管式炉裂解

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裂解单元原则流程图原料预热器裂解炉急冷器油冷塔裂解燃料油水冷塔裂解气去压缩沉降槽水裂解汽油155℃180℃水蒸气540℃800℃τ=0.5s450℃～550℃230℃185℃急冷油109℃裂解汽油、裂解气和水蒸气入底部40℃冷却水37℃80℃N=23N=16 裂解单元原则流程图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。 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流程：①②③④去裂解炉对流段 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：①③①入管网11MPa,447℃蒸汽包 3、急冷油和燃料油系统急冷油设备：油急冷器：油洗塔：塔顶为氢、气态烃、裂解汽油、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：急冷油系统结焦措施：急冷油系统设过滤网指标：50℃以下的运动粘度：4·5～5·0×10－5m2/s分离 急冷方式：直接急冷水直接急冷油直接急冷间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、经济性好、无污水产生。√ 4、急冷水和稀释水蒸气系统设备：水冷塔：分离槽：换热器：工艺水汽提塔：指标：釜水中含油100ppm水蒸气循环好处：①节约了新鲜的锅炉给水②减少了污水的排放量污水：1207～8吨缓蚀剂 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储罐泵预热裂解炉急冷器换热器油洗塔汽提塔燃料油水洗塔裂解气油水分离罐水汽油 馏分油裂解装置裂解气预分馏过程流程图(86)原料裂解炉废热锅炉急冷器油洗塔水洗塔裂解气油水分离器裂解汽油水冷却器稀释蒸汽发生器冷却器 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：①炉型结构简单；②操作容易；③便于控制；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，⑧热效率高；⑨原料的使用范围日渐扩大；⑩多台组合大型化。 缺点：①重质原料的适应性还有一定限制；降低裂解深度原料利用不高、燃料油增加、公用工程费大等②满足裂解原理耐合金刚材铸管技术继续研究结焦问题 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 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年代6070809021世纪规模2030456080～90 （二）生产新技术的研究开发提高收率、提高选择性、降低投资、原料适应性相对较强。1、KBR和埃克森100万吨乙烯生产厂的裂解炉：9～10个5～6个KelloggBrown&Root 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、乙烯制冷系统新建和扩建均有利。 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。提高生产能力。 ③催化精馏加氢技术加氢和产物分离同一个精馏塔Lummus公司提出精馏段：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。裂解汽油的选择性或全部加氢。 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)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。ForestStarInternational 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 成分％，mol成分％，mol成分％，mol轻柴油裂解气组成H213．1828CO0.1751CH421.2489C2H20.3688C2H429.0363C2H67.7953丙二烯＋丙炔0.5419C3H611.4757C3H80.35581，3-丁二烯2.4194异丁烯2.7085正丁烷0.0754 轻柴油裂解气组成（续）成分％，mol成分％，mol成分％，molC50.5147C6～C8非芳烃0.6941苯2.1398甲苯0.9296C80.3578苯乙烯0.2192C9～200℃0.2397CO20.0578硫化物0.0272H2O:5.04％ 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 水洗5%～7%2%～3%18%～20% 2、H2OH2O操作条件下结冰与低碳原子烷烃形成水合物CH46H2OC2H67H2OC3H88H2O 低温有利 3、不饱和烃C2H2丙二烯＋丙炔 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①使催化剂中毒；②乙炔循环结累提高总压力爆炸 三、来源1、酸性气体①原料所带②反应生成有机硫化物H2SCO2焦炭CO2烃CO2H2＋＋③处理过程引入 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②反应生成主要存在于C2馏分和C3馏分四、措施方法和对应流程③处理过程引入 1、酸性气体方法：化学吸收碱法胺法√（1）吸收剂要求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； 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 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 （2）裂解气干燥与分子筛再生流程裂解气干燥器裂解气去深冷分离吸附载气加热炉干燥器再生燃料气 3、不饱和烃C2馏分、C3馏分（1）方法催化加氢丙酮吸收√（2）脱乙炔前加氢后加氢Ni-Co/-Al2O3钯/-Al2O3 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前加氢的加氢气体：①裂解气全馏分；②H2、C10、C2、C3馏分；③H2、C10、C2馏分。 前加氢的特点：①氢气可以自给；②加氢选择性低；③乙烯损失增大。活性和选择性高。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催化剂寿命长；⑤能量利用不太合理；⑥流程较繁。√④流程简化；⑤操作稳定性差。飞温 （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；②温度较高；③选择性不理想。1×10－51%～3%乙炔含量：乙烯损失： 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；③再生反应器：用过热水蒸气将催化剂再生；④再生气洗涤塔：用水洗涤再生气体后去火炬。 （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 C2馏分吸收塔脱炔后C2馏分去乙烯塔稳定塔C2回压缩机汽提塔乙炔DMF新鲜DMF条件：低温高压用途：乙炔回收 §3·5压缩和制冷系统问题1：为什么要压缩？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绝热过程 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。 T2=T1（P1/P2）（-1）/绝热指数：P1=0·105MPaP2=3·6MPa排气温度293℃=1·228举例：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甲烷塔顶温度/℃3·0～4·0－960·6～1·0－1300·15～0·3－140 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段数ⅠⅡⅢⅣⅤ进口温度/℃38343637·238进口压力/MPa0·130·2450·4920·9982·028出口温度/℃87·285·690·692·292·2出口压力/MPa0·2860·5091·0192·1084·125压缩比2·02·081·992·112·04 压力高和低的比较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，易聚合，相对挥发度低，分离困难塔釜温度低，不易聚合，相对挥发度大，分离容易3·6Mpa居多 97页图3-27 压缩净化原则流程图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。