裂解方法与流程

本发明涉及裂解领域，具体涉及一种裂解方法。

背景技术：

1、碳四及碳四以下的不饱和碳氢化合物通常称为低碳烯烃，其中包括乙烯、丙烯、异丁烯、丁二烯等具有高经济价值的有机化工原料。随着我国经济进步，上述有机化工原料的需求量逐年增大，尽管低碳烯烃的生产规模也在逐年增长，但还无法满足日益增长的需求量。在其生产过程中会产生大量co2，co2将会带来比较严重的温室效应，因此发展低碳的烯烃生产技术有着广泛的应用前景。

2、特别是乙烯，其产能是一个国家石油化工水平的标志。乙烯生产装置主要依靠裂解炉，其基本过程是：在裂解炉辐射段的燃烧器中，在助燃气存在下，化石燃料燃烧来提供裂解反应所需要的能量，进而加热在裂解炉管中的物料，在800-850℃左右发生烃类裂解反应，使其从烃类大分子变成烯烃小分子。在对流段，烟气余热用于预热并汽化原料，同时通过汽包中的高压蒸汽从而共同达到回收热量的目的。裂解炉是整个乙烯流程工业中的能耗大户，约占总能耗的60％左右。由于裂解炉燃料通常为甲烷，在燃烧时会产生大量co2，将会是未来石油化工领域中的碳税重要来源。

3、cn202111100813.4提供了一种电加热乙烯裂解炉装置，其基本特征是以电加热的方式给裂解炉提供热量，通过辐射传热方式加热惰性气体，再利用对流段对惰性气体的余热进行回收，循环通过惰性气体，不产生温室气体及氮氧化物(nox)等有害污染物。炉内载热气体循环利用，裂解炉热效率高达98％以上。但上述方案存在的问题是仅采用电热阻元件进行加热，由于电加热元件能量密度的限制，导致高品位的热能量利用率较低，耗电量巨大，经济效益较差，在工程上可实施性较差。

4、cn1145686c和cn113652246a提供了高效电加热裂解炉，裂解炉炉体由固定炉体和活动炉体组成，并通过设置间隔条灵活方便的控制和调节炉内温度。上述裂解炉具有使用时升温快、保温性能好的特点，是一种低消耗、高效益的裂解炉；它们还提供了保温性能良好的材料，并将其应用于所述的高效电加热裂解炉中。上述电加热裂解炉尽管可以快速的调节炉内温度，但也由于热流密度较小，单体的规模无法扩大，会导致整体的投资成本上升。

5、2021年，巴斯夫、沙特基础工业与林德公司计划共同开发使用可再生电力替代传统化石燃料气体的概念性裂解炉，赋能化工行业，大幅减少二氧化碳的排放。而该合作项目旨在通过电力驱动加热过程来切实减少二氧化碳排放。

6、cn202010514041.8提出了一种乙烯裂解炉燃烧器的排布结构，其特征是在底部燃烧器保持不变的条件下，侧壁燃烧器布置在裂解炉的侧墙中部并且为单排，底部和侧壁燃烧器均可形成垂直向上的长火焰。该种乙烯裂解炉燃烧器的排布结构，可有效减少侧壁燃烧器数量，满足裂解炉燃烧能力、热流密度分布要求和nox排放要求，但所用燃料依然是化石燃料。

7、现有技术中对于裂解炉的改进主要在于裂解炉燃烧器的结构及排布方式等方面，主要目的在于减少裂解炉nox排放以及热量损失，提高裂解炉热效率，解决裂解炉co2排放过高问题。电加热裂解炉改用电能来供热，但对于裂解炉内部温度调节主要是通过改变电热丝直径和组数来实现，采用上述方式给日常操作带来极大不便，而且可整体调节的温度范围有限，最为关键是的纯电加热炉生产规模不能太大，整体的投资成本较高。因此，亟需开发一种低碳燃料燃烧供热且操作简单，温度可控的乙烯裂解炉，以满足环保要求。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术的存在上述的问题，提供一种裂解方法和应用，该方法能够大幅降低裂解装置二氧化碳和氮氧化物的排放，且可以同时满足裂解炉大型化的需求，解决了裂解炉采用化石燃料供热，二氧化碳排放量过大问题，实现了大型裂解装置低碳清洁运行。

2、为了实现上述目的，本发明提供一种裂解方法，所述方法在裂解炉中进行，所述裂解炉的燃气包括氨气，燃气中氨气的体积浓度为0.1-100体积％。

3、通过上述技术方案，以氨气作为至少部分燃气，能够降低裂解装置二氧化碳的排放。而且这种方式还可以满足裂解炉大型化的需求，克服了电加热方式中的不利于规?；睦?。采用本发明优选的方式，如设置降温装置，还能够减少nox的生成，特别是配合对流段的脱硝装置，能够进一步减少nox的排放。本发明的方案可以实现低碳和低nox排放，能够有效，助力绿色石油工业发展。

技术特征：

1.一种裂解方法，其特征在于，所述方法在裂解炉中进行，所述裂解炉中的燃气包括氨气，燃气中氨气的体积浓度为0.1-100体积％。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述燃气还包括其他可燃性气体，所述其他可燃性气体选自c1-c4的烷烃、氢气、c2-c4的烯烃中的至少一种；

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，裂解炉中的助燃气由空气、富氧空气、纯氧和裂解炉烟气中的至少一种提供；

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述裂解炉包括对流段、辐射段和急冷废锅段；

5.根据权利要求4所述的方法，其中，辐射段的底部设置有底部燃烧器；

6.根据权利要求5所述的方法，其中，底部的燃烧器中，燃气进口为多级燃气进口；

7.根据权利要求5所述的方法，其中，底部的燃烧器中，助燃气进口为多级助燃气进口；

8.根据权利要求4或5所述的方法，其中，辐射段中设置有裂解炉管；

9.根据权利要求4或6所述的方法，其中，辐射段的炉膛内设置有降温装置，以向炉膛提供降温介质；

10.根据权利要求4所述的方法，其中，辐射段中设置有烟气回流装置，以将裂解炉烟气回用以提供至少部分助燃气。

11.根据权利要求4或10所述的方法，其中，裂解原料在辐射段中的停留时间为20-600ms，优选为50-400ms。

12.根据权利要求4或5所述的方法，其中，对流段设置有脱硝装置，用于脱除氮氧化物，所述脱硝装置优选为选择性催化还原脱硝装置。

13.根据权利要求4或5所述的方法，其中，所述裂解炉还包括气体预热器，以在将助燃气和/或送入裂解炉内前，对它们进行预热。

技术总结
本发明涉及裂解领域，公开了裂解方法。所述方法在裂解炉中进行，所述裂解炉中的燃气包括氨气。该方法能够大幅降低裂解装置二氧化碳和氮氧化物的排放，且可以同时满足裂解炉大型化的需求，解决了裂解炉采用化石燃料供热，二氧化碳排放量过大问题，实现了大型裂解装置低碳清洁运行。

技术研发人员：刘俊杰,王国清,杨士芳,张利军,李晓锋,杨沙沙,杜志国,刘同举
受?；さ募际跏褂谜撸?/b>中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/8