的目的，該工藝流的相對(duì)結(jié)垢可能性能夠通過(guò)以下測(cè)量獲得表示在不存在任何可測(cè)得的微粒的情況下由該原油引起的結(jié)垢量的特征的第一測(cè)量值，獲得表示在存在預(yù)定量的微粒的情況下由該原油引起的結(jié)垢量的特征的第二測(cè)量值；并將該第一測(cè)量值與該第二測(cè)量值進(jìn)行比較以確定該原油的相對(duì)結(jié)垢可能性。在另一實(shí)施方案中，基于該原油摻和物的傳熱能力對(duì)該第一測(cè)量值和第二測(cè)量值進(jìn)行歸一化。即，將該表示結(jié)垢的測(cè)量值歸一化以使得不使除了結(jié)垢之外的各種能夠降低該原油摻和物的傳熱能力的情況影響該用于表示結(jié)垢的值。例如，環(huán)境條件(例如周?chē)鷾囟鹊淖兓?能夠?qū)υ摫硎窘Y(jié)垢量的特征具有影響，因?yàn)閭鳠岬慕档湍軌驓w因于這些環(huán)境影響，而不歸因于傳熱設(shè)備(例如熱交換器)的結(jié)垢。通過(guò)用原油摻和物的傳熱能力對(duì)所得到的值進(jìn)行歸一化，分離出結(jié)垢的影響，且其更適合與其它歸一化值進(jìn)行比較。在本申請(qǐng)的另一實(shí)施方案中，對(duì)至少兩種不同的原油重復(fù)該工藝，將第一原油摻和物的相對(duì)結(jié)垢可能性與該第二原油摻和物的相對(duì)結(jié)垢可能性進(jìn)行比較。該相對(duì)結(jié)垢可能性能夠用于選擇烴精煉工藝中所用的原油。依照本發(fā)明的另一方面，提供了添加劑控制體系以控制烴精煉系統(tǒng)中的結(jié)垢，其包括能夠降低烴精煉系統(tǒng)中微粒引起的結(jié)垢的添加劑源、用于將該能夠降低微粒引起的結(jié)垢的添加劑引入該烴精煉系統(tǒng)的工藝流中的閥、用于測(cè)量該烴精煉系統(tǒng)的工藝流中的微粒含量的測(cè)量裝置、和用于基于在該工藝流中測(cè)得的微粒含量通過(guò)該閥控制引入該工藝流中的添加劑的量的控制器。在優(yōu)選實(shí)施方案中，將該添加劑在戰(zhàn)略位置和/或以適當(dāng)分散該添加劑的方式引入該工藝中，以提高其效率。 在一個(gè)特定的實(shí)施方案中，該粗烴精煉部件選自熱交換器、爐、原油預(yù)熱器、焦化器預(yù)熱器、FCC淤漿塔底產(chǎn)物處理器、脫丁烷交換器、脫丁烷塔、進(jìn)料/流出物交換器、爐內(nèi)空氣預(yù)熱器、閃蒸壓縮機(jī)部件、蒸氣裂化器、蒸氣重整器、蒸餾塔、分餾塔、洗滌器、反應(yīng)器、 液體夾套管、管式加熱爐、焦化器和減粘裂化爐。在優(yōu)選實(shí)施方案中，該粗烴精煉部件是熱交換器。下面提供了本發(fā)明的示例性的其它實(shí)施方案，用于解釋目的而非用于限制目的。本申請(qǐng)的示例件控制體系圖IA是顯示微粒測(cè)量裝置D、控制器C和添加劑源S的閥V之間的連通的示例性工藝圖解。該示例性工藝圖解包括能夠減少烴精煉系統(tǒng)中微粒引起的結(jié)垢的添加劑源。該添加劑源與該烴精煉系統(tǒng)的工藝流通過(guò)閥“V”流體連通。此處所用的閥的定義是廣義的， 能夠是任意能夠控制添加劑引入到該工藝流中的適合的機(jī)械裝置。選擇將該添加劑引入該工藝中的注入點(diǎn)位置以提高其效率。例如，如果選擇的添加劑是由于添加劑化學(xué)性質(zhì)而需要一些時(shí)間以完成防垢反應(yīng)的添加劑，那么應(yīng)當(dāng)考慮該工藝流程和管道細(xì)節(jié)提供有效的應(yīng)用以提供足夠的滯留時(shí)間。圖IA中的控制器“C”基于通過(guò)測(cè)量裝置“D”得到的微粒含量信息和/或關(guān)于工藝流“P”中存在的原油的相對(duì)結(jié)垢可能性的輸入值控制閥“V”。該控制器、測(cè)量裝置和閥是分散型控制體系(DSC)的部件，且本領(lǐng)域技術(shù)人員可依照此處公開(kāi)的方法和系統(tǒng)對(duì)其改進(jìn)。 分散型控制體系可獲自例如 Honeywell International Inc. (Morristown, NJ)、Emerson Process Management division of Emerson Electric Company(St. Louis, M0),包 f舌 Fisher-Rosemount產(chǎn)品(Eden Prairie,MN) ；Yokogawa Corporation of America(Newnan, GA)禾口 Shinkawa，SEC of America (Ocean Isle Beach, NC)。該測(cè)量裝置“D”測(cè)量工藝流“P”中的微粒含量。該測(cè)量裝置“D”與控制器“C” 連通，其又與閥“V”連通(如下所述)。能夠用于本專(zhuān)利申請(qǐng)中的示例性裝置描述于例如美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4，506，543、5，121，629和3，710，615，其各自通過(guò)引用由此整體引入。適合的測(cè)量裝置在市場(chǎng)上能夠獲自例如 Stanhope-Seta (Surrey，UK)、Horiba Instruments Inc. (Irvine, CA)禾口 Nanosight Ltd. (Salisbury，！ )。在非限定性的示例性實(shí)施方案中，該測(cè)量裝置“D”測(cè)定烴精煉操作中工藝流中的鈣、鎂和/或鈉的含量。在第二示例性實(shí)施方案中，該測(cè)量裝置“D”使用在線視頻顯微鏡和合適的微粒識(shí)別運(yùn)算器以確定該微粒的含量和/或光學(xué)特征。該測(cè)量裝置測(cè)量的特定微粒能夠不同，且沒(méi)有限制。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠基于在特定的微粒存在下易于結(jié)垢的特定的精煉系統(tǒng)和原油組合物(例如原油摻和物)選擇適合的微粒進(jìn)行測(cè)量。除了接收該工藝流“P”中的微粒含量或作為其替代，該控制器能夠接收基于該工藝流的結(jié)垢傾向的輸入值。該工藝流“P”的結(jié)垢傾向預(yù)測(cè)該工藝流在用該測(cè)試裝置“D”測(cè)量的微粒含量處理時(shí)將如何作出反應(yīng)。例如，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些原油摻和物比另一些更容易造成微粒引起的結(jié)垢。在精煉系統(tǒng)中使用具有較大相對(duì)結(jié)垢可能性的原油摻和物時(shí)，與之前發(fā)現(xiàn)具有低的相對(duì)結(jié)垢可能性的原油摻和物相比，對(duì)于給定的微粒含量，將需要引入較大量的添加劑。使用預(yù)定的運(yùn)算器，該控制器C將基于以下中的一種或多種向閥V輸出信號(hào)(a) 在該工藝流中測(cè)得的微粒含量；和(b)該工藝流的一種或多種組分的相對(duì)結(jié)垢可能性(例如該工藝流的主要組分的原油摻和物的相對(duì)結(jié)垢可能性)。圖IB描述了該控制器的示例性輸入，將其插入預(yù)定的運(yùn)算器中以作為假設(shè)分布的控制體系的一部分確定閥位置。本發(fā)明的實(shí)施方案也能夠使用微粒的識(shí)別運(yùn)算器，其能夠進(jìn)一步幫助確定閥位置以為該精煉工藝提供所希望的添加劑量。例如，在本申請(qǐng)的方法和系統(tǒng)中能夠使用美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6，649，416中描述的運(yùn)算器和傳感器，該專(zhuān)利由此通過(guò)引用整體引入。在一個(gè)特別的實(shí)施方案中，該控制器將微粒含量和相對(duì)結(jié)垢可能性都作為考慮因素。可選地，該控制器能夠僅基于微粒含量或僅基于相對(duì)結(jié)垢可能性控制該閥。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠調(diào)節(jié)該運(yùn)算器以使兩種組分各種的相對(duì)貢獻(xiàn)最適合其所應(yīng)用的特定精煉工藝。例如，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)觀察表明該控制體系對(duì)該特定精煉系統(tǒng)的微粒含量變化的響應(yīng)不足時(shí)， 能夠提高測(cè)得的微粒含量因素的相對(duì)貢獻(xiàn)。類(lèi)似地，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)條件表明該控制體系對(duì)特定精煉系統(tǒng)所測(cè)得的微粒含量的微小波動(dòng)響應(yīng)過(guò)大時(shí)，能夠降低該工藝流中所測(cè)得的微粒含量的相對(duì)貢獻(xiàn)。該控制器“C”與閥(限流器)“V”連通。該閥能夠是任合適合調(diào)節(jié)引入該工藝流中的添加劑的所希望含量或流速的機(jī)械裝置。實(shí)例包括球閥、蝶形閥、閘式閥、止回閥、直角轉(zhuǎn)彎閥、衛(wèi)生閥、電磁控制閥和適用于根據(jù)引入添加劑的形式和典型流量控制減少微粒引起結(jié)垢的添加劑的流速的任意其它閥?？蛇x地，能夠使用變速計(jì)量泵將該添加劑注入該工藝中，其中基于測(cè)得的微粒濃度控制該泵的速度。閥在市場(chǎng)上能夠獲自例如Fischer Process Industries(Suwanee, GA)、United Valve(Houston, TX)禾口 Sulzer Valves(Rancho Santa Margarita, CA)。在一種實(shí)施方案中，該測(cè)量裝置位于熱交換器或其它粗烴精煉部件，特別是容易微粒引起結(jié)垢的烴精煉部件的緊上游。類(lèi)似地，在一種實(shí)施方案中，將該添加劑在熱交換器或其它粗烴精煉部件，特別是烴精煉部件的緊上游引入該工藝流?？蛇x地，該測(cè)量裝置可位于其它烴精煉部件的緊上游或否則與其緊相鄰，該其它烴精煉部件例如但不局限于熱交換器、爐、原油預(yù)熱器、焦化器預(yù)熱器、FCC淤漿塔底產(chǎn)物處理器、脫丁烷交換器、脫丁烷塔、進(jìn)料/流出物交換器、爐內(nèi)空氣預(yù)熱器、閃蒸壓縮機(jī)部件、 蒸氣裂化器、蒸氣重整器、蒸餾塔、分餾塔、洗滌器、反應(yīng)器、液體夾套管、管式加熱爐、焦化器和減粘裂化爐?？蛇x地，該添加劑可被引入上游工藝裝置，例如脫鹽器中以提高那里的微粒去除效率，并通過(guò)降低微粒濃度緩解微粒對(duì)下游的其它裝置的結(jié)垢作用。例如，能夠?qū)⑺苄蕴砑觿┘尤牖旌祥y的上游以改善脫鹽操作的操作。測(cè)量結(jié)垢和測(cè)量相對(duì)結(jié)垢可能性(RFP)可通過(guò)例如在Alcor熱液體工藝模擬器(HPLS)中測(cè)試原油摻和物而 測(cè)量結(jié)垢。這種裝置的實(shí)例示于圖2中，并在市場(chǎng)上可獲自Alcor Petroleum Corporation(Westbury， NY)。該裝置包含受熱桿，在其上以恒定的入口溫度通過(guò)原油摻和物的流。熱量從該桿(其模擬熱交換器)傳遞給該原油摻和物，并測(cè)量在該原油摻和物離開(kāi)該裝置時(shí)的溫度。在該非限制性實(shí)施例中，表征結(jié)垢量的特征是在預(yù)定時(shí)間時(shí)出口原油溫度與在該實(shí)驗(yàn)中的任意時(shí)間觀察到的最大出口原油溫度之差(ΔΤ)ΔΤ= (T出口-T出鳩大)等式1該溫度的降低，即從該桿傳熱的降低，能夠歸因于在該桿上發(fā)生的結(jié)垢。如上所述，能夠基于所測(cè)試原油的傳熱能力將表征結(jié)垢量的特征的測(cè)量值進(jìn)行歸一化。例如，參照?qǐng)D2和上述Alcor熱液體工藝模擬器(HPLS)，能夠如下所示確定以下“無(wú)量綱 Δ T” 或 “dim Δ T”:dimAT= (Τ出口-Τ出鳩大)/ (Τ桿-Τ出口最大)等式2分母考慮了所測(cè)試油的傳熱能力。該dimAT是表征已經(jīng)基于原油的傳熱能力歸一化的結(jié)垢量的特征的非限制實(shí)例。第一結(jié)垢測(cè)量能夠使用Alcor熱液體工藝模擬器(HPLQ在不存在微粒的情況下進(jìn)行，將其與在存在預(yù)選量的微粒的情況下使用Alcor熱液體工藝模擬器(HPLQ進(jìn)行的第二結(jié)垢測(cè)量進(jìn)行比較。這兩種測(cè)量的比較提供了該原油摻和物的相對(duì)結(jié)垢可能性。下面顯示了對(duì)給定原油的相對(duì)結(jié)垢可能性的一種這種定量方式，其中dimAT是在不存在微粒的情況下原油“A”的結(jié)垢測(cè)量值，dim Δ T200是在存在200ppm的給定微粒的情況下原油“Α”的結(jié)垢測(cè)量值RFPa = (dim Δ T200_dim Δ Τ) / (dim Δ Τ)等式 3注意等式1-3和上面的描述僅是通過(guò)實(shí)例的方式提供的；本發(fā)明的方法和系統(tǒng)并不限制于此處所述的該特定的運(yùn)算器和等式。在各種實(shí)施方案中，將所用的運(yùn)算器歸一化以提供與絕對(duì)值不同的結(jié)垢的單位測(cè)量值?？蛇x地，能夠基于其結(jié)垢速率與“標(biāo)準(zhǔn)結(jié)垢速率”的比較(例如標(biāo)準(zhǔn)結(jié)垢速率的倍數(shù)或分?jǐn)?shù))測(cè)量結(jié)垢。該標(biāo)準(zhǔn)結(jié)垢速率是使用特別的流體(例如特定的限定類(lèi)型的原油) 在特定的恒定條件在特定裝置中運(yùn)行特定的時(shí)間測(cè)得的結(jié)垢的單位量。能夠分別在存在和不存在特定量的微粒的情況下測(cè)量結(jié)垢速率。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠開(kāi)發(fā)其它技術(shù)和裝置用于測(cè)量在存在和不存在微粒的情況下顯示的結(jié)垢并將其定量。例如，可選的測(cè)量結(jié)垢的方法包括但不局限于由顯微鏡 (包括視頻顯微鏡)基于例如對(duì)表面上聚集的物料的目測(cè)的測(cè)量。顯微鏡在市場(chǎng)上可獲自例如 Olympus Corporation (Center Valley, PA)禾口 YSC Technologies (Fremont，CA)。也能夠通過(guò)測(cè)量沉積在表面上的物料的質(zhì)量或通過(guò)表面光度測(cè)定法或測(cè)量表面上的沉積物厚度而確定結(jié)垢。測(cè)量所述沉積物料的灰分含量能夠顯示存在或不存在無(wú)機(jī)微粒，如例如在共同轉(zhuǎn)讓共同待決的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?1/173，979 (公開(kāi)號(hào)US 2006/0014296) 中所述，其由此通過(guò)引用整體引入。對(duì)沉積物料的原子H C比的測(cè)量能夠顯示存在或不存在有機(jī)微粒污染物，如例如在共同轉(zhuǎn)讓共同待決的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?1/173，979(公開(kāi)號(hào) US 2006/0014296)中所述，其由此通過(guò)引用整體引入?？蛇x地，能夠測(cè)量在熱交換器或其它粗烴精煉部件兩側(cè)的壓降或流動(dòng)阻力，例如通過(guò)測(cè)量與該粗烴精煉部件緊相鄰的小孔處的壓降，和/或通過(guò)測(cè)量該粗烴精煉部件附近的共鳴器的頻移，如例如在共同轉(zhuǎn)讓共同待決的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?1/710，657(公開(kāi)號(hào)US 2007/0199379)中所述，其由此通過(guò)引用整體引入。也能夠使用高溫結(jié)垢裝置(HTFU)測(cè)量結(jié)垢。此外，除了上述Alcor HPLS之外，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠選擇任選地使用一種或多種上述測(cè)量結(jié)垢的方法的其它裝置。例如，能夠使用在高壓釜或通流管高壓釜裝置中的取樣管和板，例如在國(guó)際公開(kāi)號(hào)WO 2005/113726的實(shí)施例6中所述的高壓釜裝置，由此將其通過(guò)引用引入。能夠依照本申請(qǐng)的方法和系統(tǒng)使用的其它裝置包括有機(jī)沉積裝置， 和在 Heat Exchanger Design Handbook，Τ. Kuppan，CRC 印刷(2000)的第八章中公開(kāi)的那些裝置，由此通過(guò)引用將其整體引入。然而，理解到本申請(qǐng)并不限定于此處公開(kāi)的用于測(cè)量結(jié)垢的裝置和方法。本申請(qǐng)的添加劑本申請(qǐng)的添加劑通?？扇苡诘湫偷臒N精煉流中，且因此能夠單獨(dú)或與其它有助于減少結(jié)垢或提高一些其它工藝參數(shù)以改善該精煉工藝的添加劑一起直接添加到該工藝流中。此處公開(kāi)的方法和系統(tǒng)能夠使用任意能夠減少烴精煉系統(tǒng)中微粒引起的結(jié)垢的適合的添加劑。為了解釋而非限制的目的，適合的添加劑的實(shí)例包括聚烷基琥珀酸衍生物， 包括硼改性的聚烷基琥珀酸衍生物，例如U. S. S. N. 61/136，172中所述的那些添加劑；和金屬磺酸鹽添力口劑，例如U. S. S. N. 61/136，173中所述的那些。各個(gè)這些申請(qǐng)都由此通過(guò)引用整體引入。本申請(qǐng)的一種實(shí)施方案提供了基于該工藝中所用的原油或原油摻和物的相對(duì)結(jié)垢可能性選擇適合的添加劑的方法。例如，如果該原油的相對(duì)結(jié)垢可能性特別高，那么工藝經(jīng)濟(jì)性可以證明使用價(jià)格更高的添加劑的合理性?？蛇x地，如果該原油或原油摻和物的相對(duì)結(jié)垢可能性較低，那么能夠使用價(jià)格更低的添加劑。因此在選擇用于原油是主要組分的精煉工藝的特定添加劑中使用關(guān)于該原油的結(jié)垢易受性的信息。本申請(qǐng)的添加劑能夠以固體(例如粉末或微粒)或優(yōu)選以液體形式直接提供到該工藝流中。如下所述，能夠?qū)⒃撎砑觿﹩为?dú)或與其它組分一起加入以形成用于減少結(jié)垢 (例如微粒引起的結(jié)垢)的組合物。能夠使用任意適于將該添加劑引入該工藝流的技術(shù)和機(jī)械裝置，如本領(lǐng)域技術(shù)人員基于其被使用的工藝所知的那樣。本申請(qǐng)的添加劑提供在防止結(jié)垢，包括微粒引起的結(jié)垢的組合物中。除了本申請(qǐng)的添加劑，該組合物能夠任選地另外包含用于該添加劑的疏水油增溶劑和/或用于該添加劑的分散劑。適合的增溶劑可包括例如表面活性劑、羧酸增溶劑，例如美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4，368，133 中公開(kāi)的含氮無(wú)磷的羧基增溶劑，由此通過(guò)引用將其整體引入。在由此通過(guò)引用將其整體引入的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4，368，133中，還公開(kāi)了能夠包括在本申請(qǐng)的組合物中的表面活性劑能夠包括例如陽(yáng)離子、陰離子、非離子或兩性中任一種類(lèi) MW^MiSft^lJoMcCutcheon ^ "Detergents and Emulsifiers'M978, North American Edition,由 McCutcheon' s Division 公開(kāi)，MC Publishing Corporation, Glen Rock, New Jersey, U. S. A.，包括第17-33頁(yè)，由此通過(guò)引用將其整體引入。本申請(qǐng)的組合物還可以任選包括例如粘度指數(shù)改進(jìn)劑、消泡劑、抗磨劑、破乳劑、 抗氧化劑和其它腐蝕抑制劑。注意水可能對(duì)含硼添加劑具有不利的影響。因此，在具有最少量的水的工藝位置添加含硼添加劑是適合的。此外，本申請(qǐng)的添加劑能夠與解決本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員已知的本身可能存在于油精煉工藝中的其它問(wèn)題的其它相容的組分一起添加。實(shí)施例借助下面所示的實(shí)施例進(jìn)一步描述本申請(qǐng)。該實(shí)施例的用途僅是解釋性的而絕不限制本發(fā)明或任意示例性條款的范圍和含義。同樣，本發(fā)明并不限制于此處所述的特別優(yōu)選的實(shí)施方案。事實(shí)上，在閱讀了本說(shuō)明書(shū)時(shí)，本發(fā)明的很多改進(jìn)和變化對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將是顯而易見(jiàn)的。因此本發(fā)明僅由附加權(quán)利要求的條款以及該權(quán)利要求授權(quán)的等價(jià)方式的全部范圍所限制。實(shí)施例1圖2顯示了用于測(cè)量由給定的原油在模擬熱交換器中提供的相對(duì)結(jié)垢的Alcor測(cè)試構(gòu)造。該測(cè)試裝置包括包含原油進(jìn)料供應(yīng)的儲(chǔ)罐。將該進(jìn)料供應(yīng)加熱到選定的溫度(例如150°C/302 °F )。外殼包含垂直方向的受熱桿。該受熱桿通常是由碳鋼制成的。該受熱桿模擬熱交換器中的桿。將該受熱桿電加熱到預(yù)定溫度(例如370°C /698 T )，并在該測(cè)試過(guò)程中保持在該溫度。將該進(jìn)料供應(yīng)以恒定流速(例如3. OmL/分鐘)泵送越過(guò)該受熱桿。將該廢進(jìn)料供應(yīng)收集在該儲(chǔ)罐的頂部部分中。將該廢進(jìn)料供應(yīng)與未處理的進(jìn)料供應(yīng)油通過(guò)密封活塞隔開(kāi)，從而允許一次通過(guò)操作。用氮?dú)鈱?duì)該系統(tǒng)加壓(例如400-500psig)以確保在測(cè)試過(guò)程中氣體保持溶解在該油中。記錄本體液體入口和出口溫度以及桿表面的熱電偶讀數(shù)。測(cè)量包含300wppm天然氧化鐵微粒的原油A (作為可過(guò)濾固體測(cè)量)。一旦添加 250wppm的HSDP防垢樹(shù)脂，結(jié)垢就會(huì)有約60%的減少。然而，在通過(guò)向該結(jié)垢原油摻和物中再加入200wppm氧化鐵而提高微粒含量時(shí)，在同樣添加250wppm的相同的HSDP防垢樹(shù)脂時(shí)結(jié)垢的減少僅為約40%。如果存在在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，那么將觀察到其它微粒質(zhì)的尖峰，且因此能夠使用另外的防垢添加劑以維持結(jié)垢量更優(yōu)選減少60%。該結(jié)果示于圖3中。實(shí)施例2在恒定表面溫度測(cè)試過(guò)程中，污垢形成、沉積并聚集在受熱表面上。該污垢沉積物的有機(jī)部分熱分解成焦炭。該焦炭沉積物造成絕緣作用，這降低了該表面加熱通過(guò)其上的油的效率和/或能力。隨著結(jié)垢的繼續(xù)，導(dǎo)致的該出口本體液體溫度的降低隨時(shí)間繼續(xù)。這種溫度的降低能夠表示為出口液體Δ T或dT，且能夠取決于原油/混合油的類(lèi)型、測(cè)試條件和/或其它作用，例如鹽、沉積物或其它結(jié)垢促進(jìn)材料的存在。通常，Alcor結(jié)垢測(cè)試進(jìn)行 180分鐘。由出口液體溫度總降低量所測(cè)得的總結(jié)垢量表示為ΔΤ180或dT180。Alcor無(wú)量綱AT(DimAT或Dim dT)。該Alcor結(jié)垢測(cè)試模擬提供了對(duì)由于污垢沉積造成的傳熱阻力的測(cè)量。從油出口溫度，在圖2中標(biāo)記為T(mén)a口，能夠得到該阻力的簡(jiǎn)單測(cè)量。在該實(shí)施例中，Alcor以圖2中描繪運(yùn)行，該ΔΤ180值發(fā)現(xiàn)為-43°C。該值是負(fù)值， 且反映了在180分鐘測(cè)試之后在該恒溫桿上沉積的污垢層。該ΔΤ值提供了比較由不同油引起的相對(duì)傳熱阻力的區(qū)別的簡(jiǎn)單方法。例如，小的負(fù)值表示形成了較少的沉積物和較低的結(jié)垢程度，而大的負(fù)值表示形成了較多的沉積物且較高的結(jié)垢程度。在對(duì)不同油進(jìn)行相對(duì)比較時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮所測(cè)試的油的傳熱特征(粘度、密度、熱容等)。這是因?yàn)榫哂休^高熱容的油在測(cè)試過(guò)程中能夠?qū)е赂叩淖畲笥统隹跍囟?。在添加有固體/微粒的情況中，懸浮固體的濃度能夠影響傳熱并影響最大油出口溫度。除了結(jié)垢之外，環(huán)境條件(例如波動(dòng)的環(huán)境溫度)也能夠影響所達(dá)到的最大油出口溫度。通過(guò)對(duì)這些不同傳熱影響的校正，能夠更一致地進(jìn)行不同油和不同測(cè)試操作之間的相對(duì)等級(jí)評(píng)價(jià)。這種校正是通過(guò)將該ΔΤ如上所述除以在各實(shí)驗(yàn)過(guò)程中從來(lái)自該桿所傳遞的熱量的量度而實(shí)現(xiàn)的，其中所述傳遞熱量的量度簡(jiǎn)單地為桿溫度減去最大出口溫度，如下等式中所示dimAT= (T出口-T出鳩大)/(T桿-T出鳩大)等式2因?yàn)樽詈蟮臄?shù)值是無(wú)單位的，因此其被稱(chēng)為無(wú)量綱ΔΤ或“dimAT”，且也能夠被稱(chēng)為結(jié)垢可能性(FP)。例如如圖2中所示，該dimAT180值計(jì)算為-0.53。在該實(shí)施例中將會(huì)記錄的該FP值為0. 53。整個(gè)原油和混合油的結(jié)垢可能性(FP)因子需要包括微粒對(duì)該烴精煉系統(tǒng)結(jié)垢的影響。一些原油已經(jīng)顯示比其它的在受到微粒/固體存在的影響程度方面更敏感。提供下面的實(shí)施例以證實(shí)這種“敏感性”并支持對(duì)具有和不具有固體進(jìn)行測(cè)試的需要。少量原油已經(jīng)顯示除非存在微粒而不會(huì)結(jié)垢。該FP因子記錄為其在180分鐘之后的最終Alcor Dim dT。添加有微粒的FP因子記錄為FP·，并反映了在180分鐘之后的最終Alcor DimdT并反映了添加200ppm固體的整個(gè)原油的結(jié)垢的敏感性。下述實(shí)施例顯示了來(lái)自?xún)煞N經(jīng)過(guò)濾以除去天然微粒的原油(一種中等結(jié)垢，一種不結(jié)垢)的Alcor結(jié)垢數(shù)據(jù)。還包括了證實(shí)包括200ppm微粒(無(wú)機(jī)微粒)影響的結(jié)果。在各情況中，結(jié)垢顯著提高。原油B(中等結(jié)垢)FP = 0. 24 FP200 = 0 . 36注意存在微粒使得結(jié)垢提高了 50%，該相應(yīng)結(jié)垢可能性能夠定量為0. 5。結(jié)果示于圖4中。原油C (高度結(jié)垢)FP = 0 FP200 = 0 . 33注意在引入微粒之后結(jié)垢從0提高到高度結(jié)垢。結(jié)果示于圖5中。因此，與原油B相比，對(duì)原油C而言，微粒的存在對(duì)結(jié)垢具有更重大得多的影響。本發(fā)明的范圍并不受到此處所述的具體實(shí)施方案的限制。事實(shí)上，除了此處所述的那些，從之前的描述和附圖中，本發(fā)明的各種改進(jìn)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將變得顯而易見(jiàn)。這種改進(jìn)意于落入附加權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到所有數(shù)值都是近似值且提供用于解釋。在該申請(qǐng)全文中引用了專(zhuān)利、專(zhuān)利申請(qǐng)、公開(kāi)文件、產(chǎn)品說(shuō)明和協(xié)議，其各自的內(nèi)容都通過(guò)弓I用整體引入此處用于所有目的。
權(quán)利要求
1.一種控制烴精煉工藝中結(jié)垢的方法，其包括(a)測(cè)量與烴精煉部件連通的所述烴精煉工藝的工藝流中的微粒含量；(b)至少部分基于在所述工藝流中測(cè)得的所述微粒含量，確定能夠減少微粒引起的結(jié)垢的添加劑的有效量；和(c)將有效量的添加劑引入所述烴精煉工藝。
2.權(quán)利要求1的方法，其中至少部分基于在所述工藝流中實(shí)時(shí)測(cè)得的微粒含量，將有效量的添加劑實(shí)時(shí)引入所述烴精煉工藝。
3.權(quán)利要求1的方法，其中至少部分基于在所述工藝流中在預(yù)定時(shí)間段測(cè)得的所述微粒含量，將有效量的添加劑引入所述烴精煉工藝。
4.權(quán)利要求3的方法，其中所述預(yù)定時(shí)間段是至少4小時(shí)。
5.權(quán)利要求3的方法，其中所述預(yù)定時(shí)間段是至少8小時(shí)。
6.權(quán)利要求1的方法，其中至少部分基于在微粒存在的情況下，在所述工藝流中存在的原油的相對(duì)結(jié)垢可能性，確定添加劑的有效量。
7.權(quán)利要求6的方法，其中由以下方法確定所述相對(duì)結(jié)垢可能性，所述方法包括(a)在不存在任何可測(cè)得的微粒的情況下，獲得由原油引起的指示特征的結(jié)垢量的第一測(cè)量值；(b)在預(yù)定量的微粒存在的情況下，獲得由原油引起的指示特征的結(jié)垢量的第二測(cè)量值；(c)將所述第一測(cè)量值與所述第二測(cè)量值進(jìn)行比較以確定原油的相對(duì)結(jié)垢可能性。
8.權(quán)利要求7的方法，其中基于原油的傳熱能力，使所述第一測(cè)量值和第二測(cè)量值歸一化。
9.權(quán)利要求7的方法，其中所述粗烴精煉部件選自熱交換器、爐、原油預(yù)熱器、焦炭預(yù)熱器、FCC淤漿塔底產(chǎn)物處理器、脫丁烷交換器、脫丁烷塔、進(jìn)料/流出物交換器、爐內(nèi)空氣預(yù)熱器、閃蒸壓縮機(jī)部件、蒸氣裂化器、蒸氣重整器、蒸餾塔、分餾塔、洗滌器、反應(yīng)器、液體夾套罐、管式加熱爐、焦化器和減粘裂化爐。
10.權(quán)利要求9的方法，其中所述粗烴精煉部件是熱交換器。
11.權(quán)利要求9的方法，其中所述微粒包括以下物質(zhì)中的一種或多種氧化鐵、硫化鐵、 碳酸鈣、金屬硅酸鹽、金屬鋁硅酸鹽、二氧化硅或無(wú)機(jī)鹽。
12.權(quán)利要求11的方法，其中所述無(wú)機(jī)鹽選自氯化鈉和氯化鈣。
13.一種用于控制烴精煉系統(tǒng)中的結(jié)垢的添加劑控制體系，其包括(a)能夠在烴精煉系統(tǒng)中減少微粒引起的結(jié)垢的添加劑源；(b)用于將所述能夠減少微粒引起的結(jié)垢的添加劑引入所述烴精煉系統(tǒng)工藝流的閥；(c)用于測(cè)量在所述烴精煉系統(tǒng)工藝流中的微粒含量的測(cè)量裝置；(d)基于在所述工藝流中測(cè)得的微粒含量，通過(guò)所述閥控制引入所述工藝流中添加劑量的控制器。
14.權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中在所述工藝流中測(cè)得的微粒含量是實(shí)時(shí)發(fā)生的。
15.權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中在所述工藝流中測(cè)得的微粒含量基于在預(yù)定時(shí)間段獲得的測(cè)量值。
16.權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中基于在所述工藝流中存在的原油的相對(duì)結(jié)垢可能性，所述控制器接收輸入。
17.權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中所述微粒測(cè)量裝置包括顯微鏡和微粒識(shí)別運(yùn)算器。
18.一種確定原油的相對(duì)結(jié)垢可能性的方法，其包括(a)在不存在任何可測(cè)得的微粒的情況下，獲得由原油引起的指示特征的結(jié)垢量的第一測(cè)量值；(b)在預(yù)定量的微粒存在的情況下，獲得由原油引起的指示特征的結(jié)垢量的第二測(cè)量值；(c)將所述第一測(cè)量值與所述第二測(cè)量值進(jìn)行比較，以確定原油的相對(duì)結(jié)垢可能性。
19.權(quán)利要求18的方法，其中基于所述原油摻和物的傳熱能力，使所述第一測(cè)量值量和第二測(cè)量值歸一化。
20.權(quán)利要求18的方法，其中對(duì)至少兩種不同的原油重復(fù)所述工藝，并將在步驟(c)中第一原油摻和物的相對(duì)結(jié)垢可能性與在步驟(c)中獲得的第二原油摻和物的相對(duì)結(jié)垢可能性進(jìn)行比較。
21.權(quán)利要求18的方法，其中使用所述相對(duì)結(jié)垢可能性來(lái)選擇將在烴精煉工藝中使用的原油。
22.權(quán)利要求18的方法，其中至少部分基于所述原油的相對(duì)結(jié)垢可能性，確定能夠減少微粒引起結(jié)垢的添加劑量。
23.權(quán)利要求22的方法，其中至少部分基于所述烴精煉工藝的工藝流中微粒量的實(shí)時(shí)測(cè)量值，進(jìn)一步確定添加劑的量。
24.權(quán)利要求18的方法，其中基于所述原油的相對(duì)結(jié)垢可能性選擇添加劑的類(lèi)型。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于控制烴精煉工藝中的結(jié)垢的方法和系統(tǒng)，其包括測(cè)量與烴精煉部件連通的該烴精煉工藝的工藝流中的微粒含量，至少部分基于在該工藝流中測(cè)得的該微粒含量確定能夠減少微粒引起的結(jié)垢的添加劑的有效量，和將該有效量的添加劑引入該烴精煉工藝。
文檔編號(hào)C10G75/04GK102177224SQ200980140307
公開(kāi)日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2009年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月9日
發(fā)明者喬治·A·盧茲, 克里斯·A·賴(lài)特, 彼得·W·雅各布森, 曼紐爾·S·阿爾瓦雷斯, 格倫·B·布龍斯, 沙倫·A·費(fèi)伊勒 申請(qǐng)人:?？松梨谘芯抗こ坦?br>