乙烯裂解炉系统、裂解方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116004270A(43)申请公布日2023.04.25(21)申请号202111233034.1C07C11/04(2006.01)(22)申请日2021.10.22(71)申请人中国石油化工股份有限公司地址100728北京市朝阳区朝阳门北大街22号申请人中国石油化工股份有限公司北京化工研究院(72)发明人杨士芳王国清刘俊杰张利军张兆斌李晓锋杨沙沙李宏光(74)专利代理机构北京润平知识产权代理有限公司11283专利代理师王崇李婉婉(51)Int.Cl.C10G9/20(2006.01)C07C4/02(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图2页(54)发明名称乙烯裂解炉系统、裂解方法(57)摘要本发明涉及乙烯裂解技术领域，具体地，涉及一种乙烯裂解炉系统、一种裂解方法。本发明提供的乙烯裂解炉系统，通过限定乙烯裂解炉中燃烧器的结构，使得富氧气体和天然气的分级燃烧充分进行，避免了炉膛局部高温区域的出现，提高了高温烟气中CO2浓度，有效提高了CO2捕集率，降低了捕集成本；再结合CO2回收装置，回收高温烟气中CO2，得到富CO2物流。CN116004270ACN116004270A权利要求书1/2页1.一种乙烯裂解炉系统，其特征在于，该系统包括：依次连接的乙烯裂解炉和CO2回收装置；所述乙烯裂解炉包括：具有下部开口的对流段和具有上部开口的辐射段，且所述对流段和辐射段通过所述下部开口和所述上部开口相连通；所述辐射段包括：裂解炉管、裂解炉膛和至少一个燃烧器；每个所述燃烧器各自独立地设置有富氧气体喷头、一级天然气通道和至少一个二级天然气通道；所述裂解炉膛用于将富氧气体和天然气进行分级燃烧，得到的分级燃烧产物将热量传递给所述裂解炉管，得到的换热后产物进入所述对流段；所述对流段用于将所述换热后产物和裂解原料进行换热，得到由所述换热后产物转变成的高温烟气，和由所述裂解原料转变成的升温裂解原料；所述CO2回收装置用于冷却回收所述高温烟气中的CO2，得到富CO2物流。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述裂解炉管设置在所述裂解炉膛内，用于将所述升温裂解原料进行裂解反应；和/或，所述富氧气体和天然气的质量流量比为0.1‑0.5：1，优选为0.3‑0.4：1；和/或，所述富氧气体中氧气含量为70‑100体积％，优选为90‑100体积％；氧气过剩系数为1‑1.5，优选为1.1‑1.2；和/或，所述裂解原料选自乙烷、石脑油、加氢尾油和柴油中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述对流段设置有裂解原料入口和高温烟气出口；和/或，所述燃烧器包括底部燃烧器和侧壁燃烧器，分别设置在所述辐射段的底部和侧壁，用于将所述富氧气体和天然气引入所述裂解炉膛；和/或，所述底部燃烧器和侧壁燃烧器的数量比为1：1.5‑3，优选为1：2‑2.5；和/或，所述底部燃烧器的数量≥2个，优选为2‑8个。4.根据权利要求1‑3中任意一项所述的系统，其中，所述富氧气体喷头为圆柱状喷头，且设置在所述燃烧器的中轴线上；和/或，所述富氧气体喷头的上部设置有至少一个喷孔；和/或，所述喷孔的数量≥2个，优选为3‑4个。5.根据权利要求1‑4中任意一项所述的系统，其中，基于所述天然气的总体积流量，所述一级燃气通道和二级燃气通道的体积流量比为25‑45：75‑55，优选为30‑40：70‑60；和/或，所述一级天然气通道和二级天然气通道的横截面各自独立地选自圆形或矩形；和/或，所述二级天然气通道的数量≥2个，优选为4‑10个。6.根据权利要求1‑5中任意一项所述的系统，其中，所述CO2回收装置包括：依次连通的第一换热器和第二换热器；和/或，所述第一换热器用于将所述高温烟气和第一冷却介质进行第一换热，得到低温烟气和冷却水；和/或，所述第二换热器用于将所述低温烟气和第二冷却介质进行第二换热，得到富CO2物流和废气；和/或，所述第一冷却介质和第二冷却介质各自独立地选自乙烯和/或丙烯。7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述CO2回收装置还包括压缩机；和/或，所述压缩机设置在所述第一换热器和第二换热器之间，用于将所述低温烟气进2CN116004270A权利要求书2/2页行压缩。8.根据权利要求1‑7中任意一项所述的系统，其中，所述辐射段还包括连接所述裂解炉管的急冷锅炉；和/或，所述急冷锅炉连接所述裂解炉管的顶部；和/或，所述系统还包括：连接所述富氧气体喷头的供氧装置；和/或，所述供氧装置选自炼油装置中的空分装置、电解水装置、液氧储罐。9.一种裂解方法，其特征在于，该方法在权利要求1‑8中任意一项所述的系统中进行。10.根据权利要求9所述的方法，其中，该方法包括以下步骤：(1)将富氧气体和天然气在裂解炉膛内进行分级燃烧，得到的分