CN108137364A - 具有减少的大气排放物的延迟焦化鼓骤冷系统和方法 - Google Patents

Abstract

用于通过闪蒸掉溢流鼓中的烃蒸气来减少烃蒸气的大气排放的系统和方法，其中将压力最终降低至0psig，然后闪蒸掉溢流罐中任何剩余的烃蒸气，其中溢流罐中的压力通过溢流喷射器降低至0psig。

Description

具有减少的大气排放物的延迟焦化鼓骤冷系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求在2015年9月21日提交的美国临时专利申请第62/221,501号的优先权，其说明书通过引用并入本文。

技术领域

本公开内容总体上涉及具有减少的大气排放物的延迟焦化鼓骤冷系统和方法。更具体地说，本公开内容涉及通过闪蒸掉溢流鼓中的烃蒸气来减少烃蒸气的大气排放，其中通过顶部喷射器将压力降低至0psig，并且其中任何剩余的烃蒸气通过溢流喷射器闪蒸至排污(blowdown)冷凝器。

背景技术

焦化是较老的精炼工艺之一。延迟焦化厂的目的是将重质渣油(如焦油、沥青等)转化成更轻、更有价值的发动机燃料调和料。炼油厂焦化是被控制的严格的热裂解。这是将其中高分子量烃残留(通常来自炼油厂原油蒸馏装置的真空闪蒸器底部)裂解或分解成更小和更有价值的烃的工艺。

焦化是通过使供料经受引发裂解工艺的约930℉的极端温度完成。由所述裂解工艺形成的轻质烃闪蒸出并在传统分馏设备中被分离。裂解后留下的物料是焦炭，其大部分是碳。除了在制造电极、燃料焦炭、二氧化钛等中的金属工业中具有价值的焦炭，延迟焦化厂的产物包括汽油(gas)(炼油厂燃料汽油)、液化石油气、石脑油、轻质柴油和重质柴油。

延迟焦化工艺产生了世界上大部分的炼焦能力。延迟焦化可被认为是一个连续的间歇反应。这个过程使用成对的焦炭鼓。一个鼓(活性鼓)用作渣油热裂解的反应容器。随着裂解过程进行，所述活性鼓慢慢充满焦炭。在活性鼓充满焦炭时，第二鼓(非活性鼓)处于使焦炭从中移除的过程。所述焦炭鼓的大小是这样的以使等到活性鼓充满焦炭时，非活性鼓是空的。然后工艺流程切换到变为活性鼓的所述空鼓。所述满鼓变为非活性鼓并被移空或去焦炭。通过以该方式在这两个鼓间反复切换工艺流程，焦化操作可以继续不间断。

在操作中，在直接火加热的炉中加热后，将油充至活性焦炭鼓的底部。裂化的轻质烃上升到所述鼓的顶部，在那里它们被移除并进入分馏器分离。较重的烃被留下，且保留的热使它们裂化为焦炭。

在图1中，示意图示出了延迟焦化封闭排污系统(以下称为“延迟焦化骤冷系统”)的一个实例，其中处理来自非活性鼓的流出物。非活性焦炭鼓的骤冷产生大量的蒸汽，所述蒸汽含有一些在该系统中处理的烃。

骤冷塔106、排污冷凝器122和沉降鼓124形成封闭排污系统，其用于回收来自焦炭鼓汽蒸、骤冷和加热操作的流出物。

在常规系统中，在汽蒸和水骤冷操作期间，排污集流管线104将来自焦炭鼓顶部管线101的热蒸气连通至骤冷塔106。

恰在骤冷塔106的上游，通过控制注入来自该过程的水骤冷热蒸气。在水骤冷操作期间，来自骤冷塔106的顶部料流基本上是含有少量烃的蒸汽，并且在顶部管线120中被送到排污冷凝器122。

排污冷凝器122冷凝大部分顶部料流以形成排污冷凝器出口流，其在排污冷凝器出口流管线123中被连通至排污沉降鼓124。

在沉降鼓124中，所述排污冷凝器出口流109被分离为酸性水流126、轻废油流132和烃蒸气流127。烃蒸气流127被送至排污喷射器158，然后送至分馏塔顶部系统160。轻废油流132返回至骤冷塔106。排污喷射器158用于在分离焦炭鼓并放空焦炭鼓之前在水骤冷结束时降低封闭排污系统和焦炭鼓中的压力。或者，可以使用压缩机来代替排污喷射器158。排污喷射器可以是蒸汽驱动的，用于在将鼓放空之前达到2psig。来自排污喷射器158的流出物被送至分馏塔顶部系统160，并被回收到主工艺。

使用骤冷水箱140提供水至骤冷水管线148和焦炭切割管线142。

在骤冷操作期间，非活性焦炭鼓连接到封闭排污系统，并且非活性焦炭鼓中的压力基本上与封闭排污系统中的压力相同。在骤冷操作结束时，非活性焦炭鼓与封闭排污系统隔离并被放空。可在含烃蒸气流127的管线中使用喷射器或小的压缩器以在分离和放空非活性焦炭鼓之前降低封闭排污系统和非活性焦炭鼓中的压力至约2psig或更低，正如现行环境管理指南所要求的。尽管在2psig下放空非活性焦炭鼓，产生可包含烃蒸气(例如甲烷、乙烷、硫化氢)和焦炭细粉(下面统称为“大气排放物”)的蒸气羽流。在放空之前在非活性焦炭鼓中保持2psig的压力也是一个问题，因为由于在与封闭排污系统隔离后来自焦炭床的连续放热，焦炭鼓压力可猛增(spike)。在一些在约15psig下开始放空的较旧的装置上，噪音也是一个严重的问题。

众所周知，可以改进延迟焦化骤冷系统以包括焦炭鼓骤冷溢流系统，以提供在骤冷操作结束时溢流焦炭鼓的益处。现有的溢流系统是多种多样的，并且一些系统已知会产生不希望的气味，释放气体或着火，堵塞交换器和当焦炭鼓返回填充循环时管线中的残余焦炭细粒被冲入其他设备，因为溢流料流可能含有大量的大气排放物。另外，许多现有的溢流系统并未将大气排放物降至最低，而仅仅是重新定位大气排放物源。

由于一些现有的溢流系统具有美国石油组织(“API”)分离器或其他朝大气开放的设备，可能有大气排放物，这是一个严重的问题。当溢流料流通过空气冷却器送出而无适当的过滤时，空气冷却器可堵塞，这在一些现有的溢流系统中也是一个问题。在现有溢流系统使用的管道系统部件中，在溢流操作后通常留下焦炭细粉，当返回至正常的阀装置时所述焦炭细粉然后被冲入骤冷塔或分馏器。产生球状焦炭的延迟焦化装置会导致骤冷溢流料流中含有较大量的油和焦炭细粒，这更难以处理。

发明内容

因此，本公开内容通过提供用于通过闪蒸掉溢流鼓中的烃蒸气来减少烃蒸汽的大气排放的系统和方法，其中压力最终降低至0psig，然后闪蒸掉溢流罐中剩余的烃蒸气，其中溢流罐中的压力通过溢流喷射器降低至0psig，满足了上述需求并克服了现有技术中的一个或多个缺陷。

在一个实施方案中，本公开内容包括用于减少延迟焦炭鼓骤冷溢流系统中烃蒸气的大气排放的系统，其包括：i)与排污总管线连接的溢流鼓，用于减少烃蒸气并产生蒸气溢流剩余物和液体溢流剩余物；ii)通过液体溢流剩余物管线连接到溢流鼓的溢流罐，用于从液体溢流剩余物分离脱脂油、水、焦炭细粒和罐蒸气中的至少一种；iii)与所述溢流鼓流体连通的溢流鼓蒸气管线，用于将所述蒸气溢流剩余物传送至蒸汽管线；以及iv)与所述溢流罐流体连通的罐蒸气管线，用于将所述罐蒸气传送至溢流喷射器，其中所述溢流喷射器包括与所述罐蒸气管线流体连通的入口和与所述蒸汽管线流体连通的出口，用于将溢流罐内的压力降低至0psig。

在另一个实施方案中，本公开内容包括用于减少延迟焦炭鼓骤冷溢流系统中烃蒸气的大气排放的方法，其包括：i)从溢流鼓产生蒸气溢流剩余物和液体溢流剩余物；ii)从溢流罐中的液体溢流剩余物中分离脱脂油、水、焦炭细粒和罐蒸汽中的至少一种；iii)将蒸气溢流剩余物传送至蒸汽管线；iv)将罐蒸气传送至溢流喷射器的入口；和v)将溢流罐的压力降低至0psig。

通过以下对各种实施方案和相关附图的描述，本公开内容的附加方面、优点和实施方案对于本领域技术人员将变得显而易见。

附图说明

下面参考附图描述本公开内容，其中相同元件用相同数字标记，其中：

图1是说明常规延迟焦化骤冷系统的一个实例的示意图。

图2是说明常规延迟焦化骤冷系统和根据本公开内容的延迟焦化骤冷溢流系统的一个实施方案的示意图。

图3是说明常规延迟焦化骤冷系统和根据本公开内容的延迟焦化骤冷溢流系统的另一个实施方案的示意图。

具体实施方式

具体描述了本公开内容的主题，然而，描述本身并不旨在限制本公开内容的范围。因此，所述主题还可以以其它方式体现，以包括与本文所描述的那些类似和/或较少的不同结构、步骤和/或组合，以及结合其它现有或未来技术。此外，尽管术语“步骤”可在本文中用于描述所采用的方法的不同要素，该术语不应被解释为意味着本文所公开的各步骤之间的任何特定顺序，除非描述清楚地限定为特定顺序。虽然下面的描述是指延迟焦化鼓骤冷操作，本公开内容的系统和方法不限于此并可应用于其他操作以实现相似结果。

现在参考图2，示意图说明了常规延迟焦化骤冷系统和根据本公开内容的延迟焦化骤冷溢流系统的一个实施方案。

在操作中，在水骤冷操作结束时，水覆盖焦炭鼓中的焦炭床并允许溢流到溢流鼓208和溢流罐216中。当焦炭鼓上的液位开关使排污总管线104中的阀门204关闭并打开供应管线207中的供应管线阀门206到达溢流鼓208时，这可以实现。为了确保焦炭鼓安全阀排放保持可操作，阀门204定位在焦炭鼓安全阀排放102至骤冷塔106的上游。

在溢流鼓208中，烃蒸气优选被闪蒸出来，减少或消除大气排放。溢流鼓208经由溢流鼓蒸气管线209与蒸汽/烃蒸气管线262连通，以将闪蒸的烃和蒸汽、蒸气溢流剩余物连通至顶部烃蒸汽流管线120，以传送至排污冷凝器122以及最终的排污喷射器158。溢流鼓蒸气管线209因此与溢流鼓208流体连通，以将蒸气溢流剩余物传送到蒸汽管线262。与在0-2psig下操作的蒸汽/烃蒸气管线262的连通确保了溢流鼓208同样在约0-2psig下操作，并且因此使通过排污冷凝器122闪蒸的蒸气溢流剩余物的体积最大化。因此，将溢流鼓208连接到排污总管线104，用于减少烃蒸气并产生蒸气溢流剩余物和液体溢流剩余物。

与溢流鼓的底部连通的液体溢流剩余物管线210将溢流料流的大部分，即含水、液态烃和焦炭细粒的液体溢流剩余物，输送到溢流罐216。液体溢流剩余物管线210中的液体溢流剩余物阀212通过液位控制器214的作用控制通过液体溢流剩余物管线210的流量，所述液位控制器214在溢流鼓208中保持恒定液位。

溢流罐216具有足够的停留时间以允许油、水和焦炭细粒分离。油被撇去并送至沉降鼓124。水被输送到骤冷水罐140。焦炭细粒被排入焦炭坑。在溢流罐216中，溢流鼓底部料流被收集并临时保持，从而允许溢流水和液态烃分离。焦炭细粒在水相中分离。焦炭细粒管线228允许载有浓焦炭细粒的水离开溢流罐216并允许输送到焦炭坑。在焦炭细粒管线228中提供焦炭细粒阀230以允许排放载有浓焦炭细粒的水。在操作中，焦炭细粒阀230定期打开，例如每班一次。

在溢流罐216中，溢流水通过溢流水管线232从溢流罐216移除并提供至骤冷水罐140。优选地，溢流水管线232适当地定位在溢流罐216的侧面上，以仅汲取溢流水而不是液态烃或焦炭细粒。溢流水泵234可以定位在溢流水管线232中以帮助从溢流罐216移除溢流水并传送至骤冷水罐140。当需要时，溢流水阀238也可以定位在溢流水管线232内以终止通过溢流水管线232的流动。溢流水阀238可以由流量控制器控制，该流量控制器具有与溢流罐相关联的液位超控(override)以避免罐中的低水位和泵的空化。因此，不含烃的溢流水从溢流罐216传送到骤冷水罐140，以用于骤冷过程并且使溢流罐216中可用的容积用于下一次溢流操作。因此，溢流罐216通过液体溢流剩余物管线210连接到溢流鼓208，用于从液体溢流剩余物中分离出脱脂油、水、焦炭细粒和罐蒸气中的至少一种。

根据需要，可以设置从骤冷水罐140汲取骤冷水的进水管线218，以将骤冷水引入溢流罐216，以根据需要调节溢流罐216中的容积。进水阀220可以设置在进水管线218中以控制通过进水管线218的流动。进水阀220可以手动控制，或通过流量控制器以及本领域已知的其他控制系统来控制。

在溢流罐216中，作为脱脂油找到的液态烃通过脱脂油管线244从溢流罐216移除并提供给沉降鼓124。溢流罐216中高放置一个出料塔盘。当脱脂油与溢流水分离时，脱脂油收集在出料塔盘中。当出料塔盘中的液位足够时，脱脂油通过脱脂油管线244和排出料流管线123传送到沉降鼓124。充分性的确定可以通过液位控制器或本领域已知的其他控制系统来完成。脱脂油泵240可以定位在脱脂油管线244中以帮助从溢流罐216移除脱脂油并传送至沉降鼓124。如果溢流罐出料塔盘中的液位低，则脱脂油流量控制阀248也可以定位在脱脂油管线244内以终止通过脱脂油管线244的流动。

为了确保溢流罐216中不产生真空，通过非空气气体管线256将非空气气体，优选燃料气体、天然气或氮气，引入溢流罐216。非空气气体避免了空气进入系统的可能性，从而防止了潜在的危险空气-烃混合物，并且充当真空破坏气体。优选地由压力控制器控制并设置为在非常低的压力下打开的非空气气体阀254可以设置在非空气气体管线256中，以排除真空的产生。可以与非空气气体供给源和溢流管线216之间的非空气气体阀一起与溢流罐216连通地提供非空气气体供给源。

任何蒸汽/烃蒸气，和非空气气体，罐蒸气通过罐蒸气管线253离开溢流罐216并通过溢流喷射器280连通至蒸汽/烃蒸气管线262。

与溢流喷射器280的连通确保溢流罐216在0psig下操作，并因此降低溢流罐216中的液体的蒸气压，从而当暴露于大气时基本上不产生蒸气。

溢流喷射器280与蒸汽/烃蒸气管线262和罐蒸气管线253连通，其具有与罐蒸气管线253连通的入口和与蒸汽/烃蒸气管线262连通的出口。溢流喷射器280将溢流罐216中的压力降低至0psig。来自溢流喷射器280的流出物与溢流鼓蒸气管线209中的剩余蒸气一起被提供至排污冷凝器122，其中顶部烃蒸汽料流管线120的内含物用于冷凝蒸汽和烃蒸气。从溢流喷射器蒸汽管线266提供蒸汽，即用于溢流喷射器280的动力流体。在溢流喷射器蒸汽管线266中可以提供溢流喷射器蒸汽管线阀270，以打开并允许蒸汽流向溢流喷射器280。溢流喷射器蒸汽管线阀270是可以从控制室打开和关闭的开/关阀，但是可以由本领域已知的其他控制系统控制。溢流喷射器280可以包括与溢流喷射器排放口连通以控制溢流罐内的压力的吸入压力控制器291。该控制器上的设置可以是0psig。吸入压力控制器291与溢流喷射器280的入口和溢流喷射器280的出口连通，用于防止罐蒸气管线253中并因此防止溢流罐216中出现真空。

溢流喷射器蒸汽管线止回阀290可以定位在溢流喷射器蒸汽管线266中，该溢流喷射器蒸汽管线266位于来自溢流喷射器280的连通和与顶部烃蒸汽料流管线120的连接之间，以防止从骤冷塔106至溢流罐216和溢流鼓208的回流。

现在参考图3，示意图说明了常规延迟焦化骤冷系统和根据本公开内容的延迟焦化骤冷溢出系统的另一个实施方案。

在另一个实施方案中，骤冷水罐140的功能在骤冷水/溢流罐316中进行，该溢流罐316是对溢流罐216的改进。骤冷水/溢流罐316包括与溢流罐216相关联的所有元件，而不是与焦化切割线342和与骤冷水罐140相关联的骤冷水管线348。图2中所示的溢流水泵234和溢流水管线232，以及进水管线218和进水阀220被除去。

图2-3中所示的延迟焦化骤冷溢流系统有效地使大气排放物最少化，其可以应用于产生球状焦炭以及海绵焦炭的延迟焦化单元。延迟焦化骤冷溢流系统通过在溢流鼓中闪蒸掉蒸汽和烃蒸气(其中通过排污喷射器将压力降低到基本上0-2psig)来减少烃蒸气的大气排放，并且类似地在任何剩余的烃蒸气从溢流罐闪蒸(其中压力从溢流喷射器降低到基本上为0psig)到排污冷凝器。

本公开内容因此提供了用于减少延迟焦炭鼓骤冷溢流系统中烃蒸汽的大气排放的方法，是通过从溢流鼓208产生蒸气溢流剩余物和液体溢流剩余物，从溢流罐216中的液体溢流剩余物中分离出脱脂油、水、焦炭细粒和罐蒸汽中的至少一种，将蒸气溢流剩余物传送到蒸汽管线262，将罐蒸气传送到溢流喷射器280的入口，和将溢流罐216的压力降低至0psig。该方法可以进一步包括将水引入溢流鼓208中以保持溢流鼓208中的恒定水位或将非空气气体引入溢流罐216以防止溢流罐216中出现真空。该方法还可以包括将止回阀290定位在蒸汽管线262中以防止从骤冷塔106至溢流罐216或溢流鼓208的流动。

因此，根据本公开内容，通过将所有烃/蒸汽蒸气和油回收到现有的排污系统(封闭系统)来使排放物最少化。溢流喷射器280将溢流罐216和相关的罐蒸气管线253中的压力降低到0psig。因此，相关的水流-焦炭细粒管线228和溢流水管线232-也处于0psig，当这些料流暴露于大气时消除潜在的蒸气。溢流罐216的操作处于与骤冷水罐140相同的压力下，这可允许使用一个罐执行溢流罐和骤冷水罐两者的功能。另外，图2-3所示的延迟焦化骤冷溢流系统可以改装成常规延迟焦化骤冷系统。

虽然已经结合目前优选的实施方案描述了本公开内容，但是本领域技术人员将理解，并不旨在将本公开内容限制于那些实施方案。例如，预期通过为某些流规定不同的路线或通过调节操作参数，可得到不同的优化和效率，然而这些不导致所述系统落在本公开内容的范围外。因此，在不脱离由所附权利要求及其等同物限定的本公开内容的精神和范围的情况下，可以对所公开的实施方案进行各种替代实施方案和修改。

Claims (14)

1.一种用于减少延迟焦炭鼓骤冷溢流系统中烃蒸气的大气排放的系统，其包括：

与排污总管线连接的溢流鼓，用于减少烃蒸气并产生蒸气溢流剩余物和液体溢流剩余物；

溢流罐，其通过液体溢流剩余物管线连接到溢流鼓，用于从液体溢流剩余物分离脱脂油、水、焦炭细粒和罐蒸气中的至少一种；

与溢流鼓流体连通的溢流鼓蒸气管线，用于将蒸气溢流剩余物传送至蒸汽管线；和

与所述溢流罐流体连通的罐蒸气管线，用于将所述罐蒸气传送至溢流喷射器，其中所述溢流喷射器包括与所述罐蒸汽管线流体连通的入口和与所述蒸汽管线流体连通的出口，用于降低溢流罐内的压力至0psig。

2.根据权利要求1所述的系统，其还包括吸入压力控制器，所述吸入压力控制器与所述溢流喷射器的入口和所述溢流喷射器的出口连通，用于防止所述罐蒸气管线中的真空。

3.根据权利要求2所述的系统，其还包括：

液体溢流剩余物管线中的液体溢流剩余物阀以及与溢流鼓相关且适于控制液体溢流剩余物阀的限制控制器，用于在溢流鼓中保持恒定液位。

4.根据权利要求3所述的系统，其还包括：

与所述溢流罐连通的非空气气体供给源；和

位于非空气气体供给源和溢流罐之间的非空气气体阀，用于防止溢流罐中的真空。

5.根据权利要求4所述的系统，其还包括：

止回阀，所述止回阀位于顶部管线和溢流鼓蒸气管线之间的蒸汽管线中，所述顶部管线位于骤冷塔和排污冷凝器之间，以防止从骤冷塔至溢流罐或溢流鼓的流动。

6.根据权利要求5所述的系统，其还包括：

与溢流罐连通的蒸汽供给源；和

位于蒸汽供给源和溢流喷射器之间的溢流喷射器阀，以打开至溢流喷射器的蒸汽流。

7.根据权利要求1所述的系统，其还包括：

与溢流罐连通的溢流管线和骤冷水罐，用于将溢流罐中的水连通至骤冷水罐。

8.根据权利要求7所述的系统，其还包括：

溢流管线中的溢流管线阀，用于限制水流通过溢流水管线。

9.根据权利要求8所述的系统，其还包括：

连接至骤冷水罐的焦炭切割管线；

连接至骤冷水罐的骤冷水管线；

从骤冷水管线到溢流罐的进水管线；和

位于骤冷水管线和溢流罐之间的进水管线中的进水阀，用于调节溢流罐中的水体积。

10.根据权利要求1所述的系统，其还包括：

连接至溢流罐的焦炭切割管线；和

连接至溢流罐的骤冷水管线。

11.一种用于减少延迟焦炭鼓骤冷溢流系统中烃蒸气的大气排放的方法，其包括：

从溢流鼓产生蒸气溢流剩余物和液体溢流剩余物；

从溢流罐中的液体溢流剩余物中分离脱脂油、水、焦炭细粒和罐蒸气；

将蒸汽溢流剩余物传送至蒸汽管线；

将罐蒸气传送至溢流喷射器的入口；和

将溢流罐的压力降低至0psig。

12.根据权利要求11所述的方法，其还包括：

将水引入溢流鼓以保持溢流鼓中的恒定水位。

13.根据权利要求12所述的方法，其还包括：

将非空气气体引入溢流罐以防止溢流罐中的真空。

14.根据权利要求13所述的方法，其还包括：

将止回阀定位在蒸汽管线中以防止从骤冷塔至溢流罐或溢流鼓的流动。