管式裂解炉

规模
20
30
45
60
80～90
（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
2、新的工艺技术 ①ALCET技术 低投资乙烯技术 Brown&Root 新建和扩建均有利。
4、急冷水和稀释水蒸气系统
设备：
水冷塔： 分离槽： 换热器： 污水：120 7～8吨 工艺水汽提塔： 水蒸气循环好处： ①节约了新鲜的锅炉给水
指标： 釜水中含油100ppm
缓蚀剂
②减少了污水的排放量
裂解部分原则工艺流程
轻柴油裂解装置原则工艺流程图 轻柴油 裂解气 水 洗 塔 油 洗 塔 储罐 泵 预热 急冷器 裂 解 炉 换热器
压缩比 2· 0 2· 08 1· 99 2· 11 2· 04
压力高和低的比较
压力高 分离温度高 多耗压缩功 少耗冷量
3· 6 Mpa居多
压力低 分离温度低 少耗压缩功 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
97页图3-27
压缩净化原则流程图
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
18%～20%
水洗
5%～7%
2%～3%
2、H2O H 2O 操作条件下结冰
CH4 C 2H C 6 3H8
与低碳原子烷烃形成水合物 6H2O 7H2O 8H2O
低温有利
3、不饱和烃 C 2H 2 丙二烯＋丙炔
前加氢
后加氢
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 0、 C 馏分。 ③ H 、 C 脱甲烷塔 2 1 2
前加氢的加氢气体： ①裂解气全馏分； ② H2 、C10、C2、C3馏分；
飞温 前加氢的特点： √ ①氢气可以自给；
请自己画出用方框表示的原则流程图。
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。
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
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 低温有利 选择性吸附
（2）裂解气干燥与分子筛再生流程 裂解气去深冷分离 干 燥 器 裂解气 吸附
干 燥 器 燃料气
载气
加 热 炉
再生
3、不饱和烃
C2馏分、 C3馏分 （1）方法 √ 催化加氢
丙酮吸收 （2）脱乙炔 Ni-Co/-Al2O3 钯/-Al2O3
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
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：
年代 60
90、 120、 140
70 80 90 21世纪
表面热处理后形成涂层。
已经成熟投产。
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。
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
轻柴油裂解气组成
成分
H2 CO CH4
50℃以下的运动粘度：
4· 5～5· 0×10－5m2/s
措施：急冷油系统设过滤网
急冷方式： 水直接急冷
直接急冷
间接急冷
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。
√ 间接急冷： 能量利用合理、 无污水产生。
经济性好、
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
95页图3-26
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。
举例： T2=T1（P1/P2）（-1）/
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
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
3、不饱和烃 乙炔、 丙炔、丙二烯 C2馏分 C3馏分 提高总压力 爆炸
①使催化剂中毒；
②乙炔循环结累
三、来源 1、酸性气体
①原料所带 ②反应生成 有机硫化物 焦炭 CO2 CO2
＋
H2S
流程：①
②
③
④
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
③
①
入管网
3、急冷油和燃料油系统 急冷油设备： 油急冷器：
分离
塔顶为氢、气态烃、裂解汽油、 油洗塔： 稀释蒸汽和酸性气体。 裂解轻柴油汽提塔： 燃料油汽提塔： 问题： 急冷油系统结焦 指标：
（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
②温度较高； ③选择性不理想。 乙烯损失： 1%～ 3% 乙炔含量： 1×10－5
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
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； 用过热水蒸气将催化剂 ③再生反应器： 再生； ④再生气洗涤塔：用水洗涤再生气体后去 火炬。
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、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。
轻柴油裂解气组成（续）
成分 ％ ，mol 成分 ％ ，mol 成分 C9～ 200℃ CO2 ％ ，mol
C5
0 .5147
甲苯 0 .9296 C8 苯乙烯
0.3578
0.2397
C6～ C8 0 .6941 非芳烃 苯
2.1398
0 .0578
0 .2192
硫化物 0.0272
H2O:
5. 04 ％
段数 进口温度/ ℃
Ⅰ
38
Ⅱ
34
Ⅲ
36
Ⅳ
37· 2
Ⅴ
38
245 0· 492 0· 13 0· 998 2· 028 进口压力/ MPa 0·
出口温度/ ℃ 87· 2 85· 6 90· 6 92· 2 92· 2
286 0· 509 1· 019 2· 108 4· 125 出口压力/ MPa 0·
溶剂吸收分离甲烷
无需脱甲烷塔、低温甲烷、乙烯制冷系统
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。
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。
4、目的产物
裂解气
5、副产物
裂解汽油 裂解燃料油
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
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
准备
去 裂 解 炉 对 流 段
绝热指数：
P1 =0· 105MPa
=1· 228
排气温度293℃ P2=3· 6MPa 分离温度与压力关系如下表。
分离温度与压力关系
分离压力/MPa 3· 0～4· 0 甲烷塔顶温度/℃ －96
0· 6～1· 0
0· 15～0· 3
－130
－140
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
提高生产能力。
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。
3、抑制裂解炉结焦技术 ①使用涂覆技术降低炉管结焦
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；
4、粘度小； 5、腐蚀性小； 6、来源丰富 （2）吸收剂
√ 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
（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
汽油
油水 分离罐
燃料油
汽 提 塔
水
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
裂 解 炉
废热锅炉
急 冷 器
油 洗 塔
水 洗 塔
裂解气
冷却器
稀释蒸汽 发生器
冷却器
油水分离器
水
管式裂解法的优缺点
历史： 油品加热炉 油品热裂化炉 油品裂解炉
多年历史的成熟工艺
优点：
⑨原料的使用范围日渐扩大；
④流程简化； ⑤操作稳定性差。 活性和选择性高。
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； ④催化剂寿命长； ②加氢选择性高； ⑤能量利用不太合理； ⑥流程较繁。 ③产品纯度高；
（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；
烃 CO2 ③处理过程引入
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
H2
＋
2 、 H 2O 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 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
1、酸性气体 方法： √ 碱法
化学吸收
胺法 （1）吸收剂要求 1、对酸性气体溶解度大，反应性强；
％ ，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
2. 4194
2. 7085
异丁烯 正丁烷
C2H2
C3H6
0.0754