裂解气的分馏与净化
石油裂解
石油裂化和裂解在石油化工生产过程里，常用石油分馏产品（包括石油气）作原料，采用比裂化更高的温度（700〜800C，有时甚至高达1000C以上），使具有长链分子的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃，以提供有机化工原料。
工业上把这种方法叫做石油的裂解。
所以说裂解就是深度裂化，以获得短链不饱和烃为主要成分的石油加工过程。
石油裂解的化学过程是比较复杂的，生成的裂解气是一种复杂的混合气体，它除了主要含有乙烯、丙烯、丁二烯等不饱和烃外，还含有甲烷、乙烷、氢气、硫化氢等。
裂解气里烯烃含量比较高。
因此，常把乙烯的产量作为衡量石油化工发展水平的标志。
把裂解产物进行分离，就可以得到所需的多种原料。
这些原料在合成纤维工业、塑料工业、橡胶工业等方面得到广泛应用。
定义：裂化（cracking ）就是在一定的条件下，将相对分子质量较大、沸点较高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃的过程。
单靠热的作用发生的裂化反应称为热裂化，在催化作用下进行的裂化，叫做催化裂化。
裂解是石油化工生产过程中，以比裂化更高的温度（700r〜800r,有时甚至高达i000r以上），使石油分馏产物（包括石油气）中的长链烃断裂成乙烯、丙烯等短链烃的加工过程。
裂解（pyrolysis ）是一种更深度的裂化。
石油裂解的化学过程比较复杂，生成的裂解气是成分复杂的混合气体，除主要产品乙烯外，还有丙烯、异丁烯及甲烷、乙烷、丁烷、炔烃、硫化氢和碳的氧化物等。
裂解气经净化和分离，就可以得到所需纯度的乙烯、丙烯等基本有机化工原料。
目前，石油裂解已成为生产乙烯的主要方法。
裂化分类：（1）热裂化：热裂化是在热的作用下（不用催化剂）使重质油发生裂化反应，转变为裂化气（炼厂气的一种）、汽油、柴油的过程。
热裂化原料通常为原油蒸馏过程得到的重质馏分油或渣油，或其他石油炼制过程副产的重质油[1]。
在400〜600C,大分子烷烃分裂为小分子的烷烃和烯烃；环烷烃分裂为小分子或脱氢转化成芳烃，其侧链较易断裂；芳烃的环很难分裂，主要发生侧链断裂。
裂解(裂化)工艺简介
19
20
（二）停留时间
1. 停留时间 指裂解原料由进
入裂解辐射管到离 开裂解辐射管所经 过的时间。
6
2．环烷烃裂解的一次反应 原料中的环烷烃可以发生断链和脱氢反应，生成
乙烯、丁烯、丁二烯、芳烃等。 例如环己烷裂解:
C6H12 C6H12
C2H4 + C4H8 C2H4 + C4H6+H2 C4H6 + C2H6 3/2C4H6 + 3/2H2
C6H6+3H2
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（二）烃类裂解的二次反应
所谓二次反应是在裂解反应条件下，一次反应生成的烯 烃都可以继续反应，转化成新的产物。
裂解(乙烯)工艺简介
第一节 概述 第二节 烃类热裂解 第三节 烃类裂解工艺过程 第四节 裂解气的净化与分离
1
第一节 概述
石油化学工业的发展，促进了国民经济的巨大进步。乙烯、 丙烯、丁二烯（三烯）、苯、甲苯、二甲苯（三苯）等是石油 化工最基本的原料，是生产各种重要的有机化工产品的基础。 所以生产“三烯”、“三苯”的乙烯装置是石油化学工业的龙 头，它的生产规模、产量、和技术标志着一个国家石油化学工 业的发展水平。
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3. 水蒸汽作为稀释剂的优点 （1）易于从裂解气中分离； （2）水蒸气热容大，使系统有较大“热惯性”，可
以稳定裂解温度，保护炉管； （3）可脱除炉管的部分结焦，延长运转周期； （4）减轻了炉管中铁和镍对烃类气体分解生碳的催
化作用； （5）可以抑制原料中的硫对合金钢管的腐蚀。
裂解气分离与精制工艺流程及其关键设备
1）裂解气顺序分离过程简述
① 压缩净化的裂解气，经过冷箱(9)降至约-37~ -100℃后，分别送到脱甲烷塔(3)相应位置；
② 在脱甲烷塔塔顶分离出H2和CH4(C1馏分)返回冷 箱，塔釜液(C2以上馏分)送至脱乙烷塔(4)；(C1 分割）
③ 在脱乙烷塔塔顶分离出C2馏分(乙烷和乙烯混合 物)经加氢脱炔并脱除绿油后，送至乙烯精馏塔 (5)，塔釜液送至脱丙烷塔(6)；(C2分割）
④ 在脱丙烷塔塔顶分离出C3馏分(丙烷和丙烯混合 物)经加氢脱炔并脱除绿油后，送至丙烯精馏塔 (8)，塔釜液则送至脱丁烷塔(7)；(C3分割）
⑤ 在脱丁烷塔的塔顶分离出C4混合物送至下一工 段进行加工利用，塔釜液是裂解汽油等产品； (C4分割)
⑥ 最后，在乙烯精馏塔分别得到产品乙烯和乙烷， 乙烷作为原料返回裂解炉循环利用；同样，在丙 烯精馏塔分别得到丙烯产品和丙烷。
分离方法
可采用的 液相分离方法
• 深冷分离法
• 油吸收精馏分离法
• 吸附分离法 • 络合分离法
技术不成熟
• 膨胀机法等等
4.10 裂解气分离与精制工艺流程及其关键设备
裂解气的预分馏及净化
3.4 裂解气的预分馏及净化3.4.1裂解气预分馏的目的与任务（1）经预分馏处理，尽可能降低裂解气的温度，从而保证裂解气压缩机的正常运转，并降低裂解气压缩机的功耗。
（2）裂解气经预分馏处理，尽可能分馏出裂解气的重组分，削减进入压缩分别系统的进料负荷。
（3）在裂解气的预分馏过程中将裂解气中的稀释蒸汽以冷凝水的形式分别回收，用以再发生稀释蒸汽，从而大大削减污水排放量。
（4）在裂解气的预分馏过程中连续回收裂解气低能位热量。
通常，可由急冷油回收的热量发生稀释蒸汽，由急冷水回收的热量进展分别系统的工艺加热。
3.4.2预分馏工艺过程概述（1）轻烃裂解装置裂解气的预分馏过程（2）馏分油裂解装置裂解气预分馏过程馏分油裂解装置所得裂解气中含相当量的重质馏分，这些重质燃料油馏分与水混合后会因乳化而难于进展油水分别。
因此，在馏分油裂解装置中，必需在冷却裂解气的过程中先将裂解气中的重质燃料油馏分分馏出来，分馏重质燃料油馏分之后的裂解气再进一步送至水洗塔冷却，并分馏其中的水和裂解汽油。
3.4.3 裂解汽油与裂解燃料油（1） 裂解汽油烃类裂解副产的裂解汽油 C 至沸点 204O C 5以下的全部裂解副产物，也作为乙烯装置的副产品。
裂解汽油经一段加氢可作为高辛烷值汽油组分。
如需经芳烃抽提分别芳烃产品， 则应进展两段加氢，脱出其中的硫，氮，并使烯烃全部饱和。
（2） 裂解燃料油 烃类裂解副产的裂解燃料油是指沸点在200O C 以上的重组分。
其中沸程在 200-360O C 的馏分称为裂解轻质燃料油，相当于柴油馏分，但大局部为杂环芳烃，其中，烷基萘含量较高，可作为脱烷基制萘的原料，沸程在 360O C 以上的馏分称为裂解重质燃料油，相当于常压重油馏分。
除作燃料外，由于裂解重质燃料油的灰分低，是生产碳黑的良好原料。
3.4.4 裂解气的净化裂解气中含H 2 S 、CO 、H 2 2 O 、C 2 H 、CO 等气体杂质，来源主 2要有三方面：一是原料中带来；二是裂解反响过程生成；三是裂解气处理过程引入。
裂解过程的工艺参数和操作指标
热强度:单位时间内单位炉管表面积传递的热量。 炉管表面热强度越大，则完成相同热任务所需的传热 面积越小。
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三、烃分压与稀释剂 1、压力对裂解反应的影响 化学平衡分析
P 总P iP 稀 P 烃
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2、稀释剂 目的：降低烃分压。 稀释剂种类：水蒸气、氢气、惰性气体。 优点：设备在常压或正压下操作，安全性高，不
会对以后压缩操作增加能耗。
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因此，应选择一个最适宜的裂解温度，发挥一次 反应在动力学上的优势，而克服二次反应在热力 学上的优势，即可得到较高的乙烯收率也可减少 焦炭的生成。
理论上适宜的裂解温度范围750~900℃。
实际T与裂解原料、产品分布、裂解技术和停留 时间等有关。如某厂乙烷裂解炉的裂解温度是 850～870℃，石脑油的是840～865℃，轻柴油的 是830～860℃。
于甲烷较稳定，基本不发生二次反应，可以用来衡 量反应的深度。
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（3）乙烯对丙烯的收率y(C2=)/y(C3=) 在一定裂解深度范围内，裂解深度增大，乙烯
收率增高，而丙烯收率增加缓慢，至一定裂解深度 后，丙烯收率由最高值开始下降。 （4）甲烷对乙烯或丙烯的收率比y(C10)/y(C2=)
（6）裂解炉出口温度
生产操作常用Tout 表示裂解深度。
裂解气分离设计（已处理）
裂解气分离设计1 引言1.1裂解气制取乙烯的意义乙烯是基本有机化学工业最重要的产品,它的发展带动着其他基本有机化工产品生产的发展,因此乙烯的产量往往标志着一个国家基本有机化学工业发展的水平。
乙烯生产的发展,使其他基本有机化工产品的生产也有了很大的增长。
并在开发新工艺,新技术,简化生产方法,降低原料单耗,开辟新的原料路线,提供新产品,防治环境污染等方面取得了较大的进展。
轻油裂解制乙烯技术研究始于20世纪30年代,经过60多年的发展,裂解技术日臻成熟,目前世界乙烯产量的98%以上。
与之相应的深分离方法也最为成熟,目前占据世界乙烯市场分离技术主要分为三大类,分别为顺序分离技术、前脱丙烷前加氢技术和前脱乙烷前加氢技术。
烃类经过裂解制得了裂解气,裂解气的组成是很复杂的,其中既有有用的组分,也含有一些有害的杂质。
裂解气的分离的任务就是除去裂解气中有害杂质,分离出单一烯烃产品或烃的馏分,为基本有机化学工业和高分子化学工业等提供原料。
为了得到高纯度的产品,必须对裂解气进行分离裂解技术在继续开发中,主要以下列问题为目标:1扩大重质原料的应用和裂解炉对原料改变的适应能力;2减小能耗,降低成本;3新的裂解技术研究。
降低产品成本是任何一个厂家的总目标,它与管理、产销、工艺技术水平密切相关,新的裂解技术研究有开发耐高温的裂解管材、催化裂解。
1.2流程方案的依据确定设计方案总的原则是在可能的条件下,尽量采用科学技术上的最新成就,使生产达到技术上最先进、经济上最合理的要求,符合优质、高产、安全、低消耗的原则。
为此,必须具体考虑如下几点: ①满足工艺和操作的要求所设计出来的流程和设备,首先必须保证产品达到任务规定的要求,而且质量要稳定,这就要求各流体流量和压头稳定,入塔料液的温度和状态稳定,从而需要采取相应的措施。
其次所定的设计方案需要有一定的操作弹性,各处流量应能在一定范围内进行调节,必要时传热量也可进行调整。
因此,在必要的位置上要装置调节阀门,在管路中安装备用支线。
石油化工工艺学思考题新
化学工艺学复习资料（答案仅供参考）增加部分英语题型专业（词汇）催化裂化，catalytic cracking加氢裂化，hydrocracking延迟焦化，delayed coking凝析油（Natural gasoline）、石脑油(Naphtha)、轻柴油(Atmospheric gas oil)、粗柴油(Vacuum gas oil)、加氢裂化尾油(Hydrogenated tail oil) 苯（Benzene, ），甲苯(Toluene, )，二甲苯(Xylene, )；乙烯，ethylene丙烯，propylene丁二烯，butadiene邻二甲苯（Ortho-xylene,）、对二甲苯（Para-xylene,）、间二甲苯(Met-xylene,)聚乙烯，polyethylene;聚氯乙烯，polyvinylchlorid 聚苯乙烯，polystyrene思考题（第一章）1. 茂名石化乙烯出厂化工商品有塑料类、合成橡胶类、液体化工类三大类。
2. 茂名石化工业区内代表性企业有那些？主营业务？a)广东新华粤石化股份有限公司碳九资源综合利用生产基地；b)茂名鲁华化工有限公司建设国内规模最大、技术领先的碳五资源综合利用生产基地；c)广东奥克化学有限公司环氧乙烷精深加工基地；d)茂名石化实华股份有限公司碳四、芳烃精深加工基地；e)广东众和化塑有限公司、茂名市科达化工有限公司等为基础，建设广东最大的化工助剂基地。
3. 我国乙烯工业概况？答：乙烯装置在生产乙烯的同时，副产大量的丙烯、丁烯、丁二烯、苯、甲苯和二甲苯，成为石油化工基础原料的主要来源。
世界上约70％的丙烯、90％的丁二烯、30％的芳烃均来自乙烯副产。
以三烯(乙烯、丙烯、丁二烯)和三苯(苯、甲苯和二甲苯)总量计算，约65％来自乙烯生产装置。
因此，乙烯生产在石油化工基础原料生产中占据主导地位，乙烯工业的发展水平是衡量一个国家和地区石油化学工业发展水平的重要标志。
裂解气的压缩与净化工艺流程
③ 炔烃的危害 如，乙炔可造成聚合催化剂中毒；降低乙烯分压；高压聚乙烯生产中，乙炔积 累过多会引起爆炸。
因此，对裂解气的压缩处理，易采用多段压缩段间换热的工艺，使压 缩机各段裂解气出口温度小于100℃，抑制二烯烃的聚合。
4.8 裂解气的压缩与净化工艺流程
3）裂解气的多段压缩工艺参数
① 典型的裂解气压缩机的操作参数
裂解气压缩及操作参数
段次
I II III IV V
温度/℃
吸入 排出
35
93
20
90
20
① ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ解气各组分的沸点都很低，大部分 在零度以下；
② 各组分具有临界性质，可进行压缩后 的冷凝处理。
表4-18 预分流后裂解气组分 主要物理性质
名称
氢 一氧化碳
甲烷 乙烯 乙烷 乙炔 丙烯 丙烷 异丁烷 异丁烯 丁烯 1,3-二丁烯 正丁烯 顺-2-丁烯 反-2-丁烯
分子式
H2 CO CH4 C2H4 C2H6 C2H2 C3H6 C3H8 i-C4H10 i-C4H8 C4H8 C4H6 n-C4H8 C4H8 C4H8
4.8 裂解气的压缩与净化工艺流程
问题：如果将裂解气的压力提高到3.6MPa时，裂解气的温度是多少？
例5 已知裂解气压缩前温度和压力分别为T1=20℃和P1=0.105MPa，按 一段绝热压缩计算(绝热指数k=1.228)，当压缩后裂解气压力达到 P2=3.6MPa时，裂解气出口温度T2是多少？
解：根据绝热压缩时温度与压力关系式，T2=T1×(P2/P1)(K-1)/K，代入已知数据后， 得 T2=(273+20)×(3.6/0.105)(1.228-1)/1.228 =565K (292℃) 即，一段绝热压缩后，裂解气的温度从20℃上升292℃ ！ 结果：这样的温度，将导致裂解气中所含的二烯烃发生聚合生成树脂（一种粘 性物质），且二烯烃的聚合速率随温度的升高而加快。
级石油化工工艺学布置部分作业答案要点
04级石油化工工艺学布置部分作业答案要点3-3 裂解过程的工艺参数选择裂解过程的工艺参数选择：高温短停留时间，低烃分压。
原因如下：1）高裂解温度裂解反应为一级不可逆强吸热反应；提高裂解温度，有利于乙烯产率的增加。
裂解温度的提高受到a)二次反应的产物分布及目的产品收率的限制；b)受到.裂解炉管的结焦影响及清焦周期的限制；c.受到裂解炉管材质要求的限制。
2）低停留时间停留时间越短，可以抑制二次反应的进行，对提高乙烯产率有利；3）低烃分压乙烯裂解反应为体积增大的化学反应。
降低压力有利乙烯的生成。
乙烯裂解反应为气相反应。
裂解反应为一级反应；缩合/聚合反应为二级反应，压力提高，反应物浓度增加，反应速度加快。
但对缩合/聚合反应增加的幅度更大。
所以应采取低的反应压力。
4）稀释剂稀释剂作用是降低烃分压，防止裂解炉管内壁的结焦。
同时可以.稳定裂解温度，.脱除结焦。
缺点是需要的急冷速度、急冷剂用量大；.处理能力下降；.所需炉管管径、管长增大，所需的热负荷增加。
3-9裂解气的预分馏及净化裂解气预分馏的目的与任务1）解气预分馏的目的与任务（1）经预分馏处理，尽可能降低裂解气的温度，从而保证裂解气压缩机的正常运转，并降低裂解气压缩机的功耗。
（2）裂解气经预分馏处理，尽可能分馏出裂解气的重组分，减少进入压缩分离系统的进料负荷。
（3）在裂解气的预分馏过程中将裂解气中的稀释蒸汽以冷凝水的形式分离回收，用以再发生稀释蒸汽，从而大大减少污水排放量。
（4）在裂解气的预分馏过程中继续回收裂解气低能位热量。
2）裂解气中的气体杂质裂解气中的气体杂质主要有H2S、CO2、H2O、C2H2、CO。
H2S、CO2无机碱洗或醇胺湿法脱除H2O：3A分子筛吸附脱除C2H2、CO催化加氢脱除。
3-12分离流程的共同点，顺序分离流程，前脱乙烷后加氢流程，前脱丙烷加氢流程的特点优缺点、适用范围。
1）分离流程的共同点：a.裂解气的分离由三个系统构成：气体净化系统，压缩与冷冻系统，精馏分离系统。
中国石油大学030106基本有机原料生产工艺学期末复习题及参考答案
《基本有机原料生产工艺学》课程综合复习资料一、单选题1.乙烯精馏塔是出产品乙烯的塔，因为产品纯度要求比较高，通常在塔顶脱甲烷，在精馏段侧线第（）块板上出产品乙烯，一塔起到两塔的作用。
A.7B.9C.12D.13答案：B2.芳烃车间分离的产品甲苯用途不大，为了避免过剩，通常采用（）方式将其转化成有用的苯和二甲苯。
A.吸附B.萃取C.模拟移动床D.歧化答案：D3.天然气水蒸气转化制合成气的步骤中，通常把脱硫过程放在（）。
A.第一步B.第二步C.第三步D.最后一步答案：A4.在化学工业中，聚酯纤维的发展需要大量的对二甲苯，现实过程中，不仅二甲苯含量有限，而且二甲苯中对二甲苯含量最高也仅能达到（）左右。
A.20%B.23%C.30%D.17%答案：B5.工业上芳烃联合装置的芳烃分馏单元，可实现对不同碳数芳烃的分离，通常设有五个塔，下述（）不包括在其中。
A.苯塔B.甲苯塔C.二甲苯分离塔D.间二甲苯塔答案：D6.深冷分离中，产品乙烯主要在以下四处损失：①冷箱尾气损失，占乙烯总量的（）；馏分中带出②乙烯塔釜液乙烷中带出损失，占乙烯总量的0.400％；③脱乙烷塔釜液C3损失，占乙烯总量的0.284％；④压缩段间凝液带出损失，约为乙烯总量的0.066％。
A.2.95%B.2.25%C.9.25%D.0.25%答案：B7.工业上由天然气制合成气的技术主要有蒸汽转化法和（）氧化法。
A.部分B.完全C.连续D.间隙答案：A8.化学工业发展，除了发展大型的综合性生产企业，使原料、产品和副产品得到综合利用外，提倡设计和开发（）反应；大力发展绿色化工，包括采用无毒、无害的原料、溶剂和催化剂；应用反应选择性高的工艺和催化剂，实现零排放。
A．原子经济性B．低能耗C．高转化率D．无催化剂答案：A9.裂解气重组分中的二烯烃易发生聚合，生成的聚合物沉积在压缩机内，严重危及操作的正常进行。
而聚合速度与温度有关，温度愈高，聚合速度愈快。
蒸汽裂解装置流程
蒸汽裂解装置流程蒸汽裂解装置是一种用于生产乙烯的重要设备，其流程复杂而精细。
本文将详细介绍蒸汽裂解装置的流程，从原料准备到产品分离，一步步解析其中的关键过程。
1. 原料准备蒸汽裂解装置的原料主要是石脑油和轻烃，其中石脑油是重要的裂解原料。
在流程开始前，石脑油会经过预处理，包括脱硫、脱氮、脱酸等步骤，以提高裂解反应的效果和设备的使用寿命。
2. 加热和预分离经过预处理的石脑油首先会被加热至适宜的裂解温度，通常在500-550摄氏度之间。
加热后的石脑油进入预分离器，通过分离器的作用将其中的杂质、重质烃和轻质烃进行分离，以保证后续的裂解反应能够顺利进行。
3. 裂解反应预分离后的石脑油进入反应器，与高温下的蒸汽进行反应，通过热裂解的方式将石脑油中的大分子链裂解为小分子链，生成乙烯等产品。
这个过程需要在高温高压下进行，通常反应温度在800-850摄氏度，压力在0.3-0.5兆帕之间。
4. 产品分离裂解反应生成的混合气体进入分离器，通过分离器内的分馏作用，将乙烯、丙烯等轻质烃与其他重质烃进行分离。
分离器通常采用多级分馏方式，通过不同温度的分馏塔将不同碳数的烃类分离出来，以便进一步提纯和利用。
5. 产品处理分离出的乙烯经过一系列的处理步骤，包括冷却、净化、压缩等，以达到商业化的要求。
冷却过程中，乙烯会被冷却至低温液态，方便后续的操作。
净化过程主要是去除其中的杂质和不纯物质，以提高乙烯的纯度。
最后，乙烯会被压缩至合适的压力，以便进行包装和储存。
6. 副产品利用在蒸汽裂解装置的流程中，除了乙烯之外，还会生成一些副产品，如丙烯、丁烯等。
这些副产品也是有价值的，会被进一步处理和利用。
例如，丙烯可以用于合成丙烯酸、丙烯腈等化工产品，丁烯可以用于合成丁二烯橡胶等。
7. 能源回收蒸汽裂解装置是一个能耗较高的过程，但也有很大的能源回收潜力。
在装置的流程中，通过合理的设计和配置，可以实现热能的回收和再利用。
例如，裂解反应产生的高温废气可以用于预热原料和蒸汽，以减少能源消耗。
化学工艺学_第二版_（米镇涛_著）_课后习题谜底[精品]
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化学工艺学_第二版_(米镇涛_著)_课后习题答案※<习题一>课后习题：1化学工艺学定义、化学工艺学研究范畴、化学工艺学与工程的关系？答：化学工艺学是将化学工程学的先进技术运用到具体的生产过程中，以化工产品为目标的过程技术。
化学工程学主要研究化学工业和其他过程工业生产中所进行的化学过程和物理过程的共同规律，他的一个重要任务就是研究有关工程因素对过程和装置的效应，特别释放大中的效应。
化学工艺学与化学工程学都是化学工业的基础科学。
化学工艺与化学工程相配合，可以解决化工过程开发、装置设计、流程组织、操作原理及方法方面的问题；此外，解决化工生产实际中的问题也需要这两门学科的理论指导。
2现代化学工业的特点？答：特点是：（1）原料、生产方法和产品的多样性和复杂性；（2）向大型化、综合化，精细化发展；（3）多学科合作、技术密集型生产；（4）重视能量的合理利用，积极采用节能工艺和方法；（5）资金密集，投资回收速度快，利润高；（6）安全与环境保护问题日益突出。
补充习题：1现代化学工业的特点是什么？2化学工艺学的研究范畴是什么3简述石油化工原料乙烯的用途？4利用合成气可以合成哪些产品？※<习题二>课后习题：1.生产磷肥的方法是哪两类？答：生产磷肥的两种方法是：石油的主要组成是什么？常、减压蒸馏有哪几类？（1）酸法它是用硫酸或硝酸等无机酸来处理磷矿石，最常用的是硫酸。
硫酸与磷矿反应生成磷酸和硫酸钙结晶，主反应式为（2）热法利用高温分解磷矿石，并进一步制成可被农作物吸收的磷酸盐。
1.答：石油的化合物可以分为烃类、非烃类以及胶质和沥青三大类。
烃类即碳氢化合物，在石油中占绝大部分。
非烃类指含有碳、氢及其他杂原子的有机化合物。
常、减压蒸馏有三类：（1）燃料型（2）燃料—润滑油型（3）燃料—化工型4.石油的一次加工、二次加工介绍答：石油一次加工的方法为常压蒸馏和减压蒸馏。
石油的二次加工方法有：（1）催化重整催化重整的原料是石脑油，催化重整装置能提供高辛烷值汽油，还为化纤、橡胶、塑料和精细化工提供苯、甲苯、二甲苯等芳烃原料以及提供液化气和溶剂油，并副产氢气。
【化学工艺学】2017-复习-1
催化裂化 (catalytic cracking)
催化加氢裂化 (catalytic hydrocracking)
烃类热裂解 （pyrolysis of hybrocarbons）
2.2 化工生产过程及流程
原料预处理
达到所需状态和规格
降低压力有利于增产乙烯，抑制二次反应 产物的生成。
降低压力——减压下操作
？高温裂解 密封问题——安全 ？后续分离部分的压缩操作——能耗
解决办法： 降低烃分压 ——在裂解原料气中添加稀释剂
3.2.3.2 稀释剂
目的：降低烃分压 稀释剂种类: 水蒸气 氢气 惰性气体 优点: 设备在常压或正压操作，安全性高
光管 内翅片 降低管内热阻 延长清焦周期
等径 分支 增大比表面积，传热强度量增加
变径
缓解管内压力的增加
HK-40 HP-4 提高热强度
3.3.2.1 急冷
急冷的目的
终止裂解反应
回收废热
急冷的意义
决定清焦周期，甚至决定裂解炉的周期
影响全装置的能耗和原料的单耗
急冷方式
直接急冷 冷却介质（水、油）与裂解气直接接触，适用
化学反应
反应类型、反应器
产品分离与精制
得到符合规格的产品 回收利用副产物
化工生产过程
如何提高原料的利用率？ 循环流程
如何合理地利用和回收能量？ 放热反应 吸热反应
如何提高能量回收利用的效率？ 不同温位热能
2.3 化工过程的主要效率指标
生产能力和生产强度 化学反应的效率——合成效率 转化率 选择性 收率 平衡转化率和平衡产率
结焦比较严重
第6章 烃类裂解及裂解气分离
Ⅲ、芳烃→无侧链芳烃基本上不易裂解为烯烃有侧链的芳 烃主要是侧链逐步断裂及脱氢，芳环则倾向于脱氢缩合生 成稠环芳烃，直至结焦
Ⅳ、烯烃→大分子的烯烃能裂解为乙烯、丙烯等低级烯 烃，烯烃脱氢生成二烯烃能进一步反应生成芳烃以及焦 裂解易难顺序为： 异构烷烃＞正构烷烃＞环烷烃(C6>C5)>芳烃
2.烃类裂解二次反应
CH2CH2CH2CH=CH2 + C5H12 C长侧链先在侧链中央断裂， 有侧链的环烷烃比无侧链的环烷烃裂解能得到较多的烯烃
Ⅱ、环烷烃脱氢生成芳烃比开环生成烯烃容易 Ⅲ、五碳环比六碳环较难裂解 Ⅳ、环烷烃比链烷烃更易生成焦油、产生焦炭
⑶芳香烃裂解
裂解气
再生载气
去深冷
加热炉
5.脱炔
• 乙炔、甲基乙炔、丙二烯 • 危害：炔烃影响乙烯和丙烯衍生物生产过程 影响催化剂寿命 恶化产品质量 形成不安全因素 产生不希望的副产品 • 要求：乙炔＜5×10-5 丙二烯＜5×10-5 • 脱炔方法：溶剂吸收、催化加氢
溶剂吸收法
• 吸收裂解气中的乙炔 • 同时回收一定量的乙炔 • 常用溶剂 二甲基甲酰胺（DMF）（图3-25） N-甲基吡咯烷酮（NMP） 丙酮 主要根据沸点和熔点及溶解量选择溶剂
3
2.操作条件的影响
⑴常用裂解指标 ⑵操作条件影响 Ⅰ、裂解温度(一次反应产物分布及对二次反应的竞争)
Ⅱ、停留时间(减少二次反应的发生，增加乙烯收率)
Ⅲ、压力(有利于提高一次反应平衡转化率，抑制二次反应)
Ⅳ、稀释剂、烃分压(高温不宜真空操作)
稀释剂降压(惰性气、水蒸汽)
优点 一般采用水蒸汽： ①水蒸汽热容大，稳定炉温 ②水蒸汽易于分离、价廉易得，抑制原料中硫对炉的腐蚀 ③对炉管壁的铁、镍氧化形成氧化膜，抑制生炭反应 ④高温下能与裂解管中积炭、焦反应，有一定的清焦作用 适宜的稀释比
化学工艺学课后习题及课堂提问重点
第三章P112 3-5为了降低烃分压，通常加入稀释剂，试分析稀释剂加入量确定的原则是什么？1、裂解反应后通过急冷即可实现稀释剂与裂解气的分离，不会增加裂解气的分离负荷2、水蒸气热容量大，是系统有较大热惯性，当操作供热不平衡时，可以起到稳定温度的作用，保护炉管防止过热。
3、抑制裂解原料所含硫对镍铬炉管的腐蚀。
4、脱除积碳，炉管的铁和镍能催化烃类气体和生碳反应。
3-9.裂解气预分馏的目的和任务是什么？裂解气中要严格控制的杂质有哪些？这些杂质存在的害处？用什么办法除掉这些杂质，这些处理方法的原理是什么？裂解气预分馏的目的和任务是：1、经预分馏处理，尽可能降低裂解气的温度从而保证裂解气压缩机的正常运转，并降低裂解气压缩的功耗；2、尽可能分馏出裂解气的重组分，减少进入压缩分离系统的负荷；3、将裂解气中的稀释蒸汽以冷凝水的形式分离回收，减少污水的排放用以再发生稀释蒸汽；4、继续回收裂解气低能位热量。
需严格控制的杂质有H2S,CO2，H2O,C2H2，CO等气体，这些杂质对冷分离过程有害，使产品达不到规定标准。
酸性气体的脱除方法：碱洗法、醇胺法，脱水用吸附干燥法，炔烃脱除有催化加氢法和溶剂吸收法。
处理方法的原理1、碱洗法用NaOH作为吸收剂，通过化学吸收使NaOH与裂解气中的酸性气体发生化学反应，脱除酸性气体。
2、醇胺法用乙醇胺作为吸收剂，除去CO2和H2S，是一种物理吸收和化学吸收相结合的方法。
3、脱水吸附法进行干燥，采用分子筛（离子型极性吸附剂）对极性分子特别是水有极大的亲和性，易于吸附。
4、脱炔溶剂吸收和催化加氢将炔烃加氢成烷烃除去。
3-10 压缩气的压缩为什么采用多级压缩？确定段数的依据是什么？答：工业上一般认为经济上合理而技术上可行的裂解气压缩机出口的裂解气压力约为 3.7 MPa，而压缩机的入口压力一般为0.14 MPa，提高入口压力虽可节约压缩机功率，但对裂解反应不利，故为节约能量，采用多级压缩。
石油化工工艺学思考题1
⽯油化⼯⼯艺学思考题1课后习题增加部分英语题型专业（词汇）催化裂化，catalytic cracking加氢裂化，hydrocracking延迟焦化，delayed coking凝析油（Natural gasoline, NGL）、⽯脑油(Naphtha)、轻柴油(Atmospheric gas oil, AGO)、粗柴油(Vacuum gas oil, VGO)、加氢裂化尾油(Hydrogenated tail oil, HOC)苯（Benzene, B），甲苯(Toluene, T)，⼆甲苯(Xylene, X)；⼄烯，ethylene丙烯，propylene丁⼆烯，butadiene邻⼆甲苯（Ortho-xylene, OX）、对⼆甲苯（Para-xylene, PX）、间⼆甲苯(Met-xylene, MX)聚⼄烯，PE，polyethylene;聚氯⼄烯，PVC，polyvinylchlorid聚苯⼄烯，PS，polystyrene思考题（第⼀章）1. 茂名⽯化⼄烯出⼚化⼯商品有三⼤类。
2. 茂名⽯化⼯业区内代表性企业有那些？主营业务？3. 我国⼄烯⼯业概况？思考题（第三章）1根据热⼒学反应标准⾃由焓和化学键如何判断不同烃类的裂解反应难易程度、可能发⽣的裂解位置及裂解产物；解释烷烃、环烷烃及芳烃裂解反应规律，造成裂解过程结焦⽣炭的主要反应是哪些？2 裂解原料性质及评价指标Lummus公司的SRT型裂解炉由I型发展到VI型，它的主要改进是什么？采取的措施是什么？遵循的原则是什么？3 烃类裂解的反应机理？4在原料确定的情况下，从裂解过程的热⼒学和动⼒学出发，为了获取最佳裂解效果，应选择什么样的⼯艺参数（停留时间、温度、压⼒…），为什么？5为了降低烃分压通常加⼊稀释剂，试分析稀释剂加⼊量确定的原则是什么？6裂解⽓出⼝的急冷操作⽬的是什么？可采取的⽅法有⼏种，你认为哪种好，为什么？若设计⼀个间接急冷换热器其关键指标是什么？如何评价⼀个急冷换热器的优劣？7裂解⽓进⾏预分离的⽬的和任务是什么？裂解⽓中要严格控制的杂质有哪些？这些杂质存在的害处？⽤什么⽅法除掉这些杂质，这些处理⽅法的原理是什么？8压缩⽓的压缩为什么采⽤多级压缩？9何为⾮绝热精馏，何种情况下采⽤中间冷凝器或中间再沸器，分析其利弊。
乙烯生产及其产品应用重点内容(广石化)
《乙烯生产及其产品应用》学习重点以“茂名石化乙烯”为例，学习乙烯生产原理、工艺技术、产品应用等根本学问⏹以“茂名石化工业区”为例，学习乙烯下游产业链、产品应用等根本学问⏹第一章茂名石化乙烯概况本章要点茂名乙烯主要产品有哪些？➢“双烯”收率的含义？乙烯收率的含义？➢茂名石化工业区内代表性企业有那些？主营业务？➢我国乙烯工业概况？➢茂名石化乙烯印象？➢1.1茂名乙烯1.1.1茂名乙烯概况生产乙烯106.6万吨，丙烯53.75万吨〔“双烯”收率46.50 %，其中乙烯收率30.95%〕➢化工商品总量302.63万吨〔塑料151.54万吨，合成橡胶10.28万吨，液体化工产品总量140.81万➢吨〕1.1.2乙烯裂解工艺技术示意简图石脑油原料炉COT由820℃～825℃，轻烃原料炉COT由830℃～835℃名称沸点范围, ℃碳原子数加氢裂化尾油hydrogenated tail oil(Heavy oil cracking)HOC＜500 C15～C25 茂名石化 100 万吨/年乙烯工程主要生产装置一览表(共 15 套)生产装置生产力气(万吨/年)主要原料、生产条件主要产品合成橡胶8溶聚丁苯橡胶 /SBS/低顺式聚丁二烯橡胶1.1.3茂名乙烯裂解原料茂名乙烯裂解原料概况凝析油(natural gasoline)NGL ＜150 C2～C9石脑油Naphtha 50～200 C5～C11轻柴油(Atmospheric gas oil)AGO 200～350 C11～C20粗柴油(Vacuum gas oil)VGO 250～350 C15～C202023年茂名炼油自产石脑油：160万吨. 总公司互供石脑油：120万吨.其它：65万吨.〔轻烃：21 万吨；加裂尾油；27万吨；AGO；7万吨〕1#裂解36 乙烯/丙烯/C4/裂解汽油2#裂解64 乙烯/丙烯/C4/裂解汽油1#高压聚乙烯10.5 低密度聚乙烯树脂2#高压聚乙烯25 低密度聚乙烯树脂全密度聚乙烯22 高、中、低密度线型聚乙烯高密度聚乙烯35 高密度聚乙烯1#聚丙烯17 均聚聚丙烯、共聚聚丙烯2#聚丙烯30 均聚聚丙烯裂解汽油加氢64 混合芳烃/C5/裂解重塔底油乙二醇/环氧乙烷10 乙二醇/二乙二醇/环氧乙烷苯乙烯11 苯乙烯丁二烯15 丁二烯MTBE/丁烯-1 4.4/2.3 MTBE/丁烯-1芳烃抽提46 苯/甲苯/二甲苯/抽余油.1.4主要产品茂名石化 100 万吨/年乙烯产品构造万吨/年一、塑料类：145.00 二、合成橡胶类：8.00 4、碳五10.001、薄膜类62.00 1、轮胎类 1.00 5、丁二烯9.152、注塑类23.00 2、鞋材类 6.00 6、抽余碳四9.973、中空类25.00 3、沥青改性类0.50 7、苯9.284、管材类10.00 4、HIPS 改性类0.50 8、甲苯9.445、家电类8.00 三、液体化工类：140.00 9、混合二甲苯8.406、纤维类12.00 1、苯乙烯10.00 10、碳九8.007、电缆类 3.00 2、乙二醇8.89 11、裂解焦油14.528、渔网丝 2.00 3、环氧乙烷 1.78 12、其他40.571.1.4.1、塑料类1#、2#高压聚乙烯(合计35万吨/年)、1#、2#聚丙烯(合计47万吨/年)、高密度聚乙烯(35万吨/年)、全密度聚乙烯(22万吨/年)。
裂解气预分馏的作用
裂解气预分馏的作用裂解气预分馏过程在石化工业中扮演着至关重要的角色。
这一环节主要涉及裂解炉出口的高温裂解气经过废热锅炉、急冷器、洗涤塔等一系列设备的处理，目的是分离出重组分。
下面将详细探讨裂解气预分馏的几个关键作用：裂解气预分馏的核心目标之一是降低裂解气的温度。
通过这一过程，可以确保裂解气压缩机的正常运转，并显著降低其功耗。
压缩机是裂解气处理流程中的重要设备，其效率与稳定性直接影响到整个生产线的运行。
降低其工作温度不仅有助于提高压缩机的效率，还能延长其使用寿命，降低维护成本。
预分馏处理能够将裂解气中的重组分尽可能地分馏出来。
这些重组分可能包括一些高沸点的物质，如果让其直接进入压缩分离系统，会增加系统的负担，影响其正常运行。
通过预分馏，可以减轻后续分离系统的压力，使整个流程更为顺畅。
此外，裂解气中的稀释蒸汽在预分馏过程中被有效地分离并回收。
这些蒸汽以冷凝水的形式被分离出来，并循环用于再发生稀释蒸汽。
这一过程不仅提高了蒸汽的利用率，而且大大减少了污水的排放量，从而降低了环境污染。
预分馏过程中还进一步回收了裂解气的低能位热量。
这些热量可以被有效地利用，例如用于急冷油回收的热量可以发生稀释蒸汽，而由急冷水回收的热量则可用于分离系统的工艺加热。
这种能量的再利用有助于提高整个过程的能效，减少能源浪费。
裂解气预分馏在石化工业中起到了多重作用。
它不仅有助于降低压缩机的工作温度和功耗，还能有效地分离和回收重组分以及低能位热量。
这一过程不仅提高了生产效率，还为环境保护和能源的可持续利用做出了贡献。
在未来，随着技术的不断进步，预分馏技术有望在能效和环保方面发挥更大的潜力，为石化工业的可持续发展提供有力支持。
石油化工工艺学(邹长军) 第4章
4.4裂解气的分离
乙烯裂解工艺： 乙烯裂解工艺：
裂解气的预分馏 裂解气的分离： 裂解气的分离： 净化（酸性气体的处理、水的脱除、炔烃脱除） 净化（酸性气体的处理、水的脱除、炔烃脱除） 裂解气的压缩 裂解气制冷 裂解气精馏。 裂解气精馏。
表2 评价参数对比表
参数 名称 PONA 氢含量 K 作用 适合评价 何种原料 石脑油， 石脑油，柴油 各种原料都适合 主要是液体原料 高乙烯产率原料 烷烃含量高， 烷烃含量高，芳烃含 量低 氢含量高， 氢含量高，氢碳比低 高特性因数
粗略表征化学特性 反映原料潜在乙烯含 量 反映原料方向性强弱 反映烷烃支链和直链 比例大小， 比例大小，芳香性的 大小
9.514× 9.514×10-7 1.389× 1.389×10-6 1.872× 1.872×10-6 2.397× 2.397×10-6 2.968× 2.968×10-6
5.486× 5.486×10-7 2.194× 2.194×10-7 9.832× 9.832×10-8 4.886× 4.886×10-8 2.644× 2.644×10-8
石油化工工艺学
裂解过程中的结焦生碳反应
（1）烯烃经过炔烃中间阶段而生碳
CH2 CH2 -H CH2 CH -H CH CH -H CH C -H C C
-H Cn
碳的析出有两种可能： 碳的析出有两种可能： 一种可能是在气相中析出，一般约需900～1000oC以上 一种可能是在气相中析出，一般约需900～ 900 温度，它经过两步：一是碳核的形成(核晶过程) 温度，它经过两步：一是碳核的形成(核晶过程)，二是碳 核增长为碳粒。 核增长为碳粒。 另一种可能是在管壁表面上沉积为固体碳层。 另一种可能是在管壁表面上沉积为固体碳层。 此外，在金属和金属氧化物存在下，乙炔更易生碳。 此外，在金属和金属氧化物存在下，乙炔更易生碳。
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两种除酸法的比较 缺优点点
碱洗法 碱碱不洗可再法生
消耗大 适除于酸酸彻含底量低
黄油问题 废水处理量大
乙醇胺法 乙醇胺法
吸收剂可再生 适用设酸备含要量求高高 吸收双烯烃再生易聚合
两段碱洗工艺流程
乙醇胺脱出酸性气工艺流程
脱水
水分的危害 在压缩系统，在段间冷凝过程分离出部分水分在低温分离系统结冰、水烃合物结晶，堵塞设备及管道 脱水要求
酸性气体的危害
裂解气分离装置
干冰堵塞管道 催化剂中毒
下游加工装置
产品达不到规定 聚合等过程催化剂中毒
脱除酸性气体的方法
碱洗法 NaOH为吸收剂 化学吸收
CO2+2NaOH H2S+2NaOH
Na2CO3+H2O Na2S+2H2O
乙醇胺法 一乙醇胺（MEA）和二乙醇胺（DEA）吸收剂
化学、物理吸收结合
一般工业上采用间接急冷
急冷方式比较
直接急冷
设备费少 操作简单 传热效果好 产生大量含油污水， 难分离 不能回收高品位的热能
间接急冷
回收高品位的热能 能量利用合理 无污水 不如直接方式中冷热物流接触空间大 结焦比较严重
不同裂解原料的急冷方式
裂解原料
稀释蒸汽含 急冷负荷 重组分液体产 结焦
量
物含量
间接急 油直冷 冷
水直冷
乙、丙 丁烷
石脑油
较少 中等
较小
较少
中等
中等
较不易 较易
轻柴油
较多
较大
很多
较易
重柴油
很多
很大
很多
很易
急冷换热器工艺要求
传热强度大 能够承受大压差和热量传递所引起的温差 便于清焦
使裂解气在0.01~0.1s内骤冷至露点左右 (但不能低于露点。为什么？)
油蒸汽在露点及低于露点时，容易冷凝聚集在急冷换热器的管壁上，在高温裂解气长期作用下，容 易结焦。
– 裂解重质燃料油 360℃以上馏分 相当于常压重油馏分 闪点应控制在100℃以上
裂解燃料油
裂解燃料油是指沸点在200℃以上的重组分。 其中：200-360℃裂解轻质燃料油，但大部分为杂环芳烃，其中，烷基萘含量较高，可作为脱烷基制
萘的原料。 沸程在360℃以上称为裂解重质燃料油，除作燃料外，由于裂解重质燃料油的灰分低，是生产碳黑的
经一段加氢可作为高辛烷值汽油组分
进行两段加氢经芳烃抽提分离芳烃产品
全部加氢 C5 C6~C8 C9-204℃ 思考:为啥裂解汽油中的芳烃含量较高？
裂解燃料油 烃类裂解副产的沸点在200℃以上的重组分 分类及控制指标 – 裂解轻质燃料油 200~360℃馏分 相当柴油馏分 闪点应控制在70~75℃以上
压差 原料进出口的温差不变，若燃料消耗量增加，则说明传热性差，应是结焦严重，热能利用率低 裂解产物中乙烯的含量下降
结焦的后果
传热系数下降（热量利用率低） 压差升高（设备阻力增大） 乙烯收率下降 能耗增大
工业上清焦的方法
停炉清焦：切断进料及出口，用惰性气体或水蒸气清扫管线，再用空气和水蒸气烧焦 在线清焦：交替裂解法和水蒸气、氢气清焦法。切换物料 其它方法：加入助剂，起到抑制作用
良好原料。 思考：为什么裂解重质燃料油的灰分低？
3.4.4 裂解气的净化 酸性气体的脱除
酸性气体的来源
CO2，H2S和其他气态硫化物
①
气体裂解原料带入的气体硫化物和CO2
②
液体裂解原料中所含的硫化物高温氢解生成的CO2和H2S
③
结炭与水蒸气反应生成CO和CO2
④
当裂解炉中有氧进入时，氧与烃类反应生成CO2
溶剂吸收法
吸收裂解气中的乙炔 同时回收一定量的乙炔 常用的溶剂
二甲基甲酰胺（DMF） N-甲基吡咯烷酮（NMP） 丙酮 沸点和熔点也是选择溶剂的重要指标
④
急冷油用于发生稀释蒸汽
⑤
急冷水用于分离系统的工艺加热
3.4.2 预分馏主要过程--急冷
急冷的目的
终止裂解反应
回收废热
急冷的意义
决定清焦周期，甚至决定裂解炉的周期
影响全装置的能耗和原料的单耗
急冷方式
直接急冷 冷却介质（水、油）与裂解气直接接触，适用于极易结焦的重质烃
间接急冷 急冷锅炉 废热锅炉 用换热器回收大量的热量，冷却介质用高压水，以提高蓄热能力
600～700×10-6 →1×10-6以下 方法
吸附干燥 吸附剂：3A分子筛
脱炔
乙炔 甲基乙炔 丙二烯 危害
炔烃影响乙烯和丙烯衍生物生产过程 影响催化剂寿命 恶化产品质量 形成不安全因素 产生不希望的副产品
脱炔要求 乙炔＜5×10－5，丙二烯＜ 5×10－5
脱炔方法 溶剂吸收法和催化加氢法
减少急冷换热器结焦的措施
控制停留时间 一般控制在0.04s以下
控制裂解气冷却温度不低于其露点 急冷换热器出口温度 T出 = 0.56TB + α
α=340~420(随裂解深度加深而增大)
结焦与清焦
结焦的判断 在进料量不变的情况下，检查进料压力的变化，因为进料压差与设备压差有关，而结焦则影响
①
尽可能降低裂解气的温度
②
尽可能分馏出裂解气的重组分
③
在裂解气的预分馏过程中将裂解气中的稀释蒸汽以冷凝水的形式分离回收，用以
再发生稀释蒸汽
④
继续回收裂解气低能位热量
预分馏过程的作用
①
保证裂解气压缩机的正常运转，并降低裂解气压缩机的功耗，减少进入压缩分离系统的进料负
荷
②
大大减少污水排放量
③
合理的热量回收
裂解气的分馏与净化
1
Hale Waihona Puke 3.4 裂解气的分馏与净化
预分馏的目的与任务 急冷与急冷换热器 结焦与清焦 预分馏工艺过程 裂解汽油与裂解燃料油
将裂解炉出口的高温裂解气中的重组分，如燃料油、裂解汽油、水分等通过冷却手段进行分馏， 再送至下一步压缩、净化、深冷分离工段
3.4.1 预分馏的目的和任务
稀释蒸汽发生器
80℃
油水分离器
裂解汽油
950～1050℃
馏分油裂解装置裂解气预分馏过程
220～300℃
100～110℃
180～200℃
3.4.3 裂解汽油与裂解燃料油
裂解汽油 C5至沸点204℃以下的所有裂解副产物 其组成与原料油性质和裂解条件有关
表3-26 裂解汽油组成举例 特点：芳烃含量高，但也含有不饱和烃。 用途
清焦的化学反应和控制指标
C + O2 2C + O2 C + H2O
CO2 + Q 2CO + Q CO + H2+ Q
出口干气中CO+CO2含量低于 0.2%~0.5% 清焦结束
预分馏工艺过程
轻烃裂解装置的预分馏流程
原料
800～900℃ 裂解炉
200～300℃ 废热锅炉
急冷水 水洗塔
冷 却
裂解气 40℃