一种电磁波裂解轻烃生产低碳烯烃的方法技术

本发明专利技术公开了一种电磁波裂解轻烃生产低碳烯烃的方法，属于石油化工技术领域，将轻烃在一定压力条件下通入裂解炉内，用固定频率的电磁波辐射裂解炉使轻烃发生裂解反应，生成低碳烯烃。采用轻烃为原料，通过C‑C键的断裂生产低碳烯烃，选择性非常好，原子利用效率非常高，工艺简单，无需外部供热源、无碳排放、设备投资小、产能大、生产成本低、能耗小、波照射分布均匀等，无需高温条件和催化剂，更容易实现大规模工业化生产。

A method of electromagnetic wave cracking light hydrocarbons to produce low carbon olefin

The invention discloses a method for electromagnetic wave light hydrocarbon cracking of low carbon olefin production, which belongs to the technical field of petroleum chemical industry, the light hydrocarbon under the condition of a certain pressure into the cracking furnace, the light hydrocarbon cracking reaction with fixed frequency electromagnetic wave radiation to produce low carbon olefin cracking furnace. Using light hydrocarbon as raw material, through the breaking of C C bonds low carbon olefin production, good selectivity, atom utilization efficiency is very high, simple process, no external heat source, carbon free, small investment, large capacity, low production cost, low energy consumption, wave irradiation uniformity, without high temperature the condition of catalyst and easier to achieve large-scale industrial production.

【技术实现步骤摘要】
一种电磁波裂解轻烃生产低碳烯烃的方法
本专利技术属于石油化工
，具体涉及一种电磁波裂解轻烃生产低碳烯烃的方法。
技术介绍
以乙烯、丙烯为代表的低碳烯烃是化学工业的最基本原料，随着我国国民经济的发展，特别是现代化学工业的发展对低碳烯烃的需求日渐攀升，供需矛盾也将日益突出，其生产规模、产量和技术标志着一个国家石油化学工业的发展水平。世界上低碳烯烃生产的主要原料为石油烃类，其中石脑油占大部分。以液态烷烃为原料，采用高温热裂解和催化热裂解工艺生产低碳烯烃的工艺技术已经成熟，但其工艺复杂，投资巨大，碳排放较高、副产物成份多、选择性差。而以煤为原料的甲醇制乙烯工艺，存在大规模生产不够成熟、环境污染隐患大、工艺复杂、投资大和原子利用效率低的缺点，难以与传统石脑油为原料的热裂解工艺竞争。由于石脑油的市场价格远低于车用无铅汽油，使用石脑油和石化助剂调配车用无铅汽油已成为民营石化企业增加成品油利润的主要方式，再加上乙烯生产装置、重整装置、石脑油制氢装置都争用石脑油为原料，造成石脑油供应非常紧张。目前，大多数炼油厂都副产大量的C3、C4、C5轻烃，都以石油液化气的形式作为低价值的燃料使用，很少作为化工原料来生产低碳烯烃，将低价值的燃料转化为高价值的化工产品,符合石油炼油-化工一体化的发展思路,可提高企业的竞争力。此外，随着页岩气的开发，丙烷、丁烷等轻烃的产量必然增大，使用页岩气为原料生产高价值的烯烃，符合目前世界能源发展趋势和国家产业政策，也符合石油炼油-化工一体化的发展思路，具有明显的经济价值和社会效益。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提供一种电磁波裂解轻烃生产低碳烯烃的方法，采用无供热、无燃烧的方式，用固定频率的电磁波使饱和轻烃发生裂解反应将C-C键打断，分解形成低碳烯烃，为石油化工高附加值的低碳烯烃生产提供一种高效、经济、无碳排放、原子转化效率高的方法。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种电磁波裂解轻烃生产低碳烯烃的方法，将轻烃在一定压力条件下通入裂解炉内，用固定频率的电磁波辐射裂解炉使轻烃发生裂解反应，生成低碳烯烃。优选的，所述裂解炉内设有与电磁波频率相匹配的吸波材料。优选的，所述吸波材料为球形大空隙的无机非金属材料。优选的，所述裂解炉为管式裂解炉。优选的，所述裂解炉的炉壁采用透波材料，所述裂解炉耐压不低于1.0Mpa。优选的，所述电磁波的频率为3kHz-3ΩHz，所述电磁波的能量密度为75kWh-125kWh。优选的，所述轻烃通入裂解炉的压力为500Pa-100000Pa，所述裂解炉内的温度为50℃-200℃。优选的，所述轻烃为纯净的丙烷、丁烷、异丁烷、戊烷和异戊烷中的任意一种或多种，或者是C3-C5的石油裂化气，或者是以C3、C4为主的民用液化气，或者是气化的石脑油、汽油。优选的，所述电磁波辐射是从裂解炉外向裂解炉内辐射，或者是从裂解炉内向裂解炉外辐射，或者是裂解炉内外同时辐射。优选的，裂解炉内外同时辐射时内外电磁波的功率比为0.5-0.7。本专利技术采用轻烃为原料，用固定频率的电磁波照射，使烷烃的的C-C键产生共振断裂，形成烷烃自由基，极不稳定的烷烃自由基失去质子形成烯烃，夺取质子形成烷烃。烷烃的C-C键断裂方式选择性强，烯烃产率高。例如，C5烷烃，无论是正戊烷还是异戊烷，都只有两种反应方式，要么生成甲烷和丁烯，要么生成丙烯和乙烷，C4烷烃只有正丁烷有两种反应方式，而异丁烷只能生成甲烷和丙烯，丙烷波裂解只生成乙烯和甲烷，如下所示反应：戊烷：CH3-CH2-CH2-CH2-CH3→CH3-CH＝CH2+CH3-CH3CH3-CH2-CH2-CH2-CH3→CH3-CH2-CH＝CH2+CH4(CH3)2CH2-CH2-CH3→CH3-CH2-CH＝CH2+CH4(CH3)2CH2-CH2-CH3→CH3-CH＝CH2+CH3-CH3丁烷：CH3-CH2-CH2-CH3→CH3-CH＝CH2+CH4CH3-CH2-CH2-CH3→CH2＝CH2+CH3-CH3(CH3)2CH2-CH3→CH3-CH＝CH2+CH4丙烷：CH3-CH2-CH3→CH2＝CH2+CH4本专利技术的有益技术效果为：采用轻烃为原料，通过C-C键的断裂生产低碳烯烃，选择性非常好，原子利用效率非常高；工艺简单，无需外部供热源、无碳排放、设备投资小、产能大、生产成本低、能耗小、波照射分布均匀等，无需高温条件和催化剂，更容易实现大规模工业化生产；原料无需提纯，丙烷、丁烷、戊烷这些气态烷烃无论比例如何，最终产物主要都是乙烯和丙烯，丁烯的量很少，可将低价值的原料转化为烯烃这样高价值的化工产品。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1选取原料为市购的丙烷气体(经检测丙烷重量百分比为98.8％)，通过气体流量计调整丙烷气体流速为15ml/s-50ml/s，待流速稳定后，在压力500Pa-100000Pa条件下通入裂解炉内，裂解炉内的温度为50℃-200℃，裂解炉内设有与电磁波频率相匹配的吸波材料，用3kHz-3ΩHz固定频率、能量密度为75kWh-125kWh的电磁波从裂解炉外向裂解炉内辐射，使丙烷气体发生裂解反应，丙烷气体在裂解炉内停留时间0.1s-1s，从裂解炉出来的气体直接用1升的气体收集袋收集，且每隔3-5分钟收集一袋，取三次收集的样品进行分析检测，原料在进、出裂解炉的组分分析数据见表1。表1：丙烷气体裂解数据实施例2选取原料为市购的丁烷气体(经检测丁烷重量百分比为98.3％)，通过气体流量计调整丁烷气体流速为15ml/s-50ml/s，待流速稳定后，在压力500Pa-100000Pa条件下通入裂解炉内，裂解炉内的温度为50℃-200℃，裂解炉内设有与电磁波频率相匹配的吸波材料，用3kHz-3ΩHz固定频率、能量密度为75kWh-125kWh的电磁波从裂解炉内向裂解炉外辐射，使丁烷气体发生裂解反应，丁烷气体在裂解炉内停留时间0.1s-1s，从裂解炉出来的气体直接用1升的气体收集袋收集，且每隔3-5分钟收集一袋，取三次收集的样品进行分析检测，原料在进、出裂解炉的组分分析数据见表2。表2：丁烷气体裂解数据实施例3选取原料为民用液化气，通过气体流量计调整液化气流速为15ml/s-50ml/s，待流速稳定后，在压力500Pa-100000Pa条件下通入裂解炉内，裂解炉内的温度为50℃-200℃，裂解炉内设有与电磁波频率相匹配的吸波材料，用3kHz-3ΩHz固定频率、能量密度为75kWh-125kWh的电磁波从裂解炉内、外同时辐射(内、外电磁波的功率比为0.5-0.7)，使液化气发生裂解反应，液化气在裂解炉内停留时间0.1s-1s，从裂解炉出来的气体直接用1升的气体收集袋收集，且每隔3-5分钟收集一袋，取三次收集的样品进行分析检测，原料在进、出裂解炉的组分分析数据见表3。表3：液化气裂解数据实施例4选取原料为市购的石脑油，将液体石脑油先经过加热气化，让气化的石脑油蒸气通过气体流量计调整气体流速为15ml/s-50ml/s，待流速稳定后，在压力500Pa-100000Pa条件下通入裂解炉内，裂解炉内的温度为50℃-200℃，裂解炉内设有与电磁波频率相匹配的吸波材料，用3kHz-3ΩHz固定频率、能量密度为75kWh-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁波裂解轻烃生产低碳烯烃的方法，其特征在于，将轻烃在一定压力条件下通入裂解炉内，用固定频率的电磁波辐射裂解炉使轻烃发生裂解反应，生成低碳烯烃。

【技术特征摘要】
1.一种电磁波裂解轻烃生产低碳烯烃的方法，其特征在于，将轻烃在一定压力条件下通入裂解炉内，用固定频率的电磁波辐射裂解炉使轻烃发生裂解反应，生成低碳烯烃。2.根据权利要求1所述的一种电磁波裂解轻烃生产低碳烯烃的方法，其特征在于，所述裂解炉内设有与电磁波频率相匹配的吸波材料。3.根据权利要求2所述的一种电磁波裂解轻烃生产低碳烯烃的方法，其特征在于，所述吸波材料为球形大空隙的无机非金属材料。4.根据权利要求1所述的一种电磁波裂解轻烃生产低碳烯烃的方法，其特征在于，所述裂解炉为管式裂解炉。5.根据权利要求1所述的一种电磁波裂解轻烃生产低碳烯烃的方法，其特征在于，所述裂解炉的炉壁采用透波材料，所述裂解炉耐压不低于1.0Mpa。6.根据权利要求1所述的一种电磁波裂解轻烃生产低碳烯烃的方法，其特征在于，所述电磁波的频率为3kHz-3ΩHz，所述电磁波...

【专利技术属性】
技术研发人员：王峰忠，建方方，
申请(专利权)人：王峰忠，
类型：发明
国别省市：山东,37