專利名稱:可彈性進(jìn)料的熱解工藝的制作方法
本發(fā)明涉及在管式火爐中用蒸氣熱解烴類以生產(chǎn)含有乙烯的裂解氣。
蒸氣裂解或蒸氣熱解爐的基本構(gòu)件多年來都沒有變化。爐包括一個燃燒燃料來達(dá)到高溫的輻射室，和裝在輻射室內(nèi)的一個裂化盤管。裂化盤管的出口溫度在815°和930℃之間。爐子進(jìn)一步還包括一個對流盤管區(qū)來利用廢熱，一般用于預(yù)熱烴原料，加熱稀釋蒸氣和烴料的混合原料，和加熱用于丁烯裝置中的輔助流體。
既使特殊的輻射部分設(shè)計可根據(jù)產(chǎn)品混合，原料選擇，熱效率和成本的需要而改變，但這爐的基本原理是相同的。不管怎樣，通過改變烴和稀釋蒸氣的比率和爐火，能設(shè)計出輻射區(qū)來處理各種原料和產(chǎn)品混合物。盡管所需的輻射熱量，流體速度，和工藝溫度等方面有所不同，但可有效地使用一個特別的裂化盤管，從寬餾份的原料中，生產(chǎn)恒量的乙烯。
遺憾的是，由于在原料餾份中乙烷在一端而真空粗柴油在另一端，蒸氣和烴料的預(yù)量變化很大，則對流區(qū)這種靈活性是不存在的。例如，對汽油裂解所需稀釋蒸氣的量是對乙烷裂解所需要的五倍，因此每單位原料需要更多的蒸氣預(yù)熱量。進(jìn)一步例如，從汽油原料生產(chǎn)乙烯的產(chǎn)量基本上低于從乙烷生產(chǎn)乙烯的產(chǎn)量。為了恒定的乙烯生產(chǎn)因此必須預(yù)熱更多的汽油并且還要蒸發(fā)。這就增加了所需的熱量，并需要更大的烴和稀釋蒸氣從預(yù)熱盤管表面。由于在對流區(qū)需不同的預(yù)熱要求，一個專門為重質(zhì)原料如汽油設(shè)計的裂解爐不能有效地用于氣體原料，反之亦如此。在很小的范圍內(nèi)，在石腦油與汽油原料之間還是存在這種靈活性。在為重質(zhì)原料設(shè)計的爐中使用輕質(zhì)原料時所引起主要問題是原料在對流區(qū)過熱和裂解，這是由于較高的輻射區(qū)溫度不可避免地作用于輕質(zhì)原料和在對流區(qū)過量的盤管表面的結(jié)合所致。對流盤管裂化是由于對流盤管的于塞和較長的裂化停留時間所致和裂化管所需溫度的不連續(xù)性使得所附帶的產(chǎn)品降解。
因此本發(fā)明的目的是提供一種蒸氣裂解工藝，該工藝既能靈活加工一定范圍的原料而又不致對爐的生產(chǎn)能力和操作性能有重大的影響。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種用管式火爐為蒸汽裂解烴進(jìn)料的工藝，其中該爐子具有一個預(yù)熱烴的對流區(qū)和一個在其中裂解預(yù)熱烴的輻射區(qū)，以便提供一種進(jìn)料的靈活性，在原料加進(jìn)裂化管以前又不會使其過熱，則首先通過將預(yù)熱的初始烴料和工藝烯釋蒸氣結(jié)合而生成的混合原料冷卻，然后在爐的對流區(qū)再加熱。
附圖1說明本發(fā)明的一個實施方案，其中通過注入鍋爐供水來冷卻混合原料，該供水接著汽化成稀釋蒸氣。
附圖2說明本發(fā)明的另一個實施方案，其中混合原料被爐對流區(qū)外接的一個熱交換器所間接冷卻。
附圖3說明本發(fā)明的又個一實施方案，其中通過注入相對冷的烴流來冷卻混合原料，該烴流可以是如圖示的初始烴料的一部分。
冷卻混合料的程度主要取決于原料本身。在一個能夠裂解重質(zhì)粗柴油的特別爐中，必須冷卻乙烷的混合進(jìn)料的量要高于例如石腦油的進(jìn)料。相對地，對于一種輕質(zhì)的粗柴油進(jìn)料就需少的冷卻量。當(dāng)初始烴料是一般氣態(tài)時，混合進(jìn)料將一般被冷卻至55°到220℃，接著再加熱到溫度范圍在565°和705℃之間，然后將混合原料送進(jìn)裂化管。卷初始烴料是一般液態(tài)烴，它具有初始沸點在25℃和120℃之間，終沸點在150℃和230℃之間，混合原料一般將被冷卻到55℃至140℃，然后再加熱到溫度范圍在540℃和650℃之間。
既然進(jìn)料的靈活性可以通過充分地利用在爐中的輻射熱和對流熱來達(dá)到，由此可見烴的蒸發(fā)而不裂解，則表明有熱損失。因此不宜通過注入較重質(zhì)的物料來分離預(yù)熱的初始烴料。就是說在爐對流區(qū)預(yù)熱的所有初始原料都送進(jìn)了裂化管。
參看附圖1-3，表示一個為蒸氣裂化重質(zhì)進(jìn)料如粗柴油油類而設(shè)計的熱解裝置，該裝置包括一個具有輻射區(qū)和流區(qū)3的管式火爐1。垂直裂化管4安裝在輻射區(qū)內(nèi)由底部的燃燒器5加熱。熱燃燒氣體從輻射區(qū)向上通過對流區(qū)，在那里燃燒氣體的熱相繼地被對流盤管6，7，8，9，10和11所吸收。熱解裝置進(jìn)一步包括一個初級驟冷交換器12來急速冷卻裂解氣體以停止熱解副反應(yīng)并在蒸氣鼓13里以高壓飽和蒸汽的型式回收熱量。參看圖1-3說明蒸氣系統(tǒng)的基本部件，從管路14進(jìn)入的鍋爐供水在對流盤管11預(yù)熱并送進(jìn)蒸汽鼓13。從鼓流出的供水經(jīng)管路15到初級驟冷交換器，其中部分氣化并回到蒸氣鼓。來自鼓的飽和蒸氣通過管路17送進(jìn)對流盤管7，并在其中加熱至過熱并通過管路18排放到工廠的蒸氣系統(tǒng)，以推動用于壓縮和分離裂解氣體的流汽輪機(jī)。
具體參看圖1，在315℃和565℃之間沸騰的烴油氣通過管路120引進(jìn)并在對流盤管10里加熱。將閥門121和123關(guān)上，打開閥門122使預(yù)熱的初始烴料流通過管路124在那里與通過管路125來的工藝稀釋蒸氣混合，并在對流盤管8加熱至過熱以形成蒸氣混合原料，此混合原料在對流盤管9和6加熱至545℃，該溫度稍低于起始的裂化溫度，并通過管路19將混合單料送入在爐子輻射區(qū)的裂化管4中。在上述的粗柴油操作中裂化管的出口溫度為845℃。
再參看附圖，當(dāng)選擇乙烷/丙烷作為原料時，將閥門121和123開，閥門122關(guān)閉。原料再次從管路120進(jìn)入，并對對流盤管10預(yù)熱。預(yù)熱的初始烴料流過管路126，其中與通過管路125的工藝稀釋蒸氣混合，形成混合原料。在這種情況下，引進(jìn)的工稀釋蒸氣比過常用于乙烷/丙烷裂解的量少一半以上?；旌显显诠鼙P8加熱到620℃，然后與從管路127引進(jìn)的鍋爐供水混合在120℃下通過直接熱交換蒸發(fā)和冷卻混合物料。所得的物流溫度為510℃，然后再在盤管9和盤管6中將之再加熱到650℃，其稍為低于此原料的起始裂化溫度，并通過管路19將之送入在爐輻射區(qū)的裂化管4中。不用說，氣化的鍋爐供水通過管125補(bǔ)充了工藝稀釋蒸氣，使得在再加熱的混合料中最終的蒸氣/烴的比率達(dá)到要求。在上述的乙烷/丙烷操作中裂化管的出口溫度為880℃。
對流盤管6至11的每個所需熱量在粗柴油和乙烷/丙烷兩者的情況中是同一數(shù)量級的，這樣可以保證在爐的對流區(qū)熱量的有效利用率。更重要的是，在每種情況下都達(dá)到了。所要求最后混后原料的溫度，即稍低于原料初始裂解的溫度。
現(xiàn)參看附圖2，表示出和附圖1基本上相同的熱解體系，參考項目編號1至19具有同樣功能。再次使用與圖1有關(guān)的所述粗柴油原料，原料通過管220引進(jìn)，并在對流盤管10中加熱。預(yù)熱在初始烴料流與來自從管路225及盤管8的工藝稀釋蒸氣合并，所得的氣化混合原料在盤管9加熱。在粗柴油的操作中，閥門230打開，而閥門231和232則關(guān)閉以隔離熱交換器233，使得混合原料直接從盤管9和盤管6流進(jìn)裂化管。
當(dāng)在附圖2的方案中使用乙烷/丙烷作為原料時，將閥門230關(guān)閉，而將閥門231和232打開以使從盤管9來的混合料流在熱交換器233中冷卻，然后在盤管6中再加熱。在大部分情況下，料流的溫度與附圖所述的相類似。
參看附圖表示出與附圖1和2基本上相同的熱解體系，參考項目編號1至19具有同等功能。在附圖3的方案中使用粗柴油作原料時，將閥門333關(guān)閉，所有原料通過管320引進(jìn)在盤管10預(yù)熱，將之與通過管路325和盤管8的工藝稀釋蒸氣合并。在附圖3的方案中使用乙烷/丙烯作為原料時，將閥門335打開，只有部分原料在盤管10中預(yù)熱。然后預(yù)熱的初始烴料與從管路325及盤管8引進(jìn)的稀釋蒸氣溫合，所得混合原料被從管路336引進(jìn)的烴所冷卻，它在此圖示中是從有一個旁路盤管10的管路320來的原料剩余部分。冷卻的混合原料然后在盤管9和6再加熱。
權(quán)利要求
1.一種在具有預(yù)熱烴類的對流區(qū)和裂解預(yù)熱烴類的輻射區(qū)的管式火爐中蒸氣裂解烴類的工藝包括a)在對流區(qū)預(yù)熱一個初始烴料；b)將稀釋蒸氣和所得的預(yù)熱初始烴料混合形成一種混合原料；c)冷卻此混合原料；d)在對流區(qū)中重新加熱此冷卻的混合原料；e)在輻射區(qū)裂解含有所有初始烴料的預(yù)熱混合原料。
2.按權(quán)利要求
1的工藝，其中混合原料通過與水的直接熱交換來冷卻。
3.按權(quán)利要求
1的工藝，其中混合原料通過間接熱交換來冷卻。
4.按權(quán)利要求
1的工藝，其中混合原料是通過與烴冷卻劑直接熱交換來冷卻。
5.按權(quán)利要求
4的工藝，其中初始烴料在對流區(qū)預(yù)熱形成預(yù)熱初始烴料以及烴冷卻劑是初始烴料的一部分。
6.按權(quán)利要求
1的工藝，其中預(yù)熱初始烴料是一種一般的氣態(tài)烴以及混合料被冷卻到55℃至220℃。
7.按權(quán)利要求
1的工藝，其中預(yù)熱的初始烴料是一種具有始沸點在25℃和120℃之間和終沸點在150℃和230℃之間的一般液體烴，以及混合原料被冷到55℃至140℃。
8.按權(quán)利要求
6的工藝，其中冷卻的混合原料被重新加熱到565℃至705℃。
9.按權(quán)利要求
7的工藝，其中冷卻的混合原料被重新加熱540℃至650℃。
專利摘要
當(dāng)在一個具有用于預(yù)熱烴料對流段的管式火爐中蒸氣裂解烴類成低級烯烴時，加工成輕料的進(jìn)料彈性可以通過冷卻蒸氣和烴的混合料并隨后將其再加熱到所需的混合料溫度來提供。
文檔編號C10G9/14GK87103525SQ87103525
公開日1987年11月25日 申請日期1987年5月12日
發(fā)明者拉里·G·哈克梅塞, 布雷德利·L·蘭克福德 申請人:凱洛格總公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan