CN107850241A - 烃裂化***中结焦的最小化 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的主题涉及改进的用于烃裂化的***。在一个特定的非限制性实施方案中，烃裂化***可以包括一个或多个炉管，其上设置有多个凹陷，其中所述凹陷不突出到炉管内部。

Description

烃裂化***中结焦的最小化
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年7月9日递交的US临时专利申请62/190,446号的优先权权益，其全部内容在此通过引用并入本文。
技术领域
本公开的主题涉及用于烃裂化的***。
背景技术
烃的蒸气和催化裂化是精炼和石化工业中的重要过程，并且用于由更重和更复杂的有机分子生产轻质烯烃如乙烯、丙烯和丁二烯。这些轻质烯烃可以用作中间体以产生其它烃如聚乙烯。烃裂化涉及烃进料流例如乙烷或石脑油的裂化反应，并且可以在管式反应器***中进行。
烃裂化反应器***中的问题包括在***的管道和盘管内积聚积烃，例如焦炭。这种焦炭沉积物会干扰热量通过管壁流入反应物料流，这可能导致较高的管道金属温度并最终达到管道冶金学的极限。另外，焦炭沉积物会由于管横截面积减小而干扰反应混合物的流动，并可导致较高压降和效率降低。这种积炭最终会导致反应器强制关闭和生产损失。
烃裂化***是本领域已知的。例如，欧洲专利号EP0564665公开了在烃裂化炉管壁上存在纵向条或肋条形状的突起，以扩大用于热交换的管内表面。韩国专利申请号KR1076317公开了使用烃裂化反应管，所述反应管在其内表面壁上包括突出到管内部的凹陷(indentation)。中国专利申请号CN201770662公开了在裂化炉管壁上存在向内突出的和轴向螺旋的圆形导向槽，以使流过管的物质产生较高的紊流。PCT专利号WO2011/013144公开了一种热交换管，该热交换管具有内表面，该内表面具有多个可以用于热处理设备和化学处理单元中的向内突出的凹陷。
本领域仍然需要有效地使烃积聚最小化的烃裂化***。本公开的主题相对于当前可用的***提供了这样的显著优点。
发明内容
本公开的主题涉及改进的烃裂化***。
在某些实施方案中，本公开的烃裂化***可以包括一个或多个具有内表面的反应管，所述内表面上设置有多个凹陷。在某些实施方案中，凹陷不会突出，即伸入反应管的内部。在某些实施方案中，所述多个凹陷使反应管内表面上的结焦最小化。
在某些实施方案中，凹陷具有约0.2mm至约1.0mm的深度。在某些实施方案中，凹陷具有约0.2mm至约0.5mm的深度。
在某些实施方案中，凹陷形成为反应管的整体部分。在某些实施方案中，凹陷沿着反应管内表面的长度均匀分布。在某些实施方案中，凹陷排列成平行的行、非平行的行、分支的图案、交错图案、圆形图案或其组合。在某些实施方案中，凹陷的形状是矩形、椭圆形、星形、三角形、正方形、八角形、六角形或其组合。
本发明公开的主题提供了一种烃裂化器，其包括一个或多个反应管，所述反应管具有其上设置有多个凹陷的内表面，其中凹陷不突出到反应管的内部并且具有约0.2mm至约1.0mm的深度。在某些实施方案中，凹陷具有约0.2mm至约0.5mm的深度。
本发明公开的主题还提供了一种用于烃裂化的炉管，其包括由具有外表面和内表面的壁限定的管状体，其中管状体的内表面具有设置在其上的多个凹陷。在某些实施方案中，凹陷不会突出到管状体的内部。在某些实施方案中，所述多个凹陷使结焦最小化。
附图说明
图1A描绘了根据所公开的主题的一个示例性实施方案的烃裂化***的组件的横截面图。
图1B描绘了根据所公开的主题的一个示例性实施方案的烃裂化***的组件的透视剖视图。
具体实施方式
本发明公开的主题涉及改进的烃裂化***。
所公开的主题提供了用于裂化烃的烃裂化***，并且包括在裂化期间烃流动通过其中的一个或多个组件。例如但不限于，所述烃裂化***的一个或多个组件可以包括炉管和盘管。
为了说明而不是限制的目的，图1A和1B是根据所公开的主题的示例性烃裂化管的视图。在某些实施方案中，烃裂化器100的组件(例如裂化管，在本文中也称为反应管或炉管)具有壁104，所述壁104具有内表面102和外表面103，并且可以具有存在于其内表面102上的多个凹陷101，例如凹穴(depressions)或窝穴(dimples)。在某些实施方案中，凹陷不会突出，即伸入烃裂化器组件的内部。在某些实施方案中，所述一个或多个凹陷使组件壁的内表面102向内(即朝向外表面)变形。
在某些实施方案中，本发明公开的主题的烃裂化***可以使烃裂化器的一个或多个组件的内表面上的结焦最小化，并且通过在***的一个或多个组件内表面上存在凹陷而允许更长的操作时间。在某些实施方案中，所述凹陷可进一步导致组件的传热能力增加，例如通过增加组件内表面的表面积和增加沿内表面的紊流。在某些实施方案中，所述凹陷可以减少流过组件的流体的压降，从而提高组件和烃裂化***的热效率。
存在于所公开的烃裂化***的一个或多个组件上的凹陷可以是任何形状，包括但不限于圆形、矩形、椭圆形、星形、三角形、正方形、八角形、六角形或其组合。例如，所述凹陷可以是圆形的。
在某些实施方案中，所述凹陷可以以任何方式排列，例如所述凹陷可以排列成平行的行、非平行的行、分支的图案、交错图案、圆形图案或其组合。例如但不作为限制，所述凹陷可以排列成平行的行。
在某些实施方案中，所述凹陷可以沿烃裂化器组件内表面的长度连续和/或均匀分布。在某些实施方案中，沿着烃裂化器组件内表面的长度的特定位置可以具有凹陷。所述凹陷可以位于沿烃裂化器组件内表面的任何位置。在某些实施方案中，所述烃裂化器的一个或多个组件的内表面面积的约0.5％、约1％、约5％、约10％、约15％、约20％、约25％、约30％、约40％、约50％、约60％、约70％、约80％、约90％或约100％可以具有凹陷。
术语“约(about)”或“约(approximately)”是指对于由本领域技术人员确定的特定值在可接受的误差范围内，这将部分地取决于如何测量或确定该值，即，测量***的局限性。例如，“约”可以表示给定值的高达20％、高达10％、高达5％和/或高达1％的范围。
在某些实施方案中，凹陷的深度取决于凹陷的节距(pitch)和/或直径。在某些实施方案中，所述凹陷可以具有约0.2毫米(mm)至约1.0mm的深度。例如，所述凹陷可以具有约0.2mm至约0.95mm、约0.2mm至约0.90mm、约0.2mm至约0.85mm、约0.2mm至约0.80mm、约0.2mm至约0.75mm、约0.2mm至约0.70mm、约0.2mm至约0.65mm、约0.2mm至约0.60mm、约0.2mm至约0.55mm、约0.2mm至约0.50mm、约0.2mm至约0.45mm、约0.2mm至约0.4mm、约0.2mm至约0.35mm、约0.2mm至约0.3mm、约0.2mm至约0.25mm、约0.25mm至约1.0mm、约0.3mm至约1.0mm、约0.35mm至约1.0mm、约0.4mm至约1.0mm、约0.45mm至约1.0mm、约0.50mm至约1.0mm、约0.55mm至约1.0mm、约0.60mm至约1.0mm、约0.65mm至约1.0mm、约0.70mm至约1.0mm、约0.75mm至约1.0mm、约0.80mm至约1.0mm、约0.85mm至约1.0mm、约0.90mm至约1.0mm或约0.95mm至约1.0mm的深度。在某些实施方案中，所述凹陷的深度小于组件100的壁104的厚度。可替换地或附加地，所述凹陷的深度可以大于组件的壁104的厚度，从而导致在壁103的外表面上形成突起。在某些实施方案中，烃裂化管内表面上的凹陷可以变化。
在某些实施方案中，所述一个或多个组件上的凹陷可以通过滚压、压制、焊接、锤击、挤压或压印来产生。在某些实施方案中，凹陷和组件(例如炉管)可由相同材料或相同片材制成，例如形成为组件的整体部分。或者，所述凹陷和组件可以由不同的材料制成。
根据之前描述的主题的实施方案，烃裂化***和可以包括在烃裂化***中的各种组件和附件(例如炉管)可以由多种合适的材料制成。合适的材料包括但不限于铝、不锈钢、碳钢、玻璃衬里的材料、聚合物基材料、镍基金属合金、钴基金属合金或其组合。
所公开的主题的烃裂化***可用于简单的饱和脂族烃如乙烷、烷烃混合物或石油馏分如石脑油、常压瓦斯油和真空瓦斯油的蒸气裂化、热裂化和/或催化裂化。在某些实施方案中，用于本公开***的烃进料流可包括蒸气裂化瓦斯油和残余物、瓦斯油、加热油、喷气燃料、柴油、煤油、汽油、焦化石脑油、蒸气裂化石脑油、催化裂化石脑油、加氢裂化物、重整油、萃余液重整油、费-托液体、费-托气体、天然汽油、馏出物、原始石脑油、原油、常压管式炉底部物、包括底部物的真空管式炉料流、宽沸程石脑油到瓦斯油冷凝物、来自精炼厂的重质非原始烃料流、真空瓦斯油、重质瓦斯油和被原油污染的石脑油、常压渣油、重质渣油、C4物/渣油掺合料、石脑油/渣油掺合料、瓦斯油/渣油掺合料和/或原油。
所述烃裂化***还可以包括另外的组件和附件，包括但不限于一个或多个进料管线、排气管线、旋风分离器、产物排出管线、反应区域和加热元件。所述烃裂化***还可以包括一个或多个测量附件。所述一个或多个测量附件可以是本领域普通技术人员已知的任何合适的测量附件，包括但不限于pH计、压力指示器、压力变送器、热电偶套管(thermowells)、温度指示控制器、气体检测器、分析仪和粘度计。组件和附件可以放置在烃裂化器的各个位置。
除了所描述和要求保护的各种实施方案之外，本发明公开的主题还涉及具有本文公开和要求保护的特征的其它组合的其它实施方案。因此，本文给出的特定特征可以在本发明公开的主题的范围内以其他方式彼此组合，使得所公开的主题包括本文公开的特征的任何合适的组合。为了说明和描述的目的，呈现了本发明公开主题的具体实施方案的前述描述。并不旨在穷举或将所公开的主题限制于所公开的这些实施方案。
对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明公开的主题的精神或范围的情况下，可以在所公开的主题的组合物和方法中进行各种修改和变化。因此，意图是所公开的主题包括在所附权利要求及其等同物的范围内的修改和变化。
本文引用了各种公开出版物、专利和专利申请，其全部内容通过引用并入本文。

Claims (14)

1.一种烃裂化***，其包括一个或多个反应管，所述反应管具有其上设置有多个凹陷的内表面，其中所述凹陷不突出到反应管的内部。
2.根据权利要求1所述的***，其中所述多个凹陷使结焦最小化。
3.根据权利要求1所述的***，其中所述凹陷具有约0.2mm至约1.0mm的深度。
4.根据权利要求1所述的***，其中所述凹陷具有约0.2mm至约0.5mm的深度。
5.根据权利要求3或4所述的***，其中所述凹陷的深度是变化的。
6.根据权利要求1所述的***，其中所述凹陷形成为反应管的整体部分。
7.根据权利要求1所述的***，其中所述凹陷沿着反应管内表面的长度均匀分布。
8.根据权利要求1所述的***，其中所述凹陷排列成平行的行、非平行的行、分支的图案、交错图案、圆形图案或其组合。
9.根据权利要求1所述的***，其中所述凹陷的形状是矩形、椭圆形、星形、三角形、正方形、八角形、六角形或其组合。
10.一种烃裂化器，其包括一个或多个反应管，所述反应管具有其上设置有多个凹陷的内表面，其中所述凹陷不突出到反应管的内部并且具有约0.2mm至1.0mm的深度。
11.一种用于烃热裂化的炉管，其包括由具有外表面和内表面的壁限定的管状体，其中所述管状体的内表面具有设置在其上的多个凹陷，并且其中所述凹陷不突出到管状体的内部。
12.根据权利要求11所述的炉管，其中所述多个凹陷使结焦最小化。
13.根据权利要求11所述的炉管，其中所述凹陷具有约0.2mm至约1.0mm的深度。
14.根据权利要求11所述的炉管，其中所述凹陷具有约0.2mm至约0.5mm的深度。
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