乙烯裂解生产原理和重要技术
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裂解温度：600℃～800℃
一次反应：由原料裂解生成乙烯、丙 烃类裂解反应 烯的反应
二次反应：一次反应产物的再反应
（一）链烷烃类裂解的一次反应
1. 链烷烃裂解的一次反应
链烷烃裂解的一次反应主要有二：
（1）脱氢反应 这是碳氢键的断裂反应，生成碳原子 数相同的烯烃和氢，其通式如下：
CnH2n+2
CnH2n+H2
裂解原料的主要来源
天然气加工厂轻烃 炼油厂加工产品
（一）轻烃
• 天然气：
• 蕴藏在地层深处的可燃性气体，主要组成： 甲烷（占85~95%）、乙烷、丙烷等低分子量烷烃， 少量CO2、N2、H2S等非烃成分。
天然气
气田气：来自于天然气井的气体，其中甲烷含量 较高（≥90%），乙烷、丙烷含量较少。
伴生气：在石油开采中与石油伴生的天然气，故又 称油田伴生气。伴生气和气井气相比含有更多的乙 烷及更重组分。
抽余油：60～130℃的馏分经重整、抽提芳烃后 的剩余油，主要是C6～C8烷烃和环烷烃。
（2）煤油：沸程为130～300℃的直馏馏分油
轻柴油：200～350℃直馏馏分油。
（3）柴油
重柴油：250～400℃直馏馏分油。
减压柴油（VGO）减压蒸馏得到的350～500℃ 直馏馏分油。
世界乙烯原料结构
项目 石脑油 乙烷 丙烷
按2005年统计，我国乙烯产量（698.8万吨）只占世界乙烯 产量（11733万吨）约6％，而我国人口占世界人口的20％。
我国自从60年代引进乙烯装置以来，特别是70年代先后从 国外引进一批技术先进、规模较大的乙烯装置，在北京燕山、 大庆、齐鲁、南京杨子、上海等地分别建成了年产30万吨乙 烯装置，到21世纪初，已大都扩建成60～100万吨/年的规模， 总产量已达约600万吨/年以上。以下是我国乙烯生产能力在 60万吨以上的企业。
• 乙烯的技术水平、产量、规模标志着一个国家石油化学工 业发展水平。
• 乙烯装置生产的 三烯---乙烯、丙烯、丁二烯 三苯---苯、甲苯、二甲苯
是其它有机原料和三大合成材料的基础原料。
随着世界石油化学工业的飞速发展，世界各国对乙 烯的需求也逐年增加，世界乙烯生产能力也不断增加， 到2005年世界乙烯生产能力的增长情况见下表。
我国乙烯生产能力在60万吨以上的企业
厂名
原料（原料）
燕山石化化工一厂
轻柴油
上海石化烯烃厂 常压和减压轻柴油
齐鲁石化烯烃厂 常压和减压轻柴油 扬子石化烯烃厂 常压和减压轻柴油
大庆
轻烃
茂名石油化工公司 石脑油和轻柴油
吉林化学工业公司 石脑油和轻柴油
设计能力 （万吨/年）
80 100 90 80 60
200
5.2 裂解流程及裂解炉
5.2.1 裂解反应
烃类裂解是指烃在高温下（600~800℃）发生碳氢键和碳 碳键的断裂，一般可分为一次反应和二次反应。一次反应，即 由原料烃（特别是烷烃）经裂解生成乙烯和丙烯的反应。二次 反应，即一次反应的生成物进行进一步的反应生成多种产物， 甚至最后生成焦或碳。这类反应不仅消耗了原料，降低了烯烃 的产率，而且反应生成的焦和碳又会堵塞设备和管道，影响裂 解操作的稳定，所以这一类反应是我们不希望发生的。
70
我国已经获批建设的大型乙烯项目
浙江镇海石化100万吨/年乙烯工程，总投资215亿元，2009年建 成； 福建泉州80万吨/年乙烯工程，总投资266亿元，2008年建成； 天津石化100万吨/年乙烯工程，总投资201亿元，2008年建成； 四川成都80万吨/年乙烯工程，总投资210亿元，2010年建成； 兰州60万吨/年乙烯改造工程，总投资63亿元，2006年建成； 新疆独山子石化100万吨/年乙烯工程，总投资262亿元，2008年 建成 。
年份 生产能力（亿吨/年）
2002年 2003年 2004年 2005年 1.094 1.108 1.129 1.173
到2007年世界乙烯生产能力达到1.25亿吨，预计2010年将 达到1.45亿吨。
由上表可以看出，世界乙烯生产能力每年以1%～4%的速度 递增。
我国乙烯产量以11.6％的速度递增，如果将每年进口的乙烯 衍生物折算成乙烯量，乙烯递增量则达30％。
气田气和油田气经过天然气加工厂（轻烃回收站） 将甲烷分离出来，剩下的甲烷以上组分即可作为裂解 制乙烯的原料。
目前国内以轻烃为原料的装置为：中原乙烯、广州乙烯、 天津石化等。
（二）炼油装置的裂解原料
直馏汽油（石脑油）：初馏点～200℃的常压原 油馏分。
（1）轻油 拔头油：从初馏点～130℃的馏分油中拔出的＜ 60℃的馏分。
我国乙烯供需现状和预测
近十多年来我国乙烯工业发展较快，1998～2003年能力和产 量年增长率分别为5.83%和10.17%以上，同期进口乙烯下游产 品折乙烯后的当量消费年均增长达15.9%，自给率由1998年的 48.6%下降到2003年的37.8%，进口依存度逐年增长。乙烯需 求预测如下表 。
生产能力 （万吨/年）
当量需求 (万吨/年)
自给率(%)
2005年 888.5 1850
48
2010年 1400 2500-2600 56-53.8
2020年 2000 3700-4100 54-48
5.1 乙烯装置的主要生产原料
• 裂解原料的来源主要有两个方面，一是天然 气加工厂的轻烃，如乙烷、丙烷、丁烷、天然汽 油等，二是炼油厂的加工产品，如炼厂气、汽油 、煤油、柴油、重油、渣油等。
源自文库
1995 52.4 27.6 9.4
2000 52.2 28.0 10.0
柴油 丁烷 其它
1995 6.3 3.3 1.0
2000 6.3 2.8 0.7
目前世界乙烯原料结构中，石脑油仍占主要地位，2003年 全球乙烯原料结构:石脑油 47.5%、轻烃 36.3%、柴油 4.6%、 其他 11.6%。
乙烯裂解生产原理和重要技术
本章主要内容
• 5.1 乙烯装置的主要生产原料 • 5.2 裂解流程及裂解炉 • 5.3 裂解产物的深冷分离 • 5.4 乙烯装置的主要产品 • 5.5 乙烯工业采用的几个重要技术
引言
• 石油化学工业是国民经济的基础工业,是重要的原材料工 业。
• 乙烯生产技术是石油化工的核心技术，乙烯装置是石油化 工的核心装置。
一次反应：由原料裂解生成乙烯、丙 烃类裂解反应 烯的反应
二次反应：一次反应产物的再反应
（一）链烷烃类裂解的一次反应
1. 链烷烃裂解的一次反应
链烷烃裂解的一次反应主要有二：
（1）脱氢反应 这是碳氢键的断裂反应，生成碳原子 数相同的烯烃和氢，其通式如下：
CnH2n+2
CnH2n+H2
裂解原料的主要来源
天然气加工厂轻烃 炼油厂加工产品
（一）轻烃
• 天然气：
• 蕴藏在地层深处的可燃性气体，主要组成： 甲烷（占85~95%）、乙烷、丙烷等低分子量烷烃， 少量CO2、N2、H2S等非烃成分。
天然气
气田气：来自于天然气井的气体，其中甲烷含量 较高（≥90%），乙烷、丙烷含量较少。
伴生气：在石油开采中与石油伴生的天然气，故又 称油田伴生气。伴生气和气井气相比含有更多的乙 烷及更重组分。
抽余油：60～130℃的馏分经重整、抽提芳烃后 的剩余油，主要是C6～C8烷烃和环烷烃。
（2）煤油：沸程为130～300℃的直馏馏分油
轻柴油：200～350℃直馏馏分油。
（3）柴油
重柴油：250～400℃直馏馏分油。
减压柴油（VGO）减压蒸馏得到的350～500℃ 直馏馏分油。
世界乙烯原料结构
项目 石脑油 乙烷 丙烷
按2005年统计，我国乙烯产量（698.8万吨）只占世界乙烯 产量（11733万吨）约6％，而我国人口占世界人口的20％。
我国自从60年代引进乙烯装置以来，特别是70年代先后从 国外引进一批技术先进、规模较大的乙烯装置，在北京燕山、 大庆、齐鲁、南京杨子、上海等地分别建成了年产30万吨乙 烯装置，到21世纪初，已大都扩建成60～100万吨/年的规模， 总产量已达约600万吨/年以上。以下是我国乙烯生产能力在 60万吨以上的企业。
• 乙烯的技术水平、产量、规模标志着一个国家石油化学工 业发展水平。
• 乙烯装置生产的 三烯---乙烯、丙烯、丁二烯 三苯---苯、甲苯、二甲苯
是其它有机原料和三大合成材料的基础原料。
随着世界石油化学工业的飞速发展，世界各国对乙 烯的需求也逐年增加，世界乙烯生产能力也不断增加， 到2005年世界乙烯生产能力的增长情况见下表。
我国乙烯生产能力在60万吨以上的企业
厂名
原料（原料）
燕山石化化工一厂
轻柴油
上海石化烯烃厂 常压和减压轻柴油
齐鲁石化烯烃厂 常压和减压轻柴油 扬子石化烯烃厂 常压和减压轻柴油
大庆
轻烃
茂名石油化工公司 石脑油和轻柴油
吉林化学工业公司 石脑油和轻柴油
设计能力 （万吨/年）
80 100 90 80 60
200
5.2 裂解流程及裂解炉
5.2.1 裂解反应
烃类裂解是指烃在高温下（600~800℃）发生碳氢键和碳 碳键的断裂，一般可分为一次反应和二次反应。一次反应，即 由原料烃（特别是烷烃）经裂解生成乙烯和丙烯的反应。二次 反应，即一次反应的生成物进行进一步的反应生成多种产物， 甚至最后生成焦或碳。这类反应不仅消耗了原料，降低了烯烃 的产率，而且反应生成的焦和碳又会堵塞设备和管道，影响裂 解操作的稳定，所以这一类反应是我们不希望发生的。
70
我国已经获批建设的大型乙烯项目
浙江镇海石化100万吨/年乙烯工程，总投资215亿元，2009年建 成； 福建泉州80万吨/年乙烯工程，总投资266亿元，2008年建成； 天津石化100万吨/年乙烯工程，总投资201亿元，2008年建成； 四川成都80万吨/年乙烯工程，总投资210亿元，2010年建成； 兰州60万吨/年乙烯改造工程，总投资63亿元，2006年建成； 新疆独山子石化100万吨/年乙烯工程，总投资262亿元，2008年 建成 。
年份 生产能力（亿吨/年）
2002年 2003年 2004年 2005年 1.094 1.108 1.129 1.173
到2007年世界乙烯生产能力达到1.25亿吨，预计2010年将 达到1.45亿吨。
由上表可以看出，世界乙烯生产能力每年以1%～4%的速度 递增。
我国乙烯产量以11.6％的速度递增，如果将每年进口的乙烯 衍生物折算成乙烯量，乙烯递增量则达30％。
气田气和油田气经过天然气加工厂（轻烃回收站） 将甲烷分离出来，剩下的甲烷以上组分即可作为裂解 制乙烯的原料。
目前国内以轻烃为原料的装置为：中原乙烯、广州乙烯、 天津石化等。
（二）炼油装置的裂解原料
直馏汽油（石脑油）：初馏点～200℃的常压原 油馏分。
（1）轻油 拔头油：从初馏点～130℃的馏分油中拔出的＜ 60℃的馏分。
我国乙烯供需现状和预测
近十多年来我国乙烯工业发展较快，1998～2003年能力和产 量年增长率分别为5.83%和10.17%以上，同期进口乙烯下游产 品折乙烯后的当量消费年均增长达15.9%，自给率由1998年的 48.6%下降到2003年的37.8%，进口依存度逐年增长。乙烯需 求预测如下表 。
生产能力 （万吨/年）
当量需求 (万吨/年)
自给率(%)
2005年 888.5 1850
48
2010年 1400 2500-2600 56-53.8
2020年 2000 3700-4100 54-48
5.1 乙烯装置的主要生产原料
• 裂解原料的来源主要有两个方面，一是天然 气加工厂的轻烃，如乙烷、丙烷、丁烷、天然汽 油等，二是炼油厂的加工产品，如炼厂气、汽油 、煤油、柴油、重油、渣油等。
源自文库
1995 52.4 27.6 9.4
2000 52.2 28.0 10.0
柴油 丁烷 其它
1995 6.3 3.3 1.0
2000 6.3 2.8 0.7
目前世界乙烯原料结构中，石脑油仍占主要地位，2003年 全球乙烯原料结构:石脑油 47.5%、轻烃 36.3%、柴油 4.6%、 其他 11.6%。
乙烯裂解生产原理和重要技术
本章主要内容
• 5.1 乙烯装置的主要生产原料 • 5.2 裂解流程及裂解炉 • 5.3 裂解产物的深冷分离 • 5.4 乙烯装置的主要产品 • 5.5 乙烯工业采用的几个重要技术
引言
• 石油化学工业是国民经济的基础工业,是重要的原材料工 业。
• 乙烯生产技术是石油化工的核心技术，乙烯装置是石油化 工的核心装置。