本發明涉及石油化工領域，具體涉及一種提高乙炔收率的裂解方法及系統。

背景技術：

1、在我國因原油儲量的減少和環保意識逐漸加強，劣質油的可獲得性和加工利潤的增大，使得低品質汽油柴油市場份額降低。同時對高品質汽油需求的也逐步增大。而經濟增長減慢使得柴油結構性過剩，柴油的市場份額逐漸降低，而低碳烯烴與芳烴等化工原料的空缺仍需補充，以實現煉油轉型并進一步發展。故需要開發劣重質油生產化工料的高溫裂解技術，從而實現油向化工的成功轉型。

2、乙炔是重要的基礎有機化工原料，一定條件下可以由乙炔聚合生成苯、甲苯、二甲苯、萘、蒽、苯乙烯、茚等芳烴。可以電石法、甲烷部分氧化法或者甲烷電弧裂解法實現乙炔的工業化生產。其中，電石法制備乙炔的工藝較為成熟，在工業生產中占較大份額，但是該工藝會造成污染，且能耗相對較高。等離子體裂解煤制乙炔是較新的煤直接轉化為乙炔的途徑。在20世紀60年代由英國謝菲爾德大學展開研究。研究表明在高溫、高焓和高反應活性的電弧熱等離子體射流中，煤的揮發分，甚至是固定碳均可以直接轉化為乙炔。此后，在英國、印度、美國、德國等國家開展了對此項技術的廣泛研究。我國的研究人員從90年代開始，在該領域進行了不計其數的基礎性研究和工程性研究。隨著科學技術的發展，也有研究人員對于將等離子體用于煤焦油、瀝青質、油漿等來生產乙炔的研究中，但是目前尚未見工業報道。

技術實現思路

1、本發明的目的是提供一種提高乙炔收率的高溫裂解方法及系統，本發明的方法能夠提高乙炔的收率。

2、本發明的第一方面提供了一種提高乙炔收率的裂解方法，包括：

3、(1)甲烷氣引入裂解反應器上游的第一反應區預熱后，進入裂解反應器中游的第二反應區；

4、(2)裂解原料引入裂解反應器中游的第二反應區，與經預熱的甲烷氣混合發生裂解反應，得到包含炭黑和乙炔的裂解產物；

5、(3)裂解產物進行氣固分離，得到固體產物炭黑和氣體產物乙炔；

6、其中，所述甲烷氣為甲烷或富含甲烷的混合氣，所述富含甲烷的混合氣中甲烷的體積百分比為10％-100％；

7、所述第一反應區的預熱溫度為900-1200℃，所述第二反應區的裂解反應溫度為1200-2500℃，裂解反應時間為1-100毫秒；優選地，第二反應區的裂解反應溫度為1400-2000℃，裂解反應時間為2?-70毫秒。

8、根據第一方面的方法，其中，所述裂解原料選自以下一種或多種：生物質油、廢塑料油、輪胎油、劣質油、催化裂化產物；

9、優選地，所述劣質油選自減壓渣油、煤焦油和溶劑脫瀝青油中的一種或幾種；和/或所述催化裂化產物選自催化裂化油漿、催化裂化柴油和催化裂化回煉油中的一種或幾種。

10、根據第一方面的方法，其中，甲烷氣與裂解原料的單位時間進料比為1-10升/克。

11、根據第一方面的方法，其中，裂解原料經預熱后經進料吹掃氣吹掃進入裂解反應器；

12、優選地，所述裂解原料的預熱溫度為20-100℃，進料吹掃氣的溫度為100-300℃，和/或進料吹掃氣的流量為50-100ml/min。

13、根據第一方面的方法，其中，所述裂解產物的氣固分離步驟包括：

14、裂解產物經炭黑過濾分離后收集炭黑產品，分離后的氣體產物經激冷降溫和氣液分離后收集乙炔產品。

15、根據第一方面的方法，其中，所述激冷降溫所用的激冷介質選自以下一種或多種：水、氮氣、氬氣；

16、所述激冷降溫時所述氣體產物的降溫速度為500-1000℃/毫秒；和/或

17、經所述激冷降溫后所述氣體產物的溫度為200-350℃。

18、本發明的第二方面提供了一種提高乙炔收率的裂解系統，包括：

19、進樣單元，包括：

20、甲烷氣預熱爐，用于預熱甲烷氣；

21、裂解原料預熱爐，用于預熱裂解原料；

22、進料吹掃氣預熱爐，用于預熱進料吹掃氣；

23、反應單元，包括：

24、裂解反應器，其設置有第一反應區和第二反應區，所述第一反應區設置有甲烷氣入口，所述甲烷氣入口與所述進樣單元的甲烷氣預熱爐相連接，所述第二反應區設置有裂解原料入口，經所述進料吹掃氣預熱爐預熱的進料吹掃氣吹掃經所述裂解原料預熱爐預熱的裂解原料由所述裂解原料入口進入第二反應區；所述第一反應區通過第一電磁感應設備加熱，所述第一感應設備包括套設于所述第一反應區外的第一電磁感應線圈；所述第二反應區通過第二電磁感應設備加熱，所述第二感應設備包括套設于所述第二反應區外的第二電磁感應線圈；

25、兩個紅外測溫探頭，分別用于測量裂解反應器的第一反應區和第二反應區的溫度；

26、產物冷卻及收集單元，包括：

27、炭黑收集器，用于過濾分離裂解產物中的炭黑；

28、產物氣體激冷噴淋系統，其設置氣體產物入口、激冷介質入口和物料出口，用于冷卻經炭黑過濾分離后的氣體產物；

29、氣液分離罐，其設置有物料入口、氣體出口和激冷介質出口，用于對激冷后的氣體產物進行氣液分離；

30、氣體收集裝置，用于收集氣體產物，所述氣體收集裝置與所述氣液分離罐的氣體出口相連接。

31、根據第二方面的系統，其中，所述炭黑收集器置設置于所述裂解反應器的下游；

32、優選地，所述炭黑收集器設置有炭黑過濾裝置、氣固入口、氣體出口和固體儲存腔。

33、根據第二方面的系統，其中，所述裂解反應器設置有感應加熱介質和外套管，所述感應加熱介質置于所述外套管中；

34、優選地，所述感應加熱介質為石墨材料；和/或所述外套管為石英管。

35、根據第二方面的系統，其中，所述裂解反應器的第一反應區以一根或多根石墨管作為感應加熱介質，優選為5～25根，最優選為15根；和/或

36、所述裂解反應器的第二反應區以單根石墨棒或多根石墨棒為感應加熱介質，優選為帶有多個通孔的單根石墨棒。

37、通過上述技術方案，本發明的優點在于：

38、(1)電磁感應線圈加熱裂解反應器，可以實現裂解反應器的快速升溫，并且反應溫度控制簡單、操作穩定；

39、(2)設計分段反應區，可以對不同反應區根據需求設置不同反應溫度；

40、(3)以甲烷或富含甲烷的混合氣體為載氣，既縮短了反應時間，又能促進甲烷的裂解，而甲烷裂解的反應產物氫氣又是裂解原料高溫裂解的活化組分，能促進裂解原料斷鏈生成乙炔，提高乙炔收率。

技術特征：

1.一種提高乙炔收率的裂解方法，包括：

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述裂解原料選自以下一種或多種：生物質油、廢塑料油、輪胎油、劣質油、催化裂化產物；

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，甲烷氣與裂解原料的單位時間進料比為1-10升/克。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，裂解原料經預熱后經進料吹掃氣吹掃進入裂解反應器；

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述裂解產物的氣固分離步驟包括：

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述激冷降溫所用的激冷介質選自以下一種或多種：水、氮氣、氬氣；

7.一種提高乙炔收率的裂解系統，包括：

8.根據權利要求7所述的系統，其特征在于，所述炭黑收集器置設置于所述裂解反應器的下游；

9.根據權利要求7所述的系統，其特征在于，所述裂解反應器設置有感應加熱介質和外套管，所述感應加熱介質置于所述外套管中；

10.根據權利要求9所述的系統，其特征在于，所述裂解反應器的第一反應區以一根或多根石墨管作為感應加熱介質，優選為5～25根，最優選為15根；和/或

技術總結
本發明涉及一種提高乙炔收率的裂解方法及系統。本發明通過設計分段反應區，可以對不同反應區根據需求設置不同反應溫度；以甲烷或富含甲烷的混合氣體為載氣，既縮短了反應時間，又能促進甲烷的裂解，而甲烷裂解的反應產物氫氣又是裂解原料高溫裂解的活化組分，能促進裂解原料斷鏈生成乙炔，提高乙炔收率。

技術研發人員：李澤坤,袁起民,徐莉,王文壽
受保護的技術使用者：中國石油化工股份有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28