管式裂解炉优缺点
管式炉催化裂解
管式炉催化裂解一、用途及特点1、实验室管式炉催化裂解是测定石油烃类裂解反应和其他有机物裂解反应过程的有效手段，能根据实验结果找出最适宜的操作条件，给工业操作提供可靠的参考数据，同时为放大提供必要的参数。
2、该反应器内部装有催化裂解催化剂，内部插入热电偶套管，能测定床内任意位置的温度，结构简单，流程紧凑，反应操作灵活，性能可靠。
装置是教学、科研、工业设计必备的设备之一。
（注：1.若反应器内装催化裂化催化剂，可进行催化裂化反应；2.原料可以根据催化剂的性能自己选择。
）3、装置可根据用户的使用要求进行组合，如：原料为气体、液体、气液混合物，进料方式可以从反应管上部进入（普通流程），亦可从反应管下部进入（特殊流程），不同进料方式在冷凝器的安装位置上也不同，使用中可方便地改变各接口位置，以达到所需要的操作方式。
4、教学实验采用普通上加料的流程，不能改变加料位置。
5、化工操作工中级培训及考核：操作工、仪表工、设备维修工等。
二、技术指标1、最大使用压力0.25Mpa；热电偶套管φ3mm，热电偶φ1.5mm，K型；2、管式炉φ12-18mm，四段加热自动控制，各段加热功率1.5KW，最高使用温度800℃；3、预热器直径20mm ，长400mm. 加热功率1KW；4、湿式流量计：2L；5、两台电磁泵，流量0.079-0.79L/h ；6、色谱仪GC7700，TCD、FID双检测器；7、带控制、采集软件，可控制与采集系统温度数据；三、技能要求1、了解石油烃类在管式炉高温条件下，热裂解的工作原理；巩固所学的有关动力学方面的知识。
2、掌握设备中的液体加料系统的操作；3、在操作中学会控制液体空速、反应温度和开停车的方法；4、掌握温度的计算机数据采集和控制方法；掌握获的反应动力学数据的方法和手段。
5、学会动力学数据的处理方法；根据动力学方程求出相应的参数值。
四、流程与面板示意图1、装置流程见图1。
图1、流程示意图2、面板布置见图2。
探析裂解炉热效率的影响因素及改进措施
探析裂解炉热效率的影响因素及改进措施裂解炉是石化工业中最重要的设备之一，主要用于裂解原油和其他烃类物质以生产乙烯、丙烯、丁二烯等重要的化学品。
裂解炉的热效率是影响生产效益的关键因素之一。
因此，了解裂解炉热效率的影响因素及改进措施对于石化企业提高生产效益和降低能源消耗具有非常重要的意义。
裂解炉热效率主要受以下几种因素影响：1. 热负荷热负荷是指裂解炉需要消耗的热量，主要来自于加热炉管和反应筒。
热负荷与原料流量、炉内温度和压力有关，通常随着热负荷增加，裂解炉的热效率会降低。
2. 吸热反应在裂解过程中，一些反应是吸热反应，如烷烃裂解成烯烃和芳香烃，会吸收大量热量。
这些反应不仅会导致反应温度下降，还会消耗炉内的热量，从而降低裂解炉的热效率。
3. 炉口损失炉口是裂解炉与环境相连的部分，是热量流失的主要区域之一。
炉口损失主要来自于气体的泄漏和流动以及炉内的温度梯度。
因此，在炉口处采取合适的保温措施和防止气体泄漏可以有效地降低炉口损失。
4. 热交换效率裂解炉内部存在多个管壳式换热器，这些设备可以回收一部分热量并将其传递给其他工艺设备。
如果这些换热器的热交换效率低下或积垢严重，就会导致热量的浪费和能源消耗的增加。
为了改善裂解炉的热效率，可以采取以下措施：1. 优化操作条件通过合理的操作控制，可以使裂解炉在适当的温度和压力范围内运行，避免吸热反应的发生，从而提高热效率。
同时，加强炉内的温度和压力控制可以减少炉口损失和热负荷。
2. 保温和防漏在裂解炉的炉口和其他热量流失部位采取保温措施可以降低热量的流失。
另外，加强气体管道的密封和增加压力控制也可以防止气体的泄漏。
3. 换热器的清洗和维护定期清洗和维护管壳式换热器可以避免积垢和龟裂导致的热交换效率下降，从而提高热效率。
总之，裂解炉的热效率是影响石化企业生产效益和能源消耗的重要因素，采取上述措施可以有效地提高裂解炉的热效率，减少能源消耗和环境污染。
乙烯裂解炉的结构、分类、特点、节能技术，只要这一文就够了！
乙烯裂解炉的结构、分类、特点、节能技术，只要这一文就够了！导语乙烯是石油化工产业的核心，乙烯裂解炉是乙烯生产装置的核心设备，主要作用是把天然气、炼厂气、原油及石脑油等各类原材料加工成裂解气，并提供给其它乙烯装置，最终加工成乙烯、丙烯及各种副产品。
乙烯裂解炉结构裂解炉一般由对流段、辐射段和急冷系统3部分构成。
反应所需的高位热能是在辐射段通过燃烧器燃烧燃料的方式提供。
对流段的目的是回收高温烟气余热，以用来气化原料，并将其过热至横跨温度，送入辐射段进行热裂解；多余的热量用来预热锅炉给水和过热由急冷锅炉系统产生的高压蒸汽。
裂解炉对流段每一组盘管主要由换热炉管(光管或翅片管)通过回弯头组焊而成，端管板和中间管板支持起炉管，有些盘管的进出口通过集箱汇集到一起。
每一组盘管的四周再组对上炉墙，则构成一个模块。
急冷锅炉系统的作用是回收离开辐射段的高温裂解气的能量以产生饱和超高压蒸汽。
燃烧热中约42%在辐射段提供反应热和升温，约51.5%在对流段被回收，约1.5%为热损失，其余为排烟损失。
乙烯裂解炉的分类乙烯裂解炉的种类从技术上可分为双辐射室、单幅射室及毫秒炉。
从炉型上可分为CBL裂解炉、SRT型裂解炉、USC型裂解炉、KTI GK 裂解炉、毫秒裂解炉、Pyrocrack型裂解炉。
CBL型裂解炉CBL炉是我国在20世纪90年代，北京化工研究院、中国石化工程建设公司、兰州化工机械研究院等多家单位，相继开发的高选择性裂解炉。
CBL裂解炉的对流段设置在辐射室上部的一侧，对流段顶部设置烟道和引风机。
对流段内设置原料、稀释蒸汽、锅炉给水预热、原料过热、稀释蒸汽过热、高压蒸汽过热段。
稀释蒸汽的注入：二次注汽的为I、Ⅱ型，一次注汽的为Ⅲ型。
主要特点是将对流段中稀释蒸汽与烃类传统方式的一次混合改为二次混合新工艺。
一次蒸汽与二次蒸汽比例应控制在适当范围内。
采用二次混合新工艺后，物料进入辐射段的温度可提高50℃以上。
这样，当裂解深度不变时，裂解温度可降低5℃-6℃，辐射段烟气温度可相应降低20℃-25℃，最高管壁温度下降14℃-20℃，全炉供热量可降低约10％。
化学工艺学-6烃类裂解及裂解气分离
C2H4+H2
ΔGo=8.87KJ/mol
问：乙烷热裂解能否得到乙烯和氢，需采取什么措施？ 判断化学反应能否自发进行的判据不是ΔGo ，而是 ΔG，根据经验，当ΔGo ≈40KJ/mol时，已不能通过改变条件实 现ΔG <0，乙烷不发生脱氢反应。
6.1.3 裂解过程的动力学分析
1.反应机理
2.反应动力学
以乙烷裂解为例：
K K K P 3 P 1 P 2 乙烷 乙烯 乙炔 碳
温度，K
K
p1
K
p2
K
K p1 , T
p3
K p 1 ,1100
,T K p 2 ,1100
p2
K
1100 1200 1300 1400 1500
1.675 6.234 18.89 48.86 111.98
如何确定合理的裂解深度
选定T→确定θ （ θ 不能太短） 确定合理的裂解深度 选定 θ→确定T （ T 不能太高）
Ⅱ）温度的限制
反应温度T ↑,炉管管壁温度Tw ↑
Cr25Ni20耐热合金 钢Tmax<1100℃ Cr25Ni35耐热合金 钢Tmax<1150℃
一般管式炉解炉出口温度<950℃
Ⅲ）热强度限制
6.2 原料性能指标及工艺参数
6.2.1 原料性质指标及其对裂解过程的影响
① 族组成-PONA值 1）P-Paraffin 烷烃 3）N-Naphthene 环烷烃 2）O-Olefin 烯烃 4）A-Aromatics 芳烃
根据上述种烃类裂解成烯烃的能力规律： ① 原料越轻，含P越多，乙烯收率越高，轻柴油最理想。 ② 随烃分子量增加，N+A含量升高，乙烯收率下降，液态 裂解产物收率升高 ③ 不希望A高，O高，∵易生焦
管式裂解炉
请收集热裂解法反应设备——管式炉的结构，并从烃类裂解生产烯烃的角度出发，比较各反应设备的优缺点。
热裂解法反应设备有：1.短停留时间炉2.凯洛格毫秒裂解分区域裂解炉3.超选择性裂解炉4.林德－西拉斯裂解炉5.超短停留时间裂解炉6.除了上述几种主要炉型外，工业上曾得到应用的还有日本三菱倒梯台炉（采用椭圆形裂解反应管）、法国石油研究院(IFP)的梯台炉、美国福斯特-惠勒梯台炉、多区炉等，但这些炉子现已很少为生产厂采用。
结构：管式裂解炉通常由对流室和辐射室两部分组成。
一般是两炉子对称组合成门字形结构，采用自然或强制排烟系统。
对流室内设有水平放置的数组换热管以预热原料、工艺稀释用蒸汽、急冷锅炉进水以及过热高压蒸汽等。
辐射室由耐火砖（里层）、隔热砖(外层)砌成。
新型炉也有的使用可塑耐火水泥作为耐火材料。
裂解炉管悬吊在辐射室中央。
这是管式裂解炉的核心部分，裂解反应管的结构及尺寸随炉型而变。
炉膛的侧壁和底部安装有燃烧器以加热反应管。
裂解反应产物离开反应管后立即进入急冷锅炉，被高压水骤冷以中止反应并生产10～12MPa的高压蒸汽，从而回收热能。
急冷锅炉随裂解炉型而有所不同。
1.短停留时间炉（图1）是鲁姆斯公司在60和70年代开发的炉型（SRT）,有三种:即SRT-Ⅰ、SRT-1Ⅱ及SRT-Ⅲ型（图2），其中SRT-Ⅱ又可分为高选择性(HS)和高生产能力 (HC)两种。
SRT-Ⅰ型由等径管组成；SRT-Ⅱ及SRT-Ⅲ则为前细后粗的变径管，四股平行进料以强化前期加热，缩短停留时间和后期降低烃分压,从而提高选择性,增加乙烯产率。
2.凯洛格毫秒裂解分区域裂解炉凯洛格毫秒裂解炉MSF(Milli Second Furnace)美国凯洛格公司（M.Kelogg co.）在60 年代开始研究此种炉型，1978年开发成功。
在高裂解温度下，使物料在炉管内的停留时间缩短到0.05～0.1s（50～100ms），是一般裂解炉停留时间的1/4～1/6。
乙烯生产工艺流程及设备认知 管式裂解炉
燃烧器
辐射段
SRT型管式裂解炉结构
炉管
对流管 管内物料被管外的高温烟道气以对流方式 进行加热并气化，达到裂解反应温度。
辐射管 热量经辐射管管壁传给物料，裂解反应在 该管内进行，故辐射管又称为反应管。
SRT型管式裂解炉结构
燃烧器（烧嘴）
作用：
提供管式炉所需的热量。
烧嘴因其所安装的位置不同分为底部 烧嘴和侧壁烧嘴。
目
CONTENTS
录
01 管式裂解炉的结构 02 管式裂解炉的传热方式 03 管式裂解炉的优缺点
01
管式裂解炉的结构
SRT型管式裂解炉结构
炉体 炉管
对流段（或称对流室） 辐射段（或称辐射室） 耐高温合金钢
燃料燃烧器
SRT型管式裂解炉结构
炉体
对流段
换热管
预热
对流段
辐射段
耐火砖（里层） 隔热砖（外层）
管式裂解炉的优缺点
缺点
重质原料的适应性还有一定限制； 原料利用不高； 燃料油消耗增加； 公用工程费大； 反应过程的结焦。
小
结
1.管式裂解炉的结构 2.管式裂解炉的传热方式 3.管式裂解炉的优缺点
裂解反应设备—— 管式裂解炉
烃类裂解装置
管式炉裂解工艺是目前较成熟的生产乙烯工艺技术。 管式炉炉型结构简单，操作容易，便于控制和能连
续生产，乙烯、丙烯收率较高，动力消耗少，热效 率高，裂解气和烟道气的余热大部分可以回收。
管式炉裂解技术的反应设 备是裂解炉，它既是乙烯 装置的核心，又是挖掘节 能潜力的关键设备。
02
管式裂解炉的传热方式
管式裂解炉的传热方式
辐射室中燃 料燃烧产生
的火焰
辐射
炉管的外 表面
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，避免二次反应的发生反应产物是复杂的混合物热裂解的供热方式如下所示：直接供热法：工艺复杂，裂解气质量低，成本过高。
其裂解工艺一直没有很大发展！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）→裂解气分离→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；裂解反应器型式；裂解方法等。
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，液态裂解产物收率逐渐增加。
*包括乙烷循环裂解原料的PONA值常常被用来判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我国轻柴油作裂解原料是较理想的。
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新分配的过程。
原料含氢量对裂解产物分布的影响规律，大体上和PONA值的影响一致。
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可以看出，碳原子数相同时，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，原料含氢量控制在大于13%（质量），气态产物的含氢量控制在18%（质量），液态产物含氢量控制在稍高于7～8%（质量）时，就容易结焦，阻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 容易结焦倾向 P＜N＜A3. 芳烃指数（BMCI）定义：BMCI=48640/TV+473.7×d15.615.6－456.8TV=(T10+ T30+ T50+ T70+ T90)/5TV—体积平均沸点，KT10、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。
简述裂解气干燥器的种类及其特点。
简述裂解气干燥器的种类及其特点。
裂解气干燥器是一种用于裂解气的干燥设备，主要用于裂解炉的出口气干燥处理，以确保裂解气中的水分含量符合工艺要求，保证裂解过程的稳定性和安全性。
根据不同的工艺要求和使用环境，裂解气干燥器可以分为多种不同类型，下面将对其中的几种主要类型及其特点进行简述。
1. 管束式裂解气干燥器：管束式裂解气干燥器是一种常见的干燥设备，其主要特点是结构简单，操作方便。
它由一组平行排列的管束组成，裂解气从管束中通过，通过管束的表面热量交换将气体中的水分蒸发掉。
管束式裂解气干燥器具有体积小、占地面积小的特点，适用于一些空间有限的工艺场合。
2. 旋风式裂解气干燥器：旋风式裂解气干燥器是一种采用旋风分离原理进行干燥的设备，其主要特点是结构紧凑，能够有效地将气体中的水分分离出来。
旋风式裂解气干燥器通过旋风分离器将气体中的悬浮物和水分分离，然后将干燥后的气体排出。
旋风式裂解气干燥器具有处理能力大、效率高的特点，适用于一些气体中含有大量悬浮物的工艺场合。
3. 吸附式裂解气干燥器：吸附式裂解气干燥器是一种采用吸附剂吸附水分的设备，其主要特点是可以实现高效的干燥效果。
吸附式裂解气干燥器通过吸附剂吸附气体中的水分，然后将干燥后的气体排出。
吸附式裂解气干燥器具有干燥效果好、操作稳定的特点，适用于对气体中水分要求较高的工艺场合。
4. 冷却式裂解气干燥器：冷却式裂解气干燥器是一种采用冷却原理进行干燥的设备，其主要特点是能够通过冷却将气体中的水分凝结成液体，然后将干燥后的气体排出。
冷却式裂解气干燥器具有干燥效果好、能耗低的特点，适用于一些对气体中水分要求较高的工艺场合。
以上是常见的几种裂解气干燥器的类型及其特点，不同类型的干燥器适用于不同的工艺要求和使用环境。
通过选择合适的干燥器，可以有效地保证裂解气中的水分含量符合工艺要求，提高裂解过程的稳定性和安全性。
烃类管式炉裂解制乙稀-第一章 烃类热裂解
第一章烃类热裂解第二节烃类管式炉裂解制乙稀特点：强吸热反应；高温；低烃分压短停留时间供热方式：间接供热——管式炉裂解直接供热——蓄热炉裂解砂子炉裂解一．烃类原料对裂解结果的影响问题1：烃类的四个指标是什么？（一）原料烃：1．族组成（PONA值）◆定义：是指原料中所含各族烃的质量百分比。
P—烷族烃 N—环烷族烃O—稀族烃 A—芳香族烃在管式裂解炉的裂解条件下，原料愈轻，乙稀收率愈高。
随着烃分子量增大，N+A含量增加，乙稀收率下降，液态裂解产物收率逐渐增加。
2．原料含氢量：◆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。
相同碳原子时，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，产物中乙稀收率也高。
表1-9各种烃和焦的含氢量对重质烃的裂解，按目前技术水平，原料含氢量控制在大于13%（质量），气态产物的含氢量控制在18%（质量），液态产物含氢量控制在稍高于7~8%（质量）为宜。
因为液态产物含氢量低于7~8%（质量）时，就易结焦，堵塞炉管和急冷换热设备。
3．芳烃指数（BMCI）：◆定义：BMCI=48640/Tv+473.7*d—456.8Tv=(T10+T30+T50+T70+T90)/5基准：n—C6H14的BMCI=0的BMCI=100当BMCI<35时，才能做裂解原料。
4．特性因子K：K=1.216（T立/d15.6度）^(1/3)T立=[0.1t10^(1/3)+0.2t30^(1/3)+0.2t50^(1/3)+0.2t70^(1/3)+0.2t90^(1/3)+0.1t100^(1/3)]^3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。
几种原料裂解结果比较可知，原料不同，裂解产物组成不同，裂解条件不同。
表1-12生产1吨乙烯所需原料及连副产物量*B、T、X为苯、甲苯、二甲苯。
管式炉裂解
管式炉裂解 - 正文石油烃通过管式裂解炉进行高温裂解反应以制取乙烯的过程。
它是现代大型乙烯生产装置普遍采纳的一种烃类裂解方法。
管式炉裂解生产乙烯的工艺已有60多年的历史。
管式裂解炉是其核心设备。
为了满足烃类裂解反应的高温、短停留时间和低烃分压的要求，以及提升加热炉的热强度和热效率，炉子和裂解炉管的结构经历了不断的改善。
新型的管式裂解炉的热强度可达 290～375MJ/〔m2·h〕，热效率已可达92％～93％,停留时间可低于0.1s,管式炉出口温度可到900℃，从而提升了乙烯的产率。
工艺流程可分为裂解和急冷-分馏两部分〔图1〕。
管式炉裂解①裂解裂解原料经预热后，与过热蒸汽〔或称稀释蒸汽〕按一定比例〔视原料不同而异〕混合，经管式炉对流段加热到500～600℃后进入辐射室，在辐射炉管中加热至780～900℃，发生裂解。
为防止高温裂解产物发生二次反应，由辐射段出来的裂解产物进入急冷锅炉，以迅速降低其温度并由换热产生高压蒸汽，回收热量。
②急冷-分馏裂解产物经急冷锅炉冷却后温度降为350～600℃，需进一步冷却，并分开出各个产品馏分。
来自急冷锅炉的高温裂解产物在急冷器与喷入的急冷油直接接触，使温度降至200～220℃左右，再进入精馏系统，并分别得到裂解焦油、裂解柴油、裂解汽油及裂解气等产物。
裂解气则经压缩机加压后进入气体分开装置。
裂解原料和产品分布最初，美国管式炉裂解原料是用天然气、油田伴生气和炼厂气中回收的轻质烃，其中主要含有乙烷、丙烷、丁烷及碳五馏分。
50年代，西欧和日本的石油化工兴起，由于缺乏石油及天然气资源，因而采纳石脑油作裂解原料。
60年代后，又相继开发以轻柴油、重柴油和减压瓦斯油为原料的裂解技术，扩展了裂解原料来源。
关于不同的原料，裂解工艺参数不同、在适宜条件下的裂解产品分布也各异〔见表〕。
一般的规律是，随着原料相对密度的增加，乙烯产率下降；使用柴油原料时，则馏分越重，裂解技术越趋于复杂，裂解炉管中结焦加剧，从而缩短操作周期。
3.3管式裂解炉及裂解工艺过程
反应管材料
过去，一般采用主 要成分为含镍20％、 铬25％的HK-40合 金钢作为裂解反应 管材料 。 70年代以后又改用 含镍35％、铬25％ 的HP-40合金钢， 用离心浇铸法制成， 内部经机械加工平 整以减少反应过程 的结焦。
裂解炉炉型
▪ 目前国际上应用较广的管式裂解炉有： ▪ 短停留时间炉（SRT型炉） ▪ 超选择性炉（USC型炉） ▪ Linde-Selas炉（LSCC） ▪ 超短停留时间炉。（USRT炉）
简介
• 早期的管式裂解炉是沿用石油炼制工业的加热 炉的结构采用横置裂解炉管的方箱炉。反应管 放置在靠墙内壁处，采用长火焰烧嘴加热，炉 管表面热强度低。
• 20世纪50年代，炉管位置由墙壁处移至辐射室 中央，并采用短焰侧壁烧嘴加热，提高了炉管 表面热强度和受热均匀性。
• 20世纪60年代，反应管开始由横置式改为直立 吊装式。采用单排管双面辐射加热和多排短焰 侧壁烧嘴，提高了反应的径向和轴向温度分布 的均匀性。
3.3.3.2 SRT型裂解炉的优化及改进措施
热裂解的工艺方法改进的目标
提高设备生产能力 获得最大的乙烯产率 付出最少的能量
提高反应温度 缩短停留时间 降低烃分压
▪ 不同辐射盘管裂解工艺性能 ▪ 不同SRT炉型的裂解产品收率 ▪ 变径管分析 ▪ 不变径与变径反应管的比较
3.3.1.3 其它管式裂解炉
3.3.1 管式裂解炉
60年代初期 SRT-Ⅰ型炉
双辐射立管 实现了高温、短停留时间
60年代中期 SRT-Ⅱ型炉
分叉变径炉管 降低烃分压
70年代中期 SRT-Ⅲ型炉
材质 炉内管排增加 提高热强度 提高生产能力
80年代
SRT-Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ型炉
裂解炉的节能降耗
管式裂解炉的节能降耗
裂解炉是乙烯生产装置的关键设备，其能耗占装置总能耗的50％-60％，因此，降低裂解炉的能耗是降低乙烯能耗的重要途径之一。
其节能降耗的措施有以下几种：
一增设空气预热器
裂解炉燃烧空气以往一直采用常温空气，不仅炉膛燃烧温度得不到科学有效控制，增加了操作调节难度，而且浪费了燃烧能源。
中国石化集团公司与各乙烯生产厂进行了裂解炉节能技术攻关，经过大量科学论证核算，在装置中增设空气预热器，将常温空气用装置富余低压蒸汽加热，再进裂解炉膛燃烧。
这样，既节省了燃料，又使裂解炉得到平稳控制，延长了单炉运行周期。
二选择优质裂解原料
乙烯收率提高1％，则乙烯生产能耗大约可相应降低1％。
在相同工艺技术水平的前提下，乙烯收率主要取决于裂解原料的性质，不同裂解原料，其综合能耗相差较大。
通过裂解原料的改善，不仅可达到节能的效果，而且能相应减少裂解原料消耗，在降低生产成本方面起到明显的作用。
三优化工艺操作条件
通过优化裂解炉工艺操作条件，也能够使乙烯生产能耗明显下降。
不同裂解原料采用不同的裂解炉型，其最佳工艺操作条件也不同。
对于一定性质的裂解原料与特定的炉型来说，在满足目标运转周期和产品收率的前提下，都有其最适宜的裂解温度、进料量与其他各种比例。
乙烯裂解炉节能降耗大有文章可作。
除以上措施外，采用新型高效的裂解炉、提高裂解炉热效率、改善高温裂解气热量回收、延长运转周期和实施新型节能技术等措施，都可以使能耗显著下降。
有机化工工艺学
优点：1.设备在常压或正压操作，安全性高，不会对以后压缩操作增加能耗
2.易分离 3.热容量大，使系统有较大的热惯性 4.抑制硫对镍铬合金炉管的腐蚀
5.脱除结碳，抑制铁镍的催化生碳作用
五、动力学裂解深度函数 KSF
单一烃类或低级Leabharlann 类的裂解深度可由该单一烃类或其中一个有代表性的组分来衡量。
较重质原料，由于组成复杂，某一种烃在裂解过程中消失，而另一种烃在裂解时又可能生
深冷分离法：利用裂解气中各种烃的相对挥发度不同，低温下把除氢和甲烷以外的烃冷凝 下来，再精馏分离
油吸收精馏分离法：利用溶剂油对各组分的不同吸收能力，把除氢和甲烷以外的烃吸收下 来，在精馏分离 二、酸性气体的脱除 （一）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.水蒸气与烃类反应生成 CO2 （二）酸性气体的危害 1.H2S：腐蚀设备管道，使催化剂中毒 2.CO2：深冷时结成干冰，堵塞设备和管道 3.对下游产业也有危害 （三）脱除酸性气体的方法
温度升高，有利于提高 k1/k2 的比值，有利于提高一次反应对二次反应的相对速度，提高 乙烯收率。脱氢缩合也有同样规律。但温度高时，一次和二次反应的绝对速度均加快，焦 和乙炔的生产量会增加，因此相应减少停留时间以减少二次反应的影响 三）停留时间的影响 物料从反应开始到达某一转化率时在反应器内经历的反应时间。 1、表观停留时间
设备及管道
7
脱水要求 400～700ppm →1ppm 以下
方法 吸附干燥 吸附剂：A 型分子筛、活性氧化铝、硅胶 （二）分子筛脱水
特点： 脱水效率 吸附选择性 离子型极性吸附剂 吸附容量与温度关系 脱附 （三）分子筛脱水与再生流程
烃类管式炉裂解制乙稀-第一章 烃类热裂解
第一章烃类热裂解第二节烃类管式炉裂解制乙稀特点：强吸热反应；高温；低烃分压短停留时间供热方式：间接供热——管式炉裂解直接供热——蓄热炉裂解砂子炉裂解一．烃类原料对裂解结果的影响问题1：烃类的四个指标是什么？（一）原料烃：1．族组成（PONA值）◆定义：是指原料中所含各族烃的质量百分比。
P—烷族烃 N—环烷族烃O—稀族烃 A—芳香族烃在管式裂解炉的裂解条件下，原料愈轻，乙稀收率愈高。
随着烃分子量增大，N+A含量增加，乙稀收率下降，液态裂解产物收率逐渐增加。
2．原料含氢量：◆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。
相同碳原子时，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，产物中乙稀收率也高。
表1-9各种烃和焦的含氢量对重质烃的裂解，按目前技术水平，原料含氢量控制在大于13%（质量），气态产物的含氢量控制在18%（质量），液态产物含氢量控制在稍高于7~8%（质量）为宜。
因为液态产物含氢量低于7~8%（质量）时，就易结焦，堵塞炉管和急冷换热设备。
3．芳烃指数（BMCI）：◆定义：BMCI=48640/Tv+473.7*d—456.8Tv=(T10+T30+T50+T70+T90)/5基准：n—C6H14的BMCI=0的BMCI=100当BMCI<35时，才能做裂解原料。
4．特性因子K：K=1.216（T立/d15.6度）^(1/3)T立=[0.1t10^(1/3)+0.2t30^(1/3)+0.2t50^(1/3)+0.2t70^(1/3)+0.2t90^(1/3)+0.1t100^(1/3)]^3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。
几种原料裂解结果比较可知，原料不同，裂解产物组成不同，裂解条件不同。
表1-12生产1吨乙烯所需原料及连副产物量*B、T、X为苯、甲苯、二甲苯。
管式裂解炉及裂解部分工艺流程课件(PPT 62张)
（6）丙酮吸收法脱乙炔流程 ①溶剂 √ 丙酮、 二甲基甲酰胺、 N-甲基吡咯烷酮、
乙酸乙酯等。
94页图3-25
用途：乙炔回收
脱炔后C2馏分去乙烯塔
C2馏分 条件：低温高压
吸 收 塔
C2回压缩机
稳 定 塔
乙炔 DMF
汽 提 塔
新鲜DMF
§3· 5压缩和制冷系统
绝热过程 问题1：为什么要压缩？ 常压下都是气体，沸点很低
①炉型结构简单； ②操作容易； ⑧热效率高； ③便于控制； ⑩多台组合大型化。 ④能连续生产； ⑤乙烯、丙烯收率高；
⑥产物浓度高； ⑦动力消耗小，
缺点：
①重质原料的适应性还有一定限制；
降低裂解深度
结焦问题
原料利用不高、燃料油增加、 公用工程费大等 ②满足裂解原理
继续研究
耐合金刚材 铸管技术
裂解技术展望
裂解单元原则流程图
450℃～550℃
155℃
急冷器
800℃
185℃急冷油 N=23
原料
预热器
裂解气去压缩 40℃
裂 540℃ 油 解 冷 180℃ τ=0.5s 炉 塔 水蒸气
冷却水37℃
230℃
裂解汽油 沉降槽
水 冷 塔
80℃
裂解燃料油
N=16 109℃裂解汽油、裂解气 和水蒸气入底部
水
裂解单元原则流程图
％ ，mol 成分
13．1828
％ ，mol 成分 ％ ，mol
C3H8 0.3558
1，3丁二烯
C2H4 29.0363
0 . 1751 21.2489
0 . 3688
C2H6
丙二烯＋丙炔
7.7953 0.5419 11.4757
管式裂解炉第六章
第六章管式裂解炉第一节概述制取乙烯的方法很多，以管式炉裂解技术最为成熟，具有结构比较简单、运转稳定性好和烯烃收率高等优点，世界乙烯产量的99％都是由管式炉裂解法生产的。
管式裂解炉是乙烯装置的一个关键设备。
炉膛中设置了一定排列形式的金属管，管内通以裂解原料，裂解反应所需的热量，由管外的燃料燃烧来提供。
裂解炉的性能对乙烯收率有重大影响，并且影响整个乙烯装置的操作。
裂解炉的能耗占装置能耗的70％～85％左右。
由此可见裂解炉在乙烯装置中占举足轻重的地位。
自1964年开发成功垂直悬吊立管式裂解炉以来，乙烯裂解技术一直在发展，在缩短停留时间、改善裂解选择性、提高产品收率、降低能耗、增强对裂解原料的适应性等方面进行研究、开发。
本节就裂解的基本原理、裂解炉的炉型和结构等问题作简单介绍，以期对读者了解管式裂解炉有所帮助。
第二节管式炉裂解的工艺过程管式炉裂解的工艺流程包括原料供给和预热、对流段、辐射段、高温裂解气急冷和热量回收等几部分。
不同裂解原料和不同热量回收，形成各种不同的工艺流程。
图6—1是管式炉裂解的流程示意图。
一、裂解原料预热和稀释蒸汽注入裂解原料主要在对流段预热，为减少燃料消耗，也常常在进入对流段之前利用低位能热源进行预热。
裂解原料预热到一定程度后，需在裂解原料中注入稀释蒸汽。
稀释蒸汽注入的方式大致分为原料进入对流段之前注入，原料在对流段中预热到一定温度后注入和二次注入(原料先注入部分稀释蒸汽，在对流段中预热至一定程度后，再次注入经对流段预热后的稀释蒸汽)等。
二、对流段管式裂解炉的对流段用于回收烟气热量，回收的烟气热量主要用于预热裂解原料和稀释蒸汽，使裂解原料汽化并过热至裂解反应起始温度后，进入辐射段加热进行裂解。
此外，根据热量平衡也可在对流段进行锅炉给水的预热、助燃空气的预热和超高压蒸汽的过热。
稀释蒸汽是从对流段炉管注入裂解原料中的。
稀释蒸汽不仅对降低烃分压、减少结焦有利，而且也有助于烃类在对流段炉管中的气化。
乙烯装置裂解炉运行分析
乙烯装置裂解炉运行分析乙烯是一种广泛用于塑料、合成橡胶、化纤等领域的有机化合物，在现代工业生产中占据着非常重要的地位。
乙烯的生产主要通过烷烃的裂解来实现，而裂解炉是乙烯生产过程中最重要的环节之一。
裂解炉是一种重要的化工设备，用于将高分子烃类物质裂解成较低分子量的烃类物质。
在乙烯生产中，裂解炉将乙烷裂解成乙烯、丙烯和丁烯等低碳烯烃。
裂解炉的运行状况对乙烯生产的质量和效率有着直接的影响。
乙烯装置裂解炉运行过程中，炉内温度、压力、进料量等参数需要得到严格控制。
在炉内，高温高压的环境对炉内材料的耐受性也提出了很高的要求。
此外，炉内反应物的流动也需要通过设计合理的反应器结构和气体循环系统来完成。
裂解炉的最优运行状态应该在产量最大化的同时保证能耗最小化和产品质量最佳化。
生产中，裂解炉是一个非常复杂的体系，涉及到炉式选择、反应器设计、反应热管理、物料输送、控制系统等多个方面，需要综合考虑和控制。
一般来说，乙烯装置的裂解炉通常采用的是管式反应器。
由于管式反应器具有占地面积小、操作灵活、反应速度快等优点，因此在乙烯生产中得到了广泛应用。
在管式反应器中，炉内反应物通过管道流动，在相对较低的压力和温度下，完成裂解反应。
在裂解炉的供料系统中，为了防止因进料不均导致的炉内温度过高，裂解炉进料管道需要采用多点供料的方式。
多点供料能够在炉内形成均匀的反应物分布，从而有利于反应物质的充分转化和裂解产物的产率提高。
在裂解炉的反应过程中，炉内产生的大量热量需要及时被冷却。
因此，在管式反应器中，需要提供水冷却和气体冷却两种冷却方式来控制温度。
水冷却采用水冷却壁的方式,气体冷却采用气体注入在管道下部，从而加强了导热效果。
在裂解炉的炉底，通常安装有炉底升降装置、炉底排污装置和废气除尘装置。
炉底升降装置能够清理和更换炉底内的沉积物和降解产物。
炉底排污装置能够排放炉底内的污水和废渣，保障炉内正常运行。
废气除尘装置则能够对炉内废气进行处理，从而避免对环境的污染。
管式裂解炉优缺点
单元 管式裂解炉的结构与特点
【任务指导】
一、管式裂解炉结构
管式裂解炉主要由炉体和裂解管两大部分组成。炉体用钢构体和耐火材料 砌筑，分为对流室和辐射室。原料预热管及蒸汽加热管安装在对流室内， 裂解管布置在辐射室内。在辐射室的炉侧壁和炉顶或炉底安装了一定数量 的烧嘴(燃料喷嘴、火嘴等)。 SRT炉是最典型的一种管式裂解炉，其结构如图6-1所示。对流室内设有水 平放置的数组换热管以预热原料、工艺稀释用蒸汽，预热急冷锅炉进水以 及产生过热高压蒸汽等，在布置对流段管排时，应按烟气余热能位高低合 理安排换热管。辐射室由耐火砖（里层）、隔热砖(外层)砌成。新型炉也有 的使用可塑耐火水泥作为耐火材料。管式裂解炉的核心部分是辐射室，预 热后的原料气在辐射室的炉管中完成裂解反应。裂解炉的炉管悬吊在辐射 室中央，炉管的尺寸及布管方式随炉型而变。炉膛的侧壁和底部安装有燃 烧器，燃料燃烧主要以辐射传热方式加热炉管和管中的原料气。原料气在 炉管中获高温而裂解，裂解产生的裂解气离开辐射室后立即进入急冷锅炉， 被高压水骤冷以终止反应。高压水受热生产 10～12MPa的高压蒸汽，并回 收热能。急冷锅炉随裂解炉的炉型不同而有所不同。
单元 管式裂解炉的结构与特点 【任务指导】 一、管式裂解炉结构
管式裂解炉既是一个管式 反应器，又是一个高传热 强度的传热设备。
图6－1 SRT管式裂解炉结构
单元 管式裂解炉的结构与特点
【任务指导】
二、管式裂解炉的传热方式
辐射室中燃料燃烧产生的火焰，主要以辐射方式将热量传给炉管的外表面， 同时传给炉墙。炉管外表面接受了火焰的辐射热量，以导热的方式将热量 从炉管外表面传到内内表面，炉管内表面以对流的方式将热量传递给管内 原料气，管内原料气受热呈现高温而发生裂解反应。 裂解炉中大部分的热量传递是在辐射室内进行。热源向炉管表面给热途径 主要是辐射传热方式。 原料气在进入辐射室之前，先在对流室进行预热。在对流室高温烟道气以 对流传热方式将热量传给管内的原料气。
乙烯及裂解炉技术介绍
乙烯及裂解炉技术是化学工业中的重要技术之一，主要用于生产乙烯和丙烯等化学品。
乙烯是石油化工的基本原料，可以用来生产许多有机化学品、合成橡胶、合成纤维等。
裂解炉技术是通过高温裂解反应将石油原料转化为乙烯和丙烯等化学品的技术。
裂解炉技术的关键在于高温裂解反应的原理和实现方式。
裂解反应是一种复杂的化学反应，需要在高温和低压的条件下进行，通常需要达到700~900℃，同时需要控制适当的反应时间和停留时间，以保证反应效率和经济性。
在裂解炉中，石油原料经过预热、混合、雾化、进料、反应、急冷等步骤，最终得到乙烯和丙烯等化学品。
根据不同的裂解工艺和技术特点，有多种裂解炉类型可供选择，如：
1. 管式裂解炉：是最早的裂解炉类型，由许多直立的管子组成，管内装有催化剂或反应介质，原料在管
内通过高温反应得到产物。
2. 延迟焦化炉：适用于重质油和渣油的裂化，通过加热将原料延迟焦化，最终得到轻质油和焦炭。
3. 流化床裂解炉：将原料与催化剂一起加入流化床反应器中，在高温和低压的条件下进行裂解反应。
4. 固定床裂解炉：原料在固定的催化剂床上进行裂解反应，催化剂可以定期更换。
总之，乙烯及裂解炉技术是现代化学工业的重要支柱之一，对于生产高品质的化学品和推动经济发展具有重要意义。
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图6-2 SRT炉三种炉型的布管方式
单元 管式裂解炉的结构与特点
【任务指导】
三、管式裂解炉优缺点 (1)优点 炉型结构简单；操作容易；便于控制；能连续生产；乙 烯、丙烯收率高；裂解气质量好；动力消耗小；热效率高；原料 的使用范围日渐扩大；便于实现大型化。 (2)缺点 重质原料的适应性还有一定限制；原料利用不高、燃料 油增加、公用工程费大、耐高温合金钢耗量大、反应过程的结焦 等。 SRT炉的主要工艺特性，如表6-1所示。
单元 管式裂解炉的结构与特点
【任务指导】
三、管式裂解炉中炉管的性能及布置 方式
SRT炉在布管方式方面也不断改进，前后发展Ⅰ 型、Ⅱ型、Ⅲ型等三种炉型，如图6-2所示。Ⅰ型 炉中有8根立管，从原料气进口到裂解气出口在辐 射段有8程，造成在辐射段的停留时间长；Ⅱ型炉 中也有8根立管，但从原料气进口到裂解气出口在 辐射段有4程(第1程4根炉管细，第2程2根炉管较 细，第3、4程2根炉管较粗)，因而在辐射段的停 留时间短；Ⅲ型炉中也有10根立管，但从原料气 进口到裂解气出口在辐射段有6程，因而在辐射段 的停留时间介于Ⅰ型炉的停留时间与Ⅱ型炉的停 留时间之间。 立管式裂解炉的辐射盘管大多采用单排管，以此 保证辐射盘管受热均匀。也有采用双排盘管的， 可在较低投资前提下获得较大的单炉乙烯生产能 力，综合单排盘管和双排盘管的优缺点，也有采 用混排辐射盘管的。
化学反应器与操作
单元 管式裂解炉的结构与特点
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单元 管式裂Leabharlann 炉的结构与特点【任务目标】
●掌握管式裂解炉结构 ●掌握管式裂解炉的传热方式 ●掌握管式裂解炉中炉管的性能及布置方式 ●了解管式裂解炉优缺点
【任务指导】
一、管式裂解炉结构
裂解炉是石油烃裂解的主要设备。 1.管式裂解炉炉型 目前应用较广的管式裂解炉有短停留时间炉（简称SRT炉）、超选择性炉（简称USC 炉）、林德-西拉斯炉（简称LSCC炉）、超短停留时间炉（简称USRT炉，或称毫秒裂 解炉）。 美国鲁姆斯公司短停留时间裂解炉（SRT炉）是立管式裂解炉的典型装置。现在世界上 大型乙烯装置多采用立式裂解反应管。中国的燕山石油化工公司，扬子石油化工公司和 齐鲁石油化工公司的 300kt乙烯生产装置均采用此种裂解炉。 超选择性炉（简称USC炉）、超短停留时间炉（USC炉）也常被石化企业采用。例如， 中国大庆石油化工总厂以及世界上一些石油化工厂采用USC炉来生产乙烯等产品，中国 兰州石油化学公司将采用USRT炉生产乙烯。而LSCC裂解炉在工业上也得到一定的应 用，单台炉的乙烯年产量可达70kt。 管式裂解炉按外形分，有方箱炉、立式炉、门式炉、梯台式炉等，以立式炉为主流。按 燃烧方式分，有直焰式、无焰辐射式和附墙火焰式。按烧嘴位置分，有底部燃烧、侧壁 燃烧、顶部燃烧和底部侧壁联合燃烧等。
单元 管式裂解炉的结构与特点
【任务指导】
三、管式裂解炉中炉管的性能及布置方式
1.管式裂解炉中炉管的性能 (1)对炉管的要求 能承受900℃左右的高温、各种介质的腐蚀以及一定的压力和荷载， 具有好的导热性能、高传热强度、内外表面光滑和材料成分均匀等特点。 (2)管子规格 Φ3～7 in（1in=2.54cm）。 (3)管子材质 国外材质型号有HK－40等，国内材质型号ZG40Cr25Ni35Nb、 ZG40Cr35Ni45Nb等。管子用离心浇铸法制成，内部经机械加工平整以减少反应过程的 结焦。 2.管式裂解炉中布管方式 管式裂解炉中，工艺物料（原料气或裂解气）涉及的管路分为对流段和辐射段，对流段 为工艺物料管路在对流室的部分，辐射段为工艺物料管路在辐射室的部分。原料气先经 对流段由烟道气预热，再到辐射段由火焰辐射传热产生高温而裂解，裂解气离开辐射段 后立即进入急冷锅炉。 对流段，工艺物料涉及管路的管子采用水平放置。辐射段，工艺物料涉及管路的管子有 水平放置和垂直放置两种。早年使用的裂解炉为方箱炉，辐射段的炉管采用水平放置， 但由于传热强度低、炉管受热弯曲、耐热吊装件安装不易等原因已被淘汰，而SRT炉， 辐射段的炉管采用垂直放置，且双面受辐射传热。
单元 管式裂解炉的结构与特点
【任务指导】
一、管式裂解炉结构
管式裂解炉主要由炉体和裂解管两大部分组成。炉体用钢构体和耐火材料 砌筑，分为对流室和辐射室。原料预热管及蒸汽加热管安装在对流室内， 裂解管布置在辐射室内。在辐射室的炉侧壁和炉顶或炉底安装了一定数量 的烧嘴(燃料喷嘴、火嘴等)。 SRT炉是最典型的一种管式裂解炉，其结构如图6-1所示。对流室内设有水 平放置的数组换热管以预热原料、工艺稀释用蒸汽，预热急冷锅炉进水以 及产生过热高压蒸汽等，在布置对流段管排时，应按烟气余热能位高低合 理安排换热管。辐射室由耐火砖（里层）、隔热砖(外层)砌成。新型炉也有 的使用可塑耐火水泥作为耐火材料。管式裂解炉的核心部分是辐射室，预 热后的原料气在辐射室的炉管中完成裂解反应。裂解炉的炉管悬吊在辐射 室中央，炉管的尺寸及布管方式随炉型而变。炉膛的侧壁和底部安装有燃 烧器，燃料燃烧主要以辐射传热方式加热炉管和管中的原料气。原料气在 炉管中获高温而裂解，裂解产生的裂解气离开辐射室后立即进入急冷锅炉， 被高压水骤冷以终止反应。高压水受热生产 10～12MPa的高压蒸汽，并回 收热能。急冷锅炉随裂解炉的炉型不同而有所不同。
单元 管式裂解炉的结构与特点 【任务指导】 一、管式裂解炉结构
管式裂解炉既是一个管式 反应器，又是一个高传热 强度的传热设备。
图6－1 SRT管式裂解炉结构
单元 管式裂解炉的结构与特点
【任务指导】
二、管式裂解炉的传热方式
辐射室中燃料燃烧产生的火焰，主要以辐射方式将热量传给炉管的外表面， 同时传给炉墙。炉管外表面接受了火焰的辐射热量，以导热的方式将热量 从炉管外表面传到内内表面，炉管内表面以对流的方式将热量传递给管内 原料气，管内原料气受热呈现高温而发生裂解反应。 裂解炉中大部分的热量传递是在辐射室内进行。热源向炉管表面给热途径 主要是辐射传热方式。 原料气在进入辐射室之前，先在对流室进行预热。在对流室高温烟道气以 对流传热方式将热量传给管内的原料气。