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流段內加熱至橫跨溫度，將加熱后的裂解原料混合物加到輻射段進行裂解反應，然后將得到的裂解反應產物注入所述急冷裝置進行冷卻分離，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，不會導致裂解爐的對流段和急冷裝置內產生結焦，而且可以實現對來自輻射段的高溫裂解產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
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種蒸汽裂解方法。
【背景技術】
[0002]乙烯、丙烯和丁二烯等低碳烯烴是石油化學工業(yè)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。
[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(yè)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。
[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。
[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，丁二烯產品的價格也節(jié)節(jié)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。
[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，這些裂解原料在進料時的相態(tài)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(tài)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。
[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(fā)展，裂解爐的對流段技術也不斷發(fā)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(fā)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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]US2009/0178956A1提出了一種用于減少液體裂解原料在對流段結焦的方法，該方法是將液體原料在單獨預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焦前兆體的形成，降低甚至消除液體原料在對流段的結焦。
[0011]目前的蒸汽裂解方法都集中于如何使得裂解爐適應更多的不同性質的原料，如從輕質原料到重質原料等，或者裂解爐在使用重質原料時如何減緩或者消除結焦的發(fā)生。然而，已有技術中并不涉及將烯烴作為部分裂解原料注入裂解爐中進行蒸汽裂解的方法，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)生結焦的問題。
[0012]通常，裂解原料在裂解爐的對流段預熱后進入裂解爐的輻射段進行裂解反應，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，生成小分子的裂解目標產物，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)生二次反應生成非目標產物，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)生過多的二次反應而影響目標產物的收率。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品成本，都采用急冷換熱器進行間接急冷，即利用輸送管線換熱器(TLE)對裂解氣進行急冷并回收熱量發(fā)生蒸汽。
【發(fā)明內容】

[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發(fā)生結焦的問題，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，該方法在裂解設備中實施，所述裂解設備包括裂解爐、急冷裝置和加熱裝置，所述裂解爐包括對流段和輻射段，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流段內加熱至橫跨溫度，將加熱后的裂解原料混合物加到輻射段進行裂解反應，然后將得到的裂解反應產物注入所述急冷裝置進行冷卻分離，其中，所述方法還包括以下兩個過程中的至少一個:
[0015]( I)將烯烴在加熱裝置中進行加熱，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行加熱，在將所述裂解反應產物注入所述急冷裝置之前，將所述裂解反應產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。
[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導致裂解爐的對流段內發(fā)生結焦。而且，在裂解爐的輻射段內，烯烴會與液體裂解原料發(fā)生共裂解，能夠獲得較高的丁二烯收率，特別是，當烯烴含有一定量的1- 丁烯和/或2- 丁烯時，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，對于過程(2)，眾所周知，裂解反應是強吸熱反應，如果能夠將小部分裂解原料直接注入裂解爐的輻射段出口處，將能夠在增加裂解產品的同時降低裂解氣的溫度，以達到充分利用裂解氣的高溫熱能的目的。然而，如果直接將常規(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過程會產生較多的液相裂解產品，從而增加了急 冷裝置的結焦速率，進而會影響整個裂解設備的運行周期。
[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，烯烴與由輻射段產生的裂解反應產物混合后會發(fā)生裂解反應，由于烯烴本身所需的裂解溫度較低，而且烯烴裂解后不會產生液相裂解產品，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生的裂解反應產物的高溫熱量，增加裂解產品，而且還能夠減緩急冷裝置的結焦；而且，當烯烴與水蒸氣一起加入時，能夠進一步減緩結焦。
[0020]另外，在步驟(2)中，通過在輻射段出口處加入烯烴，烯烴會與來自輻射段的裂解產物進一步發(fā)生共裂解，產生丁二烯，從而能夠獲得較高的丁二烯收率，特別是，當烯烴含有一定量的1- 丁烯和/或2- 丁烯時，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)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0023]圖1是已有技術中包括裂解爐和急冷裝置的裂解設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備的示意圖以及物料流向示意圖。
[0025]附圖標記說明[0026]I液體裂解原料2 鍋爐給水 3 水蒸氣
[0027]4高壓蒸汽5 風機6 汽包
[0028]7急冷裝置8 煙氣橫跨段 9 輻射段
[0029]10對流段11 原料預熱段
[0030]12鍋爐給水預熱段 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
【具體實施方式】
[0033]以下結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[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、外”是指相對于各部件本身的輪廓的內、外。
[0035]圖2為包括裂解爐的裂解設備的示意圖以及物料流向示意圖。所述裂解設備包括裂解爐、急冷換熱器7、汽包6、風機5和裂解氣總管17，所述裂解爐包括對流段10和輻射段
9。裂解原料經過對流段10進入輻射段9。在輻射段9內，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過對流段10預熱后得到的物料進一步加熱以發(fā)生裂解反應。裂解產物注入急冷換熱`器7中進行冷卻，分離成裂解氣和蒸汽。蒸汽進入汽包6中進行氣液分離，分離出的高壓蒸汽可以進入對流段進行加熱，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；裂解氣經過裂解氣總管17進入后續(xù)分離裝置中分離出想要的目標產物。輻射段9內燃燒產生的高溫煙氣經過煙氣橫跨段8進入對流段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的高溫煙氣的熱量，所述裂解爐的對流段10通常設置有用于回收熱量的多個段。通常，所述對流段10可以設置有原料預熱段11、鍋爐給水預熱段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。所述原料預熱段11通常用于對裂解原料進行預熱。所述鍋爐給水預熱段12通常用于對供給至汽包6中的鍋爐給水進行預熱。所述稀釋蒸汽過熱段13通常用于對稀釋蒸汽(如水蒸氣)進行預熱。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，可以根據實際需要進行設置，例如，當所述裂解原料需要先進行預熱再與其他物流(如稀釋蒸汽)混合時，則需要設置所述原料預熱段11，相反，則不需要設置所述原料預熱段11。
[0037]而且，根據實際生產需要，所述對流段10可以設置有一個或多個原料預熱段11。在一種實施方式中，當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過預熱再進行相互混合時，在所述對流段10內設置多個原料預熱段11，每個原料預熱段11分別對一股物流進行預熱。在另一種實施方式中，當所述裂解原料需要預熱至較高的溫度，而經過一個原料預熱段不能預熱至目標溫度時，需要在所述對流段10內設置多個原料預熱段11，以對所述裂解原料進行多次預熱。
[0038]根據實際生產需要，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內設置一個或多個超高壓蒸汽過熱段14。
[0039]根據實際生產需要，為了將裂解原料加熱至橫跨溫度以減輕輻射段的負荷，可以在所述對流段10內設置一個或多個混合加熱段。
[0040]在所述裂解爐中，當所述對流段10內設置有兩個以上的選自原料預熱段11、鍋爐給水預熱段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實際需要而確定，當某一段內的待加熱介質需要進行較高強度的加熱，也即加熱至較高的溫度時，則可以將該段設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；當某一段內的待加熱介質需要進行較低強度的加熱，也即加熱至較低的溫度時，則可以將該段設置在遠離所述煙氣橫跨段8的位置，因為離所述煙氣橫跨段8越遠煙氣的溫度越低。例如，在一種實施方式中，如圖2所示，在所述對流段10中，沿著高溫煙氣的流動方向，依次設置有混合加熱段15、超高壓蒸汽過熱段14、稀釋蒸汽過熱段13、鍋爐給水預熱段12和原料預熱段11。
[0041]根據本發(fā)明的所述蒸汽裂解方法在裂解設備中實施，所述裂解設備包括裂解爐、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流段10內加熱至橫跨溫度，并將加熱后的裂解原料混合物加到輻射段9進行裂解反應，然后將得到的裂解反應產物注入所述急冷裝置7進行冷卻分離，其中，所述方法還包括以下兩個過程中的至少一個:
[0042]( I)將烯烴在加熱裝置中進行加熱，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 熱裝置中進行加熱，在將所述裂解反應產物注入所述急冷裝置之前，將所述裂解反應產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。
[0044]在本發(fā)明中，液體裂解原料單獨進入所述對流段10進行熱交換的過程稱為預熱過程，水蒸氣與液體裂解原料混合在一起(也即裂解原料混合物)進入所述對流段10進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)器中進行汽化，然后單獨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]當本發(fā)明的所述蒸汽裂解方法同時包括過程(I)和過程(2)時，過程(I)和過程
(2)中的烯烴可以在同一個加熱裝置中進行加熱。
[0048]在一種優(yōu)選實施方式中，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流段10內進行預熱。根據該實施方式，通過使液體裂解原料在與水蒸氣混合之前事先進行預熱，可以達到減輕結焦的目的。優(yōu)選地，所述液體裂解原料經過所述對流段10預熱后的溫度為120-300°c，更優(yōu)選為150-250°c。[0049]在本發(fā)明中，當所述蒸汽裂解方法包括過程(I)時，所述對流段10內優(yōu)選設置有原料預熱段11、稀釋蒸汽過熱段13和混合預熱段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熱段11內預熱；
[0051](2)將水蒸氣在所述稀釋蒸汽過熱段13內預熱；
[0052](3)將步驟(1)得到的經過預熱的液體裂解原料與步驟(2)得到的經過預熱的水蒸氣混合，并將得到的裂解原料混合物在所述混合預熱段15內加熱，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進行裂解反應；
[0055](6)將步驟(5)得到的裂解反應產物注入所述急冷裝置7中進行冷卻分離。
[0056]在上述實施方式中，步驟(1)、步驟(2)和步驟(4)沒有嚴格限定的先后操作順序，優(yōu)選地，步驟(1)、步驟(2 )和步驟(4 )同步進行。
[0057]在本發(fā)明中，當所述蒸汽裂解方法包括過程(2)時，所述對流段10內優(yōu)選設置有原料預熱段11、稀釋蒸汽過熱段13和混合預熱段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熱段11內預熱；
[0059](2)將水蒸氣在所述稀釋蒸汽過熱段13內預熱；
[0060](3)將步驟(1)得到的經過預熱的液體裂解原料與步驟(2)得到的經過預熱的水蒸氣混合，并將得到的裂解原料混合物在所述混合預熱段15內加熱，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進行裂解反應；
[0062](5)將烯烴在加熱裝置中進行加熱，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)得到的裂解反應產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，然后將反應后得到的產物注入所述急冷裝置7中進行冷卻分離。
[0064]在上述實施方式中，步驟(1)、步驟(2)和步驟(5)沒有嚴格限定的先后操作順序，優(yōu)選地，步驟(1)、步驟(2 )和步驟(5 )同步進行。
[0065]在較優(yōu)選的實施方式中，所述蒸汽裂解方法同時包括過程(I)和(2)，此時，所述對流段10內優(yōu)選設置有原料預熱段11、稀釋蒸汽過熱段13和混合預熱段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熱段11內預熱；
[0067](2)將水蒸氣在所述稀釋蒸汽過熱段13內預熱；
[0068](3)將步驟(1)得到的經過預熱的液體裂解原料與步驟(2)得到的經過預熱的水蒸氣混合，并將得到的裂解原料混合物在所述混`合預熱段15內加熱，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進行裂解反應；
[0071](6)將步驟(5)得到的裂解反應產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，然后將反應后得到的產物注入所述急冷裝置7中進行冷卻分離。
[0072]在上述較優(yōu)選的實施方式中，步驟(1)、步驟(2)和(4)沒有嚴格限定的先后操作順序，優(yōu)選地，步驟(1)、步驟(2 )和(4 )同步進行。
[0073]對于上述較優(yōu)選的實施方式，具體地，如圖2所示，在所述對流段10中，將液體裂解原料I經過原料預熱段11進行預熱，同時將水蒸氣3經過稀釋蒸汽過熱段13進行預熱，之后將經過所述原料預熱段11預熱的液體裂解原料與經過所述稀釋蒸汽過熱段13預熱的水蒸氣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過混合加熱段15進行加熱，以將裂解原料混合物加熱至橫跨溫度，然后與一股經過加熱裝置加熱后的烯烴或者經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中進行裂解反應；然后，將得到的裂解反應產物與另一股經過加熱裝置加熱后的烯烴或者經過加熱裝置加熱后的烯烴和水蒸氣的混合物接觸反應，然后將得到的反應產物注入所述急冷裝置7進行冷卻分離。
[0074]另外，在上述實施方式中，為了充分利用所述對流段10中的高溫煙氣的熱量，可以選擇性地將鍋爐給水2通過鍋爐給水預熱段12進行加熱，并將來自汽包6的高壓蒸汽4通過超高壓蒸汽過熱段14進行加熱，得到超高壓過熱蒸汽。在這種情況下，在所述對流段10中，沿著高溫煙氣的流動方向，優(yōu)選依次設置有混合加熱段15、超高壓蒸汽過熱段14、稀釋蒸汽過熱段13、鍋爐給水預熱段12和原料預熱段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內的裂解反應與常規(guī)的蒸汽裂解方法中裂解爐的輻射段9中發(fā)生的裂解反應基本相同，因此，所述裂解反應可以按照常規(guī)的裂解反應條件實施。在優(yōu)選情況下，所述裂解反應的條件包括: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;反應時間(也即進入輻射段9內的反應物料在所述輻射段9中的停留時間)為0.1-0.5秒，優(yōu)選為0.2-0.3秒。
[0079]在過程(2)中，來自輻射段9的裂解反應產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的時間比較短，可以為0.1秒以下，優(yōu)選為0.001-0.05秒。所述接觸反應的時間是指來自輻射段9的裂解反應產物與在輻射段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)的混合物在進入所述急冷裝置7之前二者的混合接觸時間。
[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，根據本發(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]以下通過實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0083]實施例1
[0084]本實施例用于說明本發(fā)明提供的所述蒸汽裂解方法。
[0085]采用對流段如圖2所示的裂解爐進行裂解反應。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 (相關參數如表2所示)經過原料預熱段11進行預熱；同時將水蒸氣3經過稀釋蒸汽過熱段13進行預熱；然后將經過預熱的石腦油與經過預熱的水蒸氣混合，并將得到的裂解原料混合物經過混合加熱段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進行裂解反應；然后將得到的裂解反應產物與第二股含烯烴的物流混合并發(fā)生反應，之后將反應得到的產物注入急冷換熱器7中進行冷卻分離，分離成高壓蒸汽和裂解氣，將裂解氣經過裂解氣總管17進入后續(xù)分離裝置。其中，石腦油的投料量為43130kg/h，在對流段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中的裂解反應時間為0.24秒。裂解爐的其他工藝參數如表3所示，通過對裂解氣進行分離和分析得知，裂解氣的組成如表4所示。
[0088]表1
【權利要求】
1.一種蒸汽裂解方法，該方法在裂解設備中實施，所述裂解設備包括裂解爐、急冷裝置和加熱裝置，所述裂解爐包括對流段和輻射段，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流段內加熱至橫跨溫度，將加熱后的裂解原料混合物加到輻射段進行裂解反應，然后將得到的裂解反應產物注入所述急冷裝置進行冷卻分離，其特征在于，所述方法還包括以下兩個過程中的至少一個: (1)將烯烴在加熱裝置中進行加熱，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行加熱，在將所述裂解反應產物注入所述急冷裝置之前，將所述裂解反應產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。
2.根據權利要求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流段內進行預熱。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，所述液體裂解原料經過所述對流段預熱后的溫度為 120-300°C，優(yōu)選為 150-250°C。
4.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求1-7中任意一項所述的方法，其中，所述裂解反應的條件包括: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 ;反應時間為0.1-0.5秒，優(yōu)選為0.2-0.3秒。
9.根據權利要求1-8中任意一項所述的方法，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.根據權利要求1-8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。
【文檔編號】C07C11/16GK103787806SQ201210419833
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年10月29日 優(yōu)先權日:2012年10月29日
【發(fā)明者】王國清, 張利軍, 劉俊杰, 杜志國, 李蔚, 周叢, 楊沙沙 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