一種蒸汽裂解方法
【專利摘要】一種蒸汽裂解方法，該方法包括：將液體裂解原料與水蒸氣混合，并將得到的裂解原料混合物在所述對(duì)流段內(nèi)加熱至橫跨溫度，將加熱后的裂解原料混合物加到輻射段進(jìn)行裂解反應(yīng)，然后將得到的裂解反應(yīng)產(chǎn)物注入所述急冷裝置進(jìn)行冷卻分離，其中，所述方法還包括：在輻射段的入口處和/或出口處加入加熱后的烯烴或者加熱后的烯烴和水蒸氣的混合物。根據(jù)本發(fā)明提供的所述方法，通過在輻射段的出口處和/或入口處引入烯烴，不會(huì)導(dǎo)致裂解爐的對(duì)流段和急冷裝置內(nèi)產(chǎn)生結(jié)焦，而且可以實(shí)現(xiàn)對(duì)來自輻射段的高溫裂解產(chǎn)物的熱量的有效利用，并提高丁二烯收率。
【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(jì)，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(duì)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(duì)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(shí)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(jià)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(rùn)來源。不同的裂解原料相應(yīng)的丁二烯收率也不盡相同，對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(tái)液體裂解爐和一臺(tái)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(shí)的相態(tài)為氣相，無需在裂解爐的對(duì)流段進(jìn)行汽化，裂解爐的對(duì)流段設(shè)計(jì)往往相對(duì)簡(jiǎn)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(shí)的相態(tài)為液相，需要在裂解爐的對(duì)流段進(jìn)行汽化，該裂解爐的對(duì)流段的設(shè)計(jì)往往相對(duì)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(duì)流段的作用主要有兩個(gè)，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(duì)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(gè)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(duì)流段技術(shù)也不斷發(fā)展，一是裂解爐對(duì)流段的段數(shù)越來越多，比如原料預(yù)熱段會(huì)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(duì)流段的結(jié)焦，對(duì)于石腦油、柴油以及加氫尾油等液體原料，其在對(duì)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(duì)流段一旦出現(xiàn)嚴(yán)重結(jié)焦，不僅會(huì)嚴(yán)重影響對(duì)流段的傳熱過程，而且會(huì)引起對(duì)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(shí)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(duì)于多種不同的裂解原料進(jìn)入裂解爐的對(duì)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(duì)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(shí)不需要更換管線。該專利申請(qǐng)的方法僅是蒸汽注入方式的改變，不影響整個(gè)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(duì)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(duì)流段。該專利申請(qǐng)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(shí)，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(shí)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(duì)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(shí)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(duì)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(shí)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(huì)發(fā)生結(jié)焦的問題。
[0012]通常，裂解原料在裂解爐的對(duì)流段預(yù)熱后進(jìn)入裂解爐的輻射段進(jìn)行裂解反應(yīng)，裂解原料在裂解爐的輻射段吸熱溫度升高，從而發(fā)生裂解反應(yīng)，生成小分子的裂解目標(biāo)產(chǎn)物，如乙烯、丙烯以及丁二烯等。而裂解爐的輻射段出口的裂解氣在高溫下發(fā)生二次反應(yīng)生成非目標(biāo)產(chǎn)物，因此，在裂解爐的輻射段出口需要將高溫裂解氣快速冷卻以避免由于發(fā)生過多的二次反應(yīng)而影響目標(biāo)產(chǎn)物的收率。裂解氣的急冷可以采用直接急冷法和間接急冷法，直接急冷法就是將冷劑與裂解氣直接接觸，使裂解氣急速冷卻；間接急冷法就是用冷劑通過器壁間接與裂解氣接觸，使裂解氣急速冷卻。通常情況下，為了回收高溫裂解氣的熱量，以提高裂解爐的熱效率和降低產(chǎn)品成本，都采用急冷換熱器進(jìn)行間接急冷，即利用輸送管線換熱器(TLE)對(duì)裂解氣進(jìn)行急冷并回收熱量發(fā)生蒸汽。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]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(huì)發(fā)生結(jié)焦的問題，提供一種新的蒸汽裂解方法。
[0014]本發(fā)明提供了一種蒸汽裂解方法，該方法在裂解設(shè)備中實(shí)施，所述裂解設(shè)備包括裂解爐、急冷裝置和加熱裝置，所述裂解爐包括對(duì)流段和輻射段，所述方法包括:將液體裂解原料與水蒸氣混合，并將得到的裂解原料混合物在所述對(duì)流段內(nèi)加熱至橫跨溫度，將加熱后的裂解原料混合物加到輻射段進(jìn)行裂解反應(yīng)，然后將得到的裂解反應(yīng)產(chǎn)物注入所述急冷裝置進(jìn)行冷卻分離，其中，所述方法還包括以下兩個(gè)過程中的至少一個(gè):
[0015]( I)將烯烴在加熱裝置中進(jìn)行加熱，并且在將所述加熱后的裂解原料混合物加到輻射段之前，將所述加熱后的裂解原料混合物與加熱后的烯烴或者加熱后的烯烴和水蒸氣的混合物混合；
[0016](2)將烯烴在加熱裝置中進(jìn)行加熱，在將所述裂解反應(yīng)產(chǎn)物注入所述急冷裝置之前，將所述裂解反應(yīng)產(chǎn)物與加熱后的烯烴或者加熱后的烯烴和水蒸氣的混合物接觸反應(yīng)。
[0017]在本發(fā)明提供的所述蒸汽裂解方法中，在過程(I)中，烯烴是在輻射段的入口處加入的，因此烯烴的加入并不會(huì)導(dǎo)致裂解爐的對(duì)流段內(nèi)發(fā)生結(jié)焦。而且，在裂解爐的輻射段內(nèi)，烯烴會(huì)與液體裂解原料發(fā)生共裂解，能夠獲得較高的丁二烯收率，特別是，當(dāng)烯烴含有一定量的1- 丁烯和/或2- 丁烯時(shí)，丁二烯收率可以得到顯著提高。
[0018]在本發(fā)明提供的所述蒸汽裂解方法中，對(duì)于過程(2)，眾所周知，裂解反應(yīng)是強(qiáng)吸熱反應(yīng)，如果能夠?qū)⑿〔糠至呀庠现苯幼⑷肓呀鉅t的輻射段出口處，將能夠在增加裂解產(chǎn)品的同時(shí)降低裂解氣的溫度，以達(dá)到充分利用裂解氣的高溫?zé)崮艿哪康摹Ｈ欢绻苯訉⒊Ｒ?guī)的液體裂解原料注入裂解爐的輻射段出口處，由于輻射段出口處的裂解溫度會(huì)由于液體裂解原料的注入而顯著降低，使得輻射段出口處的裂解反應(yīng)過程會(huì)產(chǎn)生較多的液相裂解產(chǎn)品，從而增加了急 冷裝置的結(jié)焦速率，進(jìn)而會(huì)影響整個(gè)裂解設(shè)備的運(yùn)行周期。
[0019]為此，在過程(2)中，通過將烯烴注入裂解爐的輻射段出口處，烯烴與由輻射段產(chǎn)生的裂解反應(yīng)產(chǎn)物混合后會(huì)發(fā)生裂解反應(yīng)，由于烯烴本身所需的裂解溫度較低，而且烯烴裂解后不會(huì)產(chǎn)生液相裂解產(chǎn)品，因此，本發(fā)明的所述蒸汽裂解方法中的過程(2 )不僅能夠有效利用由輻射段產(chǎn)生的裂解反應(yīng)產(chǎn)物的高溫?zé)崃?，增加裂解產(chǎn)品，而且還能夠減緩急冷裝置的結(jié)焦；而且，當(dāng)烯烴與水蒸氣一起加入時(shí)，能夠進(jìn)一步減緩結(jié)焦。
[0020]另外，在步驟(2)中，通過在輻射段出口處加入烯烴，烯烴會(huì)與來自輻射段的裂解產(chǎn)物進(jìn)一步發(fā)生共裂解，產(chǎn)生丁二烯，從而能夠獲得較高的丁二烯收率，特別是，當(dāng)烯烴含有一定量的1- 丁烯和/或2- 丁烯時(shí)，丁二烯收率可以得到顯著提高。
[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(duì)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(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0023]圖1是已有技術(shù)中包括裂解爐和急冷裝置的裂解設(shè)備的示意圖以及物料流向示意圖；
[0024]圖2是本發(fā)明中包括裂解爐和急冷裝置的裂解設(shè)備的示意圖以及物料流向示意圖。
[0025]附圖標(biāo)記說明[0026]I液體裂解原料2 鍋爐給水 3 水蒸氣
[0027]4高壓蒸汽5 風(fēng)機(jī)6 汽包
[0028]7急冷裝置8 煙氣橫跨段 9 輻射段
[0029]10對(duì)流段11 原料預(yù)熱段
[0030]12鍋爐給水預(yù)熱段 13 稀釋蒸汽過熱段
[0031]14超高壓蒸汽過熱段 15 混合加熱段
[0032]16烯烴17 裂解氣總管
【具體實(shí)施方式】
[0033]以下結(jié)合附圖對(duì)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】?jī)H用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0034]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(duì)于各部件本身的輪廓的內(nèi)、外。
[0035]圖2為包括裂解爐的裂解設(shè)備的示意圖以及物料流向示意圖。所述裂解設(shè)備包括裂解爐、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(duì)流段10和輻射段
9。裂解原料經(jīng)過對(duì)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，將由所述裂解原料經(jīng)過對(duì)流段10預(yù)熱后得到的物料進(jìn)一步加熱以發(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(duì)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(duì)流段10。所述急冷裝置7優(yōu)選為急冷換熱器，也即間接急冷裝置。
[0036]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(duì)流段10通常設(shè)置有用于回收熱量的多個(gè)段。通常，所述對(duì)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(gè)或多個(gè)。所述原料預(yù)熱段11通常用于對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(shí)，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。
[0037]而且，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要，所述對(duì)流段10可以設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)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(shí)，在所述對(duì)流段10內(nèi)設(shè)置多個(gè)原料預(yù)熱段11，每個(gè)原料預(yù)熱段11分別對(duì)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(gè)原料預(yù)熱段不能預(yù)熱至目標(biāo)溫度時(shí)，需要在所述對(duì)流段10內(nèi)設(shè)置多個(gè)原料預(yù)熱段11，以對(duì)所述裂解原料進(jìn)行多次預(yù)熱。
[0038]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(duì)流段10內(nèi)設(shè)置一個(gè)或多個(gè)超高壓蒸汽過熱段14。
[0039]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(duì)流段10內(nèi)設(shè)置一個(gè)或多個(gè)混合加熱段。
[0040]在所述裂解爐中，當(dāng)所述對(duì)流段10內(nèi)設(shè)置有兩個(gè)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(shí)，各個(gè)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(shí)，則可以將該段設(shè)置在靠近所述煙氣橫跨段8的位置，因?yàn)榭拷鰺煔鈾M跨段8的位置煙氣的溫度相對(duì)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(shí)，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?yàn)殡x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2所示，在所述對(duì)流段10中，沿著高溫?zé)煔獾牧鲃?dòng)方向，依次設(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。
[0041]根據(jù)本發(fā)明的所述蒸汽裂解方法在裂解設(shè)備中實(shí)施，所述裂解設(shè)備包括裂解爐、急冷裝置7和加熱裝置(未示出)，所述裂解爐包括對(duì)流段10和輻射段9，所述方法包括:將液體裂解原料與水蒸氣混合，并將得到的裂解原料混合物在所述對(duì)流段10內(nèi)加熱至橫跨溫度，并將加熱后的裂解原料混合物加到輻射段9進(jìn)行裂解反應(yīng)，然后將得到的裂解反應(yīng)產(chǎn)物注入所述急冷裝置7進(jìn)行冷卻分離，其中，所述方法還包括以下兩個(gè)過程中的至少一個(gè):
[0042]( I)將烯烴在加熱裝置中進(jìn)行加熱，并且在將所述加熱后的裂解原料混合物加到輻射段之前，將所述加熱后的裂解原料混合物與加熱后的烯烴或者加熱后的烯烴和水蒸氣的混合物混合；
[0043](2)將烯烴在加 熱裝置中進(jìn)行加熱，在將所述裂解反應(yīng)產(chǎn)物注入所述急冷裝置之前，將所述裂解反應(yīng)產(chǎn)物與加熱后的烯烴或者加熱后的烯烴和水蒸氣的混合物接觸反應(yīng)。
[0044]在本發(fā)明中，液體裂解原料單獨(dú)進(jìn)入所述對(duì)流段10進(jìn)行熱交換的過程稱為預(yù)熱過程，水蒸氣與液體裂解原料混合在一起(也即裂解原料混合物)進(jìn)入所述對(duì)流段10進(jìn)行熱交換的過程稱為加熱過程。
[0045]在本發(fā)明的所述方法中，過程(I)是在輻射段9的入口處加入烯烴或者烯烴和水蒸氣的混合物，過程(2)是在輻射段9的出口處加入烯烴或者烯烴和水蒸氣的混合物。所述烯烴是經(jīng)過加熱裝置加熱過的。
[0046]在本發(fā)明的所述方法中，在過程(I)和過程(2)中，所述烯烴經(jīng)過所述加熱裝置加熱后的溫度各自可以為120-250°C，優(yōu)選為150-200°C。用于加熱所述烯烴的加熱裝置可以為各種常規(guī)的加熱裝置，例如可以為蒸發(fā)器。在優(yōu)選情況下，將所述烯烴注入蒸發(fā)器中進(jìn)行汽化，然后單獨(dú)或者與水蒸氣混合后注入所述輻射段9的入口處和/或出口處。
[0047]當(dāng)本發(fā)明的所述蒸汽裂解方法同時(shí)包括過程(I)和過程(2)時(shí)，過程(I)和過程
(2)中的烯烴可以在同一個(gè)加熱裝置中進(jìn)行加熱。
[0048]在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述蒸汽裂解方法還包括:在將所述液體裂解原料與水蒸氣混合之前，將所述液體裂解原料在所述對(duì)流段10內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱。根據(jù)該實(shí)施方式，通過使液體裂解原料在與水蒸氣混合之前事先進(jìn)行預(yù)熱，可以達(dá)到減輕結(jié)焦的目的。優(yōu)選地，所述液體裂解原料經(jīng)過所述對(duì)流段10預(yù)熱后的溫度為120-300°c，更優(yōu)選為150-250°c。[0049]在本發(fā)明中，當(dāng)所述蒸汽裂解方法包括過程(I)時(shí)，所述對(duì)流段10內(nèi)優(yōu)選設(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，所述蒸汽裂解方法優(yōu)選包括:
[0050]( I)將液體裂解原料在所述原料預(yù)熱段11內(nèi)預(yù)熱；
[0051](2)將水蒸氣在所述稀釋蒸汽過熱段13內(nèi)預(yù)熱；
[0052](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)熱的水蒸氣混合，并將得到的裂解原料混合物在所述混合預(yù)熱段15內(nèi)加熱，使得所述裂解原料混合物汽化并加熱至橫跨溫度；
[0053](4)將烯烴在加熱裝置中進(jìn)行加熱，并且選擇性地將加熱后的烯烴與水蒸氣混合；
[0054](5)將步驟(3)得到的汽化的裂解原料混合物與加熱后的烯烴或者加熱后的烯烴和水蒸氣的混合物混合，并將得到的混合物加到輻射段9進(jìn)行裂解反應(yīng)；
[0055](6)將步驟(5)得到的裂解反應(yīng)產(chǎn)物注入所述急冷裝置7中進(jìn)行冷卻分離。
[0056]在上述實(shí)施方式中，步驟(1)、步驟(2)和步驟(4)沒有嚴(yán)格限定的先后操作順序，優(yōu)選地，步驟(1)、步驟(2 )和步驟(4 )同步進(jìn)行。
[0057]在本發(fā)明中，當(dāng)所述蒸汽裂解方法包括過程(2)時(shí)，所述對(duì)流段10內(nèi)優(yōu)選設(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，所述蒸汽裂解方法優(yōu)選包括:
[0058]( I)將液體裂解原料在所述原料預(yù)熱段11內(nèi)預(yù)熱；
[0059](2)將水蒸氣在所述稀釋蒸汽過熱段13內(nèi)預(yù)熱；
[0060](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)熱的水蒸氣混合，并將得到的裂解原料混合物在所述混合預(yù)熱段15內(nèi)加熱，使得所述裂解原料混合物汽化并加熱至橫跨溫度；
[0061](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)；
[0062](5)將烯烴在加熱裝置中進(jìn)行加熱，并且選擇性地將加熱后的烯烴與水蒸氣混合；
[0063](6)將步驟(4)得到的裂解反應(yīng)產(chǎn)物與加熱后的烯烴或者加熱后的烯烴和水蒸氣的混合物接觸反應(yīng)，然后將反應(yīng)后得到的產(chǎn)物注入所述急冷裝置7中進(jìn)行冷卻分離。
[0064]在上述實(shí)施方式中，步驟(1)、步驟(2)和步驟(5)沒有嚴(yán)格限定的先后操作順序，優(yōu)選地，步驟(1)、步驟(2 )和步驟(5 )同步進(jìn)行。
[0065]在較優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述蒸汽裂解方法同時(shí)包括過程(I)和(2)，此時(shí)，所述對(duì)流段10內(nèi)優(yōu)選設(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，所述蒸汽裂解方法優(yōu)選包括:
[0066]( I)將液體裂解原料在所述原料預(yù)熱段11內(nèi)預(yù)熱；
[0067](2)將水蒸氣在所述稀釋蒸汽過熱段13內(nèi)預(yù)熱；
[0068](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)熱的水蒸氣混合，并將得到的裂解原料混合物在所述混`合預(yù)熱段15內(nèi)加熱，使得所述裂解原料混合物汽化并加熱至橫跨溫度；
[0069](4)將烯烴在加熱裝置中進(jìn)行加熱，并且選擇性地將加熱后的烯烴與水蒸氣混合；
[0070](5)將步驟(3)得到的汽化的裂解原料混合物與加熱后的烯烴或者加熱后的烯烴和水蒸氣的混合物混合，并將得到的混合物加到輻射段9進(jìn)行裂解反應(yīng)；
[0071](6)將步驟(5)得到的裂解反應(yīng)產(chǎn)物與加熱后的烯烴或者加熱后的烯烴和水蒸氣的混合物接觸反應(yīng)，然后將反應(yīng)后得到的產(chǎn)物注入所述急冷裝置7中進(jìn)行冷卻分離。
[0072]在上述較優(yōu)選的實(shí)施方式中，步驟(1)、步驟(2)和(4)沒有嚴(yán)格限定的先后操作順序，優(yōu)選地，步驟(1)、步驟(2 )和(4 )同步進(jìn)行。
[0073]對(duì)于上述較優(yōu)選的實(shí)施方式，具體地，如圖2所示，在所述對(duì)流段10中，將液體裂解原料I經(jīng)過原料預(yù)熱段11進(jìn)行預(yù)熱，同時(shí)將水蒸氣3經(jīng)過稀釋蒸汽過熱段13進(jìn)行預(yù)熱，之后將經(jīng)過所述原料預(yù)熱段11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)熱的水蒸氣3混合，得到裂解原料混合物；接著將所述裂解原料混合物經(jīng)過混合加熱段15進(jìn)行加熱，以將裂解原料混合物加熱至橫跨溫度，然后與一股經(jīng)過加熱裝置加熱后的烯烴或者經(jīng)過加熱裝置加熱后的烯烴和水蒸氣的混合物混合，并將得到的混合物注入輻射段9中進(jìn)行裂解反應(yīng)；然后，將得到的裂解反應(yīng)產(chǎn)物與另一股經(jīng)過加熱裝置加熱后的烯烴或者經(jīng)過加熱裝置加熱后的烯烴和水蒸氣的混合物接觸反應(yīng)，然后將得到的反應(yīng)產(chǎn)物注入所述急冷裝置7進(jìn)行冷卻分離。
[0074]另外，在上述實(shí)施方式中，為了充分利用所述對(duì)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通過超高壓蒸汽過熱段14進(jìn)行加熱，得到超高壓過熱蒸汽。在這種情況下，在所述對(duì)流段10中，沿著高溫?zé)煔獾牧鲃?dòng)方向，優(yōu)選依次設(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。
[0075]在本發(fā)明提供的所述方法中，在將液體裂解原料與水蒸氣混合的過程中，所述液體裂解原料與水蒸氣的用量的重量比可以為1-4:1，優(yōu)選為1.5-2.5:1。
[0076]在過程(I)中，所`述烯烴與所述液體裂解原料的用量的重量比可以為0.001-0.5:1，優(yōu)選為0.01-0.4:1 ;水蒸氣與所述烯烴的用量的重量比為0-5:1，優(yōu)選為0.1-3:1。
[0077]在過程(2)中，所述烯烴與所述液體裂解原料的用量的重量比可以為0.001-0.2:1，優(yōu)選為0.01-0.1:1 ;水蒸氣與所述烯烴的用量的重量比為0-5:1，優(yōu)選為0.1-3:1。
[0078]在本發(fā)明提供的所述方法中，所述輻射段9內(nèi)的裂解反應(yīng)與常規(guī)的蒸汽裂解方法中裂解爐的輻射段9中發(fā)生的裂解反應(yīng)基本相同，因此，所述裂解反應(yīng)可以按照常規(guī)的裂解反應(yīng)條件實(shí)施。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560-660°C，優(yōu)選為580-640°C;所述輻射段的出口溫度為780-850°C，優(yōu)選為790_840°C;反應(yīng)時(shí)間(也即進(jìn)入輻射段9內(nèi)的反應(yīng)物料在所述輻射段9中的停留時(shí)間)為0.1-0.5秒，優(yōu)選為0.2-0.3秒。
[0079]在過程(2)中，來自輻射段9的裂解反應(yīng)產(chǎn)物與所述加熱后的烯烴或者所述加熱后的烯烴和水蒸氣的混合物接觸反應(yīng)的時(shí)間比較短，可以為0.1秒以下，優(yōu)選為0.001-0.05秒。所述接觸反應(yīng)的時(shí)間是指來自輻射段9的裂解反應(yīng)產(chǎn)物與在輻射段9的出口處加入的含烯烴的物流(即所述加熱后的烯烴或者所述加熱后的烯烴和水蒸氣的混合物)的混合物在進(jìn)入所述急冷裝置7之前二者的混合接觸時(shí)間。
[0080]在本發(fā)明提供的所述方法中，在過程(I)和過程(2)中，所述烯烴可以相同或不同，而且各自可以為各種常規(guī)的烯烴，例如可以為C4-C6的烯烴。在優(yōu)選情況下，過程(I)和過程(2)的所述烯烴相同，且都含有10重量％以上的1- 丁烯和/或2-丁烯，更優(yōu)選都含有50重量％以上的1- 丁烯和/或2- 丁烯。這樣的烯烴例如可以為常規(guī)的混合C4烯烴。當(dāng)過程(1)和過程(2)的所述烯烴包含上述含量的1- 丁烯和/或2- 丁烯時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的所述方法能夠顯著提高丁二烯的收率。
[0081]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。
[0082]以下通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0083]實(shí)施例1
[0084]本實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的所述蒸汽裂解方法。
[0085]采用對(duì)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:
[0086]將混合C4烯烴16 (組成如表1所示)加入蒸發(fā)器中進(jìn)行汽化，得到溫度為180°C的混合C4烯烴，然后將該混合C4烯烴與水蒸氣3混合，得到含烯烴的物流。
[0087]將60°C的石腦油I (相關(guān)參數(shù)如表2所示)經(jīng)過原料預(yù)熱段11進(jìn)行預(yù)熱；同時(shí)將水蒸氣3經(jīng)過稀釋蒸汽過熱段13進(jìn)行預(yù)熱；然后將經(jīng)過預(yù)熱的石腦油與經(jīng)過預(yù)熱的水蒸氣混合，并將得到的裂解原料混合物經(jīng)過混合加熱段15加熱至橫跨溫度，接著與第一股含烯烴的物流混合，并將得到的混合物注入輻射段9進(jìn)行裂解反應(yīng)；然后將得到的裂解反應(yīng)產(chǎn)物與第二股含烯烴的物流混合并發(fā)生反應(yīng)，之后將反應(yīng)得到的產(chǎn)物注入急冷換熱器7中進(jìn)行冷卻分離，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。其中，石腦油的投料量為43130kg/h，在對(duì)流段10注入的水蒸氣的量為22700kg/h ;在第一股含烯烴的物流中，所述混合C4烯烴的注入量為2270kg/h，水蒸氣的注入量為2270kg/h ;在第二股含烯烴的物流中，所述混合C4烯烴的注入量為1362kg/h，水蒸氣的注入量為2270kg/h，橫跨溫度(XOT)為590°C，裂解爐的輻射段的出口溫度(COT)為830°C，輻射段9中的裂解反應(yīng)時(shí)間為0.24秒。裂解爐的其他工藝參數(shù)如表3所示，通過對(duì)裂解氣進(jìn)行分離和分析得知，裂解氣的組成如表4所示。
[0088]表1
【權(quán)利要求】
1.一種蒸汽裂解方法，該方法在裂解設(shè)備中實(shí)施，所述裂解設(shè)備包括裂解爐、急冷裝置和加熱裝置，所述裂解爐包括對(duì)流段和輻射段，所述方法包括:將液體裂解原料與水蒸氣混合，并將得到的裂解原料混合物在所述對(duì)流段內(nèi)加熱至橫跨溫度，將加熱后的裂解原料混合物加到輻射段進(jìn)行裂解反應(yīng)，然后將得到的裂解反應(yīng)產(chǎn)物注入所述急冷裝置進(jìn)行冷卻分離，其特征在于，所述方法還包括以下兩個(gè)過程中的至少一個(gè): (1)將烯烴在加熱裝置中進(jìn)行加熱，并且在將所述加熱后的裂解原料混合物加到輻射段之前，將所述加熱后的裂解原料混合物與加熱后的烯烴或者加熱后的烯烴和水蒸氣的混合物混合； (2)將烯烴在加熱裝置中進(jìn)行加熱，在將所述裂解反應(yīng)產(chǎn)物注入所述急冷裝置之前，將所述裂解反應(yīng)產(chǎn)物與加熱后的烯烴或者加熱后的烯烴和水蒸氣的混合物接觸反應(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:在將所述液體裂解原料與水蒸氣混合之前，將所述液體裂解原料在所述對(duì)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(duì)流段預(yù)熱后的溫度為 120-300°C，優(yōu)選為 150-250°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在過程(I)和過程(2)中，所述烯烴經(jīng)過所述加熱裝置加熱后的溫度各自為120-250°C，優(yōu)選為150-200°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在將液體裂解原料與水蒸氣混合的過程中，所述液體裂解原料與水蒸氣的用量的重量比為1-4:1，優(yōu)選為1.5-2.5:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5 所述的方法，其中，在過程(I)中，所述烯烴與所述液體裂解原料的用量的重量比為0.001-0.5:1，優(yōu)選為0.01-0.4:1 ;水蒸氣與所述烯烴的用量的重量比為0-5:1，優(yōu)選為0.1-3:1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的方法，其中，在過程(2)中，所述烯烴與所述液體裂解原料的用量的重量比為0.001-0.2:1，優(yōu)選為0.01-0.1:1 ;水蒸氣與所述烯烴的用量的重量比為0-5:1，優(yōu)選為0.1-3:1。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)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560-660°C，優(yōu)選為580-640°C ;所述輻射段的出口溫度為780_850°C，優(yōu)選為790-840 0C ;反應(yīng)時(shí)間為0.1-0.5秒，優(yōu)選為0.2-0.3秒。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，在過程(I)和過程(2)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。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任意一項(xiàng)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。
【文檔編號(hào)】C07C11/16GK103787806SQ201210419833
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月29日
【發(fā)明者】王國(guó)清, 張利軍, 劉俊杰, 杜志國(guó), 李蔚, 周叢, 楊沙沙 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司北京化工研究院