CN107603660A - 一种减少乙烯裂解炉结焦物的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减少乙烯裂解炉结焦物的方法，主要解决现有技术中无法脱除稀释蒸汽夹带的高聚物的问题。本发明通过采用一种乙烯裂解炉产生的裂解气经急冷、油洗后进入水洗塔，水洗塔釜工艺水进入工艺水汽提塔，工艺水汽提塔釜的水进入工艺水萃取精馏塔，与萃取剂和水蒸汽充分接触发生“气相‑油相‑水相”三相传质；其中，工艺水萃取精馏塔中气相速度为0.05～0.20厘米/秒，分散相速度为0.30～0.80厘米/秒时，气含率为0.02～0.05%，液含率为0.15～0.35%的技术方案较好的解决了上述问题，可用于裂解炉对流段和辐射段。

Description

一种减少乙烯裂解炉结焦物的方法

技术领域

本发明涉及一种减少乙烯裂解炉结焦物的方法。

背景技术

以石油烃作为裂解原料，采用蒸汽热裂解工艺技术制备乙烯的生产过程中，通常稀释蒸汽与裂解原料按一定比例进入裂解炉以降低烃分压，从而提高乙烯产品的收率。裂解化学反应后的裂解气与稀释蒸汽先后进入急冷油塔和急冷水塔，稀释蒸汽在急冷水塔内冷凝为工艺水，该工艺水中含微量的苯乙烯聚合物、二烯烃聚合物、环烯烃聚合物、稠环烯烃聚合物等微量高聚物。从急冷水塔塔釜流出的工艺水经工艺水汽提塔汽提后，送到稀释蒸汽发生器，将工艺水转化为稀释蒸汽并返回循环使用。由于现有技术工艺水的处理方法不可避免地夹带微量高聚物，通常该工艺水所含微量高聚物为10～200 mg/L，这些微量高聚物进入到裂解炉对流段和辐射段后，沉积在炉管内壁，造成裂解炉炉管结焦，从而降低传热系数，影响传热效果，缩短裂解炉运行周期。

专利申请号为CN201010283081.2的发明专利涉及一种减缓乙烯裂解炉管结焦和渗碳的裂解炉管及其制造方法，是采用在裂解炉炉管内表面生成一层氧化物薄膜以减少炉管内壁70%以上的焦炭沉积的方法；专利申请号为CN201110114947.1的发明专利涉及提高乙烯裂解装置抑焦硅/硫复合涂层热物理性能的方法，是采用对裂解炉炉管进行清焦处理和氧化预处理从而延长涂层的使用寿命的方法；专利申请号为CN201310481979.4的发明专利涉及减缓乙烯裂解炉管结焦的抑制剂及装置和使用方法，是采用将抑制剂喷雾到裂解原料中减缓裂解炉炉管表面结焦从而大大延长裂解炉运行周期的方法。上述专利均采用“加法”，即采用设置抑制裂解炉炉管结焦的内表面薄膜涂层或注入结焦抑制剂的方法，由此设备运行周期为59～85天；但存在无法脱除稀释蒸汽中夹带的微量高聚物，使乙烯裂解炉结焦、设备运行周期短等问题。

专利申请号为CN200810225943.9的发明专利涉及一种乙烯装置工艺水汽提塔出水的处理方法，是采用真空膜蒸馏法去除工艺水溶解的烃类和酸性气体从而避免稀释蒸汽系统的结垢并延长乙烯装置运行周期的方法，虽然采用“减法”，但是仅仅去除工艺水溶解的烃类和酸性气体，脱除率也只有60%～85%，而且需要设置膜组件、真空喷射泵等设备，运行过程中，需要注入乙烷气体并使用蒸汽或水作为真空喷射泵的动力，存在工程建设投资大，操作运行费用高等问题。

专利申请号为CN201510061274.6的发明专利涉及减少裂解炉对流段结焦的工艺方法，是采用液液萃取方法分离乙烯装置中稀释蒸汽冷凝后的工艺水所含微量高聚物从而减少裂解炉对流段的结焦现象的方法。上述专利采用液液萃取的分离方法，但由于液液传质系统中，两相间的密度差异小，界面张力相差不大，因而萃取效率较低，分离能力不高，萃取处理后的工艺水所含高聚物仍为0.5～1.0 mg/L，因此只能保证在整个乙烯装置1～3年正常运行周期内裂解炉对流段不发生结焦现象，而裂解炉辐射段和急冷锅炉仍容易产生结焦现象，存在去除工艺水中的微量高聚物不彻底，设备运行周期短等问题。

发明内容

本发明为解决现有技术中无法脱除稀释蒸汽夹带的高聚物的问题，提供一种减少乙烯裂解炉结焦物的方法。该方法用于裂解炉对流段和辐射段以及急冷锅炉中，具有可以脱除稀释蒸汽夹带的大部分高聚物、有效延长乙烯裂解炉的运行时间的优点。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种减少乙烯裂解炉结焦物的方法，具有这样的特征，包括：乙烯裂解炉产生的裂解气与稀释蒸汽经急冷锅炉、急冷油塔和急冷水塔后，稀释蒸汽在急冷水塔内冷凝为工艺水沉降到塔釜，该含微量高聚物的工艺水进入工艺水汽提塔，汽提后的工艺水从工艺水汽提塔釜进入新增的工艺水萃取精馏塔，与萃取剂和水蒸汽充分接触，发生“气相-油相-水相”三相传质，水中夹带的高聚物被进一步脱除，工艺水萃取精馏塔釜水进入稀释蒸汽发生器产生稀释蒸汽，稀释蒸汽进入乙烯裂解炉，从而减少乙烯裂解炉的对流段和辐射段以及急冷锅炉的结焦现象；其中，工艺水萃取精馏塔中气相速度为0.05～0.20厘米/秒，分散相速度为0.30～0.80厘米/秒时，气含率为0.02～0.05%，液含率为0.15～0.35%；工艺水萃取精馏塔中采用散装填料堆砌。

上述技术方案中，优选的，萃取剂选自正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷，异戊烷、异己烷、环戊烷、环己烷、苯、甲苯、二甲苯中的至少一种。

上述技术方案中，优选的，工艺水萃取精馏塔内水与萃取剂为逆流。

上述技术方案中，优选的，工艺水萃取精馏塔的操作温度为40～210℃，优选为60～190℃，更优选为80～170℃；操作压力（绝压）为0.12～1.40MPa，优选为0.20～1.30MPa，更优选为0.30～1.20MPa。

上述技术方案中，优选的，工艺水萃取精馏塔注入水蒸汽操作温度为120～210℃，优选为135～195℃，更优选为150～180℃；操作压力（绝压）为0.12～1.40MPa，优选为0.20～1.30MPa，更优选为0.30～1.20MPa。

上述技术方案中，优选的，进入工艺水萃取精馏中的水中所含高聚物为10～200mg/L。

上述技术方案中，优选的，稀释蒸汽进入乙烯裂解炉的对流段和辐射段以及急冷锅炉中。

本发明中，稀释蒸汽进入乙烯裂解炉对应的乙烯装置的生产规模为11.5万吨/年～150万吨/年；而且现有乙烯裂解炉的对流段不必进行改造，仍保持稀释蒸汽注入点不变，也不在裂解炉的对流段之外新增稀释蒸汽的注入点；同时现有乙烯裂解炉的辐射段以及急冷锅炉也不必进行改造。

本发明中，工艺水萃取精馏塔中工艺水中的高聚物是指苯乙烯聚合物、二烯烃聚合物、环烯烃聚合物、稠环烯烃聚合物。

本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：

本发明增设工艺水萃取精馏塔，将工艺水汽提塔塔釜流出的工艺水进行萃取精馏分离，去除工艺水中的绝大部分微量高聚物，处理后的工艺水所含高聚物降低到0.2～0.4mg/L，从而在整个乙烯装置3～5年正常运行周期内避免裂解炉对流段结焦现象的发生，裂解炉运行周期也延长到90～110天，取得了较好的技术效果。

附图说明

图1为本发明所述方法的流程示意图。

附图中的附图标记为：石油烃裂解原料1；稀释蒸汽2；乙烯裂解炉3；急冷锅炉4；高温裂解气5；裂解气6；急冷油塔7；裂解气8；急冷油9；稀释蒸汽发生器10；急冷水塔11；含微量高聚物的工艺水12；工艺水汽提塔13；含微量高聚物的工艺水14；去除微量高聚物的工艺水15；工艺水萃取精馏塔16；萃取剂17；水蒸汽18；含微量高聚物的萃取剂19。

图1中，石油烃裂解原料1与稀释蒸汽2送入乙烯裂解炉3对流段，在乙烯裂解炉3辐射段内石油烃发生蒸汽热裂解化学反应生成乙烯、丙烯、丁二烯、苯等产品，乙烯裂解炉3出口的高温裂解气5经过急冷锅炉4急冷冷却后，终止裂解化学反应，急冷锅炉4出口的裂解气6送入急冷油塔7，急冷油塔7塔顶裂解气8再送急冷水塔11，裂解气中的稀释蒸汽在急冷水塔11中冷凝，并沉降到塔釜成为含微量高聚物的工艺水12，经油水分离器（图中未显示）分离后的含微量高聚物的工艺水12送到工艺水汽提塔13汽提，工艺水汽提塔13塔釜流出的含微量高聚物的工艺水14送入本发明新增工艺水萃取精馏塔16与萃取剂17和水蒸汽18充分接触，发生“气相-油相-水相”三相传质，含微量高聚物的工艺水14中所含微量高聚物被萃取剂17带走形成含微量高聚物的萃取剂19，去除微量高聚物的工艺水15从工艺水萃取精馏塔16塔釜流出并返回到稀释蒸汽发生器10，在稀释蒸汽发生器10中被急冷油9加热并汽化为稀释蒸汽2送回乙烯裂解炉3，循环使用。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。

实施例1

本发明在工艺水汽提塔塔釜工艺水出料后增设工艺水萃取精馏塔，用萃取精馏方法脱除工艺水中的微量高聚物。

乙烯装置的生产规模为11.5万吨/年，进入工艺水萃取精馏塔的工艺水处理量为28.0吨/小时。工艺水萃取精馏塔气相速度为0.10厘米/秒，分散相速度为0.50厘米/秒时，气含率为0.04%，液含率为0.25%；工艺水萃取精馏塔中采用散装填料堆砌。该塔的操作温度塔顶为70℃，塔釜为110℃，操作压力（绝压）为0.15MPa，水蒸汽操作温度为140℃，操作压力（绝压）为0.20MPa，萃取剂为正戊烷。进入工艺水萃取精馏塔工艺水所含高聚物为50.0mg/L，经过萃取精馏分离后，流出工艺水萃取精馏塔工艺水所含高聚物仅仅为0.3mg/L，由此在整个乙烯装置3～5年正常运行周期内，裂解炉对流段没有发生结焦现象，裂解炉运行周期延长到90～110天。

实施例2

同实施例1，只是工艺水萃取精馏塔操作条件改变。工艺水萃取精馏塔气相速度为0.05厘米/秒，分散相速度为0.30厘米/秒时，气含率为0.02%，液含率为0.15%；工艺水萃取精馏塔中采用散装填料堆砌。进入工艺水萃取精馏塔工艺水所含高聚物为50.0mg/L，经过萃取精馏分离后，流出工艺水萃取精馏塔工艺水所含高聚物仅仅为0.4mg/L，由此在整个乙烯装置3～5年正常运行周期内，裂解炉对流段没有发生结焦现象，裂解炉运行周期延长到90天。

实施例3

同实施例2，只是工艺水萃取精馏塔操作条件改变。工艺水萃取精馏塔气相速度为0.20厘米/秒，分散相速度为0.80厘米/秒时，气含率为0.05%，液含率为0.35%；工艺水萃取精馏塔中采用散装填料堆砌。进入工艺水萃取精馏塔工艺水所含高聚物为50.0mg/L，经过萃取精馏分离后，流出工艺水萃取精馏塔工艺水所含高聚物仅仅为0.4mg/L，由此在整个乙烯装置3～5年正常运行周期内，裂解炉对流段没有发生结焦现象，裂解炉运行周期延长到90天。

对比例

现有技术乙烯装置的工艺水夹带微量高聚物，造成裂解炉结焦现象。因此，对流段炉管端头通常设置可拆卸法兰，平均拆开法兰人工检修1～3年/次，裂解炉运行周期为59～85天。

从以上实施例中可看出：采用本发明提供的减少乙烯裂解炉结焦物的方法，可以脱除工艺水中的绝大部分微量高聚物，处理后的工艺水所含高聚物降低到0.2～0.4 mg/L，从而在整个乙烯装置3～5年正常运行周期内避免裂解炉对流段结焦现象的发生，裂解炉运行周期也延长到90～110天，相对于对比例中采用的技术方法所取得的裂解炉运行周期为59～85天、每年须平均拆开法兰检修1～3次的技术效果，具有较好的技术、经济效果。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种减少乙烯裂解炉结焦物的方法，乙烯裂解炉产生的裂解气经急冷、油洗后进入急冷水塔，急冷水塔釜工艺水进入工艺水汽提塔，工艺水汽提塔釜的水进入工艺水萃取精馏塔，与萃取剂和水蒸汽充分接触发生“气相-油相-水相”三相传质，水中夹带的高聚物被进一步脱除，工艺水萃取精馏塔釜水进入稀释蒸汽发生器产生稀释蒸汽，所述稀释蒸汽进入所述乙烯裂解炉的对流段和辐射段，从而减少所述乙烯裂解炉的所述对流段和所述辐射段以及急冷锅炉的结焦现象；

其中，所述萃取剂选自正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷，异戊烷、异己烷、环戊烷、环己烷、苯、甲苯、二甲苯中的至少一种；

所述工艺水萃取精馏塔中气相速度为0.05～0.20厘米/秒，分散相速度为0.30～0.80厘米/秒时，气含率为0.02～0.05%，液含率为0.15～0.35%；

所述工艺水萃取精馏塔采用散装填料堆砌。

2.根据权利要求1所述的减少乙烯裂解炉结焦物的方法，其特征在于，所述工艺水萃取精馏塔内水与所述萃取剂为逆流。

3.根据权利要求1所述的减少乙烯裂解炉结焦物的方法，其特征在于，所述工艺水萃取精馏塔的操作温度为40～210℃，操作压力为0.12～1.40MPa。

4.根据权利要求3所述的减少乙烯裂解炉结焦物的方法，其特征在于，所述工艺水萃取精馏塔的操作温度为60～190℃，操作压力为0.20～1.30MPa。

5.根据权利要求4所述的减少乙烯裂解炉结焦物的方法，其特征在于，所述工艺水萃取精馏塔的操作温度为80～170℃，操作压力为0.30～1.20MPa。

6.根据权利要求1所述的减少乙烯裂解炉结焦物的方法，其特征在于，所述萃取精馏塔注入水蒸汽操作温度为120～210℃，操作压力为0.12～1.40MPa。

7.根据权利要求6所述的减少乙烯裂解炉结焦物的方法，其特征在于，所述萃取精馏塔注入水蒸汽操作温度为135～195℃，操作压力为0.20～1.30MPa。

8.根据权利要求7所述的减少乙烯裂解炉结焦物的方法，其特征在于，所述萃取精馏塔注入水蒸汽操作温度为150～180℃，操作压力为0.30～1.20MPa。

9.根据权利要求1所述的减少乙烯裂解炉结焦物的方法，其特征在于，进入所述工艺水萃取精馏中的水中所含高聚物为10～200mg/L。

10.根据权利要求1所述的减少乙烯裂解炉结焦物的方法，其特征在于，所述稀释蒸汽进入所述乙烯裂解炉对应的乙烯装置的生产规模为11.5万吨/年～150万吨/年；而且现有所述乙烯裂解炉的所述对流段不必进行改造，仍保持所述稀释蒸汽注入点不变，也不在所述裂解炉的所述对流段之外新增所述稀释蒸汽的注入点；同时现有所述乙烯裂解炉的所述辐射段以及急冷锅炉也不必进行改造。