延遲焦化工藝的制作方法
【專利說明】
[0001] 本分案申請(qǐng)是2012年10月15日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?01180019297. 0的發(fā)明名稱為 "延遲焦化工藝"的原申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] -方面，本文公開的實(shí)施例涉及從含有能夠裂解以生產(chǎn)碳的化合物的液體生產(chǎn)焦 炭。另一方面，本文公開的實(shí)施例涉及一種稱為延遲焦化的工藝。另一方面，本文公開的實(shí) 施例涉及一種延遲焦化加熱器，其具有用于加熱焦化原料的多重并行蛇形加熱線圈。
【背景技術(shù)】
[0003] 焦化可被認(rèn)為是劇烈的熱裂解工藝，其中，最終產(chǎn)品之一包括碳，例如焦炭。延遲 焦化工藝最初被開發(fā)來用于通過原料(例如減壓渣油和熱焦油）的劇烈裂解來生產(chǎn)焦炭和 較低分子量的烴，以最小化精煉廠的殘?jiān)彤a(chǎn)量。美國(guó)專利No. 4, 049, 538和4, 547, 284 示出了延遲焦化工藝的例子，其公開內(nèi)容通過引用并入本文中。
[0004] 延遲焦化工藝通常包括當(dāng)原料以高速通過管道進(jìn)料時(shí)在管加熱器的導(dǎo)管或管道 中把原料加熱到高于裂解溫度的溫度。最佳的操作包括進(jìn)料速率的使用，例如以最小化在 管加熱器的加熱管道中實(shí)際形成的碳。管加熱器通常被可互換地稱為焦化裝置加熱器或焦 化裝置預(yù)熱器。
[0005] 在美國(guó)專利No. 4, 049, 538中，焦化裝置預(yù)熱器被示意性地示出為項(xiàng)目編號(hào)11。 在美國(guó)專利No. 4, 547, 284中，焦化裝置加熱器被示意性地示出為項(xiàng)目編號(hào)25。處于焦化 溫度的被加熱原料從加熱區(qū)被輸送到焦炭鼓，優(yōu)選地，大部分焦炭在焦炭鼓中形成。在絕緣 的焦炭鼓或緩沖鼓中，足夠的停留時(shí)間允許發(fā)生焦化。通常，被加熱的焦化原料已經(jīng)被加熱 到足以維持鼓中的焦化的溫度，即在約750至約975T的范圍內(nèi)的溫度。隨著工藝的進(jìn)行， 焦炭在焦炭鼓中積累，并且隨后通過本領(lǐng)域的已知技術(shù)移除。
[0006] 盡管過去做出了很大的努力以便提供條件來允許延遲焦化原料被加熱到裂解溫 度而不會(huì)在焦化裝置加熱器的管道中出現(xiàn)不期望的碳沉積，但是焦化裝置加熱器的管道中 的碳沉積依然繼續(xù)成為問題。
[0007] 除了希望避免在焦化裝置加熱器中的碳沉積以外，還希望提高延遲焦化單元的容 量。延遲焦化單元的初始設(shè)計(jì)包括小的、箱形加熱器，該加熱器具有從頂部懸掛的多排管道 以及在每個(gè)壁上的一排管道，僅在加熱器的輻射區(qū)段中加熱所述管道。
[0008] 現(xiàn)在的延遲焦化單元包括雙點(diǎn)火焦化裝置加熱器設(shè)計(jì)，如美國(guó)專利No. 5, 078, 857中描述的，其通過引用并入本文中。在'857專利中，延遲焦化加熱器設(shè)計(jì)將線圈 放在箱的中心并且燃燒器抵靠壁，從而能從兩側(cè)加熱管道，從而提高了熱流通量率。該設(shè)計(jì) 也允許減小線圈長(zhǎng)度、壓降和停留時(shí)間，并允許每個(gè)線圈的增大的容量。
[0009] 現(xiàn)在參考圖1，示出了用在雙點(diǎn)火延遲焦化加熱器中的一種常規(guī)的現(xiàn)有技術(shù)線圈 設(shè)計(jì)。線圈從加熱器入口到加熱器出口以蛇形構(gòu)造來回延伸，定位成分別朝向輻射加熱區(qū) 的上端和下端，并且通常懸掛在雙點(diǎn)火加熱器的兩個(gè)壁之間的豎直平面內(nèi)。
[0010] 為進(jìn)一步提高這種焦化裝置加熱器的容量，例如在CatalaK.A.等，"Advances inDelayedCokingHeatTransferEquipment'，，HydrocarbonProcessing，2009 年 2 月， 第45-54頁描述的，已經(jīng)提出了增加線圈的直徑和/或長(zhǎng)度。然而，在新設(shè)計(jì)中，容量可能如 此大使得這些方案(增加的直徑和/或線圈長(zhǎng)度）導(dǎo)致出現(xiàn)下列一種或多種情況：更高的壓 降，更高的膜溫度，更高的管金屬溫度以及增加的停留時(shí)間，從而縮短了平均運(yùn)行長(zhǎng)度。替 代地，可以使用多個(gè)加熱單元，這會(huì)顯著增加資金和操作費(fèi)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 已發(fā)現(xiàn)可以通過使用多重并行蛇形加熱線圈來實(shí)現(xiàn)延遲焦化加熱器的增加的容 量和/或改進(jìn)的操作。如本文所使用的，多重并行蛇形加熱線圈是指一種加熱線圈，其包括 以水平管道的蛇形(來回)、連續(xù)路徑布置的多個(gè)流動(dòng)導(dǎo)管，其通?？梢员粦覓煸谘舆t焦化 加熱器的輻射加熱區(qū)段中的豎直平面內(nèi)。
[0012] 流向加熱器單元的原料可在加熱器的上游被分開，并被輸送到多重并行蛇形加熱 線圈的入口。兩個(gè)或更多個(gè)并行流動(dòng)導(dǎo)管被布置成使得流被對(duì)稱地(在整個(gè)路徑上相對(duì)均 勻地)加熱。然后，流過多重并行螺旋加熱線圈的兩個(gè)或更多個(gè)流動(dòng)導(dǎo)管的被加熱原料可在 加熱器外組合以便進(jìn)行下游處理。因此，全部的填料在較短的流動(dòng)路徑中被加熱，導(dǎo)致減小 的停留時(shí)間、減小的壓降以及容量和/或平均運(yùn)行長(zhǎng)度的增加。
[0013] 一方面，本文公開的實(shí)施例涉及一種用于將原料加熱至延遲焦化溫度的延遲焦化 加熱器。所述焦化加熱器可包括：加熱器，所述加熱器包括輻射加熱區(qū)，所述輻射加熱區(qū)包 括下部和上部，所述下部包括爐底燃燒器區(qū)段，所述上部包括壁燃燒器區(qū)段，所述爐底燃燒 器區(qū)段包括多個(gè)爐底燃燒器，所述多個(gè)爐底燃燒器位于底部爐底附近以便在所述輻射加熱 區(qū)中點(diǎn)火，所述壁燃燒器區(qū)段包括多個(gè)壁燃燒器，所述多個(gè)壁燃燒器位于相對(duì)的壁附近；和 多重并行蛇形加熱線圈，所述多重并行蛇形加熱線圈位于所述輻射加熱區(qū)中。
[0014] 另一方面，本文公開的實(shí)施例涉及一種用于將原料加熱至延遲焦化溫度的延遲焦 化加熱器。所述延遲焦化加熱器可包括：具有上和下輻射加熱區(qū)段的加熱容器，設(shè)置在所述 加熱容器的相對(duì)側(cè)壁之間并與相對(duì)側(cè)壁間隔開的豎直多重并行螺旋加熱線圈，原料通過所 述多重并行螺旋加熱線圈輸送，以及多個(gè)燃燒器，所述多個(gè)燃燒器位于所述加熱容器的下 輻射區(qū)段中且在所述多重并行蛇形加熱線圈的每一側(cè)上，以便能夠在所述多重并行蛇形加 熱線圈的相對(duì)側(cè)上向上提供并引導(dǎo)多條火焰，所述多條火焰各自分別地位于大致平行于所 述多重并行蛇形加熱線圈所懸掛的平面的平面中。
[0015] 在一些實(shí)施例中，所述加熱器還可以包括以下中的一個(gè)或多個(gè)：分流器，所述分流 器用于將原料的流分開到所述多重并行蛇形加熱線圈的多個(gè)對(duì)應(yīng)入口中；混流器，所述混 流器用于組合來自所述多重并行蛇形加熱線圈的多個(gè)對(duì)應(yīng)出口的被加熱原料；溫度傳感 器，所述溫度傳感器位于所述混流器下游用于測(cè)量所組合的被加熱原料的溫度；以及控制 系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)基于所組合的被加熱原料的經(jīng)測(cè)量的溫度來調(diào)節(jié)所述延遲焦化加熱器 的操作參數(shù)。
[0016] 另一方面，本文公開的實(shí)施例涉及一種用于將原料在延遲焦化加熱器中加熱至延 遲焦化溫度的工藝。所述工藝可包括：把原料的流分開到多重并行蛇形加熱線圈的入口中， 所述多重并行蛇形加熱線圈豎直地設(shè)置在延遲焦化加熱器中，所述延遲焦化加熱器包括： 具有上和下輻射加熱區(qū)段的加熱容器，設(shè)置在所述加熱容器的相對(duì)側(cè)壁之間并與相對(duì)側(cè)壁 間隔開的所述豎直多重并行螺旋加熱線圈，原料通過所述多重并行螺旋加熱線圈輸送，以 及多個(gè)燃燒器，所述多個(gè)燃燒器位于所述加熱容器的下輻射區(qū)段中且在所述多重并行蛇形 加熱線圈的每一側(cè)上，以便能夠在所述多重并行蛇形加熱線圈的相對(duì)側(cè)上向上提供并引導(dǎo) 多條火焰，所述多條火焰各自分別地位于大致平行于所述多重并行蛇形加熱線圈所懸掛的 平面的平面中；將所述原料在所述多重并行蛇形加熱線圈中加熱到延遲焦化溫度；從所述 多重并行蛇形加熱線圈的對(duì)應(yīng)出口回收被加熱的原料；以及在所述加熱容器外組合來自所 述多個(gè)對(duì)應(yīng)出口的被加熱原料的流。
[0017] 所述工藝也可以包括以下中的一個(gè)或多個(gè)：測(cè)量所組合的被加熱原料的溫度；以 及基于所組合的被加熱原料的經(jīng)測(cè)量的溫度來調(diào)節(jié)所述延遲焦化加熱器的操作參數(shù)。
[0018] 根據(jù)下面的描述和所附的權(quán)利要求，其他方面和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。
【附圖說明】
[0019] 圖1示出了用于雙點(diǎn)火延遲焦化加熱器的常規(guī)現(xiàn)有技術(shù)的線圈設(shè)計(jì)。
[0020] 圖2示出了在本發(fā)明的實(shí)施例中有用的具有多重并行蛇形加熱線圈的延遲焦化 加熱器。
[0021] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的在雙點(diǎn)火延遲焦化加熱器中有用的多重并行蛇 形線圈設(shè)計(jì)。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 現(xiàn)在參照?qǐng)D2,示出了在本文公開的實(shí)施例中有用的延遲焦化加熱器。圖2示出了 延遲焦化加熱器10的剖面。延遲焦化加熱器10具有輻射加熱區(qū)14,并且在一些實(shí)施例中 可以包括對(duì)流加熱區(qū)16。換熱表面18和20位于對(duì)流加熱區(qū)16中，其可用于預(yù)熱經(jīng)由流動(dòng) 管線22進(jìn)料的原料。來自對(duì)流區(qū)的被預(yù)熱的原料在24處被送至位于輻射加熱區(qū)14中的 多重并行蛇形加熱線圈，其通常被標(biāo)示為26。可在輻射加熱區(qū)的下端附近從多重并行蛇形 加熱線圈26 (未示出出口）回收經(jīng)加熱的原料。輻射加熱區(qū)14可包括被標(biāo)示為34和36的 壁以及底板或爐底42。豎直點(diǎn)火的爐底燃燒器46安裝在底板上，并且在輻射加熱區(qū)14內(nèi) 指向上方。每個(gè)燃燒器46抵靠壁34或36中的一個(gè)被容納在爐底42上的瓦片48內(nèi)。除 爐底燃燒器之外，在爐膛的上部還包括壁燃燒器56。壁燃燒器56被安裝在壁上。
[0023] 也可使用其他延遲焦化加熱器，例如美國(guó)專利No. 5, 078, 857所公開的延遲 焦化加熱器以及在CatalaK.A?等，"AdvancesinDelayedCokingHeatTransfer Equipment"，HydrocarbonProcessing，2009年2月，第45-54頁所公開的延遲焦化加熱器， 上述文獻(xiàn)的每一個(gè)通過引用并入本文中。
[0024] 多重并行蛇形加熱線圈26可包括兩個(gè)或更多個(gè)流動(dòng)導(dǎo)管，其通常以水平管道的 來回連續(xù)路徑布置，被懸掛在加熱容器內(nèi)的豎直平面中。連續(xù)流動(dòng)路徑可從加熱容器的輻 射加熱區(qū)段的上部中的多個(gè)入口向下延伸到位于加熱容器的輻射