CN210560160U - 一种乙烷裂解制备乙烯的生产系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种乙烷裂解制备乙烯的生产系统，主要包括进料饱和器、反应器和急冷器，进料饱和器顶部的出料口与反应器下部的进料口相连，反应器上部的出料口与急冷器下部的进料口相连，急冷器的上部设有产品气出口；进料饱和器的下部设有稀释水进口和原料气进口，进料饱和器的底部设有稀释水抽出口，稀释水抽出口通过管道与饱和器循环泵相连，饱和器循环泵通过管道与饱和器加热器相连，饱和器加热器通过管道与设于进料饱和器上部的热稀释水入口相连。本实用新型以水蒸气作为反应过程的稀释气体，提高了转化率和乙烯收率；同时还能减少结焦，并最终实现反应过程清洁化，具有非常好的工业化应用前景。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种乙烷裂解制备乙烯的生产系统，属于化工设备领域。
背景技术
乙烯作为一种石油化工的基本原料，他的需求随着科学技术的不断发展，人民生活水平的不断提高而逐渐增加。作为化工行业的龙头，乙烯的产量也已经被认定为一个国家石油化工发展水平的重要标志。
随着国际原油储量的不断减少，原油价格的持续上涨，传统石脑油裂解制乙烯工艺的运行成本也随之一路上涨。石脑油为原料的乙烯装置竞争力受高油价负面影响日益明显，高油价态势下，国内以石脑油为裂解原料的乙烯装置被迫限产。与此同时，以价格相对低廉的轻烃为原料生产乙烯逐渐显示出成本优势。这其中，由于乙烷裂解制乙烯的高收率，其优势更是引起业内的高度关注。
申请号为99112828.1的发明专利中公开了一种乙烷氧化裂解制乙烯工艺，该工艺中，原料气包括乙烷或炼厂气，与氧气或空气、惰性气体混合，将原料气中的乙烷选择性地氧化为乙烯。然而，由于上述发明中引入氧气作为原料，裂解过程不易控制，不适宜大装置生产，上述发明的转化率为97%，乙烯的收率为61%；对于上述发明中提供的乙烷氧化裂解制乙烯的工艺及装置，仍存在乙烯收率较低、装置结焦等问题。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种乙烷裂解制备乙烯的生产系统，其可以有效地控制乙烷裂解过程中的温度变化，同时提高乙烷的单程转化率，减少结焦，并最终实现反应过程清洁化。
本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：一种乙烷裂解制备乙烯的生产系统，所述生产系统主要包括进料饱和器、反应器和急冷器，所述进料饱和器顶部的出料口与所述反应器下部的进料口相连，所述反应器上部的出料口与所述急冷器下部的进料口相连，所述急冷器的上部设有产品气出口；所述进料饱和器的下部设有稀释水进口和原料气进口，所述进料饱和器的底部设有稀释水抽出口，所述稀释水抽出口通过管道与饱和器循环泵相连，所述饱和器循环泵通过管道与饱和器加热器相连，所述饱和器加热器通过管道与设于所述进料饱和器上部的热稀释水入口相连。
进一步地，所述进料饱和器的底部设有隔板，所述稀释水进口和原料气进口设于所述隔板的上方，所述稀释水抽出口设于所述隔板的下方；所述隔板与进料饱和器之间有间隙，使得所述隔板的两侧空间连通。
更进一步地，所述隔板的截面为L形。
进一步地，所述进料饱和器的中部设有填料区，所述填料区内设有填料，所述稀释水进口和原料气进口设于所述填料区的下方，所述热稀释水入口设于所述填料区的上方。
进一步地，所述进料饱和器的顶部设有除沫器，所述热稀释水入口设于所述除沫器的下方。
进一步地，所述稀释水进口和原料气进口分别设于所述进料饱和器的相对的两侧；其中，所述原料气进口设于所述隔板与进料饱和器内壁相连的一侧，所述稀释水进口设于所述隔板与进料饱和器之间有间隙的一侧。
上述生产系统的工作方式如下：稀释用水通过稀释水进口进入进料饱和器，在饱和器循环泵的作用下，通过进料饱和器底部的稀释水抽出口抽出；在饱和器加热器的加热下，热稀释水自进料饱和器上部的热稀释水入口进入进料饱和器，向下流动。于此同时，加热后的原料气（纯度为90～95%乙烷气体）自原料气进口自进料饱和器的下方进入，在填料区中上行的热乙烷与下行的热稀释水逆流接触，热稀释水接触温度更高的乙烷后迅速进行热交换汽化成水蒸气，水蒸气作为稀释气体与乙烷形成一定比例的混合气。混合气通过除沫器除去气相中夹带的小水滴和杂质后，进入反应器内短暂停留（0.4～0.6s）进行裂解反应，反应生成的裂解气进入急冷器中冷却后，得到产品气乙烯。该乙烷裂解制备乙烯的生产系统，转化率可达到100%，乙烯的收率可达到80%左右。
作为一种稀释剂，应该具备以下优点：
（1）能够很好的从原料气中分离出来；
（2）能够较稳定的存在，并且本身的温度变化不会太过剧烈；
（3）来源广泛，价格底料；
（4）比较清洁，并且能有效的减少反应过程焦的生成；
本实用新型的生产系统中采用水蒸气作为稀释气体不仅因为水的比热比较大，能够很好的维持反应过程的温度，使反应温度可控、安全，反应过程不至于飞温造成原料气的过度裂解；而且水还能与已经生成的焦发生水煤气反应，能有效的较少焦的生成，使得反应过程能长时间的进行下去。
本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型提供的生产系统的优点在于，以水蒸气作为反应过程的稀释气体，从动力学角度考虑，乙烷裂解制乙烯过程为分子量增加的过程，所以减少生成物的分压有利于化学平衡向右移动，提高转化率和乙烯收率；同时还能减少结焦，并最终实现反应过程清洁化，具有非常好的工业化应用前景。
附图说明
图1为本实用新型中提供的生产系统的结构示意图。
其中，1-填料区；2-稀释水进口；3-隔板；4-进料饱和器；5-稀释水抽出口；6-除沫器；7-热稀释水入口；8-原料气进口；9-饱和器加热器；10-饱和器循环泵；11-反应器；12-急冷器；13-产品气出口。
具体实施方式
下面通过具体实施例来进一步说明本实用新型。但这些实例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。
如图1所示，一种乙烷裂解制备乙烯的生产系统，所述生产系统主要包括进料饱和器4、反应器11和急冷器12，所述进料饱和器4顶部的出料口与所述反应器11下部的进料口相连，所述反应器11上部的出料口与所述急冷器12下部的进料口相连，所述急冷器12的上部设有产品气出口13；所述进料饱和器4的下部设有稀释水进口2和原料气进口8，所述进料饱和器4的底部设有稀释水抽出口5，所述稀释水抽出口5通过管道与饱和器循环泵10相连，所述饱和器循环泵10通过管道与饱和器加热器9相连，所述饱和器加热器9通过管道与设于所述进料饱和器4上部的热稀释水入口7相连。
所述进料饱和器4的底部设有L形隔板3，所述稀释水进口2和原料气进口8设于所述隔板3的上方，所述稀释水抽出口5设于所述隔板3的下方；所述隔板3与进料饱和器4之间有间隙，使得所述隔板3的两侧空间连通。所述稀释水进口2和原料气进口8分别设于所述进料饱和器4的相对的两侧；其中，所述原料气进口8设于所述隔板3与进料饱和器4内壁相连的一侧，所述稀释水进口2设于所述隔板3与进料饱和器4之间有间隙的一侧。
所述进料饱和器4的中部设有填料区1，所述填料区1内设有填料，所述稀释水进口2和原料气进口8设于所述填料区1的下方，所述热稀释水入口7设于所述填料区1的上方。所述进料饱和器4的顶部设有除沫器6，所述热稀释水入口7设于所述除沫器6的下方。
上述生产系统的工作方式如下：稀释用水通过稀释水进口2进入进料饱和器4，在饱和器循环泵10的作用下，通过进料饱和器4底部的稀释水抽出口5抽出；在饱和器加热器9的加热下，热稀释水自进料饱和器4上部的热稀释水入口7进入进料饱和器4，向下流动。于此同时，加热后的原料气自原料气进口8自进料饱和器4的下方进入，在填料区1中上行的热乙烷与下行的热稀释水逆流接触，热稀释水接触温度更高的乙烷后迅速进行热交换汽化成水蒸气，水蒸气作为稀释气体与乙烷形成一定比例的混合气。混合气通过除沫器6除去气相中夹带的小水滴和杂质后，进入反应器11内短暂停留进行裂解反应，反应生成的裂解气进入急冷器12中冷却后，得到产品气乙烯。该乙烷裂解制备乙烯的生产系统，转化率可达到100%，乙烯的收率可达到80%左右。
以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (6)
1.一种乙烷裂解制备乙烯的生产系统，其特征在于：所述生产系统主要包括进料饱和器、反应器和急冷器，所述进料饱和器顶部的出料口与所述反应器下部的进料口相连，所述反应器上部的出料口与所述急冷器下部的进料口相连，所述急冷器的上部设有产品气出口；所述进料饱和器的下部设有稀释水进口和原料气进口，所述进料饱和器的底部设有稀释水抽出口，所述稀释水抽出口通过管道与饱和器循环泵相连，所述饱和器循环泵通过管道与饱和器加热器相连，所述饱和器加热器通过管道与设于所述进料饱和器上部的热稀释水入口相连。
2.如权利要求1所述的一种乙烷裂解制备乙烯的生产系统，其特征在于：所述进料饱和器的底部设有隔板，所述稀释水进口和原料气进口设于所述隔板的上方，所述稀释水抽出口设于所述隔板的下方；所述隔板与进料饱和器之间有间隙，使得所述隔板的两侧空间连通。
3.如权利要求2所述的一种乙烷裂解制备乙烯的生产系统，其特征在于：所述隔板的截面为L形。
4.如权利要求1所述的一种乙烷裂解制备乙烯的生产系统，其特征在于：所述进料饱和器的中部设有填料区，所述填料区内设有填料，所述稀释水进口和原料气进口设于所述填料区的下方，所述热稀释水入口设于所述填料区的上方。
5.如权利要求1所述的一种乙烷裂解制备乙烯的生产系统，其特征在于：所述进料饱和器的顶部设有除沫器，所述热稀释水入口设于所述除沫器的下方。
6.如权利要求2所述的一种乙烷裂解制备乙烯的生产系统，其特征在于：所述稀释水进口和原料气进口分别设于所述进料饱和器的相对的两侧；其中，所述原料气进口设于所述隔板与进料饱和器内壁相连的一侧，所述稀释水进口设于所述隔板与进料饱和器之间有间隙的一侧。
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