工艺流程—裂解炉生产乙烯

利用裂解炉生产乙烯

热裂解特点：

高温，吸热量大

低烃分压，短停留时间，避开二次反响的发生

反响产物是简单的混合物

热裂解的供热方式如下所示：

直接供热法：工艺简单，裂解气质量低，本钱过高。其裂解工艺始终没有很大进展！

工业上烃类裂解生产乙烯的主要过程为：

原料热裂解裂解气预处理〔包括热量回收、净化、气体压缩等〕裂解气分别产品乙烯、丙烯及联产物等。

一、原料烃组成对裂解结果的影响

影响裂解结果的因素：

原料特性；裂解工艺条件；裂解反响器型式；裂解方法等。

族组成，% 大庆 145～ 成功 145～ 任丘 145～ 大港 145～350℃

〔质量〕

350℃

350℃

350℃

原料特性是最重要的影响因素！

(一) 原料烃的族组成、含氢量、芳烃指数、特性因数裂解产物分布的影响

1. 族组成〔简称 PONA 值〕

定义：是指原料烃分子中所含各族烃的质量百分比P —烷族烃 N —环烷族烃 O —烯族烃

A —芳香族烃

从表 1-7 作一比较，在管式裂解炉的裂解条件下，原料愈轻，乙烯收率愈高。随着烃分子量增大，N+A 含量增加，乙烯收率下降，液态裂解产物收率渐渐增加。 表 1-7 组成不同的原料裂解产物收率

裂解原料 乙烷 丙烷 石脑油 抽余油 轻柴油 重柴油 原料组成特性 P

P

P+N

P+N P+N+A P+N+A 乙烯 84* 44.0 31.7 32.9 28.3 25.0

丙烯

1.4 15.6 13.0 15.5 13.5 1

2.4 主要产物收率，%〔质量〕 丁二烯 1.4

3.4

4.7

5.3 4.8 4.8 混合芳烃 0.4 2.8 13.7 11.0 10.9 11.2

其它

12.8 34.2 36.8

35.8

42.5

46.6

*包括乙烷循环裂解

原料的 PONA 值常常被用来推断其是否适宜作裂解原料的重要依据。表 1-8 介绍我国几个产地的轻柴油馏分族组成。 表 1-8 我国常压轻柴油馏分族组成

P 烷族烃正构

62.641.021.6 53.223.030.2 65.430.025.4 44.4

烷烃异构烷烃

环烷族烃其中

24.216.45.62.2 28.019.67.01.4 23.817.45.41.0 34.420.610.43.4 一环二环三环

以上

A 芳烃其中一

环二环三环以

13.27.05.30.9 18.813.55.00.3 10.87.23.40.2 21.213.27.30.7 上

我国轻柴油作裂解原料是较抱负的。

2.原料氢组成

定义：是指原料烃分子中氢原子的质量百分比，不包含溶解的H2

烃类裂解过程也是氢在裂解产物中重安排的过程。原料含氢量对裂解产物分布的影响规律，大体上和 PONA 值的影响全都。表 1-9 位各种烃和焦的含氢量比较。表

1-9 各种烃和焦的含氢量

物质分子式含氢量，%〔质量〕

甲烷乙烷丙烷丁烷烷烃 CH4C2H6C3H8C4H10CnH2n+2 252023.217.2n+1/(7n+1)×100环戊烷环己烷C5H10C6H12 14.2614.26

苯甲苯萘蒽C6H6C7H8C10H8C14H10 7.78.76.255.62

焦碳CaHbCn 0.3 ～0.1～0

可以看出，碳原子数一样时，含氢量：

烷烃＞环烷烃＞芳烃。

含氢量高的原料，裂解深度可深一些，产物中乙烯收率也高。

对重质烃类的裂解，按目前的技术水平，原料含氢量掌握在大于13%〔质量〕，气态产物的含氢量掌握在 18%〔质量〕，液态产物含氢量掌握在稍高于 7～8%〔质量〕时，就简洁结焦，堵塞炉管和急冷换热设备。

图 1-3 给出了不同含氢量原料裂解时产物收率。

从图中可以看出：

含氢量 P＞N＞A 液体产物收率 P＜N＜A

乙烯收率 P＞N＞A 简洁结焦倾向 P＜N＜A

3.芳烃指数〔BMCI〕

定义：BMCI=48640/TV+473.7×d15.615.6－456.8

TV=(T10+ T30+ T50+ T70+ T90)/5

TV—体积平均沸点，K

T10、T30…—分别代表恩氏蒸馏馏出体积为 10%，30%…时的温度，K

基准：n-C6H14 的BMCI=0

芳烃的 BMCI=100

因此，BMCI 值越小，乙烯收率越高，当 BMCI﹤35 时，才能做裂解原料。

4.特性因素 K

K=1.216(T 立)1/3 /d15.6

T 立=〔

〕3

T 立—立方平均沸点；

xiv—I 组分的体积分率；

Ti—I 组分的沸点，k。

小结：原料烃参数对裂解结果的影响

1)当PONA 增大，乙烯收率增大；

2)当氢含量增大，乙烯收率增大；

3)当 BMCI 减小，乙烯收率增大；

4)当K 增大，乙烯收率增大。

(二)几种烃原料的裂解结果比较

(二)几种烃原料的裂解结果比较

这里列举了乙烷、丙烷、石脑油、轻柴油、重柴油作原料的裂解产物

〔表1-11〕。

表 1-11 不同原料的裂解产物分布〔单程〕

原料乙烷丙烷石脑油轻柴油

原料规格94% 95.7% 43～159℃173～131℃辐射管出口温度，℃737 840 820 790

裂解条件辐射管出口压力，kpa 154.7 100 100 107 水蒸气/油〔质量〕0.33 0.4 0.60 0.75

裂解产物组成，%〔质量〕

H2 3.08 1.25 0.8 0.6

CH4 7.45 20.35 13.7 10.1

C2H4 43.3 29.97 26.1 23.0

C2H6 37.3 3.76 4.0 4.2

C3H6 32.7 20.33 16.0 14.75

C3H8 32.7 19.26 0.5 0.3

C4 1.1 3.58 12.4 9.65

C5+ 4.64 0.92 25.6 19.0

燃料油25.6 17.25 由表1-11可见，原料不同，裂解产物组成是不同的，裂解条件也有差异。