乙烯裂解炉系统、裂解方法与流程

本发明涉及乙烯裂解，具体地，涉及一种乙烯裂解炉系统、一种裂解方法。

背景技术：

1、蒸汽裂解通常是在具有辐射段和对流段的蒸汽裂解炉中进行，炉子的辐射段和对流段部分通常保持在或接近环境压力。辐射段底部和/或侧壁上通常设置有燃烧器，天然气和空气作为燃烧介质，经燃烧器进入裂解炉膛内发生燃烧反应，反应产生的高温烟气从辐射段向上行进，通过对流段，然后经由裂解炉上部的烟气出口排出。高温烟气在经过裂解炉对流段时，会与位于对流段换热管内的烃类裂解原料进行换热，使得裂解原料预热、汽化并过热至初始裂解温度。达到初始裂解温度的裂解原料随后进入位于裂解炉辐射段的裂解炉管内发生裂解反应，裂解反应所需热量则由炉膛内燃烧反应产生的高温烟气经炉管壁面换热提供。

2、裂解炉烟气出口排出的烟气中通常含有71％的n2，8％左右的co2，18％的h2o，3％左右的o2以及微量的co、so2和ch4。目前，世界各地已颁布了日益严格的环境法律法规，严格控制二氧化碳的排放量。可以通过吸收过程来减少二氧化碳的排放，例如，利用氨基液体溶剂(如链烷醇胺)与二氧化碳的反应，但这个过程能耗及回收成本较高。

3、因此，亟需一种新的乙烯裂解炉系统。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有乙烯裂解炉采用空气助燃，存在co2和nox排放量大、排烟损失高、能量利用低等问题，提供一种乙烯裂解炉系统及其一种裂解方法，该系统减少了nox排放量，排烟损失小，热效率高，同时回收利用高温脱硝烟气中的co2，降低co2捕获难度和采集成本，提高资源利用率。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种乙烯裂解炉系统，该系统包括：依次连接的乙烯裂解炉和co2回收装置；所述乙烯裂解炉包括：具有下部开口的对流段和具有上部开口的辐射段，且所述对流段和辐射段通过所述下部开口和所述上部开口相连通；所述辐射段包括：裂解炉管、裂解炉膛和至少一个燃烧器；所述对流段的内部设置有脱硝装置；每个所述燃烧器设置有富氧气体入口和天然气入口；

3、所述裂解炉膛用于将富氧气体和天然气进行燃烧，得到的燃烧产物将热量传递给所述裂解炉管，得到的换热后产物进入所述对流段；

4、所述对流段用于将所述换热后产物和裂解原料进行换热，得到由所述裂解原料转变成的升温裂解原料，和由所述换热后产物转变成的高温烟气，且所述高温烟气进行脱硝，得到高温脱硝烟气；

5、所述co2回收装置用于冷却回收所述高温脱硝烟气中的co2，得到富co2物流。

6、本发明第二方面提供一种裂解方法，该方法在第一方面提供的系统中进行。

7、优选地，该方法包括以下步骤：

8、该方法包括以下步骤：

9、(1)将富氧气体和天然气在裂解炉膛内进行燃烧，得到的燃烧产物将热量传递给裂解炉管，并得到换热后产物；

10、(2)将所述换热后产物进入对流段和裂解原料进行换热，得到由所述裂解原料转变成的升温裂解原料，和由所述换热后产物转变成的高温烟气，且所述高温烟气在脱硝装置内进行脱硝，得到高温脱硝烟气；

11、(3)将所述高温脱硝烟气在co2回收装置中进行冷却回收，得到富co2物流。

12、相比现有技术，本发明具有以下优势：

13、(1)本发明提供的乙烯裂解炉系统，包括依次连接的乙烯裂解炉和co2回收装置，采用富氧气体燃烧的方式，并结合设置在对流段内部的脱硝装置，保证了燃烧反应的充分进行，避免了炉膛局部高温区域的出现，降低了高温脱硝烟气中nox浓度，提高了高温脱硝烟气中co2浓度，有效提高了co2捕集率，降低了捕集成本；

14、(2)相比空气，富氧气体作为助燃剂中氮气含量非常低，大大减少了氮气在高温氧化生成nox的机率，同时在对流段设置脱硝装置，从而实现了nox的减量排放；同时，富氧气体作为助燃剂的气体辐射能力增大，燃烧产物主要是二氧化碳和水蒸气，作为不对称气体分子，具有很强的辐射本领，有利于提高裂解炉内传热效果；

15、(3)富氧气体燃烧产生的烟气量大大减少，排烟损失降低；即，当助燃剂为空气时，天然气完全燃烧的烟气量为12m3/m3天然气，而当助燃剂为富氧气体时，天然气完全燃烧的烟气量为3m3/m3天然气。

技术特征：

1.一种乙烯裂解炉系统，其特征在于，该系统包括：依次连接的乙烯裂解炉和co2回收装置；所述乙烯裂解炉包括：具有下部开口的对流段和具有上部开口的辐射段，且所述对流段和辐射段通过所述下部开口和所述上部开口相连通；所述辐射段包括：裂解炉管、裂解炉膛和至少一个燃烧器；所述对流段的内部设置有脱硝装置；每个所述燃烧器设置有富氧气体入口和天然气入口；

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述裂解炉管设置在所述裂解炉膛内，用于将所述升温裂解原料进行裂解反应；

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述对流段设置有裂解原料入口和高温脱硝烟气出口；

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的系统，其中，所述脱硝装置包括喷氨格栅和脱硝催化剂床层，且所述喷氨格栅设置在所述脱硝催化剂床层的下方；

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的系统，其中，所述co2回收装置包括依次连通的第一换热器和第二换热器；

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述co2回收装置还包括压缩机；

7.一种裂解方法，其特征在于，该方法在权利要求1-6中任意一项所述的系统中进行。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，该方法包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一换热的过程包括：将所述高温脱硝烟气和第一冷却介质进行第一换热，得到低温脱硝烟气和冷却水；

10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，所述循环烟气和富氧气体的体积流量比为1-3：1，优选为1.2-1.6：1；

技术总结
本发明涉及乙烯裂解技术领域，具体地，涉及一种乙烯裂解炉系统、一种裂解方法。本发明提供的乙烯裂解炉系统，包括依次连接的乙烯裂解炉和CO<subgt;2</subgt;回收装置，采用富氧气体燃烧的方式，并结合设置在对流段内部的脱硝装置，保证了燃烧反应的充分进行，避免了炉膛局部高温区域的出现，降低了高温脱硝烟气中NO<subgt;X</subgt;浓度，提高了高温脱硝烟气中CO<subgt;2</subgt;浓度，有效提高了CO<subgt;2</subgt;捕集率，降低了捕集成本。

技术研发人员：刘俊杰,杨士芳,王国清,张利军,杜志国,郏景省,杨沙沙,李晓锋
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11