专利名称:可弹性进料的热解工艺的制作方法
本发明涉及在管式火炉中用蒸气热解烃类以生产含有乙烯的裂解气。
蒸气裂解或蒸气热解炉的基本构件多年来都没有变化。炉包括一个燃烧燃料来达到高温的辐射室，和装在辐射室内的一个裂化盘管。裂化盘管的出口温度在815°和930℃之间。炉子进一步还包括一个对流盘管区来利用废热，一般用于预热烃原料，加热稀释蒸气和烃料的混合原料，和加热用于丁烯装置中的辅助流体。
既使特殊的辐射部分设计可根据产品混合，原料选择，热效率和成本的需要而改变，但这炉的基本原理是相同的。不管怎样，通过改变烃和稀释蒸气的比率和炉火，能设计出辐射区来处理各种原料和产品混合物。尽管所需的辐射热量，流体速度，和工艺温度等方面有所不同，但可有效地使用一个特别的裂化盘管，从宽馏份的原料中，生产恒量的乙烯。
遗憾的是，由于在原料馏份中乙烷在一端而真空粗柴油在另一端，蒸气和烃料的预量变化很大，则对流区这种灵活性是不存在的。例如，对汽油裂解所需稀释蒸气的量是对乙烷裂解所需要的五倍，因此每单位原料需要更多的蒸气预热量。进一步例如，从汽油原料生产乙烯的产量基本上低于从乙烷生产乙烯的产量。为了恒定的乙烯生产因此必须预热更多的汽油并且还要蒸发。这就增加了所需的热量，并需要更大的烃和稀释蒸气从预热盘管表面。由于在对流区需不同的预热要求，一个专门为重质原料如汽油设计的裂解炉不能有效地用于气体原料，反之亦如此。在很小的范围内，在石脑油与汽油原料之间还是存在这种灵活性。在为重质原料设计的炉中使用轻质原料时所引起主要问题是原料在对流区过热和裂解，这是由于较高的辐射区温度不可避免地作用于轻质原料和在对流区过量的盘管表面的结合所致。对流盘管裂化是由于对流盘管的于塞和较长的裂化停留时间所致和裂化管所需温度的不连续性使得所附带的产品降解。
因此本发明的目的是提供一种蒸气裂解工艺，该工艺既能灵活加工一定范围的原料而又不致对炉的生产能力和操作性能有重大的影响。
根据本发明，提供一种用管式火炉为蒸汽裂解烃进料的工艺，其中该炉子具有一个预热烃的对流区和一个在其中裂解预热烃的辐射区，以便提供一种进料的灵活性，在原料加进裂化管以前又不会使其过热，则首先通过将预热的初始烃料和工艺烯释蒸气结合而生成的混合原料冷却，然后在炉的对流区再加热。
附图1说明本发明的一个实施方案，其中通过注入锅炉供水来冷却混合原料，该供水接着汽化成稀释蒸气。
附图2说明本发明的另一个实施方案，其中混合原料被炉对流区外接的一个热交换器所间接冷却。
附图3说明本发明的又个一实施方案，其中通过注入相对冷的烃流来冷却混合原料，该烃流可以是如图示的初始烃料的一部分。
冷却混合料的程度主要取决于原料本身。在一个能够裂解重质粗柴油的特别炉中，必须冷却乙烷的混合进料的量要高于例如石脑油的进料。相对地，对于一种轻质的粗柴油进料就需少的冷却量。当初始烃料是一般气态时，混合进料将一般被冷却至55°到220℃，接着再加热到温度范围在565°和705℃之间，然后将混合原料送进裂化管。卷初始烃料是一般液态烃，它具有初始沸点在25℃和120℃之间，终沸点在150℃和230℃之间，混合原料一般将被冷却到55℃至140℃，然后再加热到温度范围在540℃和650℃之间。
既然进料的灵活性可以通过充分地利用在炉中的辐射热和对流热来达到，由此可见烃的蒸发而不裂解，则表明有热损失。因此不宜通过注入较重质的物料来分离预热的初始烃料。就是说在炉对流区预热的所有初始原料都送进了裂化管。
参看附图1-3，表示一个为蒸气裂化重质进料如粗柴油油类而设计的热解装置，该装置包括一个具有辐射区和流区3的管式火炉1。垂直裂化管4安装在辐射区内由底部的燃烧器5加热。热燃烧气体从辐射区向上通过对流区，在那里燃烧气体的热相继地被对流盘管6，7，8，9，10和11所吸收。热解装置进一步包括一个初级骤冷交换器12来急速冷却裂解气体以停止热解副反应并在蒸气鼓13里以高压饱和蒸汽的型式回收热量。参看图1-3说明蒸气系统的基本部件，从管路14进入的锅炉供水在对流盘管11预热并送进蒸汽鼓13。从鼓流出的供水经管路15到初级骤冷交换器，其中部分气化并回到蒸气鼓。来自鼓的饱和蒸气通过管路17送进对流盘管7，并在其中加热至过热并通过管路18排放到工厂的蒸气系统，以推动用于压缩和分离裂解气体的流汽轮机。
具体参看图1，在315℃和565℃之间沸腾的烃油气通过管路120引进并在对流盘管10里加热。将阀门121和123关上，打开阀门122使预热的初始烃料流通过管路124在那里与通过管路125来的工艺稀释蒸气混合，并在对流盘管8加热至过热以形成蒸气混合原料，此混合原料在对流盘管9和6加热至545℃，该温度稍低于起始的裂化温度，并通过管路19将混合单料送入在炉子辐射区的裂化管4中。在上述的粗柴油操作中裂化管的出口温度为845℃。
再参看附图，当选择乙烷/丙烷作为原料时，将阀门121和123开，阀门122关闭。原料再次从管路120进入，并对对流盘管10预热。预热的初始烃料流过管路126，其中与通过管路125的工艺稀释蒸气混合，形成混合原料。在这种情况下，引进的工稀释蒸气比过常用于乙烷/丙烷裂解的量少一半以上。混合原料在管盘8加热到620℃，然后与从管路127引进的锅炉供水混合在120℃下通过直接热交换蒸发和冷却混合物料。所得的物流温度为510℃，然后再在盘管9和盘管6中将之再加热到650℃，其稍为低于此原料的起始裂化温度，并通过管路19将之送入在炉辐射区的裂化管4中。不用说，气化的锅炉供水通过管125补充了工艺稀释蒸气，使得在再加热的混合料中最终的蒸气/烃的比率达到要求。在上述的乙烷/丙烷操作中裂化管的出口温度为880℃。
对流盘管6至11的每个所需热量在粗柴油和乙烷/丙烷两者的情况中是同一数量级的，这样可以保证在炉的对流区热量的有效利用率。更重要的是，在每种情况下都达到了。所要求最后混后原料的温度，即稍低于原料初始裂解的温度。
现参看附图2，表示出和附图1基本上相同的热解体系，参考项目编号1至19具有同样功能。再次使用与图1有关的所述粗柴油原料，原料通过管220引进，并在对流盘管10中加热。预热在初始烃料流与来自从管路225及盘管8的工艺稀释蒸气合并，所得的气化混合原料在盘管9加热。在粗柴油的操作中，阀门230打开，而阀门231和232则关闭以隔离热交换器233，使得混合原料直接从盘管9和盘管6流进裂化管。
当在附图2的方案中使用乙烷/丙烷作为原料时，将阀门230关闭，而将阀门231和232打开以使从盘管9来的混合料流在热交换器233中冷却，然后在盘管6中再加热。在大部分情况下，料流的温度与附图所述的相类似。
参看附图表示出与附图1和2基本上相同的热解体系，参考项目编号1至19具有同等功能。在附图3的方案中使用粗柴油作原料时，将阀门333关闭，所有原料通过管320引进在盘管10预热，将之与通过管路325和盘管8的工艺稀释蒸气合并。在附图3的方案中使用乙烷/丙烯作为原料时，将阀门335打开，只有部分原料在盘管10中预热。然后预热的初始烃料与从管路325及盘管8引进的稀释蒸气温合，所得混合原料被从管路336引进的烃所冷却，它在此图示中是从有一个旁路盘管10的管路320来的原料剩余部分。冷却的混合原料然后在盘管9和6再加热。
权利要求
1.一种在具有预热烃类的对流区和裂解预热烃类的辐射区的管式火炉中蒸气裂解烃类的工艺包括a)在对流区预热一个初始烃料；b)将稀释蒸气和所得的预热初始烃料混合形成一种混合原料；c)冷却此混合原料；d)在对流区中重新加热此冷却的混合原料；e)在辐射区裂解含有所有初始烃料的预热混合原料。
2.按权利要求
1的工艺，其中混合原料通过与水的直接热交换来冷却。
3.按权利要求
1的工艺，其中混合原料通过间接热交换来冷却。
4.按权利要求
1的工艺，其中混合原料是通过与烃冷却剂直接热交换来冷却。
5.按权利要求
4的工艺，其中初始烃料在对流区预热形成预热初始烃料以及烃冷却剂是初始烃料的一部分。
6.按权利要求
1的工艺，其中预热初始烃料是一种一般的气态烃以及混合料被冷却到55℃至220℃。
7.按权利要求
1的工艺，其中预热的初始烃料是一种具有始沸点在25℃和120℃之间和终沸点在150℃和230℃之间的一般液体烃，以及混合原料被冷到55℃至140℃。
8.按权利要求
6的工艺，其中冷却的混合原料被重新加热到565℃至705℃。
9.按权利要求
7的工艺，其中冷却的混合原料被重新加热540℃至650℃。
专利摘要
当在一个具有用于预热烃料对流段的管式火炉中蒸气裂解烃类成低级烯烃时，加工成轻料的进料弹性可以通过冷却蒸气和烃的混合料并随后将其再加热到所需的混合料温度来提供。
文档编号C10G9/14GK87103525SQ87103525
公开日1987年11月25日 申请日期1987年5月12日
发明者拉里·G·哈克梅塞, 布雷德利·L·兰克福德 申请人:凯洛格总公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan