[发明专利]石油烃裂解生产乙烯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油烃裂解生产乙烯的方法。

背景技术

乙烯裂解炉是石油化工工业制备乙烯、丙烯、丁二烯和芳烃等产品最关键的单元之一。石油烃在裂解炉辐射段的炉管内经高温加热，热裂解反应产生了含有乙烯、丙烯、丁二烯和芳烃等的混合产品。近年来由于裂解工艺不断发展，产品的收率也不断地提高，这种烯烃收率提高确实是从事石油化工工作和事业的人们所最为关心的。但是，目前要使产品收率再有很大幅度的提高已很困难。

乙烯裂解炉最关键的元素是辐射室和它们的炉管构型，它直接反映着裂解炉的特性。以工业上石油烃裂解生产乙烯装置的规模而言，其年产量都是万吨至几十万吨，因此，对乙烯裂解炉辐射段炉管作微小的改进，就可使生产企业获得巨大的收益。因为即使乙烯收率增加一个百分点或者二个百分点，对一个万吨级规模的工业装置来说，不需改动任何设备，不需增加投资，一年就净增加数百吨的产品，提高了装置操作效率，降低了原料消耗。

目前工业上最广泛应用的有两程式炉管和多程式炉管裂解炉，特别是两程式裂解炉最为典型，应用得也最为广泛。从两程式裂解炉炉管构型分类来看，有1-1型、2-1型，还有4-1、6-1和8-1型。

所谓1-1型，裂解炉炉管基本构型是第一程为1枝炉管，第二程也是1枝炉管。2-1型的基本构型是第一程为并联的2枝相同的炉管，在末端处得以合并；第二程是1枝管径较大的炉管。4-1型的基本构型是第一程为并联4枝相同的炉管，在末端处得以合并；第二程是1枝管径更大的炉管。

从目前掌握的科学技术资料来看，普遍都认为高温短停留时间、低烃分压有利于烯烃收率提高，延长运行周期。所以在工业上有单程炉管的毫秒炉管，有两程式的1-1型构型炉管，2-1型分枝变径炉管，也有三程式的2-1-1形分枝变径炉管，还有更多程的炉管构型的裂解炉炉型，它们都能较好地生产乙烯、丙烯、丁二烯等产品。

文献CN200410086298.9公开了一种单程裂解炉。单程的毫秒裂解炉或亚毫秒裂解炉的乙烯收率在通常情况下比其他形式的裂解炉虽然要高些，但是它们运行的周期是短的。工业上毫秒裂解炉运行周期以石脑油为原料时，仅仅只有7～14天，而亚毫秒裂解炉也只有20天左右。由于运行周期短，裂解炉清焦操作非常频繁，直接影响到工厂操作强度，设备维修任务增加，并且还会造成能耗的上升。所以单程式的毫秒炉或亚毫秒炉至今在工业上还没有被广泛地应用。

通常工业应用中的炉管形状都是圆柱形炉管，而圆柱形炉管属等径炉管。烃类沿着炉管前进的裂解反应过程，由于裂解分子不断增大，体积也不断膨胀，流速也不断地增大，压降也随之增加，当然烃分压也在变大。即使采用异径管作一次变径或者二次变径，但是炉管部分还都是圆柱形的，烃类反应物似在一个阶梯式体积变化的反应器内作流动，这种压降虽然比不变径有所降低，但是还不十分满意，还不能降低到最佳程度。

综上所述，现有技术存在单程裂解炉由于运行周期短，造成裂解炉清焦操作频繁、影响生产工期；或者两程或多程裂解炉采用等径圆柱形炉管，造成烃分压增加，烯烃收率的提高受到限制的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在单程裂解炉由于运行周期短，造成裂解炉清焦操作频繁、影响生产工期；或者两程或多程裂解炉采用等径圆柱形炉管，造成烃分压增加，烯烃收率的提高受到限制的问题，提供一种新的石油烃裂解生产乙烯的方法。该方法具有不易结焦，运行周期长，明显提高乙烯、丙烯收率的特点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种石油烃裂解生产乙烯的方法，以石油烃为原料，在辐射段炉管出口温度780～890℃、辐射段炉管出口压力0.7～1.2MPaG、水蒸汽与石油烃的质量比为0.3～1.0条件下，原料在裂解炉辐射炉管发生热裂解反应生成含乙烯、丙烯的产物，其特征在于所述裂解炉的辐射段炉管至少为两程，并且至少最后一程为变径管；所述变径管出口端的内径d₁大于进口端的内径d₂