裂解炉及其裂解方法技术

本发明专利技术涉及裂解炉技术领域，具体地，涉及一种裂解炉及其裂解方法。该裂解炉包括：具有下部开口的对流段和具有上部开口的辐射段，且所述对流段和辐射段通过所述下部开口和所述上部开口相连通；所述辐射段包括：裂解炉管、裂解炉膛和至少一个燃烧器；每个所述燃烧器设置有物料进料口；所述对流段设置有裂解原料进料口和气体出口；其中，所述裂解炉膛用于将物料进行非催化部分氧化反应和重整反应，得到高温合成气，其中，所述物料为含氧化剂和天然气的混合气；所述裂解炉管用于将裂解原料进行裂解反应；所述高温合成气的温度≥所述裂解反应的临界温度。该裂解炉既能够避免裂解炉膛温度过高，又能够大幅度降低裂解炉出口烟气中CO2浓度，绿色环保。绿色环保。绿色环保。

【技术实现步骤摘要】
裂解炉及其裂解方法


[0001]本专利技术涉及裂解炉
，具体地，涉及一种裂解炉及其裂解方法，尤其涉及一种与非催化部分氧化
‑
重整相结合的裂解炉及其裂解方法。

技术介绍

[0002]乙烯工业是石油化学工业的龙头，乙烯裂解炉是有机化工原料的主要生产装置，裂解炉管内发生的裂解反应是一个强吸热过程，所需热量主要通过化石燃料燃烧来提供，在燃烧过程中会产生大量的二氧化碳，从而加剧温室效应，因此，裂解炉绿色化一直是裂解领域的研究重点。
[0003]非催化部分氧化反应是在无催化剂的条件下通过部分氧化反应把天然气转化为以氢气和一氧化碳为主的合成气，合成气是目前大多化工合成的主要原料，如合成氨、合成甲醇、烯烃和乙二醇等。同其他技术相比，非催化部分氧化所产合成气中氢气/一氧化碳较低，可用于费托合成及甲醇、二甲醚、乙二醇等化学品的生产，并且该反应是一个强发热过程，平均反应温度较高，可高达1200
‑
1700℃，这就需要对合成气热量进行回收，从而增加了系统投资。
[0004]根据非催化部分氧化反应的强放热特性以及乙烯裂解炉管的强吸热反应特性分析，若能将上述两个过程相结合，不但解决了合成气生成过程中的热量回收问题，同时也可以避免传统乙烯裂解炉排出烟气中二氧化碳含量过高的问题。但由于非催化部分氧化反应温度较高，考虑到裂解炉管材质本身的耐温局限，还需要解决二者热量的匹配问题。
[0005]CN105293434A公开了一种集成式烃换热蒸汽转化与非催化部分氧化结合生产合成气的方法，使用集成式转化炉，分为上下两部分，上部是自由空腔，为气态烃非催化部分氧化反应区，下部是装有催化剂的列管式蒸汽转化反应器，管外为非催化部分氧化区生成的高温合成气；预热后的气态烃与水蒸气按一定比例配比混合以后进入列管式蒸汽转化反应器，利用管外高温合成气的显热供给蒸汽重整所需的热量；换热式蒸汽转化的产物与氧气按照一定比例经喷嘴进入非催化部分氧化区后反应生成高温合成气，实现气态烃的进一步转化；高温合成气向蒸汽转化反应供热后由导管通向下游热回收装置。该装置虽然利用了非催化部分氧化所释放的热量，但产物合成气品质不高，水分含量过高，同时转化炉产物合成气温度依然高达650
‑
800℃，后续还需要热量回收装置。因此，亟需一种新的裂解炉。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了克服现有裂解炉存在裂解炉膛内温度过高、产物合成气品质不高(温度较高、水分含量高、CO2含量高)等问题，提供一种裂解炉及其裂解方法，该裂解炉通过利用特定物料的非催化部分氧化反应的强放热特性和重整反应的强吸热特性，能够避免裂解炉膛内温度过高，同时，有效提高了产物合成气的品质。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种裂解炉，该裂解炉包括：具有下部开口的对流段和具有上部开口的辐射段，且所述对流段和辐射段通过所述下部开口和所述上
部开口相连通；所述辐射段包括：裂解炉管、裂解炉膛和至少一个燃烧器；每个所述燃烧器设置有物料进料口；所述对流段设置有裂解原料进料口和气体出口；
[0008]其中，所述裂解炉膛用于将物料进行非催化部分氧化反应和重整反应，得到高温合成气，其中，所述物料为含氧化剂和天然气的混合气；
[0009]其中，所述裂解炉管用于将裂解原料进行裂解反应；
[0010]其中，所述高温合成气的温度≥所述裂解反应的临界温度。
[0011]本专利技术第二方面提供裂解方法，该方法在第一方面提供的裂解炉中进行。
[0012]优选地，该方法包括以下步骤：
[0013]该方法包括以下步骤：
[0014](1)将物料经所述裂解炉中的物料进料口进入裂解炉膛内进行非催化部分氧化反应和重整反应，得到高温合成气；其中，所述物料为含氧化剂和天然气的混合气；
[0015](2)将裂解原料经所述裂解炉中的裂解原料进料口进入裂解炉管内进行裂解反应；
[0016]其中，所述高温合成气的温度≥所述裂解反应的临界温度。
[0017]相比现有技术，本专利技术具有以下优势：
[0018](1)本专利技术提供的裂解炉充分利用特定物料的非催化部分氧化反应的强放热特性和重整反应的强吸热特性，使得裂解炉膛内高温合成气的温度满足裂解炉管内裂解反应所需求的温度，避免了裂解炉膛内温度过高的同时，有效提高了裂解炉的产物合成气的品质，即，降低产物合成气的温度、水分含量和CO2含量；
[0019]尤其是，进一步限定物料中氧化剂和天然气的体积流量比，进而调控高温合成气的温度，更进一步提高产物合成气的品质；
[0020](2)相比传统的裂解炉，本专利技术提供的裂解炉在避免裂解炉膛温度过高的同时，能够大幅度降低裂解炉出口烟气中CO2浓度，绿色环保。
附图说明
[0021]图1是本专利技术提供的一种裂解炉的结构示意图。
[0022]附图标记说明
[0023]1、对流段2、辐射段3、裂解炉膛
[0024]4、裂解炉管5、底部燃烧器6、侧壁燃烧器
[0025]7、物料进料口8、脱硝装置9、气体出口
[0026]10、裂解原料进料口11、急冷锅炉
具体实施方式
[0027]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0028]在本专利技术中，没有特殊情况说明下，顶部是指反应器由上到下的0
‑
10％的位置；上部是指反应器由上到下的10
‑
30％的位置；中部是指反应器由上到下的30
‑
70％的位置；下
部是指反应器由上到下的70
‑
90％的位置；底部是指反应器由上到下的90
‑
100％的位置。
[0029]在本专利技术中，没有特殊情况说明下，“第一”和“第二”既不表示先后次序，也不表示对各个物料或步骤起限定作用，仅是用于区分各个物料或步骤。例如，“第一换热”和“第二换热”中的“第一”、“第二”仅是用于区分这不是同一换热。
[0030]本专利技术第一方面提供一种裂解炉，该裂解炉包括：具有下部开口的对流段和具有上部开口的辐射段，且所述对流段和辐射段通过所述下部开口和所述上部开口相连通；所述辐射段包括：裂解炉管、裂解炉膛和至少一个燃烧器；每个所述燃烧器设置有物料进料口；所述对流段设置有裂解原料进料口和气体出口；
[0031]其中，所述裂解炉膛用于将物料进行非催化部分氧化反应和重整反应，得到高温合成气，其中，所述物料为含氧化剂和天然气的混合气；
[0032]其中，所述裂解炉管用于将裂解原料进行裂解反应；
[0033]其中，所述高温合成气的温度≥所述裂解反应的临界温度。
[0034]本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种裂解炉，其特征在于，该裂解炉包括：具有下部开口的对流段和具有上部开口的辐射段，且所述对流段和辐射段通过所述下部开口和所述上部开口相连通；所述辐射段包括：裂解炉管、裂解炉膛和至少一个燃烧器；每个所述燃烧器设置有物料进料口；所述对流段设置有裂解原料进料口和气体出口；其中，所述裂解炉膛用于将物料进行非催化部分氧化反应和重整反应，得到高温合成气，其中，所述物料为含氧化剂和天然气的混合气；其中，所述裂解炉管用于将裂解原料进行裂解反应；其中，所述高温合成气的温度≥所述裂解反应的临界温度。2.根据权利要求1所述的裂解炉，其中，所述裂解炉管设置在所述裂解炉膛内，所述高温合成气和所述裂解炉管进行第一换热，得到的换热后合成气进入所述对流段；和/或，所述对流段用于将所述换热后合成气和裂解原料进行第二换热，得到由所述换热后合成气转变成的产物合成气，和由所述裂解原料转变成的升温裂解原料；和/或，所述裂解原料进料口设置于所述对流段的顶部；所述气体出口设置于所述对流段的上部。3.根据权利要求1或2所述的裂解炉，其中，所述燃烧器包括底部燃烧器和可选的侧壁燃烧器，且所述底部燃烧器和侧壁燃烧器分别设置在所述辐射段的底部和侧壁；和/或，所述底部燃烧器和侧壁燃烧器的数量比为1：1.5
‑
3，优选为1：2
‑
2.5。和/或，所述底部燃烧器的数量≥2个，优选为2
‑
8个。4.根据权利要求1
‑
3中任意一项所述的裂解炉，其中，每个所述燃烧器中，所述物料中氧化剂和天然气的体积流量比为0.5
‑
0.8：1，优选为0.65
‑
0.7：1；和/或，所述氧化剂为含氧气体，所述含氧气体中氧气含量为20
‑
100体积％，优选为21
‑
35体积％；和/或，所述裂解原料选自乙烷、石脑油、加氢尾油和柴油中的至少一种。5.根据权利要求1
‑
4中任意一项所述的裂解炉，其中，所述高温合成气的温度为1150
‑
1250℃，优选为1150
‑
1200℃；和/或，所述裂解反应的临界温度为650
‑
900℃，优选为750
‑
880℃；和/或，所述非催化部分氧化反应的过程包括：将所述物料中的氧化剂和天然气进行非催化部分氧化反应，得到含水蒸汽的产物；和/或，所述重整反应的过程包括：将所述物料中的天然气和所述产物中的水蒸气进行重整反应，得到所述高温合成气。6.根据权利要求2
‑
5中任意一项所述的裂解炉，其中，所述产物合成气的温度为100
‑
130℃，优选为110
‑
120℃；和/或，所述产物合成气中H2与CO的摩尔比为1
‑
3...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨士芳，张利军，刘俊杰，王国清，周丛，蒋冰，李晓锋，杨沙沙，
申请(专利权)人：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：