[发明专利]一种单程炉管裂解炉系统和裂解方法

说明书

本发明涉及裂解领域，具体地，涉及一种单程炉管裂解炉系统和裂解方法。单程炉管裂解炉系统包括单程裂解炉管(4)、裂解原料源(1)、第一进出口切换阀(2)、第二进出口切换阀(6)和裂解产物收集装置(7)；其中第一进出口切换阀(2)的进口与裂解原料源(1)相连，第一进出口切换阀(2)的出口与单程裂解炉管(4)的两个端口以可自由切换的方式分别相连；第二进出口切换阀(6)的进口与单程裂解炉管(4)的两个端口以可自由切换的方式分别相连，第二进出口切换阀(6)的出口与裂解产物收集装置(7)相连；两个端口的管内径不同，管内径之差不超过12mm。本发明的单程炉管裂解炉系统和裂解方法能够有效延长裂解炉的运行周期。

技术领域

本发明涉及裂解领域，具体地，涉及一种单程炉管裂解炉系统和裂解方法。

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，而通过管壁的传热，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。

显然，如何能够避免结焦是解决裂解炉周期性停车的根本方法。

专利CN101062881A发明了一种单程炉管乙烯裂解炉，该发明的单程变径立式炉管的出料管口内径大于进料管口内径，炉管中间有弯管段，该炉管克服了等径炉管结焦速度快、1-1型两程炉管选择性较差的缺点以及单程炉管吸收热应力差的缺点，并保留了各自的优点。裂解炉采用这种炉管后，辐射段炉管的选择性得到提高，炉管机械性能改善，运行周期合理。

专利CN101619012A发明了一种单程辐射炉管乙烯裂解炉，该裂解炉将集合管设在辐射段的下部，分配管的一端连接集合管，另一端连接辐射炉管。相邻的小组炉管为对称结构，使炉管的受热均匀，延长运行周期。其采用的弯管结构能有效的降低炉管膨胀差对炉管的影响，减轻了炉管弯曲的程度，也对裂解炉的运行周期有好处。

专利CN103788981A发明了一种单程辐射段炉管的乙烯裂解炉，该裂解炉辐射段单程炉管中设置有强化传热元件，不仅实现了良好的传热效果，降低了乙烯裂解炉的结焦速率，延长炉管的清洗周期，还能够便于进行清焦操作，提高乙烯裂解炉的整体性能，有效降低炉管内的压降，提高产物烯烃的收率。