一种利用管式裂解炉制备乙烯的方法与流程

本发明涉及一种利用管式裂解炉制备乙烯的方法，属于化工领域。
背景技术：
：乙烯除少量由酒精脱水制得外，绝大部分由乙烯装置裂解石油烃并进行分离得到。乙烯装置的核心为乙烯裂解炉。裂解技术的发展始终就是围绕如何降低能耗和提高乙烯的产率来不断提高的。现有乙烯裂解炉为管式炉，管式炉裂解是以间壁加热方式为烃类裂解提供热量。裂解炉分成3个部分，对流段、辐射段、连接对流段与辐射段的横跨段。通常，首先在对流段中将管内的烃和水蒸气混合物预热至“开始”裂解的温度，再将烃/水蒸气混合物送到高温辐射炉管继续升温，以进行裂解。裂解技术发展的一个重要方面是不断提高裂解选择性，即不断提高目标产物如乙烯、丙烯等的收率。为了提高裂解选择性，总的趋势是：提高反应温度、缩短烃类裂解时间、降低裂解烃分压。为了使进入辐射段裂解炉管内物料快速升温，裂解炉管一般采用分支变径或不分支变径形状，前部分采用小直径炉管，利用其比表面积大的特点达到快速升温的目的，但管壁易结焦，导致裂解炉运行周期缩短，后部分采用较大直径的炉管以降低对结焦的敏感性。而且这种分支变径或不分支变径炉管形状增加了制造、安装的复杂性和成本。为了降低裂解烃分压，现有做法是向裂解原料中注入水蒸气，水蒸气在对流段中被加热，并在对流段中一次或分多次注入烃原料中，但这种做法并未完全体现出“蒸汽裂解”的特点。技术实现要素：为了进一步提高裂解的选择性，本发明提供一种利用管式裂解炉制备乙烯的方法。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：一种利用管式裂解炉制备乙烯的方法，烃原料与稀释蒸汽混合后进行热裂解，管式裂解炉包括对流段、辐射段和连接对流段与辐射段的横跨段，将30wt％-70wt％的稀释蒸汽经 辐射段炉管加热后，注入横跨段与烃原料和余量稀释蒸汽的混合物混合，所得混合物进入辐射段热裂解得到乙烯。余量稀释蒸汽与30wt％-70wt％的稀释蒸汽的总量为100wt％。本申请稀释蒸汽注入裂解原料中的目的是为了降低裂解原料分压，达到提高乙烯、丙烯等收率及缓和结焦趋势。采用上述方法能有效提高管式裂解炉横跨温度，在同样裂解深度情况下，使乙烯、丙烯收率提高，裂解的炉运行周期显著延长。作为本申请的一种改进方案，稀释蒸汽经过对流段炉管加热后分成两部分，其中30-70wt％的稀释蒸汽先经过辐射段的炉管加热，余量稀释蒸汽注入烃原料进入横跨段；经过辐射段的炉管加热后的稀释蒸汽注入到横跨段与烃原料和余量稀释蒸汽的混合物混合。作为本申请的另一种改进方案，稀释蒸汽进入裂解炉前分为两部分，其中30-70wt％的稀释蒸汽先经过辐射段的炉管加热，余量稀释蒸汽通过对流段炉管加热后注入烃原料进入横跨段；经过辐射段的炉管加热后的稀释蒸汽注入到横跨段与烃原料和余量稀释蒸汽的混合物混合。为了降低能耗，同时进一步提高裂解的选择性，经过辐射段的炉管加热后的稀释蒸汽从横跨段炉管的后端注入。本申请横跨段炉管前端到后端的方向与烃原料流向一致。为了进一步提高裂解的选择性，烃原料与稀释蒸汽的质量比为1：(0.3-1)。上述经过辐射段的炉管加热后的稀释蒸汽的温度为700-1000℃。本发明未提及的技术均参照现有技术。本发明乙烯制备方法提高了乙烯丙烯等的收率；显著延长了裂解炉运行周期；简化了裂解炉管构造，无需采用分支变径或不分支变径形状的炉管，降低制造、安装、维护的复杂性和成本；能耗显著降低。附图说明图1为本申请乙烯制备的工艺流程图一，图中箭头方向表示气体流向；图2为本申请乙烯制备的工艺流程图二，图中箭头方向表示气体流向。具体实施方式为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容 不仅仅局限于下面的实施例。下述实施例1-3及对比例1中所用裂解炉均为年产10万吨乙烯能力的sl-ii型裂解炉，裂解原料为石脑油。实施例1裂解炉工况是：裂解炉型为sl-ii型炉，裂解原料为石脑油，进料量为40.59t/h(比对比例1增加1.475％)，稀释蒸汽用量为20.30t/h(比对比例1增加1.475％)，全部在对流段加热后50％在对流段注入烃原料，裂解炉横跨段前段温度为610℃，另外50％稀释蒸汽继续通过辐射段加热到820℃从横跨段后端注入烃原料，820℃高温蒸汽与从横跨段前段过来的610℃物料混合后使横跨段出口温度达到640℃，即辐射段入口温度为640℃(比对比例1提高30℃)，裂解平均压力为2.4161kg/cm2(绝)(与对比例1相同)，辐射段出口温度为838℃(与对比例1相同)，裂解炉运行结果是，乙烯收率为28.656％(wt)(比对比例1提高0.007个百分点)，丙烯收率为13.264％(wt)(比对比例1提高0.004个百分点)，裂解深度丙烯、乙烯比为0.46285(与对比例1相同)，裂解炉运行周期为72天(比对比例1延长24.14％)。实施例2裂解炉工况是：裂解炉型为sl-ii型炉，裂解原料为石脑油，进料量为40.36t/h(比对比例1增加0.90％)，稀释蒸汽用量为20.18t/h(比对比例1增加0.90％)，全部在对流段加热后70％在对流段注入烃原料，裂解炉横跨段前段温度为610℃，另外30％稀释蒸汽继续通过辐射段加热到820℃从横跨段前端注入烃原料，820℃高温蒸汽与从横跨段前端过来的610℃物料混合后使横跨段出口温度达到630℃，即辐射段入口温度为630℃(比对比例1提高20℃)，裂解平均压力为2.4161kg/cm2(绝)(与对比例1相同)，辐射段出口温度为838℃(与对比例1相同)，裂解炉运行结果是，乙烯收率为28.657％(wt)(比对比例1提高0.008个百分点)，丙烯收率为13.264％(wt)(比对比例1提高0.004个百分点)，裂解深度丙烯、乙烯比为0.46285(与对比例1相同)，裂解炉运行周期为68天(比对比例1延长17.24％)。实施例3裂解炉工况是：裂解炉型为sl-ii型炉，裂解原料为石脑油，进料量为40.78t/h(比对比例1增加1.95％)，稀释蒸汽用量为20.39t/h(比对比例1增加1.95％)，全部在对流段加热后30％在对流段注入烃原料，裂解炉横跨段前段温度为610℃，另外70％稀释蒸汽继续通过辐射段加热到820℃从横跨段前端注入烃原料，820℃高温蒸汽与从横跨 段前段过来的610℃物料混合后使横跨段出口温度达到650℃，即辐射段入口温度达到650℃(比对比例1提高40℃)，裂解平均压力为2.4161kg/cm2(绝)(与对比例1相同)，辐射段出口温度为838℃(与对比例1相同)，裂解炉运行结果是，乙烯收率为28.660％(wt)(比对比例1提高0.011个百分点)，丙烯收率为13.265％(wt)(比对比例1提高0.005个百分点)，裂解深度丙烯、乙烯比为0.46285(与对比例1相同)，裂解炉运行周期为78天(比对比例1延长34.48％)。对比例1裂解炉工况是，裂解炉型为sl-ii型炉，裂解原料为石脑油，进料量为40.00t/h，稀释蒸汽用量为20.00t/h，全部在对流段加热后100％在对流段注入烃原料，裂解炉横跨温度为610℃，辐射段入口温度为610℃，裂解平均压力为2.4161kg/cm2(绝)，辐射段出口温度为838℃，裂解炉运行结果是，乙烯收率为28.649％(wt)，丙烯收率为13.260％(wt)，裂解深度丙烯、乙烯比为0.46285，裂解炉运行周期为58天。表1实施例1-3及对比例1的工况比较实施例4全部在对流段加热后60％在对流段注入烃原料，另外40％稀释蒸汽继续通过辐射段加热，然后从横跨段前端注入烃原料。对比例2稀释蒸汽全部在对流段加热后100％在对流段注入烃原料。表2实施例4及对比例2的工况比较对比例2实施例4裂解炉型gk-vigk-vi裂解原料石脑油石脑油进料量，t/h26.0026.40对流段注汽量，t/h13.006.60横跨段后段注汽量，t/h06.60横跨段后段注汽温度，℃820横跨段前段温度，℃610610横跨段出口温度，℃610640辐射段入口温度，℃610640辐射段入口压力，kg/cm2(绝)2.85282.8626辐射段出口温度，℃847847辐射段出口压力，kg/cm2(绝)2.22.18乙烯收率，wt％28.33628.343丙烯收率，wt％14.24114.245丙烯收率/乙烯收率0.502580.50257裂解炉运行周期，天6068当前第1页12