一种蒸汽裂解方法技术

一种蒸汽裂解方法，该方法包括：将液体裂解原料与水蒸气混合，并将得到的裂解原料混合物在对流段内加热至横跨温度，之后进行裂解反应，然后将得到的裂解反应产物注入急冷装置进行冷却分离，其中，该方法还包括以下两个过程中的至少一个：（1）在将加热后的裂解原料混合物加到辐射段之前，将加热后的裂解原料混合物与含烯烃的物流混合；（2）在将裂解反应产物注入急冷装置之前，将裂解反应产物与含烯烃的物流接触反应。根据本发明专利技术提供的所述方法，通过在辐射段的出口处和/或入口处引入含烯烃的物流，不会导致裂解炉的对流段和急冷装置内产生结焦，而且可以实现对来自辐射段的高温裂解产物的热量的有效利用，并提高丁二烯收率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种蒸汽裂解方法。
技术介绍
乙烯、丙烯和丁二烯等低碳烯烃是石油化学工业的重要基础原料。目前，生产低碳烯烃的方法以管式炉石油烃蒸汽裂解工艺为主。据统计，世界上大约99%的乙烯、50%以上的丙烯和90%以上的丁二烯通过该工艺生产。以管式裂解炉蒸汽裂解工艺及其下游的深冷分离工艺为核心技术所建立的生产装置称为乙烯装置。该装置的核心设备是管式裂解炉，它是由对流段和辐射段组成的。裂解原料和稀释水蒸气首先分别在对流段炉管内加热，二者混合并气化后加热至起始裂解温度（即“横跨温度”），然后进入辐射段炉管裂解。在工业裂解炉辐射段内，通常排布了若干组构型相同的炉管。炉管内通入裂解原料，炉管外采用由液体燃料或气体燃料燃烧所放出的热量来加热管壁，并且通过管壁的传热，将热量传递给炉管内的裂解原料。众所周知，裂解是指饱和石油烃在高温条件下，发生碳链断裂或脱氢反应生成烯烃及其他产物的过程。裂解的目的是以生产乙烯、丙烯为主，同时副产丁烯、丁二烯等烯烃和裂解汽油、柴油、燃料油等产品。近年来，以丁二烯为单体的合成橡胶和合成树脂迅猛发展，丁二烯产品的价格也节节攀升，丁二烯产品也成为乙烯装置重要的利润来源。不同的裂解原料相应的丁二烯收率也不尽相同，对于气体裂解原料（C5以下的低碳烷烃）而言，丁二烯的收率较低，比如正丁烷的裂解产品中丁二烯的收率仅仅在4%左右；对于液体裂解原料（如石脑油、加氢尾油等）而言，丁二烯收率相对较高，比如加氢尾油的裂解产品中丁二烯的收率高达7%。对于那些通常认为不能作为裂解原料的烯烃而言，有些烯烃的丁二烯收率相当高，比如，顺丁烯的丁二烯收率能够惊人地达到18%，因此如果希望增加丁二烯产量，可以将烯烃如顺丁烯加到裂解炉进行裂解反应。通常而言，乙烯装置的裂解部分由若干台液体裂解炉和一台气体裂解炉组成。气体裂解炉的原料通常为乙烷、丙烷以及C4烷烃等，这些裂解原料在进料时的相态为气相，无需在裂解炉的对流段进行汽化，裂解炉的对流段设计往往相对简单；液体裂解炉的原料通常为石脑油、柴油和加氢尾油等，由于这些裂解原料进料时的相态为液相，需要在裂解炉的对流段进行汽化，该裂解炉的对流段的设计往往相对比较复杂一些。如果希望能够在正常的情况下增加丁二烯的收率，就必须考虑不饱和烃在液体原料裂解炉中的裂解，原因在于气体裂解炉的数量太少。一般而言，裂解炉的对流段的作用主要有两个，一是将裂解原料预热、汽化并过热至初始裂解温度（横跨温度），二是回收烟气中的余热，以提高炉子的热效率。因此，正常情况下对流段根据不同的工艺要求有不同的换热段排布方式，大致包含以下几个换热段：原料预热段、锅炉给水预热段、稀释蒸汽过热段、超高压蒸汽过热段和混合加热段。随着技术的发展，裂解炉的对流段技术也不断发展，一是裂解炉对流段的段数越来越多，比如原料预热段会根据烟气余热的能量不同分为上原料预热段、中原料预热段和下原料预热段；二是稀释蒸汽的注入方式多样化，根据原料的不同采用不同的注汽方式，如一次注汽和二次注汽。采用不同的注汽方式是为了防止原料在对流段的结焦，对于石脑油、柴油以及加氢尾油等液体原料，其在对流段加热过程中存在汽化的过程，如果原料中存在烯烃，则在汽化初期，气相中的烯烃含量较高，容易引起结焦；在汽化末期，液相中的烃类组分较重，同样容易引起结焦。然而裂解炉的对流段一旦出现严重结焦，不仅会严重影响对流段的传热过程，而且会引起对流段压降骤增，从而降低裂解炉的产量，达到某一极限时必须将裂解炉停炉进行机械清焦。因此需要开发出一种新的蒸汽裂解方法，以适应原料中混入烯烃组分工况下的操作。对于多种不同的裂解原料进入裂解炉的对流段，现有技术中提出了一些实施方案。例如，CN1077978A提出了一种对流段采用两次注汽的石油烃蒸汽裂解制乙烯的方法，该方法采用三点分注法注入一次蒸汽和一点注入二次蒸汽的进料方式，使得裂解炉既能适应轻质原料，也能适应重质原料，而且在原料切换时不需要更换管线。该专利申请的方法仅是蒸汽注入方式的改变，不影响整个裂解工艺最终的裂解收率和产品的质量。CN1501898A提出了一种轻质进料在用于裂解重质进料裂解的裂解炉中裂解的方法，该方法包括将一部分轻质进料在裂解炉对流段的进料入口送入，而将另外的轻质进料与稀释气体一起送入对流段。该专利申请的方法解决了当裂解原料由重质原料更换为轻质原料时，轻质原料如何进入裂解炉的问题，使得轻质原料通过原料预热段时不至于有过大的压降。US2009/0178956A1提出了一种用于减少液体裂解原料在对流段结焦的方法，该方法是将液体原料在单独预热时通过注入气相等方式降低其分压，从而提高液体原料在与稀释蒸汽混合后的气化率，从而延缓液体原料结焦前兆体的形成，降低甚至消除液体原料在对流段的结焦。目前的蒸汽裂解方法都集中于如何使得裂解炉适应更多的不同性质的原料，如从轻质原料到重质原料等，或者裂解炉在使用重质原料时如何减缓或者消除结焦的发生。然而，已有技术中并不涉及将烯烃作为部分裂解原料注入裂解炉中进行蒸汽裂解的方法，更不涉及如何解决烯烃作为部分裂解原料注入裂解炉中会发生结焦的问题。通常，裂解原料在裂解炉的对流段预热后进入裂解炉的辐射段进行裂解反应，裂解原料在裂解炉的辐射段吸热温度升高，从而发生裂解反应，生成小分子的裂解目标产物，如乙烯、丙烯以及丁二烯等。而裂解炉的辐射段出口的裂解气在高温下发生二次反应生成非目标产物，因此，在裂解炉的辐射段出口需要将高温裂解气快速冷却以避免由于发生过多的二次反应而影响目标产物的收率。裂解气的急冷可以采用直接急冷法和间接急冷法，直接急冷法就是将冷剂与裂解气直接接触，使裂解气急速冷却；间接急冷法就是用冷剂通过器壁间接与裂解气接触，使裂解气急速冷却。通常情况下，为了回收高温裂解气的热量，以提高裂解炉的热效率和降低产品成本，都采用急冷换热器进行间接急冷，即利用输送管线换热器（TLE）对裂解气进行急冷并回收热量发生蒸汽。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服将烯烃作为部分裂解原料注入裂解炉中会发生结焦的问题，提供一种新的蒸汽裂解方法。本专利技术提供了一种蒸汽裂解方法，该方法在裂解设备中实施，所述裂解设备包括裂解炉和急冷装置，所述裂解炉包括对流段和辐射段，所述方法包括：将液体裂解原料与水蒸气混合，并将得到的裂解原料混合物在所述对流段内加热至横跨温度，将加热后的裂解原料混合物加到辐射段进行裂解反应，然后将得到的裂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蒸汽裂解方法，该方法在裂解设备中实施，所述裂解设备包括裂解炉和急冷装置，所述裂解炉包括对流段和辐射段，所述方法包括：将液体裂解原料与水蒸气混合，并将得到的裂解原料混合物在所述对流段内加热至横跨温度，将加热后的裂解原料混合物加到辐射段进行裂解反应，然后将得到的裂解反应产物注入所述急冷装置进行冷却分离，其特征在于，所述方法还包括以下两个过程中的至少一个：（1）在将所述加热后的裂解原料混合物加到辐射段之前，将所述加热后的裂解原料混合物与含烯烃的物流混合；（2）在将所述裂解反应产物注入所述急冷装置之前，将所述裂解反应产物与含烯烃的物流接触反应；其中，在过程（1）和（2）中，所述含烯烃的物流为烯烃与氢气和/或水蒸气的混合物。

【技术特征摘要】
1.一种蒸汽裂解方法，该方法在裂解设备中实施，所述裂解设备包括
裂解炉和急冷装置，所述裂解炉包括对流段和辐射段，所述方法包括：将液
体裂解原料与水蒸气混合，并将得到的裂解原料混合物在所述对流段内加热
至横跨温度，将加热后的裂解原料混合物加到辐射段进行裂解反应，然后将
得到的裂解反应产物注入所述急冷装置进行冷却分离，其特征在于，所述方
法还包括以下两个过程中的至少一个：
（1）在将所述加热后的裂解原料混合物加到辐射段之前，将所述加热
后的裂解原料混合物与含烯烃的物流混合；
（2）在将所述裂解反应产物注入所述急冷装置之前，将所述裂解反应
产物与含烯烃的物流接触反应；
其中，在过程（1）和（2）中，所述含烯烃的物流为烯烃与氢气和/或
水蒸气的混合物。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：在将所述液
体裂解原料与水蒸气混合之前，将所述液体裂解原料在所述对流段内进行预
热。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述液体裂解原料经过所述对
流段预热后的温度为120-300℃，优选为150-250℃。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在将所述液体裂解原料与水蒸
气混合的过程中，所述液体裂解原料与水蒸气的用量的重量比为1-4：1，优
选为1.5-2.5：1。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在过程（1）中，所述烯烃与所
述液体裂解原料的用量的重量比为0.001-0...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国清，周先锋，张利军，杜志国，张永刚，刘俊杰，张兆斌，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：