[发明专利]一种烯烃的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产烯烃的方法，一种应用陶瓷裂解炉管裂解烃类制备烯烃，减少裂解过程中的结焦，提高烯烃收率的方法。

背景技术

乙烯是石油化工行业最重要的基础原料之一。目前，在乙烯生产过程中一个无法避免的难题是裂解装置在服役过程中的结焦和渗碳。以乙烯裂解炉管为例，结焦使炉管内径变小，管内压降增大，使局部区域炉管壁温升高，缩短裂解炉的运行周期；当管壁温度达到允许极限或压降达到一定程度时，须停炉进行清焦作业。炉管内壁结焦阻碍裂解反应的正常进行，影响乙烯收率，降低生产效率，而且高温下容易促使炉管内壁渗碳，导致炉管材料性能弱化。开发新型抗结焦炉管材料，对于当前石化工业的迅速发展具有重要的经济价值和现实意义。

目前，为保证乙烯裂解炉管的高温强度，所用材质FeCrNi合金的元素组成为：20～45%Ni、25～35%Cr、其余为Fe及添加的微量元素。已有研究表明，在高温下Fe、Ni元素对碳氢化合物在FeCrNi合金炉管表面的结焦具有显著的催化作用。在烃类裂解过程中裂解炉管内壁的结焦是一个复杂的过程。炉管结焦主要有两种焦炭沉积源：烃类在炉管内表面由铁和镍在高温下催化形成的丝状焦炭（催化结焦）；裂解原料及产物相互作用而沉积在裂解炉管内表面的非晶形结焦。后者还可以细分为高温裂解自由基反应机理引起的结焦（自由基结焦）和烃类高温裂解生成的各种不饱和烃、稠环芳烃的缩聚等反应引起的结焦（沥青结焦）。其中，在裂解初始阶段主要是通过催化结焦在炉管内表面生成丝状焦体，丝状焦体作为锚点又有利于非晶形结焦前聚体吸附沉积在裂解炉管内壁，该前聚体在高温下进一步脱氢，从而在裂解炉管内表面生成更多的焦炭。

现在裂解技术朝着高温、短停留、深裂解的方向发展。但是，提高裂解温度和裂解深度、减少停留时间，若采用普通不锈钢裂解炉管，裂解结焦必然会增加，而且不锈钢裂解炉管也有其极限使用温度，在高温下不锈钢炉管容易变形，金属渗碳会加剧。这就要求耐高温、高强度的新型材料用作裂解炉管。

发明内容

本发明选择陶瓷材料作为耐高温、高强度的新型材料，用陶瓷材料作为裂解炉管，以实现更高的裂解温度，并避免催化烃类生成催化结焦。

本发明提供了一种使用陶瓷裂解炉管组成的裂解炉管排来生产烯烃的方法，该方法能够提高裂解温度和生产能力，减少裂解过程中的催化结焦和非催化结焦，提高裂解过程中的烯烃收率。

本发明提供了一种高温、短停留时间、高烯烃收率的烯烃生产方法。所述裂解炉管能够承受远高于不锈钢裂解炉管极限承受温度的高温，裂解温度提高可以减少裂解物在管内的停留时间，减少二次反应的发生，进而提高烯烃收率，提高装置的经济效益。同时，由于裂解炉管外壁温度提高，陶瓷炉管导热系数高，所述方法可以提高装置的裂解原料通入量，提高装置的生产负荷。

本发明提供的生产烯烃的方法，其特征在于：

采用布置有陶瓷材料裂解炉管排的裂解炉进行裂解反应，将裂解原料置于陶瓷材料裂解炉管排中，裂解反应的温度在700℃以上，特别的，辐射段的出口温度在780℃以上，更加特别的，辐射段的出口温度在830℃以上；停留时间为0.02s至0.50s，特别的，停留时间在0.04s－0.25s之间。

所述陶瓷材料裂解炉管排由至少一根陶瓷材料炉管组成；

所述陶瓷材料选自碳化硅、氮化硅、氧化铝、硅酸铝、氧化锆中一种或多种。

本发明中所述的裂解炉管可以是现有文献中报道的各种形状，裂解炉管的形状、程数、大小要根据裂解炉内炉管排布的需要、装置生产能力的大小进行合理的安排。例如，所述陶瓷材料裂解炉管排中的陶瓷材料炉管是直形的、蛇形的或带有分支的炉管，陶瓷材料炉管可以是单程炉管或多程炉管，可以是等径炉管或变径炉管。或者，根据设计的长度，所述陶瓷材料裂解炉管排由两根以上等径炉管和/或变径炉管连接而成，其中所述变径炉管由炉管出口段和炉管入口段组成，炉管出口段的内径等于炉管入口段的外径，炉管入口段的内径在25mm至50mm之间，炉管出口段的内径在30mm-65mm之间。陶瓷材料炉管的长度可以相同或不同。特别的，当两根陶瓷材料炉管为变径炉管，如上所述，上部炉管，即炉管出口段的内径约等于下部炉管，即炉管入口段的外径，这样有利于二者的连接，有利于容纳在裂解炉管后段产生的低分子产物，使裂解炉管内压力降低，裂解温度高。

本发明中所述的裂解炉管是由陶瓷材料制备的，陶瓷材料炉管需要与其他材料炉管（比如金属材料，特别是耐高温合金材料）相连接，由于炉管材料不一样，需要特殊的方法使二者连接在一起。