專利名稱：生產(chǎn)及從延遲焦化鼓中去除自由流動的焦炭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)和從延遲焦化鼓去除焦炭的方法，所述的焦炭具有大塊形態(tài)，因此在地心引力或者靜水壓力下至少30vol％是自由流動的。在填充周期完成之后，充滿熱焦的焦化鼓通入蒸汽冷卻，然后用水注滿它，因此生產(chǎn)焦炭/水混合物。所述的焦炭/水混合物從焦炭鼓通過一個或多個接近焦化鼓底部的鼓封閉/排出節(jié)流系統(tǒng)釋放。
背景技術(shù)：
延遲焦化包括熱分解石油殘油(渣油)生產(chǎn)氣體，不同沸程的液流和焦炭。延遲焦化來自重質(zhì)和重酸(高硫)原油的渣油，是通過使部分所述的渣油轉(zhuǎn)化為更有價值的液體和氣體產(chǎn)物，并留下固體焦產(chǎn)物殘渣，作為主要的處理這些低價值渣油的手段。盡管得到的焦炭產(chǎn)物通常被認(rèn)為是低價值的副產(chǎn)品，但它具有一些價值，取決于它的等級，可作為燃料(燃料等級焦炭)，用于制造鋁的電極(陽極等級焦炭)，等等。
在延遲焦化方法中，進(jìn)料在火焰加熱器或者管式爐中迅速加熱。加熱的進(jìn)料然后送到大的鋼制容器中，通常被稱為焦化鼓，所述的焦化鼓保持在發(fā)生焦化的條件下，通常在超過大氣壓力下溫度大于400℃。在所述的焦化鼓中加熱的渣油進(jìn)料產(chǎn)生揮發(fā)性組分，作為塔頂餾出物移去并送到分餾塔，最終留下焦炭。當(dāng)所述的焦化鼓充滿焦炭時，所述加熱的進(jìn)料切換到“姐妹”鼓中，用蒸汽從所述的鼓中吹掃烴蒸氣。所述的鼓然后通過第一流動蒸汽驟冷，然后通過注滿水使溫度降低到小于100℃，之后排出所述的水。所述的排水通常反向通過入口管線。當(dāng)冷卻步驟和排水步驟完成時，打開所述的鼓，在利用高速射流鉆削和/或切割之后除去焦炭。
例如，通常利用位于鉆探工具上的射流噴管從所述鼓的頂部鉆孔通過所述焦炭床層中心。在切削工具頭部上水平取向的管嘴然后切割來自所述鼓中的焦炭。焦炭的去除步驟相當(dāng)大地增加了總工藝過程的完成時間。因此，希望在焦化鼓中能夠生產(chǎn)自由流動的焦炭，所述的焦炭不需要常規(guī)焦炭去除所涉及的費(fèi)用和時間，特別是需要鉆出焦炭。同樣希望能夠安全地以控制的流速除去這樣基本上自由流動的焦炭。
與從焦炭鼓中除去自由流動的焦炭有關(guān)的一個問題是控制它從所述鼓中的去除。焦化塔通常是大的圓筒形容器，通常直徑為19-30英尺，是高的2-3倍，具有頂蓋和配備有底蓋的漏斗狀底部。它們通常成對使用，因此它們可以交替操作。也就是說，一個鼓在線操作，同時焦炭正從另一個中移去。常規(guī)的焦炭鼓的端蓋必須移去以除去所述焦炭。移去容器蓋子可拆卸的上蓋和底蓋及放回原處的方法被稱作封蓋和未封蓋或者去封蓋。它是危險的工作，其中幾種危險與該步驟有關(guān)。在這樣的步驟期間已有災(zāi)禍和嚴(yán)重?fù)p害。操作員面臨暴露于蒸汽，熱水，爐火和與手動拉開操作有關(guān)的反復(fù)緊張等顯著的安全危險。因此，工業(yè)中已經(jīng)投入大量的時間和資金開發(fā)半自動或者全自動的啟封蓋系統(tǒng)，其中注意力集中在存在最大安全危險的底部啟封蓋上。
另外，如果松散的焦炭從焦炭鼓底部以迅速無控制方式放出，則會產(chǎn)生嚴(yán)重的問題。例如，如果流動太急，該鼓的上蓋和/或通風(fēng)管沒有打開，則會深吸形成真空作用在焦炭鼓上，使焦炭鼓向內(nèi)破裂。同樣，快速傾倒大鼓的焦炭，例如在小于5或者10分鐘內(nèi)傾倒1000噸(1016.05Mg)的焦炭加上其間隙水，會導(dǎo)致對滑槽和焦炭接收區(qū)顯著的結(jié)構(gòu)破壞。
有幾種常規(guī)方法用于移開焦化鼓底蓋而不妨礙下落的焦炭。一種方法是從容器完全移開端蓋，或許在拖車上運(yùn)載遠(yuǎn)離該容器。另一個方法是旋開，如憑借鉸鏈或者旋軸，而該端蓋仍與該容器連接，如US6,264,829中的公開，其在此引入作為參考。對于每一除焦周期，常規(guī)的系統(tǒng)都使用手動或者半自動的必須卸開的栓鎖系統(tǒng)。
同樣，常規(guī)的底蓋移去系統(tǒng)要求加熱的進(jìn)料從底部通過底蓋的中心進(jìn)入焦炭容器。因此，在典型的工業(yè)延遲焦化裝置操作中，在移去容器底蓋除焦以前，進(jìn)料管線必須首先在底蓋移去以前斷開。最后，在許多焦化裝置操作中，焦炭滑槽必須人工或者液壓移動到位，通常，人工插入保險螺栓以將該滑槽固定到該鼓上，從而使該滑槽容納落下的焦炭。當(dāng)焦炭從容器中鉆出時，該滑槽引導(dǎo)焦炭到達(dá)接收區(qū)，在那里它隨后被移去。這些方法仍需要打開進(jìn)料管線并移去端蓋，之后底部滑槽到位并連接到容器的底部法蘭上。
考慮到當(dāng)打開進(jìn)料管線時員工和/或設(shè)備經(jīng)受的危險，考慮到當(dāng)打開底蓋但在滑槽到位并連接之前員工和/或設(shè)備經(jīng)受的危險，考慮到滑槽升起之后員工經(jīng)受在滑槽和底蓋之間的蒸汽/熱水的危險，因此高度希望改進(jìn)焦炭容器底部啟封蓋系統(tǒng)以從容器中可靠去除焦炭，特別是當(dāng)焦炭是基本上自由流動的焦炭。
美國專利申請2003/0127314A1，在此引入作為參考，教導(dǎo)一種方法和裝置用于從延遲焦化裝置容器中除去焦炭而不需要開啟容器底部的端蓋。這可以通過如下方式得以實現(xiàn)，包括將渣油進(jìn)料加入焦化鼓底部區(qū)域的側(cè)面，并利用安裝并密封到焦化鼓底部的孔封閉單元，所說的孔封閉單元用于排空焦炭鼓。沒有討論焦炭形態(tài)，沒有暗示焦化裝置可包含任意量的自由流動的焦炭或者可以是含水淤漿的形式，或者可以節(jié)流孔閉合件從而以可靠的方式控制自由流動的焦炭的泄放。
盡管本領(lǐng)域中有各種各樣的教導(dǎo)用于從焦化鼓中除去焦炭，用于各種各樣鼓的硬件解決方案，但本領(lǐng)域仍需要一種更加有效的從焦炭鼓排空自由流動部分焦炭的改進(jìn)的方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于生產(chǎn)和除去焦炭的方法，所述的焦炭具有大塊形態(tài)因此至少30vol％基本上可從延遲焦化裝置容器中自由流動，所述的延遲焦化裝置容器包含i}形成孔的底部部分，通過所述的孔排出焦炭；ii}至少一個位于所述孔上方的引入進(jìn)料入口管線；和iii}鼓封閉/排出節(jié)流系統(tǒng)，具有閉合件而且密封連接到焦化裝置容器的底部并覆蓋所述的孔；包括a)保證所述鼓的封閉/排出節(jié)流系統(tǒng)的閉合件處于閉合位置；b)通過一個或多個進(jìn)料管線將加熱的渣油進(jìn)料加入到焦化裝置容器中，所述的進(jìn)料是在延遲焦化條件下，能夠生產(chǎn)具有大塊形態(tài)因此在地心引力或者焦炭鼓中靜水壓力下至少30vol％基本上是自由流動焦炭的原料，或者是利用適當(dāng)?shù)奶砑觿┛尚纬勺杂闪鲃拥慕固康脑希籧)將焦化裝置容器保持在延遲焦化條件有效量的時間，藉此導(dǎo)致蒸氣產(chǎn)物和至少30vol％床層的基本上自由流動的焦炭；d)除去至少一部分為塔頂餾出物的蒸氣產(chǎn)物；e)用蒸汽驟冷由至少30vol％基本上自由流動的焦炭組成的床層，除去其他的為塔頂餾出物的蒸氣產(chǎn)物；f)將水引入焦化裝置容器以冷卻由至少30vol％基本上自由流動的焦炭組成的床層；g)以控制方式節(jié)流打開所述的閉合件以從焦化裝置容器中控制泄放焦炭；和h)從焦化裝置容器中收集排出的焦炭。
在一個優(yōu)選實施方式中，閉合件是選自球閥，滑閥，刀閥和楔形塞閥的閥。
在另一個優(yōu)選實施方式中，該延遲焦化容器包含至少90vol％的基本上自由流動的焦炭。
在另一個優(yōu)選實施方式中，摻合焦化裝置進(jìn)料，因此摻合物的總分散的金屬大于250wppm，API比重小于5.2。
在另一個優(yōu)選實施方式中，新鮮的焦化裝置進(jìn)料是包含由高溫模擬蒸餾確定的小于10wt％沸點為900-1040(482.22℃-560℃)之間的物質(zhì)的減壓渣油。
在另一個優(yōu)選實施方式中，調(diào)節(jié)焦化裝置壓力，溫度和蒸汽加入量以增加焦化鼓中自由流動的焦炭的百分比。
在又一個優(yōu)選實施方式中，在進(jìn)料加熱之前，或者剛好在進(jìn)料被引入焦化裝置容器之前將添加劑引入進(jìn)料中，所述的添加劑是有機(jī)可溶的，有機(jī)不可溶的，或者非有機(jī)可溶混的含金屬的添加劑，它們可有效用于形成基本上自由流動的焦炭。
在本發(fā)明又一個優(yōu)選實施方案中，所述的添加劑的金屬選自鈉，鉀，鐵，鎳，釩，錫，鉬，錳，鋁，鈷，鈣，鎂和其混合物。
在另一個優(yōu)選實施方式中，有兩個位置彼此相反的進(jìn)料入口。
在又一個優(yōu)選實施方式中，該添加劑選自聚合添加劑，低分子量芳族化合物，和高堿性的表面活性劑/洗滌劑。
附圖簡述本發(fā)明的

圖1是本發(fā)明焦化裝置容器方案的代表，說明進(jìn)料注入系統(tǒng)和鼓封閉/排出節(jié)流系統(tǒng)的位置。
本發(fā)明的圖2是本發(fā)明的另一個實施方式，說明雙焦炭排出系統(tǒng)。
優(yōu)選實施方式的詳細(xì)描述原油殘渣(“渣油”)原料適于延遲焦化。這樣的石油殘渣常常在減壓下從原油原料中去除蒸餾物之后得到，特征在于由大尺寸和重量的分子組分組成，通常包含(a)瀝青烯及其他高分子量芳烴結(jié)構(gòu)化合物，它們抑制加氫/氫化裂解的速率導(dǎo)致催化劑失活；(b)在原油或者從預(yù)處理該原油得到的原油中天然存在的金屬雜質(zhì)，所述的污染物往往使加氫/加氫裂化催化劑去活化，并影響催化劑再生；和(c)相對高含量的硫和氮化合物，一經(jīng)燃燒該石油殘油它們就會產(chǎn)生令人討厭的大量的SO2，SO3和NOx。該渣油中存在的氮化合物同樣具有使催化裂化催化劑去活化的傾向。
在一個實施方式中，渣油原料包括但是不局限于來自原油的常減壓蒸餾的渣油，或者來自重油常壓的或者減壓蒸餾的渣油，減粘渣油，來自脫瀝青裝置的焦油，煤漿，頁巖油或者這些物料的組合。還可以使用常壓和減壓初餾分重質(zhì)瀝青，煤液和頁巖油。通常，這樣的原料是高沸點含烴的物料，標(biāo)稱初沸點為1000(537.78℃)或者更高，API比重為20或更少，Conradson殘?zhí)亢繛?-40wt％。
該渣油進(jìn)料進(jìn)行延遲焦化。通常，在延遲焦化中，殘渣部分，比如石油渣油進(jìn)料泵送到壓力為50-550psig(344.74-3792.12kPa)的加熱器或者焦化加熱爐中，在那里加熱溫度從900(482.22℃)升高到950(510℃)。然后該加熱的渣油排出，通過至少一個進(jìn)料管線進(jìn)入焦化區(qū)，通常是垂直取向的絕熱焦化鼓，所述的進(jìn)料管線在接近該鼓底部處連接到焦化鼓。常規(guī)的焦化鼓需要打開焦炭鼓端蓋。由于焦化鼓必須容忍嚴(yán)酷的高溫氣氛，因此常規(guī)的焦炭鼓的底蓋通常通過多個螺栓固定到焦炭鼓，而所述的螺栓必須人工松開。因此，打開端蓋是勞動密集型雜務(wù)。常規(guī)的打開端蓋另外的缺點是當(dāng)焦炭鼓充滿基本上自由流動的焦炭，特別是粒狀焦時，很難使用上述的打開端蓋操作。粒狀焦是獨特的，因為在打開端蓋期間和之后它不會總是留在鼓中。這是因為該焦炭不是自支撐的焦炭床層形式，如海綿狀焦，相反是基本上自由流動的顆粒。因此，這樣的焦炭當(dāng)?shù)咨w正在被移去之時具有不可控制的從鼓中倒出的傾向，因此對焦化裝置的操作員會造成安全危害。另外，該自由流動的焦炭可能停留在底蓋上，對底蓋施加巨大的負(fù)荷，使其有控制的去除變得困難。
在一個實施方式中，如本發(fā)明圖1所代表的，包括容器1的焦化裝置容器，有時同樣稱為焦化鼓，包含構(gòu)成孔(未示意)的底部部分，通過所述的孔排出焦炭。進(jìn)料經(jīng)由管線10送到容器1，所述的管線10進(jìn)入進(jìn)料入口系統(tǒng)2，所述的系統(tǒng)2由一個或多個進(jìn)料入口管線組成，所述的進(jìn)料入口管線在鼓封閉/排出節(jié)流系統(tǒng)3的上方位置處進(jìn)入該容器。進(jìn)料入口系統(tǒng)2可以僅僅是單一進(jìn)料入口管線或者具有適當(dāng)?shù)墓艿廊肟诠芫€的歧管，其中該進(jìn)料被分配通過兩個或多個進(jìn)料入口管線加入。優(yōu)選的是有兩個進(jìn)料入口管線，每一個位于該鼓封閉/排出節(jié)流系統(tǒng)的上方，在該容器底部各自位于彼此180°的位置。容器1同樣在其頂部提供有孔口4，所述的孔口包括可拆卸的固定端蓋5。該孔口可以使適當(dāng)?shù)母邏荷淞髟O(shè)備6下降進(jìn)入該容器以有助于去除延遲焦化期間形成的焦炭床層。還提供了蒸氣引出管線7以除去延遲焦化過程期間產(chǎn)生的揮發(fā)性組分。
鼓封閉/排出節(jié)流系統(tǒng)3可以是任何適當(dāng)?shù)难b置，只要它包括關(guān)閉通過其焦炭從容器底部排出的孔的閉合件，和只要它以希望和可控的速率節(jié)流以使基本上自由流動的焦炭安全排出的速度控制打開該閉合件。優(yōu)選該鼓封閉/排出節(jié)流系統(tǒng)滿足以下標(biāo)準(zhǔn)的一個或多個·它是一種機(jī)械裝置，因此經(jīng)得起延遲焦化操作固有的溫度周期變化，而不在運(yùn)轉(zhuǎn)年份之內(nèi)損失密封完整性。
·其機(jī)械構(gòu)造是這樣的要使它經(jīng)得起延遲焦化操作固有的靜態(tài)和動態(tài)的壓力負(fù)荷，而不在運(yùn)轉(zhuǎn)年份之內(nèi)損失密封完整性·該閉合件(閥)密封系統(tǒng)的構(gòu)造是這樣的要使在焦化操作期間累積在該閉合件表面工藝操作側(cè)面的焦炭在打開閥門期間被清潔地除去。
·接觸焦炭和水混合物的閉合件組件應(yīng)足夠堅固以耐焦炭水混合物的磨耗性。
·該閉合件機(jī)械裝置能夠從完全閉合到全開位置控制打開。
·接觸該進(jìn)料或者該反應(yīng)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)材料的表面應(yīng)該耐受在規(guī)定溫度，壓力和濃度范圍下這樣的物種如H2S，H2和痕量HCI；及耐受在特定條件下切割和冷卻水中的痕量氯離子。
該鼓封閉/排出節(jié)流系統(tǒng)可以是任何適當(dāng)?shù)挠糜谌绱酥刎?fù)荷應(yīng)用的閥門系統(tǒng)。非限制性例子包括單滑動閥，雙滑動閥，球閥，刀閥，楔中楔閥，柱塞式閥(ram valve)和楔形塞閥。
操作或者人工或者自動。如果該系統(tǒng)自動操作，那么應(yīng)理解該控制設(shè)備位于遠(yuǎn)離該焦炭容器的地點。就遠(yuǎn)離來說，我們意思是它仍位于安置焦化裝置容器的位置處，但不在焦化裝置工藝設(shè)備本身上。該系統(tǒng)可以通過任何常規(guī)手段實現(xiàn)自動化。例如，任何適當(dāng)?shù)囊粋€或多個傳感器位于容器上自動檢測這樣的特征如溫度，壓力，容器中焦炭的水平和焦炭排泄速率。優(yōu)選至少傳感器之一是聲音傳感器，尤其是該傳感器可檢測容器中焦炭的水平。當(dāng)達(dá)到預(yù)定閾值讀數(shù)時，通過一個或多個傳感器，有線或者無線信號被送到控制設(shè)備以預(yù)定速度打開或者關(guān)閉閉合件。焦炭床層內(nèi)的焦炭形態(tài)也可以是傳感器的測量數(shù)據(jù)，因為焦炭的疏松度是確定閉合件打開速度的因數(shù)之一。當(dāng)然，在緊急狀況情況下，有自動化系統(tǒng)的手動操縱裝置。該控制設(shè)備可以是任何適當(dāng)?shù)脑O(shè)備，但是通常包括中央處理單元和適當(dāng)?shù)能浖?br> 一種滿足這些標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)用的這樣的閥門是由Zimmermann和Jansen公司制造的閥門，被稱作“雙閘板貫穿流通閘閥”。這樣的閥門系統(tǒng)公開在US 5,116,022中。單滑動變型公開在US 5,927,684。同樣，US6,843,889教導(dǎo)使用節(jié)流盲板閘閥用于從延遲焦化裝置中排出焦炭。所有這三篇專利引入本發(fā)明作為參考。
用于本發(fā)明目的的該閉合件同樣被稱作“閥門”啟動和控制機(jī)構(gòu)，必須是可靠的而且具有鎖定和互鎖裝置，這樣該閥門不會在煉焦周期鼓操作運(yùn)行段期間而被不慎打開。節(jié)流控制該閥門以使焦炭以控制的流速從焦炭鼓中放出。優(yōu)選水不從基本上自由流動的焦炭中排出，而是作為漿料排出?？刂乒?jié)流作用不要如此快速以致于在焦炭水排出步驟期間對鼓吸引產(chǎn)生負(fù)壓作用。以有效的打開速度節(jié)流該閥門，所述有效的速度可以50噸/小時-10000噸/小時(50.8Mg/小時-10160.47Mg/小時)的速度排出焦炭，優(yōu)選100噸/小時-5000噸/小時(101.6Mg/小時-5080.24Mg/小時)，更優(yōu)選200噸/小時-2000噸/小時(203.21Mg/小時-2032.09Mg/小時)。
本發(fā)明圖2代表從延遲焦化容器中除去基本上自由流動焦炭的另外的排出節(jié)流系統(tǒng)。圖2顯示出包含在容器底部關(guān)閉孔的端蓋100的容器1的底部區(qū)域。焦炭經(jīng)由排放管200除去，每一個排放管包含如本發(fā)明圖1描述的排出節(jié)流系統(tǒng)300。應(yīng)理解可以使用多于兩個這樣的排放管。進(jìn)料或者通過端蓋100或者經(jīng)由如本發(fā)明圖1描述的位于端蓋100上方的進(jìn)料入口管線被引入這樣另外的容器中。補(bǔ)充噴水在管線200關(guān)鍵位置處加入以有助于沖洗管線200。
在周期的運(yùn)轉(zhuǎn)段期間鼓中的壓力通常為15-80磅/平方英寸(103.42-551.58kPa)。這可以將揮發(fā)物作為塔頂餾出物除去。鼓塔頂?shù)某Ｒ?guī)操作溫度為780-850(415.56℃-454.44℃)，而該鼓入口溫度高達(dá)935(501.67℃)。在該焦化鼓中在一段時間(“焦化時間”)內(nèi)該熱的進(jìn)料熱裂化，釋放出主要由烴類產(chǎn)物組成的揮發(fā)物，所述的揮發(fā)物通過焦餅持續(xù)上升作為塔頂餾出物而收集。該揮發(fā)性產(chǎn)物送到焦化分餾塔(未示意)用于蒸餾和回收各種各樣的輕質(zhì)產(chǎn)物，包括焦化氣體，汽油，輕瓦斯油和重瓦斯油部分。在一個實施方式中，可以截留一種或多種焦化分餾塔產(chǎn)物的一部分，例如餾出物或者重瓦斯油，用于循環(huán)并與新鮮原料(焦化裝置進(jìn)料組份)結(jié)合，因此形成焦化加熱器或者焦化加熱爐進(jìn)料。除了該揮發(fā)性產(chǎn)物，本發(fā)明的延遲焦化同樣形成固體焦，所述的固體焦具有大塊形態(tài)因此在地心引力或者靜水壓力下至少30vol％可自由流動。
在運(yùn)轉(zhuǎn)周期完成之后，通常將蒸汽注射進(jìn)入該焦化鼓以增強(qiáng)塔頂蒸氣產(chǎn)物的汽提。在汽提期間，蒸汽向上流動通過焦化鼓中焦炭床層并通過蒸氣引出管線7塔頂回收。在除去蒸氣產(chǎn)物之后，在除去焦炭以前冷卻該鼓。冷卻通常通過使驟冷水向上流動通過焦炭床層，因此注滿焦炭鼓而實現(xiàn)。在常規(guī)的延遲焦化中，驟冷水然后通過該入口管線排出，打開該鼓的端蓋，在用高壓水槍鉆削之后除去焦炭。在實施本發(fā)明中，水或者從焦化裝置容器中排出，之后排出焦炭，或者水作為漿料和基本上自由流動的焦炭同時排出。如果水在排出焦炭以前排出，則打開該閉合件剛好足夠使水從該容器中排出，但不這么多以使大量的自由流動的焦炭排出。
在本發(fā)明一個實施方式中，該焦化裝置容器底部設(shè)計和制造為要直接與該鼓封閉/排出節(jié)流系統(tǒng)密封，而在另一個實施方式中，特別可用于改造現(xiàn)有焦化裝置的容器，本發(fā)明稱為雙端凸緣管(短管)的底部過渡管件插入容器底部和鼓封閉/排出節(jié)流系統(tǒng)之間，耐壓密閉的密封裝置兩者。在這兩個實施方式中的任一個中，優(yōu)選的特征在于鼓封閉/排出節(jié)流系統(tǒng)耐壓密閉的密封裝置到或者(a)焦化裝置容器或者(b)短管。優(yōu)選耐壓密閉的密封裝置要經(jīng)受100psi(689.48kPa)到200psi(1378.95kPa)的壓力，優(yōu)選為125psi(861.84kPa)到175psi(1206.58kPa)，最優(yōu)選為130psi(896.32kPa)到160psi(1103.16kPa)，因此，預(yù)防包括其在900-1000(482.22℃-537.78℃)溫度范圍操作期間焦化裝置容器內(nèi)容物的大量滲漏。在實施方式(b)中，優(yōu)選短管具有側(cè)孔和法蘭導(dǎo)管，烴進(jìn)料管線連接并與法蘭導(dǎo)管密封。
本發(fā)明基本上減少或者消除封閉延遲焦化容器端蓋和打開端蓋的危險并費(fèi)時的步驟，通過使員工隔離經(jīng)受大量熱，落下的焦炭，高壓蒸汽，燙水，機(jī)動的重型設(shè)備及其他極端危害的危險，因此員工可更安全地實施除焦步驟。除了其他的因數(shù)之外，本發(fā)明尤其是基于如下的構(gòu)思和發(fā)現(xiàn)通過本發(fā)明描述的封閉系統(tǒng)方法，含水淤漿中的基本上自由流動的焦炭可從延遲焦化容器中安全有效的除去，所述的封閉系統(tǒng)方法包括將進(jìn)料加入該容器的側(cè)入口和容器底部孔與封閉外殼之間的耐壓密閉的密封裝置。該閉合件利用節(jié)流機(jī)構(gòu)以可控的速率打開和關(guān)閉，優(yōu)選包括自動和遙控操作位于焦化裝置容器底部的閉合件比如閥門，而非如現(xiàn)有技術(shù)打開和移去或者旋開“端蓋”。實現(xiàn)本發(fā)明方法的一個方面是在焦化裝置容器底部和鼓封閉/排出節(jié)流系統(tǒng)上方和側(cè)向的位置處將加熱的烴進(jìn)料引入焦化裝置容器，并具有上述耐壓密閉的密封裝置。
本發(fā)明一個優(yōu)選實施方式另外基于我們的發(fā)現(xiàn)即當(dāng)焦炭是基本上自由流動的焦炭，優(yōu)選基本上自由流動粒狀焦時，可有利地進(jìn)行本發(fā)明方法中的焦炭去除。更優(yōu)選，焦炭在從容器去除之前，在焦化裝置容器中作為含水淤漿存在。正如前面提到的那樣，為冷卻目的當(dāng)驟冷水注滿熱焦化鼓時形成該漿料。在常規(guī)的延遲焦化中，在焦炭去除以前，水從該焦化鼓排出。本發(fā)明與世俗之見相反，在于在冷卻到小于200(93.33℃)，優(yōu)選小于150(65.56℃)溫度之后驟冷水可以留在焦化鼓中，因此可以形成含有基本上自由流動焦炭的漿料。通過省略常規(guī)的排水步驟并排出焦炭水流體，可以顯著縮短周期時間。取決于其它的裝置瓶頸，這可轉(zhuǎn)變?yōu)楦罂赡艿难b置生產(chǎn)量。
通常有三種不同類型的固體延遲焦化裝置產(chǎn)物，具有不同的價值，外形和特性，即，針狀焦，海綿狀焦和粒狀焦。針狀焦是三種中品位最高的。針狀焦，一經(jīng)進(jìn)一步熱處理，就具有高的電導(dǎo)率(和低的熱膨脹系數(shù))可用于電弧煉鋼。它具有相對低的硫和金屬含量，常常從較高品位的焦化原料生產(chǎn)，所述的原料包括來自催化裂化器和熱裂化焦油得到的更多的芳烴原料比如漿料和澄清油。典型的，它不是由渣油原料延遲焦化形成。
海綿狀焦是低品位的焦炭，通常大多數(shù)在煉油廠中形成。具有大量瀝青烯，雜原子化合物和金屬的低品質(zhì)煉油廠焦化原料生產(chǎn)這種低品位焦炭。如果硫和金屬含量足夠的低，則海綿狀焦可以用于制造鋁工業(yè)用電極。如果硫和金屬含量過高，則該焦炭可以用作燃料。名稱“海綿狀焦”來自于其多孔的海綿樣的外觀。常規(guī)的延遲焦化過程，利用本發(fā)明的優(yōu)選的減壓渣油進(jìn)料，通常生產(chǎn)海綿狀焦，所述的海綿狀焦作為聚結(jié)的物質(zhì)產(chǎn)生需要大量的去除方法包括鉆削和水噴射技術(shù)。如所討論的，由于增加周期時間這使該方法變得相當(dāng)復(fù)雜。
還有另一種焦炭，稱為“過渡焦炭”，指具有海綿狀焦和粒狀焦之間形態(tài)的焦炭，或者由結(jié)合到海綿狀焦的粒狀焦的混合物組成的焦炭。例如，焦炭具有大多數(shù)類海綿的物理性質(zhì)，但是證據(jù)表明開始形成作為離散的成形物的小球粒。
粒狀焦被認(rèn)為是最低品位的焦炭。術(shù)語“粒狀焦”來自其形狀，類似于BB尺寸[1/16英寸-3/8英寸(0.16cm-0.95cm)]的小球。粒狀焦象其它類型的焦炭一樣具有形成附聚物的傾向，特別是在含有海綿狀焦的混合物中，成為較大的堆，有時直徑大于一英尺。這可引起煉油廠設(shè)備和加工方面的問題。粒狀焦通常由最低品質(zhì)的高樹脂-瀝青烯原料生產(chǎn)，使其成為良好的高硫燃料源，特別用于水泥窯和鋼的生產(chǎn)。還有另一種焦炭，稱為“過渡焦炭”，指具有海綿狀焦和粒狀焦之間形態(tài)的焦炭，或者由結(jié)合到海綿狀焦的粒狀焦的混合物組成的焦炭。例如，焦炭具有大多數(shù)類海綿的物理性質(zhì)，但是證據(jù)表明開始形成作為離散的成形物的小球粒。
任何適當(dāng)?shù)募夹g(shù)可用于獲得具有大塊形態(tài)因此在地心引力或靜水壓力下至少30vol％基本上自由流動的焦炭。優(yōu)選至少60vol％，更優(yōu)選至少90vol％，最優(yōu)選至少95vol％，特別基本上所有的是自由流動的焦炭。當(dāng)存在60vol％或更少的自由流動的焦炭時，特別當(dāng)僅存在30vol％的自由流動的焦炭時，優(yōu)選該自由流動的焦炭位于該焦化鼓的下段以使它可作為含有水的漿料排出，之后從該鼓中鉆出其他焦炭(海綿狀焦炭)。如本發(fā)明使用術(shù)語“自由流動”意思是在焦化鼓中500噸(508.02Mg)的焦炭加上其間隙水在小于30分鐘內(nèi)通過60英寸(152.4cm)直徑的開口排出。一種技術(shù)是選擇具有形成粒狀焦傾向的渣油，這樣的原料包括Maya，Cold Lake。另一種技術(shù)是使渣油深拔餾分離開減壓管式爐。為得到包括小于10wt％由高溫模擬蒸餾確定的沸點為900(482.22℃)和1040(560℃)之間的物質(zhì)的渣油。另一個優(yōu)選的獲得基本上自由流動粒狀焦的方法是使用適當(dāng)?shù)奶砑觿Ｔ谝粋€實施方式中，該添加劑是有機(jī)可溶的金屬，比如金屬氫氧化物，乙酸鹽，碳酸鹽，甲酚鹽，環(huán)烷酸鹽，或者乙酰丙酮化物，包括其混合物。優(yōu)選的金屬是鉀，鈉，鐵，鎳，釩，錫，鉬，錳，鋁，鈷，鈣，鎂和其混合物?？梢允褂眯问綖楸旧泶嬖谟跓捰蛷S物流中的物種的添加劑。對于這樣的添加劑，該煉油廠物流可以作為該添加劑的溶劑，可能有助于添加劑在渣油進(jìn)料中的分散。煉油廠物流中本身含有的添加劑包括在特定渣油和渣油餾分(即特定原料流)中本身含有的鎳，釩，鐵，鈉，和其混合物。該添加劑和進(jìn)料的接觸通過將包含添加劑物種的進(jìn)料部分(包括本身包含這樣物種的進(jìn)料部分)共混進(jìn)入進(jìn)料中而得以實現(xiàn)。
在另一個實施方式中，含金屬的添加劑是細(xì)碎的具有高表面積的固體，高表面積的天然材料，或者產(chǎn)生添加劑的微粒/種子。這樣的高表面積的材料包括熱解二氧化硅和氧化鋁，催化裂化器細(xì)粒，F(xiàn)LEXICOKER旋風(fēng)器細(xì)粒，硫酸鎂，硫酸鈣，硅藻土，粘土，硅酸鎂，含釩的飛灰等等。所述的添加劑可以單獨或者組合使用。
優(yōu)選，苛性堿物種加入到渣油焦化裝置進(jìn)料中。如果使用，該苛性堿物種可以在焦化裝置加熱爐中加熱之前，期間或者之后加入?？列詨A的加成作用將減少渣油焦化裝置進(jìn)料的總酸值(TAN)，以及使環(huán)烷酸轉(zhuǎn)化為金屬環(huán)烷酸鹽，例如環(huán)烷酸鈉。
希望該添加劑均一分散進(jìn)入該減壓渣油進(jìn)料中以避免形成粒狀焦的異質(zhì)區(qū)域。通過許多方法可以實現(xiàn)添加劑的分散，例如通過將添加劑溶解進(jìn)入該減壓渣油，或者通過在混合該添加劑之前減少減壓渣油粘度，例如通過加熱，溶劑加成作用，使用有機(jī)金屬試劑等等?？梢允褂酶吣芑旌匣蛘呤褂渺o態(tài)混合器以有助于添加劑的分散。
沒有金屬的添加劑也可以用于實施本發(fā)明以在延遲焦化期間獲得基本上自由流動的焦炭。可用于實施本發(fā)明的沒有金屬添加劑的非限制性例子包括元素硫，基本上沒有金屬的高表面積固體，比如稻殼，糖類，纖維素，底煤，磨碎的汽車輪胎。另外，無機(jī)氧化物，比如熱解二氧化硅，氧化鋁，和氧化物的鹽，比如硅酸銨，可以用作添加劑。
高堿性的含堿金屬和堿土金屬的洗滌劑可以用作本發(fā)明的添加劑。這些洗滌劑通過堿金屬和堿土金屬與以下酸性物質(zhì)(或者其混合物)的一種或多種的油溶或者油分散的堿式鹽舉例說明(1)磺酸，(2)羧酸，(3)水楊酸，(4)烷基酚，(5)硫化烷基酚，(6)有機(jī)磷酸，特征在于至少有一個直接的碳-磷鍵。這樣的有機(jī)磷酸包括通過用磷化劑比如三氯化磷，七硫化磷，五硫化二磷，三氯化磷和硫，白磷，和鹵化硫，或者氯化硫代磷，處理烯烴聚合物(例如分子量為1000的聚異丁烯)而制備的那些。最通常使用的這樣的酸的鹽是鈣和鎂的那些鹽。用于該實施方式的鹽優(yōu)選是TBN至少為50，優(yōu)選大于100，最優(yōu)選大于200的堿式鹽。在這一點上，TBN根據(jù)ASTM D-2896-88的方法確定。高堿性的堿金屬和堿土金屬表面活性劑公開在共同未決的與此一道同時申請的案卷號為GJH-0535(P2003J049)的申請中，在此引入作為參考。
可用于促進(jìn)形成基本上自由流動的焦炭的其它適當(dāng)?shù)奶砑觿┌ň酆咸砑觿┖偷头肿恿糠甲寤衔?。該聚合添加劑選自聚氧化乙烯，聚氧化丙烯，聚氧化乙烯-聚氧化丙烯共聚物，聚氧化乙烯醇的乙二胺四烷氧基化的醇，聚氧化丙烯醇的乙二胺四烷氧基化的醇，聚氧化丙烯-聚氧化乙烯醇的乙二胺四烷氧基化的醇，和其混合物。該聚合添加劑優(yōu)選分子量為1000-30,000，更優(yōu)選1000-10,000。這樣的添加劑公開在與此一道申請的案卷號為GJH-0528(P2003J049)的共同未決申請中，其在此引入作為參考。
該低分子量的添加劑選自具有一個到四個烷基取代基的一個和兩個環(huán)芳烴體系，所述的烷基取代基包含1-8個碳原子，優(yōu)選1-4個碳原子，更優(yōu)選1-2個碳原子。一種或多種環(huán)可以是同核或者異核的。就同核芳環(huán)來說意思是僅包含碳和氫的芳環(huán)。就異核芳環(huán)來說意思是除碳和氫之外還包含氮，氧和硫的芳環(huán)。這樣的低分子量添加劑公開在與此一道申請的案卷號為GJH-0527(P2003J049)的共同未決申請中，在此引入作為參考。
本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方式，使用由螺栓固定并以耐壓密閉方式密封到封閉外殼底部的焦炭滑槽。所述的滑槽優(yōu)選在整個反復(fù)的焦化/除焦周期中保持連接而不拆卸，有助于將焦炭從焦化裝置容器中導(dǎo)入焦炭接收區(qū)。
在另一個優(yōu)選實施方式中，包含流體流的導(dǎo)管以耐壓密閉的方式密封到封閉外殼的底部，并直接流動進(jìn)入焦炭+水收集槽或者箱中。利用該系統(tǒng)，焦炭鼓的驟冷周期時間減少到這樣的點，即，此刻，混合物被冷卻到剛剛低于水的沸點，而熱焦加上水的混合物流動進(jìn)入收集槽或者箱，在那里加入另外的冷卻水。這具有從焦炭鼓周期時間中部分消除焦炭冷卻時間的效果，并可以縮短煉焦周期。
權(quán)利要求
1.一種用于生產(chǎn)和從延遲焦化容器中除去具有大塊形態(tài)因此至少30vol％基本上是自由流動焦炭的方法，所述的延遲焦化容器包括i)形成孔的底部，通過所述的孔排出焦炭；ii)至少一個位于所述孔上方的入口進(jìn)料進(jìn)入管線；和iii)鼓封閉/排出節(jié)流系統(tǒng)，具有閉合件，密封連接到焦化裝置容器底部并覆蓋所述的孔；包括a)保證所述鼓的封閉/排出節(jié)流系統(tǒng)的閉合件處于閉合位置；b)通過一個或多個進(jìn)料管線將加熱的渣油進(jìn)料加入到焦化裝置容器中，所述進(jìn)料是在延遲焦化條件下，能夠生產(chǎn)具有大塊形態(tài)因此在地心引力或者焦炭鼓中靜水壓力下至少30vol％基本上是自由流動焦炭的原料，或者是利用適當(dāng)?shù)奶砑觿┛尚纬勺杂闪鲃咏固康脑希籧)將焦化裝置容器保持在延遲焦化條件下有效量的時間，藉此導(dǎo)致蒸氣產(chǎn)物和至少30vol％床層的基本上自由流動的焦炭；d)除去至少一部分塔頂蒸氣產(chǎn)物；e)用蒸汽驟冷由至少30vol％基本上自由流動的焦炭組成的所述床層，除去其他的塔頂蒸氣產(chǎn)物；f)將水引入所述的焦化裝置容器以冷卻由至少30vol％基本上自由流動的焦炭組成的床層；g)以控制方式節(jié)流打開所述的閉合件以從焦化裝置容器中控制地泄放焦炭和水；和h)從焦化裝置容器中收集排出的焦炭。
2.權(quán)利要求1的方法，其中進(jìn)料在焦化裝置容器下段，但在焦炭排出孔的上方的至少兩個位置處注入容器中。
3.前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中該閉合件是選自單滑動滑閥，雙滑動滑閥，球閥，刀閥，楔中楔閥，柱塞式閥和楔形塞閥的閥。
4.前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中該鼓封閉/排出節(jié)流系統(tǒng)是雙阻塞部件和排空閥組件。
5.前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中該閥具有至少一個蒸汽排出裝置。
6.前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中該鼓封閉/排出節(jié)流系統(tǒng)由液壓動力系統(tǒng)，電動力系統(tǒng)或者人工動力系統(tǒng)啟動。
7.權(quán)利要求1的方法，其中自動化控制鼓封閉/排出節(jié)流系統(tǒng)。
8.前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中通過一種或多種來自焦化鼓的可觸發(fā)信號響應(yīng)預(yù)定的工藝溫度，壓力，鼓中焦炭水平和焦炭排泄速率的一個或多個設(shè)定點的輸入信號來進(jìn)行控制。
9.前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中該鼓封閉/排出節(jié)流系統(tǒng)的打開和閉合力相對于閉合件的封閉百分?jǐn)?shù)測定。
10.前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中摻合該焦化裝置進(jìn)料以使摻合物的總分散金屬含量大于250wppm，API比重小于5.24。
11.前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中該焦化裝置進(jìn)料是包括小于10wt％的通過HTSD(高溫模擬蒸餾)確定的沸點為900(482.22℃)和1040(560℃)之間物質(zhì)的減壓渣油。
12.前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中使用添加劑以有助于形成由至少30vol％基本上自由流動焦炭組成的焦炭。
13.前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中該添加劑選自含金屬的添加劑，含非金屬的添加劑，高堿性的堿金屬和堿土金屬表面活性劑添加劑，聚合添加劑，和低分子量芳烴添加劑。
14.前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中該添加劑是可有效用于形成基本上自由流動的焦炭的有機(jī)可溶的，有機(jī)不可溶的，或者非有機(jī)可溶混的含金屬添加劑。
15.前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中其中所述的添加劑金屬選自鈉，鉀，鐵，鎳，釩，錫，鉬，錳，鋁，鈷，鈣，鎂，和其混合物。
16.前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中該添加劑是高堿性的堿金屬或者堿土金屬的表面活性劑，選自(i)磺酸，(ii)羧酸，(iii)水楊酸，(iv)烷基酚，(v)硫化烷基酚，和(vi)有機(jī)磷酸，特征在于有至少一個直接碳-磷鍵。
17.前述任一權(quán)利要求所述的方法生產(chǎn)的焦炭。
全文摘要
一種用于生產(chǎn)和從延遲焦化鼓中除去具有大塊形態(tài)因此至少30vol％在地心引力或者靜水壓力下可自由流動的焦炭的方法。在填充周期完成之后，充滿熱焦的焦化鼓通入蒸汽冷卻，然后用水注滿它，因此生產(chǎn)焦炭/水混合物。所述的焦炭/水混合物從焦炭鼓中通過一個或多個接近焦化鼓底部的鼓封閉/排出節(jié)流系統(tǒng)進(jìn)行釋放。
文檔編號C10G9/14GK101010415SQ200580015513
公開日2007年8月1日 申請日期2005年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月14日
發(fā)明者史蒂文·W·斯帕克斯, 陳特黃, 克里斯托弗·P·厄皮格, 邁克爾·希什金 申請人:埃克森美孚研究工程公司