生产烯烃的绝热反应器制造技术

提供了一种从烃进料生产烯烃的方法。在一个方面，本发明专利技术的方法使用通过热解炉的旋管将烃进料部分地转化为烯烃，接着在绝热反应器中进一步转化烃进料。在热解炉中的一部分旋管载有烃进料，其余的旋管仅载有蒸汽。在选定的一段时间之后，切换流过旋管的物料。通过使蒸汽流过之前含有烃进料的旋管，可以实现在线除焦。在另一个方面，使用高温反应器将甲烷或天然气转化为烯烃。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及改进的生产烯烃的方法。在一个方面，本专利技术的方法使用通过热解炉的旋管将烃进料部分地转化为烯烃，接着在绝热反应器中进一步转化烃进料。在另一个方面，使用高温反应器将甲烷或天然气转化为烯烃。
技术介绍
烯烃，例如乙烯和丙烯，是用于生产例如聚乙烯和聚丙烯的有价值的烃。通常，通过热裂解烃进料来生产烯烃。在热裂解工艺中，较重的烃(例如石脑油)在升高的温度下进行裂解，从而生产含2-4个碳原子的烯烃。有几种裂解较重的烃来生产烯烃的方法。在一种常用的方法中，让进料通过其中具有大量旋管的炉，从而在炉中加热要转化的进料。设置旋管来提高从炉内至旋管中进料的热传递。进料被加热和裂解，来自旋管的裂解料流在出口处骤冷以终止裂解反应。用这种方式裂解烃导致形成包括焦炭的多种副产品。焦炭在旋管内表面形成，抑制从炉向烃进料的热传递。在旋管中形成焦炭的量与烃进料的转化程度直接相关。由于辐射热输送到金属旋管，焦炭沉积会抑制热传递并导致金属旋管温度升高，这可能导致旋管损坏。在某些时刻，焦炭污垢抑制热传递，必须将旋管从生产线上取出来除焦炭。通常，除焦炭通过使用蒸汽和空气烧掉旋管内的焦炭而进行。由于除焦过程需要关停设备，在除焦过程中反应器中烯烃的生产暂停。为了减少形成的焦炭量，可向进料加入稀释蒸汽。例如，在一种现有方法中，烃进料进入热解炉，通过炉中对流工段中的一个或多个旋管。向每个旋管加入稀释蒸汽，从而维持恒定的蒸汽-进料比，通常为每磅烃进料提供0. 3-0. 6磅蒸汽。在进入辐射工段之前，蒸汽/进料混合物在炉的对流工段中可以进一步加热，将蒸汽/进料混合物加热至烃裂解和转化为烯烃所需的温度。混合物中的稀释蒸汽能减少管道中焦炭的形成。再将从旋管出来的料流骤冷，将粗产品送去存储或加工。但即使使用稀释蒸汽，焦炭的形成仍是一个问题。在一些方法中，在热解炉的下游使用绝热反应器，使得烃向烯烃的转化得以改进，同时减少了辐射区中旋管的结垢。在这些方法中，使用上述类型的热解炉并控制反应条件(特别是温度和流速)，从而减少炉中旋管内烃向烯烃的转化。旋管内转化的减少使得焦炭的形成减少。使用下游绝热反应器来进一步将进料转化为烯烃，从而提高整体的转化。但即使在这些方法中，焦炭的形成仍需要定期停机来除焦炭。在上述方法中，使用较重的烃(例如石脑油)作为进料。使用较轻的烃(例如甲烷或天然气)作为进料来生产烯烃受到限制，这是因为甲烷的转化需要引发剂或相对高的温度(高于IlO(TC)。所需的温度高于热解炉通常能达到的温度。例如，从甲烷生产烯烃的本森方法(Benson process)使用氯作为高温自由基引发剂。这种方法产生很强的腐蚀性条件，因此昂贵并难以操作。另一种将甲烷转化为烯烃的方法是甲烷的氧化偶联。在这种方法中，甲烷部分燃烧，需要合适的催化剂来促进转化反应。由于甲烷和天然气丰富并且与其它烃相比较便宜，人们希望有一种改进的将甲烷和天然气转化为烯烃的方法。还希望有一种裂解石脑油或其它烃的方法，使得反应器或热解炉除焦炭的停机时间减少。专利技术概述本专利技术涉及改进的从烃进料生产烯烃的方法。在所述方法的一个实施方式中，使用具有多个旋管的热解炉来裂解烃进料。在操作的第一时段中，所述多个旋管中的一个或多个载有烃进料和稀释蒸汽的混合物，所述多个旋管中其余的旋管仅载有蒸汽。在热解炉中，将旋管的内容物加热。在载有烃和蒸汽混合物的一个或多个旋管中，将烃加热至足以将烃部分转化为烯烃的温度。控制温度和停留时间，以达到理想的烃转化程度。在仅载有蒸汽的旋管中，使旋管中的蒸汽过热。混合旋管料流并送至绝热反应器， 进行进料向烯烃产物的进一步转化。混合旋管料流使得流体-流体热传递得以发生，在绝热反应器中烃进料向烯烃转化所需的能量由过热的蒸汽提供。将绝热反应器的产物送至骤冷单元，以降低气体温度并终止转化反应。骤冷单元的产物流可以送去存储或进一步加工。由于单独的蒸汽可以用来对结垢的辐射旋管除焦，在选定的时间之后，通过管道的流通物可以切换，热解炉进行第二时段操作。在操作的第二时段中，只有蒸汽流通通过之前包含烃进料的旋管。这些旋管在操作的第一时段中沉积的焦炭减少或被消除，这是由于蒸汽温度高，且操作持续时间长。在操作的第二时段结束时，通过旋管的流通物可以再次切换，从而对在操作的第二时段中用于烃裂解的旋管进行除焦。通过这种方式可以按需要改变物料流，从而实现烃向烯烃的理想转化。通过依次改变旋管中载有的物料，可以对旋管在线除焦，使得停机离线除焦之间的运行时间更长。热解炉可以设计成具有预热烃进料的对流区和将所述烃进料加热至转化为烯烃所需温度的辐射区。在其它的实施方式中，可以从骤冷单元中回收热量，以至少产生一些本方法所需的稀释蒸汽。在所述方法的另一个实施方式中，将甲烷或天然气转化为烯烃。在本实施方式中， 设置绝热反应器，在内部使用陶瓷绝热材料。所述反应器可以是内部用陶瓷绝热的管式反应器。将氢和氧导入反应器的第一阶段并燃烧。通常使用的氧的量小于化学计量。在反应器的第一阶段中，燃烧产生极高的温度，通常为1200°C或更高。由于氢过量，同时产生氢自由基。将甲烷或天然气注入反应器的第二阶段，并解离形成CH3-自由基。引发自由基反应并产生氢、乙炔、乙烯和少量较重的烃。反应所需的热量通过冷却反应器第一阶段产生的热气来提供。来自反应器的料流充分冷却，使其能在常规设备中骤冷。所述方法的优点之一是，较长的运行时间和较高的在线因子改进了所述方法的经济性。同时可以得到与其它方法相比较高的烯烃产率。此外，在一些实施方式中，可以使用较便宜的甲烷或天然气作为进料。基于以下详细描述，所述方法的其它优点对本领域技术人员是显而易见的。附图简述附图说明图1是本专利技术方法的一个实施方式的示意图，显示具有两个旋管的热解炉。图2是本专利技术一个实施方式的示意图，其中热解炉具有对流区和辐射区，稀释蒸汽在进入辐射区之前注入烃进料中。图3是图2所示热解炉的示意图，该热解炉具有蒸汽转筒和相关管线，用来从骤冷单元回收热。图4是所述方法的一个实施方式的示意图，其中反应器用于裂解甲烷或天然气来形成烯烃。图5是在不同的反应器温度下，甲烷转化为烯烃的百分比与反应器中停留时间之间的关系曲线。图6是裂解甲烷或天然气以形成烯烃的管式反应器的示意图。专利技术详述在本专利技术方法的一个实施方式中，使用热解炉和绝热反应器裂解烃进料以形成烯烃产物。通常，热解炉由多个旋管组成。所述多个旋管中的一部分包含要进行裂解的烃进料(例如石脑油)和稀释蒸汽。所述多个旋管中的剩余部分仅包含蒸汽。随着烃和蒸汽物流通过热解炉，烃进料部分转化为烯烃。在仅包含蒸汽的旋管中，随着蒸汽通过热解炉，蒸汽变得过热。将旋管流出物合并，送至绝热反应器，绝热反应器中发生烃进料的进一步转化。在合并的物流中发生的流体-流通热传递的结果是，过热的稀释蒸汽的热量为绝热反应器中烃的进一步转化提供必需的能量。旋管中烃向烯烃的转化产生多种副产物，包括在旋管内表面上的焦炭。一段时间之后，切换旋管中的物料流，曾载有烃进料和稀释蒸汽的旋管将只载有蒸汽，同时曾仅载有蒸汽的旋管将载有烃进料和稀释蒸汽。通过向曾载有烃进料和蒸汽的旋管仅通入蒸汽，使旋管中沉积的焦炭减少或消除。这延长了炉在停机除焦之间的操作时间。将绝热反应器的流出物送入骤冷单元，以降低合并气体物流温本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种从烃进料生产烯烃的方法，其包括以下步骤：（ａ）提供热解炉，所述热解炉具有一个或多个第一旋管和一个或多个第二旋管；（ｂ）将烃进料送入所述一个或多个第一旋管；（ｃ）将蒸汽送入所述一个或多个第二旋管；（ｄ）在所述热解炉中加热所述第一和第二旋管；（ｅ）合并所述第一和第二旋管的出口，以形成合并的烃／蒸汽物流；（ｆ）将所述合并的烃／蒸汽物流送入绝热反应器；和（ｇ）在骤冷单元中将所述绝热反应器的出口物流骤冷。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·M·森达拉姆，
申请(专利权)人：鲁玛斯科技公司，
类型：发明
国别省市：US