[发明专利]烃的顺序裂化

说明书

本发明涉及一种使每分子中碳原子数不大于6的链烷烃在装有很多细长的蛇形热裂化管的热裂炉中进行高温裂解以制造乙烯的方法。

在实际中用热裂管使乙烷或每分子中碳原子数大于2的烃裂化为乙烯或其它含烃物质至少已有五十年的历史。

最直接的转化是乙烷向乙烯的转化，用乙烷作原料时按每公斤烃原料计算的乙烯产率最高。这些烃的热解，尤其是乙烷的热解，是高度吸热反应，为了提供反应的显热需采用辐射炉或燃烧炉。

使乙烷通过很多细长的蛇形钢管并在其中裂化以迅速生成乙烯，这是很平常的。不管具体的设计如何，这些装置都具有相对可互换的性质，至少就转化速率而言是这样。

虽然乙烯可由丙烷、石脑油、己烷等进行热裂而制得，但一般说来乙烷的热裂化是制造乙烯的最有利的方法。

在使链烷烃材料进行热裂化以制造烯属材料时会产生一定量的焦炭。这种焦炭最后将不可避免地沉积在细长的蛇形热裂化管上和沉积在下游用以处理热裂装置流出物的任何类型急冷热交换装置中。装置中生成的一定量的焦炭对热裂解操作的影响不大，反应仍能继续进行。但是最终将不可避免地积聚起越来越多的焦炭，以致开始在下游的冷却装置中结块，而且一部分沉积在裂化管内壁上的焦炭开始成片剥落，形成散裂的焦炭，这样就必需停炉清除焦炭。一旦发生这种现象就必需用蒸汽之类的再生剂与热裂化管内壁和热交换器内的焦炭接触，以清除焦炭，使炉再生、回复到接近原始状态。这种再生处理不仅十分昂贵，而且会引起裂解炉管的磨损，从而缩短管和炉的使用寿命。此外，由于丝状焦炭生成时会引起管金属的磨损，因而管壁变薄。由于全部更新这些管是非常昂贵的，因此最好是通过乙烷的热裂在管子的寿命期内制得最大量的乙烯。

这些蛇形管的顶部和底部的温差变化很大，尤其是用蒸汽再生时变化更大，这种温差会使管弯曲，因此对管壁的持久强度提出了更高的要求。大多数用乙烷作原料生产乙烯的厂家都希望停炉进行再生前的那段运转时间尽可能地长。本发明研究出的方法就是提供这样一种机会，使一种仅适用于气体原料的热解炉的运转周期提高20～50%，本发明需要一种热裂炉，该热裂炉具有能将采用通常为液态的原料改为采用通常为气态的原料的设备。本发明的顺序热裂化仅按下列顺序才是有利的，即先使含两个以上碳原子的烃（最好是汽油或石脑油）裂化，再使低级链烷烃（最好是乙烷）裂化。对于先使乙烷裂解再使液态类作用物裂解的反应器来说是没有好处的，甚至会对反应运转周期产生有害的影响。

本发明的一个目的是提供一种使低级链烷烃裂解为低级烯烃的方法，所采用的热裂化工艺能延长热裂解反应器的使用寿命。

本发明的另一目的在于提供一种使乙烷裂化以制得乙烯的方法，该方法系使乙烷在具有很多细长的蛇形热裂化管的热裂炉中裂解为乙烯，裂解时能掩蔽热裂化管内壁上的镍离子或铁离子的任何催化效应，从而防止乙烷变为焦炭的这种有害的转化。

本发明的另一目的是提供一种在热裂化炉中获得乙烯的方法，该方法在加入乙烷之前先使用一种母体烃，使其先裂化，以便有选择性地在管壁上形成一厚度为1.59～3.18毫米的焦炭层。

本发明的另一目的是提供一种在完全不含催化物质组分（包括反应器管壁的覆盖了的镍离子和铁离子以及任何外加的催化剂）的情况下通过乙烷的热裂化制备乙烯的方法。

因此本发明提供一种使每分子中碳原子数不大于6的链烷烃在一装有很多细长的蛇形热裂化管的热裂炉中进行热裂以制造乙烯的方法。该方法包括下列步骤：

使第一种烃原料通过上述许多细长的蛇形热裂化管，使该第一种烃在能产生第一种烃产物和焦炭的裂化条件下裂化，其中所述的裂化条件和第一种烃原料的通过量应足以有选择性地在上述许多细长的蛇形热裂化管的内壁上覆盖一层比较平滑的无定形焦炭，其厚度在1.59毫米与3.18毫米之间;

b.停止上述第一种烃原料向上述热裂化管的通入;和

c.使主要由上述每分子中碳原子数不大于6的链烷烃组成的第二种烃原料在裂化条件下通过上述在管壁上已覆盖上一层比较平滑的无定形焦炭的许多细长的蛇形热裂化管，使该第二种烃原料裂化为乙烯，乙烯从上述热裂炉回收。

其中第一种烃原料的每分子中所含碳原子数多于第二种烃原料。