СПОСОБ И УСТАНОВКА ТЕРМИЧЕСКОГО КРЕКИНГА ТЯЖЕЛОГО МИНЕРАЛЬНОГО МАСЛА
PROCEDURE AND INSTALLATION FOR HEAVY MINERAL OIL THERMAL CRACKING

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к технологии обработки для непрерывного термического крекинга тяжелого минерального масла и установке физической обработки для исполнения технологии.
Уровень техники
Тяжелые или остаточные минеральные масла с высоким содержанием серы, такие как нефтяной битум, являются малоценными ввиду их серьезного вредного воздействия на окружающую среду при непосредственном сжигании их в качестве топлива. Поэтому эти тяжелые или остаточные минеральные масла обычно используются как полезные промышленные сырьевые материалы для преобразования в более легкие продукты путем крекинга. В качестве одной из таких технологий упоминаются следующая производственная схема термического крекинга и установка для этого.
В качестве производственной схемы термического крекинга тяжелого минерального масла предложена схема, состоящая из крекинг-печи и реакционной емкости, в которой тяжелое масло, поданное через крекинг-печь, вводится в реакционную емкость для проведения термического крекинга (ссылка на патентные документы 1-4). Тяжелое минеральное масло, поданное в реакционную емкость, непосредственно контактирует с перегретым паром при температурах от 500 до 700°С, который вдувается в донную часть реакционной емкости. Тяжелое минеральное масло в реакционной емкости подвергается термическому крекингу и преобразуется в алифатические углеводороды, обогащенные газообразными продуктами крекинга, и нефтяной пек, обогащенный полициклическими ароматическими соединениями. Газообразные продукты крекинга выводятся из верхнего выпуска реакционной емкости вместе с паром и вводятся в дистилляционную колонну для разделения.
Как типично представляется в патентных документах 1-4, предложена производственная схема, в которой предусмотрены одна крекинг-печь и две реакционные емкости. Тяжелое минеральное масло, подведенное через крекинг-печь, вводится в первую реакционную емкость и затем вводится во вторую реакционную емкость после того, как подача в первую реакционную емкость завершена. Подача в реакционные емкости попеременно переключается так, что тяжелое минеральное масло подвергается термическому крекингу в полунепрерывном режиме.
В этих процессах термического крекинга тяжелое минеральное масло, подведенное в реакционную емкость, непосредственно контактирует с перегретым паром, вдуваемым в донную часть реакционной емкости, и подвергается термическому крекингу с образованием алифатических углеводородов, обогащенных газообразными продуктами крекинга, и нефтяного пека, обогащенного полициклическими ароматическими соединениями. Газообразные продукты крекинга выводятся из верхнего выпуска реакционной емкости вместе с паром и вводятся в дистилляционную колонну для разделения. Однако поскольку процесс термического крекинга в реакционных емкостях представляет собой операцию периодического действия, количество газообразных продуктов крекинга, выводимых из реакционных емкостей, непостоянно, но циклически колеблется. Соответственно этому расход потока газообразных компонентов, подаваемых в дистилляционную колонну, сильно варьирует в диапазоне вариаций, иногда не меньшем чем 25%. Это колебание количества поступающих газообразных компонентов обусловливает нестабильную работу дистилляционной колонны и имеет результатом ухудшение эффективности разделения или снижение производительности секции крекинга, находящейся выше по потоку.
В дополнение, газообразные компоненты, поступающие в дистилляционную колонну, содержат унесенный пек, который является прекурсором кокса. Чтобы предотвратить загрязнение получаемого в качестве продукта масла прекурсором кокса, необходимо подавать адекватное количество поглотительного масла в нижнюю секцию колонны, соответствующее количеству поступающих газообразных компонентов. В этой ситуации, когда имеет место колебание количества поступающих газообразных компонентов, является непрактичным изменение количества поглотительного масла в зависимости от вариаций подводимого сырья. Также является экономически нежелательным подавать постоянное количество поглотительного масла, соответствующего максимальному количеству поступающих газообразных компонентов.
Далее, поскольку скрытая теплота испарения и теплосодержание газообразных компонентов одновременно регенерируется в дистилляционной колонне, варьирует количество пара, производимого в системе рекуперации теплоты. Таким образом, такое колебание оказывает вредное воздействие на работу нефтехимической перегонной установки. Поэтому было желательным равномерное количество газообразных компонентов, поступающих в дистилляционную колонну.
Далее, чтобы повысить производительность крекинга тяжелого масла, обычным подходом может быть повышение производительности без количественного увеличения оборудования, такого как печь, реакционная емкость и дистилляционная колонна. Однако диапазон колебания подачи в дистилляционную колонну мог бы быть более расширен в следующих случаях переналадки:
- повышение производительности с тем же числом реакционных емкостей;
- добавление новой технологической линии крекинга из 2 реакционных емкостей и одновременной подачей в первую реакционную емкость.
Термин «цикл», применяемый в настоящем изобретении, означает интервал от начала подачи через печь в первую реакционную емкость до завершения подачи во вторую реакционную емкость и начала следующей подачи в первую реакционную емкость для каждой технологической линии крекинга.
[Патентный документ 1] JP07-116450 B (1995)
[Патентный документ 2] JP54-15444 B (1979)
[Патентный документ 3] JP57-15795 B (1982)
[Патентный документ 4] JP63-38076 B (1988)
Сущность изобретения
Проблемы, решаемые изобретением
Таким образом, цель настоящего изобретения состоит в представлении способа термического крекинга тяжелого минерального масла, который позволяет повысить производительность разделения дистилляционной колонны, увеличить пропускную способность, обеспечить стабильность работы в устойчивом режиме и снизить количество поглотительного масла в нижней секции дистилляционной колонны путем усовершенствования нестабильного и пульсирующего потока газообразных компонентов из реакционной емкости в дистилляционную колонну.
Средства разрешения проблем
Вышеупомянутая цель достигается посредством нижеизложенного изобретения.
А именно, настоящее изобретение относится к способу термического крекинга тяжелого минерального масла (далее часто называемому просто как «способ термического крекинга согласно изобретению»), в котором обеспечивают работу установки термического крекинга, имеющей крекинг-печь для нагревания тяжелого минерального масла, две или более линий, каждая из которых содержит первую и вторую реакционные емкости, в которые вводится тяжелое минеральное масло, нагретое в крекинг-печи, и одну дистилляционную колонну для разделения газообразных веществ, выведенных из соответствующих реакционных емкостей каждой технологической линии, при этом обеспечивают работу каждой линии посредством повторения цикла, включающего выведение тяжелого минерального масла из крекинг-печи, подачу выведенного тяжелого минерального масла в первую реакционную емкость и подачу выведенного тяжелого минерального масла во вторую реакционную емкость после завершения подачи выведенного тяжелого минерального масла в первую реакционную емкость, пар вдувается в каждую реакционную емкость снизу каждой реакционной емкости во время подачи тяжелого минерального масла и пар непосредственно входит в контакт с тяжелым минеральным маслом, подлежащим термическому крекингу, при этом полученные газообразные продукты крекинга и пар в каждой реакционной емкости выводят из верхнего выпуска каждой реакционной емкости для введения в дистилляционную колонну, и в дистилляционной колонне осуществляют разделение путем дистилляции, причем обеспечивают запаздывание по фазе для цикла, повторяемого в каждой линии так, что установка термического крекинга работает с различным временем начала подачи в первую реакционную емкость в каждой технологической линии.
В соответствии со способом термического крекинга согласно изобретению, колеблющееся количество газообразных компонентов (газообразных продуктов крекинга и пара), выводимых из каждой линии реакционных емкостей с конкретной периодичностью, выравнивается как общее количество благодаря организации запаздывания по фазе между соответствующими линиями реакционных емкостей, и пульсация общего количества газообразных компонентов, подаваемых в дистилляционную колонну, может быть снижена.
Поскольку общее количество газообразных компонентов, выводимых из реакционных емкостей, тем самым выравнивается, могут быть разрешены основополагающие проблемы, такие как ухудшение эффективности разделения в дистилляционной колонне, которое представляет собой решающий фактор повышения производительности крекинга, нестабильность работы и, кроме того, избыточное потребление поглотительного масла в нижней секции дистилляционной колонны. Эти усовершенствования связаны с улучшением производительности процесса термического крекинга тяжелого минерального масла и также с повышением пропускной способности установки термического крекинга в целом.
Что касается предпочтительного уровня запаздывания по фазе между соответствующими технологическими линиями реакционных емкостей для колебания количества газообразных компонентов с определенной периодичностью, запаздывание по фазе должно определяться так, чтобы времена пикового выхода технологических линий не перекрывались между собой. Более предпочтительным является регулирование запаздывания по фазе так, что время пикового выхода технологической линии полностью совпадает со временем минимального выхода другой технологической линии. Однако даже если время пикового выхода не полностью перекрывается со временем минимального выхода другой технологической линии, может быть в полной мере ожидаемой результативность изобретения согласно настоящей заявке. Поэтому с этой точки зрения верхнего предела для числа технологических линий реакционных емкостей не существует.
Поскольку конкретное время запаздывания по фазе между соответствующими технологическими линиями реакционных емкостей также зависит от времени подачи сырья в реакционную емкость, количества подводимого сырьевого материала (тяжелого минерального масла), габаритов установки, числа технологических линий реакционных емкостей, затруднительно конкретизировать таковое в виде общего значения. Однако просто и эффективно определять запаздывание по фазе как половину времени, необходимого для подачи сырья в одну реакционную емкость в случае двух технологических линий, а именно как четверть продолжительности вышеупомянутого цикла, 1/6 времени цикла в случае трех технологических линий и 1/2n времени цикла в случае n технологических линий.
При использовании способа термического крекинга согласно настоящему изобретению, колебания общего расхода потока газообразных продуктов крекинга и пара (газообразных компонентов), которые выводятся из верхнего выпуска каждой реакционной емкости и затем подаются в дистилляционную колонну, могут быть снижены до уровня 15% или менее, и предпочтительно до уровня 5% или менее.
Что касается крекинг-печи, предпочтительно иметь одну крекинг-печь для каждой технологической линии, и каждая крекинг-печь является взаимно независимой, так что тяжелое минеральное масло может быть по отдельности введено во все реакционные емкости каждой технологической линии. В частности, из соображений производственной гибкости предпочтительно иметь резервную крекинг-печь, независимую от работающих линий реакционных емкостей, так чтобы закоксованную печь можно было перевести на режим коксоудаления, в то же время с возможностью продолжения нормальной работы путем подключения в действие резервной печи.
С другой стороны, установка термического крекинга для тяжелого минерального масла согласно настоящему изобретению (далее часто называемая просто как «реакционная емкость для термического крекинга согласно изобретению» или «установка термического крекинга согласно изобретению») отличается тем, что установка термического крекинга для тяжелого минерального масла, имеющая крекинг-печь для нагревания тяжелого минерального масла, две или более линий, включающих первую и вторую реакционные емкости, в которые вводится тяжелое минеральное масло, нагретое в крекинг-печи, и одну дистилляционную колонну для разделения газообразных веществ, выведенных из соответствующих реакционных емкостей в каждой линии, причем каждая линия выполнена с возможностью работы посредством повторения цикла, включающего выведение тяжелого минерального масла из крекинг-печи, подачу выведенного тяжелого минерального масла в первую реакционную емкость и подачу выведенного тяжелого минерального масла во вторую реакционную емкость после завершения подачи выведенного тяжелого минерального масла в первую реакционную емкость, пар вдувается в каждую реакционную емкость, снизу каждой реакционной емкости во время подачи тяжелого минерального масла и непосредственно входит в контакт с тяжелым минеральным маслом, подлежащим термическому крекингу, газообразные продукты крекинга и пар в каждой реакционной емкости выводятся из верхнего выпуска каждой реакционной емкости для введения в дистилляционную колонну, и в дистилляционной колонне проводится разделение путем дистилляции, и причем запаздывание по фазе предусмотрено для цикла, повторяющегося в каждой линии, так что установка работает с различным временем начала подачи в первую реакционную емкость в каждой линии.
В установке термического крекинга согласно изобретению колебание общего расхода потока газообразных продуктов крекинга и пара, которые выводятся из верхнего выпуска каждой реакционной емкости и подаются в дистилляционную колонну, может быть снижено до уровня 15% или менее, и предпочтительно до уровня 5% или менее.
Что касается крекинг-печи, предпочтительно иметь одну крекинг-печь для каждой линии, и каждая крекинг-печь является взаимно независимой так, что тяжелое минеральное масло может быть по отдельности введено во все реакционные емкости каждой линии. В частности, из соображений производственной гибкости предпочтительно иметь резервную крекинг-печь, независимую от работающих линий реакционных емкостей, так чтобы закоксованную печь можно было перевести на режим коксоудаления, в то же время с возможностью продолжения нормальной работы путем подключения в действие резервной печи.
Результат изобретения
Соответственно способу термического крекинга тяжелого минерального масла и установке термического крекинга согласно настоящему изобретению, поскольку число линий составляет не менее двух, и для цикла, повторяющегося в каждой линии, предусматривается запаздывание по фазе, может быть снижена нестабильность количества газообразных компонентов, поступающих в дистилляционную колонну, и также достигаются повышение производительности разделения дистилляционной колонны, повышение производительности крекинга, стабильность работы и сокращение количества поглотительного масла в нижней секции колонны. Далее, благодаря этим усовершенствованиям может быть обеспечено улучшение производительности процесса термического крекинга тяжелого минерального масла и пропускная способность всей установки термического крекинга в целом.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет собой блок-схему технологического процесса, иллюстрирующую все составные части процесса термического крекинга тяжелого минерального масла и установки термического крекинга согласно изобретению.
Фиг.2 представляет собой схематическое изображение дистилляционной колонны, показанной на фиг.1.
Фиг.3 представляет собой график, показывающий изменение измеренного общего расхода потока газообразных компонентов с течением времени, полученный в общепринятом процессе термического крекинга и обычной установке термического крекинга. Горизонтальная ось представляет время, прошедшее от начала подачи, и продольная ось представляет общий часовой расход потока выводимых газообразных компонентов.
Фиг.4 показана как один примерный вариант исполнения изобретения. График показывает результат, полученный при измерении общего расхода потока газообразных компонентов с течением времени в процессе термического крекинга и в установке термического крекинга, состоящей из двух линий. Горизонтальная ось представляет время, прошедшее от начала подачи, и продольная ось представляет общий расход потока выводимых газообразных компонентов в час.
Фиг.5 представляет один примерный вариант исполнения изобретения, и представляет собой график, показывающий результат, полученный измерением общего расхода потока газообразных компонентов с течением времени в процессе термического крекинга и в установке термического крекинга, состоящей из трех линий. Горизонтальная ось представляет время, прошедшее от начала подачи, и продольная ось представляет общий часовой расход потока выводимых газообразных компонентов.
Разъяснение кодовых номеров
1: Бункер для сырьевого материала
2: Печь для предварительного нагревания сырьевого материала
3: Дистилляционная колонна
4: Трубчатая крекинг-печь (крекинг-печь)
5, 7, 14: Переключающие клапаны
6: Реакционная емкость
8: Пароперегреватель
9: Клапан
10: Резервуар для хранения жидкого пека
11: Магистраль
12: Установка отверждения пека
13: Установка последующего хранения пека
14: Входной клапан
15: Трубопровод
Наилучшие варианты осуществления изобретения
Изобретение ниже иллюстрируется подробнее согласно чертежам.
Во-первых, процесс термического крекинга тяжелого минерального масла и установка термического крекинга согласно изобретению подробно проиллюстрированы на чертежах, описывающих режим работы, который представляет собой один примерный вариант исполнения изобретения. Далее, нижеуказанный режим работы представляет собой пример, в котором каждая из двух (технологических) линий включает две реакционные емкости.
Фиг.1 представляет собой блок-схему для иллюстрирования всех составных частей данного режима работы.
Сырьевой материал (тяжелое минеральное масло), подаваемый из бункера 1 для сырьевого материала, подвергается предварительному нагреванию до температуры около 350°С в печи 2 для предварительного нагревания сырьевого материала и затем подается в донную секцию дистилляционной колонны 3. В результате этого он смешивается с тяжелой концевой фракцией крекингового масла, которое опускается в донную часть колонны в качестве рециркуляционного масла. Отношение рециркуляционного масла к сырьевому материалу составляет от 0,05 до 0,25, и предпочтительно от 0,10 до 0,20.
Сырьевой материал, смешанный с рециркуляционным маслом, подается в каждую из трубчатых крекинг-печей (нагревательных печей) 4а и 4b через впускные клапаны 14а и 14b. Сырьевой материал нагревается до температуры от 480 до 500°С и предпочтительно до температуры от 490 до 500°С в трубчатых крекинг-печах 4а и 4b, чтобы подвергнуться термическому крекингу. Выходное давление в каждой крекинг-печи 4а и 4b составляет значение от примерно атмосферного давления до 0,4 МПа. Время реакции в трубчатой крекинг-печи обычно составляет от 0,5 до 10 минут и предпочтительно от 2 до 5 минут.
Масло, нагретое в трубчатой крекинг-печи 4а, вводится в (технологическую) линию «а», и масло, нагретое в крекинг-печи 4b, вводится в (технологическую) линию «b» соответственно. Далее, каждая линия “a” и “b” состоит из двух реакционных емкостей, то есть первых реакционных емкостей 6а и 6b и вторых реакционных емкостей 6'a и 6'b.
Хотя обе технологические линии “a” и “b” проиллюстрированы ниже вместе, каждая из технологических линий может работать независимо.
Продукты термического крекинга (тяжелое минеральное масло) при высокой температуре, которые проходят через трубчатые крекинг-печи 4а и 4b, вводятся в заданные реакционные емкости (реакционные емкости для термического крекинга) 6а, 6'a, 6b и 6'b через переключающие клапаны 5а и 5b, при этом быстро испаряясь. Перед введением потока, выходящего из печи, в реакционные емкости является предпочтительным предварительное подведение определенной части сырьевого материала в реакционные емкости из донной части дистилляционной колонны 3 через переключающие клапаны 7а и 7b (предварительная подача). Количество предварительной подачи в каждую реакционную емкость 6а, 6'a, 6b или 6'b составляет от 5 до 18% по объему от общего количества подачи в каждую реакционную емкость 6а, 6'a, 6b или 6'b, предпочтительно от 10 до 15% по объему. Далее, температура сырьевого материала во время предварительной подачи составляет около 340°С.
Каждый из переключающих клапанов 5а, 5b, 7а и 7b приводится в действие через постоянные интервалы, и сырьевой материал предварительной подачи и продукты термического крекинга из трубчатых крекинг-печей 4а и 4b вводятся периодически и попеременно в каждую пару реакционных емкостей 6а и 6'a или 6b и 6'b линий “a” и “b”. Путем такой периодической работы процесс термического крекинга продуктов термического крекинга, непрерывно подаваемых из трубчатых крекинг-печей 4а и 4b, проводится в реакционных емкостях непрерывно.
Реакционные емкости 6а, 6'a, 6b и 6'b представляют собой вертикальные цилиндрические резервуары с сужающейся донной частью (форма, в которой диаметр кожуха цилиндрической емкости становится сужающимся в сторону донной секции) и снабжены впуском для сырьевого материала, впуском для теплоносителя, выпуском для газообразных продуктов крекинга, выпуском для крекингового масла и газообразного теплоносителя и выпускным соплом для выведения остаточных продуктов. Далее, при необходимости может быть предусмотрен смеситель.
Перегретый пар, нагретый в пароперегревателе 8 до температуры от 400 до 700°С, вдувается в реакционные емкости 6а, 6'a, 6b и 6'b в качестве газообразного теплоносителя через клапаны 9а, 9'a, 9b и 9'b.
Когда продукты термического крекинга из трубчатых крекинг-печей 4а и 4b подаются в реакционные емкости 6а, 6'a, 6b и 6'b, температура материала предварительной подачи в реакционных емкостях 6а, 6'a, 6b и 6'b непосредственно перед подачей через печь составляет около 340°С. Температура в реакционных емкостях поднимается до уровня от 430 до 440°С, и затем в реакционных емкостях происходит дальнейший крекинг и реакции полимеризации-конденсации продуктов термического крекинга в то же время, когда проводится введение в емкости.
Период одного цикла подачи преимущественно устанавливается на время от 50 до 120 минут, и более предпочтительно от 60 до 90 минут. Температура размягчения остаточного продукта в емкостях (далее часто называемого просто как «пек») повышается по завершении подачи. Реакции в реакционных емкостях протекают далее при продолжении вдувания перегретого пара после завершения подачи. Является предпочтительным, чтобы продолжительность реакции после подачи устанавливалась в диапазоне от 15% до 45% от продолжительности подачи, и более предпочтительно от 25% до 45%.
Поскольку продукты термического крекинга из трубчатых крекинг-печей 4а и 4b вовлекаются в реакцию термического крекинга, и их температура также является достаточно высокой, едва ли есть нужда обеспечивать время реакции (время удерживания) после подачи. Однако, когда продолжительность подачи для реакционных емкостей 6а, 6'a, 6b и 6'b является длительной, образованный таким образом пек, скорее всего, будет менее однородным. Соответственно этому, продолжительность подачи ограничивается временем от 50 до 120 минут, чтобы получить однородный пек и продолжать процесс термического крекинга путем продолжения введения перегретого пара в течение периода от 15 до 45% от продолжительности подачи после завершения подачи.
В качестве перегретого пара, подводимого в реакционные емкости 6а, 6'a, 6b и 6'b, может быть использован относительно низкотемпературный пар, поскольку его температура составляет от 400 до 700°С. Далее, необходимое количество пара является не столь большим. Достаточна подача от 0,08 до 0,15 кг пара на 1 кг общего количества сырьевого материала, подаваемого в трубчатые крекинг-печи 4а и 4b и реакционные емкости 6а, 6'a, 6b и 6'b.
Газообразные продукты крекинга и пар, содержащийся в продуктах термического крекинга, выводятся из верхнего выпуска реакционных емкостей 6а, 6'a, 6b и 6'b во время подачи продуктов термического крекинга из трубчатых крекинг-печей 4а и 4b, и также во время реакции крекинга, после чего подаются в дистилляционную колонну 3 через подводящие трубопроводы 15а и 15b к дистилляционной колонне, которые показаны точечной прерывистой линией.
После завершения реакции в реакционных емкостях 6а, 6'a, 6b и 6'b начинается охлаждение (гашение) реакционных емкостей 6а, 6'a, 6b и 6'b, температура реакционных емкостей 6а, 6'a, 6b и 6'b снижается до уровня от 320 до 380°С для окончательного завершения реакции, и затем пек в реакционных емкостях 6а, 6'a, 6b и 6'b немедленно переносится в резервуары для хранения жидкого пека 10а и 10b. Резервуары 10а и 10b для хранения жидкого пека имеют мешалки и также выполняют функции приема пека попеременно из реакционных емкостей 6а, 6'a, 6b и 6'b и однородного смешения такового. Далее, перегретый пар вдувается из их донной части, и температура пека в резервуарах поддерживается на уровне от 300 до 370°С, чтобы сохранять пек в жидком состоянии. Жидкий дистиллят, выпаренный из пека, подается в дистилляционную колонну 3 через трубопроводы 11а и 11b. Пек в резервуарах 10а и 10b для хранения жидкого пека подается в установку 13 для хранения твердого пека после охлаждения и отверждения такового в установке 12 для отверждения пека.
Фиг.2 показывает схематическое изображение дистилляционной колонны 3. Газообразные компоненты, включающие газообразные продукты крекинга и пар, подаваемые через подводящие трубопроводы 15а и 15b, вводятся в дистилляционную колонну 3 из питающего трубопровода 15 при температуре от около 400 до 450°С. Пековая фракция, увлеченная газообразными компонентами, удаляется в нижней секции дистилляционной колонны 3.
Внутренняя часть дистилляционной колонны 3 состоит из секции дробной перегонки, оснащенной барботажными колпачковыми тарелками 16, секции рекуперации тепла, оснащенной отбойными тарелками 22, секции поглотительного масла, оснащенной ситчатыми тарелками 17 и транспортным трубопроводом 18 с впрыскивающими соплами 19 на конце. Тип поглотительного масла не является конкретно ограниченным, но обычно используется масло в жидком состоянии при температуре от 200 до 300°С, например газойль или крекинговое тяжелое масло.
Количество поглотительного масла предпочтительно варьирует в пределах диапазона от 0,005 до 0,05 киломоль на 1 киломоль газообразных компонентов, и более предпочтительно в пределах диапазона от 0,01 до 0,02 киломоль.
Пек удаляется из газообразных компонентов с помощью дистилляционной колонны 3, имеющей вышеупомянутую конструкцию. Удаленный пек выводится из донной части дистилляционной колонны 3 через разгрузочный трубопровод 21. Газообразные компоненты, из которых был удален пек, поднимаются по дистилляционной колонне 3 и выпариваются через выпускной трубопровод 20 наверху, проходя через секцию рекуперации тепла, состоящую из впускного трубопровода 24 для крекингового тяжелого масла, расположенного в центре колонны 3, выводного трубопровода 23, теплообменника 25 и отбойных тарелок 22, и затем секцию фракционной перегонки масла, состоящей из барботажных колпачковых тарелок 16. Газообразные компоненты в результате этой операции дистилляции разделяются на газообразные продукты крекинга, крекинговое легкое масло и крекинговое тяжелое масло и направляются в последующую стадию для дальнейшей переработки.
То, что описано выше, представляет собой всю показанную схему в целом. Как показано на фиг.1, в дополнение к двум наборам линий “a” и “b”, каждая из которых включает две реакционные емкости, для соответствующих линий предусмотрены трубчатые крекинг-печи (нагревательные печи) 4а и 4b, резервуары 10а и 10b для хранения жидкого пека и другое разнообразное вспомогательное оборудование.
В результате этого общий расход потока газообразных компонентов (газообразных продуктов крекинга и пара), которые подаются из реакционных емкостей 6а и 6'a через транспортный трубопровод 15а в дистилляционную колонну 3, был измерен в зависимости от прошедшего времени, в условиях работы одиночной линии «а» традиционного способа термического крекинга и установки термического крекинга. Результат показан на графике на фиг.3. На графике на фиг.3 горизонтальная ось представляет время, прошедшее от начала подачи, и продольная ось представляет общий расход потока газообразных компонентов в час (то же самое на фиг.4 и 5).
Далее, производственные условия, при которых результат измерений, показанный на графике фиг.3, был получен и показан ниже в таблице 1.
Таблица 1
Дистилляционная колонна 3
Отношение смешанного рециркуляционного масла к сырьевому материалу
0,16
Трубчатая крекинг-печь 4а
Выходное давление
0,3 МПа
Время реакции
2 мин
Реакционные емкости 6а и 6'а
Процентная доля количества предварительной подачи в общем количестве подачи
14%
Температура перегретого пара
650°С
Количество подачи перегретого пара (процентная доля пара на 1 кг сырьевого материала масла)
10°С
Продолжительность подачи
90 мин
Вся технологическая линия «а» в целом
Продолжительность цикла
180 мин/цикл
Как показано на графике фиг.3, найдено, что время пикового выхода (около 1800 киломоль/час) и время минимального выхода (около 1400 киломоль/час) в общем часовом расходе потока газообразных компонентов периодически (с постоянной цикличностью) повторяется. Среднее значение общего часового расхода потока газообразных компонентов составляет 1600 киломоль, но отличается на +13,5% от максимального и на -13,7% от минимального с диапазоном колебаний, достигающим 27,2%. Найдено, что общий часовой расход потока газообразных компонентов испытывает повторяющееся большое отклонение с постоянной цикличностью.
Таким образом, поскольку поток газообразных компонентов в дистилляционную колонну 3 в значительной степени пульсирует в случае одиночной технологической линии, это обусловливает нестабильную работу и создает такие проблемы, как ухудшение производительности разделения или нежелательное снижение работоспособности установки термического крекинга.
В этом показательном варианте исполнения предусмотрены два набора линий “a” и “b”, и они работают в комбинации с запаздыванием по фазе в цикле подачи в реакционные емкости.
Общий расход потока газообразных компонентов (газообразных продуктов крекинга и пара), которые подаются из реакционных емкостей 6а, 6'a, 6b и 6'b через транспортные трубопроводы 15а и 15b в дистилляционную колонну 3, был измерен в зависимости от прошедшего времени в таких условиях, что процесс термического крекинга и установка термического крекинга согласно изобретению работали так, что обе линии “а” и “b” ниже по потоку относительно впускных клапанов 14а и 14b работают в таких же условиях, как показанные на графике фиг.3. Результат показан на графике фиг.4. Далее, переключающие клапаны 5а и 5b управлялись так, что время начала подачи в первую реакционную емкость 6b линии “b” имело запаздывание на период от 4 до 5 минут (запаздывание по фазе составляло 45 минут) от начала подачи в первую реакционную емкость 6а линии «а».
Как показано на графике фиг.4, среднее значение общего часового расхода потока газообразных компонентов составляет 3200 киломоль, отклонения от среднего значения составляют +5,1% при пиковом выходе и -8,4% при минимальном выходе, и максимальный диапазон вариации снижен до 13,5%.
Количество выведенных газообразных компонентов, которое повторяет колебания с определенной цикличностью в соответствующих циклах линий “a” и “b”, выравнивается как общее количество путем применения запаздывания по фазе между обеими линиями “a” и “b”, и диапазон колебаний общего выводимого количества газообразных компонентов, которые вытекают из обеих линий “a” и “b” и поступают в дистилляционную колонну 3 после объединения, может быть сокращен.
Далее, в случае когда пропускная способность в отношении тяжелого минерального масла согласуется с производительностью двух действующих линий, максимальный расход потока газообразных компонентов, непрерывно вводимых в дистилляционную колонну 3, составляет 3350 киломоль/час (фиг.4), тогда как он составляет 3600 киломоль/час (1800 киломоль/час × 2 из фиг.3) в случае работы одной линии. В случае работы с двумя линиями имеет место снижение максимального расхода потока примерно на 7%. Поэтому количество поглотительного масла, необходимое для максимального расхода потока газообразных компонентов в нижней секции дистилляционной колонны 3, тем самым может быть снижено.
Таким образом, поскольку достигается равномерность общего выводимого количества газообразных компонентов, обеспечиваются улучшение эффективности разделения газообразных компонентов в дистилляционной колонне 3, повышение пропускной способности для газообразных компонентов и стабильность работы, кроме того, снижение количества поглотительного масла в нижней секции дистилляционной колонны 3. Далее, эти усовершенствования связаны с улучшением производительности процесса термического крекинга тяжелого минерального масла и производственной мощности всей установки термического крекинга в целом.
Способ термического крекинга тяжелого минерального масла и установка термического крекинга согласно изобретению проиллюстрированы выше с описанием предпочтительного показательного варианта исполнения, но изобретение не ограничивается компоновками вышеупомянутого показательного варианта исполнения, но квалифицированные специалисты в этой области технологии могут предпринять разнообразные замены и модификации путем преобразования известных в литературе технологий. Например, в вышеупомянутом показательном варианте исполнения проиллюстрирован пример системы с двумя линиями “a” и “b”, каждая из которых включает две реакционные емкости, но может быть допустима система из трех или больше линий.
Конечно, даже если предпринимается любая замена или модификация, это входит в техническую область изобретения в такой степени, насколько это согласуется с компоновками согласно изобретению.
В установке термического крекинга из вышеупомянутого варианта осуществления, показанного на фиг.1, проверочные испытания, подобные графикам, показанным на фиг.3 и 4, были проведены для установки термического крекинга из трех линий, в которых одна пара была добавлена как последующая за трубчатыми крекинг-печами 4а и 4b, линиями “a” и “b” и резервуарами для хранения жидкого пека 10а и 10b. В результате этого дополнительные трубчатые крекинг-печи, линия и резервуары для хранения жидкого пека были в тех же условиях, как трубчатые крекинг-печи 4а и 4b, линии “a” и “b” и резервуары для хранения жидкого пека 10а и 10b, и управлялись так, чтобы запаздывание по фазе (разница во времени начала подачи в первую реакционную емкость между технологическими линиями) между соответствующими линиями составляло 30 минут (запаздывание по фазе было 30 минут). Результат показан на графике фиг.5.
Как показано на графике фиг.5, среднее значение общего часового расхода потока газообразных компонентов составило 4770 киломоль, с отклонениями от среднего значения +2,1% для максимального выхода и -1,5% для минимального, и максимальный интервал колебаний существенно снижен до 3,6%.