[发明专利]一种蒸汽裂解方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种蒸汽裂解方法。

背景技术

乙烯、丙烯和丁二烯等低碳烯烃是石油化学工业的重要基础原料。目前 生产低碳烯烃的方法以管式炉石油烃蒸汽裂解工艺为主，据统计，世界上大 约99％的乙烯、50％以上的丙烯和90％以上的丁二烯通过该工艺生产。

用于生产乙烯、丙烯和丁二烯等低碳烯烃产品的原料主要有两个来源， 一是天然气副产的轻烃，如乙烷、丙烷、丁烷和天然汽油等；二是炼油装置 加工的产品，如炼厂气、石脑油、柴油以及二次加工产品，如焦化加氢石脑 油、加氢尾油等。这些原料有一个共同的特点就是，原料中绝大部分都是饱 和烃类，不饱和烃类的含量受到严格限制，一般在2％以下。随着低碳烯烃 产品的需求越来越大，裂解原料开始日趋紧张，扩大原料的来源成为关注的 焦点。在石油化工装置中，碳四、碳五产品较多，在分离出有用的产品后， 剩余的部分大部分是烯烃，按照传统的工艺，无法进入裂解炉进行裂解，因 此大部分都混入液化石油气进行销售。

碳四和碳五的烯烃经过实验室的小试裂解装置进行试验后发现，其低碳 烯烃产品收率几乎和石脑油相当，而且其产物中丙烯和丁二烯所占比重较 大，因此如果能够将碳四碳五的烯烃这样的不饱和烃作为裂解原料，不仅扩 大了裂解原料的来源，也可以方便地调整裂解产物中乙烯和丙烯、丁二烯之 间的比例。

众所周知，裂解一般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。

这些反应及分离过程一般是在乙烯装置中进行的。传统上，以管式裂解 炉蒸汽裂解工艺及其下游的深冷分离工艺为核心技术所建立的生产装置称 为乙烯装置。该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分别在对流段炉管内加热，二者混合并气化后加 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，而通过管壁的传 热，将热量传递给管内的反应物料。

通常而言，裂解原料都是饱和的石油烃，关于饱和石油烃的裂解的专利 很多。例如CN90108007.1发明了一种乙烯裂解炉，该裂解炉能够裂解从轻 质的拔头油至重质的常压二、三线柴油及加氢尾油，其辐射段炉管采用1-1-1 三程分枝变径管，其裂解原料从炉底或者炉顶进入，裂解产物从炉顶或者炉 底流出。

CN200710118074.5发明了一种乙烯裂解炉，其所属的辐射段设有辐射 室，其内有用于烃及石油馏分进行热裂解的辐射炉管，辐射炉管在辐射室内 呈两排排列，每一排形成一个管排平面。该裂解炉辐射炉管的进口管和出口 管都在辐射室的顶部，且其为了节约占地面积采用两排排列。

CN200810224277.7发明了一种乙烯裂解炉，包括高压汽包、对流段、 辐射段、垂直布置在辐射段的多组辐射炉管等，其所述的第一程管和第二程 管为不分枝炉管，且各炉管中心线在同一个平面上，第一程管与第二程管平 行，其炉管亦是从裂解炉顶部进出。

CN200910181015.1同样描述了一种裂解炉，其第一程炉管采用双排布 置，第二程炉管采用单排布置，目的是为了减少占地面积。

通过上述专利可以看出，目前的乙烯裂解炉都是以饱和烃为原料的，其 裂解炉辐射段炉管的设置也都是从裂解炉顶部或者底部进入裂解炉辐射段 炉膛。而对于以不饱和烃为原料的裂解过程则研究的很少，通过我们对不饱 和烃中的烯烃研究发现，处理遵循饱和石油烃类裂解的基本规律(比如需要 高温、短停留时间、低听分压等)之外，不饱和烃的裂解过程尤其具有独特 的规律。

我们通过碳四烯烃的试验可以说明，我们在试验中采用物料的横跨温度 和裂解出口温度都一致，唯一不同的是物料在炉管中的升温速度，从试验结 果看，分别是在各种不同升温速度情况下的乙烯、丙烯和丁二烯的产率，可 以看出，对于烯烃作为裂解原料而言，更快的升温速度有助于提高目的裂解 产物的产率，即提高了裂解的选择性。

因此，根据上述结果，我们希望能够找到一种合适的方式，在工业烯烃 裂解炉上实现超过现有技术的快速升温的目的。