專利名稱：重質(zhì)烴裂解制取低碳烯烴的方法及裂解氣化爐系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種裂解制取低碳烯烴的方法，特別是涉及一種采用重質(zhì)烴直接裂解，以制取乙烯為主，并聯(lián)產(chǎn)合成氣(CO+H2)和丙烯、丁烯等低碳烯烴的重質(zhì)烴裂解制取低碳烯烴的方法及裂解氣化爐系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
管式爐高溫裂解法是乙烯生產(chǎn)的主流方法，目前世界上采用此法生產(chǎn)的乙烯高達(dá)乙烯總產(chǎn)量的99％以上。管式爐高溫裂解法最主要的工藝參數(shù)是高溫、短停留時(shí)間和低的烴分壓，裂解原料包括石腦油、輕柴油、液化石油氣、乙烷等輕質(zhì)石油烴，其中又以石腦油和乙烷為最主要的原料來(lái)源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球產(chǎn)自這兩種原料的乙烯超過(guò)乙烯總產(chǎn)量的75％，如文獻(xiàn)[1]崔靜怡.乙烯原料發(fā)展趨勢(shì)及優(yōu)化建議.石油化工技術(shù)經(jīng)濟(jì).2001，17(6).中所介紹的。我國(guó)乙烯的市場(chǎng)需求和生產(chǎn)能力的持續(xù)快速增長(zhǎng)，使原本緊張的輕質(zhì)烴原料的供需矛盾日趨突出。
我國(guó)多年來(lái)持續(xù)努力的一個(gè)方面是希望將重質(zhì)烴(原油、重油、渣油或聚烯烴廢塑料等)作為乙烯生產(chǎn)的裂解原料。重質(zhì)烴裂解需要更高的裂解溫度，管式爐因存在爐管材質(zhì)和操作方面的困難，使之難以成為重質(zhì)烴的裂解設(shè)備。高溫下?tīng)t管抗蠕變性能降低將縮短爐管的使用壽命，重質(zhì)烴裂解時(shí)更易在爐管內(nèi)壁結(jié)焦，增大了爐管的傳熱和流動(dòng)阻力。
我國(guó)曾研究非管式爐重質(zhì)烴裂解工藝，其中的典型代表為蓄熱爐裂解工藝和砂子爐裂解工藝。蓄熱爐裂解法由于熱利用效率低，環(huán)境污染大，能耗高等多方面原因，經(jīng)濟(jì)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)性；砂子爐法操作復(fù)雜、設(shè)備磨損嚴(yán)重、熱回收效率低、廢砂難于處理；這兩種工藝，近年來(lái)均未得到進(jìn)一步的發(fā)展而逐漸被廢棄，如文獻(xiàn)[2]曾清泉.乙烯.化工百科全書(shū)(18).北京化學(xué)工業(yè)出版社.1998.866-867。
全氧高爐作為煉鐵設(shè)備具有在同一反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)和供熱，熱效率高的特點(diǎn)，高爐的爐膛設(shè)計(jì)使之既能承受高溫，又無(wú)結(jié)焦堵塞管路之虞。在高爐的適當(dāng)位置增加原料和產(chǎn)物的出、入口，可改造為能滿足重質(zhì)烴裂解制取低碳烯烴工藝要求的裂解氣化爐。重質(zhì)烴裂解疏松的結(jié)焦，可充氧燃燒供熱，同時(shí)聯(lián)產(chǎn)合成氣(CO+H2)。隨著鋼鐵工業(yè)高爐大型化的進(jìn)程，我國(guó)將有許多現(xiàn)代化的退役高爐，如將其改造為重質(zhì)烴裂解制取低碳烯烴并聯(lián)產(chǎn)合成氣的裂解氣化爐，不失為中小規(guī)模的鋼鐵企業(yè)提供了一條出路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服已有的管式爐工藝難以裂解重質(zhì)烴、蓄熱爐工藝熱利用和生產(chǎn)效率低、砂子爐工藝設(shè)備磨損嚴(yán)重和廢砂排放多的技術(shù)缺陷，為了有效地利用我國(guó)的石油資源，來(lái)制取最基本的有機(jī)化工基礎(chǔ)原料，從而提供了一種重質(zhì)烴裂解清潔制取乙烯等低碳烯烴的方法和裂解氣化爐系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明提供的裂解氣化爐系統(tǒng)，包括冶金高爐1為主體，其底部為爐缸16，高爐1的氣體出口14通過(guò)管道15與余熱鍋爐3連通；其特征在于所述的高爐1爐體分為三段，其中下段為燃燒區(qū)8，該燃燒區(qū)8處在爐體1/5～2/5與爐缸16之間，其上1/5～3/5高度為氣化裂解區(qū)9，氣化裂解區(qū)9以上部分為氣化完成區(qū)10；在燃燒區(qū)8和氣化裂解區(qū)9的爐體壁上開(kāi)有第一氣體入口12和第二氣體入口13，在氣化完成區(qū)9的爐體壁上開(kāi)有一氣體出口14，在第一氣體入口12上連通水蒸汽和氧氣管道，第二氣體入口13上連通重質(zhì)烴和水蒸汽管道。
還包括余熱鍋爐3的氣體出口與一凈化單元4、壓縮單元5、冷箱單元6和分離單元7通過(guò)管道順序連通。
還包括在冷箱單元6的輸出管道與第二氣體入口13連通，余熱鍋爐3的另一氣體出口也與第一氣體入口12連通。
還包括分離單元7的輸出管道與冷箱單元6的冷流入口連通。
其中凈化單元4可以是脫硫除塵器；其中壓縮單元5可以是氣體壓縮機(jī)；冷箱單元6可以是；其中分離單元7可以為氣液分離器。
所述的冶金高爐包括鋼鐵企業(yè)的退役煉鋼、煉鐵高爐或其它高爐。
本發(fā)明提供的重質(zhì)烴裂解制取低碳烯烴的方法，包括以下步驟1.首先在本發(fā)明的裂解氣化爐內(nèi)填充焦炭或半焦床層，該填充床層的下部為燃燒區(qū)8，占整個(gè)床層的1/5～2/5，為重質(zhì)烴裂解提供所需要的熱量，該填充床層的中部為氣化裂解區(qū)9，占整個(gè)床層的1/5～3/5，上部為氣化完成區(qū)10，占整個(gè)床層的1/5～3/5；2.點(diǎn)火開(kāi)爐；3.點(diǎn)火后向燃燒區(qū)8的焦炭床層通入氧氣和水蒸汽，流速為0.9～15m3/s標(biāo)準(zhǔn)態(tài)體積，水蒸汽和氧氣的體積比為3～7∶1，將焦炭床層燒至熾熱狀態(tài)；通入的氧氣用于焦炭的燃燒，以提供裂解反應(yīng)所需要的熱量，通入的水蒸汽用以控制焦炭燃燒的火焰溫度，使之溫度保持在1573～2073K(1300～1800℃)之間；4.當(dāng)溫度保持在1573～2073K(1300～1800℃)之間時(shí)，通過(guò)第二氣體入口向氣化裂解區(qū)9的焦炭床層噴入經(jīng)預(yù)熱并霧化的重質(zhì)烴和水蒸汽，或者向爐內(nèi)添加固體裂解原料，該原料可以經(jīng)破碎后加入，所述的噴入經(jīng)預(yù)熱并霧化的重質(zhì)烴與過(guò)程水蒸汽重量比為1∶0.75～10，添加量為單位時(shí)間內(nèi)重質(zhì)烴的進(jìn)料量為0.2～50kg/s；燃燒區(qū)的焦炭燃燒產(chǎn)物和水蒸汽與氣化裂解區(qū)的焦炭發(fā)生反應(yīng)，部分焦炭被氣化產(chǎn)生合成氣；重質(zhì)烴在通入裂解氣化爐的過(guò)程中被強(qiáng)烈加熱，至焦炭表面裂解；通入的水蒸汽在作為焦炭氣化反應(yīng)原料的同時(shí)，作為烴類裂解反應(yīng)的稀釋劑；5.裂解和氣化產(chǎn)物進(jìn)入氣化完成區(qū)10，以流出速度為1～350m3/s標(biāo)準(zhǔn)態(tài)體積，或0.5～200kg/s導(dǎo)出裂解氣化爐，使得重質(zhì)烴在裂解氣化爐中的停留時(shí)間為0.01～0.5s，經(jīng)余熱鍋爐3回收熱量。
還包括步驟6經(jīng)余熱鍋爐3回收熱量送至凈化單元4；經(jīng)過(guò)凈化的氣體再經(jīng)壓縮單元5壓縮后，用冷箱單元6和分離單元7分離裂解和氣化產(chǎn)物。
所述的原料可以用原油、重油和渣油，也可以是聚烯烴廢塑料等。
還包括從重質(zhì)烴的裂解和氣化產(chǎn)物中可以分離出乙烯、丙烯、液化石油氣、合成氣(CO+H2)等，經(jīng)冷凝產(chǎn)生的液態(tài)裂解油可以作為原料再返回裂解氣化爐，進(jìn)一步裂解制取低碳烯烴，也可以加氫后制成成品油。
還包括在裂解氣化爐中裂解產(chǎn)生的結(jié)焦沉積于焦炭表面，在下部氧氣的作用下轉(zhuǎn)化為熱量，或與水蒸汽和來(lái)自燃燒區(qū)的燃燒產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生合成氣，補(bǔ)充(或部分補(bǔ)充)焦炭的消耗。
所述的步驟4中的重質(zhì)烴預(yù)熱至323～623K(50～350℃)，水蒸汽預(yù)熱至623～923K(350～650℃)。
本發(fā)明將重質(zhì)烴(原油、重油、渣油或聚烯烴廢塑料等)的裂解和供熱整合在同一反應(yīng)器中，通過(guò)控制氧氣流速和氧氣與水蒸汽的配比，控制焦炭的氧化速率和裂解溫度的方法和裝置，其優(yōu)點(diǎn)在于(1)熱效率高，滿足烴類裂解短時(shí)間內(nèi)大量供熱的工藝要求；(2)通過(guò)調(diào)節(jié)氧氣流速，可以控制焦炭床層的氧化速率，通過(guò)調(diào)整氧氣與水蒸汽的比例，可以控制焦炭床層的火焰溫度；(3)配合適宜的重質(zhì)烴噴入流速和裂解產(chǎn)物的導(dǎo)出流速，可以控制裂解反應(yīng)的停留時(shí)間，使短停留時(shí)間的工藝要求成為可能；(4)裂解爐中的高溫和較高的氣體流速，配合一定比例的水蒸汽，使較低烴分壓的工藝要求成為可能；(5)裂解產(chǎn)生的結(jié)焦沉積于焦炭表面，在氧氣的作用下發(fā)生強(qiáng)烈的氧化反應(yīng)并轉(zhuǎn)化為熱量，或與水蒸汽和二氧化碳反應(yīng)而氣化，避免了裂解設(shè)備結(jié)焦后頻繁清焦的操作；(連續(xù)的結(jié)焦、燒焦和氣化過(guò)程，為連續(xù)的重質(zhì)烴裂解提供了熱量條件，提高了重質(zhì)烴的裂解效率，降低了添加焦炭操作的頻度和裂解操作的復(fù)雜性)；(6)裂解氣化爐底部的爐缸結(jié)構(gòu)，使重質(zhì)烴中的無(wú)機(jī)成分在高溫下與加入的熔劑石灰石形成爐渣，從裂解氣化爐的渣口排出，避免了如砂子爐大量排放黑色焦砂而造成的污染。
本發(fā)明以鋼鐵企業(yè)的退役高爐為基礎(chǔ)，在高爐的適當(dāng)位置增加原料和產(chǎn)物的出、入口，可改造為裂解氣化爐；以裂解氣化爐內(nèi)填充的焦炭作為熱源和熱載體，直接燃燒提供烴類裂解所需的熱量，以重質(zhì)烴(原油、重油、渣油或聚烯烴廢塑料等)為裂解原料，以氧氣和水蒸汽為助劑，使重質(zhì)烴在爐內(nèi)發(fā)生裂解反應(yīng)，制取乙烯等低碳烯烴，同時(shí)可聯(lián)產(chǎn)合成氣(CO+H2)；裂解反應(yīng)形成的結(jié)焦可補(bǔ)充(或部分補(bǔ)充)焦炭的消耗。
本發(fā)明涉及重質(zhì)烴(原油、重油、渣油或聚烯烴廢塑料等)的裂解，(1)除裂解原料外，焦炭、氧氣和水蒸汽也參與反應(yīng)，水蒸汽在裂解工藝過(guò)程中同時(shí)還具有稀釋裂解產(chǎn)物的作用；(2)裂解產(chǎn)物有低碳烯烴、低碳烷烴、合成氣(CO+H2)等氣態(tài)產(chǎn)物，也有可冷凝為裂解油的液態(tài)產(chǎn)物，還有結(jié)焦反應(yīng)產(chǎn)生的固態(tài)產(chǎn)物；(3)氣態(tài)產(chǎn)物(包括出口溫度下的裂解油)導(dǎo)出裂解爐，回收熱量后經(jīng)氣體分離裝置，可分離出乙烯、丙烯、液化石油氣、合成氣(CO+H2)等，冷凝可能產(chǎn)生的液態(tài)裂解油可返回裂解爐再次裂解或加氫后制成成品油，裂解的結(jié)焦用于供熱或產(chǎn)生合成氣；(4)該工藝除排出爐渣固體廢棄物外，可以很少甚至不排放污染物，對(duì)環(huán)境基本無(wú)污染。


圖1是本發(fā)明的裂解氣化爐系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意2是在本發(fā)明的裂解爐中利用本發(fā)明方法的綜合利用工藝流程示意3是本發(fā)明氣化裂解方法的工藝流程示意面說(shuō)明1-高爐 2-焦炭入口3-余熱鍋爐4-凈化單元 5-壓縮單元6-冷箱單元7-分離單元 8-燃燒區(qū) 9-氣化裂解區(qū)10-氣化完成區(qū) 11-排渣口 12-第一氣體入口13-第二氣體入口14-氣體出口 15-管道16-爐缸具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
實(shí)施例1參考圖1，本實(shí)施例用一冶金高爐，特別是可以采用鋼鐵企業(yè)的退役高爐1為主體進(jìn)行改造，在其底部為爐缸16，所述的裂解氣化爐爐體分為三段，爐缸16之上至爐體1/5處為燃燒區(qū)8，在爐體1/5～3/5高度以下為氣化裂解區(qū)9，該氣化裂解區(qū)以上部分為氣化完成區(qū)10；在燃燒區(qū)8爐體壁上開(kāi)有第一氣體入口12，和氣化裂解區(qū)9的爐體壁上開(kāi)有第二氣體入口13，在氣化完成區(qū)10的爐體壁上開(kāi)有一氣體出口14，其氣體出口14通過(guò)管道15與余熱鍋爐3連通；在第一氣體入口12連通水蒸汽和氧氣管道，第二氣體入口13連通重質(zhì)烴和水蒸汽管道。
參考圖2本實(shí)施例還包括在圖1的鋼鐵企業(yè)的退役高爐1為主體和余熱鍋爐3制作的的裂解爐上再增加凈化單元4、壓縮單元5、冷箱單元6和分離單元7；其中氣體出口14與一脫硫除塵器4、氣體壓縮機(jī)5、冷箱6和氣液分離器7通過(guò)管道順序連通；冷箱6和氣液分離器7的輸出管道與第二氣體入口13連通，余熱鍋爐3的氣體出口與第一氣體入口12連通。本實(shí)施例中還可以使用其他冶金高爐1為主體；冷箱單元6采用杭州制氯機(jī)廠生產(chǎn)的冷箱。
實(shí)施例2本實(shí)施例的重質(zhì)烴裂解制取低碳烯烴的方法是在實(shí)施例1的氣化裂解爐中進(jìn)行的，其具體實(shí)施步驟如下(1)在實(shí)施例1制作的裂解氣化爐內(nèi)填充焦炭或半焦床層，該填充床層的下部為燃燒區(qū)8，占整個(gè)床層的1/5，為重質(zhì)烴裂解提供所需要的熱量，該填充床層的中部為氣化裂解區(qū)9，占整個(gè)床層的2/5，上部為氣化完成區(qū)10，占整個(gè)床層的2/5；(2)點(diǎn)火開(kāi)爐；(3)向燃燒區(qū)8的焦炭床層通入氧氣和水蒸汽，流速為1.4m3/s標(biāo)準(zhǔn)態(tài)體積，水蒸汽和氧氣的體積比為5∶1，將焦炭床層燒至熾熱狀態(tài)；通入的氧氣用于焦炭的燃燒，以提供裂解反應(yīng)所需要的熱量，通入的水蒸汽用以控制焦炭燃燒的火焰溫度，使之略低于2073K(1800℃)；(4)向氣化裂解區(qū)9的焦炭床層噴入經(jīng)預(yù)熱并霧化的重質(zhì)烴和水蒸汽，重質(zhì)烴預(yù)熱至383K(110℃)，水蒸汽預(yù)熱至723K(450℃)，重質(zhì)烴與過(guò)程蒸汽重量比為1∶1，單位時(shí)間內(nèi)重質(zhì)烴的進(jìn)料量為0.278kg/s；燃燒區(qū)8的焦炭燃燒產(chǎn)物和水蒸汽與氣化裂解區(qū)的焦炭發(fā)生反應(yīng)，部分焦炭被氣化產(chǎn)生合成氣；重質(zhì)烴在通入裂解氣化爐的過(guò)程中被強(qiáng)烈加熱，至焦炭表面裂解；通入的水蒸汽在作為焦炭氣化反應(yīng)原料的同時(shí)，作為烴類裂解反應(yīng)的稀釋劑；(5)裂解和氣化產(chǎn)物進(jìn)入氣化完成區(qū)10，快速導(dǎo)出裂解氣化爐，流速為2m3/s標(biāo)準(zhǔn)態(tài)體積，經(jīng)余熱鍋爐3回收熱量后，送至凈化單元4；(6)氣體經(jīng)壓縮單元5壓縮后，用冷箱單元6和分離單元7分離裂解和氣化產(chǎn)物。
本發(fā)明通入的是純氧，裂解氣化爐的氣化完成區(qū)出口氣的組成列于表1。
在同等的操作條件下，以蓄熱爐裂解山東原油所得的裂解氣組成結(jié)果也示于表1。
表1 山東原油裂解氣全分析數(shù)據(jù)(體積％)出口氣體組成出口氣體成分本發(fā)明 蓄熱爐[5]H221.89 16.64CO 46.09 2.23N2-a2.97CH414.43 35.23CO21.44 3.52C2H411.41 27.85C2H60.77 1.88C3H63.15 7.69C3H80.19 0.47C4H8-10.05 0.11C4H6(二烯)0.58 1.41合計(jì)100.00 100.00本發(fā)明采用全氧技術(shù)，代替文獻(xiàn)5丹陽(yáng)縣化肥廠.石油化工.1975，4(增刊)2-9.中的空氣，促進(jìn)焦炭的燃燒。
其中蓄熱爐裂解山東原油的操作條件為文獻(xiàn)5記載的條件原油預(yù)熱至383K(110℃)，霧化油壓10kg/cm2，原油與過(guò)程蒸汽比為1∶1，水蒸汽溫度為723K(450℃)，壓力為4.5kg/cm2，通入一定量的空氣，裂解溫度為1073K(800℃)。
實(shí)施例3在實(shí)施例1制作的裂解氣化爐內(nèi)，按圖2綜合利用的工藝流程圖進(jìn)行，該裂解氣化爐的進(jìn)料包括氧氣、水蒸汽和裂解原料，其中大部分水蒸汽的來(lái)源是從余熱鍋爐3換熱而來(lái)的，裂解原料除了重質(zhì)烴外，部分來(lái)自冷箱單元6和分離單元7返回的甲烷、乙烷等低碳烷烴作為原料。
裂解氣化爐的氣體出口14的溫度為1073～1173K(800～900℃)，裂解和氣化產(chǎn)物通入余熱鍋爐，經(jīng)熱量回收后，氣體溫度降低為573K(300℃)以下。與此同時(shí)，用于制冷的水吸熱轉(zhuǎn)變?yōu)樗羝?，?dǎo)入裂解氣化爐參與反應(yīng)。
從余熱鍋爐3出來(lái)的裂解氣化產(chǎn)物經(jīng)脫硫除塵器(凈化單元4)凈化后，送入氣體壓縮機(jī)5，經(jīng)壓縮后的氣體產(chǎn)物，與輸入的一定量的冷量一起進(jìn)入冷箱單元6進(jìn)行分離，依照各組分沸點(diǎn)的不同而先后液化分離。各液態(tài)成分所攜帶的冷量，再次經(jīng)過(guò)冷箱的換熱器釋放掉所攜帶的大部分冷量，用于從氣體壓縮機(jī)5輸入的裂解氣化產(chǎn)物的冷卻分離。
自冷箱分離而得到的氣體組分，有合成氣(CO+H2)、低碳烯烴、低碳烷烴等，其中合成氣(CO+H2)和低碳烯烴分離作為化工原料，低碳烷烴如甲烷、乙烷等烷烴組分返回裂解氣化爐后作為裂解原料再次裂解。
經(jīng)過(guò)此過(guò)程的物料循環(huán)和能量再利用，在進(jìn)一步提高低碳烯烴的收率的同時(shí)，使工藝過(guò)程中所產(chǎn)生的熱量和冷量返回過(guò)程為過(guò)程所用，符合現(xiàn)代化化工工藝過(guò)程的要求，能夠?qū)崿F(xiàn)工藝過(guò)程中物質(zhì)和能量最大限度的利用。
依照此綜合利用工藝，采用砂子爐原油裂解的操作條件所得出口氣組成結(jié)果列于表2。
砂子爐原油裂解的操作條件如文獻(xiàn)山西省燃料化學(xué)研究所.石油化工.1975，4(1)18-27.所述的原油進(jìn)料量為1100kg/h，原油與水蒸汽比為1∶1.15，裂解溫度為1013K(740℃)，停留時(shí)間為0.498s。其出口氣組成結(jié)果也列于表2，以示對(duì)照。
表2 原油裂解出口氣體產(chǎn)物組成結(jié)果(體積％)出口氣體組成出口氣體成分本發(fā)明 砂子爐[6]CO 45.23-H218.498.6CH49.54 24.04C2H414.3836.22C2H62.03 5.12C3H65.88 14.8C3H80.12 0.3C4H8-10.02 0.05C2H20.03 0.081CO20.12 0.3芳香類 0.54 1.353其他3.62 9.136總計(jì)100.00 100.00
權(quán)利要求
1.一種裂解氣化爐系統(tǒng)，包括冶金高爐1為主體，其底部為爐缸16，高爐1的氣體出口14通過(guò)管道15與余熱鍋爐3連通；其特征在于所述的高爐1爐體分為三段，其中下段為燃燒區(qū)8，該燃燒區(qū)8處在爐體1/5～2/5與爐缸16之間，其上1/5～3/5高度為氣化裂解區(qū)9，氣化裂解區(qū)9以上部分為氣化完成區(qū)10；在燃燒區(qū)8和氣化裂解區(qū)9的爐體壁上開(kāi)有第一氣體入口12和第二氣體入口13，在氣化完成區(qū)9的爐體壁上開(kāi)有一氣體出口14，在第一氣體入口12上連通水蒸汽和氧氣管道，第二氣體入口13上連通重質(zhì)烴和水蒸汽管道。
2.按權(quán)利要求1所述的裂解氣化爐系統(tǒng)，其特征在于還包括余熱鍋爐3的氣體出口與一凈化單元4、壓縮單元5、冷箱單元6和分離單元7通過(guò)管道順序連通。
3.按權(quán)利要求1所述的裂解氣化爐系統(tǒng)，其特征在于還包括在冷箱單元6和分離單元7的輸出管道與第二氣體入口13連通，余熱鍋爐3的另一氣體出口與第一氣體入口12連通。
4.按權(quán)利要求1、2或3所述的任一項(xiàng)裂解氣化爐系統(tǒng)，其特征在于所述的凈化單元4是脫硫除塵器；所述的壓縮單元5是氣體壓縮機(jī)；所述的分離單元7為氣液分離器。
5.按權(quán)利要求1、2或3所述的任一項(xiàng)裂解氣化爐系統(tǒng)，其特征在于所述的冶金高爐包括鋼鐵企業(yè)的退役煉鋼、煉鐵高爐或其它高爐。
6.一種應(yīng)用權(quán)利要求1所述的裂解氣化爐裂解制取低碳烯烴的方法，其特征在于包括按如下步驟順序進(jìn)行(1)在本發(fā)明的裂解氣化爐內(nèi)填充焦炭或半焦床層，該填充床層的下部為燃燒區(qū)，占整個(gè)床層的1/5～2/5，該填充床層的中部為氣化裂解區(qū)，占整個(gè)床層的1/5～3/5，上部為氣化完成區(qū)，占整個(gè)床層的1/5～3/5；(2)點(diǎn)火開(kāi)爐；向燃燒區(qū)的焦炭床層通入氧氣和水蒸汽，其水蒸汽和氧氣的體積比為3～7∶1；流速為0.9～15m3/s標(biāo)準(zhǔn)態(tài)體積，將焦炭床層燒至熾熱狀態(tài)；使之溫度保持在1573～2073K(1300～1800℃)之間；(3)當(dāng)溫度保持在1573～2073K(1300～1800℃)之間時(shí)，通過(guò)第二氣體入口向氣化裂解區(qū)9的焦炭床層噴入經(jīng)預(yù)熱并霧化的重質(zhì)烴和水蒸汽，或者向爐內(nèi)添加固體裂解原料，所述的噴入經(jīng)預(yù)熱并霧化的重質(zhì)烴與過(guò)程水蒸汽重量比為1∶0.75～10，添加量為單位時(shí)間內(nèi)重質(zhì)烴的進(jìn)料量為0.2～50kg/s；(4)裂解和氣化產(chǎn)物進(jìn)入氣化完成區(qū)，以流出速度為1～350m3/s標(biāo)準(zhǔn)態(tài)體積，或0.5～200kg/s導(dǎo)出裂解氣化爐，使得重質(zhì)烴在裂解氣化爐中的停留時(shí)間為0.01～0.5s，經(jīng)余熱鍋爐回收熱量。
7.按權(quán)利要求4所述的裂解氣化爐裂解制取低碳烯烴的方法，其特征在于所述的步驟4中的重質(zhì)烴預(yù)熱至50～350℃，水蒸汽預(yù)熱至350～650℃。
8.按權(quán)利要求4或5所述的裂解氣化爐裂解制取低碳烯烴的方法，其特征在于還包括如下步驟經(jīng)余熱鍋爐3回收熱量送至凈化單元4；經(jīng)過(guò)凈化的氣體再經(jīng)壓縮單元5壓縮后，用冷箱單元6和分離單元7分離裂解和氣化產(chǎn)物。
9.按權(quán)利要求4、5或6所述的裂解氣化爐裂解制取低碳烯烴的方法，其特征在于所述的原料包括原油、重油和渣油；或是聚烯烴廢塑料；或還包括從重質(zhì)烴的裂解和氣化產(chǎn)物中分離出乙烯、丙烯、液化石油氣、合成氣CO+H2或經(jīng)冷凝產(chǎn)生的液態(tài)裂解油。
全文摘要
本發(fā)明涉及采用重質(zhì)烴裂解制低碳烯烴的方法及系統(tǒng)。該系統(tǒng)以鋼鐵企業(yè)的退役高爐為主體，在高爐上增加原料和產(chǎn)物的出、入口，改造為裂解氣化爐；該方法包括將裂解和供熱整合在同一反應(yīng)器中；反應(yīng)器中填充的焦炭作為熱源和熱載體，下部燃燒區(qū)充氧燃燒，中部裂解氣化區(qū)噴入裂解原料和水蒸汽，發(fā)生烴類裂解和焦炭氣化反應(yīng)，上部氣化完成區(qū)將氣體產(chǎn)物導(dǎo)出。導(dǎo)出的氣體還可經(jīng)冷卻和凈化后，壓縮送入冷箱分離，得到合成氣和低碳烯烴等，其中的烷烴組分返回反應(yīng)器再次裂解。反應(yīng)所消耗的焦炭由重質(zhì)烴裂解的結(jié)焦補(bǔ)充。與常規(guī)重質(zhì)烴裂解工藝相比，本方法可以采用更重的烴類原料，而不必?fù)?dān)心結(jié)焦的問(wèn)題，出口氣組成中乙烯含量在10％以上，并聯(lián)產(chǎn)合成氣。
文檔編號(hào)C10G9/00GK1609169SQ20031010048
公開(kāi)日2005年4月27日 申請(qǐng)日期2003年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月17日
發(fā)明者許志宏, 王韶鋒, 趙月紅, 溫浩, 郭占成 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所