專利名稱：一種低碳烯烴的生產方法
技術領域：
本發明涉及一種低碳烯烴的生產方法。
背景技術：
乙烯是石油化學工業的基礎原料。乙烯的產量、生產規模和技術標志著一個國家石油化工的發展水平。目前生產乙烯的方法以管式爐石油烴蒸汽裂解技術為主，據統計，世界上大約99%的乙烯和50%以上的丙烯通過該方法生產。乙烯裝置的核心設備是管式裂解爐，它是由對流段和輻射段組成。裂解原料和稀釋水蒸氣首先在對流段爐管內加熱，將原料氣化并加熱至起始裂解溫度(即“橫跨溫度”)，然后進入輻射段爐管裂解。在工業裂解爐輻射段內，通常排布了若干組構型相同的爐管。管內通以裂解原料，管外用液體燃料或氣體燃料燃燒所放出的熱量來加熱管壁，通過管壁的傳熱，將熱量傳遞給管內的反應物料。由于裂解反應溫度較高(約800°C _900°C，而且有向高溫發展的趨勢)，因此管壁溫度一定要更高，才能把熱量傳到管內去。爐膛內的傳熱過程主要是通過輻射方式來進行 的。眾所周知，裂解是指石油烴在高溫條件下，發生碳鏈斷裂或脫氫反應生成烯烴及其他產物的過程。裂解目的是以生產乙烯、丙烯為主，同時還副產丁烯、丁二烯等烯烴和裂解汽油、柴油、燃料油等產品。石油烴裂解的化學反應是強吸熱反應，而且石油烴裂解反應有一次反應和二次反應之分，一般的說，一次反應是烴分子由大變小即鏈烷烴進行脫氫和斷鏈反應、環烷烴和芳烴進行脫氫開環反應，通過一次反應生產乙烯、丙烯等烯烴產品；二次反應是烴分子由小變大即烯烴、炔烴進行聚合、脫氫縮合反應以及環烷烴和芳烴進行脫氫縮合和脫氫稠環化反應等，反應導致生成焦碳，這一點對于裂解爐的正常運轉尤其不利，因為生成的焦碳附著在裂解爐管內壁，既增加了導熱阻力，也增加了反應系統的阻力。所以要求裂解反應在爐管中進行一次反應后盡量減少二次反應就降溫結束，這就要求較短的停留時間。由于輻射段要在較短的停留時間內傳遞大量的熱，因此管壁的溫度較高，達到950°C 1100°C，高溫造成了管壁的附近二次反應發生嚴重，從而結焦，進而影響到裂解爐的烴分壓及運行周期等，如何能夠降低輻射段的熱負荷，將是減緩結焦延長運行周期的一個重要方向。對于石腦油裂解爐而言，在水油比為0.5，裂解深度丙烯產率/乙烯產率(P/E)為
0.57的條件下，物料橫跨溫度從580°C到620°C時裂解爐的其它工藝參數的變化，具體如表I所示。表I橫跨溫度變化引起的參數變化(石腦油)
權利要求
1.一種低碳烯烴的生產方法，該方法包括以下步驟: (1)將含有裂解原料與水蒸氣的裂解物流A預熱至橫跨溫度； (2)在氫氣選擇性燃燒反應條件下和氫氣選擇性燃燒催化劑存在下，將氫氣和氧氣與預熱后的裂解物流A進行接觸，得到裂解物流B ； (3)將步驟(2)得到的裂解物流B進行蒸汽裂解，得到富含低碳烯烴的物流C，將富含低碳烯烴的物流C進行分離回收，得到低碳烯烴； 其中，基于裂解原料的重量，所述氫氣的用量為0.5 1.5%，所述氧氣的用量為2 12%。
2.一種低碳烯烴的生產方法，所述方法在裂解系統中進行，所述裂解系統包括裂解爐和裂解氣總管，所述裂解爐的對流段包括第一空間和第二空間，所述第一空間的橫截面與對流段的橫截面的面積相同，所述第一空間用以容納氫氣選擇性燃燒設備，所述裂解爐包括按照物料流向依次設置的對流段第二空間、氫氣選擇性燃燒設備和輻射段，所述氫氣選擇性燃燒設備設置在對流段的底部，所述氫氣選擇性燃燒設備的高度與對流段的高度比為I: 6 20，該方法包括以下步驟: (1)將含有裂解原料與水蒸氣的裂解物流A送入裂解爐的對流段預熱至橫跨溫度送入裂解系統的氫氣選擇性燃燒設備； (2)在氫氣選擇性燃燒反應條件下和氫氣選擇性燃燒催化劑存在下，將氫氣和氧氣送入氫氣選擇性燃燒設備中與來自對流段的裂解物流A進行接觸，得到裂解物流B ； (3)將步驟(2)得到的裂解物流B送入裂解爐的輻射段，進行蒸汽裂解，得到富含低碳烯烴的物流C，并將得到的富含低碳烯烴的物流C進行分離回收，得到低碳烯烴， 其中，基于裂解原料的重量，所述氫氣的用量為0.5 1.5%，所述氧氣的用量為2 12%。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，所述氫氣選擇性燃燒設備的高度與對流段的高度比為1: 8 12。
4.根據權利要求2或3所述的方法，其中，所述氧氣分5-10股引入，以使氧氣在氫氣選擇性燃燒設備中均勻分布。
5.根據權利要求4所述的方法，其中，以裂解原料的重量計，每股氧氣的量為0.5 1% ;優選為0.6 0.8%。
6.根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述氫氣選擇性燃燒催化劑包括多孔載體和負載在該多孔載體上的活性組分，所述活性組分為錳、銅、鐵、鈷、鈀、鉬、銣、銠和銥中的至少一種，所述多孔載體選自氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氧化鋅、氧化鎂、氧化鈣、二氧化硅、磷鋁分子篩、L型分子篩、X型分子篩、Y型分子篩、絲光沸石、ZSM-5沸石、硅藻上、高嶺土、天然白土、硅酸鋁和硅酸鎂中的至少一種；優選地，所述活性組分含有鉬，所述載體選自氧化鋁、氧化硅、高嶺土、粘土和分子篩中的一種或多種；以所述氫氣選擇性燃燒催化劑的總量為基準，所述活性成分的含量為0.01-5重量％,所述載體的含量為95-99.99重量％。
7.根據權利要求1或2所述的方法，其中，基于裂解原料的重量，所述氫氣的用量為0.7 1.0% ;所述氧氣的用量為5 8%。
8.根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述氫氣選擇性燃燒反應條件包括:所述接觸溫度為540-650°C，優選為580-620°C;反應壓力為0.15-0.4MPa，優選為0.20-0.3MPa ;反應體積空速為3000-5000011'優選為8000-2000( '
9.根據權利要求1或2所述的方法，其中，該方法還包括將所述富含低碳烯烴的物流C在分離回收前進行脫氧，使脫氧后的所述富含低碳烯烴的物流C中的氧氣的體積含量低于Ippm0
10.根據權利要求1或2所述的方法，其中，該方法還包括將所述富含低碳烯烴的物流C在分離回收前進行脫氮，使脫氮后的所述富含低碳烯烴的物流C中的氮氣的體積含量低于 Ippm0
11.根據權利要求1或2所述 的方法，其中，所述裂解原料為石腦油。
全文摘要
本發明涉及一種低碳烯烴的生產方法，該方法包括(1)將含有裂解原料與水蒸氣的裂解物流A預熱至橫跨溫度；(2)在氫氣選擇性燃燒反應條件下和氫氣選擇性燃燒催化劑存在下，將氫氣和氧氣與預熱后的裂解物流A進行接觸，得到裂解物流B；(3)將步驟(2)得到的裂解物流B進行蒸汽裂解，得到物流C，將物流C進行分離回收，得到低碳烯烴，其中，基于裂解原料的重量，所述氫氣的用量為0.5％～1.5％；所述氧氣的用量為2％～12％。本發明還公開了一種低碳烯烴的生產方法，該方法在包括裂解爐和裂解氣總管的裂解系統中進行，所述氫氣選擇性燃燒設備設置在裂解爐對流段的底部，本發明的低碳烯烴的生產方法能延長裂解爐的運轉周期。
文檔編號C07C4/04GK103087766SQ20111033553
公開日2013年5月8日 申請日期2011年10月28日 優先權日2011年10月28日
發明者張利軍, 王國清, 周先鋒, 楊沙沙, 杜志國, 張兆斌, 石瑩 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司北京化工研究院