[发明专利]氢氧燃烧法直接加热裂解石油烃的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油烃裂解领域，具体地，本发明涉及一种氢氧燃烧法直接加热裂 解石油烃的装置及方法。

背景技术

石油烃热裂解是目前制取小分子烯烃的主流方法。高反应温度和短停留时间有 利于提高烯烃产率并减少副产物的生成，这就要求对裂解反应施加很高强度的热量 供给。从传热的角度，热裂解可分为直接加热裂解(Directlyheatedpyrolysis)和间 接加热裂解(Indirectlyheatedpyrolysis)，前者指热源不经传热介质将热量直接传给 裂解原料，后者则需通过传热介质(反应管壁)向裂解原料传递热量。采用管式裂 解炉的蒸汽裂解(Steamcracking)技术是间接加热裂解的典型代表，绝大多数小分 子烯烃都是采用此法生产的。作为蒸汽裂解技术的核心，管式裂解炉技术经过长期 的不断改进，性能已经完善。出于减少因炉管内壁结焦导致的传热恶化和压降增大 的原因，石脑油仍是占据主导地位的裂解原料。

出于扩大裂解原料来源的目的，近年来人们对裂解技术提出了多种改进，其中 既有间接加热裂解技术，也有直接加热裂解技术。

美国专利US7744747B2、US7578929B2、US6743961B2等公布的裂解技术的特 点在于可将原油等重质原料用于蒸汽裂解，但均需前处理工艺将其中的轻质馏分蒸 发出来，再用裂解炉对轻质馏分进行裂解。这在一定程度上摆脱了原油加工流程对 裂解工序的束缚，但实际使用的裂解原料仍是原油中的轻质馏分，实质上并未扩大 裂解原料的来源。

美国专利US4136015和US4256565公布的裂解技术的特点在于将高温燃烧气体 用作热载气体，采用直接加热裂解重质油。此类技术虽然能在裂解装置中直接裂解 重油甚至原油，但是为了获得热载气体与裂解原料的高效混合和快速裂解，往往需 要借助复杂的装置或其他技术手段。

近来有人提出选择性氢燃烧技术，将间接加热改为直接加热，使得热裂解反应 在绝热反应器中进行，不需要外加热源。比如中国专利CN101875591A，该技术借 助选择性氢燃烧催化剂，将氢气、氧气和烃类原料混合物流引入氢催化燃烧装置， 使其中的氢气进行催化燃烧反应，将物流加热，加热后的物流进入绝热反应装置发 生热裂解反应。该技术需要多级氢催化燃烧装置和绝热反应装置串联以提高烯烃产 率，而且氢燃烧需要借助催化剂，必然增加了成本，且过程不好控制。

发明内容

鉴于现有裂解石油烃技术存在的不足，本发明的目的是提供一种采用氢氧燃烧 产生的过热水蒸汽，以直接加热的方式裂解石油烃，制取单体小分子烯烃的工艺和 装置，该工艺具有裂解原料来源广泛，原料之间切换灵活，烯烃产率高，除焦操作 简单等优点。

本发明提供了一种氢氧燃烧法直接加热裂解石油烃的装置，包括氢氧燃烧器1-3 和高温裂解反应装置1-1，所述氢氧燃烧器1-3与高温裂解反应装置1-1相连通，所 述高温裂解反应装置1-1包括高温裂解反应器2-1，所述高温裂解反应器2-1包括上 下连接的混合器2-1a和反应器2-1b；

所述混合器2-1a和反应器2-1b的内部连接有可上下移动的可移动热电偶2-13； 所述反应器2-1内部反应区与可上下移动的急冷装置2-11a相连；

所述混合器2-1a相对的两侧壁沿切线方向分别设置有过热水蒸汽入口3-1与气 液混合物料入口3-3，所述混合器2-1a顶部沿轴向方向设置有气态物料入口3-2；其 中所述过热水蒸汽入口3-1与氢氧燃烧器1-3相连。

如果裂解原料为粘度很大的液态烃时，可以在装置中加设预热气化装置1-4，与 高温裂解反应器1-1相连通。

根据上述装置，在加设预热气化装置1-4时，所述混合器2-1a的气态物料入口 3-2与气液混合物料入口3-3分别连接于原料预热气化装置1-4。

根据上述装置，所述氢氧燃烧器1-3与除焦再生反应器1-2相连。

上述混合器外设置有混合器加热保温套2-24，所述反应器外设置有反应管外保 温层2-4。

上述所述高温裂解装置中的混合器和反应器可以用不锈钢或其他耐高温材料制 成。

本发明还提供了一种氢氧燃烧法直接加热裂解石油烃的方法，该方法优选基于 上述裂解石油烃的装置，具体包括以下步骤：