[發明專利]蒸汽裂解制烯烴模擬試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 202010556727.3
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111892470B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 萬書寶;代躍利;汲永剛;張永軍;孫恩浩;褚洪嶺;何玉蓮;孫淑坤;徐顯明;李振業
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: C07C4/04
• 分類號: C07C4/04;C07C11/02;G01K7/02
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 高龍鑫;王玉雙

本發明公開了一種蒸汽裂解制烯烴模擬試驗裝置及方法，試驗裝置包括：進料系統，包括至少一原料進料管線和一水進料管線；裂解反應系統，包括依次連通的對流段、橫跨段和輻射段，所述原料進料管線與所述橫跨段的一入口連通，所述水進料管線與所述對流段的一入口連通；冷卻分離系統，與所述輻射段的一出口連通。本發明試驗裝置可用于不同種類裂解原料裂解性能的評價及其裂解工藝參數優化，并能夠模擬不同的乙烯蒸汽裂解爐型，為蒸汽裂解工業爐提供原料裂解評價數據，指導工業裂解爐運行參數優化，并預測產物收率。

技術領域

本發明涉及一種蒸汽裂解制烯烴模擬試驗裝置及方法，具體涉及一種可做多種裂解原料模擬評價的蒸汽裂解模擬實驗裝置及利用該裝置進行裂解模擬實驗的工藝方法。

背景技術

乙烯工業是石油化工發展的龍頭，在國民經濟中占有重要的地位，是衡量一個國家的石油化工發展水平的重要標志。烴類的蒸汽裂解是生產乙烯的傳統技術，其以乙烷、碳三碳四、輕烴、石腦油、輕柴油、加氫尾油等烴類為原料，具有較高的乙烯收率，并聯產丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯、C₅、C₉等基本化工原料，在石油化工中具有舉足輕重的作用。據統計，世界上大約95％的乙烯是通過蒸汽裂解生產，而我國蒸汽裂解制乙烯的產能比重超過70％。隨著乙烯裂解裝置產能規模的不斷擴大，乙烯裂解原料的供應呈現短缺的趨勢，為彌補這一問題，乙烯裂解原料逐漸朝向重質化、多元化方向發展。由于裂解原料成分的復雜化及其來源的頻繁變化，加之各股原料批量較小，無法做到差異化原料的優化利用，使得裂解裝置缺乏合理的運行方案，裝置運行出現收率低、能耗高、經濟效益差而被迫降低生產負荷，甚至停工的情況。應用蒸汽裂解模擬實驗裝置，進行乙烯原料裂解性能評價，可靈活準確的模擬乙烯生產裝置運行工況，為生產裝置提供模擬試驗數據，并為優化乙烯裝置裂解爐的工藝參數，降低能耗和物耗，提高裝置的整體經濟效益提供了強大的技術支持。

切實有效的蒸汽裂解模擬裝置是保證裂解數據準確有效的必要條件。近年來，有研究者公開了幾種蒸汽裂解模擬評價裝置，其中，專利CN107880926A公開了一種用于蒸汽裂解烴的小型試驗裝置。該裝置包括進樣機構、裂解機構、冷卻機構和氣液分離機構，其中，進樣機構由原料罐和恒流泵組成，水和液態烴按比例直接進入油水混合器，原料經充分混合后進入裂解機構；裂解機構包括可拆卸的裂解反應管路以及用于加熱裂解反應管路的直流電機，直流電機通過銅電極焊接于裂解反應管路兩端，通過直流電機加熱反應管路；裂解產物通過帶有過濾器的排式冷凝器實現降溫。該發明采用直流電機對原料混合物迅速升溫，可在極短時間內將常溫原料加熱成高溫熱流體，使其反應管路同時實現預熱和裂解。但由于該發明結構的特殊性，需要在反應管路的一端安裝絕緣接頭，避免連接管路形成電路回路。此外，該發明適用于粘度小的、凝固點高的液態烴裂解性能研究。其高效的加熱方式及其結構形式與工業裂解爐差異較大，不太適用于指導工業裂解爐工藝參數模擬優化。

專利CN107541240A和CN107541239A公開了一種蒸汽熱裂解模擬實驗裝置，其包括順序連接的原料進料裝置、裂解爐、產物急冷裝置和產物分離回收裝置。該發明特點在于其產物急冷裝置包括直接急冷系統和間接急冷器，而直接急冷系統是將急冷水注水管豎直插入裂解爐管出料口，插入一端的端部呈圓錐形，圓錐形端部的底面圓周上均勻設有注水孔，急冷水經注水孔直接噴入裂解爐管中，高溫裂解氣經急冷水快速急冷后進入間接急冷器，即該直接急冷系統采用冷卻介質與高溫裂解氣直接接觸的降溫方式。該方法具有冷卻效率高的優勢，有利于減少冷卻器數量，縮小裝置體積。但急冷水與高溫裂解氣直接接觸使得急冷水形成蒸氣迅速膨脹，引起急冷系統壓力變化，對急冷系統的密封材質要求較高。此外，過量的急冷水將會產生大量的含油廢水，且不利于后續油水分離及裝置稀釋比與裂解液相產物收率的核算與計算。