一種蒸汽裂解方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種蒸汽裂解方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 乙烯、丙烯和丁二烯等低碳烯烴是石油化學(xué)工業(yè)的重要基礎(chǔ)原料。目前生產(chǎn)低碳 烯烴的方法以管式爐石油烴蒸汽裂解工藝為主，據(jù)統(tǒng)計，世界上大約99%的乙烯、50%以上 的丙烯和90%以上的丁二烯通過該工藝生產(chǎn)。
[0003] 用于生產(chǎn)乙烯、丙烯和丁二烯等低碳烯烴產(chǎn)品的原料主要有兩個來源，一是天然 氣副產(chǎn)的輕烴，如乙烷、丙烷、丁烷和天然汽油等；二是煉油裝置加工的產(chǎn)品，如煉廠氣、石 腦油、柴油以及二次加工產(chǎn)品，如焦化加氫石腦油、加氫尾油等。這些原料有一個共同的特 點就是，原料中絕大部分都是飽和烴類，不飽和烴類的含量受到嚴(yán)格限制，一般在2%以下。 隨著低碳烯烴產(chǎn)品的需求越來越大，裂解原料開始日趨緊張，擴(kuò)大原料的來源成為關(guān)注的 焦點。在石油化工裝置中，碳四、碳五產(chǎn)品較多，在分離出有用的產(chǎn)品后，剩余的部分大部分 是烯烴，按照傳統(tǒng)的工藝，無法進(jìn)入裂解爐進(jìn)行裂解，因此大部分都混入液化石油氣進(jìn)行銷 售。
[0004] 碳四和碳五的烯烴經(jīng)過實驗室的小試裂解裝置進(jìn)行試驗后發(fā)現(xiàn)，其低碳烯烴產(chǎn)品 收率幾乎和石腦油相當(dāng)，而且其產(chǎn)物中丙烯和丁二烯所占比重較大，因此如果能夠?qū)⑻妓?碳五的烯烴這樣的不飽和烴作為裂解原料，不僅擴(kuò)大了裂解原料的來源，也可以方便地調(diào) 整裂解產(chǎn)物中乙烯和丙烯、丁二烯之間的比例。
[0005] 眾所周知，裂解一般是指石油烴在高溫條件下，發(fā)生碳鏈斷裂或脫氫反應(yīng)生成烯 烴及其他產(chǎn)物的過程。裂解目的是以生產(chǎn)乙烯、丙烯為主，同時還副產(chǎn)丁烯、丁二烯等烯烴 和裂解汽油、柴油、燃料油等產(chǎn)品。
[0006] 這些反應(yīng)及分離過程一般是在乙烯裝置中進(jìn)行的。傳統(tǒng)上，以管式裂解爐蒸汽裂 解工藝及其下游的深冷分離工藝為核心技術(shù)所建立的生產(chǎn)裝置稱為乙烯裝置。該裝置的核 心設(shè)備是管式裂解爐，它是由對流段和輻射段組成。裂解原料和稀釋水蒸氣首先分別在對 流段爐管內(nèi)加熱，二者混合并氣化后加熱至起始裂解溫度（即"橫跨溫度"），然后進(jìn)入輻射 段爐管裂解。在工業(yè)裂解爐輻射段內(nèi)，通常排布了若干組構(gòu)型相同的爐管。管內(nèi)通以裂解 原料，管外用液體燃料或氣體燃料燃燒所放出的熱量來加熱管壁，而通過管壁的傳熱，將熱 量傳遞給管內(nèi)的反應(yīng)物料。
[0007] 通常而言，裂解原料都是飽和的石油烴，關(guān)于飽和石油烴的裂解的專利很多。例如 CN90108007. 1發(fā)明了一種乙烯裂解爐，該裂解爐能夠裂解從輕質(zhì)的拔頭油至重質(zhì)的常壓 二、三線柴油及加氫尾油，其輻射段爐管采用1-1-1三程分枝變徑管，其裂解原料從爐底或 者爐頂進(jìn)入，裂解產(chǎn)物從爐頂或者爐底流出。
[0008] CN200710118074. 5發(fā)明了一種乙烯裂解爐，其所屬的輻射段設(shè)有輻射室，其內(nèi)有 用于烴及石油餾分進(jìn)行熱裂解的輻射爐管，輻射爐管在輻射室內(nèi)呈兩排排列，每一排形成 一個管排平面。該裂解爐輻射爐管的進(jìn)口管和出口管都在輻射室的頂部，且其為了節(jié)約占 地面積采用兩排排列。
[0009] CN200810224277. 7發(fā)明了一種乙烯裂解爐，包括高壓汽包、對流段、輻射段、垂直 布置在輻射段的多組輻射爐管等，其所述的第一程管和第二程管為不分枝爐管，且各爐管 中心線在同一個平面上，第一程管與第二程管平行，其爐管亦是從裂解爐頂部進(jìn)出。
[0010] CN200910181015. 1同樣描述了 一種裂解爐，其第一程爐管米用雙排布置，第二程 爐管采用單排布置，目的是為了減少占地面積。
[0011] 通過上述專利可以看出，目前的乙烯裂解爐都是以飽和烴為原料的，其裂解爐輻 射段爐管的設(shè)置也都是從裂解爐頂部或者底部進(jìn)入裂解爐輻射段爐膛。而對于以不飽和烴 為原料的裂解過程則研究的很少，通過我們對不飽和烴中的烯烴研究發(fā)現(xiàn)，處理遵循飽和 石油烴類裂解的基本規(guī)律（比如需要高溫、短停留時間、低聽分壓等）之外，不飽和烴的裂 解過程尤其具有獨特的規(guī)律。
[0012] 我們通過碳四烯烴的試驗可以說明，我們在試驗中采用物料的橫跨溫度和裂解出 口溫度都一致，唯一不同的是物料在爐管中的升溫速度，從試驗結(jié)果看，分別是在各種不同 升溫速度情況下的乙烯、丙烯和丁二烯的產(chǎn)率，可以看出，對于烯烴作為裂解原料而言，更 快的升溫速度有助于提高目的裂解產(chǎn)物的產(chǎn)率，即提高了裂解的選擇性。
[0013] 因此，根據(jù)上述結(jié)果，我們希望能夠找到一種合適的方式，在工業(yè)烯烴裂解爐上實 現(xiàn)超過現(xiàn)有技術(shù)的快速升溫的目的。
[0014] 目前，通常實現(xiàn)快速升溫的目的有以下幾種方式，一是提高裂解爐的煙氣溫度，這 樣可以增加傳熱溫差，從而增加裂解爐管的熱通量，進(jìn)而實現(xiàn)快速升溫的目的；二是通過 分支變徑管，即在裂解爐管的入口部分，采用分支爐管，比如采用兩根甚至四根入口管，同 時縮小管徑，增加傳熱面積，這樣裂解原料通過爐管時，在入口部分會快速升溫開始發(fā)生反 應(yīng)；三是提高裂解原料的橫跨溫度，從而可以保證裂解原料能夠在短時間內(nèi)達(dá)到特定的溫 度。
[0015] 通過現(xiàn)有的這幾種方式，裂解原料的升溫速度已經(jīng)達(dá)到了很高的水平，要繼續(xù)提 高升溫速度，必須選擇新的方法，還有待于進(jìn)一步研究和發(fā)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 本發(fā)明的目的是為了克服將不飽和烴作為裂解原料注入裂解爐中在對流段會發(fā) 生結(jié)焦的問題，提供一種新的蒸汽裂解方法。
[0017] 本發(fā)明提供了一種蒸汽裂解方法，該方法在汽化裝置和裂解爐中實施，所述裂解 爐包括對流段和輻射段，所述方法包括：將不飽和烴在汽化裝置進(jìn)行汽化，然后將汽化后 的氣相不飽和烴與稀釋蒸汽混合，并將得到的裂解原料混合物引入裂解爐的對流段預(yù)熱， 然后再將預(yù)熱后的裂解原料混合物從裂解爐的輻射段的中間部位引入并進(jìn)行裂解反應(yīng)，其 中，所述裂解爐的輻射段的中間部位是在裂解爐的高度的1/4至4/5處。
[0018] 在本發(fā)明提供的所述蒸汽裂解方法中，將不飽和烴作為裂解原料，本發(fā)明采用裂 解原料在對流段預(yù)熱到一定溫度后裂解原料直接從裂解爐的輻射段的中間部分進(jìn)入裂解 爐并進(jìn)行裂解反應(yīng)，從而提高了裂解原料在裂解爐管內(nèi)的升溫速度，進(jìn)而提高裂解反應(yīng)的 選擇性，從而顯著提高了乙烯、丙烯和丁二烯的收率。
[0019] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0020] 附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具 體實施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0021] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中包括對流段和輻射段的裂解爐的示意圖以及物料流向示意圖；
[0022] 圖2是本發(fā)明中包括對流段和輻射段的裂解爐的示意圖以及物料流向示意圖；
[0023] 圖3是本發(fā)明中的裂解爐的輻射段中的爐管排布示意圖；
[0024] 圖4是本發(fā)明中的裂解爐的輻射段中的爐管排布示意圖；
[0025] 圖5是本發(fā)明中的裂解爐的輻射段中的爐管排布示意圖；
[0026] 圖6是本發(fā)明中的裂解爐的輻射段中的爐管排布示意圖。
[0027] 附圖標(biāo)記說明
[0028] 1 汽化后的氣相不飽和烴 2 鍋爐給水 3 稀釋蒸汽
[0029] 4 高壓蒸汽 5 風(fēng)機 6 汽包
[0030] 7 急冷裝置 8 煙氣橫跨段 9 輻射段
[0031] 10 裂解氣總管 11 原料預(yù)熱段
[0032] 12 鍋爐給水預(yù)熱段 13 稀釋蒸汽過熱段
[0033] 14 超高壓蒸汽過熱段 15 混合加熱段
【具體實施方式】
[0034] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描 述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0035] 在本發(fā)明中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如"上、下"通常是指參考附 圖所示的上、下；"內(nèi)、外"是指相對于各部件本身的輪廓的內(nèi)、外。
[0036] 圖2為包括裂解爐的裂解裝置的示意圖以及物料流向示意圖。所述裂解裝置包括 裂解爐、急冷換熱器7、汽包6、風(fēng)機5和裂解氣總管10,所述裂解爐包括對流段和輻射段9， 所述對流段包括汽化后的氣相不飽和烴和稀釋蒸汽混合氣體1、鍋爐給水2、稀釋蒸汽3和 高壓蒸汽4的入口，以及