专利名称：一种低碳烯烃的生产方法
技术领域：
本发明涉及一种低碳烯烃的生产方法。
背景技术：
乙烯是石油化学工业的基础原料。乙烯的产量、生产规模和技术标志着一个国家石油化工的发展水平。目前生产乙烯的方法以管式炉石油烃蒸汽裂解技术为主，据统计，世界上大约99%的乙烯和50%以上的丙烯通过该方法生产。乙烯装置的核心设备是管式裂解炉，它是由对流段和辐射段组成。裂解原料和稀释水蒸气首先在对流段炉管内加热，将原料气化并加热至起始裂解温度(即“横跨温度”)，然后进入辐射段炉管裂解。在工业裂解炉辐射段内，通常排布了若干组构型相同的炉管。管内通以裂解原料，管外用液体燃料或气体燃料燃烧所放出的热量来加热管壁，通过管壁的传热，将热量传递给管内的反应物料。由于裂解反应温度较高(约800°C _900°C，而且有向高温发展的趋势)，因此管壁温度一定要更高，才能把热量传到管内去。炉膛内的传热过程主要是通过辐射方式来进行 的。众所周知，裂解是指石油烃在高温条件下，发生碳链断裂或脱氢反应生成烯烃及其他产物的过程。裂解目的是以生产乙烯、丙烯为主，同时还副产丁烯、丁二烯等烯烃和裂解汽油、柴油、燃料油等产品。石油烃裂解的化学反应是强吸热反应，而且石油烃裂解反应有一次反应和二次反应之分，一般的说，一次反应是烃分子由大变小即链烷烃进行脱氢和断链反应、环烷烃和芳烃进行脱氢开环反应，通过一次反应生产乙烯、丙烯等烯烃产品；二次反应是烃分子由小变大即烯烃、炔烃进行聚合、脱氢缩合反应以及环烷烃和芳烃进行脱氢缩合和脱氢稠环化反应等，反应导致生成焦碳，这一点对于裂解炉的正常运转尤其不利，因为生成的焦碳附着在裂解炉管内壁，既增加了导热阻力，也增加了反应系统的阻力。所以要求裂解反应在炉管中进行一次反应后尽量减少二次反应就降温结束，这就要求较短的停留时间。由于辐射段要在较短的停留时间内传递大量的热，因此管壁的温度较高，达到950°C 1100°C，高温造成了管壁的附近二次反应发生严重，从而结焦，进而影响到裂解炉的烃分压及运行周期等，如何能够降低辐射段的热负荷，将是减缓结焦延长运行周期的一个重要方向。对于石脑油裂解炉而言，在水油比为0.5，裂解深度丙烯产率/乙烯产率(P/E)为
0.57的条件下，物料横跨温度从580°C到620°C时裂解炉的其它工艺参数的变化，具体如表I所示。表I横跨温度变化引起的参数变化(石脑油)
权利要求
1.一种低碳烯烃的生产方法，该方法包括以下步骤: (1)将含有裂解原料与水蒸气的裂解物流A预热至横跨温度； (2)在氢气选择性燃烧反应条件下和氢气选择性燃烧催化剂存在下，将氢气和氧气与预热后的裂解物流A进行接触，得到裂解物流B ； (3)将步骤(2)得到的裂解物流B进行蒸汽裂解，得到富含低碳烯烃的物流C，将富含低碳烯烃的物流C进行分离回收，得到低碳烯烃； 其中，基于裂解原料的重量，所述氢气的用量为0.5 1.5%，所述氧气的用量为2 12%。
2.一种低碳烯烃的生产方法，所述方法在裂解系统中进行，所述裂解系统包括裂解炉和裂解气总管，所述裂解炉的对流段包括第一空间和第二空间，所述第一空间的横截面与对流段的横截面的面积相同，所述第一空间用以容纳氢气选择性燃烧设备，所述裂解炉包括按照物料流向依次设置的对流段第二空间、氢气选择性燃烧设备和辐射段，所述氢气选择性燃烧设备设置在对流段的底部，所述氢气选择性燃烧设备的高度与对流段的高度比为I: 6 20，该方法包括以下步骤: (1)将含有裂解原料与水蒸气的裂解物流A送入裂解炉的对流段预热至横跨温度送入裂解系统的氢气选择性燃烧设备； (2)在氢气选择性燃烧反应条件下和氢气选择性燃烧催化剂存在下，将氢气和氧气送入氢气选择性燃烧设备中与来自对流段的裂解物流A进行接触，得到裂解物流B ； (3)将步骤(2)得到的裂解物流B送入裂解炉的辐射段，进行蒸汽裂解，得到富含低碳烯烃的物流C，并将得到的富含低碳烯烃的物流C进行分离回收，得到低碳烯烃， 其中，基于裂解原料的重量，所述氢气的用量为0.5 1.5%，所述氧气的用量为2 12%。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述氢气选择性燃烧设备的高度与对流段的高度比为1: 8 12。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述氧气分5-10股引入，以使氧气在氢气选择性燃烧设备中均匀分布。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，以裂解原料的重量计，每股氧气的量为0.5 1% ;优选为0.6 0.8%。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述氢气选择性燃烧催化剂包括多孔载体和负载在该多孔载体上的活性组分，所述活性组分为锰、铜、铁、钴、钯、钼、铷、铑和铱中的至少一种，所述多孔载体选自氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化锌、氧化镁、氧化钙、二氧化硅、磷铝分子筛、L型分子筛、X型分子筛、Y型分子筛、丝光沸石、ZSM-5沸石、硅藻上、高岭土、天然白土、硅酸铝和硅酸镁中的至少一种；优选地，所述活性组分含有钼，所述载体选自氧化铝、氧化硅、高岭土、粘土和分子筛中的一种或多种；以所述氢气选择性燃烧催化剂的总量为基准，所述活性成分的含量为0.01-5重量％,所述载体的含量为95-99.99重量％。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，基于裂解原料的重量，所述氢气的用量为0.7 1.0% ;所述氧气的用量为5 8%。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述氢气选择性燃烧反应条件包括:所述接触温度为540-650°C，优选为580-620°C;反应压力为0.15-0.4MPa，优选为0.20-0.3MPa ;反应体积空速为3000-5000011'优选为8000-2000( '
9.根据权利要求1或2所述的方法，其中，该方法还包括将所述富含低碳烯烃的物流C在分离回收前进行脱氧，使脱氧后的所述富含低碳烯烃的物流C中的氧气的体积含量低于Ippm0
10.根据权利要求1或2所述的方法，其中，该方法还包括将所述富含低碳烯烃的物流C在分离回收前进行脱氮，使脱氮后的所述富含低碳烯烃的物流C中的氮气的体积含量低于 Ippm0
11.根据权利要求1或2所述 的方法，其中，所述裂解原料为石脑油。
全文摘要
本发明涉及一种低碳烯烃的生产方法，该方法包括(1)将含有裂解原料与水蒸气的裂解物流A预热至横跨温度；(2)在氢气选择性燃烧反应条件下和氢气选择性燃烧催化剂存在下，将氢气和氧气与预热后的裂解物流A进行接触，得到裂解物流B；(3)将步骤(2)得到的裂解物流B进行蒸汽裂解，得到物流C，将物流C进行分离回收，得到低碳烯烃，其中，基于裂解原料的重量，所述氢气的用量为0.5％～1.5％；所述氧气的用量为2％～12％。本发明还公开了一种低碳烯烃的生产方法，该方法在包括裂解炉和裂解气总管的裂解系统中进行，所述氢气选择性燃烧设备设置在裂解炉对流段的底部，本发明的低碳烯烃的生产方法能延长裂解炉的运转周期。
文档编号C07C4/04GK103087766SQ20111033553
公开日2013年5月8日 申请日期2011年10月28日 优先权日2011年10月28日
发明者张利军, 王国清, 周先锋, 杨沙沙, 杜志国, 张兆斌, 石莹 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司北京化工研究院