焦炭捕集器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文公開的實施方式大體上涉及烴裂化方法。更具體地，本文公開的實施方式涉及用于裂化乙烷、丙烷和丁烷以產(chǎn)生乙烯和丙烯的系統(tǒng)和方法，以及在正常裂化操作過程中和在系統(tǒng)的定期除焦過程中有效維護這些系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]將烴從長鏈分子裂化成汽油和其它有用的短鏈烴(例如烯烴)導(dǎo)致產(chǎn)生大量反應(yīng)的二次副產(chǎn)物，最顯著的為碳質(zhì)沉積或焦炭。在反應(yīng)中產(chǎn)生的焦炭的影響是相當(dāng)大的，尤其是在管式爐反應(yīng)器中以及在其內(nèi)發(fā)生裂化反應(yīng)的類似使用的工藝反應(yīng)管中更是如此。
[0003]在反應(yīng)過程中，焦炭副產(chǎn)物形成沉積作為反應(yīng)器的工藝管內(nèi)側(cè)上的一層。焦炭沉積增加了壓降，并且抑制了通過管的熱傳遞，從而使工藝惡化。因此必須定期除去焦炭以將壓降和傳熱遞恢復(fù)至正常水平。焦炭去除工藝，通常稱為除焦，一般通過燃燒(也稱為蒸汽-空氣除焦)或者通過蒸汽反應(yīng)進行。
[0004]現(xiàn)參見圖1，例示出現(xiàn)有技術(shù)中裂化方法的簡化工藝流程圖。燃燒管式爐I用于將烴裂化成乙烯和其它烯屬化合物。燃燒管式爐I具有對流段2和裂化段3。爐I包含一個或多個工藝管4，通過烴進料管線6進料的烴通過該工藝管被裂化從而在加熱時產(chǎn)生產(chǎn)物氣體，以及碳質(zhì)沉積，此處提及的碳質(zhì)沉積為作為副產(chǎn)物產(chǎn)生的焦炭?？闪硗饫缃?jīng)過流動管線7供給蒸汽作為稀釋劑。由通過加熱介質(zhì)入口 8 (例如，爐膛燒嘴、底板燒嘴或側(cè)壁燒嘴)向爐I的裂化段3中的工藝管4的外部引入的加熱介質(zhì)供應(yīng)熱，并且通過排氣裝置10排出。通過利用對流段2和裂化段3對進料處理之后，產(chǎn)物氣體流出產(chǎn)物氣體出口 12，并且隨后通過一個或多個急冷/熱交換器14和16，急冷/熱交換器14和16在本文稱為初級輸送管線換熱器14和二級輸送管線換熱器16。然后產(chǎn)物氣體沿著管線18被引至下游處理設(shè)備，例如急冷塔和分離裝置(未顯示)。
[0005]如上所述，在裂化操作過程中，焦炭可形成在工藝管4上。將閥20安置于烴進料管線6中以中斷烴進料，用于除焦操作。在中斷烴進料流動之后，來自空氣導(dǎo)管22的蒸汽和/或空氣被注入以除去來自工藝管4的焦炭堆積。
[0006]在除焦過程中，下游閥34、36控制排出氣體和焦炭剝落的方向為遠離產(chǎn)物分離系統(tǒng)(未顯示)。當(dāng)烴進料閥20關(guān)閉時，通向下游處理系統(tǒng)(未顯示)的閥34也關(guān)閉，而除焦排出閥36打開以引導(dǎo)除焦沿著排出管線38排出，例如排至除焦鼓(未顯示)或燃燒室。因為空氣不能被引入分離系統(tǒng)，所以在烴進料流動中斷以及空氣引入至蒸汽基質(zhì)用于除焦時，通向處理系統(tǒng)的閥34關(guān)閉，而排出閥36打開以引導(dǎo)排出物遠離分離系統(tǒng)。
[0007]正常操作過程中的裂化條件的打亂或有意變化可導(dǎo)致工藝管4的冷卻和收縮。這轉(zhuǎn)而可導(dǎo)致焦炭脫落或者剝落。當(dāng)爐I從正常裂化操作轉(zhuǎn)換成除焦操作時，也可能發(fā)生剝落。剝落的焦炭可流向下游并且堵塞二級輸送管線換熱器16的管42和/或下游處理。根據(jù)具體設(shè)計，焦炭可進入急冷塔使油/水分離更加困難，或者在除焦過程中進入燃燒室導(dǎo)致從加熱器堆具有過多的微粒排放。
[0008]現(xiàn)參見圖2，例示出另一現(xiàn)有的裂化方法的簡化處理流程圖，其中相同的附圖標(biāo)記代表相同的部件。如圖所示，該系統(tǒng)包括“焦炭捕集器”50以使二級輸送管線換熱器的堵塞和急冷水系統(tǒng)或燃燒室(未顯示)的焦炭污染最小化。焦炭捕集器50位于二級輸送管線換熱器16的上游，其中來自初級輸送管線換熱器14的流出物的方向的改變促使焦炭繼續(xù)直接進入焦炭捕集器50中，同時流出氣體通過流動管線52轉(zhuǎn)向二級輸送管線換熱器16。焦炭捕集器50實際上為位于初級輸送管線換熱器14之后以及二級輸送管線換熱器16之前一段管子，在加熱器出口中形成“盲管段(dead leg)”。
[0009]焦炭捕集器位于設(shè)備中以使焦炭可定期被清空并且被運走丟棄。遺憾的是，如圖2中所示的設(shè)計沒有提供將焦炭捕集器與加熱器流出物隔離的裝置，因此需要加熱器I停止使用并冷卻以清理焦炭捕集器50。關(guān)閉冷卻會對加熱器部件施加應(yīng)力并且引起生產(chǎn)損失。此外，為延長運行長度加工捕集器的尺寸可能需要被設(shè)計為具有非常大的體積，并且為了該延長的周期而在焦炭捕集器中留下焦炭和可能的一些焦油可導(dǎo)致難以去除的結(jié)塊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本公開提供了包括捕集器的方法，該捕集器可在正常操作或蒸汽備用過程中清空，從而克服以上討論的現(xiàn)有設(shè)計中的不足，本文公開的焦炭捕集器和處理流程保護二級輸送管線換熱器不受污染，同時不限制加熱器在冷關(guān)閉之間的時間。該設(shè)計考慮了除焦選項的影響，例如當(dāng)給燃燒室除焦而不是給除焦鼓除焦時的影響。此外，在各種實施方式中解決了流動和成本考慮；例如，除焦閥相當(dāng)昂貴，并且本文公開的處理流程可提供除焦閥的再定位以便于焦炭捕集器操作，同時不用向整體操作流程方案中增加昂貴的閥。
[0011]在一個方面中，本文公開的實施方式涉及減少污垢的方法，該方法包括:通過流動導(dǎo)管將來自連續(xù)或半連續(xù)處理的處理流輸送到處理裝置，所述處理流包含氣態(tài)組分和污垢組分，其中流動導(dǎo)管分支引起(i)氣態(tài)組分的流動以在進入處理裝置之前改變方向，以及
[11]污垢組分的流動以繼續(xù)進入污垢收集裝置或其一部分中；在污垢收集裝置或其一部分中積聚大量污垢組分；以及從污垢收集裝置隔離和清空積聚的污垢組分。
[0012]在另一個方面中，本文公開的實施方式涉及用于減少污垢的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:流動導(dǎo)管，用于通過流動導(dǎo)管將來自連續(xù)或半連續(xù)處理的處理流輸送到處理裝置，所述處理流包含氣態(tài)組分和污垢組分，流動導(dǎo)管中的分支，其中所述分支引起(i)氣態(tài)組分的流動以在進入處理裝置之前改變方向，以及(ii)污垢組分的流動以繼續(xù)進入污垢收集裝置或其一部分中；污垢收集裝置，其中所述污垢收集裝置具有用于在污垢收集裝置中積聚大量污垢組分的體積；以及用于從污垢收集裝置隔離和清空積聚的污垢組分的裝置。
[0013]在另一個方面中，本文公開的實施方式涉及用于減少熱交換器污垢的方法，該方法包括:在第一熱交換器中冷卻來自連續(xù)或半連續(xù)處理的處理流，以形成包含氣態(tài)組分和污垢組分的冷卻的流出物；將冷卻的流出物通過流動導(dǎo)管輸送至第二熱交換器，其中流動導(dǎo)管分支引起(i)氣態(tài)組分的流動以在進入第二熱交換器之前改變方向，以及(ii)污垢組分的流動以繼續(xù)進入污垢收集裝置中；在污垢收集裝置或其第一部分中積聚大量污垢組分；以及從污垢收集裝置隔離和清空積聚的污垢組分。
[0014]在另一個方面中，本文公開的實施方式涉及用于減少熱交換器污垢的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:第一熱交換器，用于冷卻來自連續(xù)或半連續(xù)處理的處理流，以形成包含氣態(tài)組分和污垢組分的冷卻的流出物；流動導(dǎo)管，用于通過其將冷卻的流出物輸送至第二熱交換器；在流動導(dǎo)管中的分支，其中所述分支引起(i)氣態(tài)組分的流動以在進入第二熱交換器之前改變方向，以及(ii)污垢組分的流動以繼續(xù)進入污垢收集裝置中；污垢收集裝置，其中所述污垢收集裝置具有用于積聚大量污垢組分的體積；以及用于從污垢收集裝置隔離和清空積聚的污垢組分的裝置。
[0015]在另一個方面中，本文公開的實施方式涉及生產(chǎn)烯烴的方法，該方法包括:在裂化循環(huán)過程中，在裂化至少一部分烴的條件下，使烴進料和可選地蒸汽通過加熱器的輻射加熱室中的熱交換管，以形成流出物，所述流出物包含烯烴以及含有較重?zé)N和焦炭的副產(chǎn)物；在除焦循環(huán)過程中，在將至少一部分熱交換管除焦的條件下，使氮氣、蒸汽、空氣和氧氣中的至少一種通過加熱器的輻射加熱室中的熱交換管，以形成除焦流出物；在初級輸送管線換熱器中冷卻所述流出物或所述除焦流出物，以形成包含氣態(tài)組分和污垢組分的冷卻的流出物；將冷卻的流出物通過流動導(dǎo)管輸送至二級輸送管線換熱器，其中流動導(dǎo)管分支引起
(i)在至少裂化循環(huán)過程中，氣態(tài)組分的流動以在進入