本發(fā)明涉及化工領域，具體地，本發(fā)明涉及一種蒸汽裂解方法。
背景技術(shù)：
：乙烯、丙烯和丁二烯等低碳烯烴是石油化學工業(yè)的重要基礎原料。目前，生產(chǎn)低碳烯烴的方法以管式爐石油烴蒸汽裂解工藝為主。據(jù)統(tǒng)計，世界上大約99％的乙烯、50％以上的丙烯和90％以上的丁二烯通過該工藝生產(chǎn)。管式爐石油烴蒸汽裂解工藝的核心設備是管式裂解爐(以下簡稱“裂解爐”)，裂解原料如乙烷、丙烷、石腦油以及加氫尾油在裂解爐中被加熱到高溫時，會發(fā)生碳鏈斷裂化學反應，生成低碳烯烴如乙烯、丙烯和丁二烯等。但是，熱裂解反應過程十分復雜，除了目的產(chǎn)物低碳烯烴外，同時還會發(fā)生脫氫、異構(gòu)化、環(huán)化、疊合和縮合等副反應，生成其他副產(chǎn)物。因此，如何控制反應條件，使反應產(chǎn)物中目的產(chǎn)物低碳烯烴最多是該領域一直研究的課題。國內(nèi)外的長期研究結(jié)果表明，原料烴類在高溫、短停留時間、低烴分壓的條件下對生成烯烴是有利的。在反應的初期，從壓降方面看，由于反應的轉(zhuǎn)化率較低，管內(nèi)流體體積增大不多，管內(nèi)流體的線速度也增大不多，較小的管徑不會引起壓降增加太多，不會嚴重影響平均烴分壓增加；從熱強度方面看，由于原料急劇升溫，吸收大量熱量，所以要求熱強度大，較小的管徑可使比表面積增加，從而滿足要求；從結(jié)焦趨勢看，由于轉(zhuǎn)化率較低，二次反應尚不能發(fā)生，結(jié)焦速率較低，較小的管徑也是允許的。在反應的后期，從壓力降方面看，由于此時轉(zhuǎn)化率較高，管內(nèi)流體體積增大較多，同時，流體的線速度也急劇上升，較大管徑比較適合；從熱強度方面看，由于轉(zhuǎn)化率 已經(jīng)較高，熱強度開始減小，較大的管徑不會顯著影響傳熱效果；從結(jié)焦趨勢方面看，由于轉(zhuǎn)化率較高，二次反應較多，結(jié)焦速率增加，較大的爐管管徑能夠保證爐管通暢且不至于造成太大的壓降。綜上所述，一般而言，我們會在設計裂解爐管時在裂解爐管的入口(即反應初期)采用較小的管徑，在裂解爐管的出口采用較大的管徑。為了實現(xiàn)“高溫、短停留時間和低烴分壓”的目標，幾乎所有構(gòu)型的新爐管均采用了縮短管長的方法，如lummus公司將管長由八程73m縮短到兩程25m左右；石偉公司將管長由四程45m改為兩程21m；KTI公司將管長由四程46m縮短到兩程23m，停留時間也隨之由0.5s以上降低至0.15～0.25s，而KBR公司甚至將爐管的管長降低到12m上下，停留時間降低至0.1s以下。世界上開發(fā)乙烯管式裂解爐技術(shù)的專利商有ABBLummusGlobal、Technip、Stone&Webster、Linde、KBR和Sinopec公司等，并且已經(jīng)占據(jù)乙烯裂解技術(shù)的主導地位。目前，這些技術(shù)專利商都十分注重乙烯裂解爐新型技術(shù)的研究與開發(fā)，輻射段爐管的設計研究就是重要研究方向之一，輻射段盤管的設計是決定裂解選擇性和提高裂解產(chǎn)品收率的關(guān)鍵步驟，改變輻射盤管的結(jié)構(gòu)和排布，例如不分支變徑、分支變徑、單程等徑等不同結(jié)構(gòu)的輻射爐管已經(jīng)成為爐管優(yōu)化的重要方向。正如本領域技術(shù)人員所知，裂解爐的輻射段爐管具有高溫、短停留、低烴分壓等特點，有利于乙烯生產(chǎn)的高選擇性、高能力和長周期運行。上述裂解爐技術(shù)專利商較多采用兩程分支變徑或者兩程變徑高選擇性爐管，第一程采用小直徑爐管，利用比表面積大的特點達到快速升溫的目的，第二程采用大直徑的爐管，降低對烴類裂解反應后期的結(jié)焦敏感性。目前，工業(yè)應用的兩程高選擇性輻射爐管主要有2-1型、4-1型、5-1型、6-1型、8-1型以及U(1-1)型，高選擇性爐管的比表面積大，升溫速度快，非常有利于烴類裂解反應。從裂解爐爐管的角度看，在反應的初期，由于原料急劇升溫，吸收大量熱量，所以要求熱強度大，較多較小的管徑可使比表面積增加，從而滿足要求；在反應的后期，由于轉(zhuǎn)化率已經(jīng)較高，熱強度開始減小，較少較大的管徑不會顯著影響傳熱效果。綜上所述，一般而言，在設計裂解爐管時在裂解爐管的入口(即反應初期)采用較多較小的管徑，在裂解爐管的出口采用較少較大(即反應末期)的管徑。從裂解爐爐膛的角度看，裂解爐爐管反應需要的熱量全部由爐膛提供，在裂解爐的爐膛內(nèi)，燃料氣(主要是甲烷和氫)燃燒提供熱量，這些熱量通過輻射傳熱和對流傳熱進入爐管，其中輻射傳熱是主要的傳熱方式，占總傳熱量的85％以上。而裂解爐爐膛輻射傳熱受到多種復雜因素的影響，如爐膛的結(jié)構(gòu)和尺寸、燃料的種類及供熱方式、燃燒器的種類等等。目前傳統(tǒng)的裂解爐采用陶瓷纖維或者耐火磚作為裂解爐的爐墻，利用燃料氣燃燒的高溫煙氣和爐墻的輻射傳熱對裂解爐輻射爐管內(nèi)的反應物料進行加熱，裂解爐的爐墻全部采用平整的爐墻結(jié)構(gòu)，從輻射傳熱的角度而言，裂解爐爐墻的輻射對爐管的入口部分和出口部分都是一樣的。目前的裂解爐爐膛傳熱過程存在如下兩個問題，一是裂解爐爐膛傳熱面積不足，裂解爐爐膛傳熱過程主要是輻射傳熱，輻射傳熱量主要取決于輻射面的傳熱面積。對于爐管而言，其外表面積在裂解爐能力確定時也基本確定，而且增加爐管外表面積由于爐管價格貴而導致成本很高。對于爐墻而言，其表面積與爐膛大小和爐墻的形狀有關(guān)系。二是裂解爐爐墻輻射傳熱對于爐管管排而言無任何差別，即裂解爐的爐墻無論對于入口管排還是出口管排其傳熱面積均一致，對于熱通量大的區(qū)域和熱通量小的區(qū)域也同樣，這會導致裂解爐局部受熱不均，從而造成爐管局部溫度過高，減少裂解爐的運行周期。從裂解爐的傳熱角度看，在裂解爐的爐膛內(nèi)，燃料氣(主要是甲烷和氫)燃燒提供熱量，這些熱量通過輻射傳熱和對流傳熱進入爐管。通常裂解爐都 采用燃料氣與空氣的混合燃燒來提供裂解反應所需的熱量。一般而言，燃燒反應是燃料中的可燃分子與氧分子之間發(fā)生高能碰撞而引起的，所以氧的供給狀況決定了燃燒過程。因此，如何從爐膛燃燒和爐管設計兩個方面考慮，使爐膛燃燒的特性、爐管設計特性以及裂解爐爐膛的爐墻相匹配，進而發(fā)揮出各自的最大優(yōu)勢，得到一個具有適當運行周期、選擇性高、熱效率高、能耗低的新型裂解方法還需要進一步開發(fā)和研究。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是為了克服空氣燃燒帶來的燃料消耗問題和裂解爐爐膛輻射傳熱與裂解爐爐管不相匹配而導致蒸汽裂解過程中的運行周期短、選擇性低、熱效率低，能耗高的問題，提供一種蒸汽裂解方法。傳統(tǒng)的裂解爐一般采用空氣作為助燃氣體，由于空氣中氧氣含量僅有21％，大部分為氮氣，因此在燃燒過程中，燃料氣的燃燒速度較慢，燃燒火焰較長，在裂解爐膛的高度方向，爐膛溫度呈曲線分布，在爐膛底部供熱量少，爐膛中部則供熱量最多，爐膛上部供熱量開始降低。對于多程爐管的裂解爐，由于其停留時間較長，爐膛供熱與爐管吸熱之間的矛盾尚不突出，對于單程爐管，這一矛盾便凸顯出來，在爐管的入口端，物料繼續(xù)快速升溫，繼續(xù)大量的熱量，然而傳統(tǒng)燃燒系統(tǒng)的底部供熱量較少；而在爐管出口端，物料的結(jié)焦速率急劇增加，需要控制二次反應的發(fā)生，然而傳統(tǒng)燃燒系統(tǒng)的中上部供熱量開始達到最大。也就是說，在燃燒系統(tǒng)和單程爐管之間存在一個匹配的問題。如果采用比空氣含氧濃度高的富氧空氣進行燃燒，相比于空氣燃燒而言，具有較多優(yōu)點：一是由于輻射換熱是裂解爐傳熱的主要方式，按照氣體輻射的特點，只有三原子氣體和多原子氣體具有輻射能力，雙原子氣體幾乎 沒有輻射能力，常規(guī)空氣助燃的情況下，無輻射能力的氮氣所占比例很高，煙氣的黑度很低，影響了煙氣對爐管管排的輻射傳熱過程。采用富氧空氣助燃，因氮氣含量少，空氣量和煙氣量均顯著減少，故火焰溫度和黑度隨著燃燒空氣中氧氣比例的增加而顯著提高，進而提高火焰輻射強度和強化輻射傳熱；二是采用富氧空氣助燃，燃燒的火焰變短，燃燒強度提高，燃燒速度加快，這樣將有助于燃燒反應完全，提高燃料的使用效率，進而提高裂解爐的熱效率；三是采用富氧空氣助燃，可以適當降低過?？諝庀禂?shù)，減少排煙體積，減少燃燒后的煙氣量，進而降低排煙損失，促進裂解爐的節(jié)能。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種蒸汽裂解方法，該方法在裂解爐中實施，所述裂解爐包括對流段和輻射段，所述輻射段內(nèi)垂直布置有由多程輻射爐管組成的輻射爐管管排，以及在所述輻射段的底部布置有底部燃燒器，該方法包括：將裂解原料在對流段進行汽化和預熱后進入輻射段進行裂解反應，其中，所述多程輻射爐管為2-4程爐管，以及所述底部燃燒器采用富氧空氣作為助燃氣體，且所述底部燃燒器對所述輻射爐管管排內(nèi)的物料的供熱量至少占總供熱量的60％；以及所述裂解爐的爐墻為異型結(jié)構(gòu)爐墻。本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，通過將布置在管式裂解爐的輻射段的底部燃燒器中的助燃氣體改為富氧空氣，且使得底部燃燒器對輻射爐管管排內(nèi)的物料的供熱量至少占總供熱量的60％，以及所述多程輻射爐管為2-4程爐管，可以很好的解決單程輻射爐管裂解爐的燃燒系統(tǒng)對單程輻射爐管的底部供熱不足、煙氣黑度不高的問題，以及通過增加了裂解爐爐膛內(nèi)爐墻的輻射傳熱面積，大大降低了裂解爐的燃料用量，而且在使用管式裂解爐制備乙烯、丙烯和丁二烯等低碳烯烴時可以獲得超高的選擇性，從而獲得了一種具有超高選擇性的裂解方法，并且同時還可以有效提高裂解爐的熱效率、降低能耗、增加裂解爐的運行周期。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。附圖說明附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：圖1為采用本發(fā)明的方法進行蒸汽裂解的示意圖；圖2為波形曲面結(jié)構(gòu)型爐墻的俯視圖；圖3為凹凸起伏結(jié)構(gòu)型爐墻的俯視圖；圖4為波形曲面結(jié)構(gòu)型爐墻的側(cè)視圖；圖5為波形曲面結(jié)構(gòu)詳細結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標記說明1、風機2、對流段3、輻射爐管管排4、燃燒系統(tǒng)5、輻射段6、急冷鍋爐具體實施方式以下對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。本發(fā)明提供了一種蒸汽裂解方法，該方法在裂解爐中實施，所述裂解爐包括對流段和輻射段，所述輻射段內(nèi)垂直布置有由多程輻射爐管組成的輻射爐管管排，以及在所述輻射段的底部布置有底部燃燒器，該方法包括：將裂解原料在對流段進行汽化和預熱后進入輻射段進行裂解反應，其中，所述多程輻射爐管為2-4程爐管，以及所述底部燃燒器采用富氧空氣作為助燃氣體，且所述底部燃燒器對所述輻射爐管管排內(nèi)的物料的供熱量至少占總供熱量 的60％；以及所述裂解爐的爐墻為異型結(jié)構(gòu)爐墻。根據(jù)本發(fā)明的蒸汽裂解方法，所述裂解原料沒有具體限定，優(yōu)選地，所述裂解原料可以為乙烷、丙烷、液化石油氣、石腦油和加氫尾油中的至少一種；優(yōu)選所述裂解原料為石腦油。根據(jù)本發(fā)明的蒸汽裂解方法，將裂解原料在對流段進行汽化和預熱后進入輻射段進行裂解反應，其中，裂解原料對流段預熱的溫度即裂解爐的橫跨溫度(XOT)沒有具體限定，可以為本領域技術(shù)人員的常規(guī)選擇，優(yōu)選為550-630℃，裂解爐的輻射段出口溫度(COT)沒有具體限定，可以為本領域技術(shù)人員的常規(guī)選擇，優(yōu)選為820-860℃。根據(jù)本發(fā)明的蒸汽裂解方法，優(yōu)選地，所述底部燃燒器對所述輻射爐管管排內(nèi)的物料的供熱量占總供熱量的60-90％，進一步優(yōu)選為70-85％；其中，在本發(fā)明中，所述術(shù)語“總供熱量”是指所述底部燃燒器對所述輻射爐管管排內(nèi)的物料的供熱量和所述側(cè)壁燃燒器對所述輻射爐管管排內(nèi)的物料的供熱量的總和。根據(jù)本發(fā)明的蒸汽裂解方法，該裂解爐還可以包括高壓汽包、燃燒系統(tǒng)和急冷鍋爐，其中，裂解爐的燃燒系統(tǒng)可以采用包括但不限于甲烷或者甲烷氫氣混合物作為燃料，采用富氧空氣作為助燃氣體，降低氮含量，節(jié)約燃料。根據(jù)本發(fā)明的蒸汽裂解方法，在所述富氧空氣中，氧氣的體積分數(shù)可以為22％-60％，優(yōu)選為25％-40％，更優(yōu)選為27％-33％；其中，所述富氧空氣可以采用變壓吸附或者膜滲透法獲得。根據(jù)本發(fā)明的蒸汽裂解方法，所述多程輻射爐管可以為2-4程爐管，優(yōu)選為兩程爐管，其中，第一程可以為兩根平行豎直進口管，第二程可以為一根豎直出口管，組成一個2-1型輻射爐管；或者第一程可以為四根平行豎直進口管，第二程可以為一根豎直出口管，組成一個4-1型輻射爐管。根據(jù)本發(fā)明的蒸汽裂解方法，優(yōu)選地，所述多程輻射爐管的出口端的管 內(nèi)徑與入口端的管內(nèi)徑的比值可以為大于1且小于等于1.4，優(yōu)選為1.1-1.3。其中，“管內(nèi)徑”是指多程輻射爐管的管口內(nèi)部的直徑。根據(jù)本發(fā)明的蒸汽裂解方法，所述多程輻射爐管的出口端的管內(nèi)徑可以為45mm-120mm，優(yōu)選為60mm-95mm。根據(jù)本發(fā)明的蒸汽裂解方法，所述多程輻射爐管的入口端的管內(nèi)徑可以為25mm-60mm，優(yōu)選為35mm-55mm。所述的裂解爐中異型結(jié)構(gòu)爐墻的布置，按照裂解爐輻射傳熱更多的傳向裂解爐爐管的入口部分的原則進行布置。即在裂解爐與裂解爐爐管出口部分同樣高度的爐墻上全部或者部分采用異型結(jié)構(gòu)爐墻，該部分爐墻的輻射面朝向裂解爐爐管的入口部分，加速裂解原料在入口處的裂解反應，降低裂解爐爐管的出口部分的熱強度，這樣將降低裂解爐爐管的最高管壁溫度，從而有利于裂解爐長周期運行。根據(jù)本發(fā)明的蒸汽裂解方法，所述異型結(jié)構(gòu)爐墻為波形曲面結(jié)構(gòu)型爐墻、凹凸起伏結(jié)構(gòu)型爐墻和柱狀體分散結(jié)構(gòu)爐墻中的一種或多種，優(yōu)選為波形曲面結(jié)構(gòu)型爐墻或凹凸起伏結(jié)構(gòu)型爐墻；并且，所述異型結(jié)構(gòu)爐墻方向與裂解爐煙氣流動方向一致，降低由于爐墻異型結(jié)構(gòu)所帶來的煙氣壓降的增加。根據(jù)本發(fā)明的蒸汽裂解方法，所述異型結(jié)構(gòu)爐墻的輻射面積增加率為1.05-1.4，優(yōu)選為1.1-1.4；在本發(fā)明中，所述術(shù)語“輻射面積增加率”為異型結(jié)構(gòu)爐墻的實際表面積與其垂直投影面積(即平面爐墻時)的比。根據(jù)本發(fā)明的蒸汽裂解方法，所述異型結(jié)構(gòu)爐墻的面積占總爐墻面積的比例可以為10-80％，優(yōu)選為30-60％，且所述異型結(jié)構(gòu)爐墻位于裂解爐爐膛高度的1/2-5/6處，優(yōu)選為1/2-2/3處。一般而言，異型結(jié)構(gòu)爐墻不在裂解爐燃燒系統(tǒng)的火焰高度范圍內(nèi)使用，原因在于：裂解爐燃燒系統(tǒng)的火焰的燃燒狀況與其燃料氣和空氣的混合狀況 相關(guān)，如果采用異型結(jié)構(gòu)爐墻，將會影響到燃料氣與空氣的混合，從而影響火焰的正常形狀，進而改變?nèi)紵到y(tǒng)的熱通量分布，影響裂解爐的運行。根據(jù)本發(fā)明的蒸汽裂解方法，優(yōu)選地，所述單程輻射爐管的管腔內(nèi)還可以布置有強化傳熱元件，以利于傳熱。所述強化傳熱元件沒有具體限定，可以為本領域技術(shù)人員的常規(guī)選擇，在本發(fā)明中，所述強化傳熱元件可以選自螺旋片內(nèi)插件、扭帶內(nèi)插件、交叉鋸齒形內(nèi)插件、線圈芯體內(nèi)插件、繞花絲多孔體和球狀基體內(nèi)插件中的一種或多種；進一步優(yōu)選地，在所述單程輻射爐管的管腔內(nèi)可以布置有相同或不相同的強化傳熱元件；更進一步優(yōu)選地，在所述單程輻射爐管的管腔內(nèi)可以布置有不相同的強化傳熱元件。根據(jù)本發(fā)明的蒸汽裂解方法，所述底部燃燒器可以布置在所述輻射爐管管排的兩側(cè)；優(yōu)選地，在所述管式裂解爐的輻射段的側(cè)壁上還可以布置有側(cè)壁燃燒器，所述側(cè)壁燃燒器布置在所述輻射爐管管排的兩側(cè)；因而，在本發(fā)明中，裂解爐的燃燒系統(tǒng)可以僅有底部燃燒器或者由底部燃燒器和側(cè)壁燃燒器組成，底部燃燒器和側(cè)壁燃燒器分布在爐膛中輻射爐管管排的兩側(cè)。根據(jù)本發(fā)明的蒸汽裂解方法，所述底部燃燒器可以在所述輻射爐管管排的兩側(cè)對稱排列，所述側(cè)壁燃燒器可以在所述輻射爐管管排的兩側(cè)對稱排列。優(yōu)選地，所述底部燃燒器和所述側(cè)壁燃燒器各自沿著所述輻射爐管管排對稱排列。根據(jù)本發(fā)明的蒸汽裂解方法，與所述多程輻射爐管的每一程相對應的底部燃燒器的數(shù)目可以為2-8個，優(yōu)選3-6個。根據(jù)本發(fā)明的蒸汽裂解方法，當所述管式裂解爐還具有側(cè)壁燃燒器時，與所述多程輻射爐管的每一程相對應的所述側(cè)壁燃燒器的數(shù)目可以為2-16個，優(yōu)選為4-10個。根據(jù)本發(fā)明的蒸汽裂解方法，所述底部燃燒器和所述側(cè)壁燃燒器均可以 采用但不限于甲烷或者甲烷和氫氣的混合物作為燃料。以下將通過具體的實施例對本發(fā)明進行詳細描述。實施例1本實施例在于說明采用本發(fā)明的方法進行蒸汽裂解。采用圖1所示的蒸汽裂解示意圖進行裂解反應，具體過程包括：該方法在含有風機1和急冷鍋爐6的裂解爐中實施，所述裂解爐包括對流段2和輻射段5，將60℃的裂解原料石腦油經(jīng)過對流段2進行汽化和預熱后進入由兩程輻射爐管組成的輻射爐管管排3進行裂解反應，其中，石腦油在對流段預熱的溫度即裂解爐的橫跨溫度(XOT)為598℃，裂解爐的輻射段出口溫度(COT)為841℃；其中，輻射段內(nèi)垂直布置有由兩程輻射爐管組成的輻射爐管管排3，以及在所述輻射段的底部布置有12個底部燃燒器，在所述輻射段的側(cè)面布置有36個側(cè)壁燃燒器，輻射段5的燃燒系統(tǒng)4采用底部燃燒器與側(cè)壁燃燒器結(jié)合方式，其中，底部燃燒器對輻射爐管管排內(nèi)的物料的供熱占總供熱量的80％；采用富氧空氣作為助燃氣體，且所述富氧空氣中含有的氧氣濃度為30體積％(V/V)；其中，輻射段爐管3采用兩程爐管，且第一程為兩根平行豎直進口管，第二程為一根豎直出口管，組成一個2-1型輻射爐管；且爐管的入口管為51mm，爐管管長為12.8m；爐管的出口管徑為73mm；然后經(jīng)急冷鍋爐6選擇性收集裂解產(chǎn)物。其中，所述的裂解爐爐墻采用圖2所示的波形曲面結(jié)構(gòu)型爐墻，爐膛中的異型結(jié)構(gòu)爐墻位于火焰的高度以上(爐膛中的異型結(jié)構(gòu)爐墻位于爐膛的高度的一半以上)，由于采用富氧燃燒，火焰高度范圍內(nèi)的熱通量較大，因此異型結(jié)構(gòu)爐墻的輻射面對著爐管中部以及中部靠下部分(即火焰高度以上靠 近入口端的部分)，綜合計算，輻射傳熱面積相比平面爐墻增加了10％。裂解爐的其他工藝參數(shù)如表1所示；通過對裂解爐燃料氣進行分析得知，裂解爐燃料氣的組成如表2所示。對比例1按照與實施例1相同的方法進行蒸汽裂解，所不同的是，所述的裂解爐爐墻采用傳統(tǒng)的平整結(jié)構(gòu)爐墻；結(jié)果從表1可以看出，所述的裂解爐爐墻采用傳統(tǒng)的平整結(jié)構(gòu)爐墻；裂解爐的燃料氣用量為6993Nm3/h，同時，裂解爐的運行周期為56天。表1表2組分mol％氫氣3.6甲烷95.8乙烷0.23丙烷0.08其他0.29合計100.00從表1可以看出，采用富氧燃燒后，由于助燃氧氣所攜帶的氮氣量降低，裂解爐的燃料氣用量降低；以及采用異型爐墻后，由于爐膛的輻射傳熱面積增加，裂解爐的燃料氣用量降低；以及通過采用富氧空氣作為助燃氣體的底部燃燒器與采用多程輻射爐管的相互匹配，裂解爐的燃料氣用量從對比例1的6993Nm3/h降低到6835Nm3/h，燃料氣節(jié)約了大約2.26％；同時，裂解爐的運行周期也從對比例1的56天延長到72天，這是由于在爐管入口端裂解反應吸熱量增加，在爐管出口端的熱強度相對降低，從而引起裂解爐最高管壁溫度降低，裂解爐運行周期延長。實施例2本實施例在于說明采用本發(fā)明的方法進行蒸汽裂解。按照與實施例1相同的方法進行蒸汽裂解。所不同的是：底部燃燒器對輻射爐管管排內(nèi)的物料的供熱占總供熱量的80％；采用富氧空氣作為助燃氣體，且所述富氧空氣中含有的氧氣濃度為32體積％(V/V)。對比例2按照與實施例1相同的方法進行蒸汽裂解。所不同的是：采用空氣作為助燃氣體，且所述空氣中含有的氧氣濃度為21體積％(V/V)；結(jié)果從表3可以看出，裂解爐的燃料氣用量為6902Nm3/h。同時，裂解爐的運行周期為57天。表3結(jié)果從表3可以看出，采用富氧燃燒后，由于助燃氧氣所攜帶的氮氣量降低，裂解爐的燃料氣用量降低；以及采用異型爐墻后，由于爐膛的輻射傳熱面積增加，裂解爐的燃料氣用量降低；以及通過采用富氧空氣作為助燃氣體的底部燃燒器與采用多程輻射爐管的相互匹配，裂解爐的燃料氣用量從對比例2的6902Nm3/h降低到6820Nm3/h，燃料氣節(jié)約了大約1.2％；同時，裂解爐的運行周期也從對比例2的57天延長到68天，這是由于在爐管入口端裂解反應吸熱量增加，在爐管出口端的熱強度相對降低，從而引起裂解爐最高管壁溫度降低，裂解爐運行周期延長。實施例3本實施例在于說明采用本發(fā)明的方法進行蒸汽裂解。按照與實施例1相同的方法進行蒸汽裂解，所不同的是，底部燃燒器對輻射爐管管排內(nèi)的物料的供熱占總供熱量的85％；采用富氧空氣作為助燃氣體，且所述富氧空氣中含有的氧氣濃度為33體積％(V/V)；其中，輻射段爐管采用兩程爐管，且第一程為兩根平行豎直進口管，第 二程為一根豎直出口管，組成一個2-1型輻射爐管，且爐管的入口管徑為45mm，爐管的出口管徑為49.5mm，爐管管長為12.8m，爐管采用下進上出；然后經(jīng)急冷鍋爐選擇性收集裂解產(chǎn)物；以及其中，所述的裂解爐爐墻采用圖3所示的凹凸起伏型爐墻，爐膛中的異型結(jié)構(gòu)爐墻位于火焰的高度以上，由于采用富氧燃燒，火焰高度范圍內(nèi)的熱通量較大，因此異型結(jié)構(gòu)爐墻的輻射面對著爐管中部以及中部靠下部分(即火焰高度以上靠近入口端的部分)，綜合計算，輻射傳熱面積相比平面爐墻增加了20％。對比例3按照與實施例3相同的方法進行蒸汽裂解，所不同的是，所述單程輻射爐管不是帶有扭曲片管的變徑爐管，爐管的入口管徑與爐管的出口管徑均為45mm；結(jié)果如表4所示。表4結(jié)果從表4可以看出，采用富氧燃燒后，由于助燃氧氣所攜帶的氮氣量降低，裂解爐的燃料氣用量降低，以及采用異型爐墻后，由于爐膛的輻射傳熱面積增加，裂解爐的燃料氣用量降低；以及通過采用富氧空氣作為助燃氣體的底部燃燒器與采用多程輻射爐管的相互匹配，裂解爐的燃料氣用量從對比例3的6916Nm3/h降低到6810Nm3/h，節(jié)約了燃料氣；同時，裂解爐的運行周期也從對比例3的57天延長到67天，這是由于在爐管入口端裂解反應吸熱量增加，在爐管出口端的熱強度相對降低，從而引起裂解爐最高管壁溫度降低，裂解爐運行周期延長。實施例4本實施例在于說明采用本發(fā)明的方法進行蒸汽裂解。按照與實施例1相同的方法進行蒸汽裂解，所不同的是，輻射爐管管排采用48根2-1型兩程爐管，共分為6組，每組裂解爐爐管管排中16根入口管與8根出口管分別排列；以及所述的裂解爐爐墻采用圖3所示的凹凸起伏型爐墻，爐膛中的凹凸起伏型爐墻位于火焰的高度以上，由于采用富氧燃燒，火焰高度范圍內(nèi)的熱通量較大，因此凹凸起伏型爐墻的輻射面對著爐管中部以及中部靠下部分(即火焰高度以上靠近入口端的部分)，綜合計算，輻射傳熱面積相比平面爐墻增加了30％。對比例4按照與實施例4相同的方法進行蒸汽裂解，所不同的是，采用空氣作為助燃氣體，且所述空氣中含有的氧氣濃度為21體積％(V/V)；以及所述單程輻射爐管不是帶有扭曲片管的變徑爐管，爐管的入口管徑與爐管的出口管徑均為51mm；結(jié)果如表5所示。表5從表5可以看出，采用富氧燃燒后，由于助燃氧氣所攜帶的氮氣量降低，裂解爐的燃料氣用量降低，以及采用異型爐墻后，由于爐膛的輻射傳熱面積增加，裂解爐的燃料氣用量降低；以及通過采用富氧空氣作為助燃氣體的底部燃燒器與采用多程輻射爐管的相互匹配，裂解爐的燃料氣用量從對比例4的6917Nm3/h降低到6802Nm3/h，節(jié)約了燃料氣；同時，裂解爐的運行周期也從對比例4的58天延長到67天，這是由于在爐管入口端裂解反應吸熱量增加，在爐管出口端的熱強度相對降低，從而引起裂解爐最高管壁溫度降低，裂解爐運行周期延長。從以上實施例1-2和對比例1-4以及表1-5中的數(shù)據(jù)可知：本發(fā)明的發(fā)明人通過將布置在管式裂解爐的輻射段的底部燃燒器中的助燃氣體改為富氧空氣，且使得底部燃燒器對輻射爐管管排內(nèi)的物料的供熱量至少占總供熱量的60％，以及所述多程輻射爐管為2-4程爐管，可以很好的解決多程輻射爐管裂解爐的燃燒系統(tǒng)對多程輻射爐管的底部供熱不足、煙氣黑度不高的問題，另外，通過增加了裂解爐爐膛內(nèi)爐墻的輻射傳熱面積，大大降低了裂解爐的燃料用量，而且在使用管式裂解爐制備乙烯、丙烯和丁二烯等低碳烯烴 時可以獲得超高的選擇性，從而獲得了一種具有超高選擇性的裂解方法，并且同時還可以有效提高裂解爐的熱效率、降低能耗、增加裂解爐的運行周期。以上詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應當視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。當前第1頁1 2 3