烯烃生产方法与流程

本发明涉及一种在裂化炉中通过烃的热解裂化从含有烃的进料流生产烯烃的方法。

背景技术：

1、在裂化炉中烃的热解裂化是广泛用于生产烯烃(诸如乙烯、丙烯、丁烯和丁二烯)和任选的芳烃(诸如苯、甲苯和二甲苯)的石化工艺。在这种热解裂化在稀释蒸汽的存在下进行的情况下，这被称为“蒸汽裂化”。这种热解裂化工艺的进料流可以包括乙烷、丙烷、丁烷、液化石油气(lpg)、石脑油、氢化蜡和再循环废塑料油中的一者或多者。在热解裂化工艺中，含烃流在热的影响下并且基本上在不存在氧的情况下被转化成含有烯烃的流出物。

2、裂化炉包括对流段和辐射段。当考虑进料流通过裂化炉的方向时，对流段位于裂化炉的上游部分，并且辐射段位于裂化炉的下游部分。然而，当考虑下述烟道气通过裂化炉的方向时，对流段位于裂化炉的下游部分，并且辐射段位于裂化炉的上游部分。对流段包括一个或多个管，烃进料流被引入到该管中，在该管中，烃流被存在于这些管外部且从辐射段产生的热烟道气预热，其中通过该管的壁发生热交换。该辐射段包括一个或多个燃烧器，其中氧气(例如存在于空气中的氧气)和燃料气体接触并且燃料气体燃烧导致热释放，需要该热以在一个或多个管中实现烃流的热解裂化，该管也包括在辐射段内并且来自对流段的预热的烃流被引入其中。通常，在该燃烧器中使用的燃料气体包括源自含有烯烃的流出物的氢气和甲烷，该含有烯烃的流出物来自裂化炉的辐射段。

3、包括氢气和甲烷的燃料气体在裂化炉的燃烧器中的燃烧导致生产包括水和二氧化碳的烟道气。通常，来自这种烟道气的二氧化碳可能必须排放到地球大气中和/或可能必须以另一种形式被捕获，从而防止这种排放。碳捕获和存储(ccs)与碳捕获和使用(ccu)之间可以进行区分，这两者都涉及二氧化碳捕获，这是麻烦的，需要额外的设备，并且因此相对昂贵。另外，由于压缩二氧化碳和分配到二氧化碳存储所需的能量支出，ccs进一步增加了化学品制造的总体成本。

4、因此，鉴于上述情况，本发明的一个目的是减少生产所需烯烃所需的燃料气体的总量，该所需烯烃包含在来自裂化炉的含有烯烃的流出物中。这种降低的燃料气体消耗的一个重要优点是在裂化炉的燃烧器中形成的二氧化碳的量相对于所需产物(即烯烃和任选的芳烃)的量降低。特别地，在其中燃料气体包括源自除裂化炉流出物以外的另一来源的氢(例如，通过可再生电力电解持续生产的所谓“绿色”氢，或在如蒸汽甲烷重整与碳捕获和存储组合的工艺中由烃生产的所谓“蓝色”氢，或以其它方式生产的氢)的情况下，上述降低的燃料气体消耗有利地导致可需要更少的这种按目的的氢作为裂化炉燃料气体，使得因此可需要更少的氢生产，该生产还可涉及二氧化碳的形成和/或可需要使用可有限可用的可再生非化石能源资源。

5、此外，一般而言，本发明的一个目的是提供用于由烃原料流生产烯烃的这种方法，该方法在技术上是有利的、有效的和负担得起的，特别是不具有一个或多个上述缺点的方法。这种在技术上有利的方法将优选地产生相对低的能量需求和/或相对低的资本支出。

技术实现思路

1、令人惊讶地，发现上述目的中的一个或多个目的可以通过以下两种方式实现：(i)在裂化炉外部预热进料至裂化炉的对流段的烃进料流，和(ii)预热进料至裂化炉的辐射段中的燃烧器并在其中与燃料气体接触的含氧流，由此该燃烧器有利地需要提供降低的热负荷以在相同的热解裂化工艺产物输出下进行热解裂化过程。换句话说，通过本发明，实现了相对于裂化炉的流出物中所需产物(即烯烃和任选的芳烃)的量的降低的热负荷。因此，并且有利地，较少的燃料气体需要在该燃烧器中燃烧，并且因此，在燃料气体包括例如甲烷的情况下，形成较少的二氧化碳并且最终存在于由该燃烧产生的烟道气中。

2、另外，已经发现，当在进料至裂化炉的辐射段中的燃烧器之前预热上述含氧流时，在已经在裂化炉的辐射段和对流段中加热烃进料之后排放到地球大气中的烟道气的所谓烟囱温度令人惊讶地仍然可以保持相对低，尽管根据本发明引入到对流段中的预热的烃进料的入口温度较高，从而需要来自该相同对流段中存在的烟道气的较少热输入。换句话说，有利地，即使在烃进料的相对高的入口温度下，在本发明中仍然可以实现烟道气的相同的、相对低的烟囱温度。保持烟囱温度相同对于确保裂化炉的总热效率不降低是重要的。

3、因此，本发明涉及一种在裂化炉中通过烃的热解裂化从含有烃的进料流生产烯烃的方法，该方法包括：

4、在裂化炉外部预热进料流；

5、将预热的进料流进料至裂化炉的对流段中的管；

6、在对流段中进一步预热进料流；

7、将进一步预热的进料流进料至裂化炉的辐射段中的管；

8、预热含氧流；

9、使预热的含氧流与燃料气体在辐射段中的燃烧器中接触；以及

10、在辐射段中热解裂化进料流，从而产生含有烯烃的流出物。

技术特征：

1.一种用于在裂化炉中通过烃的热解裂化从含有所述烃的进料流生产烯烃的方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中将所述含有烃的进料流在所述裂化炉外部预热至至少75℃、优选地至少150℃且至多550℃、优选地至多450℃的温度。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中使用以下热源中的一种或多种热源通过所述进料流与一种或多种这样的热源之间的间接热交换在所述裂化炉外部预热所述含有烃的进料流：(i)具有大于70bara至130bara的压力的极高压蒸汽；(ii)具有大于30bara至70bara的压力的高压蒸汽；(iii)具有大于10bara至30bara的压力的中压蒸汽；(iv)具有大于大气压至10bara的压力的低压蒸汽；和(v)具有大于50℃至100℃的温度的另一热源。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中来自所述辐射段的所述含有烯烃的流出物用于通过在第一传递管线交换器中在来自所述辐射段的所述流出物与公用设施水之间的间接热交换提供加压蒸汽，并且来自所述第一传递管线交换器的所述裂化器流出物的至少一部分被送至串联布置的下一传递管线交换器，其中所述含有烃的进料流的至少一部分通过与来自所述第一传递管线交换器的所述流出物的间接热交换被预热，并且其中传递管线交换器是包括一个或多个间接热交换器的系统。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，所述方法进一步包括：

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中将所述含氧流预热至至少70℃、优选地至少100℃并且至多550℃、优选地至多400℃的温度。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述含氧流在所述裂化炉内部通过所述含氧流与所述对流段中的烟道气之间的间接热交换来预热。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中在所述裂化炉外部预热所述进料流之前，不在所述裂化炉的所述对流段中预热所述含有烃的进料流。

技术总结本发明涉及一种用于在裂化炉中通过烃的热解裂化从含有烃的进料流生产烯烃的方法，该方法包括：在该裂化炉外部预热进料流；将该预热的进料流进料至该裂化炉的对流段中的管；在该对流段中进一步预热该进料流；将该进一步预热的进料流进料至该裂化炉的辐射段中的管；预热含氧流；使该预热的含氧流与燃料气体在该辐射段中的燃烧器中接触；以及在该辐射段中热解裂化该进料流，从而产生含有烯烃的流出物。技术研发人员：R·布兰特,T·A·A·维格尔·范,J·C·J·M·戈森斯,A·什里瓦斯塔瓦,G·迪·诺拉受保护的技术使用者：国际壳牌研究有限公司技术研发日：技术公布日：2024/2/19