[发明专利]一种低碳烯烃的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低碳烯烃的生产方法。

背景技术

乙烯是石油化学工业的基础原料。乙烯的产量、生产规模和技术标志着一个国家石油化工的发展水平。目前生产乙烯的方法以管式炉石油烃蒸汽裂解技术为主，据统计，世界上大约99％的乙烯和50％以上的丙烯通过该方法生产。

乙烯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。裂解原料和稀释水蒸气首先在对流段炉管内加热，将原料气化并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。管内通以裂解原料，管外用液体燃料或气体燃料燃烧所放出的热量来加热管壁，通过管壁的传热，将热量传递给管内的反应物料。由于裂解反应温度较高(约800℃-900℃，而且有向高温发展的趋势)，因此管壁温度一定要更高，才能把热量传到管内去。炉膛内的传热过程主要是通过辐射方式来进行的。

众所周知，裂解是指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。裂解目的是以生产乙烯、丙烯为主，同时还副产丁烯、丁二烯等烯烃和裂解汽油、柴油、燃料油等产品。石油烃裂解的化学反应是强吸热反应，而且石油烃裂解反应有一次反应和二次反应之分，一般的说，一次反应是烃分子由大变小即链烷烃进行脱氢和断链反应、环烷烃和芳烃进行脱氢开环反应，通过一次反应生产乙烯、丙烯等烯烃产品；二次反应是烃分子由小变大即烯烃、炔烃进行聚合、脱氢缩合反应以及环烷烃和芳烃进行脱氢缩合和脱氢稠环化反应等，反应导致生成焦碳，这一点对于裂解炉的正常运转尤其不利，因为生成的焦碳附着在裂解炉管内壁，既增加了导热阻力，也增加了反应系统的阻力。所以要求裂解反应在炉管中进行一次反应后尽量减少二次反应就降温结束，这就要求较短的停留时间。

由于辐射段要在较短的停留时间内传递大量的热，因此管壁的温度较高，达到950℃～1100℃，高温造成了管壁的附近二次反应发生严重，从而结焦，进而影响到裂解炉的烃分压及运行周期等，如何能够降低辐射段的热负荷，将是减缓结焦延长运行周期的一个重要方向。

对于石脑油裂解炉而言，在水油比为0.5，裂解深度丙烯产率/乙烯产率(P/E)为0.57的条件下，物料横跨温度从580℃到620℃时裂解炉的其它工艺参数的变化，具体如表1所示。

表1横跨温度变化引起的参数变化(石脑油)

从表1中可以看出，随着物料横跨温度的提高，辐射段的热负荷降低，相应的辐射段炉管的热通量降低，从而裂解炉的运行周期延长；从上表1还可以看出，提高物料横跨温度将有利于降低辐射段的平均热通量和裂解炉的热负荷，但在裂解炉中，过高的横跨温度将会导致对流段炉管结焦，因而造成停炉，因此裂解炉的横跨温度总是控制在结焦轻微的范围内。对石脑油而言，这就把横跨温度限制在550℃以上，650℃以下，这样既可以保持比较高的物料横跨温度，降低辐射段的平均热通量和裂解炉的热负荷，又可以使裂解炉控制在结焦轻微的范围内。

上述可知，现有技术中的裂解炉于由于辐射段要在较短的停留时间内传递大量的热，因此管壁的温度较高，达到1000℃以上，高温造成了管壁的附近二次反应发生严重，从而结焦，进而影响到裂解炉的烃分压及运行周期等。如何能够降低辐射段的热负荷，将是减缓裂解炉结焦，延长运行周期的一个重要方向。

发明内容

本发明的目的是为了克服目前蒸汽裂解生产低碳烯烃时能耗高、通过裂解炉辐射段的热负荷高从而容易结焦的缺点，提供一种能耗低、通过裂解炉辐射段的热负荷低从而降低结焦的生产低碳烯烃的方法。

本发明人经过广泛研究，发现由于氢气选择性燃烧会释放热量，使得预热后的由裂解原料和水蒸气组成的裂解物料在氢气选择性燃烧作用下升温，达到较高的横跨温度，并且氢气选择性燃烧反应的产物为水，不会对裂解炉产生不利影响，可以将经过与氢气和氧气接触后的裂解物料送入裂解炉的辐射段，从而降低低碳烯烃生产过程中辐射段的平均热通量和裂解炉的热负荷，减少结焦的发生。基于以上发现完成了本发明。

本发明提供一种低碳烯烃的生产方法，该方法包括以下步骤：

(1)将含有裂解原料与水蒸气的裂解物流A预热至横跨温度；

(2)在氢气选择性燃烧反应条件下和氢气选择性燃烧催化剂存在下，将氢气和氧气与预热后的裂解物流A进行接触，得到裂解物流B；

(3)将步骤(2)得到的裂解物流B进行蒸汽裂解，得到富含低碳烯烃的物流C，将富含低碳烯烃的物流C进行分离回收，得到低碳烯烃；