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Title:
APPARATUS AND METHOD FOR PREPARING LOWER OLEFIN BY CRACKING REACTION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/034295
Kind Code:
A1
Abstract:
Apparatus for preparing lower olefins by cracking reaction has an inlet end (1) and an outlet end (2) on the two opposite sides of the apparatus, wherein the 1/4 space from the inlet end of the apparatus is a combustion zone (3), while the other space is a reaction zone(4). Provided at the inlet end (1) is a fuel and oxygen nozzle (5) towards the combustion region (3); the port of which is sealed except for its opening. A raw material nozzle (6) is provided on the sidewall of the apparatus between the combustion zone (3) and the reaction zone (4); and a product outlet (7) is provided at the outlet end (2). Both of the fuel and oxygen nozzle (5) and the raw material nozzle (6) have a structure with one or more nozzles. The method for preparing the lower olefins by using the apparatus is also provided.

Inventors:
WANG ZHONGHUA (CN)
Application Number:
PCT/CN2010/077759
Publication Date:
March 22, 2012
Filing Date:
October 15, 2010
Export Citation:
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Assignee:
WANG ZHONGHUA (CN)
LIN YUERONG (CN)
International Classes:
C10G9/00
Foreign References:
JPS4873402A1973-10-03
US3498753A1970-03-03
US3692862A1972-09-19
US3116343A1963-12-31
CN1259391C2006-06-14
Attorney, Agent or Firm:
BEIJING WAN KE YUAN INTELLECTUAL PROPERTY LTD. (CN)
北京万科园知识产权代理有限责任公司 (CN)
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Claims:
权 利 要 求 书

1.一种用于裂解反应制备低碳烯烃的反应器, 其特征在于: 具有入口端 (1) 和出口端 (2), 且该两端在反应器上处于相对的位置; 反应器内部自入口端起的 1/4空间为燃烧区 (3), 其余空间为反应区 (4); 所述入口端 (1)设有通向燃烧区 (3) 的燃料和氧气喷嘴 (5), 该喷嘴以外的端口是封闭的; 在所述燃烧区 (3)和反应区 (4)之间的反应器侧壁上设有原料喷嘴 (6), 所述出口端 (2)设有产物出口 (7); 所述 的燃料和氧气喷嘴 (5)和原料喷嘴 (6)是一个或两个以上的喷嘴结构。

2.权利要求 1所述的反应器, 其特征在于: 所述反应器的入口端 (1)和出口端 (2)的内径小于反应区 (4)的内径; 优选入口端 (1)内部呈变径结构; 进一步优选呈 文丘里式变径结构。

3.权利要求 1所述的反应器, 其特征在于: 所述反应区 (4)内部设有限流结构 (8); 优选若干轴向分布的限流板。

4.权利要求 1所述的反应器, 其特征在于: 所述的燃烧区 (3)中部设有调温蒸 汽入口 (9) ; 所述的燃烧区 (3)外壁设有冷却设备 (10), 优选冷却夹套、 夹层或盘

5.一种利用权利要求 1所述的反应器通过裂解反应制备低碳烯烃的方法, 包 括以下步骤:

1) 预热裂解原料至 150~700°C ;

2) 让燃料和氧气按照完全燃烧的比例经所述反应器的燃料和氧气喷嘴 (5) 进入反应器的燃烧区进行燃烧, 生成的 C02、 H20和烟气温度保持在

1000-1500 °C ;

3 ) 步骤 1 ) 处理得到的原料气流经所述反应器的原料喷嘴 (6)进入所述的反 应器,与步骤 2 )燃烧产生的高温气体快速接触换热,原料迅速升温至 800~1000°C 进行裂解反应, 裂解反应时间为 0.1-0.3秒, 反应压力在 0.1-0.5MPa, 反应生成的 裂解气中含有低碳烯烃、 甲垸、 氢气以及其他副产品;

4) 步骤 3 ) 的反应生成的产物裂解气经所述反应器的产物出口 (7)直接进入 冷却设备冷却至 500°C以下, 以终止二次反应并回收高温热量,然后再经过急冷、 压缩、 深冷和分离步骤最终获得聚合级品质的低碳烯烃; 所述的压缩过程中还 需要进行净化处理, 即脱 C02、 酸性气体和水。

6.权利要求 5所述的制备低碳烯烃的方法, 其特征在于: 步骤 1 ) 所述的裂 解原料包括轻烃、 石脑油、 轻柴油馏分、 重柴油馏分、 加氢尾油或重油。 权 禾 U 要 求 书

7.权利要求 5所述的制备低碳烯烃的方法, 其特征在于: 步骤 2) 所述的燃 料为气体燃料或液体燃料。

8.权利要求 7所述的制备低碳烯烃的方法, 其特征在于: 所述的气体燃料选 自乙垸、 丙垸、 乙垸和丙垸混合物或天然气; 所述的液体燃料选自乙醇、 柴油 或汽油。

9.权利要求 5所述的制备低碳烯烃的方法, 其特征在于: 步骤 1 ) 所述的预 热是通过换热器或加热炉加热; 步骤 2)所述燃料和氧气燃烧生成的高温烟气温 度通过控制燃料流量结合通入调温蒸汽的方式进行双重调节。

10. 权利要求 5所述的制备低碳烯烃的方法, 其特征在于: 将步骤 4)所述 的分离步骤分离出的甲垸和氢气作为燃料再次回到步骤 2) 的反应器循环使用; 将步骤 4) 所述的分离步骤分离出的其他副产品作为原料再次回到步骤 1 ) 进行 预热。

Description:
说 明 书 一种裂解反应制备低碳烯烃的设备及方法 技术领域

本发明涉及一种石油化工工艺, 进一步涉及一种裂解反应制备低碳烯烃的 设备和方法。

背景技术

目前国内外乙烯和丙烯的生产技术都采用管式 法蒸汽裂解技术, 即裂解原 料在管式炉管里用蒸汽作为稀释剂在高温、 短停留时间和低烃分压的条件下进 行热裂解反应, 生产乙烯、 丙烯, 并副产碳四烯烃、 碳五、 裂解汽油等产品。 此技术已有几十年的历史, 代表性的专利技术有美国的鲁姆斯 (LUMMUS)、 斯 韦 (S.W)、 凯洛格 (KBR)以及德国的林德 (LIND)等。 典型的烯烃生产工艺加工流 程主要有裂解、 急冷、 压缩、 分离几大工序, 具有专利技术代表性的是裂解单 元, 裂解技术是烯烃生产工艺的关键, 它直接影响各项技术经济指标及安全稳 定的生产。

管式法蒸汽裂解技术的生产流程是: 预热后的裂解原料进入管式裂解炉的 对流段加热升温, 稀释蒸汽也在对流段一定的位置按一定的比例 (一般是 0.5-0.8) 注入裂解原料中一齐加热气化, 使温度在出对流段进入辐射段时达到原料的热 分解温度; 在辐射段, 原料在 0.1-0.5秒极短的时间里快速升温进行热裂解反 , 生成乙烯丙烯及其它产物, 在辐射段出口由急冷锅炉快速将裂解物流急冷 到 500°C以下终止反应并回收其高温热量; 急冷后的裂解气进入下一个急冷油、 急 冷水单元以及压缩分离单元, 进一步分离和回收乙烯、 丙烯、 C4烃及其它产物。

管式炉蒸汽裂解技术的核心是裂解炉的工艺和 设备。 几十年来该技术在炉 型、 炉管尺寸和排列方式以及炉管的材质、 燃烧器等方面有不断改进和提高, 仍然是当前国内外烯烃生产的主要技术, 在石油化工领域具有重要的地位和作 用。 尽管如此, 管式蒸汽裂解技术还存在一定的不足和困难不 好解决, 主要有 以下方面:

(1)烃类裂解要求高温、 短停留时间的反应条件, 要求炉管要具有很高的热 通量和良好的高温机械性能。 但目前即便用最好的材料, 炉管管壁温度上限也 只能允许达到 1150°C, 这个壁温的限制使再进一步提高裂解深度难度 很大。

(2)裂解原料如石脑油、 尾油等烃类在裂解反应中, 除生成乙烯丙烯外还会 生成焦油和焦炭, 它们沉积在炉管内壁生焦并堵塞炉管, 会造成某一路炉管的 说 明 书

流量下降, 并且由于流量减少使管壁温度升高超过允许值 , 必须停止进料并进 行烧焦或停炉机械清焦。 一般裂解炉的清焦周期为 40-60天, 每次完成烧焦操作 要用 2-3天。 这样周期性的清焦操作不仅降低了裂解炉的开 工率, 而且由此使炉 子的数量也要相应的增加。 另外经常性的炉子切换操作会影响生产的安全 稳定 性。

(3)目前大型裂解炉单台的能力为 10-15万吨乙烯 /年.台, 一个规模为 100万吨 /年的乙烯装置要配置 7-10台裂解炉, 由于炉管的材料费贵造价高, 炉区的投资 要占全装置的大约 1/3, 这对烯烃生产的投资和成本会有显着的影响。

(4)目前乙烯工厂用的裂解原料 60%以上是石脑油, 还有乙垸、 丙垸、 碳四 等轻烃组分, 较重些的如轻柴油、 加氢尾油只占 10-30%。 这些用做裂解原料的 化工轻油和轻烃都来自炼油厂, 随着烯烃需求的不断增加使化工轻油供应日趋 紧张, 资源配置的矛盾会越发突出。 因此扩大原料来源、 提高裂解装置对原料 范围的适应性成为了当务之急。

(5)管式炉热裂解制烯烃需要消耗大量的燃料, 管式加热炉的热效率一般为 92-94%, 会有 6-8%的热量损失到大气中, 同时有大量的 C0 2 、 CO、 NO、 N0 2 排向大气, 对环境污染较大。

鉴于上述现有技术的缺陷, 本发明提出一种新的低碳烯烃制备方法和设备 , 克服了现有技术的不足, 可以提高烯烃产业的生产水平。 发明内容

本发明的目的在于: 提供一种用于裂解反应制备低碳烯烃的反应器 , 以及 利用该反应器制备低碳烯烃的工艺方法。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的 :

提供一种用于裂解反应制备低碳烯烃的反应器 , 具有入口端 1和出口端 2, 且该两端在反应器上处于相对的位置; 反应器内部自入口端起的 1/4空间为燃烧 区 3, 其余空间为反应区 4; 所述入口端 1设有通向燃烧区 3的燃料和氧气喷嘴 5, 该喷嘴以外的端口是封闭的; 在所述燃烧区 3和反应区 4之间的反应器侧壁上设 有原料喷嘴 6, 所述出口端 2设有产物出口 7; 所述的燃料和氧气喷嘴 5和原料喷 嘴 6是一个或两个以上的喷嘴结构。

所述反应器的入口端 1和出口端 2的内径优选小于反应区 4的内径。

所述入口端 1内部优选呈变径结构, 进一步优选呈文丘里结构。 说 明 书

所述反应区 4内部设有限流结构 8, 以尽量减少内部气流的返混现象发生; 所述限流结构进一步优选若干轴向分布的限流 板。

所述的燃烧区 3中部优选设有调温蒸汽入口 9。

所述的燃烧区 3还可以在外壁设有冷却设备 10,优选冷却夹套、夹层或盘管。 另外, 本发明所述的反应器还可以设置多种控制设备 , 例如: 所述原料喷 嘴处设有原料分配器; 在燃烧区设有探头式火焰燃烧检测系统; 在反应区的低 点设有排尘器和排尘出口; 所述的燃烧区中部设有流量分配器等。

所述反应器内衬材料可以使用各种常规的耐火 隔热材料。

所述的反应器入口端可以按照常规方法与现有 的燃料、 氧气供应系统相连 接; 所述原料喷嘴可以按照常规方法与现有的裂解 原料预热系统相连接; 所述 出口端可以按照常规方法与现有的急冷设备相 连接。

本发明所述的反应器可以制备成任意石油化工 工业可接受的反应器形状; 也可以以立式、 卧式等任意石油化工工业可接受的形式应用; 并且不限制所述 入口端和出口端的上、 下或左、 右位置。

本发明还提供一种利用上述反应器通过裂解反 应制备低碳烯烃的工艺方 法, 包括以下步骤:

1) 预热裂解原料至 150~700°C ;

2 ) 让燃料和氧气按照完全燃烧的比例经所述反应 器的燃料和氧气喷嘴 5进 入反应器的燃烧区进行燃烧, 生成的 C0 2 、 H 2 0和烟气温度保持在 1000~1500°C ;

3 ) 步骤 1 ) 处理得到的原料气流经所述反应器的原料喷嘴 6进入所述的反应 器, 与步骤 2)燃烧产生的高温气体快速接触换热, 原料迅速升温至 800~1000°C 进行裂解反应, 裂解反应时间(停留时间)为 0.1-0.3秒, 反应压力在 0.1-0.5MPa, 反应生成的裂解气中含有低碳烯烃、 甲垸、 氢气以及其他副产品;

上述裂解反应中, 反应的温度和停留时间由原料的不同而有所区 别, 石脑 油的裂解温度为 820-900 °C, 轻柴油为 800-860 °C, 轻烃为 850-900°C, 重油为 750~850。 总的来看, 本技术的裂解反应的温度要比现有的管式炉法 高 5-50°C ; 停留时间在反应器设计时确定, 由于本发明的原料是通过燃料燃烧直接加热, 导热十分迅速, 因此可以将停留时间降为 0.1-0.3秒, 比管式炉裂解法降低 0.2秒; 反应压力也有显着的降低, 由于反应器结构不同使反应系统压降大幅减少 , 另 本发明的方法中燃烧生成的二氧化碳和水汽是 作为稀释剂又用于降低原料烃的 烃分压, 因此裂解反应的压力低于现有的管式法, 在 0.1-0.5MPa之间, 实际操作 说 明 书

压力由后续的急冷系统进行调控。

另外, 上述反应中, 单位时间内进入反应器的原料量可以根据反应 器的年 产量和年开工时间进行计算后加以确定。

4) 步骤 3 ) 的反应生成的产物裂解气经所述反应器的产物 出口 7直接进入冷 却设备冷却至 500°C以下, 以终止二次反应并回收高温热量, 然后再经过急冷、 压缩、 深冷和分离步骤最终获得聚合级品质的低碳烯 烃; 所述的压缩过程中还 需要进行净化处理, 即脱 C0 2 、 酸性气体和水。 后续流程可见附图 3所示。

步骤 1 ) 所述的裂解原料优选轻烃 (如, 液化石油气 (LPG) 、 液化天然气 (LNG) 、 乙垸、 丙垸、 丁垸等) 、 石脑油、 轻柴油馏分、 重柴油馏分、 加氢 尾油或重油等。

步骤 1 ) 所述的预热可以通过换热器或加热炉加热。

步骤 1 ) 除了预热以外, 还可以根据原料的性质采用现有的方法进行适 当地 气化处理, 例如向原料中通入水蒸汽。

步骤 2) 所述的燃料优选气体燃料或液体燃料。

所述的气体燃料优选乙垸、 丙垸、 乙垸和丙垸的混合物或天然气; 所述的 液体燃料优选汽油、 柴油或乙醇。

步骤 2) 所述的燃料和氧气进入反应器的流量根据反应 器的设计能力来确 定, 并与裂解原料的品种有关, 通常每吨裂解原料裂解反应需要燃料提供的热 量约为 2.5-4.0GL 可以据此换算出不同原料所需要的燃料用量, 并结合反应器 的设计能力最终确定燃料和氧气进入反应器的 流量。

步骤 2)所述燃料和氧气燃烧生成的高温烟气温度可 通过控制燃料流量来 调节, 优选控制燃料流量结合通入调温蒸汽的方式进 行双重调节。

步骤 3 ) 所述的裂解反应温度的控制可以通过多种现有 方法实现, 也可以通 过调节燃料的通入量和 /或调温蒸汽流量来实现, 具体方法可以是: 在燃烧区和 反应器的上、 中、 下和裂解气体通往冷却设备的管道内设多个温 度测量点, 同 时设有燃料流量和氧气流量的测量和比例调节 设备, 操作员可以根据裂解原料 的性质和需要达到的裂解深度设定反应温度, 温度控制系统会自动调节燃料流 量, 相应的氧气流量和 /或调温蒸汽流量。

还可以将步骤 4)所述的分离步骤分离出的甲垸和氢气作为燃 再次回到步 骤 2) 的反应器循环使用; 将步骤 4) 所述的分离步骤分离出的其他副产品作为 原料再次回到步骤 1 ) 进行预热。 说 明 书

上述调温蒸汽既可以通过反应器的调温蒸汽入 口 9进入反应器, 也可以同原 料一起通过原料喷嘴 6进入反应器。

与现有的管式法蒸汽裂解技术相比, 本发明通过对反应器和工艺流程及工 艺参数的改变, 使裂解制烯烃的条件有较大的改变, 在技术方面产生的有益效 果主要体现在:

1.使烃类的热裂解制取低碳烯烃的反应不在管 炉炉管中进行,而是在原料 烃和燃料直接接触的反应器中进行, 可以克服或显着改善管式炉蒸汽裂解法的 不足之处, 使燃烧的气流不断、 直接、 快速地向裂解原料提供热量, 可以容易 的实现高温短反应时间的条件。

2.管式炉裂解技术的反应器需要上百组的炉管 一台裂解炉有几十组直径为 50-80亳米的炉管组成, 炉管的压降较大, 有 0.2-0.3MPa。 而本发明的反应器结 构简捷, 容积大, 原料和反应产物的压降预计可以减少 0.1-0.15MPa, 另一方面, 在本发明中, 将燃烧生成的 0 2 和¾0作为降低烃分压的稀释气体使用, 不加入 蒸汽的情况下稀释比已可达到 30-50%。 以上两个因素综合起来, 本技术裂解反 应原料的烃分压在稀释蒸汽不用或少用的情况 下, 要比管式法技术低 30-40%。

3.由于本发明反应器结构特点, 不易结焦, 操作简便, 可以加工较重质馏 分的原料, 如加氢尾油、 重柴油、 重油等。

在经济效益和环境保护方面的得益阐述如下:

1 )对同一裂解原料而言, 由于裂解反应条件的进一步改善使乙烯和丙烯 的 约可以增加 1-5% , 见下表 1所示:

说 明 书

2) 使得裂解单元及配套部分的投资可以减少 20-30%, 施工工期缩短, 高温 合金钢用量大大减少。

3) 本技术可适用于较重质的裂解原料, 拓宽了低碳烯烃原料的组分和范围, 较现有的管式炉蒸汽裂解技术减少了石油化工 发展中乙烯丙烯的增量对油品, 尤其是化工轻油需求的依赖程度。

4) 乙烯丙烯的能耗和生产成本降低 5-10% , 运行更加安全稳定。

5 ) 由于燃料用量减少和裂解反应气中的 ( 0 2 可以回收利用, 使乙烯工厂的烟 气排放大户——裂解单元的烟气排放量减少 30-40%。 对改善环境条件会有较大 的贡献。

附图说明

附图 1为实施例 1所述的反应器的结构剖视图。

附图 2为实施例 2所述的反应器的结构剖视图。

附图 3为本发明制备低碳烯烃方法的总流程图。 具体实施方式

实施例 1.

一种用于热裂解反应制备低碳烯烃的反应器, 工作状态为立式, 其结构见 附图 1, 包括处于上部的入口端 1和处于下部的出口端 2。 其中, 在入口端 1内部、 占整个反应器长度 1/4的空间是燃烧区 3, 其余空间为反应区 4, 整个燃烧区 3空间 内壁呈文丘里式变径结构。 入口端中心位置向内设有 1个燃料和氧气喷嘴 5, 在 燃烧区 3中部设有调温蒸汽喷头 9, 在燃烧区 3进入反应区 4的扩径处设有 3个原料 喷嘴 6; 出口端 2设有产物出口 7。 另外, 在原料喷嘴 6处还设有流量控制系统和 原料分配器, 在燃料和氧气喷嘴 5处还设有流量控制系统, 在燃烧区 3内部设有 探头式火焰燃烧检测系统。

实施例 2.

一种用于热裂解反应制备低碳烯烃的反应器, 工作状态为卧式, 其结构见 附图 2, 包括处于左侧的入口端 1和处于右侧的出口端 2。 其中, 在入口端 1内部、 占整个反应器长度 1/4的空间是燃烧区 3, 其余空间为反应区 4, 整个燃烧区 3空间 内壁成文丘里式变径结构, 燃烧区外壁设有冷却夹套 10。 入口端中心位置向内 设有 3个燃料和氧气喷嘴 5, 在燃烧区 3中部设有调温蒸汽喷头 9, 在燃烧区 3进入 反应区 4的扩径处设有 3个原料喷嘴 6; 出口端 2设有产物出口 7。 另外, 在原料喷 说 明 书

嘴 6处还设有流量控制系统和原料分配器, 在燃料和氧气喷嘴 5处还设有流量控 制系统, 在燃烧区 3内部设有探头式火焰燃烧检测系统。

实施例 3.

一种用于裂解反应制备低碳烯烃的反应器, 工作状态为立式, 其结构见附 图 1, 包括处于下部的入口端 1和处于上部的出口端 2。 其中在入口端 1内部、 占 整个反应器长度 1/4的空间是燃烧区 3, 其余空间为反应区 4, 燃烧区 3的内径小于 反应区 4的内径, 在入口端 1中心位置向内设有 2个燃料和氧气喷嘴 5 ; 燃烧区 3进 入反应区 4的扩径处设有 1个向内的原料喷嘴 6; 出口端 2设有产物出口 7; 在反应 区 4的内部空间还设有 5块轴向平行分布的限流板 8。 另外, 在原料喷嘴 6处还设 有流量控制系统和原料分配器, 在燃料和氧气喷嘴 5处还设有流量控制系统, 在 燃烧区 3内部设有探头式火焰燃烧检测系统。

实施例 4.

一种以石脑油为原料通过裂解反应制备低碳烯 烃的方法, 选择实施例 2的反 应器进行, 包括以下步骤:

1) 通过换热器预热石脑油至 580-650°C, 以接近其裂解温度, 同时在预热过 程中注入少量水蒸汽, 使其气化率达到 100%;

2) 以天然气或甲垸为燃料, 与氧气按照完全燃烧的比例经反应器的燃料和 氧气喷嘴 5喷入反应器中进行燃烧, 生成 ( 0 2 和¾0, 通过调温蒸汽喷头 9向反应 器内喷入调温蒸汽, 使燃烧区 3温度保持在 1100~1300°C区间;

3 ) 经步骤 1 ) 处理得到的石脑油气流经反应器的原料喷嘴 6喷入反应器的反 应区 4, 与步骤 2) 中在燃烧区 3燃烧产生的高温气体快速接触换热, 石脑油气流 迅速升温, 调节燃料和原料流量使反应温度控制在 820-900 °C区间, 进行裂解反 应, 裂解反应的时间约 0.2秒, 反应压力控制在 0.1-0.3MPa。 反应生成的裂解气 含有约乙烯 32.5%(w/w), 丙烯 16.8%(w/w), 另外还含有氢气、 甲垸、 丁二烯、 汽油芳烃、 燃料油及其它副产品;

4) 步骤 3 ) 的反应生成的裂解气经所述反应器的产物出口 7直接进入急冷锅 炉冷却至 500°C以下, 以终止二次反应并回收高温热量, 然后再经过急冷单元、 压缩单元(同时脱去水、 C0 2 和酸性气体) 、 深冷单元和分离单元处理最终获得 聚合级品质的低碳烯烃乙烯和丙烯; 急冷锅炉回收的热量用于发生高压蒸汽供 全厂使用。 说 明 书

实施例 5.

一种以加氢尾油为原料通过裂解反应制备低碳 烯烃的方法, 选择实施例 3的 反应器进行, 包括以下步骤:

1) 通过加热炉预热加氢尾油至 500-580°C, 以接近其裂解温度, 同时在加热 过程中注入水蒸汽, 使其气化率达到 90%;

2 ) 以天然气为燃料, 与氧气按照完全燃烧的比例经反应器的燃料和 氧气喷 嘴 5喷入反应器的燃烧区 3中进行燃烧, 生成 ( 0 2 和¾0, 使燃烧区 3的温度保持 在 1200~1300°C ;

3 ) 经步骤 1 ) 处理得到的加氢尾油气流经反应器的原料喷嘴 6喷入反应器的 反应区 4, 与步骤 2 ) 中在燃烧区 3燃烧产生的高温气体快速接触换热, 加氢尾油 气流迅速升温至 830-850°C进行裂解反应, 裂解反应的时间为 0.2秒, 反应压力为 0.2-0.4MPa, 整个反应过程中, 通过反应器内部设置的限流板 8控制气流的返混, 反应生成的裂解气约含有乙烯 31.5%(w/w), 丙烯 16.2%(w/w), 另外还含有氢气、 甲垸、 丁二烯、 汽油芳烃、 燃料油及其它副产物;

4) 步骤 3 ) 的反应生成的裂解气经所述反应器的产物出口 7直接进入急冷锅 炉冷却至 500°C以下, 以终止二次反应并回收高温热量, 然后再经过急冷单元、 压缩单元(同时脱去水、 C0 2 和酸性气体) 、 深冷单元和分离单元处理后最终获 得聚合级品质的低碳烯烃、 甲垸、 氢气及其他副产物;

5 ) 将步骤 4) 分离出的氢气和甲垸通过管道返回步骤 2) , 作为燃料经燃料 和氧气喷嘴 5进入反应器, 逐渐替代初始使用的天然气; 将其他副产物作为原料 返回步骤 1 ) ; 急冷锅炉回收的热量用于发生高压蒸汽供全厂 使用。

实施例 6.

一种以液化石油气为原料通过裂解反应制备低 碳烯烃的方法, 选择实施例 2 的反应器进行, 包括以下步骤:

1) 通过加热炉预热液化石油气至 550-650°C, 以接近其裂解温度, 并使其气 化比例达到 100%;

2) 以甲垸和乙垸的混合气体为燃料, 与氧气按照完全燃烧的比例经反应器 的燃料和氧气喷嘴 5喷入反应器的燃烧区 3中进行燃烧, 生成 ( 0 2 和11 2 0, 通过调 温蒸汽喷头 9向反应器内喷入调温蒸汽, 使燃烧区 3温度保持在 1300~1500°C ; 同 时通过燃烧区 3外壁的冷却夹套 10来回收热量; 说 明 书

3 ) 经步骤 1 ) 处理得到的液化石油气气流经反应器的原料喷 嘴 6喷入反应器 的反应区 4, 与步骤 2) 中在燃烧区 3燃烧产生的高温气体快速接触换热, 液化石 油气气流迅速升温至 860-920°C进行裂解反应, 裂解反应的时间为 0.1-0.2秒, 反 应压力控制在 0.2-0.5MPa, 反应生成的裂解气含约有乙烯 30.8%(w/w), 丙烯 15.7%(w/w), 另外还含有氢气、 甲垸、 丁二烯、 汽油芳烃、 燃料油及其它副产

4) 步骤 3 ) 的反应生成的裂解气经所述反应器的产物出口 7直接进入急冷锅 炉冷却至 500°C以下, 以终止二次反应并回收高温热量, 然后再经过急冷单元、 压缩单元(同时脱去水、 C0 2 和酸性气体) 、 深冷单元和分离单元处理后最终获 得聚合级品质的低碳烯烃、 甲垸、 氢气及其他副产物;

5 ) 将步骤 4) 分离出的氢气和甲垸通过管道返回步骤 2) , 作为燃料经燃料 和氧气喷嘴 5进入反应器, 逐渐替代初始使用的甲垸、 乙垸混合气; 将分离出的 其他副产物作为原料返回步骤 1 ) ; 急冷锅炉回收的热量用于发生高压蒸汽供全 厂使用。

实施例 7.

一种以渣油为原料通过裂解反应制备低碳烯烃 的方法, 选择实施例 2的反应 器进行, 包括以下步骤:

1) 通过加热炉预热渣油至 250-350°C, 以接近其裂解温度并调节其粘度符合 雾化喷嘴的要求;

2) 以柴油为燃料, 与氧气按照完全燃烧的比例经反应器的燃料和 氧气喷嘴 5喷入反应器的燃烧区 3中进行燃烧, 生成 ( 0 2 和¾0, 通过调温蒸汽喷头 9向反 应器内喷入调温蒸汽, 使燃烧区 3温度保持在 1000~1200°C ; 同时通过燃烧区 3外 壁的冷却夹套 10来回收热量;

3 ) 经步骤 1 ) 处理得到的渣油经反应器的原料喷嘴 6喷入反应器的反应区 4, 与步骤 2 ) 中在燃烧区 3燃烧产生的高温气体快速接触换热, 渣油迅速升温至 760-820°C进行裂解反应, 裂解反应的时间为 0.1-0.2秒, 反应压力控制在

0.2-0.5MPa, 反应生成的裂解气含约有乙烯 27.2%(w/w), 丙烯 13.5%(w/w), 另外 还含有氢气、 甲垸、 丁二烯、 汽油芳烃、 燃料油及其它副产物;

4)步骤 3 )的反应生成的裂解气经所述反应器的产物出 7直接进入急冷器, 由喷入的急冷油将其温度冷却至 450°C以下, 以终止二次反应并回收高温热量, 说 明 书

然后再经过急冷单元、 压缩单元(同时脱去水、 co 2 和酸性气体) 、 深冷单元和 分离单元处理后最终获得聚合级品质的低碳烯 烃、 甲垸、 氢气及其他副产物;

5 ) 将步骤 4) 分离出的氢气和甲垸通过管道返回步骤 2) , 作为燃料经燃料 和氧气喷嘴 5进入反应器, 逐渐替代初始使用的甲垸、 乙垸混合气; 将分离出的 其他副产物作为原料返回步骤 1 ) ; 急冷锅炉回收的热量用于发生高压蒸汽供全 厂使用。

实施例 8.

一个乙烯生产能力为 30万吨 /年的乙烯装置, 裂解原料为石脑油, 产品是每 年 30万吨纯度为 99.9%的乙烯、 15万吨 99.5%的丙烯、 还有丁二烯、 C5、 裂解汽 油、 焦油等; 开工率是 8000小时 /年;

1 )石脑油原料流量为 124吨 /时, 经换热后温度达到 150°C进入预热炉, 在预 热炉中部加入 12吨 /时的气化蒸汽, 出口温度为 550-600 °C ;

2 ) 燃料天然气和氧气由反应器入口端 1的燃料和氧气喷嘴 5进入燃烧区 3, 将反应器升温并用调温蒸汽把反应器的燃烧区 3的温度保持在 1200-1500°C,天然 气流量约 6-9吨 /时, 氧气约 20000-25000NM 3 /时, 反应器釆用实施例 3的结构, 反 应区 4内径 1.2-1.5米, 反应区长 5-6米;

3 )预热气化后的石脑油原料以喷射方式经反应 的原料喷嘴 6以 124吨 /时的 流量进入反应器, 与燃烧区产生的高温烟气快速接触升温至适宜 的裂解温度 860-900 °C, 裂解温度的控制由燃料流量、 调温蒸汽及裂解原料流量串级调整, 反应压力在 0.2-0.3MPa, 停留时间在 0.1-0.2秒, 反应产物的组成可参考表 1 ;

4) 反应生成的裂解气经所述反应器的产物出口 7直接进入急冷锅炉冷却至 500°C以下, 以终止二次反应并回收高温热量, 然后再经过急冷单元、 压缩单元

(同时脱去水、 C0 2 和酸性气体) 、 深冷单元和分离单元处理后最终获得聚合级 品质的低碳烯烃;

5 ) 将步骤 4) 分离出的氢气和甲垸通过管道返回步骤 2) , 作为燃料经燃料 和氧气喷嘴 5进入反应器, 逐渐替代初始使用的天然气; 急冷锅炉回收的热量用 于发生高压蒸汽供全厂使用。