用于汽化碳氢化合物进料的系统和方法与流程

本公开涉及用于汽化碳氢化合物进料的系统和方法，并且更具体地，涉及增强碳氢化合物进料的汽化的系统和方法，特别是用于电动裂解炉。

背景技术：

1、碳氢化合物原料在蒸汽裂解炉中的蒸汽裂解是用于生产许多所需石油衍生产物的常用方法。在许多蒸汽裂解工艺中，将碳氢化合物原料供应到蒸汽裂解炉中的对流段。在对流段中，碳氢化合物原料可在与稀释蒸汽混合之前被加热到更高的中间温度，并且其后进一步被加热到更接近足以进行裂解碳氢化合物的吸热反应的裂解温度的温度。经预热的碳氢化合物原料和稀释蒸汽混合物可以被进料到蒸汽裂解炉的辐射段，该辐射段可以包括辐射盘管，在辐射盘管中，混合物被进一步加热到足以引起吸热反应和裂解混合物中的碳氢化合物的温度。在燃气蒸汽裂解炉中，对流段所需的热量可以由来自辐射段的热流出物提供。其后，可以将裂解的混合物进料到换热器以快速骤冷经裂解的混合物，以最小化不期望的裂解后反应，并且在一些情况下，以从该过程中回收热量。

2、用于辐射段的热量可以通过燃烧碳氢化合物和/或氢或通过电动加热来提供。如果通过电动加热来提供，则来自辐射段的热流出物不可供对流段用于蒸发和/或预热碳氢化合物原料。因此，在此类系统中，用于蒸发碳氢化合物原料以及预热原料和稀释蒸汽混合物的热量可以由电动加热器提供。然而，一些碳氢化合物原料含有许多碳氢化合物组分的混合物，有时引起碳氢化合物原料具有宽沸程。此外，由于存在反应性分子和污染物以及大量的可能更难以汽化的高沸点物质，一些碳氢化合物原料可能表现出升高的结垢可能性。因此，在进料到裂解炉之前加热一些碳氢化合物原料以提供足够的蒸发水平和/或足够的温度升高可能导致大量不期望的设备结垢。因此，对于一些碳氢化合物原料，可能难以在不增加碳氢化合物裂解系统的一种或多种组分结垢可能性或不产生结垢的情况下充分蒸发和/或预热碳氢化合物原料。

3、与传统对流段中的汽化相比，碳氢化合物的电汽化面临额外的挑战。在传统进料烟道气换热器的对流段中，最大管金属温度(tmt)永远不会高于烟道气的温度。电加热器以恒定的热通量运行。因此，在元件的特定点处的温度极大地取决于液体的状态。与液体原料接触的表面显示出比与气体或气泡接触的表面低得多的温度。因此，需要避免表面处的气泡形成，否则加热元件可能快速失效。在equistar chemicals，lp的国际公开号wo 2009/088413 a1(“′413公开专利”)中描述了提供一种利用全原油和/或天然气冷凝物生产烯烃的方法的尝试。特别地，该′413公开专利描述了一种用于热裂解由全原油和/或天然气冷凝物组成的进料作为烯烃生产设备的原料的方法，该烯烃生产设备在与分区汽化单元组合的热解炉中使用碳氢化合物热裂解。该′413公开专利描述了使用独立的汽化设备，该设备与炉的对流和辐射段分开并且独立地运行。根据该′413公开专利，原油和/或冷凝物进料在炉的对流段中预热，从对流段和炉出来，到达独立的汽化设备。然后将独立设备的蒸汽碳氢化合物产物送回到炉中以进入辐射段。

4、申请人已经认识到，′413公开专利的方法可能仍然需要从碳氢化合物生产石油衍生产物的系统和方法，该等系统和方法可以针对不同类型的碳氢化合物进行更精确的控制或调节，并且更高效和/或更环保。例如，尽管′413公开专利中描述的方法可以提高效率和提升裂解全原油的能力，但是它们的效率仍然可能低于期望，并且进一步的，′413公开专利中描述的方法可能导致不期望的高二氧化碳排放。

5、因此，申请人已经认识到需要满足以下条件的系统和方法：能够充分利用电汽化器，充分蒸发碳氢化合物进料而不会由于未优化的蒸发行为而导致电汽化器元件的故障，充分蒸发碳氢化合物进料而不会导致不期望的高结垢，充分蒸发包括多种碳氢化合物和/或具有宽沸程的碳氢化合物进料，和/或以更高效和/或更环保的方式蒸发碳氢化合物进料。本公开可以解决上述问题中的一者或多者，以及其他可能的问题。

技术实现思路

1、本公开总体涉及用于电汽化碳氢化合物进料的系统和方法，并且更具体地，涉及增强碳氢化合物进料的电汽化的系统和方法。如上所述，可能难以在不引起裂解系统的组分在电加热元件上产生不期望的结垢和/或不形成导致加热元件失效的此类元件表面的热点的情况下蒸发具有宽沸程的碳氢化合物进料。在根据本公开的一些实施方案中，汽化组件可包括被构造为接收碳氢化合物进料并且提供气态碳氢化合物部分的电蒸发器，以及被构造为接收气态碳氢化合物部分和稀释蒸汽并且在与液体部分混合之前和/或在被加热至炉入口温度之前加热气态碳氢化合物部分的混合单元。在一些实施方案中，这可降低碳氢化合物进料的结垢可能性，例如，甚至对于包含多种组分和/或具有宽沸程的碳氢化合物进料。因此，本文公开的系统和方法的至少一些实施方案可以实现碳氢化合物进料的汽化增强、结垢减少和/或更高效和/或更环保的碳氢化合物进料蒸发，并且降低设备结垢的风险。

2、根据一些实施方案，增强电动蒸汽裂解炉中碳氢化合物进料的汽化的汽化组件可以包括电动蒸发器，其被定位为接收碳氢化合物进料并且部分地蒸发碳氢化合物进料以提供气态碳氢化合物部分和液态碳氢化合物部分。汽化组件还可以进一步包括第一混合单元，其被定位为接收气态碳氢化合物部分和稀释蒸汽并且将气态碳氢化合物部分和稀释蒸汽组合以提供碳氢化合物-蒸汽混合物。汽化组件可以进一步包括电动加热器，其被定位为接收碳氢化合物-蒸汽混合物并且加热碳氢化合物-蒸汽混合物以提供经加热碳氢化合物-蒸汽混合物。汽化组件还可以包括第二混合单元，其被定位为接收液态碳氢化合物部分和经加热碳氢化合物-蒸汽混合物，并且经由与经加热碳氢化合物-蒸汽混合物相关联的能量蒸发液态碳氢化合物部分的至少一部分，以提供经蒸发碳氢化合物部分或经加热液态碳氢化合物部分中的一者或多者。

3、根据一些实施方案，一种增强碳氢化合物进料的汽化的方法可以包括：将碳氢化合物进料供应到蒸发器，并且经由蒸发器加热碳氢化合物进料以提供气态碳氢化合物部分和液态碳氢化合物部分。该方法可以进一步包括：将气态碳氢化合物部分与液态碳氢化合物部分分离，并且将稀释蒸汽添加到气态碳氢化合物部分以提供碳氢化合物-蒸汽混合物。该方法还可以包括：将碳氢化合物-蒸汽部分与液态碳氢化合物部分组合，以经由与碳氢化合物-蒸汽混合物相关联的能量蒸发液态碳氢化合物部分的至少一部分，以提供经蒸发碳氢化合物部分或经加热液态碳氢化合物部分中的一者或多者。

4、在本公开中详细讨论了这些示例性实施方案和其他实施方案的另外的其他方面和优点。此外，应当理解，前述信息和以下详细说明书两者仅提供各个方面和实施方案的说明性示例，并且旨在提供用于理解所要求保护的方面和实施方案的性质和特性的概述或框架。因此，通过参考以下描述和附图，本公开的这些和其他目的以及优点和特征将变得显而易见。此外，应当理解，本文描述的各种实施方案的特征不是相互排斥的，并且可以以各种组合和排列存在。

技术特征：

1.一种增强碳氢化合物进料在电动蒸汽裂解炉中汽化的汽化组件，所述汽化组件包括：

2.根据权利要求1所述的汽化组件，其中所述电动加热器包括第一电动加热器，并且所述汽化组件进一步包括第二电动加热器，所述第二电动加热器被定位为接收所述经加热碳氢化合物-蒸汽混合物或所述经蒸发碳氢化合物部分中的一者或多者，并且加热所述经加热碳氢化合物-蒸汽混合物或所述经蒸发碳氢化合物部分中的一者或多者。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的汽化组件，其进一步包括分离器，所述分离器被定位为接收所述气态碳氢化合物部分和所述液态碳氢化合物部分，并且将所述液态碳氢化合物部分和所述气态碳氢化合物部分的经蒸发部分与所述液态碳氢化合物部分和所述气态碳氢化合物部分的液态部分分离。

4.根据前述权利要求中任一项所述的汽化组件，其进一步包括分离器，所述分离器被定位为接收所述经加热碳氢化合物-蒸汽混合物以及所述经蒸发碳氢化合物部分或所述经加热液态碳氢化合物部分中的一者或多者，并且将所述经加热碳氢化合物-蒸汽混合物、所述经蒸发碳氢化合物部分和所述经加热液态碳氢化合物部分的经蒸发部分与所述经加热碳氢化合物-蒸汽混合物、所述经蒸发碳氢化合物部分和所述经加热液态碳氢化合物部分的液态部分分离。

5.根据前述权利要求中任一项所述的汽化组件，其中进行以下中的一者或多者：

6.根据前述权利要求中任一项所述的汽化组件，其中所述电动加热器包括第一电动加热器，并且所述汽化组件进一步包括第二电动加热器，所述第二电动加热器被定位为接收工艺水并且加热所述工艺水以提供所述稀释蒸汽。

7.根据前述权利要求中任一项所述的汽化组件，其进一步包括蒸汽加热器，所述蒸汽加热器被定位为接收稀释蒸汽并加热所述稀释蒸汽以提供过热稀释蒸汽。

8.根据前述权利要求中任一项所述的汽化组件，其中在所述蒸发器、所述第一混合单元或所述第二混合单元中的一者或多者处提供所述过热稀释蒸汽。

9.根据前述权利要求中任一项所述的汽化组件，其中所述蒸发器包括蒸发器加热器，所述蒸发器加热器是电动的。

10.一种增强碳氢化合物进料在电动蒸汽裂解炉中汽化的方法，所述方法包括：

11.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括：将所述经加热碳氢化合物-蒸汽混合物或所述经蒸发碳氢化合物部分中的一者或多者加热至范围为500℃至800℃的电动蒸汽裂解炉入口温度。

12.根据权利要求10或权利要求11所述的方法，其进一步包括将所述经加热碳氢化合物-蒸汽混合物和所述电动蒸发碳氢化合物部分与所述经加热液态碳氢化合物部分分离。

13.根据权利要求10-12中任一项所述的方法，其进一步包括以下中的一者或多者：

14.根据权利要求10-13中任一项所述的方法，其进一步包括控制以下中的一者或多者：

15.根据权利要求11-15中任一项所述的方法，其进一步包括控制所述蒸发器内的电加热元件的最高温度。

技术总结增强碳氢化合物进料汽化的系统和方法可以包括蒸发器，该蒸发器被定位为接收碳氢化合物进料并且部分地蒸发该碳氢化合物进料以提供气态碳氢化合物部分和液态碳氢化合物部分。第一混合单元可以被定位为接收该气态碳氢化合物部分和稀释蒸汽并且提供碳氢化合物‑蒸汽混合物。加热器可以被定位为接收该碳氢化合物‑蒸汽混合物以提供经加热碳氢化合物‑蒸汽混合物。第二混合单元可以被定位为接收该液态碳氢化合物部分和该经加热碳氢化合物‑蒸汽混合物，并且经由与该经加热碳氢化合物‑蒸汽混合物相关联的能量蒸发该液态碳氢化合物部分的至少一部分，以提供经蒸发碳氢化合物部分或经加热液态碳氢化合物部分中的一者或多者。技术研发人员：C·卢森,S·弗莱德里克森,A·J·M·奥普林斯,T·蒂克曼斯受保护的技术使用者：SABIC环球技术有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/2/25