輕質和重質烴進料的蒸汽裂化方法和裝置的製作方法

2023-10-06 19:25:54

專利名稱：輕質和重質烴進料的蒸汽裂化方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及在帶有對流區的輻射區的裂化爐中對烴進行蒸汽裂化的方法，其中該方法包括有輕質烴進料預裂化的第一段和隨後的該預裂化輕質烴進料和重質烴進料的混合物進行共裂化的第二段。此外，本發明還涉及用於烴蒸汽裂化的裝置，該裝置包括有帶對流區和輻射區的裂化爐，在對流區中用於輕質烴進料進行預熱的至少一根預熱管，其中該預熱管在下遊的輻射區中與至少一根輕質烴進料進行裂化的裂化管連接，以使輕質烴進行預裂化，以及至少一根用於重質烴進料在對流區內進行預熱的預熱管。
蒸汽裂化的方法已眾所周知，是石油化學中最重要的方法之一。
首先將由烴和水蒸汽組成的進料進行汽化，然後在蒸汽裂化爐的對流區中進行預熱。在裂化爐的輻射區中使該料的溫度急劇升至超出起始裂化溫度，並在裂化氣冷卻和裂化產品餾出之前，發生裂化乃至在更高的溫度下進行裂解。
本發明的範圍內，「進料」應理解為烴和水蒸汽的混合物。這不僅適合於輕質進料，而且也適合於重質進料。進料可表示裂化前的混合物，或者裂化期間的混合物。進料之間的區別，在於進料裂化之前物料中的含烴餾分的不同(沒有水蒸汽的餾分)，烴的種類以及是否與水蒸汽混合。
通常，預熱溫度在450和650℃之間，裂化溫度(裂化爐的出口溫度)在780和920℃之間。
高的溫度區間通常涉及最輕質的進料，而低的溫度區間相應於重質進料。對於進料而言，在對流區中應避免發生裂化。
根據本發明的「起始裂化溫度」表示開始產生明顯的烴裂化的溫度，高於此溫度則進行快速裂化。起始裂化溫度主要取決於進料的組成。對於專業技術人員來說，起始裂化溫度是已知的。
對於本發明所述的進料組成，例如，適合於下列不同的溫度值進料中含烴餾分的組成 起始裂化溫度C2-C3-C4720℃粗汽油710℃煤油，常壓瓦斯油 690℃真空瓦斯油680℃這些溫度均為常用的溫度值。因此，通常不能給出準確溫度值，表中這些溫度可能有10-20K的溫度差。上述溫度值相應於很低的裂化速度。與之相比，在較高的裂化速度時，裂化溫度通常至少應比上述的溫度值高出100K。這樣的溫度通常為裂化爐出口的溫度。
根據專業技術人員已知的方式方法，為求得進料的溫度急劇升至起始裂化以及更高的溫度，因為這對收率有益。另外，快速冷卻對收率同樣也有益。在該過程中溫度的改變呈「二次冪的」溫度分布曲線。
一般應避免的是，對過多的含有很輕和很重餾分的烴進行裂化，因為這種混合物方式的裂化將導致，或者是輕質餾分不充分的裂化，或者是重質餾分過分的裂化。事實上，在給定的爐中必須在較高的溫度下，使輕質的、耐熱的餾分發生裂化，從而達到較高的裂化強度。
通過裂化條件和一定的參數，如在裂化爐中進料的停留時間，溫度和稀釋程度，可測定裂化強度。同時，裂化強度反過來又表明了停留時間和溫度。裂化強度可根據專業人員已知的、不同的指數(例如根據KSF指數)進行測量。
對於下述實施方案，將裂化指數定義為在相同的條件如相同的溫度、停留時間和稀釋程度下裂化的正戊烷進料的轉換率。
除了不使用某些專用爐(例如供脫碳乙烷用的裂化爐)，通常應避免相同裂化強度下對混合物中過分懸殊的餾分的共裂化。
對於「共裂化」，應理解為輕質和重質烴進料混合裂化的處理過程。通常，重質烴進料佔主要成份。
對於具有不同裂化強度的輕質烴進料和重質烴進料而言，有許多輕質進料和重質進料進行共裂化的方法。除了應避免太弱或太強的裂化作用以外，這些方法的目的在於，將高溫下存在的、耐熱的預裂化的輕質烴和在更高溫度被裂解的輕質烴的能量用於重質進料的裂化，特別是通過混合立即將預熱的重質進料加熱至其起始裂化點以上。
這些方法的第二個目的在於，作為用作稀釋劑的預裂化的輕質進料，至少能部分替代稀釋重質進料用的水蒸汽。
另外還建議，將少量重質進料(通常是瓦斯油)注入到粗汽油的裂化汽中。被加入的重質進料在這種情況下被劇烈降解(例如以粗汽油為準的10％)，從而使混合物處於瓦斯油的裂化溫度。
還建議了通常稱作「雙裂化」的方法(見EP-B-0110433)，在此情況下，在重質進料與已裂化的輕質進料混合之前，將重質進料先進行預裂化。該方法在一定情況下能提高重質進料的百分比，並且能實現以水蒸汽部分地替代預裂化的輕質進料。不過不希望重質進料的溫度急劇升高，因為這將使重質進料在很弱的稀釋作用下(0.2以下)被預裂化。此外，在最後的共裂化期間，限制了輕質進料的進一步的轉化，這是因為重質進料已預裂化，最後的共裂化只能在降低的裂化強度下進行。
本發明的任務是提供前述方式的方法和裝置，它們能保留上述方法所述的優點，同時沒有所述的缺點。這意味著本發明應同時滿足下列的可能性-使用比重質進料更少量的輕質進料，以致在蒸汽裂化時產生有益的作用；或者使用在主進料(例如粗汽油)中含量較少的、回流的輕質餾份(C2-C4)的重新裂化物；-優選重質進料的急劇升溫；-在共裂化期間，獲得輕質進料的最大的轉化率，而不會出現碳化問題。
本發明的另一任務在於，提供前述方式的方法和裝置，其中，共裂化以大而穩定的反應速度在蛇管中進行。此外，該方法和裝置應該是經濟的，並且能很容易控制裂化參數。
該任務將通過本發明的方法完成，該方法包括下述步驟(a)在對流區中對兩種進料流分別進行預熱，其中每種進料的預熱溫度保持在各自起始裂化溫度以下，(b)預裂化預熱的輕質烴，(c)將預裂化的輕質烴與預熱的但沒有預裂化的重質烴混合以形成混合料流，(d)通過將該混合物引入爐的輻射區，而使混合料流的溫度急劇地升至高於起始裂化溫度的溫度，(e)在爐的輻射區中進行最後的共裂化，(f)在爐外冷卻共裂化所產生的裂化氣。
藉此，可有效地安排包括步驟a)-c)的本發明的方法(a)在對流區中將兩種進料分別預熱至300℃以上，(b)在780-920℃，優選在800-900℃使預熱的輕質烴進行預裂化，(c)將預裂化的輕質烴與預熱的但沒有預裂化的重質烴混合以形成混合料流，其中在混合前這樣來分別設定兩種料流的量和溫度，以致使混合料流的溫度高於400℃，低於起始裂化溫度。
本發明的方法具有一系列重要的優點第一個優點是，對於重質進料，實現了重要的額外的(最大的)裂化實際上，重質進料沒被預裂化，並且在低於起始裂化溫度形成了兩種進料的混合物，在混合物急劇升溫和共裂化期間，相應地也達到了重質進料完全裂化的裂化強度。
與已知的方法相反，該完全的裂化強度。使得輕質烴能夠進行額外的、最大的裂化。這對於非常耐熱的輕質進料如乙烷，有很重要的意義。一般在轉化率高約60-65％時，輕質進料不能或至少不能單獨的在沒有較大的碳化問題下進行裂化。
本發明的方法能使共裂化的轉化率提高，以致能得到約70-85％的總轉化率。
另外，由於混合物所需的溫度較低，也由於輕質進料在預裂化結束時的溫度很高，能投入比輕質進料多得多的預熱的(較冷)重質進料。
對於來自後處理的處理步驟的輕質進料，例如對由分餾、回流的C2-C5(例如乙烷，C4和/或C5餾分)輕質烴餾份組成的進料而言，該方法是特別適宜的。此外，還可通過主進料(重質進料)如粗汽油的裂化而得到輕質進料。在這種情況下，回流餾份的量勉強超過重質進料量的15％。
根據本發明，含烴輕質進料的量在兩種含烴進料總量的50％以下，優選4-45％，特別優選5-35％。
由於重質烴相對較大的影響，輕質烴受到稀釋，從而降低了在如此劇烈的共裂化中的爐內碳化率(例如乙烷單獨裂化，轉化率大於65％時，將產生很強的碳化)。
將重質進料(在混合物中)急劇升溫至超過起始裂化溫度，於是得到了與通過將混合物導入輻射區的迄今已知的共裂化方法不同的這種升溫。這種升溫比通過混合的升溫強度低，但由於已預裂化的輕質烴反應能力的降低，溫升仍然很快。這種反應能力的降低是由於在混合期間冷卻預裂化的輕質進料而實現。冷卻將達到約至少60℃，優選至少80℃，特別優選的至少100℃。冷卻能大大地減少裂化基團的量。因此，冷卻並預裂化的輕質進料至少可部分用作稀釋劑。這種升溫比重質進料單獨的預裂化要劇烈得多。
本方法容許使用相對少量的輕質進料、進行劇烈的進一步的裂化，同時避免了伴隨該劇烈裂化的碳化問題，因為其中的重質進料被大大稀釋。此外，由於用作稀釋劑的輕質進料的存在(相互稀釋作用)，可使該重質進料更快速地達到其裂化溫度。
本發明採用的使預裂化輕質進料冷卻的、有相對較低溫度的混合物的製備方法是令人驚奇的，並與現有技術已知的方法不同。該方法更主要的是涉及使用來自預裂化的輕質進料的很高溫度(例如850℃)的能源。相應地，已知的方法試圖要使加熱矢量的使用達到儘可能高的加熱水平，也就是說通過混合使重質進料進行最終的裂化(「雙裂化法」)，或使該重質進料進行急劇升溫。
本發明意外地發現，通過限制所用能量矢量的加熱水平，能獲得意想不到的優點。
本發明的方法不同於已知方法的要點在於不注重供給輕質進料的量(從兩方面供應能量矢量和重質進料作為稀釋劑)，由於作為輕質進料稀釋劑的重質進料的作用，試圖達到輕質進料劇烈的額外的裂化，以便限制其碳化。關於能量水平，由加入通過預裂化的輕質進料供給的熱量，加熱水平受到限制，不損失能量。
根據本發明方法的安排，在物料混合之後，可將其分成許多單獨的料流。然後將單獨料流引入輻射區，以使其突然達到起始裂化溫度。將溫度低於兩種進料起始裂化溫度的混合料分成單獨料流有著特殊的優越性。
根據本發明，將混合料在低於兩種進料的裂化溫度下進行循環。混合完後，將該混合料分成許多單獨的料流。在分成單獨料流後，立即將這些單獨引入輻射區，以便使混合料的溫度突然升至高於兩種進料的起始裂化溫度。至少在輻射區的第一部分是平行地循環這些單獨料流。
根據本發明，從同一混合區出發將許多裂化料流導入裂化區，並進行許多的裂化過程。根據已知的方法，根據所謂的「分流盤管」技術，這種分離料流的匯流或部分匯集發生在裂化蛇形管未端。
按這種方式，可減少爐混合區的數量以及預裂化輕質進料的蛇形管的數量。從而產生了可靠的作用方式和減少了的安裝成本。
在此還將指出的要點是使混合物在混合區中分開或分離。混合區通常由分配噴嘴或文丘裡管組成。通過本發明選擇的低混合溫度，明顯地抑制了混合區的碳化問題，而且不同料流的供應也不受幹擾。根據該降低的混合物溫度，還能抑阻在分離區過早的開始裂化，過早的裂化將對收率起不利的作用。
本發明提供的可能性是在沒有分解或碳化問題下，分餾混合物料，因此可使用共裂化用的分開的蛇管(「分流盤管」)，這些蛇管具有相同的很大的處理能力，這樣可降低爐子的成本。
根據本發明，可隨意使用輕質和重質進料，只是輕質進料的含烴餾份的平均分子量要低於重質進料的含烴餾份的平均分子量。
最好是，合適的輕質進料是這樣的進料，該進料的含烴餾份大部分由C2-C5的烴組成，特別是-乙烷，優選回流的乙烷；
-在萃取丁二烯或異丁烯後的C4餾分，或未加工的回流C4餾分，含C5鏈烯烴的回流餾份，和/或-飽和烴餾份，例如氫化後返回的C4餾分。
通常，含烴輕質進料的分子量優選在本發明的輕質烴分子量範圍內。因為根據本發明，在輕質烴進料中，含烴餾份的平均分子量範圍為25-60。這也相當於回流的不飽和烴的平均分子量。
主要由含乙烷和不飽和烴的回流餾份(例如C4餾分)的烴組成的混合物，特別適於用作本發明輕質烴進料中的含烴餾份，其中乙烷，作為氫給體能直接地或通過作用於裂化形成分子氫的過渡階段而改善收率。因此，本發明優選使用的輕質烴進料中的含烴餾份，主要側重乙烷、優選回流的乙烷成份。
重質烴進料中含烴餾份的平均分子量範圍為70-500。該餾份主要包括粗汽油，煤油和瓦斯油(常壓瓦斯油或真空瓦斯油)。
另外，也能用乙烷作為輕質進料含烴餾份和液化汽(飽和或不飽和的C3和/或C4化合物)作為重質進料含烴餾份實施本發明的方法。
根據本發明方法的一種變更，該變更令人感興趣的是，如果輕質進料的含烴餾份由乙烷組成的話，在預裂化的輕質進料與預熱的重質進料混合之前，將在基本絕熱的區內發生輕微的老化，以使其溫度下降10-50℃。
根據本發明的方法的另一種變更，是重質進料的含烴餾份主要由真空瓦斯油或餾出物的重質餾份組成。
特別是在重質進料的含烴餾份主要由真空瓦斯油或餾出物的重質餾份組成的情況下，在混合前優選這樣來選擇兩種進料的溫度和用量，以使預熱的重質進料不完全汽化，而通過與至少部分預裂化的輕質進料混合後，該進料才完全汽化。
混合可以多步特別是兩步進行首先與能使重質進料完全汽化(根據「幹點」推導)的部分預裂化輕質進料混合，然後再與剩餘的預裂化輕質烴混合。在這種情況下，在兩混合過程之間，可經部分預裂化烴完全汽化的重質烴可能會通過對流而過熱。
如果要避免重質進料在混合區過高的溫度，也可將用於完全汽化重質進料的那部分輕質進料，例如通過與少量冷卻水蒸汽混合而使之輕微冷卻。然而，這並不是必需的，而且不主張(通過外部導入液體)冷卻預裂化的輕質進料。如果可能的話，也可選擇在混合區前將重質進料完全汽化。
本發明的任務將通過前述技術所述的裝置來完成，該裝置包括-形成混合料流的混合區，該混合區至少有一根引入至少一部分預裂化輕質烴用的進口管，該進口管與上遊的輕質烴進料的裂化管相連；該混合區至少有一根引入預熱但未預裂化的重質烴的進口管，該進口管與上遊的重質烴進料的預熱管相連；-將混合物分成許多單獨料流的分離區，在輻射區中有許多平行排列的單獨料流循環管，用於使混合物急劇升溫，和-至少一根混合物用的裂化管，該裂化管在上遊與至少一根單獨料流的循環管相連，並在下遊與裂化氣冷卻用的設備相連。
利用本發明的裝置，能在相對低的溫度進行混合，這足以避免在下遊分離區中的過早裂化，或在該區的大量的碳化。
本發明另外還建議了一種裝置，其中，除前面所述特徵外，該裝置還包括-設置在爐外用於形成混合料流的混合區，該混合區至少有一根引入至少一部分預裂化輕質烴的進口管，該進口管與上遊的輕質烴進料的裂化管相連；該混合區至少有一根引入預熱但未裂化的重質烴的進口管，該進口管與上遊的重質烴進料的預熱管相連；-至少一根將混合物從爐外送至輻射區內的輸送管，其中，該管在上遊與混合區相連，在下遊與至少一根在輻射區中的混合物用的循環管相連；和-用於共裂化產生的裂化氣冷卻的設備。
將混合區布置在爐外的這種裝置可明顯減少爐內的碳化，並且混合物可以相對低的溫度在不存在過早裂化和碳化的危險下不受幹擾地到達輻射區，並在輻射區進行最終的共裂化。
根據本發明獨特的實施方式，混合區同時也是這樣的區，在該區中重質進料將最終的汽化。利用很強的加熱矢量(預裂化的輕質進料)，以便將很重的進料如真空瓦斯油或真空餾出物很可靠地完全汽化。
在利用上述兩種裝置的優點的情況下，本發明的裝置除前述特徵外還可包括-設置在爐外用於形成混合料流的混合區，該混合區至少有一根引入至少一部分預裂化輕質烴用的進口管，該進口管與上遊的輕質烴進料的裂化管相連；該混合區至少有一根引入預熱但未裂化的重質烴的進口管，該進口管與上遊的重質烴進料的預熱管相連；
-將混合物分成許多單獨料流的分離區，-將單獨料流從爐外送至輻射區內的輸送管，其中，該管在上遊與分離區相連，在下遊與輻射區中混合物用的循環管相連，-許多在輻射區中的、單獨料流用的、平行排列的循環管，用於使混合物急劇升溫，-至少一根混合物用的裂化管，在上遊該管與至少一根單獨料流用的循環管相連，並在下遊與用來冷卻共裂化產生的裂化氣的設備相連。
在本發明裝置的布置時，可將爐子幅射區中的兩根或多根循環管與至少一根裂化管相連。
因此，可有利地來構成本發明的裝置，即在輻射區外，在用於輕質烴進料自身預裂化的至少一根裂化管和至少部分預裂化輕質烴用的進口管之間設定絕熱區。
在進一步構成本發明的裝置時，可將多根裂化管與一個用來冷卻共裂化產生的裂化氣的設備相連。
根據本發明，可將裝置中的、在裂化爐內對流區中用於預熱輕質烴進料的一根或多根預熱管與輻射區中用於預裂化烴質烴的一根或多根裂化管連接。
本發明的裝置特別適於實施本發明的方法。
下面藉助附圖更詳細地闡明本發明。


圖1表示根據本發明蒸汽裂化裝置的各部分示意圖。
圖2表示根據本發明的重要步驟的示意圖。
圖3表示根據本發明蒸汽裂化裝置的裂化蛇管不同實施方式的示意圖。
圖4表示根據本發明蒸汽裂化裝置的混合區的示意圖。
圖1示出了用於烴蒸汽裂化的很簡單的爐10，該爐藉助對流和輻射加熱，並包括烴預熱管，循環管和裂化管，或預熱管、循環管和裂化管的管束，以便使烴預熱並進行熱裂化。
圖1所示的爐10包括通過對流加熱的第一部分A，和通過輻射加熱的、與A相連的第二部分B。通常通過燃燒器(未示出)向爐的B部分中加入很強的熱流，其排出氣最終循環入爐的A部分並通過對流進行加熱。圖1所示的爐10可通過鏡面對稱排列，在圖1中未示出，可以想像還有另一半爐體的存在。
爐的第一部分A(對流區)包括有一根或多根用於含烴重質進料2和水蒸汽的預熱管4，其中，該進料中的烴主要是至少3個碳原子的烴(例如粗汽油或瓦斯油)。
此外，爐的A部分還包括有一根或多根輕質烴預熱管3，例如由乙烷和水蒸汽組成的輕質進料用的預熱管。其中，在圖1中管3用虛線表示，以便將它與重質進料用的管區別開；在重質烴預熱管中，重質進料單獨地或以混合物的形式流動。
在爐的第一部分A中見到的管3與爐的第二部分B(輻射區)中的裂化管5連接。
管5下遊的末端與老化區6連接，老化區例如由1-10m長的管組成，該管的直徑大於管5端部的直徑。
從老化區6出來的預裂化的輕質進料(7)與已預熱但未預裂化的重質進料(8)匯合，並藉助進口管7或8，在混合區中進行混合，以形成混合料流9。在混合區的下遊，藉助於分離區11將混合物分成許多單獨的料流(12)。這些料流在輸送管12中循環，並引入爐10輻射區B內的循環管13中。在輻射區B中將熱供至管13上，將起使混合物急劇升溫至超出兩種進料的起始裂化溫度。管13在下遊與裂化管14連接。就此而言，循環管13總是漸漸轉變為裂化管。優選多根循環管13匯入一根裂化管14。在輻射區B中的裂化管14以及5可以不同的(已知的)方式方法進行排列。特別是可將多根裂化管聚集在一起。
然後將最終進行共裂化得到的裂化氣在驟冷冷卻器15中、優選在TLX-熱交換器(輸送線換熱器)中冷卻。
該蒸汽裂化裝置按下述方式起作用在位置1加入輕質進料(1)，在此情況下，含烴部分優選由乙烷組成，或由回流的乙烷和由C3-C6的烴構成的不飽和的回流餾份的混合物組成，例如是30-70％的乙烷和附加的不飽和的回流C4餾分的混合物，如果該進料主要含有C3和C4烴或相同部分的乙烷和C3及C4化合物時，通過在預熱管3中的循環(在一個或多個平行通道中)，將該進料預熱至450-680℃，優選500℃-650℃，也就是或者預熱至明顯低於起始裂化溫度，或者預熱至例如720℃。如果兩種餾份的用量相同時，應注意重質進料的起始裂化溫度。
輕質進料在沒有明顯開始裂化下離開對流區A(在位置0之後)。這些進料通過在管5中循環而被裂化，裂化管出口處溫度(位置I)應為780-920℃，優選800-900℃。
如果輕質進料中的含烴餾份涉及乙烷的話，在預裂化期間的轉化率應達到40-65％，優選為50-65％，此外，不會引起管5中迅速的碳化。如果輕質進料的稀釋(加入水蒸汽部分)明顯的話，轉化率還可明顯提高。稀釋可在0.2和1.2(輕質進料的20-120％)之間變化。
如果輕質進料含有大量C4或C5烴餾份時，在預裂化期間，優選乙烷的轉化率在30-55％，特別優選轉化率在35-50％，以便使含C4或C5餾份在最後的共裂化期間不發生過分劇烈的裂化。
通常輕質進料的稀釋率(進料中蒸汽對含烴餾份的比例)為0.2-1.2，優選為0.25-1。
在預裂化結束後，將輕質進料引入基本絕熱的老化區6，在位置I和J間該區中，發生輕微的冷卻，例如由於裂化反應的繼續進行而降低約10-50℃。
在使用乙烷的情況下，老化區6是特別重要的，因為利用乙烷能追加轉化率，與此同時，收率沒有明顯的變差；並且還由於在混合區之前裂化基團的含量能被減少。因此，抑制了混合物過早裂化的危險。
特別是在用其它輕質進料代替乙烷時，也可取消老化區6。
現在，將預裂化的輕質進料7與在對流區A的管4中最後預熱的重質進料8混合。
加入水蒸汽稀釋，重質進料的稀釋率可在0.05-1，優選0.25-1之間變化。
在混合區前面較近的K點，重質進料的預熱溫度為300-650℃，優選為450-650℃。
在混合區前面較近的J點，預裂化的輕質進料的溫度處於其起始裂化溫度和920℃之間，優選在750和920℃之間。
根據本發明，在兩種進料在混合區混合形成混合料流9之後，在位置L處混合物的溫度低於兩種進料1和2的起始裂化溫度。因此，該混合物的反應能力較低。混合物可以在分離區11分配並從爐10的外部引入到輻射區B內，無需擔心有關的過早裂化或管道中碳化的問題。本發明的方法的這個優點是關鍵性的，因為藉此可保持最佳的收率，並避免順流而下進行的不均勻的共裂化。管線的碳化可能引起這樣的不均勻，因為這些管線含有調節流量的常用的裝置，如噴嘴或文丘裡管，它們對碳化是特別敏感的。
此外，本發明還提供下述優點(1)在混合期間，基於其預裂化和明顯的冷卻，該預裂化並被冷卻的輕質進料(當離開預裂化區(位置I)時的溫度降低至少60℃，優選至少80℃，特別優選約至少100℃)的反應能力較低，作用類似於稀釋劑。按這種方式能使管13中的重質進料的溫度升至明顯高出其起始裂化溫度，也就是增加的稀釋作用對重質進料有益。通過輕質進料的冷卻，大大地限制了裂化基的量。
(2)由於通過重質的、尚未裂化的進料大大地稀釋了預裂化的輕質進料，由於進料是還未裂化並因此很少碳化的進料，所以降低了其碳化的趨向。因此，在位置L處的碳化趨向明顯低於位置I處的。藉此，能使輕質進料在最終共裂化期間進行追加的轉化，而沒有碳化現象出現。根據本發明的方法，加上追加的轉化率，乙烷的最終轉化率可達70-85％(該轉化率用已知方法是達不到的)，並且沒有碳化問題。
根據本發明的方法，還可預裂化由乙烷和C4不飽和烴組成的混合物，並且能提高轉化率(對於乙烷的60-80％)和對不飽和餾份裂化收率起有益作用，這是由於乙烷的HC更高的原因。
在位置L處(混合溫度)的溫度通常為400-710℃，優選為600-700℃。很低的溫度值(400-500℃)將在重質進料(真空瓦斯油和餾出物)的最終汽化時使用。
在循環管13特別是在裂化管14中將混合料流9加熱至超過起始裂化溫度後，將發生共裂化。在圖1所示的變更的情況下，四根平行的循環管13通過匯集點M與裂化管14連接。
在位置I或J(預裂化)，L(混合)，M和N(共裂化)的溫度的控制，可通過改變燃燒器的加熱和改變各進料的量而實現。還可在例如位置O和/或I或J加入冷液體(例如水或輕微預熱的蒸汽)，以便控制位置J的溫度。
圖1是最重要的、典型的方法步驟，以及粗汽油或瓦斯油的重質的進料的情況下相應的溫度。
預熱重質進料(步驟16)。預熱輕質進料(步驟17)，然後進行預裂化(步驟18)。然後將兩進料混合(步驟19)。然後將混合物分開和/或引入輻射區(步驟20)，並升至高溫然後進行裂化(步驟21)。
圖3示出了裂化蛇管3-1至3-6的不同幾何構形。它們可用於輕質進料的預裂化和/或混合物的急劇升溫和最終的共裂化(管5，13和14)。
根據本發明，還可使用具有1，2，4，6或8個通道(垂直長度)的常用蛇管，或所謂的分開的蛇管。
圖4示出了混合區的兩個實施例4-1和4-2，其中輕質進料和重質進料供至具有環狀空間的混合裝置中(即可用於相對較冷的重質進料，也可用於預裂化的輕質進料)，如果重質進料汽化不完全的話，優選第二種情況4-2。
本發明並不局限於這些混合裝置和蛇管類型。在不脫離本發明的範圍下，可採用各種爐子(帶有內部或外部轉變點的，混合區設在內部或外部的)，蛇管，混合器，工藝溫度的控制方法等。
權利要求
1.一種在帶有對流區(A)和輻射區(B)的裂化爐(10)中對烴進行蒸汽裂化的方法，其中，該方法包括輕質烴進料(1)預裂化的第一步驟以及該預裂化的輕質烴進料(7)和重質烴進料(2)的混合物進行最終共裂化的第二步驟，其特徵在於，該方法還包括下述步驟(a)在對流區(A)中對兩種進料(1，2)分別進行預熱，其中每種進料的預熱溫度保持在各自起始裂化溫度以下，(b)預裂化(5)預熱的輕質烴，(c)將預裂化的輕質烴(7)與預熱的但沒有預裂化的重質烴(8)混合，以形成混合料流(9)；(d)通過將該混合物引入爐(10)的輻射區(B)，而使混合料流(9)的溫度急劇升至高於起始裂化溫度的溫度，(e)在爐(10)的輻射區(B)中進行最終的共裂化，(f)在爐(10)外進行共裂化所產生的裂化氣的冷卻(15)。
2.如權利要求1的方法，其特徵在於，包括a)-c)的步驟a)在對流區(A)中將兩種進料(1，2)分別預熱至300℃以上的溫度，b)在780-920℃、優選800-900℃使預熱的輕質烴進行預裂化(5)，c)將預裂化的輕質烴(7)與預熱但沒有預裂化的重質烴(8)混合以形成混合料流(9)，其中通過分別控制混合前兩種料流(7，8)的量和溫度，使得混合料流(9)的溫度高於400℃，低於起始裂化溫度。
3.如權利要求1或2的方法，其特徵在於，在混合料流(9)混合之後，先將其分成許多單獨料流(12)引入到輻射區(B)，以使混合料(13)突然升至其起始裂化溫度。
4.如權利要求3的方法，其特徵在於，將低於兩種進料(7，8)的起始裂化溫度下的混合料流(9)分成單獨料流(12)。
5.如權利要求1-4之一的方法，其特徵在於，輕質烴進料(1)中含烴餾份的量低於兩種進料(1，2)中含烴餾份總量的50％，優選4-45％，特別優選5-35％。
6.如權利要求1-5之一的方法，其特徵在於，輕質烴進料(1)中的含烴餾份的平均分子量為25-60，並且絕大部分由C2-C5的烴組成。
7.如權利要求6的方法，其特徵在於，輕質烴進料(1)中含烴餾份主要包括由乙烷和回流的、不飽和的餾份組成的烴的混合物。
8.如權利要求6或7的方法，其特徵在於，烴質烴進料(1)中的含烴餾份絕大部分由主要是回流的乙烷組成。
9.如權利要求1-8之一的方法，其特徵在於，重質烴進料(2)中的含烴餾份的平均分子量為70-500。
10.如權利要求1-9之一的方法，其特徵在於，重質烴進料(2)中的含烴餾份絕大部分由真空瓦斯油和真空餾出油這樣的重質餾份組成。
11.如權利要求1-10之一的方法，其特徵在於，在將預裂化的輕質烴(7)與預熱的重質烴(8)混合之前，將預裂化的輕質烴(7)在基本絕熱的區(6)中進行輕微的老化，這樣預裂化的輕質烴(7)的溫度輕微降低，優選降低10-50℃。
12.如權利要求1-11之一的方法，其特徵在於，在混合之前這樣來確定兩種烴(7，8)的溫度和量，以致使預熱的重質烴(8)不是在混合前完全汽化，而是通過與至少部分預裂化的輕質烴(7)的混合而使之完全汽化。
13.一種烴蒸汽裂化的裝置，包括a)一個帶有對流區(A)和輻射區(B)的裂化爐(10)，b)至少一根在對流區(A)中的用於輕質烴進料(1)進行預熱的預熱管(3)，其中該預熱管在下遊的輻射區(B)中與至少一根裂化管(5)連接，以使輕質烴進料(1)進行預裂化，和c)至少一根用於重質烴進料(2)在對流區(A)內進行預熱的預熱管；其特徵在於，該裝置還包括d)形成混合料流(9)的混合區，該混合區至少有一根引入至少一部分預裂化輕質烴用的進口管(7)，該進口管與上遊的輕質烴進料(1)的裂化管(5)相連；該混合區至少有一根引入預熱但未預裂化的重質烴的進口管(8)，該進口管與上遊的重質烴進料(2)的預熱管(4)相連；e)將混合物分成許多單獨料流的分離區(11)；f)在輻射區(B)中單獨料流用的許多平行排列的循環管(13)，用於使混合物急劇升溫；和g)至少一根混合物用的裂化管(14)，該裂化管在上遊與至少一根單獨料流的循環管(13)相連，並在下遊與裂化氣冷卻用的設備(15)相連。
14.一種烴蒸汽裂化的裝置，包括a)帶有對流區(A)和輻射區(B)的裂化爐(10)，b)至少一根在對流區(A)中的用於輕質烴進料(1)進行預熱的預熱管(3)，其中該預熱管在下遊的輻射區(B)中與至少一根裂化管(5)相連，以使輕質烴進料進行預裂化，和c)至少一根用於重質烴進料(2)在對流區(A)內進行預熱的預熱管；其特徵在於，該裝置還包括d)設置在爐(10)外用於形成混合料流(9)的混合區，該混合區至少有一根引入至少一部分預裂化輕質烴用的進口管(7)，該進口管與上遊的輕質烴進料(1)的裂化管(5)相連；該混合區至少有一根引入預熱但未裂化的重質烴進料的進口管(8)，該進口管與上遊的重質烴進料(2)的預熱管(4)相連；e)至少一根將混合物從爐(10)外送至輻射區(B)內的輸送管(12)，其中該管(12)在上遊與混合區相連，在下遊與至少一根在輻射區(B)中內有混合物的循環管(13)相連；和f)用於共裂化產生的裂化氣冷卻的設備(15)。
15.一種烴蒸汽裂化的裝置，包括a)帶有對流區(A)和輻射區(B)的裂化爐(10)，b)至少一根在對流區(A)中的用於輕質烴進料(1)進行預熱的預熱管(3)，其中該預熱管在下遊的輻射區(B)中與至少一根裂化管(5)相連，以使輕質進料進行預裂化，和c)至少一根用於重質烴進料(2)在對流區(A)內進行預熱的預熱管；其特徵在於，該裝置還包括d)設置在爐(10)外用於形成混合料流(9)的混合區，該混合區至少有一根引入至少一部分預裂化輕質烴用的進口管(7)，該進口管與上遊的輕質烴進料(1)的裂化管(5)相連；該混合區至少有一根引入預熱但未裂化的重質烴用的進口管(8)，該進口管與上遊的重質烴進料(2)的預熱管(4)相連，e)將混合物分成許多單獨料流的分離區(11)，f)將單獨料流從(10)爐外送至輻射區(B)內的輸送管(12)，其中該管(12)在上遊與分離區(11)相連，在下遊與輻射區(B)中內含混合物的循環管(13)相連；g)許多在輻射區(B)中的、單獨料流用的、平行排列的循環管(13)，用於使混合物急劇升溫，和h)至少一根混合物用的裂化管(14)，在上遊該管與至少一根單獨料流用的循環管(13)相連，並在下遊與用來冷卻共裂化產生的裂化氣的設備(15)相連。
16.如權利要求13-15之一的裝置，其特徵在於，在爐(10)的輻射區(B)中，兩根或多根循環管(13)與至少一根裂化管(14)相連。
17.如權利要求13-16之一的裝置，其特徵在於，在輻射區(B)外，在至少一根使輕質烴進料(1)預裂化的裂化管(5)和引入至少一部分預裂化的輕質烴用的進口管(7)之間，設置絕熱區(6)。
18.如權利要求13-17之一的裝置，其特徵在於，多根裂化管(14)與用來冷卻共裂化產生的裂化氣的設備(15)相連。
19.如權利要求13-18之一的裝置，其特徵在於在裂化爐(10)內對流區(A)中的一根或多根輕質烴進料(1)預熱用的預熱管(3)與一根或多根輻射區(B)中用於輕質烴(1)進行預裂化的裂化管(5)相連。
全文摘要
本發明涉及帶有對流區(A)和輻射區(B)的方法和裝置，其中，該方法包括有輕質烴進料(1)預裂化的第一段和隨後的該預裂化輕質進料(7)和重質烴進料(2)的混合物共裂化的第二段。根據本發明，該方法包括在對流區(A)中分別預熱這兩種進料(1，2)，其中每種進料的預熱溫度保持在各自起始裂化溫度以下；預裂化(5)預熱的輕質烴，將預裂化的輕質烴(7)與預熱的但沒有預裂化的重質烴(8)混合以形成混合料流(9)；通過將該混合物引入爐(10)的輻射區(B)，而使混合料流(9)的溫度急劇地升至高於起始裂化溫度的溫度；在爐(10)的輻射區(B)進行共裂化，並在爐(10)外冷卻裂化氣。優選將兩種進料流(1，2)預熱至300℃以上，預熱的輕質烴在780-920℃進行預裂化，並將預裂化的輕質烴(7)與預熱的重質進料(8)進行混合(9)。以這樣的方式分別設定兩種料流(7，8)的量和溫度，以致使混合物(9)的溫度高於400℃，低於起始裂化溫度。在進入輻射區(B)前，可以將混合物(9)分成單獨的料流(12)。以兩種進料(1，2)中含烴餾份的總量為準，輕質烴進料(1)中的含烴餾份總量低於50％，優選在4和45％之間，特別優選在5和35％之間。優選輕質烴(1)的平均分子量在25和60之間(優選C
文檔編號C10G51/02GK1137805SQ94193433
公開日1996年12月11日 申請日期1994年9月6日 優先權日1993年9月17日
發明者M·埃裡克·朗格萊 申請人:林德股份公司, 石油和石油化學加工有限公司