專利名稱：延遲焦化過程中提高液體產(chǎn)品收率的方法
1．發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及延遲焦化，更具體地說，涉及延遲焦化操作中提高液體產(chǎn)品收率和降低焦炭收率的一種方法，所說收率是以焦化器進料為基準。
2．現(xiàn)有技術(shù)延遲焦化己實施多年。該方法主要涉及將重質(zhì)液態(tài)烴分解以生產(chǎn)各種沸程的氣體、液體物流及焦炭。
將由重質(zhì)、酸性(高硫)原油得到的殘渣進行焦化主要是作為處理低值渣油的方法將部分渣油轉(zhuǎn)化為較有價值的液體和氣體產(chǎn)品。所得焦炭一般作為低值副產(chǎn)品處理，但它可用作燃料(烯料級)，制造氧化鋁的原料(標準級)或制鋼用陽極(優(yōu)質(zhì)級)。
高金屬和高硫含量重質(zhì)原油的用量在很多煉油廠正在增加，而且延遲焦化操作對煉制廠家的重要性也在增加。對減少空氣污染日益增長的需要是對在延遲焦化器中處理渣油的又一刺激，因為該焦化器生產(chǎn)的氣體和液體中的硫在現(xiàn)有煉制裝置中以一種比較容易被除掉的形式存在。
在現(xiàn)有商業(yè)化實用的基本延遲焦化方法中，液體原料被加進一分餾器中。分餾器殘渣，包括循環(huán)物料，在一焦化器加熱爐中加熱至焦化溫度以提供熱的焦化器原料。該熱原料然后進入一保持在焦化溫度和壓力條件的焦炭鼓，液體原料在這里吸收焦炭鼓所含熱量以形成焦炭和揮發(fā)成分。揮發(fā)成分被回收并返回分餾器，在這里以液體產(chǎn)品被回收。當該焦炭鼓充滿固體焦炭時，將原料切換到另一焦炭鼓，將滿鼓冷卻并用通常的方法卸空。
已經(jīng)對基本延遲焦化方法進行各種改進。例如，U.S.Patent No.4,455,219,Janssen等人，公開了一種延遲焦化方法，其中用一種沸程比重質(zhì)循環(huán)物低的烴稀釋劑來代替通常與新鮮焦化爐原料合并的重質(zhì)循環(huán)物的一部分。這一步驟使焦化方法得到改善，液體產(chǎn)品收率得以提高，相應(yīng)地，焦炭收率下降。
U.S.Patent No.4,518,487,Graf等人，對延遲焦化方法作了進一步改選，該專利用一種低沸程烴餾分稀釋劑將所有重質(zhì)循環(huán)物代替。這種改進的延遲焦化方法也提高了液體產(chǎn)品收率并降低了焦炭收率。
U.S.Patent No.4,661,241中公開了再一種改進方案，該專利在一個方面描述了一種單程延遲焦化方法，其中所用原料既不含重質(zhì)循環(huán)物，也不含低沸程稀釋劑。但該專利的確揭示，可以將一種稀釋劑物料加進焦化器加熱爐流出物或加進焦炭鼓中。
在基本延遲焦化方法以及在4,455,219；4,518,478；和4,661,241中公開的各種修改方案中，決定液體產(chǎn)品的數(shù)量和種類以及生成焦炭數(shù)量的一個重要因素是在焦炭鼓的液體物料中發(fā)生的焦化反應(yīng)溫度。一般，焦化溫度越高，由焦化過程得到的液體產(chǎn)品收率就越高。液體收率的提高伴隨著焦炭收率的降低，這是可取的，因為焦炭是重質(zhì)渣油延遲焦化中生產(chǎn)的價值最低的物質(zhì)。在現(xiàn)有技術(shù)的方法中，將原料加熱至更高溫度會加劇加熱爐管中的結(jié)焦，導致停工或因清理加熱爐而誤工。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，延遲焦化的實施者試圖在不超過加熱爐管中發(fā)生結(jié)焦的溫度條件下，將離開焦化器加熱爐的焦化器原料的溫度保持在盡可能高的水平。這種早期焦化迅速將管道堵塞，必須關(guān)閉加熱爐，直至將焦炭除去。因此，雖然希望在較高溫度下進行延遲焦化，但焦化操作受焦化器原料在加進焦炭鼓之前能夠加熱到的溫度的限制。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明的方法，可以向一延遲焦化過程的焦炭鼓輸入補充熱量，方法是向該焦炭鼓加入一種加熱的烴類不結(jié)焦稀釋劑，其熱含量足以提高焦炭鼓中液體的溫度，該溫度由焦炭鼓頂部焦炭鼓的蒸氣壓來指示。烴類不結(jié)焦稀釋劑可直接加進焦炭鼓或與焦炭鼓之前的焦化器加熱爐流出物合并；或用上述兩種方法。加熱與焦化器原料加熱分別進行以便達到提高整個焦炭鼓溫度所需的更高溫度。
除了提高典型焦化器原料的焦炭收率外，本發(fā)明還允許加工那些因在原料加熱爐中過分焦化而難以或不能滿意地進行焦化操作的焦炭原料。這種因低溫焦化以往難以加工的原料的例子是烷屬烴渣油、重質(zhì)真空渣油、脫瀝青瀝膏、減粘裂化器殘渣和加氫裂化器殘渣。本發(fā)明的實施允許延遲焦化器原料加熱爐在足夠低的溫度下操作以盡可能減少加熱爐管中焦炭的生成從而延長加熱爐運行期限，同時允許焦炭鼓在高于通常溫度條件下操作以便盡可能提高價值較高的液體的收率并降低價值較低的焦炭的收率。
附圖
簡要說明附圖是闡述本發(fā)明的一種焦化裝置的概要流程圖。
發(fā)明詳述現(xiàn)參照附圖，原料經(jīng)管線1加入焦化過程。該原料可以是拔頂原油、真空渣油、脫瀝青瀝膏、減粘裂化器殘渣、FCC淤漿油等等，原料在加熱爐2中通常被加熱至大約850°F至大約1100°F之間，優(yōu)選在大約900°F至975°F之間。通常使用將真空渣油迅速加熱到這種溫度的加熱爐?；旧显谏鲜鰷囟认掠杉訜釥t流出的真空渣油通過管線3進入焦炭鼓4的底部。該焦炭鼓的壓力保持在大約10psig與大約200psig之間，操作溫度在大約800°F至大約1000°F之間，更經(jīng)常的是在大約820°F和大約950°F之間。原料中的重質(zhì)烴在該鼓中發(fā)生熱裂解，形成裂解蒸氣和焦炭。
焦炭鼓中的焦化和裂解反應(yīng)發(fā)生在液體真空渣油或其它焦化烴的庫(Pool)或主體中。為提高該液體的溫度從而降低焦炭收率并提高其它產(chǎn)品收率，將溫度足以將所有焦爐鼓內(nèi)容物溫度提高至焦化原料加熱爐所達到的溫度之上的一種不結(jié)焦烴稀釋劑物流加到焦炭鼓4中。具有較高溫度的這種不結(jié)焦烴稀釋劑可經(jīng)過管線5和3與加熱爐原料流出物合并(未表示)，或如圖所示，直接經(jīng)管線5和6加進焦炭鼓中。
用來提高焦炭鼓液體溫度的不結(jié)焦烴稀釋劑可以是具有要求性質(zhì)的單種烴或多種烴，或者甚至一種未經(jīng)處理的新鮮烴，但經(jīng)常是一種作為石油煉制過程產(chǎn)品或副產(chǎn)品的烴餾分。用作不結(jié)焦稀釋劑的典型餾分是低或中沸程瓦斯油或在柴油燃料沸程沸騰的餾分。術(shù)語“不結(jié)焦稀釋劑”意思是稀釋劑一般由焦炭鼓頂部出來，雖然焦化領(lǐng)域技術(shù)人員都知道，一小部分稀釋劑可能生成焦炭。所用稀釋劑的沸程至少部分地低于一般延遲焦化方法中使用的標準重質(zhì)循環(huán)物的沸程。這種重質(zhì)循環(huán)物主要由在大約750°F以上，大多數(shù)情況下在大約850°F以上沸騰的物質(zhì)所組成。本方法中所用典型不結(jié)焦稀釋劑的沸程在大約335°F和大約850°F之間，更經(jīng)常的是在大約450°F至大約750°F，而優(yōu)選在大約510°F至大約650°F。所用非結(jié)焦稀釋劑的量將取決于餾出物的溫度和希望的焦化溫度升高值。通常稀釋劑將以每桶焦化原料大約0.01至大約1.00桶的量加到焦炭鼓中，更常用的是在每桶焦化原料大約0.10和大約0.20桶不結(jié)焦烴稀釋劑之間，以使整個焦炭鼓的溫度升高1°F至50°F，優(yōu)選為5°F至15°F，用焦炭鼓頂部焦炭鼓蒸氣溫度進行測量。
不結(jié)焦烴稀釋劑可以方便地由焦化過程得到，例如，由焦化分餾器得到輕瓦斯油。如果延遲焦化器是一般石油煉廠中許多裝置中的一個，可以使用來自一個或多個其它裝置的不結(jié)焦烴稀釋劑。
為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，進入焦炭鼓的不結(jié)焦烴稀釋劑的熱含量必須足以能升高焦炭鼓中烴和焦炭的溫度。由于其沸程限制，得自某煉油裝置的不結(jié)焦烴稀釋劑不含能直接用于焦化過程的足夠多的熱量。用熱交換或更常用的在加熱爐中加熱的方法將這種不結(jié)焦烴稀釋劑的熱含量增加到希望的水平，通常所用加熱爐是與加熱焦化器原料所用爐型相同的管式爐，選擇這種爐型僅僅是為了方便。加熱的不結(jié)焦烴稀釋劑的熱含量將反映在其溫度上，這一溫度可以比焦炭鼓中液體的溫度高出幾百度。通常(便并不很關(guān)鍵)，不結(jié)焦烴稀釋劑在比焦炭鼓液體溫度高大約10°F至大約200°F的溫度并以足夠的數(shù)量加進焦化過程以便將整個焦炭鼓的溫度提高至少1°F，優(yōu)選5°F至10°F，該溫度用焦炭鼓頂部蒸氣溫度來測量。這一用量取決于稀釋劑進入焦炭鼓時的溫度，和希望的焦炭鼓溫度升高值。
再參照附圖，裂解蒸氣通過管線10連續(xù)地由焦炭鼓4頂部除去。焦炭在鼓中積累直至達到預定高度，這時關(guān)閉該鼓的進料并將其切換到第二焦炭鼓4a，在其中進行同樣的操作。這種切換可使鼓4解除使用，打開并用常規(guī)技術(shù)從中除去積累的焦炭，焦化循環(huán)可能需要大約10至大約60小時，但更經(jīng)常的是用大約10至大約48小時完成。
由焦炭鼓頂部取出的蒸氣通過管線10被送到分餾器11。如圖所示，該蒸氣典型地被分餾為C1～C3產(chǎn)品物流12，汽油產(chǎn)品物流13，輕瓦斯油產(chǎn)品物流14和經(jīng)管線15由分餾器取出的焦化器重瓦斯油。
出自分餾器的一部分焦化器重瓦斯油可以按希望的比例經(jīng)管線16循環(huán)至焦化器加熱爐。過剩的凈殘渣可根據(jù)需要用一般的殘渣煉制技術(shù)進行處理。
出自焦炭鼓4和4a的生焦分別經(jīng)出口17和17a泄出并進入煅燒爐18，在爐中加溫以除去揮發(fā)物并提高焦炭的碳/氫比。煅燒可在大約2000°F和大約3000°F之間的溫度下進行，優(yōu)選在大約2400°F和大約2600°F之間。焦炭在煅燒條件下保持大約0.5小時至大約10小時，優(yōu)選大約1小時至大約3小時。煅燒溫度和煅燒時間將根據(jù)希望的焦炭密度而變化。適于制造大型石墨電極的燒成的優(yōu)質(zhì)焦炭經(jīng)出口19由煅燒爐泄出。
為提高焦炭鼓溫度而被加熱的不結(jié)焦稀釋劑可方便地由焦化器分餾器得到。例如，經(jīng)管線14離開分餾器的輕瓦斯油可用于此目的。如果作出這種選擇，就將所需數(shù)量的該物質(zhì)經(jīng)管線7送到餾出液加熱爐8，在這里將它加熱至足以能提高該不結(jié)焦稀釋劑的熱含量的溫度，例如，900°F。然后將加熱的不結(jié)焦稀釋劑按前述方法經(jīng)管線5，以足以使焦炭鼓4中液體的溫升達到要求的數(shù)量加到焦化器中。或者也可以由其它來源例如煉制裝置來獲取不結(jié)焦稀釋劑并將其經(jīng)管線9加到焦化器中。其它來源的稀釋劑可構(gòu)成該方法中所用不結(jié)焦稀釋劑的一部分或全部，這樣既方便又經(jīng)濟。
雖然詳細敘述了本發(fā)明在重瓦斯油被循環(huán)至焦化器原料加熱爐的一般延遲焦化方法中的應(yīng)用，但本發(fā)明方法也能用在其它延遲焦化方法中。例如，它可用來在U.S.Patent No.2,455,218中描述的方法中進一步降低焦炭產(chǎn)量，其中稀釋劑代替一部分重質(zhì)循環(huán)物；用在全部重質(zhì)循環(huán)物都被餾出液取代的U.S.Patent No.2,518,487中和不進行循環(huán)的U.S.Patent No.4,661,241的單程方法中。本發(fā)明特別適用于U.S.Patents2,455,218和2,518,487的方法。
以下實施例說明了實施本發(fā)明所得結(jié)果。提供該實施例是為了說明本發(fā)明而不打算限制它。
實施例用本發(fā)明方法可使焦炭收率降低這一點可由以下模擬實施例證明，該實施例取自一高度開發(fā)的設(shè)計方案。在該實施例中，用同樣的原料進行了三個模擬試驗。在第一個試驗，即基準試驗中，普通重質(zhì)餾出液(每100份新鮮原料用5份)被用作循環(huán)物的一部分，其余的循環(huán)物(每100份新鮮原料用10份)是沸程為335°F至650°F的不結(jié)焦烴稀釋劑。
在第二個試驗中，將10份不結(jié)焦烴稀釋劑由循環(huán)物中去掉，將其分別加熱并與離開焦化器原料加熱爐含5份重質(zhì)餾出液循環(huán)物的加熱原料合并。
第三個試驗與第一個試驗相同，除了將附加量的不結(jié)焦烴稀釋劑(每100份新鮮原料用10份)分別加熱然后與離開焦化器加熱爐含5份重質(zhì)餾出液循環(huán)物和5份稀釋劑循環(huán)物的加熱原料合并。
在每個試驗中，在25.0psig壓力和下表所示的溫度下將一種API比重為3.2,Coradson碳含量為23％(重量)，特征因子“K”為11.31,硫含量為3.05％(重量)的原料進行焦化。
在2號試驗中，在與加熱原料加上重質(zhì)餾出油循環(huán)液合并之前，將不結(jié)焦烴稀釋劑加熱至930°F。在3號試驗中，分離的不結(jié)焦烴稀釋劑物流被加熱至950°F。
由這三個試驗得到的產(chǎn)品分布示于下表。
試驗No.1 試驗No.2 試驗No.3餾出液循環(huán)基準狀況餾出液(930°F) 附加餾出液(950°F)焦炭鼓頂部溫度-825°F 分別加熱分別加熱焦炭鼓頂部溫度 焦炭鼓頂部溫度-835°F -835°F組分 重量百分率H2S 0.88 0.880.88H20.09 0.090.09C13.71 3.683.68C21.57 1.621.79C31.89 1.952.14C42.03 2.112.32C5-335°F 13.29 13.42 13.76335-510°F 10.60 10.53 10.09510-650°F 7.54 7.486.55650°F+24.82 25.26 26.28Coke 33.58 32.96 32.41以上實施例說明，當把不結(jié)焦烴稀釋劑由去往焦化器的循環(huán)物中去掉，單獨加熱到較高溫度并送往焦化鼓以提高焦炭鼓中蒸氣溫度時，焦炭收率可降低1.84％(32.96對33.58)。當附加量的不結(jié)焦烴稀釋被單獨加熱以提高焦炭鼓頂部的溫度時，焦炭收率降低幅度更大(3.48％)。
用其它原料在不同的操作條件下可得到類似的焦炭收率下降幅度。本發(fā)明方法提供了操作上的靈活性以便根據(jù)市場狀況確定產(chǎn)品分布的變化并盡量降低焦炭產(chǎn)量。
雖然為了闡述本發(fā)明，給出了一些實施方案和詳細說明，但對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，顯然可以進行各種變動和修改而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1．一種延遲焦化方法，其中將一種液體焦化原料加熱到較高溫度并送往處于延遲焦化條件下的焦化鼓，在這里該液體原料吸收焦化鼓所含熱量，該熱量足以將該原料轉(zhuǎn)化為裂解蒸氣和焦炭，該裂解蒸氣冷卻后被冷凝成液體產(chǎn)品，改進之處包括將含足以使焦化鼓中液體原料溫度提高的熱量的一種不結(jié)焦烯釋劑加到焦化鼓中，從而增加焦化方法的液體產(chǎn)品并減少焦炭產(chǎn)品。
2．權(quán)利要求1所述方法，其中焦炭鼓內(nèi)容物溫度至少升高1°F。
3．權(quán)利要求2所述方法，其中溫度至少升高10°F。
4．權(quán)利要求3的方法，其中焦化方法的液體產(chǎn)品之一是重瓦斯油，它可以至少部分地循環(huán)至焦化方法。
5．權(quán)利要求4的方法，其中焦化原料與一種不結(jié)焦烴稀釋劑合并，該稀釋劑的沸程至少部分地低于重瓦斯油的沸程。
6．權(quán)利要求5的方法，其中不結(jié)焦烴稀釋劑至少部分地是來自焦化鼓的液體產(chǎn)品之一。
7．權(quán)利要求5的方法，其中重瓦斯油循環(huán)至焦化過程以至少構(gòu)成加熱的不結(jié)焦稀釋劑的一部分。
8．權(quán)利要求5的方法，其中重瓦斯油和不結(jié)焦烴稀釋劑至少部分地循環(huán)，用作焦化方法的加熱的不結(jié)焦烴稀釋劑。
9．權(quán)利要求5的方法，其中在焦化方法中不使用循環(huán)而且所有的加熱的不結(jié)焦烴稀釋劑均由焦化方法以外得到。
10．一延遲焦化方法，其中一種重質(zhì)液態(tài)烴油被加熱至大約825°F至大約1100°F并進入焦化鼓，在這里，在大約800°F下至10000°F的溫度和大約10psig至大約200psig的壓力下，該液體原料吸收焦化鼓的熱量轉(zhuǎn)化為蒸氣和焦炭，蒸氣經(jīng)冷卻大部分冷凝為液體產(chǎn)品，其中液體產(chǎn)品之一是重瓦斯油，它的至少一部分被循環(huán)到過程中，改進之處包括將一種不結(jié)焦烴稀釋劑加到焦化鼓中，該稀釋劑被加熱以提供足以將焦化鼓中液體原料的溫度提高至少1°F的熱含量從而增加焦化方法的液體產(chǎn)品并減少焦炭產(chǎn)品。
11．權(quán)利要求10的方法，其中不結(jié)焦烴稀釋劑至少一部分得自焦化方法的液體產(chǎn)品之一。
12．權(quán)利要求11的方法，其中不結(jié)焦烴稀釋劑被加熱到比焦炭鼓中液體溫度高大約10°F至大約300°F。
13．權(quán)利要求12的方法，其中不結(jié)焦烴稀釋劑的沸程至少一部分低于重瓦斯油的沸程。
14．權(quán)利要求13的方法，其中不結(jié)焦烴稀釋劑的沸程在大約335°F和大約850°F之間。
全文摘要
在一種延遲焦化方法中,用加入一種加熱的不結(jié)焦烴稀釋劑的方法來提高焦炭鼓(4)中液體的溫度。加熱的不結(jié)焦稀釋劑可以加到進入焦炭鼓(4)之前的延遲焦化器加熱爐流出液中,或直接加到焦炭鼓(4)中,或同時用這兩種方式加。導致的焦炭鼓溫度升高使液體收率增加,焦炭收率減少。
文檔編號C10B55/00GK1214074SQ97193162
公開日1999年4月14日 申請日期1997年2月7日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月20日
發(fā)明者J·R·羅斯 申請人:康諾科有限公司