0035]辐射盘管设计者努力实现短停留时间、高稳和低烃分压。盘管长度和直径通过每个盘管的进料速率、与温度性能有关的盘管冶金学、和盘管中焦炭的沉积速率而确定。盘管范围从低进料速率下的单个小直径管和每个炉许多盘管到高进料速率下的长的大直径管和每个炉较少的盘管。可采用管的各种组合。例如，并联的四根窄管可进料至两根也是并联的更大直径的管，后者则进料至串联连接的更大的管。因此，盘管长度、直径、和串联/并联流动的安排在炉和炉之间可广泛地加以变化。炉，由于它们的设计性质特征，通常要根据它们的制造商来提及。本发明适用于任何热解炉，包括但不限于:由LUmmUS，M.W.Kellog&C0.'Mitsubishi，Stone&Webster Engineering Corp.、KTI Corp.、Linde—Selas制造的那些，等等。
[0036]由所述炉中流出的裂解的烃的下游加工相当地不同，并具体地基于起始烃原料是气体还是液体。由于本发明仅使用液体全馏分原油作为原料，本文中的下游加工将针对液体进料的烯烃装置来描述。对于现有技术中来自液体原料、石脑油至柴油的裂解的气体烃和对于本发明的全馏分原油的下游加工，比气体原料更加复杂，因为在所述原料中存在更重的烃组分。
[0037]就液体烃原料的下游加工而言，尽管它可在各装置间有所变化，但通常对炉流出物在例如前述的在线换热器中进行热交换以后进行油急冷。因此，所述裂解的烃料流经过初级分馏以除去重液体例如燃料油，然后压缩未冷凝的烃，并从中除去酸性气体和水。然后分别分离各种所希望的产物，例如乙烯、丙烯、每分子具有4个碳原子的烃的混合物、燃料油、高温分解汽油和高纯度氢气料流。
[0038]根据本发明，提供了使用全馏分原油液体(没有经过分馏、蒸馏等)作为烯烃装置热解炉的初始(起始)原料的方法。通过这样做，本发明消除了对把全馏分原油耗资巨大地蒸馏成各种馏分例如从石脑油至柴油以充作炉的起始原料的需要，而这种蒸馏如上文所述，是现有技术中首先要做的。
[0039]如以上所提到的，使用液体烃初始原料比使用气体烃初始原料更加复杂，因为液体中存在较重的组分而气体中不存在。当使用全馏分原油时作为初始原料与使用液体石脑油或柴油作为初始原料时，情况更是如此。就全馏分原油而言，存在更多的通常为液体的烃组分，且它们的天然热力学趋势就保持在液体状态。液体原料需要热能来把液体加热至其蒸发温度，对于较重的组分来说，该蒸发温度会是非常高的，还要加上这些组分的蒸发潜热。
[0040]如以上所提到的，出于裂解的目的，要求被送到辐射区的预热了的烃料流处于气体状态，对于使用全馏分原油作为进料到炉中的起始原料来说，这里存在着挑战。也高度希望使前述的较重组分不进入辐射区和不进入即便是对流区较高温部分，因为如果较重组分与辐射盘管的内壁接触，会导致在盘管中生成令人讨厌的焦炭。通过本发明，即使使用全馏分原油作为起始原料，也避免了生成过量的焦炭。这与多数现有技术相反，现有技术教导说，直接把全馏分原油进料到常规蒸汽炉是不可行的。
[0041]通过本发明，避免了使用全馏分原油作为炉的初始进料的前述问题，并通过首先采用蒸发功能而不是蒸发/温和裂解合并的功能，实现了送入炉的辐射区的烃料流的完全蒸发，其中温和裂解不是本方法的实质性目标。取决于所使用的原料，例如鱼油原料和急冷油(下文中有定义)，本发明的蒸发步骤可涉及微量的温和裂解或没有温和裂解，但温和裂解不是本发明的目标。对于含有烃质组分的原料而言，轻微程度的温和裂解在某些环境中恰恰是不可避免的。
[0042]可使用独立的蒸发设备来实施本发明，所述蒸发设备单独地且独立于对流区和辐射区进行操作，并可用作(I)炉的整体部分，例如在炉的内部在对流区之中或附近但位于辐射区的上游和/或(2)本身在炉的外部但与炉以流体连通。当采用在炉的外部时，全馏分原油初始原料在炉的对流区进行预热，流出所述对流区和所述炉至单独设立的蒸发设备。然后把这个单独设立的设备的气体烃产物送回到所述炉中以进入它的辐射区。如果希望，可在不同于所述炉的对流区的地方实施预热，或以所述炉的内部和/或外部的任意组合来预热，且仍落在本发明的范围之内。
[0043]本发明的蒸发设备接收已经被预热至例如约500 —约750° F、优选约550 —约650° F的全馏分原油初始原料。与所述原料的完全蒸发所需要的温度相比，这是较低的温度范围，并且是本发明的新颖性特征的一部分。该较低的预热温度范围帮助避免了当按照本发明操作时在预热区中结垢或生成焦炭。这种预热优选地，但不是必须地，发生在以这种原油作为初始原料的所述炉的对流区。
[0044]因此，本发明的蒸发操作步骤中的第一区采用蒸气/液体分离，其中预热的原料料流中的气体烃和其它气体(如果有的话)与预热后保持液态的那些组分分离。前述的气体从该蒸气/液体分离区除去并送到所述炉的辐射区。
[0045]在该第一区例如上区中，蒸气/液体分离以本领域公知且显而易见的任何常规方式、各种方法和手段来分离出液体。用于液体蒸气/液体分离的适宜的设备包括具有蒸气切向入口的液体分离容器、离心分离器、常规的旋风分离器、schoepentoeters、叶轮液滴分离器(vane droplet separator)等。
[0046]这样与前述蒸气分开的液体运动至第二区，例如较低的区。这可通过如下文图2所示的外部管道系统来完成。或者这可在所述蒸发设备的内部来完成。进入并沿着该第二区的长度运动的液体与逆流而来的料流例如上升料流相遇。不含所除去的气体的该液体，接受该逆流而来的料流的热能的全部影响和稀释效果。
[0047]该第二区可载有至少一种液体分布设备例如多孔板、槽式分布器、双流体盘、升气管型塔盘、喷射喷嘴等。
[0048]该第二区也可在其一部分中载有一个或多个常规的蒸馏塔填充材料以促进液体和气体在该第二区中的紧密混合。
[0049]随着液体烃运动(下降)穿过该第二区，它的大部分被与之接触的高能量蒸汽所蒸发。这使得更难以蒸发的烃组分能够继续下降并经受越来越高的蒸汽与液体烃的比例和越来越高的温度以使得它们能够被蒸汽的能量和降低了的液体烃分压与升高了的蒸汽分压共同蒸发。此外，就特定的原油原料组成而言，所述蒸汽也可提供能量用于一些微量的温和热裂解以降低液体中各种物质的分子量，从而使它们能够蒸发。然而，因为在本发明中采用的新型步骤，如果发生温和裂解，它会少量发生甚至几乎不发生。对于在本发明中用作初始原料的特定的轻质全馏分原油，基本上仅发生蒸发而很少或不发生温和裂解。
[0050]通过本发明，并与现有技术相反，蒸发(基本上没有液体烃在本发明的蒸发设备中温和裂解)被最大化而液体组分的温和裂解被最小化，如果没有消除的话。这通过向蒸发设备中导入急冷油并定期从该设备中排出急冷油和来自原油原料的液体烃的混合物来实现。以这种方式，以原油和急冷油的恰当组合，可单独通过蒸发功能来生成用来给炉的辐射区进料的合意量的烃蒸气。就其它和不同组成的原油和/或急冷液体而言，会发生一些微量的温和裂解，但甚至在这种情况下，单独通过蒸发功能将生成大多数的合意的烃蒸气。
[0051]图1显示了典型的裂解操作(装置)1，其中炉2具有上部对流区C和下部辐射区R，二者靠交叉连接(参见图2)。原料5将在炉2中裂解，但在裂解前，要确保基本上完全蒸发，它首先在区域6中预热，然后与稀释蒸汽7混合，且所得到的混合物进一步在区域8中加热，区域8位于区C的比区域6更热的区域。然后将所得到的蒸气混合物送入辐射区R，并分配至一个或多个辐射盘管9。收集盘管9的裂解的气体产物并通过管线10将其送到多个在线换热器11 (图1中的TLE)，在那里所述裂解的气体产物被冷却到热裂解功能基本上终止的程度。通过在TLEll的下游立刻注入再循环的冷却的急冷油20来进一步冷却裂解的气体产物。所述急冷油和气体混合物经由管线12送到油急冷塔13中。在塔13中，它与烃质液体急冷物质例如来自管线14的高温分解汽油接触以进一步冷却所述裂解的气体产物并冷凝和回收额外的燃料油产物。产物24的一部分在一些额外的冷却(未示出)之后经由管线20再循环至管线12中。裂解的气体产物经由管线15从塔13回收并送到水急冷塔16中，在那里它与由塔16的较低部分回收的再循环的冷却水17接触。在塔16中，水17冷凝出液体烃部分，该液体烃部分的一部分被用作液体急冷物质14，和一部分经由管线18移出用于在别处的其它加工。未进入管线20中的急冷油部分24的一部分作为燃料油而移出并在别处加工。
[0052]将如此加工的裂解气体产物从塔16中移出并经由管线19送到压缩和分馏设备21中，其中前述的单独的产品料流作为装置I的产品而回收，这些单独的产品料流被概括性地以管线23来表示。
[0053]图2显示了本发明的方法应用至图1的炉2的一个实施方案。出于简化和简短起见，图2是非常粗略的，如以上所述，实际的炉是非常复杂的结构。在图2中，炉2显示出具有进入预热区6的初始原料料流5。出于上述原因，原料I可与稀释蒸汽(未示出)在其进入区域6之前混合和/或在区域6的内部混合。区域6是炉的预热区。原料5穿过区域6并且当被加热到前述的合意的温度范围时通过管线25离开区域6。在常规的烯烃装置中，该预热的原料将与稀释蒸汽混合，然后将离开区域6 (例如炉的对流区C)进入图1的区域8，然后进入炉2的辐射区R。然而，根据本发明，预热的原料(主要由来自原料5的烃液体和烃蒸气组成的混合物)改为通过管线25在约500 —约750° F下送至单独设立的蒸发设备26，设备26在该实施方案中位于炉2的外