用于制备低碳烯烃的反应装置和生产系统的制作方法

1.本实用新型涉及石油化工技术领域，具体而言涉及一种用于制备低碳烯烃的反应装置和生产系统。


背景技术：

2.乙烯是石油化工的标志，在石油化工中占有重要地位，也是衡量一个国家石油化学工业发展水平的重要指标。乙烯生产装置生产的乙烯、丙烯以及下游装置生产的丁二烯和三苯(苯、甲苯、二甲苯)是其他有机原料及三大合成材料(合成树脂、合成橡胶、合成纤维)的基础原料。
3.目前已有的乙烯裂解炉多采用管式，原料在管内流动的过程中受到炉膛高温烟气的辐射加热作用而升温发生裂解。然而，目前的裂解炉存在诸多问题。
4.(1)裂解温度的提高受限
5.目前乙烯裂解炉辐射炉管多采用镍基合金钢管。受金属材料本身的限制，炉管外壁温最高可承受的温度约为1100℃左右。因此，如果要想进一步提高裂解温度至1000℃以上，对于现有裂解炉来说已经难以实现。
6.(2)停留时间难以再缩短
7.目前的裂解炉反应段多采用间接加热的方式，即裂解原料在管内流动，高温加热烟气在管外通过对流和辐射传热的方式对管内原料进行加热。由于管外壁难以承受更高的温度，因此从横跨温度至裂解温度的加热过程所需时间也受到限制，无法再进一步提高。
8.(3)裂解炉单炉处理量难以再提升
9.现有裂解炉炉管中的压力约为0.08～0.1mpa，原料在炉管中的密度约为0.75～0.8kg/m3。较低的密度使得装置体积庞大。目前单炉最大乙烯产量约为200kt/a，为了得到较高的产量，导致装置庞大，投资巨大。同时装置复杂程度的增加也增加了故障率和运行风险点。
10.因此，需要一种用于制备低碳烯烃的反应装置和生产系统以至少部分地解决以上问题。


技术实现要素：

11.在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
12.为至少部分地解决上述问题，本实用新型的第一方面提供了一种用于制备低碳烯烃的反应装置，其包括：
13.装置本体，所述装置本体包括依次连通的燃烧室、混合室和裂解室，所述混合室包括文丘里段和原料进口，所述原料进口设置于所述文丘里段的压力最低位置。
14.可选地，所述裂解室为一管段，所述混合室还包括与所述文丘里段连通的出口段，所述出口段的径向尺寸渐缩至所述裂解室的径向尺寸。
15.可选地，所述文丘里段包括依次连通的收缩段、喉部和扩散段，所述原料进口设置于所述喉部。
16.可选地，所述燃烧室、所述混合室和所述裂解室各自的中心线共线。
17.可选地，所述燃烧室设置有接入部，所述燃烧室的燃料进口、氧化剂进口和蒸汽进口均设置于所述接入部。
18.可选地，所述装置本体还包括与所述裂解室连通的余热回收室，所述余热回收室内设置有包括换热管的换热结构，所述换热管用于接入冷流体或裂解气。
19.可选地，所述余热回收室的出口端设置有急冷喷嘴。
20.可选地，所述燃烧室和所述裂解室的壁体设置有用于调节温度的调温换热管或冷却夹套，所述调温换热管或冷却夹套用于接入冷流体；并且/或者
21.所述装置本体的壁体设置有保温层，所述保温层由耐火材料制成。
22.根据本实用新型的第二方面，提供了一种用于制备低碳烯烃的生产系统，其特征在于，包括根据上述任一方面所述的反应装置。
23.可选地，还包括：
24.一级及以上冷却装置，所述一级及以上冷却装置与所述反应装置的出口连通，用于冷却裂解气与合成气形成的混合气；
25.洗涤装置，所述洗涤装置与所述冷却装置的出口连通，用于脱除酸性气体；以及
26.分离装置，所述分离装置与所述洗涤装置的出口连通，用于获得低碳烯烃和合成气。
27.可选地，还包括压缩机，所述压缩机设置于所述一级及以上冷却装置与所述洗涤装置的管路，用于使所述混合气增压；并且/或者
28.还包括连通管路，所述连通管路连通所述一级及以上冷却装置与所述洗涤装置。
29.可选地，还包括汽包，所述汽包的冷流体管路与余热回收室的换热管连通，形成余热回收流路，所述燃烧室的调温换热管或冷却夹套用于接收给水并与所述汽包的热流体管路连通，形成调温流路。
30.根据本实用新型的第三方面，提供了一种用于制备低碳烯烃的生产方法，应用根据上述任一方面所述的生产系统，其包括如下步骤：
31.将燃料和氧化剂输送至所述燃烧室并进行气化燃烧反应，生成合成气；
32.将原料经预热或气化后由所述原料进口输送至所述文丘里段，并与所述合成气在所述混合室混合并换热至裂解温度；以及
33.处于所述裂解温度的所述原料在所述裂解室内进行裂解反应，生成裂解气。
34.可选地，还包括将蒸汽输送至所述燃烧室的接入部，并调整所述合成气的温度及组分。
35.可选地，通过冷流体在余热回收室和汽包之间的循环，将所述裂解气冷却以终止反应。
36.可选地，将急冷介质经由急冷喷嘴喷射至所述余热回收室的出口端。
37.可选地，还包括如下步骤：
38.将所述裂解气与所述合成气形成的混合气进行一级及以上冷却；以及
39.将冷却后的所述混合气依次进行洗涤、分离，以脱除酸性气体，获得低碳烯烃和合成气。
40.可选地，还包括：在洗涤所述混合气之前，若所述裂解室的压力低于 3.5mpa，将冷却后的所述混合气加压至3.5～5.5mpa，若裂解室的压力等于或高于3.5mpa，将冷却后的混合气直接进行洗涤。
41.可选地，所述反应装置的操作压力为0.1～6.0mpa，所述裂解温度为 600～1800℃。
42.本实用新型提供的反应装置，通过设置独立的混合室，原料在混合室内与合成气混合并直接换热，达到裂解温度后再进行裂解反应，可以缩短反应时间，提升低碳烯烃的收率；通过将混合室构造成包括文丘里段并将原料进口设置于文丘里段的压力最低位置，原料能够与合成气迅速混合。由于原料流体与合成气流体在压力最低位置时两者之间速度差最大，使得一方面这两个流体能够在压力最低位置形成更高湍流度的湍流，获得更高的湍动能，另一方面这两个流体之间可以具有更高的对流换热强度，这两个方面均使得原料能够迅速与合成气混合均匀，实现更高的换热效率。由于换热效率大幅度的提升，使得原料可以迅速从横跨温度升温至裂解温度，可实现更短的停留时间，从而可以大幅度提升低碳烯烃的收率，缩短制备低碳烯烃的时间，提高生产效率。
附图说明
43.本实用新型的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施方式及其描述，用来解释本实用新型的原理。
44.附图中：
45.图1为根据本实用新型的反应装置的结构示意图；
46.图2为根据本实用新型的生产系统的结构示意图。
47.附图标记说明：
48.100：反应装置
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110：燃烧室
49.111：燃料进口
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112：氧化剂进口
50.113：蒸汽进口
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114：接入部
51.115：外壁
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116：调温换热管
52.117：绝热保温层
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120：混合室
53.121：文丘里段
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122：收缩段
54.123：喉部
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124：扩散段
55.125：出口段
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126：连接段
56.130：裂解室
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141：原料进口
57.150：余热回收室
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151：急冷喷嘴
58.210：原料预热器
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221：油冷器
59.222：水冷器
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230：洗涤装置
60.240：分离装置
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251：压缩机
61.252：连通管路
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260：汽包
具体实施方式
62.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
63.为了彻底理解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的结构，以便阐释本实用新型。显然，本实用新型的施行并不限定于该技术领域的技术人员所熟习的特殊细节。本实用新型的较佳实施方式详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式，不应当解释为局限于这里提出的实施方式。
64.应当理解的是，在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施方式并且不作为本实用新型的限制，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。本实用新型中所使用的术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并非限制。
65.本实用新型中所引用的诸如“第一”和“第二”的序数词仅仅是标识，而不具有任何其他含义，例如特定的顺序等。而且，例如，术语“第一部件”其本身不暗示“第二部件”的存在，术语“第二部件”本身不暗示“第一部件”的存在。
66.以下，将参照附图对本实用新型的具体实施方式进行更详细地说明，这些附图示出了本实用新型的代表实施方式，并不是限定本实用新型。
67.如图1所示，根据本实用新型的第一方面，提供了一种反应装置100，用于例如石化行业等技术领域制备低碳烯烃，诸如乙烯、丙烯、丁烯等。
68.该反应装置100构造成独立的装置，能够整体地安装至用于制备低碳烯烃的生产系统中。反应装置100为压力反应装置，能够在一定的操作压力下运行，操作压力可以为0.1～6.0mpa。具体地，反应装置100包括装置本体。装置本体具有流体流通空间，以便燃料、原料等在流体流通空间内流动。装置本体包括依次连通的燃烧室110、混合室120和裂解室130。装置本体能够构造成长形结构，燃烧室110、混合室120和裂解室130沿装置本体的长度方向依次布置，装置本体形成为这些腔室的壁体。装置本体构造成能够承受一定的压力，以便反应装置100带压运行。
69.燃烧室110具有燃料进口111和氧化剂进口112，以分别接收燃料、氧化剂。燃料能够与氧化剂在燃烧室110内进行气化燃烧反应，生成预定温度的合成气，合成气也可以理解为烟气。燃料可以选用气体燃料、液体燃料和诸如煤粉等固体粉末燃料中的一种。气体燃料可以选用天然气等，液体燃料可以选用柴油等，固体粉末燃料可以选用煤粉等。
70.在本实施方式中，氧化剂选为纯氧或富氧，以代替传统工艺中使用的空气。诸如天然气、柴油等燃料与纯氧或富氧气化燃烧能够产生的理论燃烧温度可高达3800℃以上，该温度远高于燃料与空气气化燃烧产生的燃烧温度2000℃。由此，选用纯氧或富氧作为氧化剂能够使合成气的温度保持在较高水平，为加热原料提供更高温度的加热源。
71.合成气的温度(燃烧室110的温度)可以通过氧气浓度来控制。具体地，燃烧室110还可以具有蒸汽进口113，蒸汽可以经由蒸汽进口113输送至燃烧室110内。通过向燃烧室
110输入蒸汽，能够改变氧气浓度，从而影响燃料与氧气的气化燃烧反应程度，使得将合成气控制在预定温度。其中预定温度可以为800～2000℃，例如800℃、900℃、1000℃、1200℃、 1400℃、1600℃、1800℃、2000℃。通过向燃烧室110输入蒸汽，还能够调整合成气的组分。输送至燃烧室110的蒸汽可以理解为调温蒸汽。
72.燃烧室110设置有接入部114。燃烧室110的燃料进口111、氧化剂进口112和蒸汽进口113均能够设置于所述接入部114。接入部114可以位于反应装置100沿其长度方向的端部，例如图中示出的最外端。燃烧室110 还设置有点火装置，以引燃室内气体。燃料、氧化剂和蒸汽经由一接入部 114进入燃烧室110，这使得燃料、氧化剂和蒸汽能够在进入燃烧室110后可迅速混合，在点火装置的引燃下快速地发生气化燃烧反应，使燃料与氧气在燃烧室110内完全燃烧。
73.为了避免未反应的氧气进入至混合室120与原料发生氧化反应，控制燃料与氧气的当量比小于1，使氧气量少于所必需的理论氧气量，由此，可以避免原料被消耗。
74.燃烧室110的外壁115的一个实施方式是，燃烧室110的外壁115可以设置有包括水管和/或蒸汽管的调温换热管116。调温换热管116设置于外壁115内侧。合成气的温度(燃烧室110的温度)可以通过将水和/或蒸汽等冷流体流动经过调温换热管116来控制。换句话说，燃烧室110的外壁115可以构造成水冷却和/或蒸汽冷却的壁体。
75.燃烧室110的外壁115的另一个实施方式是，燃烧室110的外壁115 可以设置有绝热保温层117，以避免气化燃烧反应产生的热量传导至外界大气，造成损失。绝热保温层117可以设置于外壁115内侧，从而选用耐火材料制成绝热保温层117。
76.进一步地，燃烧室110的压力控制在0.1～6mpa。例如压力可以为 0.1mpa、1mpa、2mpa、3mpa、4mpa、5mpa、6mpa。由此，燃烧室110 的外壁115构造成压力壳体。
77.已有的反应设备中，原料的混合和裂解在一个腔室内进行，而本实施方式中，设置了具有原料进口141的单独的混合室120，换句话说，裂解室130与混合室120可以构造为两个连通的腔室。原料经由原料进口141 直接进入混合室120。这样使得原料在混合室120内能够与合成气充分混合，直接接触而换热。原料被加热至所需的裂解温度，之后再流动至裂解室130发生裂解反应，生成小分子烯烃(即低碳烯烃)等裂解气。由此，相对于未设置单独的混合室120的反应装置100，将原料达到裂解温度后再进行裂解反应，可以缩短反应时间，提升低碳烯烃的收率，提高产品品质。
78.如图1所示，混合室120还可以包括文丘里段121。原料进口141可以设置于文丘里段121的压力最低位置。需要说明的是，此处压力最低位置是指静态压力(静息压力)达到最小值的位置。换句话说，原料进口141设置于文丘里段121的最小截面处。具体地，文丘里段121包括依次连通的收缩段122、喉部123和扩散段124。收缩段122的径向尺寸沿流体流动方向逐渐减小。流体流动方向理解为从燃烧室110朝向裂解室130的方向，或者理解为从反应装置100的燃料进口端朝向裂解气的出口端的方向。喉部123能够连接收缩段122和扩散段124，并且其径向尺寸小于收缩段122 和扩散段124的径向尺寸；喉部123具有文丘里段121的最小截面。扩散段124的径向尺寸沿流体流动方向逐渐增大。原料进口141能够设置于文丘里段121的最小截面处即喉部123处。例如，可以在喉部123设置多于一个原料进口141。
79.以此实施方式，合成气流动至文丘里段121的压力最低位置时其速度能够达到最大值，当原料在该压力最低位置进入混合室120时，原料能够与合成气迅速混合而直接换
热。由于原料流体与合成气流体在压力最低位置时两者之间速度差最大，使得一方面这两个流体能够在压力最低位置形成更高湍流度的湍流，获得更高的湍动能，另一方面这两个流体之间可以具有更高的对流换热强度，这两个方面均使得原料能够迅速与合成气混合均匀，实现更高的换热效率。此外，相对于已有的管式炉，高温合成气的辐射换热能力与温度成级数增长。例如，辐射换热能力可以与温度的4次方成正比，高温合成气温度的提高可以明显提高辐射换热量。
80.由于换热效率大幅度的提升，使得原料可以迅速从横跨温度升温至裂解温度，可实现更短的停留时间，原料无需停留更长的时间，由此，可以大幅度提升低碳烯烃的收率，缩短制备低碳烯烃的时间，提高生产效率。
81.裂解温度控制在600～1800℃，例如600℃、800℃、1000℃、1200℃、 1400℃、1600℃、1800℃。原料可以以气态或液态直接与合成气混合。实用新型人经过研究，原料在混合室120的停留时间为0.001～0.01s时即可将原料加热至裂解温度。为便于理解，实用新型人已有的管式蒸汽裂解炉和本实用新型的反应装置100进行了对比研究，在同样原料处理量的条件下，将原料从横跨温度588℃升高至1030℃，对于已有的管式蒸汽裂解炉，原料流动经过的距离和停留时间分别为23m、0.38s；对于本实用新型的反应装置100，原料流动经过的距离d(图1)和停留时间分别为0.7m、0.012s。可见，本实施方式提供的混合室120的文丘里结构能够大大缩短原料流动经过的距离和停留时间。
82.原料进口141的个数可以根据工艺处理量等设置。原料进口141可以设置有喷嘴，原料可以均匀地喷射至混合室120内，以便缩短混合时间。进一步地，混合室120还包括出口段125和连接段126。出口段125经由连接段126与文丘里段121连通，具体是与扩散段124连通。出口段125 的径向尺寸沿流体流动方向逐渐减小。连接段126可以为一直线段，当然也可以是渐缩段。
83.混合室120的压力与燃烧室110的压力控制在同样的水平，混合室120 的压力控制在0.1～6mpa。例如压力可以为0.1mpa、1mpa、2mpa、3mpa、 4mpa、5mpa、6mpa。由此，混合室120的外壁构造成压力壳体。
84.裂解室130为一管段，例如图中示出的一直线管段，当然，如果需要和/或期望，管段的至少一部分可以为弯形形状，换句话说，裂解室130可以为至少一段是弯管的管段。通过利用管段构成裂解室130，可以便于将裂解室130设置成具有期望长度，该期望长度能够提供合适的停留时间，使得可以避免裂解气发生二次反应，从而可以大幅降低二次反应的发生率，进而可以降低结焦率。
85.出口段125与裂解室130连通，出口段125的径向尺寸能够渐缩至裂解室130的径向尺寸，以便提高原料进入裂解室130的流速，使得加热后的原料能够在管段内高速流动，从而缩短反应时间，避免裂解气发生二次反应，从而可以大幅降低二次反应的发生率，进而可以降低结焦率。裂解室130可以具有预定长度。在设计时，可以根据原料和/或工艺条件的改变，适当地调整裂解室130的长度，以便控制停留时间。
86.具体地，实用新型人对反应装置100的结焦问题进行了研究。对于已有的蒸汽裂解炉，主要采用缩短停留时间和放大管径的方式来抑制结焦或降低结焦率。但由于已有的蒸汽理解炉为间接传热，通过缩短停留时间和放大管径都无法使结焦的降低达到理想水平。对于本实用新型，由于超高的传热速率使得大幅降低停留时间成为了可能，同时，反应装置
100不再受换热管的管径限制，因此，可以在设计时适当增加由管段形成的裂解室 130的管径来延长清焦时间。此外，由于可以采用更高的裂解温度，故一次反应和二次反应的速率均快速提高，因此，在达到裂解温度后可通过控制反应段长度来避免裂解气的二次转化。与管式炉相比，可以大幅降低二次反应的发生率从而降低结焦率。
87.裂解室130的压力与混合室120的压力控制在同样的水平，裂解室130 的压力控制在0.1～6mpa。例如压力可以为0.1mpa、1mpa、2mpa、3mpa、 4mpa、5mpa、6mpa。由此，裂解室130的外壁构造成压力壳体。反应时间可以控制在0.001～0.1s。
88.本实用新型提供的反应装置100能够带压条件下运行，特别地，可以在带压条件下进行裂解反应。根据乙烯裂解反应的基本原理，由于在高压条件下，二次反应速率加快，裂解产物易发生结焦等现象，由此，需要缩短反应时间才可缓解高压带来的负面影响。为此，实用新型人对本申请的反应装置100和已有的裂解炉在不同压力(常压、带压(例如0.1～6mpa)) 和不同温度(例如800～1100℃)条件下，裂解反应中的各自的停留时间、低碳烯烃收率进行了研究。
89.研究结果表明，在较低温度(例如800℃、900℃)的情况下，提高压力，低碳烯烃收率会大幅降低，但是当裂解温度提高时，带压下的裂解反应与常压下的裂解反应相比，带压下的低碳烯烃收率逐渐接近常压下的低碳烯烃收率甚至可以大于常压下的低碳烯烃收率。由于带压下的裂解反应需要更短的停留时间以抑制结焦，而蒸汽管式裂解炉中，由于无法进一步缩短反应时间，因此只能采用蒸汽稀释降低原料分压来抑制结焦。在本实用新型中，由于采用了高温合成气直接换热，反应时间大幅缩短，使得裂解室130及整个反应装置100在带压下特别是较高压力下的稳定运行成为可能。
90.本实用新型反应装置100的操作压力可以在0.1～6mpa的压力范围内。这使得可以带来非常可观的效益：1、单位体积设备的生产能力大幅提升； 2、单位产能设备的投资大幅降低；3、由于后续工艺中裂解产物还需0至 3.8mpa进行深冷分离，采用了高压反应后，压缩工艺段的压缩机251投资可以节约，且大幅降低压缩机251能耗。
91.与燃烧室110的外壁115类似，裂解室130的外壁的一个实施方式是，裂解室130的外壁可以设置有诸如水管、蒸汽管等的调温换热管或冷却夹套。调温换热管或冷却夹套可以设置于外壁内侧。反应温度(裂解室130 的温度)可以通过将水和/或蒸汽等冷流体流动经过调温换热管或冷却夹套来控制。换句话说，裂解室130的外壁可以构造成水冷壁和/或蒸汽冷壁。
92.裂解室130的外壁的另一个实施方式是，裂解室130的外壁可以设置有绝热保温层，以避免气化燃烧反应产生的热量传导至外界大气，造成损失。绝热保温层可以设置于外壁内侧，从而选用耐火材料制成绝热保温层。
93.装置本体还可以包括与裂解室130连通的余热回收室150。合成气与原料在经过裂解反应产生的裂解气进入余热回收室150，在余热回收室150 内被迅速冷却至终止温度以下，例如从600～1800℃被冷却至450℃以下。具体地，余热回收室150内可以设置有包括换热管的换热结构，换热管能够用于接入冷流体或裂解气，具体是裂解气和合成气的混合气，冷流体可以是水等。换热管可以为火管，来自裂解室130的混合气在火管中流动，冷却水在火管外流动；或者换热管可以为水管，来自裂解室130的混合气在水管外流动，冷却水在水管中流动。由此，在反应装置100正常运行时，可以借助于间接急冷将合成气和裂解气的温
度降低至终止温度以下。
94.可选地，余热回收室150的出口端可以设置有急冷喷嘴151。急冷喷嘴151可以连接输送诸如急冷油或急冷水的急冷介质的管路，急冷介质经由急冷喷嘴151喷射至余热回收室150内，使得冷却合成气和裂解气。由此，在反应条件发生改变或余热回收室150的换热能力下降时，可以选择直接急冷将合成气和裂解气的温度降低至终止温度以下。
95.燃烧室110、混合室120和裂解室130各自的中心线共线，以便使得这些腔室之间连接口处于装置本体的中心线上，可以使各个流体在装置内畅通地流动，无阻碍，从而不会影响各个流体的流速。可选地，装置本体可以构造成沿其中心线对称的结构。
96.进一步地，装置本体的壁体可以设置有保温层，保温层可以由耐火材料制成。具体地，燃烧室110、混合室120和裂解室130中的至少一个的壁体可以设置有保温层。当然，如果需要和/或期望，余热回收室150的壁体也可以设置有保温层。
97.根据本实用新型的第二方面，提供了一种生产系统，用于例如石化行业等技术领域制备低碳烯烃，诸如乙烯、丙烯、丁烯等。如图2所示，该生产系统包括上文描述的反应装置100，以及还包括原料预热器210和汽包260。原料预热器210用于对原料加热，以使原料能够加热至预定温度或者使原料气化，避免原料温度过低使反应装置100内的温度大幅波动。
98.汽包260用于向反应装置100的燃烧室110和余热回收室150提供用于间接换热的冷流体。汽包260的冷流体管路能够与余热回收室150的换热管连通，形成余热回收流路。来自汽包260内的水可以进入换热管，并在换热管内与裂解气和合成气的混合气换热，换热后的水流回至汽包260，由此，可以实现裂解气的冷却。燃烧室110的调温换热管116或冷却夹套能够用于接收给水并与汽包260的热流体管路连通，形成调温流路。给水能够进入调温换热管116的水管或冷却夹套，经过换热后经由热流体管路进入至汽包260。
99.生产系统还可以包括一级及以上冷却装置、洗涤装置230和分离装置 240。一级及以上冷却装置能够与反应装置100的出口连通，用于冷却裂解气与合成气形成的混合气。来自反应装置100的混合气能够依次经由一级及以上冷却装置冷却至80～110℃。在图示实施方式中，包括两级冷却装置，分别是油冷器221和水冷器222。油冷器221设置于水冷器222的上游，并与反应装置100的出口连通。混合气依次经由油冷器221、水冷器222 冷却。油冷器221与原料换热器之间管路连通，形成急冷油环路，以便借助于被加热的急冷油来加热原料，提高了生产系统的热量利用率。水冷器 222设置有水循环泵和水循环管路，以将水冷器222底部的水循环至水冷器222的顶部。
100.一级及以上冷却装置还可以经由管路与余热回收室150的急冷喷嘴 151连通，用于向余热回收室150提供急冷介质。具体地，油冷器221能够与急冷喷嘴151管路连通，急冷油的一部分输送至余热回收室150的出口端。
101.洗涤装置230能够与冷却装置的出口连通，用于脱除酸性气体，诸如 co、co2、h2s等。冷却后的混合气在洗涤装置230内被洗涤，并将酸性气体脱除至1ppm以下。分离装置240能够与洗涤装置230的出口连通，用于获得低碳烯烃和合成气。脱除了酸性气体的混合气能够通过分离装置 240一次分离得到合成气和低碳烯烃等产物。分离后的产物还包括ch4、乙炔等低碳烃。其中ch4可以经由管路被输送至反应装置100，作为补充燃料。
102.生产系统还可以包括压缩机251和连通管路252。压缩机251设置于一级及以上冷却装置与洗涤装置230之间的管路，用于使混合气增压。来自一级及以上冷却装置的混合气
可以经由压缩机251增压，之后再进入洗涤装置230。连通管路252能够连通一级及以上冷却装置与洗涤装置230。来自一级及以上冷却装置的混合气可以经由连通管路252直接进入洗涤装置230。具体地，压缩机251设置于连接水冷器222和洗涤装置230的管路，连通管路252连接水冷器222和洗涤装置230。连通管路252与压缩机251并联布置，可以理解为压缩机251的旁通管路。
103.调温换热管116还包括蒸汽管。汽包260的饱和蒸汽能够进入调温换热管116的蒸汽管，经过换热后形成过热蒸汽，压缩机251能够接收过热蒸汽，以便为压缩机251提供动力，可以降低压缩机251的能耗。
104.当生产系统低压运行时，即当裂解室130的压力低于3.5mpa时，选择打开压缩机251所在管路，使用压缩机251将混合气压缩至3.5
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5.5mpa。当生产系统高压运行时，即当裂解室130的压力低于3.5mpa时，选择打开连通管路252，使混合气直接送入洗涤装置230，无需再对混合气进行压缩。
105.根据本实用新型的第三方面，提供了一种生产方法，用于例如石化行业等技术领域制备低碳烯烃，诸如乙烯、丙烯、丁烯等。该生产方法应用上面描述的生产系统。生产方法涉及的工艺结构和工艺条件等部分内容已在上文描述，为简洁起见，此处不再赘述。
106.生产方法包括如下步骤：
107.将燃料和氧化剂输送至燃烧室110并进行气化燃烧反应，生成高温合成气。可以经由燃烧室110的接入部114将燃料和为纯氧或富氧的氧化剂输送至燃烧室110，点燃燃料和纯氧或富氧使其发生气化燃烧反应。生成的高温合成气用于加热原料。
108.将原料经预热或气化后由原料进口141输送至文丘里段121，并与合成气在混合室120混合并换热至裂解温度。原料从位于压力最低位置的原料进口141进入，与高速流通的合成气迅速混合并且直接换热。原料被合成气加热至裂解温度。
109.处于裂解温度的原料在裂解室130内进行裂解反应，生成裂解气。原料在由管段形成的裂解室130内流动并进行裂解反应，生产的裂解气与合成气形成混合气。通过调整裂解段的长度来控制流体在裂解室130内的停留时间，以便适用于不同原料或工艺条件。
110.将蒸汽输送至燃烧室110的接入部114，并调整合成气的温度及组分。将蒸汽经由设置于接入部114的蒸汽进口113被输送至燃烧室110。可以通过控制蒸汽的量来改变氧气的浓度，从而使合成气的温度及组分改变。
111.通过将给水输送至燃烧室110的调温换热管116或冷却夹套，来调整合成气的温度。换句话说，可以借助于水冷壁来控制合成气的温度。
112.通过冷流体在余热回收室150和汽包260之间的循环，将裂解气冷却以终止反应。将来自汽包260的水输送至余热回收室150的换热管，裂解气经由换热管内的水被冷却至终止温度。
113.将急冷介质经由急冷喷嘴151喷射至余热回收室150的出口端，以对裂解气直接急冷。对裂解气直接急冷步骤是可选步骤。在反应条件发生改变或余热回收室150的换热能力下降时，进行直接急冷，借助于急冷介质对裂解气急冷降温。
114.生产方法还包括如下步骤：
115.将裂解气和合成气形成的混合气进行一级及以上冷却；具体地，将来自反应装置100的裂解气和合成气的混合气进行一级及以上冷却。例如，对该混合气先后进行油冷却和
水冷却，以将裂解气冷却至80～110℃。
116.将冷却后的混合气依次进行洗涤、分离，以脱除酸性气体，获得低碳烯烃和合成气。将冷却至80～110℃的混合气洗涤，脱除酸性气体，之后将混合气一次分离成合成气、低碳烯烃和诸如ch4、乙炔等低碳烃。
117.在洗涤混合气之前，若裂解室130的压力低于3.5mpa，将冷却后的混合气加压至3.5～5.5mpa。若裂解室130的压力等于或高于3.5mpa，将冷却后的混合气直接进行洗涤，不用对冷却后的混合气加压。使用压缩机251 对混合气增压。并且可以使用过热蒸汽对压缩机251提供动力。将来自汽包260的饱和蒸汽经过燃烧室110的调温管加热形成过热蒸汽，将该蒸汽输送至压缩机251。
118.本实施方式中，反应装置100的操作压力为0.1～6.0mpa，裂解温度为 600～1800℃。其他工艺条件参见上文。
119.本实用新型实施方式的方法的步骤顺序可以根据实际需要进行调整、合并或删减。本实用新型实施方式的终端的单元可以根据实际需要进行整合、进一步划分或删减。
120.上述的所有优选实施方式中所述的流程仅是示例。除非发生不利的效果，否则可以按与上述流程的顺序不同的顺序进行各种处理操作。上述流程的步骤顺序也可以根据实际需要进行增加、合并或删减。
121.此外，上述的所有优选实施方式中所述的命令、命令编号和数据项仅是示例，因此可以以任何方式设置这些命令、命令编号和数据项，只要实现了相同的功能即可。各优选实施方式的终端的单元也可以根据实际需要进行整合、进一步划分或删减。
122.除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本实用新型。本文中出现的诸如“部”、“件”等术语既可以表示单个的零件，也可以表示多个零件的组合。本文中出现的诸如“安装”、“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其他特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。
123.本实用新型已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施方式范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本实用新型并不局限于上述实施方式，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。本实用新型的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。