[發明專利]一種兩程爐管裂解爐系統和裂解方法

有效

• 申請號: 201711055162.5
• 申請日: 2017-11-01
• 公開（公告）號: CN109749769B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 張利軍;王國清;周叢;張永剛;杜志國;張兆斌;李蔚;劉俊杰;申東發
• 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: C10G9/14
• 分類號: C10G9/14;C10G9/20;C07C11/04;C07C4/04
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 王崇;李婉婉

本發明涉及裂解領域，具體地，涉及一種兩程爐管裂解爐系統和裂解方法。兩程爐管裂解爐系統包括兩程裂解爐管(4)、裂解原料源(1)、第一進出口切換閥(2)、第二進出口切換閥(6)和裂解產物收集裝置(7)；其中第一進出口切換閥的進口與裂解原料源相連，第一進出口切換閥的出口與第一程裂解爐管(401)的入口和第二程裂解爐管(402)的出口以可自由切換的方式分別相連；第二進出口切換閥的進口與第一程裂解爐管的入口和第二程裂解爐管的出口以可自由切換的方式分別相連，第二進出口切換閥的出口與裂解產物收集裝置相連；第一程裂解爐管的管內徑不大于第二程裂解爐管，之差不超過14mm。本發明能夠有效延長裂解爐的運行周期。

技術領域

本發明涉及裂解領域，具體地，涉及一種兩程爐管裂解爐系統和裂解方法。

背景技術

乙烯是石油化學工業的基礎原料。乙烯的產量、生產規模和技術標志著一個國家石油化工的發展水平。目前生產乙烯的方法以管式爐石油烴蒸汽裂解技術為主，據統計，世界上大約99％的乙烯和50％以上的丙烯通過該方法生產。

乙烯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。裂解原料和稀釋水蒸氣首先在對流段爐管內加熱，將原料氣化并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。管內通以裂解原料，管外用液體燃料或氣體燃料燃燒所放出的熱量來加熱管壁，而通過管壁的傳熱，將熱量傳遞給管內的反應物料。由于裂解反應溫度較高(約800℃-900℃，而且有向高溫發展的趨勢)，因此管壁溫度一定要更高，才能把熱量傳到管內去。爐膛內的傳熱過程主要是通過輻射方式來進行的。

眾所周知，裂解是指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。裂解目的是以生產乙烯、丙烯為主，同時還副產丁烯、丁二烯等烯烴和裂解汽油、柴油、燃料油等產品。石油烴裂解的化學反應是強吸熱反應，而且石油烴裂解反應有一次反應和二次反應之分，一般的說，一次反應是烴分子由大變小即鏈烷烴進行脫氫和斷鏈反應、環烷烴和芳烴進行脫氫開環反應，通過一次反應生產乙烯、丙烯等烯烴產品；二次反應是烴分子由小變大即烯烴、炔烴進行聚合、脫氫縮合反應以及環烷烴和芳烴進行脫氫縮合和脫氫稠環化反應等，反應導致生成焦碳，這一點對于裂解爐的正常運轉尤其不利，因為生成的焦碳附著在裂解爐管內壁，既增加了導熱阻力，也增加了反應系統的阻力。所以要求裂解反應在爐管中進行一次反應后盡量減少二次反應就降溫結束，這就要求較短的停留時間。

由于輻射段要在較短的停留時間內傳遞大量的熱，因此管壁的溫度較高，達到950℃～1100℃，高溫造成了管壁的附近二次反應發生嚴重，從而結焦，進而影響到裂解爐的烴分壓及運行周期等，如何能夠降低輻射段的熱負荷，將是減緩結焦延長運行周期的一個重要方向。

顯然，如何能夠避免結焦是解決裂解爐周期性停車的根本方法。

專利CN103773421A發明了一種用于乙烯裂解爐的兩程輻射段爐管，該爐管在第一程爐管和第二程爐管之間采用彎管連接，消除了輻射爐管高溫下產生的應力，延長了爐管的使用壽命，同時，由于采用彎管形式，管內反應物料流動波動較小，沒有流動滯留區域，降低了管內物料的停留時間，有利于烴類裂解反應，提高了目的產物的收率。

專利CN101723784A發明了一種乙烯裂解爐，該裂解爐的每個輻射段爐管包括一個第一程管和一個第二程管以及用于連接第一程管和第二程管的一個連接件。在高溫下，當第二程管向下膨脹時，連接件、第一程管均有規律的向同一方向運動，從而避免了爐管彎曲。該裂解爐具有運轉周期長、機械性能號和壽命長的優點。

上述可知，對于兩程爐管裂解爐，一般采用特殊的爐管結構或者特殊的強化傳熱元件來實現裂解爐的長周期運行。這樣的方式雖然能夠延長裂解爐的運轉周期，但畢竟有限，只是在原有基礎上的有限提高，對于工業生產而言，這樣的延長帶來的好處并不足夠，因此需要尋求新的方式來延長裂解爐的運行周期。

發明內容