冷却含烃气料流的导管和方法与流程

本文公开的实施方案总体上涉及冷却含烃气料流的导管及其使用方法。

背景技术：

1、轻质烯烃(例如乙烯、丙烯和丁烯)通常通过利用热解(例如蒸汽裂化)将较轻质烃进料(例如乙烷、丙烷、丁烷和石脑油)和/或较重质烃进料(例如瓦斯油和原油)裂化来生产。裂化流出物或含烃气料流需要在离开热解炉后不久加以骤冷或冷却，以防止裂化反应持续超过产物生成点。将由较重质烃进料如瓦斯油和/或原油产生的裂化流出物料流骤冷对于防止在骤冷设备内不同地称为焦油、沥青或非挥发物的物质的沉积和相关结垢问题提出了某些挑战。当将裂化流出物料流冷却时，所述料流将最终达到最重质裂化副产物组分开始冷凝的温度(流出物露点)。这样的分子在不存在助熔剂(a fluxant)或溶剂液体的情况下具有极高的粘度，并且在分子首次冷凝的温度下仍然是高反应性的。如果抵靠较热管壁冷凝，则初始冷凝产物可继续交联、聚合和/或脱氢以形成高度绝缘的结垢剂或焦炭层。这一概念在工业中有时称为"露点结垢"。

2、为了减轻焦油沉积并减少结垢，将骤冷流体直接引入裂化流出物料流中。直接骤冷通常通过将骤冷流体经过管壁引入裂化流出物料流中来进行，所述裂化流出物料流可以在引入期间通过重力、流体剪切和/或机械分散而分散。例如，直接骤冷可以通过将骤冷流体直接分散到管壁上来进行。这种直接骤冷系统的显著缺点是需要大量的骤冷流体，这也需要高的分离和处理体积和成本。还需要增加管道尺寸以适应这种体积。在商业尺寸的裂化炉上，这可能导致不期望的大的循环泵、管道工作、成本和能量消耗。另外，由于难以控制注入的骤冷流体在裂化流出物料流内的物理分散，不仅使用了大量的骤冷流体，而且引入系统还可能需要惯性分散、喷雾或一些其它类型的大量和高能引入过程以试图充分分散和混合以直接将裂化流出物料流骤冷。分散配件的另一个且严重的操作问题是喷嘴中的小开口倾向于被聚合物和焦炭颗粒堵塞和/或由于焦炭的形成而在注入骤冷流体附近发生结构变形。

3、因此，仍需要冷却含烃气料流的改进的导管及其使用方法。本公开内容满足所述需求及其它需求。

技术实现思路

1、发明概述

2、提供了冷却含烃气料流的导管及其使用方法。在一些实施方案中，冷却含烃气料流的导管可以包括(i)第一内壁、第二内壁和外壁，所述第一内壁可以具有限定穿过其中的第一孔的第一内表面，所述第二内壁可以具有限定穿过其中的第二孔的第二内表面，所述外壁围绕所述第一内壁和第二内壁布置。所述导管还可以包括(ii)环形支撑壁，所述环形支撑壁可以具有连接到所述外壁的内表面的第一端和可以紧邻所述第一内壁的外表面的第二端，使得在所述环形支撑壁的第二端和所述第一内壁的外表面之间形成环形间隙。第二内壁的第一端和所述环形支撑壁的第二端可以限定周边开口，所述周边开口可以与所述第二孔流体连通。导管还可以包括(iii)环形柔性环，其可以具有外周边、内周边以及在所述外周边和内周边之间的连续环壁。所述外周边可以结合到所述环形支撑壁的第二端。所述内周边可以柔性地接触所述第一内壁的外表面，而不与所述第一内壁形成永久机械结合，从而允许所述第一内侧壁相对于第一孔的纵轴径向和轴向地热改变尺寸。导管还可以包括(iv)布置在所述第二内壁和外壁之间的基本上环形空腔。环形空腔可以经由周边通道与周边开口流体连通。导管还可以包括(v)至少一个可以配置用来将骤冷流体引入环形空腔中的骤冷流体引入端口。

3、在其它实施方案中，将含烃气料流骤冷的方法可以包括(i)将含烃气料流引入冷却导管的第一孔中。所述冷却导管可以包括(i)第一内壁、第二内壁和外壁，所述第一内壁可以具有限定穿过其中的第一孔的第一内表面，所述第二内壁可以具有限定穿过其中的第二孔的第二内表面，所述外壁围绕所述第一内壁和第二内壁布置。导管还可以包括(ii)环形支撑壁，所述环形支撑壁可以具有连接到所述外壁的内表面的第一端和可以紧邻所述第一内壁的外表面的第二端，使得在所述环形支撑壁的第二端和所述第一内壁的外表面之间形成环形间隙。第二内壁的第一端和所述环形支撑壁的第二端可以限定周边开口，所述周边开口可以与所述第二孔流体连通。导管还可以包括(iii)环形柔性环，其可以具有外周边、内周边以及在所述外周边和内周边之间的连续环壁。所述外周边可以结合到所述环形支撑壁的第二端。所述内周边可以柔性地接触所述第一内壁的外表面，而不与所述第一内壁形成永久机械结合，从而允许所述第一内侧壁相对于第一孔的纵轴径向和轴向地热改变尺寸。导管还可以包括(iv)布置在所述第二内壁和外壁之间的基本上环形空腔。环形空腔可以经由周边通道与周边开口流体连通。导管还可以包括(v)至少一个可以配置用来将骤冷流体引入环形空腔中的骤冷流体引入端口。所述方法还可以包括(i i)经由所述至少一个骤冷流体引入端口将骤冷流体引入到所述基本上环形空腔中。所述方法还可以包括(i ii)使所述骤冷流体流过所述周边通道到达所述周边开口。所述方法还可以包括(iv)将所述骤冷流体从所述周边开口分布到所述第二内壁的第二内表面上。所述方法还可以包括(v)使含烃气料流从第一孔流入第二孔。所述方法还可以包括(vi)使所述含烃气料流与所述骤冷流体在所述第二孔内接触以产生经冷却流出物。

技术特征：

1.冷却含烃气料流的导管，包括：

2.权利要求1的导管，其中所述第一内壁的端部延伸经过所述环形柔性环的内周边。

3.权利要求1或权利要求2的导管，其中所述第一内壁的端部延伸经过所述周边开口和进入所述第二孔中。

4.权利要求1至3中任一项的导管，其中所述环形柔性环和所述第一内壁的外表面的一部分配置用来将所述骤冷流体分布到所述第二内壁的内表面上。

5.权利要求1至4中任一项的导管，其中所述环形柔性环的环壁的横截面相对于所述第二孔的纵轴成角度。

6.权利要求1至4中任一项的导管，其中所述环形柔性环的环壁的横截面相对于所述第二孔的纵轴成角度，使得所述环形柔性环的内周边比所述环形柔性环的外周边更靠近所述第二壁。

7.权利要求1至6中任一项的导管，其中所述至少一个骤冷流体引入端口配置用来将所述骤冷流体切向地引入所述环形空腔中。

8.权利要求1至7中任一项的导管，其中所述导管包括至少两个环形柔性环，其中所述至少两个环形柔性环的外周边结合到所述环形支撑壁的所述第二端，和其中所述至少两个环形柔性环的内周边柔性地接触所述第一内壁的外表面，而不与所述第一内壁形成永久机械结合。

9.权利要求1至8中任一项的导管，其中所述第一孔在垂直于所述第一孔的纵轴的平面中的横截面面积小于所述第二孔在垂直于所述第二孔的纵轴的平面中的横截面面积。

10.权利要求1至9中任一项的导管，其中所述导管包括至少两个骤冷流体引入端口，每个骤冷流体引入端口配置用来将所述骤冷流体引入所述环形空腔中。

11.权利要求10的导管，其中所述至少两个骤冷流体引入端口围绕所述外壁的周边相对于彼此基本上均匀地间隔开。

12.权利要求1至11中任一项的导管，其中所述环形柔性环的外周边焊接到所述环形支撑壁的第二端。

13.权利要求1至12中任一项的导管，还包括(vi)布置在所述周边通道内的至少一个间隔销，其中所述间隔销的第一端结合到所述第二内壁的第一端，和其中所述间隔销的第二端紧邻或接触所述环形支撑壁，使得所述环形支撑壁和所述间隔销相对于彼此自由移动。

14.权利要求1至13中任一项的导管，其中所述环形柔性环由奥氏体不锈钢构成。

15.权利要求1至14中任一项的导管，还包括(vii)至少一个布置在所述环形柔性环与所述第一内壁的外表面之间的环形膨胀垫圈。

16.权利要求15的导管，其中所述环形膨胀垫圈包括包覆在由陶瓷纤维形成的套筒中的经编织二氧化硅绳。

17.含烃气料流的骤冷方法，包括：

18.权利要求17的方法，其中所述骤冷流体包含液态烃。

19.权利要求17或权利要求18的方法，其中所述冷却导管相对于地面基本上垂直，使得所述含烃气料流向下流过所述第一孔和第二孔，和所述骤冷流体向下流过所述第二孔。

20.权利要求17至19中任一项的方法，还包括(vii)至少部分地基于所述经冷却流出物的温度来控制引入所述基本上环形空腔中的骤冷流体的流速。

21.权利要求17至20中任一项的方法，还包括(viii)将烃进料引入在热解条件下操作的热解炉中以产生所述含烃气料流。

22.权利要求21的方法，其中引入所述基本上环形空腔的所述骤冷流体与引入所述热解炉的所述烃进料的重量比在0.1至4、0.8至2.5或2.5至4的范围中。

23.权利要求21或权利要求22的方法，还包括(ix)至少部分地基于将所述烃进料引入所述热解炉的流速来控制引入所述基本上环形空腔的所述骤冷流体的流速。

24.权利要求17至23中任一项的方法，其中所述骤冷流体包含终沸点≥400℃的芳族烃。

25.权利要求17至24中任一项的方法，其中所述骤冷流体包含从所述经冷却流出物中分离的芳族馏出物。

26.权利要求17至25中任一项的方法，其中：

27.权利要求17至26中任一项的方法，其中所述第一内壁的端部延伸经过所述环形柔性环的内周边，经过所述周边开口，并进入所述第二孔中，使得所述环形柔性环和所述第一内壁的外表面的一部分形成湿滑动接头，所述湿滑动接头将所述骤冷流体分布到所述第二内壁的内表面上。

28.权利要求17至27中任一项的方法，其中所述第一内壁的外表面相对于所述第一孔的纵轴径向热膨胀，使得所述第一内壁的外表面使所述环形柔性环的内周边变形，以在它们之间形成液体密封。

技术总结冷却烃料流的导管及其使用方法。导管可以包括限定第一孔的第一内壁、限定第二孔的第二内壁以及围绕第一内壁和第二内壁布置的外壁。导管还可以包括连接到外壁的内表面的环形支撑壁。第二内壁的端部和环形支撑壁的端部可以限定周边开口，所述周边开口可以与所述第二孔流体连通。环形柔性环可以结合到环形支撑壁并且可以柔性地接触所述第一内壁。基本上环形空腔可以布置在第二内壁和第二外壁之间并且与周边开口流体连通。骤冷流体引入端口可以配置用来将骤冷流体引入所述空腔。技术研发人员：D·斯派塞,J·C·斯洛纳克,T·T·赫斯特受保护的技术使用者：埃克森美孚化学专利公司技术研发日：技术公布日：2024/5/10