[发明专利]用于在乙烯装置中优化破乳剂剂量的在线ζ电位测量

说明书

一种处理在乙烯制备中由急冷过程产生的乳液的方法，包括在线监测急冷水塔和/或急冷水回路中烃/水乳液的ζ电位。响应于ζ电位的在线监测，该方法改变加入到烃/水乳液中的破乳剂的量，使得破乳剂的量有效地破坏乳液。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年8月23日提交的美国临时专利申请第62/378287号的优先权权益，其全部内容通过引用并入本发明。

技术领域

本发明涉及使用在线ζ电位测量来提高乙烯制备中使用的水回路中的破乳剂(反乳化剂)的剂量率。

背景技术

乙烯是各种石油化工产品的常见原料。制备乙烯的一种方法是蒸汽裂解烃原料，例如石脑油、乙烷和丙烷。在蒸汽裂解(热解)过程中，烃在反应器中过热至750℃至950℃的温度。对于裂化过程，稀释蒸汽发生器(DSG)向反应器供应稀释蒸汽以降低烃的分压。然后将过热的烃进行快速冷却(淬火)以在一定时间点之后停止反应，从而优化裂解产物的收率。在急冷水塔(QWT)中，使用水对多种工艺中的过热气体进行淬火。使过热的裂解气体(包含乙烯)流入急冷水塔的底部，同时将水喷射到急冷水塔的顶部。当急冷水塔中的水下降时，它与向上流动的过热的裂解气体接触，并且以这种方式冷却过热的裂解气体(包含乙烯)和稀释蒸汽。

由于急冷水塔中过热的裂解气体与稀释蒸汽的冷凝物直接接触，从急冷水塔流出的水与冷凝的烃(称为热解汽油)混合。热解汽油可以包含例如芳香烃、烯烃和/或二烯烃等组分。在急冷水塔中，热解汽油和水混合并可形成乳液。因此，从急冷水塔底部流出的急冷水塔流出物流可包含具有分散在水相中的烃相的乳液。水乳液中的烃特别难以破坏。换句话说，乳液是稳定的，因为一旦形成乳液，水便不容易从热解汽油中分离出来。

为了促进水与热解汽油的分离，急冷水塔流出物流从急冷水塔流到急冷水沉降器(QWS)。在急冷水沉降器中，使急冷水流出物流(包含乳液)沉降，水从急冷水沉降器中被吸出。然后，将来自急冷水沉降器的水输送至工艺水汽提塔(PWS)。工艺水汽提塔汽提酸性气体和溶解烃的水。在工艺水汽提塔中汽提后，将水输送至稀释蒸汽发生器(如上所述)。用于生成用于裂解炉的稀释蒸汽，并随后在急冷水塔中冷凝，然后循环至急冷水沉降器、再至工艺水汽提塔、最后回到稀释蒸汽发生器的水被称为工艺用水，其在急冷水塔回路中循环。急冷水塔、急冷水沉降器、工艺水汽提塔和稀释蒸汽发生器统称为稀释蒸汽系统(DSS)。

因为急冷水塔中的乳液趋于稳定，所以在急冷水塔和/或急冷水塔沉降器中将热解汽油从水中分离的尝试通常是无效的并且可能是耗时且昂贵的。因此，工艺用水可能将大量的烃携带至工艺水汽提塔中，这造成工艺水汽提塔结垢。由于携带烃，稀释蒸汽发生器也可能结垢。进一步，从急冷水塔底部和急冷水沉降器流出的工艺用水可含有痕量的苯乙烯以及由于水循环在急冷水塔回路中的长停留时间而在水中形成的苯乙烯低聚物。这些低聚物在工艺水汽提塔条件下进一步生长并且通常在稀释蒸汽系统中引起结垢。

在工艺水汽提塔底部和稀释蒸汽发生器预热器的结垢可导致能效差，在最坏的情况下，如果过度结垢足以限制急冷水塔回路中工艺用水的流动，则会导致装置停机。此外，稀释蒸汽发生器的结垢可导致稀释蒸汽发生器的循环较少(例如4至5个循环)，这可导致水损耗、能量损耗和化学损耗。

在急冷水塔或急冷水沉降器乳液中破乳的困难通常由于该设备中存在的高pH值而加剧。因此，一些乙烯装置使用酸处理工艺来控制急冷水塔或急冷水沉降器中的pH。解决结垢问题的另一种方法是使用稳定的自由基(SFR)类型的抑制剂来抑制急冷水塔回路内的聚合。这有助于抑制低聚物的形成，从而改善进入稀释蒸汽系统的水的质量。解决烃类结垢的另一种方法是在工艺水提塔中应用分散剂。然而，当水中烃含量较高时，这种方法的效果有限。