畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-吉林石化乙烯裂解爐校驗(yàn).doc

遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)目錄第1章綜述.11.1石化工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢.11.2乙烯在石油化工中的地位和作用.31.3國內(nèi)乙烯生產(chǎn)與發(fā)展趨勢.41.3.1乙烯的需求.51.3.2乙烯的產(chǎn)能.51.3.3大型乙烯生產(chǎn)廠和生產(chǎn)商.51.3.42006年以后大型乙烯擴(kuò)能項(xiàng)目.71.4乙烯裂解爐先進(jìn)控制技術(shù)的應(yīng)用情況.91.4.1裂解深度控制.91.4.2超選擇性管式裂解爐（USC爐）的簡介.121.4.3新型裂解爐與裂解技術(shù).141.4.4抑制裂解爐結(jié)焦技術(shù).151.4.5裂解爐的節(jié)能措施.161.5裂解爐核算的目的和意義.19第2章核算.202.1.核算方法.202.1.1管式裂解爐的熱負(fù)荷QE.202.1.2對流室熱負(fù)荷QC的計(jì)算.202.1.3輻射室熱負(fù)荷QR的計(jì)算.202.1.4燃料用量的計(jì)算.212.1.5全爐熱平衡.222.2核算已知數(shù)據(jù).242.3核算部分.252.3.1預(yù)熱段（對流段）熱負(fù)荷QC的計(jì)算.252.3.2輻射段熱負(fù)荷QR的計(jì)算.262.3.3燃料用量的計(jì)算.312.3.4裂解全爐熱平衡.342.3.5物料衡算.37第3章分析與討論.393.1對流室和輻射室熱負(fù)荷.393.2過?？諝庀禂?shù)，煙氣量及熱效率.393.3最高火焰溫度和橋墻溫度.393.4誤差分析.40第4章展望.41符號說明.46附錄.47謝辭.48參考文獻(xiàn).49遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)1第1章綜述1.1石化工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢自20世紀(jì)初期以來，石油和天然氣得到了大量的開采和利用，向人類提供了各種染料和吩咐的化工原料。1920年，沒過新澤西標(biāo)準(zhǔn)石油公司采用了C.埃利斯發(fā)明的丙烯（來自煉廠氣）水合制異丙醇工藝進(jìn)行生產(chǎn)，標(biāo)志了石油化工的興起。在20世紀(jì)40年代，管式爐裂解烴類工藝和臨氫重整工藝開發(fā)成功，使有機(jī)化工基本原料如乙烯等低碳烴類和苯等芳烴有了豐富、廉價的來源。因而，石油化工突飛猛進(jìn)的發(fā)展起來，很快便取代了煤在有機(jī)化工中的統(tǒng)治地位。1931年氯丁橡膠實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化和1937年聚己二酰己二胺（尼龍66）合成以后，高分子化工蓬勃發(fā)展起來，到20世紀(jì)50年代初期形成了大規(guī)模生產(chǎn)塑料、合成橡膠和合成纖維的工業(yè)，人類進(jìn)入了合成材料的時代，更進(jìn)一步地推動了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類活動水平得到了顯著的提高。2006年，我國經(jīng)濟(jì)規(guī)模繼續(xù)高速擴(kuò)大，需求的快速增長推動眾多國際化工公司不斷發(fā)展，對日本化工企業(yè)的影響尤為顯著。日本化工企業(yè)一直致力于在亞洲市場建立其主導(dǎo)地位，在我國化工市場獲得成功就意味著企業(yè)中長期發(fā)展有了保障。鑒于我國乙烯需求數(shù)量巨大，目前約為2000萬噸/年，是日本的3倍。因此，我國石化市場的波動會對日本和其他亞洲國家的大型石化生產(chǎn)商產(chǎn)生重大影響。德國和美國化工企業(yè)在上?；@區(qū)投資建設(shè)的異氰酸酯生產(chǎn)廠將在4年內(nèi)建成90萬噸/年的生產(chǎn)能力，從而將改變世界氨基甲酸乙酯工業(yè)的格局。我國內(nèi)地電石法PVC生產(chǎn)的反彈也將對國際市場產(chǎn)生不可低估的影響。由于人們消費(fèi)水平的不斷提高，我國食品和飲料產(chǎn)品也日趨多樣化。受此影響，我國對食品調(diào)味劑的需求也在飛速增長，這反過來又加劇了調(diào)味劑生產(chǎn)商之間的競爭。我國的紡織產(chǎn)品出口到世界各地。因此，日本化工企業(yè)紛紛在我國加速建廠生產(chǎn)紡織原料和染料。由于日本汽車生產(chǎn)商提高產(chǎn)量和韓國、臺灣地區(qū)電子生產(chǎn)商在我國建立電子和電遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)2氣設(shè)備生產(chǎn)基地，因此我國工程塑料、液晶顯示器部件和半導(dǎo)體加工用化學(xué)試劑等市場正呈現(xiàn)出一片欣欣向榮的發(fā)展景象。2006年12月11日中國成品油批發(fā)業(yè)務(wù)的放開，標(biāo)志著我國石油石化業(yè)入世后過渡期的結(jié)束?；厥走^去5年，中國石油石化業(yè)在內(nèi)外發(fā)展環(huán)境、行業(yè)自身發(fā)展及市場狀況等方面發(fā)生了巨大、深刻而不可逆轉(zhuǎn)的變化：中國石油石化市場走向全面開放，市場主體多元化競爭格局形成，政府監(jiān)管體系日漸完善并走上法制化軌道。在開放中，中國石油石化業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，在改革重組中，中國國有石油石化企業(yè)逐步做大做強(qiáng)。然而，我國的石油石化企業(yè)同時也正面臨著來自國內(nèi)外全方位的競爭。在財富雜志排名中被列入世界500強(qiáng)的大型石油石化公司幾乎已全部在我國投資建廠或設(shè)點(diǎn)，?？松梨?、殼牌、BP、道達(dá)爾、巴斯夫、杜邦、拜耳、道化學(xué)等跨國公司，大多已全面進(jìn)入我國石油石化行業(yè)，進(jìn)入除批發(fā)以外的上中下游各個領(lǐng)域。我國經(jīng)濟(jì)正處于穩(wěn)步快速發(fā)展階段，國內(nèi)對石油石化產(chǎn)品的需求快速增長。專家預(yù)計(jì)，到2010年，我國汽煤柴需求量將為1.85億至1.89億噸，乙烯需求當(dāng)量將達(dá)到2500萬至2600萬噸。巨大的石油石化產(chǎn)品需求潛力，將為我國石油石化企業(yè)進(jìn)一步拓展市場、做大總量提供難得的戰(zhàn)略機(jī)遇和良好的市場條件?？梢灶A(yù)見，“十一五”期間，中國石油化工行業(yè)必將迎來一個充滿生機(jī)的全新發(fā)展時期。面對快速增長的石油化工市場，我國企業(yè)該如何把握時機(jī)，迎接挑戰(zhàn)，并根據(jù)行業(yè)發(fā)展趨勢制定發(fā)展戰(zhàn)略呢？另外，石油化工行業(yè)從業(yè)者，包括來華投資經(jīng)營的外商也必須時刻了解、研究自身所處的市場環(huán)境，才能審時度勢，掌握趨勢，在不斷遇到新情況、不斷解決新問題中，得以發(fā)展、壯大。隨著生物技術(shù)的發(fā)展，化學(xué)工業(yè)與生物技術(shù)的相互滲透與結(jié)合，也是當(dāng)今化學(xué)工藝的發(fā)展方向，現(xiàn)已初步形成具有廣闊發(fā)展前景的生物化工產(chǎn)業(yè)，給傳統(tǒng)的化學(xué)工業(yè)增添了新的活力。隨著高新技術(shù)的突飛猛進(jìn)，人類生活和生產(chǎn)的不斷發(fā)展，也帶來了市場競爭激烈、自然遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)3資源和能源減少、環(huán)境污染加劇等問題，化學(xué)工業(yè)同樣面臨著這些問題的挑戰(zhàn)，要走可持續(xù)發(fā)展的道路，必須做好以下幾個方面的工作。面對市場激烈競爭的形勢，積極開發(fā)高新科技，縮短新技術(shù)、新工藝工業(yè)化的周期，加快產(chǎn)品更新和升級的速度。最充分、最徹底的利用原料。除了發(fā)展大型的綜合性生產(chǎn)企業(yè)，使原料、產(chǎn)業(yè)和副產(chǎn)品得到綜合利用外，提倡設(shè)計(jì)和開發(fā)原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)。原子經(jīng)濟(jì)性概念是由美國化學(xué)家B.M.Trost在1991年首先提出的，在反應(yīng)中應(yīng)該使原料中每一個原子都結(jié)合到目標(biāo)分子即所需產(chǎn)物中，不需要用保護(hù)基團(tuán)或離去基團(tuán)，因而不會有副產(chǎn)物或廢物生成。如氫甲酰基化反應(yīng)、甲醇羰基化制醋酸、Ziegler-Natta聚合反應(yīng)等屬于此類反應(yīng)。原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)可以最大限度地利用原料，最大限度地減少廢物的排放。大力發(fā)展綠色化工。包括采用無毒、無害的原料、溶劑和催化劑；應(yīng)用反應(yīng)選擇性高的工藝和催化劑；將副產(chǎn)物或廢物轉(zhuǎn)化為為有用的物質(zhì)；采用原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)，提高原料中原子的利用率，實(shí)現(xiàn)零排放；淘汰污染環(huán)境和破壞生態(tài)平衡的產(chǎn)品，開發(fā)和生產(chǎn)環(huán)境友好產(chǎn)品等?；み^程要高效、節(jié)能和智能化。實(shí)施廢物再生利用工程。欲將以上幾方面付諸實(shí)現(xiàn)，需要所有化學(xué)家和化學(xué)工程的艱苦努力，也需要多學(xué)科、多部門的精誠合作，更需依賴于科學(xué)的不斷進(jìn)取和高新技術(shù)的發(fā)展。1.2乙烯在石油化工中的地位和作用乙烯是石油化工的基礎(chǔ)原料，人們通常用乙烯衡量一個國家石油化學(xué)工業(yè)發(fā)展的水平。乙烯是石油化工的標(biāo)志，在石油化工中占有重要地位。乙烯生產(chǎn)裝置生產(chǎn)的乙烯、丙烯以及下游裝置生產(chǎn)的丁二烯和三苯（苯、甲苯、二甲苯）是其他有機(jī)原料及三大合成材料（合成樹脂、合成橡膠、合成纖維）的基礎(chǔ)原料。以乙烯為龍頭的石化工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，作為重要地原材料行業(yè)，石化工業(yè)的健康發(fā)展對整個國家的經(jīng)濟(jì)有著重大影響。遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)4乙烯主要用于生產(chǎn)聚乙烯，進(jìn)而加工成為多種聚乙烯塑料制品。用于生產(chǎn)聚乙烯的乙烯約占整個需求量的55%，其余為生產(chǎn)環(huán)氧乙烷/乙二醇、氯乙烯、苯乙烯、乙醛/醋酸和乙醇的基礎(chǔ)化工原料。由乙烯作為石油化工基礎(chǔ)原料合成的各類化工產(chǎn)品琳瑯面目，種類繁多，如圖1-1所示。乙烯加氯1,2-二氯乙烷氯乙烯、三氯乙烯、過氯乙烯塑料加溴1,2-二溴乙烷加次氯酸氯乙醇環(huán)氧乙烷乙二醇聚酯纖維、抗凍劑加水乙醇多種化學(xué)產(chǎn)品加氯化氫氯乙烯乙烯低分子聚合高級醇、-烯烴（洗滌劑、增塑劑）多聚聚乙烯電纜、無毒塑料制品環(huán)氧乙烷乙二醇、聚乙二醇、乙醇胺、乙烯利（-氯乙基膦酸）植物生長調(diào)節(jié)劑己醛醋酸、正丁醇。辛醇香料、醫(yī)藥、增塑劑、潤滑劑，表面活性劑醋酸乙烯脂乳劑（白膠）主要作為黏劑傅勢烷基化乙苯苯乙烯橡膠、樹脂羰基合成丙醛丙醇多種化學(xué)產(chǎn)品圖1-1乙烯的用途1.3國內(nèi)乙烯生產(chǎn)與發(fā)展趨勢從20世紀(jì)60年代初我國第一套乙烯裝置建成投產(chǎn)至今，我國已建成了燕山、上海、揚(yáng)子、齊魯、茂名、大慶、吉林、遼陽、蘭州。獨(dú)山子、撫順、盤錦等十幾個以乙烯工業(yè)為龍頭的大中型石化基地，形成了一定規(guī)模的乙烯工業(yè)體系。我國乙烯工業(yè)通過50多年的發(fā)展，取得了輝煌的業(yè)績，競爭力不斷提高，已躋身世界乙烯大國。截止2007年末我國乙烯生產(chǎn)能力為9985kt/a，排名穩(wěn)居世界第二，僅次于美國。平均單套乙烯生產(chǎn)裝置能力也達(dá)到454kt/a。已有數(shù)套乙烯裝置導(dǎo)套能力達(dá)到世界規(guī)模。遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)51.3.1乙烯的需求據(jù)SRI咨詢公司（SRIC）咨詢師MikeDevanney表示，2011年全球乙烯需求有望在2010年的基礎(chǔ)上增長約5%，總需求將達(dá)到約1.15億噸/年；而丙烯需求將增長約5%至7350萬噸/年。據(jù)析邁公司稱，2011-2012年全球乙烯產(chǎn)能有望增長約4.5%至約1.4億噸/年。中東地區(qū)的乙烯產(chǎn)能將快速增長，2014年前的年均增速將達(dá)到17%；而亞洲地區(qū)次之，年均增速為5%。1.3.2乙烯的產(chǎn)能據(jù)統(tǒng)計(jì)，2006年世界乙烯總產(chǎn)能為1.195億噸/年，同比增長2.8%。歐洲和北美的乙烯產(chǎn)能所占比例有所下降，而亞洲、中東及拉丁美洲所占比例逐漸上升。目前北美、亞洲和西歐成為世界三大乙烯產(chǎn)區(qū)，占世界乙烯產(chǎn)能的比例分別為29.2%、28.9%和20.1%，中東是世界第四大乙烯工業(yè)產(chǎn)區(qū)，占世界乙烯產(chǎn)能的10%。我國乙烯工業(yè)經(jīng)過近50年的發(fā)展，生產(chǎn)技術(shù)、裝置規(guī)模和單爐裝置產(chǎn)能都有很大發(fā)展，產(chǎn)量從1960年的700噸、1970年的5100噸上升到2007年的1024.8萬噸。2007年國內(nèi)乙烯產(chǎn)能達(dá)到997萬噸，許多裝置產(chǎn)能從60萬噸/年提高到80萬噸/年，以提高其規(guī)模經(jīng)濟(jì)性和改善資源利用率。從近些年產(chǎn)能的急劇增長趨勢，可明顯看出我國乙烯工業(yè)近年呈跨越式發(fā)展。1.3.3大型乙烯生產(chǎn)廠和生產(chǎn)商從2005年得統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，全球最大的乙烯生產(chǎn)商前三名分別是道化學(xué)（DowChemical）、?？松梨冢‥xxonMobil）和殼牌化工公司（ShellChemicals）。中國石化位居第7位。表1-1列出了2005年全球十大生廠商產(chǎn)能排名（按公司控股計(jì)）。遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)6表1-12005年全球乙烯十大生產(chǎn)商產(chǎn)能排名Kt/a排序生產(chǎn)商能力12345678910總計(jì)DowChemical(道化學(xué)，美國)ExxonMobil(埃克森，美國)Shell(殼牌化學(xué))SABIC(沙特基礎(chǔ)工業(yè)公司)IneosLyondell（利安得，