[发明专利]将烃转化成烯烃的方法与装置

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2011年1月19日提交的美国临时申请序列No.61/434,411；2011年3月31日提交的欧洲申请No.11160759.4；2011年1月19日提交的美国临时申请序列No.61/434,417；2011年1月19日提交的美国临时申请序列No.61/434,409；2011年1月19日提交的美国临时申请序列No.61/434,413；2011年1月19日提交的美国临时申请序列No.61/434,410；2011年1月19日提交的美国临时申请序列No.61/434,415；2011年1月19日提交的美国临时申请序列No.61/434,419；2011年5月3日提交的美国临时申请序列No.61/481,999；2011年6月24日提交的美国临时申请序列No.61/500,854；和2011年7月5日提交的美国临时申请序列No.61/504,611的优先权，其中每一篇的内容在此通过参考全文引入。

技术领域

本发明的技术涉及将烃转化成烯烃，例如乙烯的方法，所述烯烃可进一步加工成其他产品，例如聚烯烃。进一步地，本发明的技术涉及在该方法中使用的装置，所述装置提高了烃转化成烯烃和其他产物的转化率。

背景技术

油，气和石化工业期望有效地获得烃，和加工烃，以生产所需产品。精制工艺牵涉改质(upgrading)，转化或分离烃(例如原油)成不同的物流，例如气体，轻质石脑油，重质石脑油，煤油，柴油，常压瓦斯油，沥青，石油焦炭和重质烃或燃料油。类似地，可将天然气转化成工业燃料气体，液化天然气(LNG)，乙烷，丙烷，液化石油气(LPG)，和天然气液体(NGL)。油气工业还常常与石化系统一起整合，转化精制物流成化学产物，例如乙烯，丙烯或聚烯烃。

为了转化烃原料成石化或基本化学品，可利用化学转化方法。这些方法典型地牵涉使用热或催化反应器或炉，生产不同比例的反应性烃产物，例如乙炔，乙烯或丙烯。作为一个实例，蒸汽裂化反应器常常用于转化烃原料成乙烯和乙炔，所述乙烯和乙炔可进一步加工成各种化学产品。使用蒸汽裂化反应器，这是因为通过能利用气体(例如乙烷)和液体(例如石脑油)原料，它们提供原料灵活性。

历史上，油气精制利用来自烃原料的较高价值的蒸馏物，它们典型地为可代替(fungible)的燃料，例如车用汽油，天然气和柴油。结果，石化精制厂在它们的工艺中利用残留的馏分，例如乙烷，丙烷，石脑油和未加工的瓦斯油。然而，很少化学转化方法能直接使用天然气或较低价值的精制原料，例如芳族瓦斯油或燃料油。正因为如此，需要可由不同原料，例如有利的原料(例如天然气和/或芳族瓦斯油)生产乙烯和乙炔的方法。

为了加工这些原料，通常牵涉高-苛刻度(high-severity)的操作条件(例如更加苛刻的操作条件，例如较高温度)，生产具有比原料高价值的产物。高-苛刻度的操作条件使得能甲烷裂化和芳环裂化，这些反应在典型的低-苛刻度的条件(例如橱柜的蒸汽裂化条件)下以明显的速度发生不了。在高-苛刻度的操作条件下，热化学转化的主要产物是乙炔和乙烯以及氢气(H₂)和焦炭，它们的比例可随所使用的温度，压力，停留时间和原料类型而变化。高-苛刻度和低-苛刻度的转化方法典型地基于不同的热解反应器，所述热解反应器可包括单独的热解或者与燃烧化学一体化的热解。也就是说，反应器可包括单独的热解化学(例如在不存在氧气的情况下，在升高的温度下，热化学分解原料)或者热解化学与燃烧化学(即原料和氧化剂之间的放热化学反应)结合。尽管高-苛刻度的操作条件可主要得到乙炔，但可使用常规技术，将乙炔进一步加工成乙烯和最终聚乙烯或其他衍生物。转化方法典型地基于不同的热解反应器。这些热解反应器可分成不同的类型：使一部分热解原料燃烧的部分燃烧，牵涉使热解原料与燃烧产物接触的间接燃烧，生成电弧或等离子体裂化热解原料的电弧法，和热量热解。在生成并转移热解用热量的意义上，这些热解类型的每一种不同，但可广义地表征为低-苛刻度或高-苛刻度。