烃的自热裂化的制作方法

本发明涉及一种用于在自热反应器中通过烃的热解裂化从含有烃的废塑料热解油进料流生产烯烃的方法。

背景技术：

1、烃在裂化炉中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”。在这种热解裂化工艺中，含有烃的流在热量影响下并且基本上在不存在氧气的情况下被转化成含有烯烃的流出物。

2、废塑料可以经由塑料的裂化(例如通过热解)转化为含有具有宽沸程的烃的产物流，通常称为废塑料热解油。这种热解油又可以经由蒸汽裂解进一步转化为高价值的化学品，包括乙烯和丙烯，其是可用于制造新塑料的单体。

3、尽管裂化炉中的热解蒸汽裂化是用于从烃原料生产烯烃的工业标准，但它具有几个缺点。该工艺产生大量的二氧化碳。实现烃流的热解裂化所需的热量通过燃料气体(通常包含氢气和甲烷)在裂化炉的燃烧器中的燃烧提供，即热解裂化的热量从外部提供。包含氢气和甲烷的燃料气体的燃烧导致产生包含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、另外，烟道气还包含氮氧化物(nox)，氮氧化物是蒸汽裂化反应的另外的不期望的副产物。nox可从烟道气中除去，例如通过使用denox系统，但这需要该工艺中的附加步骤并增加烯烃制造的总成本。

5、此外，常规蒸汽裂化炉对烃原料中的污染物具有低耐受性。废塑料热解油含有大量污染物，该污染物可导致常规蒸汽裂解炉中的腐蚀和结垢。因此，在将废塑料热解油用作常规蒸汽裂解炉中的原料之前，优选且通常需要对它们进行去污/预处理。这种预处理通常是复杂且昂贵的工艺。此外，在用于除去污染物的预处理步骤期间，可能损失一部分有价值的烃原料，这又可导致烯烃产物的较低产率。此外，需要专门的处理来处置从废塑料热解油中除去的污染物。

6、此外，将废塑料热解油的合成与使用常规蒸汽裂解炉的废塑料热解油的裂解整合可能是具有挑战性的。

7、此外，由于从炉的外部提供的热量，在悬浮于炉中的管/盘管(携带烃进料并且热解裂化反应发生的地方)的内部形成显著量的焦炭，这需要定期关闭炉以从管/盘管除去焦炭积聚。管/盘管通常使用蒸汽和空气的混合物进行除焦。为了帮助减少焦炭的形成，有时将硫添加到烃进料流中。然而，这则意味着需要进一步处理以从废气工艺流中除去h2s。

8、此外，除了产生期望的烯烃产物之外，取决于所使用的烃进料流和反应器条件，该工艺还可以产生(除了焦炭之外)大量的其他不太期望的产物，诸如甲烷、高级烃和重质芳烃。

9、此外，在裂化炉中蒸汽裂化烃的常规方法是非常耗能的，并且与高操作费用和高资本支出相关。该工艺需要大量消耗燃料并且维护大型、昂贵和复杂的裂化炉以供应热量。例如，在炉中使用的管/盘管非常昂贵并且具有有限的寿命。

10、因此，本发明的一个目的是提供一种用于烃的热解裂化的方法，该方法显著减少或避免二氧化碳的产生。

11、本发明的另一个目的是提供一种用于烃的热解裂化的方法，该方法显著减少或避免nox的形成。

12、本发明的另一个目的是提供一种对烃原料中的污染物具有高耐受性的方法。

13、本发明的另一个目的是提供一种可以容易地与废塑料热解油的合成步骤整合的方法。

14、本发明的另一个目的是提供一种用于烃的热解裂化的方法，该方法显著减少焦炭的形成并且因此需要较少的反应器维护。

15、另外，本发明的一个目的是提供与通过常规蒸汽裂化方法获得的选择性和产率相比提高的期望烯烃产物的选择性和产率。

16、此外，本发明的一个目的是提供一种用于将烃热裂裂为烯烃的方法，该方法是有效且可负担的，并且特别地具有相对低的操作费用、相对低的资本支出和相对低的能量需求。

17、根据本文提供的公开内容，这些和其他目标将变得显而易见。

技术实现思路

1、本发明涉及一种用于在自热反应器中通过烃的热解裂化从含有烃的废塑料热解油进料流生产烯烃的方法，所述方法包括：

2、在所述自热反应器外部预热含氧气流和含氢气和/或甲烷流；

3、将预热的含氧气流和预热的含氢气和/或甲烷流进料到自热反应器的燃烧器中；

4、在自热反应器的燃烧区中产生蒸汽；

5、在自热反应器外部预热含有烃的废塑料热解油进料流；

6、将预热的含有烃的进料流进料到自热反应器中；

7、通过从基本上相反的方向将燃烧区中产生的蒸汽与预热的含有烃的进料流进料到自热反应器的混合和裂化区中，来将蒸汽与预热的含有烃的进料流在混合和裂化区中混合，并且热解裂化烃以提供含有烯烃的流出物。

8、将该预热的含氧气流和该预热的含氢气和/或甲烷流进料到该自热反应器的该燃烧器中的步骤可进一步包括将预热的温度缓和剂进料到该自热反应器的该燃烧器中。

9、预热的温度缓和剂可包含蒸汽和/或二氧化碳。

10、可将含氧气流预热到约200℃至约300℃范围内的温度。

11、可将含氢气和/或甲烷流预热到约350℃至约650℃范围内的温度。

12、可将温度缓和剂预热到约350℃至约650℃范围内的温度。

13、在燃烧区中产生的蒸汽的温度可以在约1200℃至约1900℃、合适地约1200℃至约1800℃的范围内。

14、在燃烧区中产生的蒸汽可以以约100m/s至约400m/s范围内的速度流入混合和裂化区。

15、含有烃的进料流可以以约10m/s至约300m/s范围内的速度流入混合和裂化区。

16、可以在自热反应器外部将含有烃的进料流预热到约200℃至约650℃范围内的温度。另选地，在反应器外部预热的含有烃的进料流可在反应器内部通过间接热交换进一步加热到约200℃至约650℃范围内的温度。

17、可以通过在反应器的流出物区中的含有烯烃的流出物与含有烃的进料流之间的间接热交换，在反应器内部进一步加热含有烃的进料流。

18、可以将甲烷添加到上述含有烃的进料流中。

19、含有烯烃的流出物可以在蒸汽裂化器单元中经历进一步的下游加工和/或分离。

20、本发明的方法是有利的，因为在该方法期间产生减少量的二氧化碳或没有或非常少的二氧化碳。这是由于使用不产生或产生很少二氧化碳的进料流在反应器内部产生用于裂化反应的热量，例如当将氢气和氧气进料至反应器的燃烧器时。在将氧气和甲烷进料到燃烧器，或者氧气和氢气以及甲烷进料到燃烧器的情况下，则可能产生一些二氧化碳，但是所产生的二氧化碳的量仍将低于在裂化炉中使用常规的烃的热解裂化所产生的二氧化碳的量，该裂化炉使用氢气和甲烷的外部燃烧作为热源。所产生的任何二氧化碳也可容易地除去。

21、本发明的方法有益之处还在于它避免或显著减少nox的产生。在将甲烷进料到燃烧器(与氧气组合或与氧气和氢气组合)的情况下，则可产生一些nox，但所产生的nox的量仍将低于在裂化炉中使用常规的烃的热解裂化所产生的量。nox产生的减少或消除有助于降低烯烃制造的成本并最小化这种污染物向大气中的释放。

22、本发明方法的另一个益处是其具有高污染物耐受性，这意味着通常高度污染的热解油进料流(诸如废塑料热解油进料流)可直接进料至自热反应器而不需要去污/预处理步骤。这节省了大量的时间和费用。

23、本发明的方法也是有利的，因为它可以容易地与合成热解油的步骤整合。

24、本发明方法的另一个显著益处是在裂化期间形成减少量的焦炭。由于焦炭的形成显著减少，反应器可以运行长得多的时间而不中断，并且形成的任何焦炭可以容易且快速地从反应器中除去。另外，由于在本发明的方法期间几乎没有焦炭形成，因此不需要将硫添加到烃进料流中或减少这种需要并且因此在该方法期间也不需要任何处理来除去h2s或减少这种需要。

25、蒸汽和包含烃的进料流在反应器的混合和裂化区中的快速且有效的混合使得能够实现高裂化温度和快速裂化时间，这又导致期望烯烃的增加的选择性和高产率，特别是当与在裂化炉中使用常规的烃的裂化获得的那些选择性和产率相比时。特别地，不期望的重尾馏分的产量较低。此外，如果乙烯是期望的产物且丙烯是较不期望的产物，则由于本发明方法的更高苛刻度，本发明的方法具有比常规蒸汽裂化更好的丙烯与乙烯比率的控制范围。

26、总之，与使用裂化炉的常规蒸汽裂化方法相比，本发明的方法涉及较低的资本支出。这是由于各种因素，包括自热反应器的更简单的设计和短得多的反应时间。该方法的优点还在于，部分地由于所实现的高选择性和所使用的较高操作温度而导致较低的操作费用。