结垢减少的初级分馏器

结垢减少的初级分馏器

技术领域

本申请提供了减少或最小化热解工艺站中初级分馏器内结垢的系统与方法。

背景技术

蒸汽裂化是可用于转化各类原料以形成烯属产物的一类热解方法。在其中用于蒸汽裂化的进料对应于液体进料的方面中，典型地进行蒸汽裂化器产物的分馏以分离出蒸汽裂化器产物的较高和较低价值部分。例如，除了轻质烯烃以外，蒸汽裂化器产物还可包括蒸汽裂化器石脑油，蒸汽裂化器瓦斯油，和蒸汽裂化器焦油。

因蒸汽裂化环境中存在的加工条件导致还产生化学物质，该化学物质可能潜在地引起系统内结构和/或表面的结垢。在内表面上形成不溶性聚合物或其他沉积物是一类结垢的实例，其中在蒸汽裂化过程中形成的自由基可以进行反应以形成聚合物沉积物。也可存在其他结垢机理。当发生结垢时，沉积物可在表面上累积，从而导致妨碍导管的障碍和/或在其他情况下系统中各部分的表现性能降低。由于当系统停工以去除累积的结垢剂沉积物时发生的时间，花费和操作收入的损失，从而期望提供改进的系统与方法，它可减少或最小化蒸汽裂化工艺站内的结垢。

美国专利8,524,070描述了加工烃热解流出物的方法。不使用常规的初级分馏器，使用精馏器以从热解汽油中分离骤冷油。在使热解流出物流入到精馏器内之前可通过冷凝将热解流出物内的热解焦油脱除。加工烃热解流出物的方法被描述为减少结垢，基于在进入到容器之前热解焦油和/或焦炭的脱除，该容器发挥从热解汽油中分离骤冷油的作用。

美国专利申请公布2012/0024749描述了加工烃热解流出物的方法。该方法包括使用多个换热器以冷却热解流出物，然后冷却流出物同时从流出物中回收热量。

Jay Milbrath的文章“Quench Oil Improvements at an Olefins Unit”,1999AIChE Spring Meeting,11th Annual Ethylene Producer’s Conference Session64,Paper 64D”描述了对初级分馏器进行的改进以努力减少结垢沉积物的累积。

发明概述

在各方面中，提供在用于加工热解流出物的系统的初级分馏器内减少结垢的系统与方法。已发现与分馏塔盘相比，泵循环塔盘(pump-around tray)对在分馏器内形成结垢剂沉积物具有较低的易感性。另外，由于与分馏塔盘相比在泵循环塔盘内具有增加的液体流通(liquid traffic)，因此认为泵循环塔盘可有助于减少或最小化被分离的热解流出物内的自由基。通过在初级分馏器内在分馏塔盘下方包括泵循环塔盘，可减少或最小化初级分馏器内的结垢。可通过在其中分馏器内温度足够低到减少结垢剂沉积物累积的高度处定位分馏塔盘，可实现进一步减少或最小化。在操作过程中可借助分馏塔盘从初级分馏器中引出中间产物进一步辅助在分馏塔盘处维持期望的温度。

可在与加工热解流出物的各种构造相连的初级分馏器内包括泵循环塔盘。这可包括其中在热解流出物流入到初级分馏器内之前或之后，从热解流出物中去除热解焦油的构造。任选地，除了引出液体以供流经泵循环回路以外，所引出的一部分液体还可用作起始冷却热解流出物的骤冷油。

附图简述

图1示出了用于分离蒸汽裂化流出物的工艺站的实例。

图2示出了初级分馏器塔一部分的实例。

图3示出了在初级分馏器内在分馏塔盘下方的位置处自由基浓度的计算值。

详细说明

在本文的详细说明和权利要求中的所有数值用所指值的“大约”或“大致”修饰，且考虑本领域技术人员预期的实验误差和变化。

在各方面中，提供了减少或最小化热解反应系统，例如蒸汽裂化反应系统中初级分馏器内结垢的系统与方法。可通过在初级分馏器内，在分馏器产生的中间产物用分馏塔盘水平下方提供一个或多个泵循环塔盘，部分实现减少或最小化的结垢。中间产物的实例是蒸汽裂化器瓦斯油。在分馏塔盘下方包括泵循环部分可改进分馏塔盘内的蒸气分配，这对于减少或最小化静止区域的存在可以是有价值的。减少或最小化静止区域可以是有益的，这是因为认为分馏塔盘累积结垢剂沉积物的可能性增加。存在泵循环部分也使得能够从靠近分馏塔底部的位置处引出分馏器进料，冷却该进料，和然后将已冷却的进料返回到靠近分馏塔中部的位置处(即在泵循环部分的顶部处或其附近)。在泵循环中蒸气相自由基与液体的接触可便于终止流经泵循环部分的进料内的自由基。(为了方便起见，流入到分馏器内的一部分热解流出物可称为进入分馏器内的进料)。另外或备选地，分馏塔盘的位置(即来自塔的中间产物)可对应于足够低的温度，所述足够低的温度将进一步减少或最小化结垢剂沉积物的形成。任选地，可与泵循环部分一起包括其他蒸气分配装置。

预料不到地发现在常规初级分馏器内的分馏塔盘可具有促进形成结垢剂沉积物的静止区域。即使在分馏区域下方存在诸如烟囱式塔盘之类的蒸气分配装置，也可存在这种静止区域。在没有束缚于任何特定理论的情况下，认为与分馏塔盘相关的这些静止区域可便于沉积物累积。相反，认为由于在泵循环塔盘存在显著较大量的液体流通量，与分馏塔盘相比泵循环塔盘更加抗结垢剂沉积物的累积。部分因蒸汽裂化和/或热解过程中所使用的高温，导致在分馏器内自由基的浓度可显著大于在分馏器温度下的预期平衡浓度。认为比自由基的平衡浓度大的浓度造成分馏器内静止区域中结垢剂沉积物的形成。

除了改进蒸气分配以外，在起始(例如最下部)分馏塔盘之前包括一个或多个泵循环塔盘(例如多个泵循环塔盘)也可提供额外的益处。例如，包括一个或多个泵循环塔盘可在允许进料到达分馏塔盘之前，辅助终止额外的自由基。泵循环塔盘可提供在分馏器内增加液体流通量的机构，进而提供额外的几率以供蒸气相自由基与液体相互作用，在此更有可能发生自由基的终止。这也可便于流入到泵循环回路内的一部分进料内的自由基在冷凝相内花费额外的时间，在此更有可能发生自由基的终止。泵循环塔盘也可提供机会回收热量。这种热量回收可辅助管理分馏塔盘内的温度。来自热解工艺的流出物在高温下从热解反应器中出来。要求显著冷却以降低流出物的温度到常规温度以供进行分馏，并且在这一冷却过程中从流出物中回收热量可减少或最小化总体热解工艺的能量成本。使用泵循环塔盘可便于从进料到分馏器内的一部分流出物中至少部分回收热量。

在各方面中，可在进料入口和分馏区域之间的初级分馏器内包括含一个或多个泵循环塔盘的泵循环区域。一个或多个泵循环塔盘(例如多个泵循环塔盘)可对应于两个或更多个塔盘，或者三个或更多个，或者四个或更多个，或者五个或更多个，例如最多十个或可能地仍然更多。取决于这一方面，在泵循环区域和分馏区域之间的初级分馏器内的温度可以是小于或等于160℃，或者小于或等于150℃，或者小于或等于140℃，例如一直到120℃或可能地仍然更低。泵循环区域可以位于初级分馏器内的中间产物引出部分下方(即第一分馏塔盘下方)。在各方面中，到达初级分馏器的进料的温度可以是小于或等于300℃，或者小于或等于250℃，或者小于或等于200℃，或者小于或等于160℃，例如一直到140℃或者可能地仍然更低。任选地，可包括多个泵循环部分，其中每一泵循环部分可包括一个或多个泵循环塔盘。在这一任选的方面中，可针对每一泵循环部分提供单独的泵循环回路。

蒸汽裂化构造的实例

蒸汽裂化是一类热解方法。在各方面中，热解用进料，例如蒸汽裂化用进料可对应于任何类型的液体进料。合适进料的实例可包括全部和部分原油，石脑油沸腾进料，蒸馏物沸程进料，残渣油沸程进料(常压或减压)或其组合。另外或备选地，合适的进料可具有大于或等于100℃，或者大于或等于200℃，或者大于或等于300℃，或者大于或等于400℃的T10蒸馏点，和/或合适的进料可具有小于或等于450℃，或者小于或等于400℃，或者小于或等于300℃，或者小于或等于200℃的T95蒸馏点。注意可分馏热解(例如蒸汽裂化)用进料以在进行热解之前去除底部物流(bottoms)部分，以便进入到热解反应器内的进料具有小于或等于450℃的T95蒸馏点。可例如根据ASTM D2887，测定进料的蒸馏沸程。若因一些原因ASTMD2887不是合适的，则可替代地使用ASTM D7169。尽管参考特定进料，例如具有定义的T95蒸馏点的进料描述了本发明的某些方面，但本发明并不限于此，和这一说明并不意味着排除在本发明较宽范围内的其他进料。

现参考具有至少四个基本上非-交叠区域的初级分馏塔(为简便起见，“分馏器”)，更加详细地描述蒸汽裂化流出物的某些方面。分馏器适合于从分馏器进料物流中分离一种或多种物流，所述分馏器进料物流包含(i)蒸汽裂化器流出物或(ii)由蒸汽裂化器流出物衍生的物流，例如焦油分离鼓顶部物流。本发明并不限于这些方面，和这一描述不应当解释为排除在本发明的更宽范围内的其他蒸汽裂化器流出物分离器，例如具有大于或小于四个区域的那些。

典型地，分馏器具有基本上圆形内部截面的至少一个管状元件形状，和垂直取向的长轴。尽管分馏器可具有底部和顶部端盖板，和沿其长度方向(例如，在端盖板之间从底部到顶部)基本上均匀的内部截面，但不要求如此。在某些方面中，例如,分馏器可具有较大内部截面面积的第一片段(segment)，其位于较小内部截面面积的第二片段下方。

分馏器可具有至少四个区域，也称为“部分”。这四个区域中每一个位于塔的内部体积以内。每一区域典型地为圆柱形形状。每一区域的长轴与分馏柱(或“塔”)基本上共轴，且每一区域的截面面积与该区域位于其内部的塔高度的每一递增处的流体流动(蒸气-液体和/或蒸气-液体流)可获得的塔该部分的内部截面面积基本上相等。

分馏器的第一区域(“下部区域”)位于分馏器的下部区域内，典型地在下部端盖板和泵循环区域之间。该下部区域被改编为适合接收蒸汽裂化器流出物或由蒸汽裂化器流出物衍生的物流(例如，用于接收焦油分离鼓顶部物流)。在这些方面中，下部区域不含蒸气-液体接触装置，例如这一区域不含结构化填料或分馏塔盘。该下部区域包括至少一个开口，所述开口被改编为适合于从分馏器的下部区域中引出含流体(典型地含液体和/或蒸汽，和任选地进一步含固体)的出口物流。例如，分馏器可包括两个这样的开口，其中一个位于分馏器的底部-盖板以内或其附近，和另一个位于第一开口上方但在下部区域以内的高度处。开口可沿着分馏器的圆周定位在相同的角度位置处(但在不同的高度处)，但并不要求这样。在下部区域内的一部分流体可被引出用作蒸汽裂化器骤冷油，例如在美国专利申请公布No.2014-0061100中所披露的那样，本文通过参考将其全文引入。

分馏器的第二区域(称为“泵循环”区域)位于下部区域上方。尽管泵循环区域可以位于分馏器的下部区域的直接上方(例如，在下部区域和泵循环区域之间不具有间隔(intervening)段)，但并不要求这样。泵循环区域(或“泵循环”)被改编以适合于在分馏器的内部截面积内分配蒸气。为了实现这一目的，泵循环区域可包括适合于蒸气-液体接触的分馏器内部物，例如一个或多个挡板(sheds)，塔盘和/或填料，例如一个或多个塔盘和/或结构化填料。可使用常规的塔盘，例如筛盘，双流塔盘，RIPPLE TRAYSTM等，但本发明并不限于此。合适的填料的实例包括纱网；结构化填料例如Metal Max或者无规或散堆填料，例如弧鞍填料，鞍形物，拉西环，环，和Nutter RingsTM。在Kister,H.Z.Distillation Design,McGraw-Hill,N.Y.(1992)，第6和8章中详细地描述了这些和其他类型的合适气体/液体接触设备，其公开内容在本文中通过参考引入。

典型地泵循环区域包括具有至少一个塔盘的至少第一塔盘组，例如含多个基本上相同间隔的分馏塔盘的第一组。在第一组内的塔盘数量范围典型地为1-10，例如1-6，例如2-5。可使用常规的塔盘几何形状和间隔，例如在Kister参考文献中，和/或在PCT专利申请公布No.WO2014-193492中披露的那些，其公开内容在本文中通过参考全文引入。

任选地，泵循环区域包括至少一个塔盘的第二组。第二组位于第一组下方，即在第一组的底部和分馏器的底部端盖板之间。第二组典型地包括至少一个烟囱式塔盘，和在某些方面中仅仅一个烟囱式塔盘。由于第二塔盘组位于泵循环区域内，因此它位于下部区域的出口上方，所述下部区域的出口用于从分馏器中引出出口物流。

分馏器的第三区域(称为“蒸汽-分配”区域)位于泵循环区域上方。蒸气-分配区域可被改编以适合于借助一个或多个入口接收含流体(典型地液体或液体和蒸气的混合物)的入口物流。入口物流包括从下部区域中引出，和任选地冷却至少一部分出口物流之后的至少一部分出口物流。蒸气-分配区域也可被改编以适合于从泵循环区域中接收蒸气。任选地，蒸气-分配区域被改编以适合于进一步分配从泵循环区域中接收的蒸气。沿着分馏器的长轴(即，高度轴，换句话说与分馏器的截面基本上垂直的轴)，蒸气-分配区域的长度可以大于，等于或小于泵循环区域的长度。例如，蒸气-分配区域的长度可以是沿着分馏器的长轴测量的泵循环区域的长度的至少0.25倍，例如至少0.5倍，或至少0.75倍，或至少1.0倍，或至少1.5倍，或至少2倍，或至少3倍，或至少5倍，或至少10倍。在某些方面中，蒸气-分配区域的长度范围是泵循环区域长度的0.5倍至泵循环区域长度的约20倍，例如约1.0至约15倍，或约1.1至约10倍，或约1.25至约10倍，或约1.5至约10倍，或约2倍泵循环区域长度至约10倍泵循环区域长度。

尽管蒸气-分配区域可在该区域的截面面积内含有分馏器内部物(例如蒸气-液体接触装置，例如挡板，塔盘和/或填料中的一个或多个)，但并不要求如此。在某些方面中，蒸气-分配区域不含分馏器内部物，例如它可以是基本上空的内部体积，除了用于将从下部区域中引出的至少一部分出口物流(或已冷却的出口物流)再引入到分馏器内部所使用的入口以外。

除了额外液体-蒸气接触的益处以外，已经发现(i)将从下部区域引出的至少一部分物流再引入到蒸气-分配区域内，和(ii)在泵循环区域内使用所示的分馏器内部物，一起作用以有益地增加通过分馏器的内部截面面积向上朝蒸气-分配段行进的蒸汽的分配。观察到通过如此操作，在内部截面内实现向上的蒸气流的较大均匀度。在蒸气分配中较大的均匀度通过，例如在内部截面内蒸气速度的较大均匀度佐证。

在某些方面中蒸气-分配区域是任选的。在这样的方面中，将从下部区域中引出(且典型地已冷却)的该部分流体物流在泵循环区域中最上部位置处和/或在分馏区域中最下部区域处引入。例如，已冷却的流体可在泵循环区域中最上部蒸气-液体接触装置的直接上方和/或在分馏区域中最下部蒸气-液体接触装置的直接下方引入。

分馏器的第四区域(称为“分馏区域”)位于蒸气-分配区域上方，且被定位以接收来自蒸气-分配区域的蒸气(和潜在地夹带的液体，固体和半-固体)。任选地(但典型地)构造分馏区域以包括至少一个出口。当使用时，典型地构造出口以从分馏区域中引出侧物流，例如含蒸汽裂化器瓦斯油(“SCGO”)的物流。观察到连续引出SCGO会减少分馏器结垢。分馏区域典型地含有分馏内部物，例如一个或多个蒸气-液体接触装置，例如挡板，塔盘和填料中的一个或多个。典型地多个塔盘位于分馏区域内部。一个或多个侧物流出口可位于分馏区域内部物的上方，下方或当中，例如在分馏区域内部的相邻塔盘之间。

沿着分馏器的长轴的分馏区域的长度可以大于，等于或小于泵循环区域的长度。例如，分馏区域的长度可以是沿着分馏器的长轴测量的泵循环区域长度的至少0.25倍，例如泵循环区域长度的至少0.5倍，或至少0.75倍，或至少1.0倍，或至少1.5倍，或至少2倍，或至少3倍，或至少5倍，或至少10倍。在某些方面中，分馏区域的长度范围为泵循环区域长度的0.5倍至泵循环区域长度的约5倍，例如约0.75至约3倍，或约0.9至约10倍，或约1.25至约10倍，或约1.5至约10倍，或约2倍泵循环区域长度至约10倍泵循环区域长度。

典型地，分馏区域至少包括具有至少一个塔盘的第一组，例如含多个基本上相等间隔的分馏塔盘的第一组。在第一组内塔盘的数量典型地为≥2，例如≥4，例如≥6，或≥8，或≥10，或≥15，或≥20。典型地，第一组内的塔盘数量范围可以是1-30，例如1-20，例如2-10。常规塔盘的几何形状和空间可用于分馏(也称为“精馏”)区域中，例如在Kister参考文献中，和/或在PCT国际专利申请公布No.WO2014-193492中披露的那些。

额外的段，例如一个或多个额外的分馏段，骤冷段等可位于分馏段上方。可使用这些段，例如用于回收在蒸汽裂化器流出物内携带到分馏器的水，回收石脑油沸程烃(例如热解汽油)，和回收含轻质烃蒸气，例如轻质烯烃蒸气的工艺气体。回收的水可被提质用作蒸汽裂化器稀释蒸汽。典型地在第四区域上方的位置处，至少一部分回收的热解汽油可例如作为回流物，被返回到分馏器中。

图1示出了蒸汽裂化工艺站或反应系统的实例。图1所示的工艺站可用于阐述本文描述的初级分馏器的操作，但要理解可在工艺站内存在更少和/或更多的元件。

在图1中，进料105流入到热解反应器，例如蒸汽裂化反应器110内。在图1所示的实例中，已经进行了底部物流从进料105中的任何任选脱除。任选地，在加入到蒸汽裂化反应器110内之前可结合进料105与蒸汽102。可操作蒸汽裂化反应器110以生产较低分子量的烃，例如C2-C4烯烃。在这种蒸汽裂化条件下，蒸汽裂化反应器也可产生各种馏分，例如蒸汽裂化石脑油，蒸汽裂化器瓦斯油和蒸汽裂化器焦油。另外，可在蒸汽裂化条件下生成各种自由基。这可能部分来自于与在蒸汽裂化反应器(或其他热解反应器)内高温环境有关的自由基的较大平衡浓度。

来自蒸汽裂化反应器110的蒸汽裂化器流出物115然后可流入到，例如，骤冷段120内，在此蒸汽裂化器流出物115用骤冷油间接冷却和/或与骤冷油混合以冷却流出物。骤冷油可，例如，对应于来自初级分馏器150的一部分底部物流。骤冷的流出物125然后可流入到分离器130，例如焦油分离鼓内，将蒸汽裂化器焦油产物137从残留的(气态)已分离流出物135中分离。要注意骤冷的流出物125也可包括焦炭颗粒。这种焦炭颗粒可以或者与蒸汽裂化器焦油产物137一起离开，或者可能在分离器130内累积。在一些方面中，已分离的流出物在进入到预冷却器140内之前可以是小于或等于300℃的温度。已分离的流出物135然后可流入到一个或多个预冷却器140内以降低流出物的温度。可使用任何便利的冷却类型，例如可便于回收热量以供在生产蒸汽中使用的间接冷却(例如，使用一个或多个换热器)，和/或直接冷却(例如通过添加骤冷油到已分离的流出物135中)。可使用一个或多个预冷却器将已冷却的分离流出物145的温度降低到小于或等于250℃，或者小于或等于200℃，或者小于或等于160℃，例如一直到140℃或者可能地仍然更低。可间接(借助一个或多个换热器)和/或直接，例如通过注入骤冷流体到管线145内，进行冷却。

已冷却的分离流出物145然后可流入到初级分馏器150内。已分离的流出物145的进入位置152可以在中间产物引出位置158的水平面下方，例如在泵循环区域下方。中间产物引出位置158可对应于分馏区域内的一个或多个分馏塔盘164。含一个或多个泵循环塔盘的泵循环部分162可以位于进入位置152和分馏塔盘164之间。在图1所示的构造中，液体可从引出位置151中引出和然后使用换热器167(和/或另一类型的冷却器)冷却。已冷却的液体然后可返回到塔内的较高位置处，例如在泵循环部分162的顶部处或上方的位置。任选地，如图1所示，来自引出位置151的一部分液体可用作用于骤冷冷却器120的骤冷油122。备选地或另外，可利用单独的底部物流引出位置(未示出)以提供用于骤冷冷却器和/或泵循环的骤冷油。在图1所示的方面中，利用底部物流引出位置151以提供用于泵循环部分162的液体。在各方面中，在分馏塔盘164最下部的位置处的温度可以是小于或等于140℃，或小于或等于130℃。尽管术语“底部物流”用于说明，但本领域技术人员要理解这一流体物流不需要从分馏塔的底部引出。例如，这一物流可从下部区域内的任何位置处引出，但典型地从其中热解流出物145引入的位置下方的位置处引出。在没有束缚于任何特定理论的情况下，发现在与起始的分馏塔盘接触之前通过使到达初级分馏器的分馏部分的进料的温度小于或等于140℃(或小于或等于130℃)，可减少或最小化在初级分馏器150内的结垢。为了进一步辅助温度管理，可在分馏塔盘164上方的位置处将石脑油回流物流161引入到分馏塔150内。

在图1所示的实例中，初级分馏器150可生成从位置151引出的产物，蒸汽裂化器瓦斯油产物155，和含气相组分与蒸汽裂化器石脑油的塔顶产物159。可任选地使用来自塔顶产物159的一部分蒸汽裂化器石脑油以提供石脑油回流物流161。在一些方面中，从位置151引出的产物可对应于来自初级分馏器150的底部物流产物。在一些方面中，单独的底部物流产物(未示出)可从引出位置151下方的位置处引出。要注意例如借助158维持蒸汽裂化器瓦斯油产物从分馏塔的至少一些引出，可有助于将最下部分馏塔盘的温度降低到小于或等于140℃。

在备选的方面中，可在初级分馏器150之后布置分离鼓或其他分离器130，以便在初级分馏器150中分离出较大体积的底部物流产物。在这一方面中，可对来自引出位置151的产物(或备选地单独的底部物流产物)进行一个或多个额外的分离(未示出)，例如从残留部分的底部物流产物中分离蒸汽裂化器焦油。可在一个或多个额外的分离器中进行这种额外的分离。备选地或另外，可在去除单独的底部物流产物和/或从引出位置151去除产物之前在初级分馏器150内部的闪蒸区内进行这种额外的分离(视情况而定)。在初级分馏塔之后，可按照任何期望的典型和/或常规方式进一步加工所得产物(例如底部物流151，蒸汽裂化器瓦斯油155，和塔顶产物159)。

图1中的连接是在各种元件之间流体连通的代表。流体连通可包括直接的流体连通和间接的流体连通。在图1中，以与骤冷段120直接流体连通的方式示出了热解反应器110。借助骤冷段120以与分离器130间接流体连通的方式示出了热解反应器110。

图2示出了一部分初级分馏器的实例，其包括在第一分馏塔盘下方的一个或多个泵循环塔盘。在图2中，分馏器210包括传输分馏进料的进料进入导管215。进料进入导管215的位置在图2所示的其他组件下方。进料进入位置上方是位于泵循环区域内的一个或多个蒸气流动分配器270。最下部的蒸气流动分配器的底部可定义泵循环区域的底部。蒸气流动分配器可对应于任何方便类型的流动分配器，例如烟囱式塔盘。在蒸气流动分配器270上方的是一个或多个泵循环塔盘260。泵循环回路235可从分馏器210的下端部分处引出进料，并将进料在泵循环塔盘260处或其上方返回到分馏器210内。泵循环的进口可以位于215的水平面下方，215的水平面处，或者215的水平面上方，但典型地如所示在215的水平面下方。泵循环回路235还包括一个或多个换热器237(或另一类型的冷却装置)以冷却进料。然后可在泵循环塔盘260上方包括一个或多个分馏塔盘280，以供从分馏器210中引出蒸汽裂化器瓦斯油馏分255。

实施例1-在分馏塔盘内的蒸气均匀度

在没有束缚于任何特定理论的情况下，认为在分馏塔盘内蒸气速度的不均匀性可以采用显著的方式对初级分馏器内结垢剂沉积物的形成做贡献。特别地，蒸气速度的不均匀性可导致局部的低速度或“静止”区域。认为这种静止区域提供在局部区域内自由基增加的停留时间，从而导致在这种局部区域内增加的沉积物累积。通过减少或最小化蒸气速度的不均匀性，可减少或最小化对结垢剂沉积物形成的重要贡献因子。

为了研究初级分馏器内蒸气速度的不均匀性，使用计算流体动力学模拟以模拟初级分馏器内各种内部结构构造。在基线构造中，模拟一系列11个分馏塔盘以测定在分馏器内暴露于蒸气下的第一塔盘的蒸气均匀度。将塔盘模拟为具有压降的薄的多孔介质区，认为所述压降是当液相存在于塔盘内时在操作过程中跨越分馏塔盘的压降的代表。压降的大小是部分由于塔盘内液体的存在导致的。该模型还包括在第一塔盘下方的用于蒸气分配的烟囱式塔盘。在该模型中，在烟囱式塔盘下方引入分馏器的进料。还构造额外的模型以用泵循环塔盘替代1至5个分馏塔盘。泵循环塔盘也模拟为薄的多孔介质区，但具有较高的代表性压降，这是部分由于相对于分馏塔盘在泵循环塔盘内的液体量增加导致的。要注意塔盘内的压降量可能影响蒸气分配。

表1示出了在第一分馏塔盘处就均匀度来说的稳态模拟结果。在表1中，“PA”是指在模拟构造内包括的泵循环塔盘数量。“第1塔盘”是指与暴露于来自流出物的蒸气下的第一分馏塔盘相对应的分馏塔盘数量。跨越塔盘的平均速度用“U”表示。速度的面积加权(area-weighted)的标准偏差用“Uσ”表示。为了表征速度的变化量，面积加权的标准偏差可除以平均速度以得到协方差，在表1中称为“COV”。协方差的数值然后用于生成均匀度指数，对应于1-COV。

表1-在第一分馏塔盘处的蒸气均匀度

#PA塔盘 第1分馏塔盘 COV＝Uσ/U 均匀度指数(1-COV) 0 塔盘11 0.33 0.67 1 塔盘10 0.01 0.99 2 塔盘9 0.01 0.99 3 塔盘8 0.01 0.99 4 塔盘7 0.02 0.98 5 塔盘6 0.01 0.99

如表1所示，在第一分馏塔盘下方采用仅仅一个烟囱式塔盘的情况下，计算流体动力学模拟显示在第一塔盘处的均匀度指数为0.67。这表明跨越第一塔盘的显著量的速度变化。相反，在第一分馏塔盘和烟囱式塔盘之间包括至少一个泵循环塔盘导致大于或等于0.98的均匀度指数。要注意，对于含至少一个泵循环塔盘的模型构造来说，第一泵循环塔盘的均匀度指数也是0.67。然而，泵循环塔盘具有较低的结垢易感性。

基于表1的结果，在初级分馏器内的第一分馏塔盘之前具有至少一个泵循环塔盘可显著减少或最小化蒸气的不良分布(该蒸气的不良分布可在分馏塔盘内导致静止区域)，并进而减少或最小化结垢剂沉积物累积的可能性。

实施例2-自由基浓度的降低

实施例1表明存在至少一个泵循环塔盘对于减少或最小化结垢剂沉积物来说可以是有益的。然而，可通过使用多个泵循环塔盘，例如大于或等于4个，或者大于或等于5个来实现进一步的益处。可通过使用泵循环塔盘以减少或最小化自由基浓度到分馏塔盘上方蒸气内的大致平衡值而实现这些额外的益处。

在任何温度下，可存在自由基的平衡浓度。自由基的平衡浓度可以基于温度，和基于环境内存在的烃或烃类物质的性质而变化。在蒸汽裂化环境(或其他热解环境)内存在的高温下，可在初级分馏器入口处存在显著的自由基浓度。另外，存在高温可有助于快速实现自由基的平衡浓度，使得在蒸汽裂化环境内进料的停留时间足以大致实现平衡浓度。

已发现在蒸气相条件下，在较冷温度下自由基的破坏速度可能相对缓慢。结果，自由基的平衡量典型地未存在于常规蒸汽裂化反应系统的初级分馏器内。

为了大致测定在初级分馏器内存在的自由基量，可使用苯乙烯作为代表性模型组分，进行与传质的膜理论结合的自由基引发与终止动力学。选择苯乙烯部分是因为可获得其引发与终止数据。

对于自由基的形成来说，在蒸汽裂化系统内的自由基源包括将进料暴露于热解条件下，和潜在地在炉子下游的一个或多个位置处，形成蒸汽裂化流出物。通过这些位置中每一个生成的自由基量可以随温度而变化。

关于自由基的终止，在已有理论下，认为当自由基转移到冷凝(液)相时主要发生自由基的终止。因此，自由基的终止取决于生成的自由基到达液相的传质。结果，自由基的非平衡浓度可潜在地很好维持到初级分馏器内。

基于引发和终止的苯乙烯动力学，对于入口温度为157℃的初级分馏器来说，计算在蒸气相内自由基的浓度为5.7×10-9摩尔/l。这与基于157℃的温度8.1×10-12摩尔/l的蒸气相平衡浓度形成对照。平衡浓度和实际浓度之间的这一差别相当于大致三个数量级。

为了增加蒸气相自由基转移到液相和/或增加自由基在液相内的停留时间，可包括额外的泵循环塔盘。与泵循环塔盘相连的泵循环回路从分馏器底部附近引出进料，将引出的进料冷却，和然后将冷却的原料引入到位于分馏塔盘下方的分馏器内的中间位置中。

图3示出了在157℃的分馏器入口温度下对于模型系统来说这一计算的结果。如图3中顶部的线310所示，包括三个泵循环段降低蒸气相自由基浓度到接近1×10-11摩尔/l的数值，而包括四个段导致浓度接近于平衡值(由线331所示)。在5个段的情况下，在第一分馏塔盘处的自由基浓度计算为平衡值。基于蒸气相自由基浓度，包括大于或等于三个循环段(或大于或等于4个，或大于或等于5个)可通过降低到达分馏塔盘的蒸气内的自由基浓度来显著减少结垢剂沉积物。

图3还示出了自由基蒸气相浓度下降到平衡量对初级分馏器内部小的温度变化不敏感。线320对应于137℃的分馏器入口温度来说的蒸气相自由基浓度。如图3所示，实现蒸气相自由基的蒸气相平衡量所需的泵循环段的数量(线332)在137℃的温度下与在157℃下所需的泵循环段数量类似。

当本文列出数值上限和数值下限时，考虑从任何下限到任何上限的范围。尽管特别地描述了本发明公开内容的示意性实施方案，但要理解在没有脱离本发明公开内容的精神和范围情况下，各种其他改性对于本领域技术人员是显而易见的且可容易地做出。因此，并不打算将所附权利要求的范围限制到本文列出的实施例和说明书上，相反权利要求被解释为涵盖落在本发明公开内容内的所有可专利的新颖性特征，其中包括被本发明公开内容所属的本领域技术人员视为其等价方案的所有特征。

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优先权

本申请要求2019年2月07日提交的美国临时申请No.62/802,371和2019年6月12日提交的欧洲专利申请No.19179676.2的优先权和权益，其公开内容在本文中通过参考全文引入。