[發明專利]一種蒸汽裂解方法

有效

• 申請號: 201210419844.0
• 申請日: 2012-10-29
• 公開（公告）號: CN103787807A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 周先鋒;王國清;張利軍;劉俊杰;楊沙沙;杜志國;張永剛
• 申請（專利權）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
• 主分類號: C07C4/04
• 分類號: C07C4/04;C07C11/04;C07C11/06;C07C11/16
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 王崇;王鳳桐

技術領域

本發明涉及一種蒸汽裂解方法。

背景技術

乙烯、丙烯和丁二烯等低碳烯烴是石油化學工業的重要基礎原料。目前，生產低碳烯烴的方法以管式爐石油烴蒸汽裂解工藝為主。據統計，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。

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所建立的生產裝置稱為乙烯裝置。該裝置的核心設備是管式裂解爐，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”），然后進入輻射段爐管裂解。在工業裂解爐輻射段內，通常排布了若干組構型相同的爐管。爐管內通入裂解原料，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的裂解原料。

眾所周知，裂解是指飽和石油烴在高溫條件下，發生碳鏈斷裂或脫氫反應生成烯烴及其他產物的過程。裂解的目的是以生產乙烯、丙烯為主，同時副產丁烯、丁二烯等烯烴和裂解汽油、柴油、燃料油等產品。

近年來，以丁二烯為單體的合成橡膠和合成樹脂迅猛發展，丁二烯產品的價格也節節攀升，丁二烯產品也成為乙烯裝置重要的利潤來源。不同的裂解原料相應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品中丁二烯的收率高達7%。對于那些通常認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高，比如，順丁烯的丁二烯收率能夠驚人地達到18%，因此如果希望增加丁二烯產量，可以將烯烴如順丁烯加到裂解爐進行裂解反應。

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，這些裂解原料在進料時的相態為氣相，無需在裂解爐的對流段進行汽化，裂解爐的對流段設計往往相對簡單；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料時的相態為液相，需要在裂解爐的對流段進行汽化，該裂解爐的對流段的設計往往相對比較復雜一些。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量太少。

一般而言，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：原料預熱段、鍋爐給水預熱段、稀釋蒸汽過熱段、超高壓蒸汽過熱段和混合加熱段。隨著技術的發展，裂解爐的對流段技術也不斷發展，一是裂解爐對流段的段數越來越多，比如原料預熱段會根據煙氣余熱的能量不同分為上原料預熱段、中原料預熱段和下原料預熱段；二是稀釋蒸汽的注入方式多樣化，根據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，容易引起結焦；在汽化末期，液相中的烴類組分較重，同樣容易引起結焦。然而裂解爐的對流段一旦出現嚴重結焦，不僅會嚴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量，達到某一極限時必須將裂解爐停爐進行機械清焦。因此需要開發出一種新的蒸汽裂解方法，以適應原料中混入烯烴組分工況下的操作。

對于多種不同的裂解原料進入裂解爐的對流段，現有技術中提出了一些實施方案。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，該方法采用三點分注法注入一次蒸汽和一點注入二次蒸汽的進料方式，使得裂解爐既能適應輕質原料，也能適應重質原料，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品的質量。

CN1501898A提出了一種輕質進料在用于裂解重質進料裂解的裂解爐中裂解的方法，該方法包括將一部分輕質進料在裂解爐對流段的進料入口送入，而將另外的輕質進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裂解原料由重質原料更換為輕質原料時，輕質原料如何進入裂解爐的問題，使得輕質原料通過原料預熱段時不至于有過大的壓降。