[发明专利]低碳烯烃裂解设备以及裂解方法

说明书

本发明涉及石油裂解领域，公开了低碳烯烃裂解设备以及裂解方法。所述低碳烯烃裂解设备包括依次连通的对流段(2)、辐射段(5)、急冷锅炉(6)、分离塔(8)、以及减压装置(10)，所述减压装置将所述对流段(2)、所述辐射段(5)、所述急冷锅炉(6)以及分离塔(8)的流经物料的管路处于负压状态。本发明通过减压装置，将对流段、辐射段以及急冷锅炉的流经物料的管路均处于负压状态，因此，重质裂解原料(如原油)进入对流段时，在负压条件下其气化温度降低，从而能够快速且充分地气化，重质裂解原料在对流段能够充分气化，能够节省工艺成本，同时，由于在相对常压更低的温度下气化，不会达到结焦温度，有效降低裂解炉的结焦。

技术领域

本发明涉及石油裂解领域，具体涉及在减压环境下裂解原油的低碳烯烃裂解设备以及采用该低碳烯烃裂解设备制备低碳烯烃的裂解方法。

背景技术

低碳烯烃通常指碳四及碳四以下的不饱和碳氢化合物的总称，主要包括乙烯、丙烯、异丁烯、丁二烯等具有高经济价值的有机化工原料。随着我国经济的发展，这些有机化工原料的需求量逐年增大，尽管低碳烯烃的生产规模也在逐年增长，但还无法满足日益增长的需求量。有效提高低碳烯烃产量的技术有着广泛的应用前景。

长期以来，主要采用石油烃裂解制备低碳烯烃产品。随着石化企业生产装置规模的大型化，单套炼油装置的处理能力早已超过1000万吨/年，而与之配套的乙烯装置的乙烯生产能力也达到了百万吨/年。随着清洁能源的发展，人们对化石燃料的需求量在减少，并伴随经济发展，石油化工产品的需求量却日益增长，传统炼厂的燃料路线兼顾裂解原料方式已难以满足要求。

也就是说，将重质烃类，特别是未经加工处理的原油作为裂解原料，利用相对简化的工艺单元加工得到裂解装置的原料，能够规避传统大型炼油厂多套流程装置的高投资和运行成本，有利于降低烯烃生产装置原料成本和能源消耗，适应市场供需的变化。

在裂解装置中，核心是管式裂解炉(以下简称“裂解炉”)，裂解原料如石油烃在裂解炉中被加热到高温时，会发生碳链断裂化学反应，生成低碳烯烃如乙烯、丙烯和丁二烯等目的产物。

专利商为了降低建设投资和生产成本，进行了裂解炉的大型化、改善和提高裂解炉的选择性及产品收率、延长裂解炉的运行周期等研究。特别是随着乙烯装置规模的扩大，裂解炉大型化的不断发展。

专利CN921048882描述了一种热解加热炉，该炉辐射段中各垂直炉管呈多个平行列排列，各管排由与各管排平行的底部烧嘴加热，辐射段最好呈立方形，即其高度长度宽度基本相等。

专利CN038135825描述了一种加热更均匀的裂解炉，该裂解炉包括沿着辐射段对侧设置的两个对流段，其裂解炉管布置成平行的排，各排互相平行布置在辐射段炉膛中，管排之间设置燃烧器。

专利CN200710118074提出了一种乙烯裂解炉，该裂解炉的炉管位于辐射段，每个炉管由进口管和出口管组成，炉管在辐射段呈两排排列，每一排形成一个管排平面，炉管的进口管和出口管都是以交替间隔的形式分别位于两个不同的管排平面内，通过一个对称的U型连接件在底部连接在一起。其认为这样可以实现裂解炉的大型化，炉管排布方式改善了辐射传热效率，延长了运行周期，降低了产品能耗。

专利CN2014102289158描述了一种裂解炉，其辐射段底部布置四排燃烧器和两组辐射炉管，每组辐射炉管都呈两排排列，从而在辐射段内共设有四排辐射炉管，其认为这样可以实现裂解炉的大型化，减少占地和投资。

专利CN2014102292004描述了一种乙烯裂解炉，其包括辐射段、对流段、急冷换热器以及引风机和烟囱，其中辐射段内设有两排辐射炉管，包括由一排入口管形成的入口管管排和由一排出口管形成的出口管管排，两排辐射炉管两侧布置多个燃烧器，燃烧器被布置为能够不对称地向辐射炉管供热，使得靠近入口管管排的燃烧器放热量大于靠近出口管管排的燃烧器的放热量。其认为这样的裂解炉运行周期长、产品收率高、生产能力大。