制备低分子量烯烃的方法,热解烃用的反应器和骤冷裂解气用的设备技术

本发明专利技术涉及一种通过烃的热解制造低分子量烯烃的方法，所述方法包括下述步骤：加热井蒸发起始原料；将其与一种气态稀释剂混合；在叶片反应器中使用在其中旋转的叶片产生的流体动力学制动作用而在混合物内部产生的热量进行热解；将裂解产物冷却下来，随后将其分离。与热解反应所进行的时间相比，混合物与在叶片反应器的操作室内循环的热的热解气混合而被加热到热解温度的时间是可以忽略不计的。这种方法提高了低分子量烯烃的产率。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
,热解烃用的反应器和骤冷裂解气用的设备的制作方法专利技术的领域本专利技术涉及石油化学工业，具体地说，本专利技术涉及通过热裂解(热解)烃来制造低分子量烯烃的方法。专利技术的背景目前，烃的热解是商业上制造低分子量烯烃，即乙烯和丙烯的基本方法。作为原料，是使用分子中含有两个或更多个碳原子的烃。在工业中，通常使用石油精炼的气体，以及粗汽油和粗柴油馏分。在通常可接受的技术中，原料蒸发并与水蒸汽混合，将其送入位于热解炉辐射段内部的裂解管中，在其中快速加热混合物。热解反应伴随着大量的吸热。对出口温度为750-950℃的裂解气进行骤冷，然后将其输送到气体分馏塔中，在其中分离乙烯、丙烯、丁二烯、甲烷、氢和其它热解产物。乙烯是最有价值的热解产物。在热解烃的过程中，通常会产生热解碳，部分热解碳以烟灰颗粒的形式随裂解气的气流而带走，而其余的部分则会在裂解管和下游设备的壁上形成焦炭沉积物。焦炭沉积物会提高通过裂解管的压降，并影响向反应区适合的热传递，从而使裂解管过热，减少热解厂的产率并降低低分子量烯烃的产率。因此，要定时地去除焦炭沉积物，这通常是用空气和空气-水蒸汽的混合物对其燃烧来进行的。在热解反应中，可以区分的是生成烯烃的主反应和副反应，在副反应过程中会消损所生成的烯烃。对于主反应和副反应来说，随着温度的提高，这些反应都会加快，但主反应速度提高得比副反应快。主反应的速度不受压力的影响，而副反应的速度随压力的下降而减小。因此，为了提高烯烃的产率，要在可调节的限度内争取降低反应区中烃的分压，并提高过程的温度。烃分压可通过加入一种水蒸汽稀释剂而得以降低。水蒸汽稀释剂的最佳用量取决于加入的烃的组成。对于轻质原料即乙烷或丙烷，水蒸汽的用量通常为原料质量的20-40％。对于重质原料如柴油，水蒸汽的用量可达原料质量的80-100％。热解温度提高到高于950-1000℃是不适宜的，因为这会急剧加快焦炭的形成，并以牺牲乙烯为代价生成不太有价值的乙炔。商业管状裂解反应器有下述明显的缺点a．必须通过裂解管壁将大量的热量传递到反应区内。由于需要进行大量的热传递，裂解管壁的温度大大超过过程物料流的温度，从而导致生成大量的焦炭并降低所需产物的产率。在热解区中降低压力也是不可能的，因为必须提供与传热条件适应的流过反应区的高流量原料；b．通过裂解管来加热原料，其加热速率并不充分。因此，在较低温度下开始生成的烯烃与原料流进入温度越来越高的加热区域，即处于副反应强烈的条件。这个缺点在宽石油馏分(如粗汽油或粗柴油)的热解中变得非常明显，所述石油馏分既包含易于裂解的高分子量烃，又包含在较高温度下才裂解的低分子量烃。美国专利5300216披露了在水蒸汽存在下通过高强度定常激波来热裂解烃的方法和设备。在约2.7 MPa的压力下，将在管状加热器中过热到约1000℃温度的水蒸汽通过超声波喷嘴送入包括位置上依序为混合区和热解区的反应器中。在混合区中，将预热到约627℃温度的烃即乙烷进料通过混合器送入超声波水蒸汽流中。所得的混合物形成超声波过程流，该过程流的温度低于引发热解反应所需的温度。在所述混合区和热解区之间形成一股直激波一定常激波。当通过这种激波时，超声波过程流的动能转变成热能。在紧挨着激波的下游位置，过程流的速度处于亚音速级，而温度升高达到约1000℃，压力约为0.9绝对MPa。过程流在0.005-0.05秒钟内通过热解区，同时由于热解反应要吸收热量，其温度降到约863℃。乙烷转变成乙烯的转化率达到70％。裂解气通过骤冷装置和下游热交换器，再将其送去进行气体分离。在此设备中，管状热解反应器的上述所有缺点都被克服。原料能极快地达到最高热解温度，无需使用热解段的壁来将热量传递到反应区。但是同时，每单位质量的烃所需的水蒸汽质量必须约为500-667％。与此相关的是，每单位质量生成的乙烯所消耗的能量过高，并且无法显著降低。所以这种设备在目前能量成本与烯烃成本的相互关系上是不具备竞争力的。美国专利4426278披露了一种管状热解反应器，它包括水蒸汽过热器，用于将过热水蒸汽与烃混合的设备和位于辐射块内部的裂解管。从过热器出来的温度为1000-1500℃的水蒸汽与烃进料混合，这样使所得的混合物立刻达到引发热解反应所需的温度。在此反应器中，上述缺点(b)被部分地克服。然而，在水蒸汽为1100℃的温度时，必须供入其质量与烃质量的比值为185-275％的水蒸汽，而水蒸汽温度为1430℃时，必须供入质量比值为120％的水蒸汽。如此高温的过热水蒸汽的制备是非常困难的，并且能量消耗极高。美国专利3579601披露了一种管状热解反应器，在沿其长度方向上的若干点位置将原料送入裂解管。所加入原料的每个部分立刻达到足以开始热解反应的温度，因为实际上它们瞬时与来自裂解管上游部分的热的热解气混合。通过裂解管壁供入热量进一步维持热解的进行。此专利技术部分消除了缺点(b)，但却仍存在缺点(a)。烯烃和其它不饱和烃的产率提高，而焦炭的沉积和甲烷的形成下降。此专利技术的缺点是裂解管的结构复杂，所以将其安装在加热器的辐射室中很困难。苏联专利技术人证书1189871披露了热裂解直馏粗柴油和粗汽油一种的方法。将原料分成沸点每隔20-40℃的若干馏分。这种制备的窄馏分在适合于各馏分的最佳热条件下在各裂解管中进行热解。这种方法能减少缺点(b)，提高低分子量烯烃的产率并减少焦炭的形成，但这种方法的技术实施使得辐射室结构非常复杂，因为它必需在各个裂解管中原料流速不同的情况下在这些裂解管中产生各自的热条件。美国专利4265732披露了在构造成包括轴型多段叶片的反应器中热裂解气态烃进料的方法。热解所需的热量直接在反应气体的内部产生，因为在其中用一驱动器使叶片发生旋转而产生了流体动力学阻力。此专利技术完全克服了缺点(a)，但不能克服缺点(b)。但实施该方法所需的能在烃热解温度下操作的包括轴型多段叶片的设备并没有制成。美国专利5271827披露了在裂解管出口和骤冷设备入口之间装有绝热管反应器的管状热解炉。它是在利用反应流体的内在热而不从外部供热的情况下在绝热管反应器中进行热解。使用绝热管反应器能节省热解所需的能量消耗。热解厂的一个主要设备是用来骤冷离开反应器的裂解气达到使不需要的副反应终止的温度的装置。骤冷可以直接进行即注入水蒸汽、水或轻质热解焦油，也可以间接进行即使用热交换器。直接骤冷通常在热裂解柴油时使用。在热裂解轻质烃时，通常用热交换器装置进行间接骤冷，同时能产生高压水蒸汽。PCT申请WO 95/32263提出了用于骤冷裂解气的一种装置。该装置包括被一层壁隔开的两个空间。裂解气在形成所述一个空间的一些管中流动，在另一个空间中冷却水则受热而沸腾。由于这些管的直径很小，故这种类型的装置会产生大的流动阻力，并且容易产生焦化。通过经清洗装置的压降通常不小于0.02-0.03MPa，而在焦化状态时该压降则达0.07MPa以上，这就提高了上游热解反应器的内压，从而降低了烯烃的产率。固然可以通过增加传热管的直径来降低通过装置的压降，但是这种方案是不可取的，因为其结果会降低骤冷速率。专利技术的概述本专利技术的目的是提供一种通过烃的热解来制造低分子量烯烃的方法，实现该方法的热解烃用的反应器和骤冷裂解气用的装置。在此方法中a．热量不是通过反应区的壁传递到反应区中。b．使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过烃的热解制造低分子量烯烃的方法，它包括预热并蒸发起始原料，将其与水蒸汽稀释剂混合，在旋转叶片反应器中通过在其中旋转的叶片产生的流体动力学阻力而在混合物内部产生的热量将所得的混合物加热到热解温度，骤冷裂解气，随后将其分离，其中与热 解反应所进行的时间相比，混合物所述的与在叶片旋转反应器的操作空腔内循环的热的热解气混合而被加热到热解温度的时间是可以忽略不计的。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：VA布舒耶夫，
申请(专利权)人：库尔布鲁克有限公司，
类型：发明
国别省市：VG[英属维尔京群岛]