一种石油烃高效裂解方法技术

本发明专利技术涉及一种石油烃高效裂解方法。该方法通过在热裂解过程中引入一种或多种助剂，引发、诱导、催化石油烃裂解，提高反应深度，降低反应温度，并可调控产物分布。本发明专利技术通过优化加注口数量、加注口位置、每个加注口的流量、每个加注口的助剂种类以及每个加注口的助剂浓度等，使助剂达到其促进裂解的最佳效果。该方法中添加的助剂包括聚醚、聚酰胺、聚酰亚胺、亚胺类聚合物等水溶性超支化聚合物以及经基团修饰后具备油溶性的超支化聚合物。修饰后具备油溶性的超支化聚合物。修饰后具备油溶性的超支化聚合物。

【技术实现步骤摘要】
一种石油烃高效裂解方法


[0001]本专利技术涉及石油烃热裂解工艺，属于石油化工领域。具体而言，本专利技术通过添加助剂促进石油烃热裂解，并通过优化裂解炉的对流段来提升这种促进效果。

技术介绍

[0002]目前，石油烃的热裂解是乙烯的主要来源。在石油化工领域，乙烷、丙烷、丁烷和石脑油等烃类在水油重量百分比约为30％到70％，温度约为700℃到900℃的条件下，于裂解炉中裂解制取乙烯和丙烯等低碳烯烃。由于物料类型和操作条件的不同，乙烯和丙烯的产率分别在24
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55％和15
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18％之间变化。所述裂解炉包括辐射段和对流段，辐射段利用在燃烧器中燃烧燃料产生的辐射热传递加热石油烃和蒸汽混合物以热裂解石油烃，对流段通过来源于辐射段的燃烧废气所产生的对流热传递预热反应物料。
[0003]尽管经过几十年的发展，针对该过程反应温度高、能耗高、结焦严重等弊端也已有多方面的改进，但热裂解仍是石油化学工业中最为耗能的过程。而且结焦积碳达到一定程度后需停车除焦，严重制约了裂解炉的生产能力。工业上使用了一系列技术来节能增效，物理手段有三维反应管技术和超声波管式裂解炉系统等，化学手段有使用结焦抑制剂、催化裂解、引发裂解等。
[0004]中国专利技术专利CN101353590B使用了新型超声波管式热裂解系统，在热裂解反应炉管的外部串联安装至少一组超声波装置，在不大规模改动现有装置的前提下，增加简易的设备就可提高乙烯装置的高附收率，并减少副反应的发生，提高了裂解反应的选择性和装置的经济效益。该装置能延长装置运转周期，但未改变石油烃热裂解的反应网络，对乙烯和丙烯等烯烃收率的影响不明。
[0005]中国专利技术专利CN107474869B将烃热裂解氧化物催化剂装填在设置于管式炉加热部分的管的一些或全部区域中。在用于制备烯烃的烃的蒸汽裂解中，可以提高烯烃的产率和选择性、由于优异的传热效率而降低燃料消耗和通过降低沉积在管内壁的焦炭的生成量而延长除焦间隔。混合催化剂在提高丙烯选择性上是有效的，但由此会减小乙烯/丙烯的收率比。
[0006]中国专利技术专利CN104611001B、中国专利技术专利CN201710954641.4和中国专利CN110156554B均通过添加助剂(如含碱水溶液、树状支化聚合物、负载聚合物的金属有机骨架材料等)达到了提高石油烃的转化率，提高低碳烯烃收率，抑制结焦的技术效果。
[0007]现有研究表明，通过引入自由基的方式可以在自由基裂解机理的基础上进一步调变石油烃反应网络，可以在石油烃自裂解产生自由基之前，由外部助剂裂解产生的自由基进攻石油烃启动自由基链式反应，达到促进石油烃热裂解，提高低碳烯烃收率，降低裂解反应温度的技术效果。
[0008]虽然已有文献公开了树状支化聚合物或超支化聚合物通过热裂解产生自由基辅助烃类裂解的技术效果，但不同聚合物热分解温度差异明显，不同的烃类裂解网络与聚合物热裂解网络存在匹配关系，当匹配不当时将会导致助剂失效。其中一种匹配不当可描述
为：当一款助剂热分解温度较低时，在温度相对低的对流段(如300℃)加注到流股中混合，助剂受热裂解出自由基，但与之混合的烃类由于未达到较高的温度而导致此时自由基无法起效；当混合物继续升温到烃类热裂解温度，助剂已经热分解完毕，自由基已经湮灭，最终导致助剂失效。
[0009]因此需要根据每种助剂的热分解温度等热力学特征，针对一种石油烃，确定与之匹配的助剂加注位置、助剂加注浓度等参数，实现每种石油烃和每种助剂的最佳匹配。
[0010]因此有必要对对流段的物料加注系统进行工艺设计，使得助剂裂解网络和石油烃裂解网络相互匹配。这是助剂促进石油烃裂解技术得以实施的关键，本专利正是解决这一问题。

技术实现思路

[0011]本专利技术涉及一种石油烃高效裂解方法，物料在裂解炉的对流段分批加注，经汽化和预热后在辐射段发生裂解反应，通过冷却分离工段对产物进行气液分离，裂解气通向提纯精制工段。物料分为水、石油烃、水与助剂的混合物、石油烃与助剂的混合物，可同时使用一种助剂或多种助剂，助剂的物质种类以及助剂的浓度可以调节。
[0012]在本专利技术的一种可选方案中，本专利技术针对裂解炉对流段加以改造，通过增加一个或多个物料辅助加注口，可以在不大规模改动现有装置的前提下实现辅助物料的加注，进而提高石油烃裂解炉的乙烯等低碳烯烃的收率。
[0013]物料中所述助剂包括聚醚、聚酰胺、聚酰亚胺、亚胺类聚合物等水溶性超支化聚合物以及经基团修饰后具备油溶性的超支化聚合物。
[0014]本专利技术可达到提高石油烃转化率，提高低碳烯烃收率，抑制结焦的技术效果，本专利技术的目的产物是乙烯等低碳烯烃。
[0015]进一步优选的，主加注物料的加注位置对应裂解炉对流段常温至150℃的区域；辅助加注物料的加注位置对应裂解炉对流段温度为200至600℃的区域。典型而非限定的，在本专利技术的一个具体实施方案中，分布在裂解炉对流段的多个物料辅助加注口对应到对流段的温度可以为200、300、400、500和600℃等。更进一步，针对具体的助剂可以增加其他温度位置的加注口。
[0016]本专利技术的优点为：
[0017]在不大规模改动现有装置的前提下，增加对流段物料辅助加注口搭配助剂就可提高石油烃裂解炉的乙烯等低碳烯烃的收率。
[0018]可以降低结焦反应速率，延长裂解炉的操作周期。
[0019]可以降低裂解温度，降低深度裂解过程的比例，提高物料利用率。
[0020]针对不同石油烃，可以通过选择合适的助剂，匹配最佳的助剂加注方案，灵活改变进料方式，达到促进石油烃转化率，降低裂解温度，改变产物分布的技术效果，增加目标产物尤其是乙烯的收率。
附图说明
[0021]图1石油烃热裂解裂解炉示意图。
具体实施方式
[0022]本专利技术中的超支化聚合物是一类高度支化的三维大分子，超支化聚合物支化点多，分子链不易缠结，通常具有丰富的末端官能团，易对其进行修饰改性。水溶性超支化聚合物是指超支化聚合物具有较好的水溶性，例如可以为聚醚、聚酰胺、聚酰亚胺、亚胺类聚合物中的一种或多种；而经基团修饰后具备油溶性的超支化聚合物则可以是指经基团修饰，使超支化聚合物表现出油溶性。
[0023]本专利技术石油烃高效裂解方法的实施过程，通常包括如下步骤：
[0024]a.在裂解炉的对流段对应温度为常温至150℃的区域加入主加注物料；以及可选的，在裂解炉的对流段对应温度为200至600℃的区域不加入或加入一股或多股辅助加注物料；
[0025]b.物料注入时，依据任一下述匹配方案在对流段通入物料汽化和预热，随后进入辐射段发生裂解反应：
[0026]方案1：裂解所需的所有水、以及裂解所需石油烃的85
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95wt％作为主加注物料加注，其余5％
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15wt％的石油烃与裂解助剂充分混合后作为一股或多股主加注物料和/或辅助加注物料进行加注；
[0027]方案2：裂解所需的所有石油烃、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石油烃高效裂解方法，其特征在于，包括如下步骤：a.在裂解炉的对流段对应温度为常温至150℃的区域加入主加注物料；以及可选的，在裂解炉的对流段对应温度为200至600℃的区域不加入或加入一股或多股辅助加注物料；b.物料注入时，依据任一下述匹配方案在对流段通入物料汽化和预热，随后进入辐射段发生裂解反应：方案1：裂解所需的所有水、以及裂解所需石油烃的85
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95wt％作为主加注物料加注，其余5％
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15wt％的石油烃与助剂充分混合后作为一股或多股主加注物料和/或辅助加注物料进行加注；方案2：裂解所需的所有石油烃、以及裂解所需水的85
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95wt％作为主加注物料加注，其余5％
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15wt％的水与助剂混合后作为一股或多股主加注物料和/或辅助加注物料进行加注；c.通过冷却分离工段对产物进行气液分离，气相产物通向提纯精制工段。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，水与助剂的混合物或石油烃与助剂的混合物作为一股或多股主加注物料和/或辅助加注物料进行加注的流量分配原则如下：a.主加注物料中的混合物流量不低于总混合物流量的50％；b.同时使用的助剂可以是一种或多种，所选助剂可单独或者几种共同溶于水或石油烃中，每种助剂与水或石油烃的混合物可分为一股或者多股辅助加注物料。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，水与助剂的混合物或石油烃与助剂的混合物作为辅助加注物...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨遥，郭高顺，余云波，阳永荣，王靖岱，蒋斌波，黄正梁，孙婧元，廖祖维，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：