管式裂解炉及裂解部分工艺流程课件(PPT 62页)

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•35
3、不饱和烃 乙炔、 丙炔、丙二烯
C2馏分 C3馏分 ①使催化剂中毒;
②乙炔循环结累
提高总压力 爆炸
•36
三、来源
1、酸性气体
①原料所带
②反应生成
H2S
有机硫化物
焦炭
CO2 CO2

CO2
③处理过程引入

H2

•37
2、H2O 生产过程中加入为主,生成与处理过程引入 为辅。
3、不饱和烃 ①原料所带
①氢气可以自给; ②加氢选择性低;
③乙烯损失增大。 后加氢的特点:
①氢气按需加入; ②加氢选择性高; ③产品纯度高;
④流程简化; ⑤操作稳定性差。
活性和选择性高。
④催化剂寿命长; ⑤能量利用不太合理; ⑥流程较繁。
•46
(4)加氢脱炔催化剂
前加氢催化剂分钯系和非钯系两类。 钯系: ①温度较低;
②乙烯损失低(0·2%~ 0·5%) ③残余乙炔低。(5×10-6) 非钯系: ①进料杂质含量限制不严;
•19
(二)生产新技术的研究开发 1、KBR和埃克森 Kellogg Brown & Root 提高收率、 提高选择性、降低投资、 原料适应性相对较强。 100万吨乙烯生产厂的裂解炉:
9~10个
5~6个
•20
2、新的工艺技术 ①ALCET技术 低投资乙烯技术
Brown&Root
溶剂吸收分离甲烷
无需脱甲烷塔、低温甲烷、乙烯制冷系统
2、H2O的脱除 (1)吸附分离 吸附剂:
√ 3A分子筛、 硅胶、 活性氧化铝
水 H2不易吸附
选择性吸附
低温有利
•42
(2)裂解气干燥与分子筛再生流程 裂解气去深冷分离


器 裂解气
吸附

载气



燃料气


再生
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3、不饱和烃 C2馏分、 C3馏分
(1)方法 √ 催化加氢
丙酮吸收
前加氢 后加氢
CO CH4
0 . 1751 21.2489
C2H6 7.7953
丙二烯+丙炔 0.5419
C2H2 0 . 3688 C3H6 11.4757
C3H8 0.3558
1,3-
丁二烯 2. 4194 异丁烯 2. 7085
正丁烷 0.0754
•28
轻柴油裂解气组成(续)
C5 0 .5147
C6~ C8 非芳烃
②使用结焦抑制剂(FSI)
Forest Star International
实验证明: 两次清焦运行期增加3倍,
由原来每45天清焦一次的100小时
135天费时2~4小时。
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任务: 1、开发耐高温的裂解管材 2、寻找耐高温、高选择性催化剂
•26
•27
轻柴油裂解气组成
H2
13.1828 C2H4 29.0363
请自己画出用方框表示的原则流程图。
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要求
1.填写系列试题的封皮; 2.每次考试10分; 3.三次不参加者不能参加考试; 4. 考试内容包括:
习题集、自测题和要求自学的内容。
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流程:① ② ③
准备
去 裂 解 ④炉 对 流 段
•7
2、裂解和高压蒸气系统 设备: ①裂解炉对流段 ②裂解炉辐射段 ③急冷换热器 ④油洗塔
反应 分离准备
高压蒸气流程:
蒸汽包
11MPa,447℃


① 入管网
•8
3、急冷油和燃料油系统 急冷油设备:
分离
油急冷器:
油洗塔:塔稀顶 释为 蒸氢 汽、 和气 酸态 性烃 气、 体裂 。解汽油、
•23
裂解汽油的选择性或全部加氢。
③催化精馏加氢技术
Lummus公司提出
加氢和产物分离
同一个精馏塔
精馏段:
全部或部分被含有催化剂的填料代替。 用途:
①C3馏分选择性加氢; ②C4馏分选择性或全部加氢; ③C4和C5混合馏分全加氢。
•24
3、抑制裂解炉结焦技术
①使用涂覆技术降低炉管结焦 表面热处理后形成涂层。 已经成熟投产。
压缩比
2·0 2·08 1·99 2·11 2·04
•58
压力高和低的比较 3·6 Mpa居多
压力高
压力低
分离温度高 分离温度低
多耗压缩功 少耗压缩功
少耗冷量
多耗冷量
塔釜温度高,易 塔釜温度低,不
聚合,相对挥发 易聚合,相对挥 度低,分离困难 发度大,分离容易
•பைடு நூலகம்9
97页图3-27
•60
压缩净化原则流程图
•1
裂解单元原则流程图
450℃~550℃
155℃
急冷器
800℃
185℃急冷油
原料
预热器
裂 540℃ 油
裂解气去压缩

180℃ 40℃ 水蒸气
炉τ=0.5s
冷 塔
N=23 230℃
冷却水37℃
裂解汽油 沉降槽

裂解燃料油
冷 N=16

109℃裂解汽油、裂解气 和水蒸气入底部

80℃
•2
裂解单元原则流程图
新建和扩建均有利。
•21
对原有的油吸收进行改进: A:加氢和前脱丙烷结合起来; B:先除去C4及C4+馏分; C:再进入油吸收脱甲烷系统; D:最后从甲烷和轻质组分中分离C2以上组分。
•22
②膜分离技术 1994Kellogg公司提出用于乙烯裂解。 中空纤维分离出部分氢, 减少乙烯制冷的负荷。 提高生产能力。
•10
√ 间接急冷: 能量利用合理、 经济性好、 无污水产生。
•11
4、急冷水和稀释水蒸气系统
设备:
水冷塔: 分离槽:
指标: 釜水中含油100ppm
换热器: 污水:120
工艺水汽提塔:
7~8吨
水蒸气循环好处:
缓蚀剂 ①节约了新鲜的锅炉给水
②减少了污水的排放量
•12
裂解部分原则工艺流程
轻柴油裂解装置原则工艺流程图
•4
4、目的产物 裂解气
5、副产物 裂解汽油 裂解燃料油
•5
3.3管式裂解炉及裂解部分工艺流程
1、原料油供给和预热系统 2、裂解和高压蒸气系统 3、急冷油和燃料油系统 4、急冷水和稀释水蒸气系统
•6
1、原料油供给和预热系统 设备: ①原料油储罐 ②原料油泵 ③原料油急冷水预热器 ④原料油急冷油预热器
绝热过程
常压下都是气体,沸点很低
分离温度太低,需要大量冷量
解决办法
提高压力 实现
压缩机
•53
95页图3-26
•54
问题2:为什么要多级压缩? ①节约压缩功耗
压缩段数越多
越接近等温压缩
②降低出口温度
控制压缩后温度≦100℃。(聚合) ③段间净化分离
水、 C3及C3以上重组分
减少负荷,节省冷量。 •55
√ NaOH溶液、 乙醇胺、 N-甲基吡咯烷酮 选择依据: ①酸性气体含量多少 ②净化程度要求 ③酸性气体是否回收
•40
(3)反应原理自学89页图3-20 (4)碱洗法流程
①2~3% ②5~7% ③18~20% ④水 (5)操作条件
压力:1·0MPa;塔内温度:40℃;浓度:30% NaOH
•41
•49
(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。
•50
94页图3-25
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用途:乙炔回收
脱炔后C2馏分去乙烯塔
C2馏分
吸 收

条件:低温高压
C2回压缩机
稳 乙炔 定 塔
汽 提 塔
新鲜DMF
DMF
•52
§3·5压缩和制冷系统 问题1:为什么要压缩?
油品裂解炉
多年历史的成熟工艺
•15
优点: ⑨原料的使用范围日渐扩大;
①炉型结构简单;
②操作容易;
⑧热效率高;
③便于控制; ④能连续生产;
⑩多台组合大型化。
⑤乙烯、丙烯收率高;
⑥产物浓度高;
⑦动力消耗小,
•16
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
1、设备 ①预热器 ②裂解炉 √ ③急冷器 √ ④油冷塔 ⑤水冷塔 ⑥沉降槽
2、各设备所起的作用
•3
3、主要操作条件
155℃; 180℃水蒸气、 540℃、800℃、 τ=0.5s; 450℃~550℃; 185℃急冷油、230℃、N=23、 109℃裂解汽油、裂解气和水蒸气; 冷却水37℃、N=16、40℃、80℃、裂解气; 裂解汽油、水。
②满足裂解原理
继续研究
耐合金刚材
铸管技术
•17
裂解技术展望
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 采用燃气透平、 提高炉子热效率
•18
乙烯工业的发展趋势
(一)乙烯建设规模继续向大型化发展 800、 900、 1000、 1200 单炉产量: 90、 120、 140
•30
18%~20% 水洗 5%~7% 2%~3%
•31
2、H2O H2O
操作条件下结冰
CH4
C2H 6C3H8
与低碳原子烷烃形成水合物
6H2O 7H2O 8H2O
•32
低温有利
•33
3、不饱和烃 C2H2 丙二烯+丙炔
•34
二、危害 除影响产品纯度外,还有: 1、酸性气体: 腐蚀设备 2、水: 低温结冰 与低碳原子烃化物生成结晶水合物
表2: 裂解气五段压缩工艺参数实例 原料:轻烃和石脑油 生产能力:68万t/a
段数
Ⅰ ⅡⅢ Ⅳ Ⅴ
进口温度/ ℃ 38 34 36 37·2 38 进口压力/ MPa 0·13 0·245 0·492 0·998 2·028
出口温度/ ℃ 87·2 85·6 90·6 92·2 92·2
出口压力/ MPa 0·286 0·509 1·019 2·108 4·125
轻柴油
储罐

裂解气



汽油 油水 分离罐

燃料油
预热
急冷器 裂

炉 换热器

洗 汽塔 提

•13
馏分油裂解装置裂解气预分馏过程流程图(86)
裂解汽油
原料


解 废热锅炉 冷 油 水 裂解气

器洗 洗
塔塔
冷却器
稀释蒸汽 发生器
冷却器
油水分离器

•14
管式裂解法的优缺点
历史:
油品加热炉
油品热裂化炉
裂解轻柴油汽提塔:
指标:
燃料油汽提塔:
50℃以下的运动粘度:
问题: 急冷油系统结焦
4·5~5·0×10-5m2/s
措施:急冷油系统设过滤网
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急冷方式:
直接急冷 间接急冷
水直接急冷 油直接急冷
急冷方式的比较: 直接急冷:
设备费少、 操作简单、 系统阻力小、 传热效果好、大量污水、 油水分离困难、
难以回收能量。
举例: T2=T1(P1/P2)(-1)/
绝热指数: =1·228
P1 =0·105MPa 排气温度293℃
P2=3·6MPa 分离温度与压力关系如下表。
•56
分离温度与压力关系
分离压力/MPa 3·0~4·0 0·6~1·0
0·15~0·3
甲烷塔顶温度/℃ -96 -130
-140
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0 .6941
甲苯 0 .9296 C8 0.3578
C9~ 0.2397 200℃ CO2 0 .0578
苯 2.1398 苯乙烯 0 .2192 硫化物 0.0272
H2O: 5. 04 %
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3.4裂解气的净化
§3·4·1裂解气的净化 一、有害物质 1、酸性气体 H2S、 CO2和CO、 少量有机物
②反应生成
③处理过程引入
主要存在于C2馏分和C3馏分 四、措施
方法和对应流程
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1、酸性气体
方法:
碱法 √
化学吸收
(1)吸收剂要求
胺法
1、对酸性气体溶解度大,反应性强;
2、对裂解气中的乙烯、丙烯溶解度小, 不起反应;
3、在操作条件下,蒸气压低,稳定性高;
可减少损失,避免产品被污染;
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4、粘度小; 5、腐蚀性小; 6、来源丰富 (2)吸收剂
(2)脱乙炔 Ni-Co/-Al2O3
钯/-Al2O3
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脱乙炔时的付反应: ①乙烯的进一步加氢反应;
②乙炔的聚合生成液体产物;
③乙炔分解生成碳和氢。
(3)前加氢和后加氢
脱甲烷塔
③ H2 、C10、 C2馏分。
前加氢的加氢气体:
①裂解气全馏分;
② H2 、C10、C2、C3馏分;
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飞温 前加氢的特点: √
②温度较高;
③选择性不理想。 乙炔含量:1×10-5 乙烯损失:1%~ 3%
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后加氢催化剂为钯系催化剂。 (5)催化加氢脱乙炔及再生流程
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流程分析: 各设备所起的作用: ①加氢反应器:两段加氢(乙炔5000ppm); ②绿油塔: 除去绿油; ③再生反应器:用 再过生热;水蒸气将催化剂
④再生气洗涤塔: 用水洗涤再生气体后去 火炬。
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