相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)主張對(duì)在2012年8月7日申請(qǐng)的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)No.61/680,363的優(yōu)先權(quán)，出于任何目的將其全部?jī)?nèi)容通過參照而并入。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體涉及用于精煉操作的設(shè)備，并且更具體地涉及具有豎直地朝向的輻射區(qū)段的爐系統(tǒng)，但是卻不以限制的方式。

背景技術(shù)：

延遲焦化指包括將殘留供油加熱至在爐系統(tǒng)中的裂化溫度的精煉工藝，該殘留供油由重、長鏈烴分子組成。典型地，在延遲焦化工藝中使用的爐系統(tǒng)包括多個(gè)布置成多通構(gòu)造的管。通常，爐系統(tǒng)包括至少一個(gè)對(duì)流區(qū)段和至少一個(gè)輻射區(qū)段。將殘留供油在被運(yùn)送至至少一個(gè)輻射區(qū)段之前在至少一個(gè)對(duì)流區(qū)段中預(yù)熱，在輻射區(qū)域中殘留供油被加熱至裂化溫度。在一些情況下，涉及考量規(guī)定爐系統(tǒng)包括多個(gè)對(duì)流區(qū)段和多個(gè)輻射區(qū)段。這種布置需要將爐系統(tǒng)放置于其中的充足的尺寸的區(qū)域。

在一些情況下，空間約束限制了輻射區(qū)段的數(shù)量，該輻射區(qū)段可在給定的區(qū)域中放置成并行的布置。這導(dǎo)致爐系統(tǒng)構(gòu)造成帶有少于理想數(shù)量的輻射區(qū)段。因而，設(shè)計(jì)爐系統(tǒng)來允許多個(gè)輻射區(qū)段或?qū)α鲄^(qū)段置于較小的區(qū)域中將會(huì)是有利的。

屬于M.W.Kellogg公司的美國專利No.5,878,699公開了一種利用一對(duì)輻射單元的雙單元工藝爐。該對(duì)輻射單元布置成以大體并行的朝向彼此緊接。將過頂對(duì)流區(qū)段放置于上方，并且居中于該對(duì)輻射單元之間。將燃燒氣體經(jīng)由引流風(fēng)扇和強(qiáng)迫通風(fēng)風(fēng)扇引入對(duì)流區(qū)段。雙單元工藝爐需要較小的區(qū)域并且允許在加熱多種設(shè)施中的提高的靈活性和更簡(jiǎn)單的輻射管更換。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及用于精煉操作的設(shè)備。在一方面，本發(fā)明涉及一種爐系統(tǒng)。爐系統(tǒng)包括具有布置在其中的第一火箱的至少一個(gè)下輻射區(qū)段，和布置在至少一個(gè)下輻射區(qū)段上方的至少一個(gè)上輻射區(qū)段。至少一個(gè)上輻射區(qū)段具有布置在其中的第二火箱。爐系統(tǒng)還包括：布置在至少一個(gè)上輻射區(qū)段上方的至少一個(gè)對(duì)流區(qū)段；和由第一火箱、第二火箱以及至少一個(gè)對(duì)流區(qū)段限定的排放通道。至少一個(gè)上輻射區(qū)段在至少一個(gè)下輻射區(qū)段上方的布置減小了爐系統(tǒng)的構(gòu)造所需要的區(qū)域。

在另一方面，本發(fā)明涉及用于減小爐系統(tǒng)的構(gòu)造所需要的區(qū)域的方法。該方法包括提供至少一個(gè)下輻射區(qū)段和至少一個(gè)上輻射區(qū)段。該方法還包括將至少一個(gè)上輻射區(qū)段布置在至少一個(gè)下輻射區(qū)段上方，和提供布置在至少一個(gè)上輻射區(qū)段的上方的對(duì)流區(qū)段。至少一個(gè)上輻射區(qū)段在至少一個(gè)下輻射區(qū)段上方的布置減小了爐系統(tǒng)的構(gòu)造所需要的區(qū)域。

附圖說明

本方法的更加完整的理解和本發(fā)明的系統(tǒng)可通過在結(jié)合附圖時(shí)參照下列詳細(xì)描述而獲得，其中：

圖1是根據(jù)示范實(shí)施例的精煉系統(tǒng)的示意圖；

圖2是現(xiàn)有技術(shù)爐系統(tǒng)的示意圖；

圖3是根據(jù)示范實(shí)施例的爐系統(tǒng)的輻射區(qū)段的剖面圖；

圖4是根據(jù)示范實(shí)施例的爐系統(tǒng)的示意圖；

圖5是根據(jù)示范實(shí)施例的爐系統(tǒng)的示意圖；以及

圖6是根據(jù)示范實(shí)施例的用于構(gòu)造爐系統(tǒng)的工藝的流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的各種實(shí)施例將參照附圖而更充分地描述。但是，本發(fā)明可以許多不同形式具體化，并且不應(yīng)理解為限制在本文中提出的實(shí)施例。

圖1是根據(jù)示范實(shí)施例的精煉系統(tǒng)的示意圖。精煉系統(tǒng)100包括大氣壓蒸餾單元102、真空蒸餾單元104、以及延遲焦化單元106。在典型的實(shí)施例中，大氣壓蒸餾單元102接收原油給料120。水和其它污染物典型地在原油給料120進(jìn)入大氣壓蒸餾單元102之前從原油給料120移除。將原油給料120在大氣壓下加熱至例如在大約650°F和大約700°F之間的溫度范圍。在大約650°F至700°F之下沸騰的輕質(zhì)材料122被俘獲并在其它處加工來產(chǎn)生例如，燃料氣體、萘并吡咯(naptha)、汽油、噴氣燃料以及柴油。將在大約650°F-700°F之上沸騰的較重的材料123(有時(shí)稱為“大氣壓殘余物”)從大氣壓蒸餾單元102的底部移除，并且運(yùn)送至真空蒸餾單元104。

還參照?qǐng)D1，較重的材料123進(jìn)入真空蒸餾單元104，并且在十分低的壓力下加熱至例如在大約700°F和大約800°F之間的溫度范圍。在大約700°F至800°F之下沸騰的輕成分125被俘獲并在其它處處理來產(chǎn)生例如汽油和瀝青。將在大約700°F至800°F之上沸騰的殘留供油126(有時(shí)稱為“真空殘余物”)從真空蒸餾單元104移除，并且運(yùn)送至延遲焦化單元106。

還參照?qǐng)D1，根據(jù)示范實(shí)施例，延遲焦化單元106包括爐108和焦化鼓110。將殘留供油126預(yù)熱并供應(yīng)至爐108，在爐108處將殘留供油126加熱至例如在大約900°F和大約940°F之間的溫度范圍。在加熱后，將殘留供油126供應(yīng)入焦化鼓110。將殘留供油126在特定的循環(huán)時(shí)間維持在例如大約25psi和大約75psi之間的壓力范圍，直至殘留供油126分離成例如烴蒸氣和固化焦128。在典型的實(shí)施例中，特定循環(huán)時(shí)間為大約10小時(shí)至大約24小時(shí)。殘留供油126的分離公知為“裂化”。固化焦128從焦化鼓110的底部區(qū)域130開始積聚。

還參照?qǐng)D1，根據(jù)示范實(shí)施例，在焦化鼓128達(dá)到在焦化鼓110中的預(yù)定水平后，將固化焦128通過例如機(jī)械或水力方法從焦化鼓110移除。固化焦128從焦化鼓110的移除公知為例如，“切割”、“焦炭切割”或“除焦”。將殘留供油126的流遠(yuǎn)離焦化鼓110至至少一個(gè)第二焦化鼓112。然后將焦化鼓110蒸發(fā)來剝離剩余的未裂化的碳?xì)浠衔?。在將焦化?10通過例如水噴射(water injection)而冷卻后，將固化焦128通過例如機(jī)械或水力方法移除。固化焦128落下穿過焦化鼓110的底部區(qū)域130并且在焦炭坑(coke pit)114中恢復(fù)。然后將固化焦128從精煉廠載運(yùn)出來供應(yīng)焦炭市場(chǎng)。在各種實(shí)施例中，在焦化鼓110的除焦期間殘留供油126的流可轉(zhuǎn)移至至少一個(gè)第二焦化鼓112，因而維持精煉系統(tǒng)100的持續(xù)操作。

圖2是現(xiàn)有技術(shù)爐系統(tǒng)的示意圖?，F(xiàn)有技術(shù)爐系統(tǒng)200典型地包括多個(gè)對(duì)流區(qū)段202和多個(gè)輻射區(qū)段204。在圖2中繪出的布置顯示了例如基本在四個(gè)輻射區(qū)段204上方朝向的兩個(gè)對(duì)流區(qū)段202。該多個(gè)輻射區(qū)段204典型地朝向成相對(duì)彼此的并行布置。在操作期間，殘留供油126(在圖1中顯示)通過對(duì)流入口206進(jìn)入多個(gè)對(duì)流區(qū)段202中的一個(gè)。由多個(gè)輻射區(qū)段204產(chǎn)生的煙氣通過多個(gè)對(duì)流區(qū)段202上升，并預(yù)熱殘留供油126。殘留供油126經(jīng)由對(duì)流出口208排出多個(gè)對(duì)流區(qū)段202，并且運(yùn)送至多個(gè)輻射區(qū)段204中的一個(gè)。預(yù)熱的殘留供油126經(jīng)由輻射入口210進(jìn)入多個(gè)輻射區(qū)段204，并且加熱至裂化溫度。一旦被加熱，那么殘留供油126經(jīng)由輻射出口212離開多個(gè)輻射區(qū)段204，并且運(yùn)送至焦化鼓110(在圖1中顯示)。

圖3是根據(jù)示范實(shí)施例的輻射區(qū)段的剖面圖。輻射區(qū)段300包括燃燒器單元302。借助于實(shí)例，在圖2中顯示的輻射區(qū)段300包括一對(duì)相反地布置的燃燒器單元302。火箱304限定在該對(duì)相反地布置的燃燒器單元302之間。工藝盤管306布置在火箱304內(nèi)。在典型的實(shí)施例中，工藝盤管306包含殘留供油126(在圖1中顯示)。在輻射區(qū)段300的操作期間，燃燒副產(chǎn)物和稱為“煙氣”的廢氣在火箱304中積聚。在典型的實(shí)施例中，煙氣通過火箱的上開口308排放。

圖4是根據(jù)示范實(shí)施例的爐系統(tǒng)的示意圖。爐系統(tǒng)400包括至少一個(gè)對(duì)流區(qū)段402、至少一個(gè)下輻射區(qū)段404、以及至少一個(gè)上輻射區(qū)段406。借助于實(shí)例，在圖4中繪出的爐系統(tǒng)400示出了例如：兩個(gè)對(duì)流區(qū)段402、兩個(gè)下輻射區(qū)段404、以及兩個(gè)上輻射區(qū)段406，但是根據(jù)設(shè)計(jì)需要，可利用任意數(shù)量的對(duì)流區(qū)段402、任意數(shù)量的下輻射區(qū)段404、以及任意數(shù)量的上輻射區(qū)段406。在典型的實(shí)施例中，將至少一個(gè)上輻射區(qū)段406安裝在至少一個(gè)下輻射區(qū)段404上方。至少一個(gè)上輻射區(qū)段406在至少一個(gè)下輻射區(qū)段404上方的布置，允許將爐系統(tǒng)400構(gòu)造在與在圖2中所示的現(xiàn)有技術(shù)并行布置相比更小的區(qū)域中。在示范實(shí)施例中，在圖4中顯示的爐系統(tǒng)400將四個(gè)輻射區(qū)段(404、406)放置在具有兩個(gè)輻射區(qū)段(404、406)的爐系統(tǒng)通常需要的區(qū)域中。

還參照?qǐng)D4，與至少一個(gè)下輻射區(qū)段404關(guān)聯(lián)的第一火箱422流體地聯(lián)接至并且熱暴露于與至少一個(gè)上輻射區(qū)段406關(guān)聯(lián)的第二火箱424。在典型的實(shí)施例中，至少一個(gè)對(duì)流區(qū)段402流體地聯(lián)接至并且熱暴露于第二火箱424。在操作期間，至少一個(gè)下輻射區(qū)段404和至少一個(gè)上輻射區(qū)段406產(chǎn)生廢氣和公知為“煙氣”的燃燒副產(chǎn)物。在典型的實(shí)施例中，已經(jīng)積聚在第一火箱422和第二火箱424中的煙氣通過至少一個(gè)對(duì)流區(qū)段402上升。煙氣向至少一個(gè)對(duì)流區(qū)段402提供對(duì)流熱傳輸。第一火箱422、第二火箱424、以及至少一個(gè)對(duì)流區(qū)段402共同限定用于排放煙氣的排放通道426。將排氣部408安裝在上方，并且流體聯(lián)接至至少一個(gè)對(duì)流區(qū)段402。在排放通道426中積聚的煙氣通過排氣部408排放。

還參照?qǐng)D4，至少一個(gè)對(duì)流區(qū)段402包括對(duì)流入口410和對(duì)流出口412。以相似的方式，至少一個(gè)下輻射區(qū)段404包括第一輻射入口414和第一輻射出口416。至少一個(gè)上輻射區(qū)段406包括第二輻射入口418和第二輻射出口420。在典型的實(shí)施例中，對(duì)流入口410接收殘留供油126(在圖1中顯示)。對(duì)流出口412流體地聯(lián)接至第一輻射入口414和第二輻射入口418。在典型的實(shí)施例中，第一輻射出口416和第二輻射出口420流體地聯(lián)接至焦化鼓110(在圖1中顯示)。在各種備選實(shí)施例中，對(duì)流出口412流體地聯(lián)接至第一輻射入口414，而第二對(duì)流出口(未明確地顯示)聯(lián)接至第二輻射入口418。

還參照?qǐng)D4，在運(yùn)行期間，殘留供油126(在圖1中顯示)經(jīng)由對(duì)流入口410進(jìn)入至少一個(gè)對(duì)流區(qū)段402。殘留供油126在至少一個(gè)對(duì)流區(qū)段402中通過對(duì)流熱傳輸預(yù)熱。接著，殘留供油126經(jīng)由對(duì)流出口412離開至少一個(gè)對(duì)流區(qū)段402，并且運(yùn)送至至少一個(gè)下輻射區(qū)段404或至少一個(gè)上輻射區(qū)段406中的一個(gè)。殘留供油126經(jīng)由第一輻射入口414進(jìn)入至少一個(gè)下輻射區(qū)段404。殘留供油126經(jīng)由第二輻射入口418進(jìn)入至少一個(gè)上輻射區(qū)段406。

在至少一個(gè)下輻射區(qū)段404和至少一個(gè)上輻射區(qū)段406中，將殘留供油126加熱至在例如大約900°F和大約940°F的范圍中的裂化溫度。在加熱后，殘留供油126經(jīng)由第一輻射出口416離開至少一個(gè)下輻射區(qū)段404。殘留供油126經(jīng)由第二輻射出口420離開至少一個(gè)上輻射區(qū)段406。在離開至少一個(gè)下輻射區(qū)段404或至少一個(gè)上輻射區(qū)段406后，將殘留供油126運(yùn)送至焦化鼓110(在圖1中顯示)。在典型的實(shí)施例中，至少一個(gè)下輻射區(qū)段404和至少一個(gè)上輻射區(qū)段406平行于至少一個(gè)對(duì)流區(qū)段402地流體地連接。但是，在各種的備選實(shí)施例中，至少一個(gè)下輻射區(qū)段404和至少一個(gè)上輻射區(qū)段406可串聯(lián)地連接至至少一個(gè)對(duì)流區(qū)段402。

還參照?qǐng)D4，在操作期間，將至少一個(gè)下輻射區(qū)段404和至少一個(gè)上輻射區(qū)段406獨(dú)立地控制。在典型的實(shí)施例中，在第一輻射出口416處的殘留供油126的溫度實(shí)質(zhì)等于在第二輻射出口420處的殘留供油126的溫度。在典型的實(shí)施例中，從下輻射區(qū)段404放出的煙氣將軟化與上輻射區(qū)段406關(guān)聯(lián)的工藝盤管的通量輪廓(flux profile)。如在本文中所使用的，術(shù)語“通量輪廓”指工藝盤管的每表面區(qū)域的熱輸入。軟化上輻射區(qū)段406的通量輪廓趨向于提高上輻射區(qū)段406的行進(jìn)長度。即，由于積聚的焦炭，改進(jìn)的通量輪廓傾向于增加在上輻射區(qū)段406的需要的清潔之間的時(shí)間量。

爐系統(tǒng)400的優(yōu)勢(shì)將對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的。首先，如之前所討論的，至少一個(gè)上輻射區(qū)段406在至少一個(gè)下輻射區(qū)段404上方的布置允許將爐系統(tǒng)400構(gòu)造在實(shí)質(zhì)更小的區(qū)域中。這在具有嚴(yán)格的空間約束的情況下尤其有利。其次，爐系統(tǒng)400減小了通常與許多現(xiàn)有爐系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的資金投資。爐系統(tǒng)400減小了與例如排氣部408和其它關(guān)聯(lián)排放通道相關(guān)聯(lián)的材料的數(shù)量。

圖5是根據(jù)示范實(shí)施例的爐系統(tǒng)的示意圖。爐系統(tǒng)500包括多個(gè)對(duì)流區(qū)段502和多個(gè)輻射區(qū)段504。在典型的實(shí)施例中，爐系統(tǒng)500在構(gòu)造方面與參照?qǐng)D4在上面討論的爐系統(tǒng)400相似。但是，爐系統(tǒng)500包括例如八個(gè)輻射區(qū)段504和四個(gè)對(duì)流區(qū)段502。因而，在圖5中顯示的實(shí)施例證明了，具有八個(gè)輻射區(qū)段504的爐系統(tǒng)500可構(gòu)造在通常需要四通爐系統(tǒng)的區(qū)域上。

圖6是根據(jù)示范實(shí)施例的用于構(gòu)造爐系統(tǒng)的工藝的流程圖。工藝600開始于步驟602處。在步驟604處，提供了至少一個(gè)下輻射區(qū)段。在步驟606處，提供了至少一個(gè)上輻射區(qū)段。在步驟608處，將至少一個(gè)上輻射區(qū)段布置在至少一個(gè)下輻射區(qū)段上方。在步驟610處，提供至少一個(gè)對(duì)流區(qū)段，并將其布置在至少一個(gè)上輻射區(qū)段上方。至少一個(gè)上輻射區(qū)段在至少一個(gè)下輻射區(qū)段上方的布置實(shí)質(zhì)減小了爐系統(tǒng)所需要的區(qū)域。工藝600終止于步驟612處。

盡管該方法的各種實(shí)施例和本發(fā)明的系統(tǒng)已經(jīng)在附圖中示出并在前述詳細(xì)描述中描述，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明不限于公開的實(shí)施例，而是能夠有各種重新布置、修改以及代替，而不脫離在本文中提出的本發(fā)明的精神。例如，盡管在本文中顯示和描述的實(shí)施例借助于在延遲焦化操作中利用的爐系統(tǒng)的實(shí)例敘述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，在本文中顯示和描述的實(shí)施例還可應(yīng)用于在精煉操作中利用的其它爐系統(tǒng)，例如，原油加熱器、真空加熱器、虎鉗破壞加熱器(vise breaker heater)、或用于在精煉操作中加熱流體的任何其它適當(dāng)?shù)难b置。此外，在各種實(shí)施例中，在本文中顯示和描述的爐系統(tǒng)可包括任意數(shù)量的對(duì)流區(qū)段、上輻射區(qū)段、下輻射區(qū)段。在本文中顯示和描述的實(shí)施例僅僅為示范。