一種蒸汽裂解方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種蒸汽裂解方法，該方法在裂解爐中實(shí)施，所述裂解爐包括對流段和輻射段，所述方法包括：將烯烴和水蒸氣的混合物與液體裂解原料混合，并將得到的裂解原料混合物由所述對流段進(jìn)行加熱，使得所述裂解原料混合物汽化并加熱至橫跨溫度，然后將汽化的裂解原料混合物加到輻射段進(jìn)行裂解反應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明提供的所述方法能夠減輕烯烴作為裂解原料在裂解爐對流段的結(jié)焦，使得裂解爐能夠長期、穩(wěn)定地運(yùn)行。
【專利說明】一種蒸汽裂解方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種蒸汽裂解方法。
【背景技術(shù)】
[0002]乙烯、丙烯和丁二烯等低碳烯烴是石油化學(xué)工業(yè)的重要基礎(chǔ)原料。目前，生產(chǎn)低碳烯烴的方法以管式爐石油烴蒸汽裂解工藝為主。據(jù)統(tǒng)計，世界上大約99%的乙烯、50%以上的丙烯和90%以上的丁二烯通過該工藝生產(chǎn)。[0003]以管式裂解爐蒸汽裂解工藝及其下游的深冷分離工藝為核心技術(shù)所建立的生產(chǎn)裝置稱為乙烯裝置。該裝置的核心設(shè)備是管式裂解爐，它是由對流段和輻射段組成的。裂解原料和稀釋水蒸氣首先分別在對流段爐管內(nèi)加熱，二者混合并氣化后加熱至起始裂解溫度(即“橫跨溫度”)，然后進(jìn)入輻射段爐管裂解。在工業(yè)裂解爐輻射段內(nèi)，通常排布了若干組構(gòu)型相同的爐管。爐管內(nèi)通入裂解原料，爐管外采用由液體燃料或氣體燃料燃燒所放出的熱量來加熱管壁，并且通過管壁的傳熱，將熱量傳遞給爐管內(nèi)的裂解原料。
[0004]眾所周知，裂解是指飽和石油烴在高溫條件下，發(fā)生碳鏈斷裂或脫氫反應(yīng)生成烯烴及其他產(chǎn)物的過程。裂解的目的是以生產(chǎn)乙烯、丙烯為主，同時副產(chǎn)丁烯、丁二烯等烯烴和裂解汽油、柴油、燃料油等產(chǎn)品。
[0005]近年來，以丁二烯為單體的合成橡膠和合成樹脂迅猛發(fā)展，丁二烯產(chǎn)品的價格也節(jié)節(jié)攀升，丁二烯產(chǎn)品也成為乙烯裝置重要的利潤來源。不同的裂解原料相應(yīng)的丁二烯收率也不盡相同，對于氣體裂解原料(C5以下的低碳烷烴)而言，丁二烯的收率較低，比如正丁烷的裂解產(chǎn)品中丁二烯的收率僅僅在4%左右；對于液體裂解原料(如石腦油、加氫尾油等)而言，丁二烯收率相對較高，比如加氫尾油的裂解產(chǎn)品中丁二烯的收率高達(dá)7%。對于那些通常認(rèn)為不能作為裂解原料的烯烴而言，有些烯烴的丁二烯收率相當(dāng)高，比如，順丁烯的丁二烯收率能夠驚人地達(dá)到18%，因此如果希望增加丁二烯產(chǎn)量，可以將烯烴如順丁烯加到裂解爐進(jìn)行裂解反應(yīng)。
[0006]通常而言，乙烯裝置的裂解部分由若干臺液體裂解爐和一臺氣體裂解爐組成。氣體裂解爐的原料通常為乙烷、丙烷以及C4烷烴等，這些裂解原料在進(jìn)料時的相態(tài)為氣相，無需在裂解爐的對流段進(jìn)行汽化，裂解爐的對流段設(shè)計往往相對簡單；液體裂解爐的原料通常為石腦油、柴油和加氫尾油等，由于這些裂解原料進(jìn)料時的相態(tài)為液相，需要在裂解爐的對流段進(jìn)行汽化，該裂解爐的對流段的設(shè)計往往相對比較復(fù)雜一些。如果希望能夠在正常的情況下增加丁二烯的收率，就必須考慮不飽和烴在液體原料裂解爐中的裂解，原因在于氣體裂解爐的數(shù)量太少。
[0007]—般而言，裂解爐的對流段的作用主要有兩個，一是將裂解原料預(yù)熱、汽化并過熱至初始裂解溫度(橫跨溫度)，二是回收煙氣中的余熱，以提高爐子的熱效率。因此，正常情況下對流段根據(jù)不同的工藝要求有不同的換熱段排布方式，大致包含以下幾個換熱段:原料預(yù)熱段、鍋爐給水預(yù)熱段、稀釋蒸汽過熱段、超高壓蒸汽過熱段和混合加熱段。隨著技術(shù)的發(fā)展，裂解爐的對流段技術(shù)也不斷發(fā)展，一是裂解爐對流段的段數(shù)越來越多，比如原料預(yù)熱段會根據(jù)煙氣余熱的能量不同分為上原料預(yù)熱段、中原料預(yù)熱段和下原料預(yù)熱段；二是稀釋蒸汽的注入方式多樣化，根據(jù)原料的不同采用不同的注汽方式，如一次注汽和二次注汽。采用不同的注汽方式是為了防止原料在對流段的結(jié)焦，對于石腦油、柴油以及加氫尾油等液體原料，其在對流段加熱過程中存在汽化的過程，如果原料中存在烯烴，則在汽化初期，氣相中的烯烴含量較高，容易引起結(jié)焦；在汽化末期，液相中的烴類組分較重，同樣容易引起結(jié)焦。然而裂解爐的對流段一旦出現(xiàn)嚴(yán)重結(jié)焦，不僅會嚴(yán)重影響對流段的傳熱過程，而且會引起對流段壓降驟增，從而降低裂解爐的產(chǎn)量，達(dá)到某一極限時必須將裂解爐停爐進(jìn)行機(jī)械清焦。因此需要開發(fā)出一種新的蒸汽裂解方法，以適應(yīng)原料中混入烯烴組分工況下的操作。
[0008]對于多種不同的裂解原料進(jìn)入裂解爐的對流段，現(xiàn)有技術(shù)中提出了一些實(shí)施方案。例如，CN1077978A提出了一種對流段采用兩次注汽的石油烴蒸汽裂解制乙烯的方法，該方法采用三點(diǎn)分注法注入一次蒸汽和一點(diǎn)注入二次蒸汽的進(jìn)料方式，使得裂解爐既能適應(yīng)輕質(zhì)原料，也能適應(yīng)重質(zhì)原料，而且在原料切換時不需要更換管線。該專利申請的方法僅是蒸汽注入方式的改變，不影響整個裂解工藝最終的裂解收率和產(chǎn)品的質(zhì)量。
[0009]CN1501898A提出了一種輕質(zhì)進(jìn)料在用于裂解重質(zhì)進(jìn)料裂解的裂解爐中裂解的方法，該方法包括將一部分輕質(zhì)進(jìn)料在裂解爐對流段的進(jìn)料入口送入，而將另外的輕質(zhì)進(jìn)料與稀釋氣體一起送入對流段。該專利申請的方法解決了當(dāng)裂解原料由重質(zhì)原料更換為輕質(zhì)原料時，輕質(zhì)原料如何進(jìn)入裂解爐的問題，使得輕質(zhì)原料通過原料預(yù)熱段時不至于有過大的壓降。
[0010]US2009/0178956A1提出了一種用于減少液體裂解原料在對流段結(jié)焦的方法，該方法是將液體原料在單獨(dú)預(yù)熱時通過注入氣相等方式降低其分壓，從而提高液體原料在與稀釋蒸汽混合后的氣化率， 從而延緩液體原料結(jié)焦前兆體的形成，降低甚至消除液體原料在對流段的結(jié)焦。
[0011]目前的蒸汽裂解方法都集中于如何使得裂解爐適應(yīng)更多的不同性質(zhì)的原料，如從輕質(zhì)原料到重質(zhì)原料等，或者裂解爐在使用重質(zhì)原料時如何減緩或者消除結(jié)焦的發(fā)生。然而，已有技術(shù)中并不涉及將烯烴作為部分裂解原料注入裂解爐中進(jìn)行蒸汽裂解的方法，更不涉及如何解決烯烴作為部分裂解原料注入裂解爐中會發(fā)生結(jié)焦的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的是為了克服將烯烴作為部分裂解原料注入裂解爐中會發(fā)生結(jié)焦的問題，提供一種新的蒸汽裂解方法。
[0013]本發(fā)明提供了一種蒸汽裂解方法，該方法在裂解爐中實(shí)施，所述裂解爐包括對流段和輻射段，所述方法包括:將烯烴和水蒸氣的混合物與液體裂解原料混合，并將得到的裂解原料混合物由所述對流段進(jìn)行加熱，使得所述裂解原料混合物汽化并加熱至橫跨溫度，然后將汽化的裂解原料混合物加到輻射段進(jìn)行裂解反應(yīng)。
[0014]本發(fā)明還提供了一種蒸汽裂解方法，該方法在裂解爐中實(shí)施，所述裂解爐包括對流段和輻射段，所述對流段內(nèi)設(shè)置有原料預(yù)熱段、稀釋蒸汽過熱段和混合預(yù)熱段，所述方法包括以下步驟:
[0015](I)將液體裂解原料在所述原料預(yù)熱段內(nèi)預(yù)熱；[0016](2)將烯烴和水蒸氣的混合物在所述稀釋蒸汽過熱段內(nèi)預(yù)熱；
[0017](3)將步驟(1)得到的經(jīng)過預(yù)熱的液體裂解原料與步驟(2)得到的經(jīng)過預(yù)熱的烯烴和水蒸氣的混合物混合，并將得到的裂解原料混合物由所述混合預(yù)熱段進(jìn)行加熱，使得所述裂解原料混合物汽化并加熱至橫跨溫度；
[0018](4)將步驟(3)得到的汽化的裂解原料混合物加到輻射段進(jìn)行裂解反應(yīng)。
[0019]在本發(fā)明提供的所述蒸汽裂解方法中，在將裂解原料混合物進(jìn)行加熱的過程中，由于所述裂解原料混合物中的烯烴是與水蒸氣一起加入的，因此，在所述裂解原料混合物的汽化初期，水蒸氣會對氣相起稀釋作用，使氣相中的烯烴含量相對較低，從而能夠減輕甚至避免汽化初期發(fā)生的結(jié)焦；而且，在所述裂解原料混合物的汽化末期，水蒸氣以過熱蒸汽的形式存在，能夠促使液體裂解原料發(fā)生快速汽化，使得裂解原料中相對較多的重組分能夠被汽化，從而達(dá)到減輕汽化末期發(fā)生結(jié)焦的目的。因此，根據(jù)本發(fā)明提供的所述方法能夠減輕烯烴作為裂解原料在裂解爐對流段的結(jié)焦，使得裂解爐能夠長期、穩(wěn)定地運(yùn)行。
[0020]而且，本發(fā)明的發(fā)明人通過實(shí)驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)烯烴含有一定量的1- 丁烯和/或2- 丁烯時，在液體裂解原料與烯烴進(jìn)行裂解反應(yīng)的過程中，對于乙烯產(chǎn)品而言，液體裂解原料與烯烴的共裂解效應(yīng)是負(fù)的，即二者混合裂解得到的乙烯產(chǎn)量低于二者各自單獨(dú)裂解得到的乙烯的總產(chǎn)量；而對于丁二烯產(chǎn)品而言，液體裂解原料與烯烴的共裂解效應(yīng)是正的，即二者混合裂解得到的丁二烯產(chǎn)量高于二者各自單獨(dú)裂解得到的丁二烯的總產(chǎn)量。因此，根據(jù)本發(fā)明提供的所述蒸汽裂解方法，當(dāng)所述烯烴含有一定量的1- 丁烯和/或2- 丁烯時，可以獲得顯著提高的丁二烯收率。
[0021]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實(shí)施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0023]圖1是包括裂解爐的裂解裝置的示意圖；
[0024]圖2是根據(jù)本發(fā)明的所述方法的一種實(shí)施方式中使用的裂解爐的對流段的物料流向不意圖；
[0025]圖3是對比例I中使用的裂解爐的對流段的物料流向示意圖；
[0026]圖4是對比例2中使用的裂解爐的對流段的物料流向示意圖；
[0027]圖5是根據(jù)本發(fā)明的所述方法的一種實(shí)施方式中使用的裂解爐的對流段的物料流向不意圖；
[0028]圖6是根據(jù)本發(fā)明的所述方法的一種優(yōu)選實(shí)施方式中使用的裂解爐的對流段的物料流向示意圖。
[0029]附圖標(biāo)記說明
[0030]I 液體裂解原料 2 鍋爐給水 3 水蒸氣
[0031]4 高壓蒸汽5 風(fēng)機(jī)6 汽包
[0032]7 急冷換熱器8 煙氣橫跨段 9 輻射段
[0033]10 對流段11 原料預(yù)熱段 1la上原料預(yù)熱段
[0034]1lb下原料預(yù)熱段12 鍋爐給水預(yù)熱段[0035]13稀釋蒸汽過熱段14超高壓蒸汽過熱段
[0036]14a上超高壓蒸汽過熱段 14b下超高壓蒸汽過熱段
[0037]15混合加熱段15a上混合加熱段
[0038]15b下混合加熱段16烯烴
[0039]17裂解氣總管 【具體實(shí)施方式】
[0040]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0041]在本發(fā)明中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如“上、下”通常是指參考附圖所示的上、下；“內(nèi)、外”是指相對于各部件本身的輪廓的內(nèi)、外。
[0042]圖1為包括裂解爐的裂解裝置的示意圖。所述裂解裝置包括裂解爐、急冷換熱器
7、汽包6、風(fēng)機(jī)5和裂解氣總管17，所述裂解爐包括對流段10和輻射段9。裂解原料經(jīng)過對流段10進(jìn)入輻射段9。在輻射段9內(nèi)，通過燃燒液體燃料或氣體燃料所放出的熱量，將來自對流段10的裂解原料加熱，使所述裂解原料發(fā)生裂解反應(yīng)。裂解產(chǎn)物注入急冷換熱器7中進(jìn)行冷卻，分離成裂解氣和蒸汽。蒸汽進(jìn)入汽包6中進(jìn)行氣液分離，分離出的高壓蒸汽可以進(jìn)入對流段進(jìn)行加熱，以獲得超高壓蒸汽，分離出的水可用作急冷換熱器7的冷卻水；裂解氣經(jīng)過裂解氣總管17進(jìn)入后續(xù)分離裝置中分離出想要的目標(biāo)產(chǎn)物。輻射段9內(nèi)燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)過煙氣橫跨段8進(jìn)入對流段10。
[0043]為了充分利用來自輻射段9的高溫?zé)煔獾臒崃?，所述裂解爐的對流段10通常設(shè)置有用于回收熱量的多個段。通常，所述對流段10可以設(shè)置有原料預(yù)熱段11、鍋爐給水預(yù)熱段12、稀釋蒸汽過熱段13、超高壓蒸汽過熱段14和混合加熱段15中的一個或多個。所述原料預(yù)熱段11通常用于對裂解原料進(jìn)行預(yù)熱。所述鍋爐給水預(yù)熱段12通常用于對供給至汽包6中的鍋爐給水進(jìn)行預(yù)熱。所述稀釋蒸汽過熱段13通常用于對稀釋蒸汽(如水蒸氣)進(jìn)行預(yù)熱。所述超高壓蒸汽過熱段14通常用于將來自汽包6的高壓蒸汽進(jìn)行加熱以獲得超高壓蒸汽。所述混合加熱段15通常用于將裂解原料加熱至橫跨溫度。對于上面提及的這些段，可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置，例如，當(dāng)所述裂解原料需要先進(jìn)行預(yù)熱再與其他物流(如稀釋蒸汽)混合時，則需要設(shè)置所述原料預(yù)熱段11，相反，則不需要設(shè)置所述原料預(yù)熱段11。
[0044]而且，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要，所述對流段10可以設(shè)置有一個或多個原料預(yù)熱段11。在一種實(shí)施方式中，當(dāng)所述裂解原料通過多股物流注入，而且每股物流都需要事先經(jīng)過預(yù)熱再進(jìn)行相互混合時，在所述對流段10內(nèi)設(shè)置多個原料預(yù)熱段11，每個原料預(yù)熱段11分別對一股物流進(jìn)行預(yù)熱。在另一種實(shí)施方式中，當(dāng)所述裂解原料需要預(yù)熱至較高的溫度，而經(jīng)過一個原料預(yù)熱段不能預(yù)熱至目標(biāo)溫度時，需要在所述對流段10內(nèi)設(shè)置多個原料預(yù)熱段11，以對所述裂解原料進(jìn)行多次預(yù)熱。例如，如圖2和圖5所示，所述對流段10包括兩個原料預(yù)熱段，即上原料預(yù)熱段Ila和下原料預(yù)熱段11b，液體裂解原料I先經(jīng)過所述上原料預(yù)熱段Ila進(jìn)行預(yù)熱，再經(jīng)過所述下原料預(yù)熱段Ilb進(jìn)行預(yù)熱；烯烴經(jīng)過下原料預(yù)熱段Ilb進(jìn)行預(yù)熱。
[0045]根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要，為了獲得特定溫度和壓力的超高壓蒸汽，可以在所述對流段10內(nèi)設(shè)置一個或多個超高壓蒸汽過熱段14。在一種實(shí)施方式中，如圖2和圖5所示，所述對流段10包括兩個超高壓蒸汽過熱段，即上超高壓蒸汽過熱段14a和下超高壓蒸汽過熱段14b，來自汽包6的高壓蒸汽先經(jīng)過所述上超高壓蒸汽過熱段14a進(jìn)行加熱，再經(jīng)過所述下超高壓蒸汽過熱段14b進(jìn)行加熱。
[0046]根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要，為了將裂解原料加熱至橫跨溫度以減輕輻射段的負(fù)荷，可以在所述對流段10內(nèi)設(shè)置一個或多個混合加熱段。在一種實(shí)施方式中，如圖2所示，所述對流段10包括兩個混合加熱段，即上混合加熱段15a和下混合加熱段15c，裂解原料先經(jīng)過所述上混合加熱段15a進(jìn)行加熱，再經(jīng)過所述下混合加熱段15c進(jìn)行加熱。在另一種實(shí)施方式中，如圖5所示，所述對流段10包括三個混合加熱段，即上混合加熱段15a、中混合加熱段15b和下混合加熱段15c，裂解原料先經(jīng)過所述上混合加熱段15a進(jìn)行加熱，再進(jìn)入所述中混合加熱段15b進(jìn)行加熱，然后進(jìn)入所述下混合加熱段15c進(jìn)行加熱。
[0047]在所述裂解爐中，當(dāng)所述對流段10內(nèi)設(shè)置有兩個以上的選自原料預(yù)熱段11、鍋爐給水預(yù)熱段12、稀釋蒸汽過熱段13、超高壓蒸汽過熱段14和混合加熱段15中的段時，各個段之間的位置可以根據(jù)實(shí)際需要而確定，當(dāng)某一段內(nèi)的待加熱介質(zhì)需要進(jìn)行較高強(qiáng)度的加熱，也即加熱至較高的溫度時，則可以將該段設(shè)置在靠近所述煙氣橫跨段8的位置，因為靠近所述煙氣橫跨段8的位置煙氣的溫度相對較高；當(dāng)某一段內(nèi)的待加熱介質(zhì)需要進(jìn)行較低強(qiáng)度的加熱，也即加熱至較低的溫度時，則可以將該段設(shè)置在遠(yuǎn)離所述煙氣橫跨段8的位置，因為離所述煙氣橫跨段8越遠(yuǎn)煙氣的溫度越低。例如，在一種實(shí)施方式中，如圖1所示，在所述對流段10中，沿著高溫?zé)煔獾牧鲃臃较颍来卧O(shè)置有混合加熱段15、超高壓蒸汽過熱段14、稀釋蒸汽過熱段 13、鍋爐給水預(yù)熱段12和原料預(yù)熱段11。
[0048]根據(jù)本發(fā)明的所述蒸汽裂解方法在所述裂解爐中實(shí)施，所述方法包括:將烯烴和水蒸氣的混合物與液體裂解原料混合，并將得到的裂解原料混合物由所述對流段10進(jìn)行加熱，使得所述裂解原料混合物汽化并加熱至橫跨溫度，然后將汽化的裂解原料混合物加到所述輻射段9進(jìn)行裂解反應(yīng)。
[0049]在本發(fā)明中，烯烴、水蒸氣和液體裂解原料中的一種或兩種進(jìn)入所述對流段10進(jìn)行熱交換的過程稱為預(yù)熱過程，烯烴、水蒸氣和液體裂解原料三者的混合物(也即裂解原料混合物)進(jìn)入所述對流段10進(jìn)行熱交換的過程稱為加熱過程。
[0050]在一種實(shí)施方式中，所述方法還包括:在將烯烴和水蒸氣的混合物與液體裂解原料混合之前，將所述液體裂解原料在所述對流段10內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱。根據(jù)該實(shí)施方法，通過使液體裂解原料在與烯烴和水蒸氣的混合物混合之前事先進(jìn)行預(yù)熱，可以達(dá)到進(jìn)一步減輕結(jié)焦的目的。優(yōu)選地，所述液體裂解原料經(jīng)過所述對流段10預(yù)熱后的溫度為120-250°c，優(yōu)選為 150-200 0C ο
[0051]在另一種實(shí)施方式中，所述方法還包括:在將烯烴與水蒸氣混合之前，將烯烴通過所述對流段10進(jìn)行預(yù)熱。當(dāng)烯烴在所述對流段10內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱時，所述烯烴經(jīng)過所述對流段預(yù)熱后的溫度優(yōu)選為120-250°c，更優(yōu)選為150-200°c。
[0052]在另一種實(shí)施方式中，所述方法還包括:在將烯烴和水蒸氣的混合物與液體裂解原料混合之前，將烯烴和水蒸氣的混合物在所述對流段10內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱。所述烯烴和水蒸氣的混合物經(jīng)過所述對流段預(yù)熱后的溫度為480-560°C，優(yōu)選為500-540°C。
[0053]在一種較優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述方法還包括:在將烯烴和水蒸氣的混合物與液體裂解原料混合之前，將所述液體裂解原料在所述對流段10內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱，同時將烯烴和水蒸氣的混合物通過所述對流段10進(jìn)行預(yù)熱。
[0054]在另一種較優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述方法還包括:在將烯烴和水蒸氣的混合物與液體裂解原料混合之前，將所述液體裂解原料在所述對流段10內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱，同時將烯烴通過所述對流段10進(jìn)行預(yù)熱，并將預(yù)熱后的烯烴與水蒸氣混合以獲得烯烴和水蒸氣的混合物。
[0055]在更優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述方法包括:(1)將液體裂解原料在所述對流段10內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱；(2)將烯烴和水蒸氣的混合物在所述對流段10內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱；(3)將(I)中得到的經(jīng)過預(yù)熱的液體裂解原料與(2)中得到的經(jīng)過預(yù)熱的烯烴和水蒸氣的混合物混合，并將得到的裂解原料混合物由所述混合預(yù)熱段進(jìn)行加熱，使得所述裂解原料混合物汽化并加熱至橫跨溫度；(4)將(3)中得到的汽化的裂解原料混合物加到輻射段進(jìn)行裂解反應(yīng)。在該實(shí)施方式中，步驟(1)和步驟(2)沒有嚴(yán)格限定的先后操作順序，優(yōu)選地，步驟(1)和步驟(2)同步進(jìn)行。
[0056]在上述實(shí)施方式中，所述對流段10中進(jìn)行的各個預(yù)熱過程分別在所述對流段10的不同段內(nèi)進(jìn)行。具體地，所述液體裂解原料的預(yù)熱過程在所述對流段10的原料預(yù)熱段11中進(jìn)行；所述烯烴的預(yù)熱過程在所述對流段10的原料預(yù)熱段11中進(jìn)行。所述水蒸氣的預(yù)熱過程在所述對流段10的稀釋蒸汽過熱段13中進(jìn)行。所述烯烴和水蒸氣的混合物的預(yù)熱過程可以在所述對流段10的稀釋蒸汽過熱段13中進(jìn)行，也可以在所述對流段10的混合加熱段15中進(jìn)行。
[0057]在一種更優(yōu)選的實(shí)施方式中，如圖2所示，在所述對流段10中，將液體裂解原料I先經(jīng)過上原料預(yù)熱段Ila進(jìn)行預(yù)熱，再經(jīng)過下原料預(yù)熱段Ilb進(jìn)行預(yù)熱；同時，將烯烴16經(jīng)過下原料預(yù)熱段Ilb進(jìn)行預(yù)熱，接著與水蒸氣3混合，并將得到的烯烴和水蒸氣的混合物經(jīng)過稀釋蒸汽過熱段13 進(jìn)行預(yù)熱；之后，將經(jīng)過所述下原料預(yù)熱段Ilb預(yù)熱的液體裂解原料與經(jīng)過所述稀釋蒸汽過熱段13預(yù)熱的烯烴和水蒸氣的混合物進(jìn)行混合，得到裂解原料混合物；然后，將所述裂解原料混合物先經(jīng)過上混合加熱段15a進(jìn)行加熱，再經(jīng)過下混合加熱段15c進(jìn)行加熱，以將裂解原料混合物加熱至橫跨溫度，然后注入輻射段9中進(jìn)行裂解反應(yīng)。同時，為了充分利用所述對流段10中的高溫?zé)煔獾臒崃?，可以選擇性地將鍋爐給水2通過鍋爐給水預(yù)熱段12進(jìn)行加熱，并將來自汽包6的高壓蒸汽4先通過上超高壓蒸汽過熱段14a進(jìn)行加熱，再通過下超高壓蒸汽過熱段14b進(jìn)行加熱，得到超高壓過熱蒸汽。在該優(yōu)選實(shí)施方式中，在所述對流段10中，沿著高溫?zé)煔獾牧鲃臃较?，?yōu)選依次設(shè)置有下混合加熱段15c、稀釋蒸汽過熱段13、下超高壓蒸汽過熱段14b、上超高壓蒸汽過熱段14a、上混合加熱段15a、下原料預(yù)熱段lib、鍋爐給水預(yù)熱段12和上原料預(yù)熱段11a。
[0058]在另一種更優(yōu)選的實(shí)施方式中，如圖5所示，在所述對流段10中，將液體裂解原料I先經(jīng)過上原料預(yù)熱段Ila進(jìn)行預(yù)熱，再經(jīng)過下原料預(yù)熱段Ilb進(jìn)行預(yù)熱；同時，將烯烴16經(jīng)過下原料預(yù)熱段Ilb進(jìn)行預(yù)熱，接著與水蒸氣3混合，并將得到的烯烴和水蒸氣的混合物與經(jīng)過所述下原料預(yù)熱段Ilb預(yù)熱的液體裂解原料進(jìn)行混合，得到裂解原料混合物；然后，將所述裂解原料混合物依次經(jīng)過上混合加熱段15a、中混合加熱段15b和下混合加熱段15c進(jìn)行加熱，以將裂解原料混合物加熱至橫跨溫度，然后注入輻射段9中進(jìn)行裂解反應(yīng)。同時，為了充分利用所述對流段10中的高溫?zé)煔獾臒崃?，可以選擇性地將鍋爐給水2通過鍋爐給水預(yù)熱段12進(jìn)行加熱，并將來自汽包6的高壓蒸汽4先通過上超高壓蒸汽過熱段14a進(jìn)行加熱，再通過下超高壓蒸汽過熱段14b進(jìn)行加熱，得到超高壓過熱蒸汽。在該優(yōu)選實(shí)施方式中，在所述對流段10中，沿著高溫?zé)煔獾牧鲃臃较?，?yōu)選依次設(shè)置有下混合加熱段15c、中混合加熱段15b、下超高壓蒸汽過熱段14b、上超高壓蒸汽過熱段14a、上混合加熱段15a、下原料預(yù)熱段lib、鍋爐給水預(yù)熱段12和上原料預(yù)熱段11a。
[0059]在另一種更優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述裂解爐包括對流段10和輻射段9，所述對流段10內(nèi)設(shè)置有原料預(yù)熱段11、稀釋蒸汽過熱段13和混合預(yù)熱段15，所述蒸汽裂解方法包括以下步驟:
[0060]( I)將液體裂解原料在所述原料預(yù)熱段11內(nèi)預(yù)熱；
[0061](2)將烯烴和水蒸氣的混合物在所述稀釋蒸汽過熱段13內(nèi)預(yù)熱；
[0062](3)將步驟(1)得到的經(jīng)過預(yù)熱的液體裂解原料與步驟(2)得到的經(jīng)過預(yù)熱的烯烴和水蒸氣的混合物混合，并將得到的裂解原料混合物由所述混合預(yù)熱段15進(jìn)行加熱，使得所述裂解原料混合物汽化并加熱至橫跨溫度；
[0063](4)將步驟(3)得到的汽化的裂解原料混合物加到輻射段9進(jìn)行裂解反應(yīng)。
[0064]在上述實(shí)施方式中，步驟(1)和步驟(2)沒有嚴(yán)格限定的先后操作順序，優(yōu)選地，步驟(1)和步驟(2)同步進(jìn)行。
[0065]在上述實(shí)施方式中，在步驟(2)中，烯烴與水蒸氣一同進(jìn)入對流段10內(nèi)，烯烴和水蒸氣優(yōu)選在二者相互混 合之前各自事先不經(jīng)過對流段10預(yù)熱。 [0066]在上述實(shí)施方式中，在沿著對流段10內(nèi)的高溫?zé)煔獾牧鲃臃较蛏?，原料預(yù)熱段11通常設(shè)置在稀釋蒸汽過熱段13的下游。然而，當(dāng)對流段10內(nèi)設(shè)置有多個原料預(yù)熱段(如上原料預(yù)熱段Ila和下原料預(yù)熱段Ilb)時，稀釋蒸汽過熱段13也可以設(shè)置在上原料預(yù)熱段Ila和下原料預(yù)熱段Ilb之間的位置。
[0067]對于上述實(shí)施方式,具體地,如圖6所示,在所述對流段10中，將液體裂解原料I先經(jīng)過上原料預(yù)熱段Ila進(jìn)行預(yù)熱，再經(jīng)過下原料預(yù)熱段Ilb進(jìn)行預(yù)熱；同時，將水蒸氣3和烯烴16的混合物與經(jīng)過所述下原料預(yù)熱段I Ib預(yù)熱的液體裂解原料進(jìn)行混合，得到裂解原料混合物；然后，將所述裂解原料混合物依次經(jīng)過上混合加熱段15a和下混合加熱段15c進(jìn)行加熱，以將裂解原料混合物加熱至橫跨溫度，然后注入輻射段9中進(jìn)行裂解反應(yīng)。同時，為了充分利用所述對流段10中的高溫?zé)煔獾臒崃?，可以選擇性地將鍋爐給水2通過鍋爐給水預(yù)熱段12進(jìn)行加熱，并將來自汽包6的高壓蒸汽4先通過上超高壓蒸汽過熱段14a進(jìn)行加熱，再通過下超高壓蒸汽過熱段14b進(jìn)行加熱，得到超高壓過熱蒸汽。在該優(yōu)選實(shí)施方式中，在所述對流段10中，沿著高溫?zé)煔獾牧鲃臃较?，?yōu)選依次設(shè)置有下混合加熱段15c、稀釋蒸汽過熱段13、下超高壓蒸汽過熱段14b、上超高壓蒸汽過熱段14a、上混合加熱段15a、下原料預(yù)熱段lib、鍋爐給水預(yù)熱段12和上原料預(yù)熱段11a。
[0068]在本發(fā)明提供的所述方法中，所述烯烴與水蒸氣的重量比可以為1:2_30，優(yōu)選為I:4-20ο
[0069]在本發(fā)明提供的所述方法中，所述液體裂解原料與水蒸氣的重量比可以為1-4:1，優(yōu)選為 1.5-2.5:1。
[0070]在本發(fā)明提供的所述方法中，所述烯烴可以為各種常規(guī)的烯烴，優(yōu)選情況下，所述烯烴含有10重量％以上的1- 丁烯和/或2- 丁烯，更優(yōu)選含有50重量％以上的1- 丁烯和/或2- 丁烯。當(dāng)所述烯烴包含上述含量的1- 丁烯和/或2- 丁烯時，根據(jù)本發(fā)明的所述方法不僅能夠保證裂解爐能夠長期、穩(wěn)定地運(yùn)行，而且還可以顯著提高丁二烯的收率。
[0071]在本發(fā)明提供的所述方法中，所述液體裂解原料可以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的各種液體裂解原料，例如可以為石腦油和/或加氫尾油。
[0072]在本發(fā)明提供的所述方法中，所述裂解反應(yīng)可以在常規(guī)的裂解反應(yīng)條件下進(jìn)行。在優(yōu)選情況下，所述裂解反應(yīng)的條件包括:所述橫跨溫度為500-650°C，優(yōu)選為540-630°C ；所述輻射段9的出口溫度為780-850°C，優(yōu)選為790-840°C。所述汽化的裂解原料混合物在所述輻射段9中的停留時間為0.1-0.5秒，優(yōu)選為0.2-0.3秒。
[0073]以下通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0074]實(shí)施例1
[0075]本實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的所述蒸汽裂解方法。
[0076]采用對流段如圖2所示的裂解爐進(jìn)行裂解反應(yīng)。具體過程包括:[0077]將60°C的石腦油I (相關(guān)參數(shù)如表1所示)依次經(jīng)過上原料預(yù)熱段Ila和下原料預(yù)熱段Ilb進(jìn)行預(yù)熱；將混合烯烴(組成如表2所示)16經(jīng)過下原料預(yù)熱段Ilb進(jìn)行預(yù)熱，接著與水蒸氣混合，并將得到的混合物經(jīng)過稀釋蒸汽過熱段進(jìn)行加熱；接著，將經(jīng)過預(yù)熱的石腦油與混合烯烴和水蒸氣的混合物混合，并將得到的裂解原料混合物依次經(jīng)過上混合加熱段15a和下混合加熱段15c進(jìn)行加熱，然后進(jìn)入輻射段9進(jìn)行裂解反應(yīng)。其中，石腦油的投料量為43130kg/h，混合烯烴的投料量為2270kg/h，水蒸氣的投料量為22700kg/h，橫跨溫度為590°C，輻射段9的出口溫度(COT)為830°C，裂解原料混合物在輻射段9中的停留時間為約0.24秒，對流段的工藝參數(shù)如表3所示。
[0078]輻射段9中產(chǎn)生的裂解產(chǎn)物經(jīng)過急冷換熱器7分離成高壓蒸汽和裂解氣，將裂解氣經(jīng)過裂解氣總管17進(jìn)入后續(xù)分離裝置。通過對裂解氣進(jìn)行分離和分析得知，裂解氣的組成如表4所示。
[0079]表1
[0080]
【權(quán)利要求】
1.一種蒸汽裂解方法，該方法在裂解爐中實(shí)施，所述裂解爐包括對流段和輻射段，所述方法包括:將烯烴和水蒸氣的混合物與液體裂解原料混合，并將得到的裂解原料混合物由所述對流段進(jìn)行加熱，使得所述裂解原料混合物汽化并加熱至橫跨溫度，然后將汽化的裂解原料混合物加到輻射段進(jìn)行裂解反應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述方法還包括:在將烯烴和水蒸氣的混合物與液體裂解原料混合之前，將所述液體裂解原料在所述對流段內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述液體裂解原料經(jīng)過所述對流段預(yù)熱后的溫度為 120-250°C，優(yōu)選為 150-200°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的方法，其中，所述方法還包括:在將烯烴與水蒸氣混合之前，將烯烴在所述對流段內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述烯烴經(jīng)過所述對流段預(yù)熱后的溫度為120-250°C，優(yōu)選為 150-200°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的方法，其中，所述方法還包括:在將烯烴和水蒸氣的混合物與液體裂解原料混合之前，將烯烴和水蒸氣的混合物在所述對流段內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述烯烴和水蒸氣的混合物經(jīng)過所述對流段預(yù)熱后的溫度為480-560°C，優(yōu)選為500-540°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任意一項所述的方法，其中，所述烯烴與水蒸氣的重量比為1:2-30。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任意一項所述的方法，其中，所述液體裂解原料與水蒸氣的重量比為1_4:1?！?br> 10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任意一項所述的方法，其中，所述烯烴含有10重量％以上的1- 丁烯和/或2- 丁烯，優(yōu)選含有50重量％以上的1- 丁烯和/或2- 丁烯。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任意一項所述的方法，其中，所述液體裂解原料為石腦油和/或加氫尾油。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任意一項所述的方法，其中，所述裂解反應(yīng)的條件包括:所述橫跨溫度為500-650°C，優(yōu)選為540-630°C ;所述輻射段的出口溫度為780_850°C，優(yōu)選為790-840 °C。
13.一種蒸汽裂解方法，該方法在裂解爐中實(shí)施，所述裂解爐包括對流段和輻射段，所述對流段內(nèi)設(shè)置有原料預(yù)熱段、稀釋蒸汽過熱段和混合預(yù)熱段，所述方法包括以下步驟: (1)將液體裂解原料在所述原料預(yù)熱段內(nèi)預(yù)熱； (2)將烯烴和水蒸氣的混合物在所述稀釋蒸汽過熱段內(nèi)預(yù)熱； (3)將步驟(1)得到的經(jīng)過預(yù)熱的液體裂解原料與步驟(2)得到的經(jīng)過預(yù)熱的烯烴和水蒸氣的混合物混合，并將得到的裂解原料混合物由所述混合預(yù)熱段進(jìn)行加熱，使得所述裂解原料混合物汽化并加熱至橫跨溫度； (4)將步驟(3)得到的汽化的裂解原料混合物加到輻射段進(jìn)行裂解反應(yīng)。
【文檔編號】C07C11/02GK103588602SQ201210289594
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月14日
【發(fā)明者】張勇, 張利軍, 王國清, 張永剛, 杜志國, 周先鋒, 劉俊杰 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司北京化工研究院