用于裂化烃的炉系统和方法与流程

用于裂化烃的炉系统和方法
1.优先权
2.本技术要求2019年7月24日提交的美国临时申请号62/878,038和2019年10月31日提交的欧洲专利申请号19206404.6的优先权和权益，其公开内容通过引用全部并入本文。
技术领域
3.本公开内容总体涉及用于裂化烃的炉系统和方法，更具体地涉及用于脱焦同时蒸汽裂化以生产乙烯的蒸汽裂化炉系统和方法。
4.背景
5.乙烯仍是现代石油化学工业的基础。商业生产的绝大多数乙烯是通过蒸汽裂化制造的。在蒸汽裂化中，将烃进料供应至裂化炉的对流段，预热并与稀释蒸汽混合，并进一步预热至热裂化即将发生或轻微程度发生的温度。
6.然后将混合的进料和稀释蒸汽(也被称为生产流出物)送到炉的辐射段，在那里发生裂化为乙烯和其它副产物。具有短停留时间和低压降的辐射段有利于对乙烯的选择性。迅速加热进料和稀释蒸汽混合物以产生经济上有吸引力的产物系列。再次加热混合物的温度倾向随着进料变得越轻而提高。除了期望的轻质烯烃(例如乙烯、丙烯、丁烯或丁二烯)之外，产物产生系列包括像氢气一样轻和像焦油一样重的副产物。
7.通过通常安装在辐射段的底板和/或壁上的燃烧器提供炉所需的热输入。这些燃烧器的燃料可以是从裂化反应的副产物回收的氢气/甲烷混合物，或者可以是外部燃料供应，或者两者的混合物。
8.此后，裂化的流出物从炉的辐射(反应)段送至急冷换热器，其迅速冷却流出物并防止进一步反应发生。现代急冷换热器产生通常在约1,500psig压力或更大的非常高压的蒸汽。非常高压的蒸汽在炉的对流段中过热至通常在约900
°
f至约1,000
°
f范围内的温度，然后用于驱动乙烯设施的回收段中大型蒸汽轮机。
9.流出物然后送至设施回收段用于分离成各种期望产物和副产物。乙烯的制造需要大量能量输入，并且现代炉包括改进它们能量效率的许多特征。当可能时，对流段包括锅炉给水(bfw)节能装置或预加热盘管以回收来自热的烟道气的额外能量并提高来自炉的高压蒸汽生产速率。
10.裂化工艺的不期望副产物是焦炭在辐射管内表面上的沉积。焦炭充当进料和稀释蒸汽流动通过盘管的液压限制。焦炭还对通过管壁至进料/稀释蒸汽混合物的传热施加热阻，从而提高管金属温度。当辐射盘管压力降低或辐射盘管管金属温度达到临界值(其取决于各个炉的设计)时，必须将炉从生产中取出以去除焦炭(“脱焦”)。
11.脱焦通常如下实现：从炉去除进料(和减少来自燃烧器的能量输入)，将蒸汽流出物从乙烯设施回收系统移动至脱焦系统，并将空气渐进添加至蒸汽。空气/蒸汽混合物使来自辐射盘管的内侧的焦炭燃烧，但是当焦炭结构燃烧时，大量的固体焦炭被释放(剥落)并在空气/蒸汽混合物中被带入脱焦系统。当脱焦完成时，从炉抽出空气，并且盘管中仅有蒸汽，将流出物转回设施回收段。将进料再引入炉并开始另一裂化(生产)循环。
12.在脱焦期间离开炉的流出物料流含有空气和蒸汽，以及各种尺寸的颗粒(例如焦炭、焦炭前体和其它颗粒状组合物)、一氧化碳和二氧化碳。已提出方法用于从脱焦流出物去除颗粒，例如在美国专利号8,647,415和9,630,188中，其中在相对高的压力下去除固体。这些常规方法使用一系列阀、加压闭锁式料斗、盲管段等，以在相对高的压力下储存去除的固体，直至脱焦完成，并且分离的颗粒可从工艺中被取走清除(例如从盲管段或闭锁式料斗)。
13.虽然已经取得了进展，但是仍然需要用于裂化烃的改进的炉系统和方法以及脱焦炉系统的方法。尤其需要改进的脱焦(decking)方法，该方法可在比常规方法中使用的更低压力下从脱焦流出物除去和分离颗粒，例如用于降低设备成本和更大的工艺效率。
14.概述
15.本公开内容的实施方案提供用于蒸汽裂化烃从而生产轻质烯烃例如乙烯的炉系统和方法，其相对现有系统和方法提供高的热效率。实施方案还包括用于脱焦炉系统的方法。在一种或多种实施方案中，用于裂化烃的炉系统包括含有多个燃烧器和多个注射喷嘴(例如脱焦流出物注射喷嘴)的辐射燃烧室，与辐射燃烧室流体连接并在下游的主要转移管线换热器，和与主要转移管线换热器流体连接并在下游的限流器。炉系统还包括脱焦容器，所述脱焦容器含有流出物入口、流体出口和焦炭出口，其中流出物入口与限流器流体连接并在下游，并且流体出口与辐射燃烧器的注射喷嘴流体连接并在上游，并且焦炭收集罐与脱焦容器的焦炭出口连接。
16.在一种或多种实施方案中，用于裂化烃的炉系统包括含有多个燃烧器和注射喷嘴的辐射燃烧室，与辐射燃烧室流体连接并在下游的主要转移管线换热器，和与主要转移管线换热器流体连接并在下游的次要转移管线换热器。炉系统还包括设置在主要转移管线换热器和次要转移管线换热器之间的第一阀，与主要转移管线换热器流体连接并在下游的且与第一阀流体连接并在上游的脱焦流出物管线，和与脱焦流出物管线流体连接在主要转移管线换热器下游的第二阀。炉系统还包括与脱焦流出物管线流体连接在第二阀下游的限流器，与脱焦流出物管线流体连接的脱焦容器，所述脱焦容器含有流出物入口、流体出口和焦炭出口，其中流出物入口与限流器流体连接并在下游，并且流体出口与辐射燃烧器的注射喷嘴流体连接并在上游，并且焦炭收集罐与脱焦容器的焦炭出口连接。
17.在一些实施方案中，用于裂化烃的炉系统包括含有多个燃烧器、注射喷嘴和一个或多个盘管的辐射燃烧室，其中盘管是或包括辐射盘管、对流盘管、或它们的任何组合，与辐射燃烧室流体连接并在下游的主要转移管线换热器，和与主要转移管线换热器流体连接并在下游的次要转移管线换热器。炉系统还包括设置在主要转移管线换热器和次要转移管线换热器之间的第一阀，与主要转移管线换热器流体连接并在下游的且与第一阀流体连接并在上游的脱焦流出物管线，与脱焦流出物管线流体连接在主要转移管线换热器下游的第二阀，和与脱焦流出物管线流体连接在第二阀下游的限流器。炉系统还包括与脱焦流出物管线流体连接并含有流出物入口、流体出口和焦炭出口的脱焦容器，其中流出物入口与限流器流体连接并在下游，并且流体出口与辐射燃烧器的注射喷嘴流体连接并在上游。脱焦容器是或含有旋风分离器，并配置为经由流出物入口接收脱焦流出物，将脱焦流出物分离成焦炭颗粒和脱焦流体，并将焦炭颗粒经由焦炭出口转移至焦炭收集罐并将脱焦流体经由流体出口转移至注射喷嘴。炉系统还包括与脱焦容器的焦炭出口连接的焦炭收集罐，其中
将焦炭收集罐配置为在环境压力下储存焦炭颗粒。
18.在一种或多种实施方案中，裂化烃的方法包括使脱焦流出物从辐射燃烧室流过主要转移管线换热器，使脱焦流出物从主要转移管线换热器流过限流器，和使脱焦流出物从限流器流至脱焦容器。方法还包括在脱焦容器内将脱焦流出物分离成焦炭颗粒和脱焦流体，将焦炭颗粒从脱焦容器转移至焦炭收集罐，将脱焦流体从脱焦容器转移至辐射燃烧室，和在辐射燃烧室内燃烧脱焦流体。
19.附图简要描述
20.因此，通过参考实施方式可以详细地理解本公开内容的上述特征的方式，可以获得上面简要概述的本公开内容的更具体的描述，其中一些实施方式在附图中示出。然而，应注意附图仅说明本公开内容的典型实施方式并因此不应认为是对范围的限制，因为本公开内容可以承认其它同等有效的实施方式。
21.图1是用于裂化烃的炉系统的示意图，如在本文一种或多种实施方案中描述和讨论的。
22.图2是用于裂化烃的方法的流程图，如在本文一种或多种实施方案中描述和讨论的。
23.为了促进理解，在可能的情况下使用同一附图标记指定附图中共同的同一要素。涵盖了可以将一种实施方式的要素和特征有益地并入其它实施方式中而不需进一步陈述。
24.详述
25.本公开内容的实施方案提供用于裂化烃的炉系统和方法，包括用于蒸汽裂化烃以生产轻质烯烃(例如乙烯、丙烯、丁烯或丁二烯)的方法。方法还提供在裂化操作期间和在炉系统的定期脱焦期间维护炉系统。
26.总的来说，换热器和其它工艺设备和部件的结垢是石油化学工业中常见的问题。在正常操作期间干扰或刻意改变裂化条件可导致例如在转移管线换热器和/或其它下游设备中辐射段管材的冷却和收缩，焦炭或碎片(spalling)的脱落，和焦炭或碎片流动到下游。
27.本文公开的实施方案涉及提高总体系统的热和经济效率并减少在连续或半连续工艺期间热交换器中结垢的方法。另外，本文公开的实施方案可以用于防止在其它工艺设备例如泵、阀、压缩机和不希望污垢物的不想要的积聚或不想要存在固体组分的其它常见设备中结垢。另外，最小化在燃烧室脱焦的情况下进入燃烧室的大焦炭颗粒的量帮助促进焦炭的完全燃烧并减少加热器烟囱排放(例如pm10(小于10μm颗粒状物质)和pm 2.5(小于2.5μm颗粒状物质))。在一些实施方案中，污垢物收集装置可以在不中断连续或半连续工艺的一个或多个部分的情况下分离和清空。以这种方式，污垢物部分没有输送至第二热交换装置。另外，积累的污垢物可以定期从收集装置清空，而不需要关闭关键工艺操作(例如脱焦工艺)，从而提供操作的连续性或改进的工艺方面，例如降低的应力、重新启动的容易性、增加的生产，和从与烃裂化工艺相关的以下实施方案可以突出的其它益处。
28.图1是用于将烃裂化成乙烯和其它烯烃并在这样烯烃的生产期间减少结垢的炉系统100的示意图，如在本文一种或多种实施方案中描述和讨论的。炉系统100包括辐射燃烧室110，其含有多个燃烧器114(在图1中显示四个燃烧器114)和位于辐射燃烧室110的表面112(例如底表面)上的一个或多个注射喷嘴116(在图1中显示一个注射喷嘴116)。虽然没有显示，但是一个或多个燃烧器114和/或一个或多个注射喷嘴116可位于辐射燃烧室110的其
它表面，例如垂直于表面112的表面(例如侧壁)或表面112相对的表面(例如顶表面)。在一种或多种实施方案中，多个燃烧器114中至少一部分位于辐射燃烧室110的表面112上并且注射喷嘴116与多个燃烧器114的至少一部分相邻。
29.虽然图1描述含有四个燃烧器114和一个注射喷嘴116的辐射燃烧室110，但是辐射燃烧室110可具有一系列燃烧器114和注射喷嘴116。在一种或多种实施方案中，辐射燃烧室110可独立地具有从1、2、3、4、5、6、8、10、约12、约15、约18或约20至约22、约24、约30、约35、约40、约45、约48、约50、约55、约60、约64、约68、约70、约80或约100个燃烧器114和/或注射喷嘴116。例如，辐射燃烧室110可独立地具有从1至约100、从1至约64、从1至约50、从1至约48、1至约40、1至约35、1至约30、1至约25、从1至约24、1至约20、1至约15、1至约10、1至约5、1至约3、约10至约100、约10至约64、约10至约50、约10至约48、约10至约40、约10至约35、约10至约30、约10至约25、约10至约24、约10至约20、约10至约15、约10至约12、约20至约100、约20至约64、约20至约50、约20至约48、约20至约40、约20至约35、约20至约30、约20至约25、约20至约24、约20至约22、约24至约100、约24至约64、约24至约48、约48至约100、约48至约64或约64至约100个燃烧器114和/或注射喷嘴116。在一个或多个实例中，辐射燃烧室110可具有约24、约48或约64个燃烧器114和约24个注射喷嘴116。
30.在一种或多种实施方案中，燃烧器114中每个可独立地是任何类型的燃烧器。在一些实施方案中，燃烧器114不将烟道气再循环回到辐射燃烧室110内的燃烧区域例如辐射段122。在一个或多个实例中，燃烧器114可为美国专利号8,002,951中描述的任何燃烧器，该专利通过引用并入本文。在一些实例中，燃烧器114可为美国专利号8,002,951的图4中显示的燃烧器，但是被配置为不将烟道气从炉再循环至主要气室。
31.辐射燃烧室110含有辐射段122和对流段126。辐射段122包括从表面112向上延伸的一个、两个、或更多个辐射盘管124，并且对流段126含有一个、两个、或更多个对流盘管128，或它们的任何组合。辐射燃烧室110可包括辐射盘管124和/或对流盘管128的任何组合和任何数量的辐射盘管124和/或对流盘管128。炉系统100包括与辐射盘管124流体连接的一个、两个、或更多个进料管线(未显示)。进料管线可为或包括一个或多个烃进料管线、一个或多个蒸汽进料管线、一个或多个添加剂进料管线、或它们的任何组合。例如，烃进料管线用于将含有烃的生产流出物(还被称为混合的进料和稀释蒸汽)转移至辐射盘管124。生产流出物含有丁烷、丙烷、乙烷、沥青质、残油、沥青、瓦斯油、石脑油、一种或多种其它烃、或它们的任何组合。在施加热时烃裂化从而产生产物气体例如乙烯、丙烯、和/或其它烯烃。还可以使用其它烃例如c5、c6烃、瓦斯油、石脑油、和更重/更长的烃来生产根据任何实施方案的烯烃。
32.炉系统100包括与辐射燃烧室110流体连接并在下游的主要转移管线换热器(ptle)130或其它急冷换热器，和与ptle 130经由转移管线135流体连接并在下游的次要转移管线换热器(stle)140或另外的急冷换热器。更具体地，ptle 130具有入口132和出口134，和stle140具有入口142和出口144。炉系统100还包括在ptle 130和stle140之间例如在ptle 130的出口134和stle 140的入口142之间的转移管线135上设置的第一阀136(例如转移管线阀)。因此，stle 140的入口142与ptle 130的出口134流体连接，并且stle 140的出口144与一个或多个回收系统146流体连接。
33.在一个或多个实例中，ptle 130和stle 140中每个可独立地为急冷换热器，其迅
速冷却流出物并防止流出物的进一步反应发生。第一阀136可为或包括电机操作阀(mov)、电子阀、机械阀、气动阀、液压阀或手动阀。第一阀136还可为多路阀例如三通阀。
34.在炉系统100的操作中，首先预加热含有烃进料的生产流出物，并且在液体进料的情况下常至少部分蒸发并与炉系统100的对流段126中的稀释蒸汽混合。通常将离开对流段126的生产流出物的温度设计为处于显著热裂化开始的点或其附近。通常，例如对流段126的温度对于瓦斯油进料为约1,050
°
f(565℃)至约1,150
°
f(620℃)，对于石脑油进料为约1,150
°
f(620℃)至约1,250
°
f(675℃)和/或对于乙烷进料为约1,250
°
f(675℃)至约1,350
°
f(730℃)。在对流段126中预加热之后，通常在辐射段122中迅速加热蒸汽进料/稀释蒸汽混合物以实现期望的热裂化水平。辐射段122的盘管出口温度(cot)对于瓦斯油进料通常为约1,450
°
f(790℃)至约1,500
°
f(815℃)，对于石脑油进料为约1,500
°
f(815℃)至约1,600
°
f(870℃)和/或对于乙烷进料为约1,550
°
f(845℃)至约1,650
°
f(900℃)。在辐射段122中已实现期望的热裂化程度之后，在ptle 130中迅速急冷炉流出物。
35.在包括裂化反应的生产工艺期间，碳质污垢物例如焦炭、碳和/或焦油可以作为副产物产生。蒸汽可以例如经由与辐射盘管124流体连接的流动管线加料或以其它方式引入作为稀释剂。通过加热通过加热介质入口或燃烧器114(例如炉膛燃烧器、底板燃烧器或壁燃烧器)引入至辐射燃烧室110的辐射段122中的辐射盘管124外部的介质来提供热量。随后，热量穿过含有对流盘管128的对流段126，并然后通过排气129离开。
36.在通过辐射段122和对流段126加工含有烃进料的生产流出物之后，产物(例如气体)流过ptle 130和stle 140。含有产物的生产流出物离开stle 140的出口144并引导至一个或多个回收系统146。回收系统146可为或包括设施的回收段、储存容器或器皿、一种或多种类型的下游加工设备(例如急冷塔和/或分离装置)、或它们的任何组合。
37.炉系统100包括脱焦系统150，其是旁路系统，其被上线或以其它方式激活以进行脱焦工艺。脱焦系统150包括脱焦流出物管线154和第二阀138(例如脱焦流出物管线阀)，其与第一阀136一起工作以在生产模式和脱焦模式之间切换。脱焦流出物管线154与ptle 130流体连接并在下游，并与第一阀136流体连接并在上游。第二阀138与脱焦流出物管线154流体连接在ptle 130下游。第二阀138可为或包括电机操作阀(mov)、电子阀、机械阀、气动阀或手动阀。第二阀138还可为多路阀，例如起到阀136和138两者功能的三通阀。换句话说，第一阀136和第二阀138可被与转移管线135和限流器152流体连接并在转移管线135和限流器152之间的单个三通阀(未显示)替代。在其它方面，阀136和138连接，并在共同控制下例如在共同的机械、电气或机电控制下工作。在这些方面，可以配置控制阀136和138的控制系统以防止在阀138打开时阀136打开，反之亦然。控制系统可为自动控制系统，但是这不是必需的。例如，手动控制在本发明的范围内。
38.炉系统100的脱焦系统150还包括与脱焦流出物管线154流体连接在第二阀138下游的具有一个或多个流动限制孔口的限流器152，与脱焦流出物管线154流体连接的脱焦容器160，并且焦炭收集罐170与脱焦容器160连接。第二阀138设置在ptle 130和限流器152之间。stle 140与ptle 130流体连接并在下游，以及与第二阀138和限流器152流体连接并在上游。
39.某些实施方案包括至少一个ptle和至少一个stle。例如，ptle可用于产生蒸汽，和stle可用于预加热烃进料至蒸汽裂化炉的对流段。令人惊讶地发现了进料预加热次要tle，
作者发现了从出口144抽出脱焦流出物导致在脱焦模式期间比经由管线154去除脱焦流出物时燃料消耗增加(即更低的能量效率)。脱焦模式期间需要增加的燃料消耗以维持辐射燃烧室在期望的脱焦温度下。这个效应是令人惊讶的，因为现有技术通常指示能量回收(例如在用于进料预加热的stle中)导致能量效率提高，这将减少所需燃料的量。
40.作为以脱焦模式操作的典型裂化炉的说明性实例，经由管线154去除脱焦流出物料流导致比经由出口144去除脱焦流出物料流时(266℃)具有更高温度(361℃)的脱焦流出物料流。较低温度的脱焦料流如果经由出口144去除导致比980℃至1040℃(烟道气温度)的期望范围低的燃烧室温度，并因此需要额外的燃烧器燃料以实现期望的燃烧室温度。本领域技术人员还将领会通常不需要stle脱焦，因为在操作期间它通常没有结垢。结果是，当脱焦流出物不穿过stle时，没有明显的炉性能损失。
41.在一种或多种实施方案中，第一阀136和第二阀138可相对彼此同时打开和/或关闭。例如，第一阀136可打开同时第二阀138关闭。或者，第一阀136可关闭同时第二阀138打开。在一些实施方案中，第一阀136和第二阀138可为彼此串联的两个阀。在其它实施方案中，可使用单个阀例如三通阀(未显示)代替第一阀136和第二阀138。如果使用，三通阀与ptle 130、stle 140和限流器152流体连接并设置在ptle 130、stle 140和限流器152之间。例如，三通阀与出口134经由转移管线135流体连接并在下游，与stle 140的入口142流体连接并在上游，和与限流器152流体连接并在上游。
42.限流器152提高脱焦容器160和限流器152上游的压力，使得脱焦容器160可在较小压力下操作，例如在环境压力或约环境压力下。如本文所用的，环境压力是约740托至约780托、约750托至约770托、约755托至约765托、或约760托的压力。在环境压力或约环境压力下操作脱焦容器160降低成本并改进工艺效率。例如，脱焦容器160和焦炭收集罐170可由比在更高压力下操作的常规脱焦容器和焦炭收集罐所需更薄的构造制成。
43.限流器152可为或包括一个或多个限制孔口板、挡板、具有变窄直径的管道或导管、或它们的任何组合。在一个或多个实例中，限流器152包括一个、两个、三个、四个、或更多个限制孔口板。如果一起使用两个或更多个限制孔口板，则可串联放置限制孔口板。限制孔口板可具有一个或多个穿过其中的孔或孔口，这在转移管线135和脱焦流出物管线154之间提供流体连通。将限流器152定位在脱焦至燃烧室管线172和脱焦容器160的上游提供相对于常规工艺令人惊讶的工艺益处。将限流器定位紧邻注射喷嘴116的上游，例如在管线172中，可导致当使用多于一个注射喷嘴时不均匀的流动分布。此外，观察到将脱焦至燃烧室管线172配置为向每个喷嘴提供期望的压降可转而导致至每个注射喷嘴116的不均匀流动。燃烧室中不规则的流动分布可转而导致燃烧器火焰不稳定，潜在导致操作不安全。通过将限流器152定位在脱焦容器160的上游很大程度避免或降低了这些困难。
44.在一些实施方案中，限制孔口板具有2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12个孔至13、14、15、约18、约20、约24、约28、约30、约32、约35、约40个孔，或约50个孔。例如，限制孔口板具有从2至约50个孔、2至约40个孔、2至约30个孔、2至约25个孔、2至约20个孔、2至约18个孔、2至约15个孔、2至约13个孔、2至约10个孔、2至约8个孔、2至约5个孔、约5至约50个孔、约5至约40个孔、约5至约30个孔、约5至约25个孔、约5至约20个孔、约5至约18个孔、约5至约15个孔、约5至约13个孔、约5至约10个孔、约5至约8个孔、约10至约100个孔、约10至约40个孔、约10至约30个孔、约10至约25个孔、约10至约20个孔、约10至约18个孔、约10至约15个孔、约10至
约14个孔、约10至约13个孔、或约10至约12个孔。在一些实例中，限流器152包括两个或更多个串联定位的限制孔口板，并且每个孔口板具有多个孔，例如约4个、约8个、约10个、或约12个孔至约14个、约16个、约20个、或约24个孔。
45.脱焦容器160包括流出物入口162、流体出口164和焦炭出口166。流出物入口162与限流器152流体连接并在下游，并且流体出口164与辐射燃烧室110的注射喷嘴116流体连接并在上游。焦炭收集罐170与脱焦容器160的焦炭出口166连接。
46.在一种或多种实施方案中，脱焦容器160是或包括脱焦鼓或旋风分离器。旋风分离器或其它脱焦容器160经由流体入口162接收来自脱焦流出物管线154的脱焦流出物，将脱焦流出物分离成焦炭颗粒和脱焦流体，并将焦炭颗粒经由焦炭出口166转移至焦炭收集罐170。将脱焦容器160中的脱焦流体从流体出口164通过脱焦至燃烧室管线172转移或运送至注射喷嘴116。
47.在一种或多种实施方案中，焦炭收集罐170位于设施内，使得累积的焦炭/污垢物可定期清空和运走以便处理。焦炭收集罐170可为或包括一个或多个罐、容器、料斗、焦炭捕集器、或将累积的污垢物清空的其它结构，其可以是可移动的，例如经由轮子或叉车，并且可以连续地定位在脱焦容器160附近，或者可以在期望或需要时临时放置以便清空。在一些实例中，焦炭收集罐170是粉尘或焦炭收集罐，其可密封以保留全部收集颗粒，但保持环境压力。在环境压力下焦炭收集罐170储存或以其它方式容纳焦炭颗粒。焦炭收集罐170可包括切断系统以禁止加压大于环境压力或任何其它预定压力。这可例如通过使用炉切断系统实现，例如响应辐射段122的过压而自动降低燃烧器负荷的系统。在一个或多个实例中，如本文所用的，环境压力是约740托至约780托、约750托至约770托、约755托至约765托、或约760托的压力。
48.紧邻脱焦容器160上游设置限流器152使得脱焦容器160和焦炭收集罐170在相对低的压力例如在环境压力下或接近环境压力操作，并因此不需要焦炭收集罐170是加压的“闭锁式料斗
”‑
如果限流器位于提升管或系统内的其它位置，情况就是如此。设置在脱焦容器160上游的第二阀138和stle 140相对现有系统提供具有高的热效率的炉系统100。
49.根据本文公开的一种或多种实施方案的脱焦容器160和/或焦炭收集罐170还可以包括一个或多个阀、隔板、手孔、或其它功能连接。例如，阀可以提供作为在排放前从积累的焦炭/污垢物吹扫任何较轻的烃的蒸汽供应入口。在其它实例中，阀可以提供作为冷却水入口来急冷积累的污垢物并提供液体环境以防止可能自燃的材料暴露于空气。其它入口和出口还可以提供用于氮气吹扫或扫除、清扫、或其它目的。如果需要或有利，可以使用成角度的连接将一个或多个连接附接到脱焦容器160和/或焦炭收集罐170，以防止污垢物的积聚。
50.在生产工艺中裂化操作期间，焦炭和碳可以在辐射盘管124、ptle130、转移管线135和炉系统100的其它设备或部分上形成。在生产工艺期间，阀136处于打开的位置并且阀138处于关闭的位置。为了中断生产工艺并开始脱焦工艺，调节阀136为关闭位置并调节阀138为打开位置。在中断烃进料流动之后，注射可包括蒸汽和/或空气的脱焦流体，以从至少辐射盘管124、ptle 130和转移管线135去除焦炭积聚。一旦脱焦工艺完成，就调节阀138为关闭位置并调节阀136为打开位置，并且此后生产工艺继续。可循序重复生产和脱焦工艺以改进各个工艺的总效率，同时裂化烃以生产乙烯和/或其它轻质烯烃(例如丙烯、丁烯或丁二烯)。
51.在一种或多种实施方案中，裂化烃的方法包括使脱焦流出物从辐射燃烧室110流过ptle 130，使脱焦流出物从ptle 130流过限流器152，并且使脱焦流出物从限流器152流至脱焦容器160。方法还包括在脱焦容器160内将脱焦流出物分离成焦炭颗粒和脱焦流体，将焦炭颗粒从脱焦容器160转移至焦炭收集罐170，将脱焦流体从脱焦容器160转移至辐射燃烧室110，和在辐射燃烧室110内燃烧脱焦流体。在一些实例中，脱焦流体含有一部分未被脱焦容器160分离的焦炭颗粒。方法包括在环境压力下将焦炭颗粒转移至焦炭收集罐170。方法可以包括在环境压力下将焦炭颗粒储存在焦炭收集罐170中。
52.在一些实施方案中，方法包括关闭设置在ptle 130和限流器152之间的阀138，并使生产流出物从ptle 130流至stle 140。方法包括使生产流出物从stle 140流至回收系统146。在其它实施方案中，在使焦炭流出物从ptle 130流过限流器152前，方法还包括使生产流出物从ptle 130流至stle 140，关闭设置在ptle 130和stle 140之间的第一阀136，打开设置在ptle 130和限流器152之间的第二阀138，和使脱焦流出物从ptle 130流过限流器152。
53.图2是描述用于在生产工艺期间使用炉系统裂化烃以生产乙烯和/或其它轻质烯烃以及在脱焦工艺期间脱焦炉系统的方法200的流程图，如在本文一种或多种实施方案中描述和讨论的。可在炉系统100以及本文没有描述或讨论的其它不同炉系统上进行方法200。方法200包括：
54.在202，生产流出物和蒸汽流动或以其它方式穿过在辐射段122内包括一个、两个或更多个辐射盘管124的辐射燃烧室110，此后在生产工艺期间生产流出物流过ptle 130并然后流过stle 140。
55.在204，当开始脱焦工艺时生产流出物的流动停止或以其它方式结束并且维持蒸汽流动。
56.在206，方法200包括关闭设置在ptle 130和stle 140之间的第一阀136，并打开设置在ptle 130和限流器152之间的第二阀138。在一种或多种实施方案中，第一阀136可关闭而同时第二阀138打开。在一些实施方案中，使用单个阀代替使用第一和第二阀136、138可提供同时关闭和打开。例如，使用三通阀代替第一和第二阀136、138从而停止从ptle 130至stle 140的流动，同时也开始从ptle 130至限流器152的流动。本质上，来自ptle 130的流动从stle 140转向限流器152。
57.在208，空气流自或以其它方式来自在辐射段122内包括一个、两个或更多个辐射盘管124的辐射燃烧室110，并然后在脱焦工艺期间流动或以其它方式穿过ptle 130。
58.在210，脱焦流出物流自或以其它方式来自在辐射段122内包括一个、两个或更多个辐射盘管124的辐射燃烧室110，并然后在脱焦工艺期间流动或以其它方式穿过ptle 130。
59.在212，脱焦流出物从ptle 130流动或以其它方式穿过限流器152。
60.在214，脱焦流出物从限流器152流动或以其它方式传递至脱焦容器160。
61.在216，脱焦流出物在脱焦容器160内分离成焦炭颗粒和脱焦流体。
62.在218，焦炭颗粒从脱焦容器160转移至焦炭收集罐170。
63.在220，脱焦流体从脱焦容器160转移至辐射燃烧室110。可通过一个或多个注射喷嘴116将脱焦流体注射或以其它方式引入辐射燃烧室110。
64.在222，脱焦流体在辐射燃烧室110内通过设置在辐射燃烧室110内的燃烧器114燃烧。
65.在224，脱焦流出物和空气的流动停止或以其它方式结束，并且在重新开始生产前吹扫剩余的空气或以其它方式将剩余的空气从辐射盘管124和系统的其它部分去除。
66.在226，第二阀138关闭并且第一阀136打开。
67.在一种或多种实施方案中在226，第一阀136可打开而同时关闭第二阀138。在一些实施方案中，如果在226使用三通阀，则流动的停止和开始可与使用单个三通阀代替使用第一和第二阀136、138同时发生。例如，使用三通阀代替第一和第二阀136、138从而停止从ptle 130至限流器152的流动，并同时停止从ptle 130至stle 140的流动。本质上，来自ptle 130的流动从限流器152转向stle 140。
68.一旦第二阀138关闭并且第一阀136打开或调节三通阀，生产工艺开始新的裂化烃循环以生产轻质烃例如乙烯。生产流出物流动或以其它方式穿过辐射燃烧室110并可重复从202至204描述的工艺。在整个方法200中，在本文描述和讨论的生产和脱焦工艺期间，210至226可部分或全部发生，以及同时或至少部分或完全在时间上重叠。
69.在一种或多种实施方案中，炉系统100包括或与一个或多个选择性催化还原(scr)单元(未显示)合并。本文描述和讨论的炉系统100和/或方法，包括炉系统100的脱焦，通过在辐射燃烧室110之前或上游去除脱焦容器160中大的焦炭颗粒，提高了scr系统的预期寿命。
70.本公开内容的实施方案还涉及以下段落中的任一个或多个：
71.1.用于裂化烃的炉系统，包含：辐射燃烧室，所述辐射燃烧室包含多个燃烧器和注射喷嘴；与辐射燃烧室流体连接并在下游的主要转移管线换热器；与主要转移管线换热器流体连接并在下游的限流器；脱焦容器，所述脱焦容器包含流出物入口、流体出口和焦炭出口，其中流出物入口与限流器流体连接并在下游，并且流体出口与辐射燃烧器的注射喷嘴流体连接并在上游；和与脱焦容器的焦炭出口连接的焦炭收集罐。
72.2.根据段落1的炉系统，还包含设置在主要转移管线换热器和限流器之间的阀。
73.3.根据段落1或2的炉系统，还包含与主要转移管线换热器流体连接并在主要转移管线换热器下游且在限流器上游的次要转移管线换热器。
74.4.根据段落3的炉系统，还包含设置在主要转移管线换热器和次要转移管线换热器之间的阀。
75.5.根据段落3的炉系统，其中次要转移管线换热器包含入口和出口，其中次要转移管线换热器的入口与主要转移管线换热器的出口流体连接，并且次要转移管线换热器的出口与回收系统流体连接。
76.6.根据段落1-5中任一项的炉系统，其中脱焦容器包含旋风分离器。
77.7.根据段落6的炉系统，其中将旋风分离器配置为：经由流出物入口接收脱焦流出物，将脱焦流出物分离成焦炭颗粒和脱焦流体，和将焦炭颗粒经由焦炭出口转移至焦炭收集罐并将脱焦流体经由流体出口转移至注射喷嘴。
78.8.根据段落1-7中任一项的炉系统，其中配置焦炭收集罐以在环境压力下储存焦炭颗粒。
79.9.根据段落1-8中任一项的炉系统，其中多个燃烧器中至少一部分位于辐射燃烧
室的底表面上。
80.10.根据段落1-9中任一项的炉系统，其中注射喷嘴与多个燃烧器的至少一部分相邻。
81.11.根据段落1-10中任一项的炉系统，其中辐射燃烧室还包含设置在其中的一个或多个盘管。
82.12.根据段落11的炉系统，其中盘管包含辐射盘管、对流盘管或它们的组合。
83.13.用于裂化烃的炉系统，包含：辐射燃烧室，所述辐射燃烧室包含多个燃烧器和注射喷嘴；与辐射燃烧室流体连接并在下游的主要转移管线换热器；与主要转移管线换热器流体连接并在下游的次要转移管线换热器；设置在主要转移管线换热器和次要转移管线换热器之间的第一阀；与主要转移管线换热器流体连接并在下游的且与第一阀流体连接并在上游的脱焦流出物管线；与脱焦流出物管线流体连接在主要转移管线换热器下游的第二阀；与脱焦流出物管线流体连接在第二阀下游的限流器；与脱焦流出物管线流体连接并包含流出物入口、流体出口和焦炭出口的脱焦容器，其中流出物入口与限流器流体连接并在下游，并且流体出口与辐射燃烧器的注射喷嘴流体连接并在上游；和与脱焦容器的焦炭出口连接的焦炭收集罐。
84.14.根据段落13的炉系统，其中脱焦容器包含旋风分离器。
85.15.根据段落14的炉系统，其中将旋风分离器配置为：经由流出物入口接收脱焦流出物，将脱焦流出物分离成焦炭颗粒和脱焦流体，并将焦炭颗粒经由焦炭出口转移至焦炭收集罐并将脱焦流体经由流体出口转移至注射喷嘴。
86.16.根据段落13-15中任一项的炉系统，其中配置焦炭收集罐以在环境压力下储存焦炭颗粒。
87.17.根据段落13-16中任一项的炉系统，其中多个燃烧器中至少一部分位于辐射燃烧室的底表面上。
88.18.根据段落13-17中任一项的炉系统，其中注射喷嘴与多个燃烧器的至少一部分相邻。
89.19.根据段落13-18中任一项的炉系统，其中辐射燃烧室还包含设置在其中的一个或多个盘管。
90.20.根据段落19的炉系统，其中盘管包含辐射盘管、对流盘管或它们的组合。
91.21.用于裂化烃的炉系统，包含：辐射燃烧室，所述辐射燃烧室包含多个燃烧器、注射喷嘴和一个或多个盘管，其中盘管包含辐射盘管、对流盘管或它们的任何组合；与辐射燃烧室流体连接并在下游的主要转移管线换热器；与主要转移管线换热器流体连接并在下游的次要转移管线换热器；设置在主要转移管线换热器和次要转移管线换热器之间的第一阀；与主要转移管线换热器流体连接并在下游的且与第一阀流体连接并在上游的脱焦流出物管线；与脱焦流出物管线流体连接在主要转移管线换热器下游的第二阀；与脱焦流出物管线流体连接在第二阀下游的限流器；与脱焦流出物管线流体连接并包含流出物入口、流体出口和焦炭出口的脱焦容器，其中流出物入口与限流器流体连接并在下游，并且流体出口与辐射燃烧器的注射喷嘴流体连接并在上游，其中脱焦容器包含旋风分离器并配置为：经由流出物入口接收脱焦流出物，将脱焦流出物分离成焦炭颗粒和脱焦流体，并将焦炭颗粒经由焦炭出口转移至焦炭收集罐并将脱焦流体经由流体出口转移至注射喷嘴；和与脱焦
容器的焦炭出口连接的焦炭收集罐，其中将焦炭收集罐配置为在环境压力下储存焦炭颗粒。
92.22.用根据段落1-21中任一项的炉系统裂化烃的方法。
93.23.裂化烃的方法，包括：使脱焦流出物从辐射燃烧室流过主要转移管线换热器；使脱焦流出物从主要转移管线换热器流过限流器；使脱焦流出物从限流器流至脱焦容器；在脱焦容器内将脱焦流出物分离成焦炭颗粒和脱焦流体；将焦炭颗粒从脱焦容器转移至焦炭收集罐；将脱焦流体从脱焦容器转移至辐射燃烧室；并在辐射燃烧室内燃烧脱焦流体。
94.24.根据段落23的方法，其中脱焦容器包含旋风分离器。
95.25.根据段落23或24的方法，还包括在环境压力下将焦炭颗粒转移至焦炭收集罐。
96.26.根据段落23-25中任一项的方法，还包括在环境压力下将焦炭颗粒储存在焦炭收集罐中。
97.27.根据段落23-26中任一项的方法，还包括：关闭设置在主要转移管线换热器和限流器之间的阀；和使生产流出物从主要转移管线换热器流至次要转移管线换热器。
98.28.根据段落27的方法，还包括使生产流出物从次要转移管线换热器流至回收系统。
99.29.根据段落23-28中任一项的方法，在使脱焦流出物从主要转移管线交换器流过限流器前，方法还包括：使生产流出物从主要转移管线换热器流至次要转移管线换热器；关闭设置在主要转移管线换热器和次要转移管线换热器之间的第一阀；打开设置在主要转移管线换热器和限流器之间的第二阀；和使脱焦流出物从主要转移管线换热器流过限流器。
100.30.炉系统，用于通过根据段落23-29中任一项的方法裂化烃。
101.虽然在炉或工业炉内使用例如用于生产乙烯的方面描述了本文公开的形式，但是将对本领域技术人员显然的是，本文提供的教导也适用于其它工艺部件和方法，例如其它进料的热解或裂化、精炼、锅炉。因此，本文的术语炉应理解为意指炉、锅炉和其它适用的设备、工艺部件和方法。
102.总的来说，用于裂化烃的炉系统和方法，尤其是用于蒸汽裂化烃以生产乙烯的方法，提供了增强的能量效率同时成功地从裂化工艺去除焦炭。
103.本文所述的所有文件通过引用并入本文，包括任何优先权文件和/或测试程序，只要它们不与本文相矛盾。如由前面一般性的描述和具体实施方案显然的，尽管已经阐述和描述了本公开内容的形式，但是在不背离本公开内容的精神和范围的情况下可进行各种改变。因此，不意在由此限制本公开内容。
104.已经使用一组数值上限和一组数值下限描述某些实施方案和特征。应领会，除非另外表明，否则涵盖包括任何两个值的组合的范围，例如任何下限值与任何上限值的组合、任何两个下限值的组合和/或任何两个上限值的组合。某些下限、上限和范围出现在以下一个或多个权利要求中。