用于使用电动加热汽化碳氢化合物的系统和方法与流程

本公开涉及用于汽化碳氢化合物的系统和方法，并且更具体地，涉及用于使用电动加热汽化碳氢化合物进料流的系统和方法。

背景技术：

1、碳氢化合物原料在燃气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。在许多蒸汽裂解方法中，在将碳氢化合物在裂解炉中裂解以获得期望的石油衍生产物之前，通常将液态碳氢化合物进料流预热至足以使碳氢化合物部分蒸发的温度，同时保持足够部分的碳氢化合物进料流呈液态形式以防止不期望的结垢并保持向碳氢化合物进料流的足够传热。其后，在进入碳氢化合物和蒸汽在其中裂解的裂解炉的辐射部分之前，一旦碳氢化合物进料流和蒸汽进入裂解炉的辐射部分，部分地汽化的碳氢化合物进料可以被进一步加热以改善裂解过程。

2、在许多燃气蒸汽裂解炉中，通过在辐射段中燃烧燃料来产生热量，以为产生石油衍生产物的方法中常见的吸热裂解反应提供热量。由燃料的燃烧产生的烟道气可以用于加热裂解炉的对流段，在对流段中，液态碳氢化合物进料流被预热并蒸发，并且蒸汽任选地被预热。因为预热段的热量由烟道气间接提供，所以可能难以以期望水平的精度控制对流段中的热量，并且进一步地，可能难以定制对流段中的加热条件以预热不同类型的碳氢化合物进料。

3、另外，一些碳氢化合物进料可以包括重质组分，诸如“重质尾料”，其在一些对流段中难以蒸发，特别是考虑到与其设计相关的其他操作注意事项，诸如例如实现平衡压降、期望的蒸发配置、期望的管壁温度配置以及其他注意事项，诸如蒸汽稀释和生产量和/或容量。尽管已尝试减少与包括重质组分的碳氢化合物进料相关的问题，但是申请人已经发现，此类尝试已经部分地由于对流段依赖于由来自辐射段中燃烧的烟道气供应的热量而受到阻碍，这可能受到辐射段的操作参数的限制。

4、另外，通过燃烧燃料诸如天然气和轻质气体来加热辐射段，经常引起二氧化碳和其他污染物(诸如nox等)的形成和排放。考虑到当前的环境注意事项，此类排放可能是不希望的。石油衍生产物在全球大量生产。因此，使用燃气蒸汽裂解炉生产此类产物可能引起不期望的高二氧化碳排放。

5、在sundaram的美国专利申请公开号us 2016/0097002 a1(“′002公开专利”)中描述了改进一种用于蒸汽裂解碳氢化合物的方法的尝试。′002公开专利描述了用于裂解碳氢化合物混合物的系统和方法，该碳氢化合物混合物包括标准沸点温度大于550℃的化合物，诸如全原油。′002公开专利描述了加工全原油和含有高沸点焦炭前体的其他碳氢化合物混合物，该高沸点焦炭前体可能在裂解过程期间增加焦化和结垢。该过程可以包括：加热碳氢化合物混合物以汽化碳氢化合物混合物中的碳氢化合物的一部分，并在第一分离器中将第一碳氢化合物混合物分离成第一蒸气馏分和第一液体馏分，并且其后在热解反应器的对流区中加热第一液体馏分以汽化第一液体馏分中的碳氢化合物的一部分并形成第二经加热碳氢化合物混合物。其后，可以在第二分离器中将第二经加热碳氢化合物混合物分离成第二蒸气馏分和第二液体馏分。可以将蒸汽与第一蒸气馏分混合，并且可以将所得混合物在对流区中加热并进料至热解反应器的辐射区中的第一辐射盘管以用于裂解碳氢化合物以产生烯烃。也可以将第二蒸气馏分与蒸汽混合，在对流区中过热，并进料到热解反应器的辐射区中的第二辐射盘管以用于生产另外的烯烃。

6、申请人已经认识到，′002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′002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，′002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。

7、因此，申请人已经认识到需要以下特点的用于从碳氢化合物生产石油衍生产物的系统和方法：可以进行更精确的控制，更适合不同类型的碳氢化合物进料，和/或更高效和/或更环保。本公开可以解决上述缺点中的一者或多者，以及其他可能的缺点。

技术实现思路

1、本公开总体涉及用于汽化碳氢化合物的系统和方法，并且更具体地，涉及用于使用电动加热汽化碳氢化合物进料流的系统和方法。例如，在一些实施方案中，一种用于汽化碳氢化合物进料流的系统和方法可以包括电动加热器以至少部分地汽化碳氢化合物进料流。这可减少或消除预热碳氢化合物进料流时对来自辐射段燃烧的烟道气的热量的依赖。例如，在一些实施方案中，可以使用由一个或多个电动加热器提供的热量来预热碳氢化合物进料流，并且在一些实施方案中，由其他热源补充，以在被供应到裂解炉用于裂解之前实现期望水平的汽化和/或期望的温度。在一些实施方案中，用于汽化碳氢化合物进料的系统和方法能够将重组分从碳氢化合物进料中分离，并减少或消除通常与预热包含重组分的碳氢化合物进料流相关联的问题。因此，本文公开的系统和方法的至少一些实施方案可实现以下特点的从碳氢化合物生产石油衍生产物的生产：更精确的控制，更适合不同类型的碳氢化合物进料，和/或是更高效和/或环境友好。

2、根据一些实施方案，一种碳氢化合物裂解系统可以包括进料管道，其被定位为供应包括液态碳氢化合物进料流中的一个的进料流。液态碳氢化合物进料流可以包括具有范围为c2至c15的碳数的碳氢化合物。碳氢化合物裂解系统还可以包括预热组件，其与进料管道流动连通并且被构造为加热液态碳氢化合物进料流以提供经预热进料流，该经预热进料流包括经预热进料流的汽化的部分或经预热液态碳氢化合物进料流中的一者或多者，以及进料流的剩余液态部分。预热组件可以包括电动加热器、电动加热器与蒸汽加热器、或电动加热器与传热流体，其被定位为加热进料流。预热组件还可以包括闪蒸装置，其被定位为接收经预热进料流并且将经预热进料流的汽化的部分或经预热液态碳氢化合物进料流中的一者或多者与进料流的剩余液态部分分离，以供应闪蒸装置出口流。该系统可以进一步包括蒸汽裂解炉，其被定位为接收闪蒸装置出口流并且加热闪蒸装置出口流以提供包含裂解的碳氢化合物的产物流。

3、根据一些实施方案，一种汽化石脑油进料流的汽化器组件可以包括蒸气-液体分离器，其被定位为接收石脑油进料流，汽化石脑油进料流的一部分以提供汽化的部分，并且将汽化的部分与石脑油进料流的液态部分分离。汽化器组件还可以包括液体加热器，其与蒸气-液体分离器流动连通并且被定位为经由传热流体直接接触石脑油进料的石脑油以加热石脑油来加热该传热流体。液体加热器可以是电动的，并且传热流体可以具有约20℃至约550℃之间的工作范围。汽化器组件可以进一步包括循环管道，其提供液体加热器与蒸气-液体分离器之间的流动连通，以使传热流体在液体加热器与蒸气-液体分离器之间循环。

4、根据一些实施方案，一种增强石脑油进料流汽化的汽化器组件可以包括蒸气-液体分离器，其被定位为汽化进料流的至少一部分并且将进料流的蒸气部分与进料流的液态部分分离。蒸气-液体分离器可以包括壳体，其至少部分地限定被定位为接收进料流的汽化室；以及进料流输入口，其与壳体流动连通以将进料流供应到汽化室中。该汽化器组件还可以包括加热元件，其位于汽化室的内部以至少部分地浸没在石脑油中；以及蒸气流输出口，其与该汽化器室流动连通并且被定位为接收蒸气部分。该加热元件可以包括电绝缘加热线圈，且该电绝缘加热线圈可以被定位在壳体内，使得在汽化室中加热石脑油期间，石脑油浸没电绝缘加热线圈。汽化器组件可以进一步包括液体流输出口，其与汽化器室流动连通并且被定位为接收液态部分；以及蒸气管道，其与蒸气流输出口流动连通。汽化器组件可以再进一步包括液体管道，其与液体流输出口流动连通；以及液体流阀，其与液体管道流动连通。液体流阀可以具有打开位置，其允许液态部分从液体流输出口流动并通过液体管道；以及关闭位置，其防止液态部分流动通过液体管道。

5、根据一些实施方案，一种增强碳氢化合物进料流汽化的汽化器组件，包括具有范围为c2至c15的碳数的液态碳氢化合物，可以包括壳体，该壳体至少部分地限定汽化器室并且被定位为接收碳氢化合物进料流。汽化器组件还可以包括多个加热管，其被定位在汽化器室中，使得壳体和加热管在其间至少部分地限定一个或多个外部流体通道以接收传热流体。多个加热管中的每个加热管可以包括管状壁，该管状壁具有被定位为与传热流体接触的外表面和被定位为与碳氢化合物进料流的一部分接触的内表面。汽化器组件可以进一步包括多个加热元件，其被定位为加热碳氢化合物进料流。多个加热元件中的一个或多个加热元件可以是电动的并且位于多个加热管中的一个或多个当中，并且与多个加热管中的一个或多个的内部表面一起至少部分地限定进料通道，该进料通道被定位为接收通过其中的碳氢化合物进料流的一部分并且加热该碳氢化合物进料流的该部分。碳氢化合物进料流可以在流动通过进料通道时由通过加热管的管状壁的传热流体和加热元件加热。

6、根据一些实施方案，一种增强包含液态碳氢化合物的碳氢化合物进料流汽化的汽化器组件可以包括壳体，其至少部分地限定传热室；以及位于壳体中的多个传热管。壳体或多个传热管可以被定位为接收碳氢化合物进料流，并且壳体或多个传热管中的另一者可以被定位为接收传热介质，使得传热介质加热碳氢化合物进料流以提供部分地汽化的碳氢化合物和液态碳氢化合物。传热介质可以不含来自蒸汽裂解器的对流段的烟道气，并且可以包括蒸汽、来自急冷塔的急冷油和/或热介质油。汽化器组件还可以包括加热装置，其被定位为接收部分地汽化的碳氢化合物和液态碳氢化合物。加热装置可以是电动加热器，其被构造为将部分地汽化的碳氢化合物和液态碳氢化合物加热到裂解炉入口温度。

7、根据一些实施方案，一种增强包含液态碳氢化合物的碳氢化合物进料流蒸发的汽化器组件可以包括一个或多个传热管，其被定位为接收碳氢化合物进料流。汽化器组件还可以包括一个或多个加热元件，其与一个或多个传热管相关联并且被定位为在碳氢化合物进料流通过一个或多个传热管时使一个或多个传热管加热碳氢化合物进料流，以提供部分地汽化的碳氢化合物和液态碳氢化合物。一个或多个加热元件可以是电动的，并且一个或多个传热管的加热可以独立于来自蒸汽裂解器的对流段的烟道气。

8、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，本发明所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。