6 烴類裂解及裂解氣分離

第6章烴類裂解及裂解氣別離.目錄概述6.1烴類熱裂解的理論根底6.2原料性質(zhì)指標(biāo)及工藝參數(shù)6.3裂解工藝過程及設(shè)備6.4裂解氣的凈化與別離6.5烴類催化裂解制烯烴進(jìn)展.有機(jī)化學(xué)工業(yè)石油煉制工業(yè)汽油、煤油、柴油、潤滑油石油化學(xué)工業(yè)有機(jī)原料、三大合成材料

有機(jī)精細(xì)化工食品工業(yè)油脂工業(yè)概述.石油煉制烴類裂解C4餾分芳烴石油工業(yè)常減壓精餾催化裂化催化加氫催化重整原油加工得到各種油品的過程利用石油生產(chǎn)有機(jī)化工原料產(chǎn)品石油化工.烴類熱裂解石油二次加工過程，石油化工的根底；不用催化劑，將烴類加熱到750-900℃發(fā)生熱裂解原料：石油系烴類原料〔天然氣、煉廠氣、輕油、柴油、重油等〕；低分子烷烴〔乙烷、丙烷〕主要產(chǎn)品：三烯〔乙烯、丙烯、丁二烯〕三苯〔苯、甲苯、二甲苯〕.世界石化工業(yè)最重要的根底原料之一75%的石油化工產(chǎn)品由乙烯生產(chǎn)2003年底，世界乙烯生產(chǎn)能力到達(dá)110.8Mt2003年底，我國乙烯生產(chǎn)能力到達(dá)5.68Mt，居世界第4位中東、亞洲是新建、擴(kuò)建裂解裝置的重點(diǎn)地域。乙烯概況.國內(nèi)外乙烯開展動態(tài)2004年，世界乙烯總生產(chǎn)能力達(dá)11290.5萬噸/年，主要集中在歐美興旺國家。乙烯需求增速逐漸加快，年均增速達(dá)4.3%。2021年需求量上升到13346萬噸，增量主要在亞洲地區(qū)。我國乙烯工業(yè)開展很快，乙烯產(chǎn)量逐年上升，2005年達(dá)773萬噸，居世界第三位。2021年我國乙烯生產(chǎn)能力達(dá)1600萬噸。我國乙烯產(chǎn)量遠(yuǎn)不能滿足經(jīng)濟(jì)社會快速開展的要求，一半的乙烯來自進(jìn)口。國外國內(nèi).裂解汽油熱裂解預(yù)分餾〔急冷〕原料凈化〔脫酸脫水脫炔〕別離精餾別離系統(tǒng)深冷壓縮制冷系統(tǒng)三烯別離局部反響局部芳烴裂解氣熱裂解工藝總流程.化學(xué)反響：反響規(guī)律、反響機(jī)理、熱力學(xué)與動力學(xué)分析工藝參數(shù)和操作指標(biāo)：原料性質(zhì)及評價(jià)；裂解溫度、烴分壓、停留時(shí)間、裂解深度工藝過程：管式裂解爐熱裂解反響局部的學(xué)習(xí)內(nèi)容.6.1烴類熱裂解的

理論根底.6.1.1.1烷烴6.1.1烴類裂解反響斷鏈反響：CnH2n+2→CmH2m+CkH2k+2(m＋k=n)CnH2n+2→CnH2n+H2

(C—H鍵斷裂)脫氫反響：.相同烷烴斷鏈比脫氫容易碳鏈越長越易裂解斷鏈?zhǔn)遣豢赡孢^程，脫氫是可逆過程在分子兩端斷鏈的優(yōu)勢大乙烷不發(fā)生斷鏈反響，只發(fā)生脫氫反響生成乙烯，甲烷在一般裂解溫度下不發(fā)生變化正構(gòu)烷烴裂解規(guī)律

主要產(chǎn)物：氫、甲烷、乙烯、丙烯

特點(diǎn):生產(chǎn)乙烯、丙烯的理想原料.比正構(gòu)烷烴容易裂解或脫氫脫氫能力與分子結(jié)構(gòu)有關(guān)，易難順序?yàn)椋菏鍤洌局贇洌静畾潆S著碳原子數(shù)的增加，異構(gòu)烷烴與正構(gòu)烷烴裂解所得乙烯和丙烯收率的差異減小異構(gòu)烷烴裂解規(guī)律主要產(chǎn)物：氫、甲烷、乙烯、丙烯、C4烯烴特點(diǎn):異構(gòu)烷烴裂解所得乙烯、丙烯收率<<正構(gòu)烷烴裂解所得收率，而氫、甲烷、C4及C4以上烯烴收率較高.6.1.1.2烯烴的裂解反響及反響規(guī)律主要產(chǎn)物：乙烯、丙烯、丁二烯、環(huán)烯烴特點(diǎn)：烯烴在反響中生成小分子烯烴的裂解是不希望發(fā)生的，需要控制斷鏈反響在β位生成烯烴，無β位難裂解脫氫反響生成二烯烴和炔烴岐化反響生成不同烴分子(烷烴、烯烴、炔烴)雙烯合成反響二烯烴與烯烴生成環(huán)烯烴，再脫氫生成芳烴芳構(gòu)化反響C6以上烯烴脫氫生成芳烴.烯烴斷裂位置C-C-C-C-C解離能C=C-C-C-C解離能341.92kJ/mol341.92kJ/mol288.42kJ/mol380.38kJ/molαβ斷鏈容易程度：雙鍵α位C-C<烷烴C-C<雙鍵β位C-C丙烯、異丁烯等沒有β位C-C→比相應(yīng)的烷烴難裂解C4以上的正烯烴有β位C-C

→比相應(yīng)的烷烴易裂解.裂解反響包括：斷鏈開環(huán)反響脫氫反響側(cè)鏈斷裂開環(huán)脫氫6.1.1.3環(huán)烷烴的裂解反響及反響規(guī)律..環(huán)烷烴的裂解反響規(guī)律側(cè)鏈烷基斷裂比開環(huán)容易脫氫生成芳烴優(yōu)于開環(huán)生成烯烴五環(huán)比六環(huán)烷烴難裂解比鏈烷烴更易于生成焦油，產(chǎn)生結(jié)焦主要產(chǎn)物：單環(huán)烷烴生成乙烯、丁二烯、單環(huán)芳烴多環(huán)烷烴生成C4以上烯烴、單環(huán)芳烴.1、烷基芳烴的側(cè)鏈脫烷基反響或斷鍵反響2、環(huán)烷基芳烴的脫氫和異構(gòu)脫氫反響3、芳烴縮合反響產(chǎn)物：多環(huán)芳烴，結(jié)焦特點(diǎn)：不宜做裂解原料6.1.1.4芳烴的裂解反響及反響規(guī)律.

Ar-CkH2k+1+CmH2mArH+CnH2nAr-CnH2n+1Ar-CnH2n+1Ar-CnH2n-1+H2++R

31R4HRR2.各種烴在高溫下不穩(wěn)定900-1000℃以上經(jīng)過炔烴中間階段而生碳；500-900℃經(jīng)過芳烴中間階段而結(jié)焦。6.1.1.5裂解過程的結(jié)焦生碳反響多環(huán)芳烴稠環(huán)芳烴液體焦油固體瀝青質(zhì)焦炭單環(huán)或少環(huán)芳烴焦和碳的區(qū)別？.各族烴裂解生成乙烯、丙烯能力的規(guī)律1.正構(gòu)烷烴在各族烴中最利于乙烯、丙烯的生成。2.大分子烯烴裂解為乙烯和丙烯3.環(huán)烷烴生成芳烴的反響優(yōu)于生成單烯烴的反響。4.無烷基的芳烴根本上不易裂解為烯烴5.有烷基的芳烴主要是烷基發(fā)生斷碳鍵和脫氫反響，有結(jié)焦的傾向6.正烷烴>異烷烴>環(huán)烷烴〔六碳環(huán)>五碳環(huán)〕>芳烴.6.1.2裂解過程的熱力學(xué)分析裂解反響：1、強(qiáng)吸熱過程2、均在高溫低壓下進(jìn)行，氣態(tài)烴視為理想氣體裂解反響的熱效應(yīng).6.1.3裂解過程的動力學(xué)分析6.1.3.1自由基反響機(jī)理鏈引發(fā)反響是自由基的產(chǎn)生過程鏈增長反響是自由基的轉(zhuǎn)變過程鏈終止是自由基消亡生成分子的過程.鏈引發(fā)斷裂C-C鍵產(chǎn)生一對自由基活化能高鏈增長自由基奪氫自由基分解，活化能不大被奪走氫的容易順序：伯氫>仲氫>叔氫自由基分解反響是生成烯烴的反響鏈終止兩個(gè)自由基形成穩(wěn)定分子的過程活化能一般較低.自由基分解為碳原子數(shù)較少的烯烴的反響活化能較小自由基中帶有未配對電子的碳原子，假設(shè)所連的氫較少，就主要分解為氫自由基和同碳原子數(shù)的烯烴分子鏈增長反響中生成的自由基碳原子數(shù)大于3，還可繼續(xù)發(fā)生分解反響自由基分解反響直到生成氫自由基、甲基自由基為止自由基分解反響的規(guī)律.正丙基自由基自由基反響舉例〔丙烷裂解〕途徑A：得到兩個(gè)自由基，通過兩個(gè)途徑進(jìn)行鏈的傳遞。.生成的正丙基自由基進(jìn)一步分解為乙烯分子和甲基自由基：生成的異丙基自由基進(jìn)一步分解為丙烯分子和氫自由基反響結(jié)果是：途徑B：C3H8→C3H6+H2異丙基自由基.一次反響是指原料烴裂解(脫氫和斷鏈)生成目的產(chǎn)物乙烯、丙烯等低級烯烴的反響，促使其充分進(jìn)行二次反響那么是指一次反響產(chǎn)物(乙烯、丙烯)繼續(xù)反響，并轉(zhuǎn)化為炔烴、二烯烴、芳烴以至結(jié)焦生炭的反響，千方百計(jì)抑制其進(jìn)行6.1.3.2一次反響和二次反響為什么抑制二次反響？.6.1.3.3反響動力學(xué)烴類裂解的主反響(一次反響)可按一級反響處理：r=-dc/dt=kc濃度c0→c，時(shí)間0→t，積分ln(c0/c)=kt轉(zhuǎn)化率為x，那么：-ln(1-x)=ktk由阿累尼烏斯方程得到：k=Aexp(-E/RT)裂解動力學(xué)方程可以用來計(jì)算原料在不同工藝條件下過程中轉(zhuǎn)化率的變化情況，不能確定產(chǎn)物組成。.6.2原料性質(zhì)指標(biāo)

及工藝參數(shù).族組成---PONA值氫含量特性因素芳烴指數(shù)(關(guān)聯(lián)指數(shù)，簡稱BMCI)6.2.1裂解原料性質(zhì)及評價(jià).6.2.1.1族組成－PONA值烷烴P(paraffin)烯烴O(olefin)環(huán)烷烴N(naphthene)芳烴A(aromatics)烷烴含量越大，芳烴越少，那么乙烯產(chǎn)率越高；支鏈烷烴比直鏈烷烴產(chǎn)生的丙烯較多乙烯較少；環(huán)烷烴多的原料適合生產(chǎn)丁二烯；含芳烴的原料不利制烯烴，易結(jié)焦。.PONA不同的原料裂解產(chǎn)物的收率.我國常壓輕柴油餾分族組成.氫含量：原料烴分子結(jié)構(gòu)中H的質(zhì)量百分含量。6.2.1.2氫含量烴裂解過程也是氫在裂解產(chǎn)物中重新分配的過程。原料含氫量對裂解產(chǎn)物分布的影響規(guī)律，與PONA值的影響一致。用途：可判斷原料可能到達(dá)的裂解深度，及C4及C4以下輕烴的收率。氫含量：P>N>A；液體產(chǎn)物收率：P<N<A乙烯收率：P>N>A；容易結(jié)焦傾向：P<N<A.各種烴的氫含量乙烷丙烷丁烷石腦油輕柴油含氫量(%)2018.217.214.5-15.513.5-14.5用元素分析法測得氫含量，可以關(guān)聯(lián)烴原料的乙烯潛在產(chǎn)率。氫含量高那么乙烯產(chǎn)率越高。烷烴氫含量最高，芳烴那么較低。.1.表征原油和餾分油的化學(xué)組成特性的一種參數(shù)。2.K值以烷烴最高，環(huán)烷烴次之，芳烴最低。反映了烴的氫飽和程度。原料烴的K值越大那么乙烯產(chǎn)率越高。乙烯和丙烯總體收率大體上隨裂解原料K值的增大而增加。6.2.1.3特性因素，K.即美國礦務(wù)局關(guān)聯(lián)指數(shù)〔BureauofMinesCorrelationIndex〕，簡稱BMCI。用以表征柴油等重質(zhì)餾分油中烴組分的結(jié)構(gòu)特性。6.2.1.4芳烴指數(shù)，BMCId15.6——原料的相對密度；Tv——體積平均沸點(diǎn)，K。.烴類化合物的芳香性愈強(qiáng)，那么BMCI值愈大，不僅乙烯收率低，結(jié)焦的傾向性愈大。正構(gòu)烷烴的BMCI值最小〔正己烷為0.2〕，芳烴那么相反〔苯為99.8〕，因此烴原料的BMCI值越小那么乙烯潛在產(chǎn)率越高。中東輕柴油的BMCI典型值為25左右，中國大慶輕柴油約為20。芳香性遞增順序：正構(gòu)鏈烷烴<帶支鏈烷烴<烷基單環(huán)烷烴<無烷基單環(huán)烷烴<雙環(huán)烷烴<烷基單環(huán)芳烴<無烷基單環(huán)芳烴(苯)<雙環(huán)芳烴<三環(huán)芳烴<多環(huán)芳烴.原料烴組成與裂解結(jié)果原料由輕到重，相同原料量所得乙烯收率下降。原料由輕到重，裂解產(chǎn)物中液體燃料又增加，產(chǎn)氣量減少。原料由輕到重，聯(lián)產(chǎn)物量增大，而回收聯(lián)產(chǎn)物以降低乙烯生產(chǎn)本錢的措施，又造成裝置和投資的增加。.6.2.2裂解工藝參數(shù)裂解溫度對裂解結(jié)果的影響停留時(shí)間對裂解結(jié)果的影響反響壓力與稀釋劑動力學(xué)裂解深度函數(shù)KSF.6.2.2.1裂解溫度裂解溫度是影響烯烴收率最重要的因素。溫度對產(chǎn)物分布的影響：1.影響一次反響的產(chǎn)物分布2.影響一次反響對二次反響的競爭.按自由基鏈?zhǔn)椒错憴C(jī)理分析，溫度對一次產(chǎn)物分布的影響，是通過影響各種鏈?zhǔn)椒错懴鄬α繉?shí)現(xiàn)的。在一定溫度內(nèi)，提高裂解溫度有利于提高一次反響所得乙烯和丙烯的收率。

正戊烷異戊烷600℃1000℃600℃1000℃乙烯收率43.246.010.112.6產(chǎn)物組成乙烯丙烯10.115.213.620.3裂解溫度影響一次反響的產(chǎn)物分布.裂解溫度影響一次反響對二次反響的競爭熱力學(xué)分析：烴裂解反響——吸熱反響，需高溫進(jìn)行。T↑，利于乙烯、丙烯的生成；也有利于生成碳的副反響進(jìn)行，即二次反響占優(yōu)勢。一次反響與二次反響在動力學(xué)上的競爭.動力學(xué)分析：簡化的動力學(xué)圖式k=Aexp(-E/RT)E1>E3>E2一次反響與二次反響在動力學(xué)上的競爭k1/k2(或k1/k2’)比值及其隨T變化的關(guān)系.E1>E2，T↑，k1/k2↑，有利于提高一次反響對二次反響的相對速率，提高乙烯收率。高溫時(shí)，一次反響速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于二次反響速率，要提高乙烯收率，應(yīng)在高溫下進(jìn)行裂解反響T↑，減少焦的相對量，但是一次和二次反響的絕對速率是增大的，焦的絕對量是增加的。高溫裂解，相應(yīng)減少停留時(shí)間以減少焦的生產(chǎn)(抑制二次反響)。溫度過高，較多的乙炔生成.裂解溫度范圍：750~900℃原料分子量越小，所需裂解溫度越高。乙烷裂解溫度最高。因此，應(yīng)該選擇一個(gè)最適宜的裂解溫度，發(fā)揮一次反響在動力學(xué)上的優(yōu)勢，而克服二次反響在熱力學(xué)上的優(yōu)勢，既可提高轉(zhuǎn)化率又可得到較高的乙烯收率。.6.2.2.2停留時(shí)間停留時(shí)間：物料在反響開始到達(dá)某一轉(zhuǎn)化率時(shí)在反響器內(nèi)經(jīng)歷的反響時(shí)間。t表示，秒。停留時(shí)間的影響由于有二次反響，對每種原料都有一個(gè)最大乙烯收率的適宜停留時(shí)間。停留時(shí)間短：原料轉(zhuǎn)化率低，乙烯收率低，后續(xù)分離能耗高停留時(shí)間長：生成更多焦炭，縮短裂解爐運(yùn)轉(zhuǎn)周期，既浪費(fèi)原料，又影響正常生產(chǎn)。.從裂解動力學(xué)方程看出，對給定原料而言，裂解深度(轉(zhuǎn)化率)取決于裂解溫度和停留時(shí)間。不同溫度-停留時(shí)間組合，裂解結(jié)果不同。溫度---停留時(shí)間效應(yīng).石腦油裂解時(shí)乙烯收率與溫度和停留時(shí)間的關(guān)系高溫-短停留時(shí)間最正確組合.對于給定原料，相同裂解深度時(shí)，提高溫度，縮短停留時(shí)間的效應(yīng)溫度--停留時(shí)間對產(chǎn)品收率影響可以獲得較高的烯烴收率，并減少結(jié)焦；抑制芳烴生成，所得裂解汽油的收率相對較低。.6.2.2.3反響壓力與稀釋劑壓力對平衡轉(zhuǎn)化率的影響一次反響斷鏈反響脫氫反響不可逆，改變壓力對平衡轉(zhuǎn)化率影響不大可逆，降低壓力有利于提高轉(zhuǎn)化率分子數(shù)增加的反響，降低壓力有利反響二次反響聚合結(jié)焦脫氫縮合分子數(shù)減小的反響，降低壓力不利于平衡向產(chǎn)物方向移動，抑制二次反響發(fā)生從熱力學(xué)角度分析：P↓，利于一次反響，不利于二次反響.壓力對反響速率的影響一次反響多是一級反響：r裂=k裂c烴類聚合和縮合的二次反響多是高于一級的反響：r聚=k聚cn(n>1)；r縮=k縮cAcB

P不能改變k，但P↓，能降低反響物濃度P↓，可增大一次反響對于二次反響的相對速度，提高一次反響選擇性反響速率分析：熱力學(xué)、動力學(xué)分析：降低P利于一次反響，減輕結(jié)焦程度.壓力對裂解過程中一次反響和二次反響的影響.目的：降低烴分壓稀釋劑種類：水蒸氣、氫氣、惰性氣體稀釋劑參加稀釋劑降低烴壓力，為什么不在生產(chǎn)中直接采用減壓操作？.生產(chǎn)中不直接采用減壓操作的原因？高溫下，某些管件連接不嚴(yán)密，可能漏入空氣，造成裂解原料和產(chǎn)物局部氧化而造成損失，同時(shí)空氣與裂解氣能形成爆炸性混合物。減壓操作對后續(xù)的別離工序的壓縮操作不利，增加能耗。.易別離熱容量大，使系統(tǒng)有較大的熱慣性抑制硫?qū)︽囥t合金爐管的腐蝕脫除結(jié)碳，抑制鐵鎳的催化生碳作用穩(wěn)定爐管裂解溫度降低烴分壓的作用明顯水蒸汽作稀釋劑的優(yōu)勢.水蒸汽用量越多越好？量多——增加爐子熱負(fù)荷，增加水蒸氣冷凝量，增加燃料消耗量，降低設(shè)備處理能力。水蒸氣參加量隨裂解原料而異——輕質(zhì)原料裂解，水蒸氣用量低；隨著裂解原料變重(氫含量變小)，為減少結(jié)焦，水蒸氣用量增大。.總結(jié)烴類裂解的條件：高溫、低烴分壓、短停留時(shí)間產(chǎn)生的裂解氣要快速離開反響區(qū)，降溫阻止二次反響的發(fā)生，減少乙烯損失，故須將裂解爐出口的高溫裂解氣加以急冷，當(dāng)溫度降到650℃以下時(shí)，裂解反響根本終止。.6.2.2.4裂解深度衡量裂解深度的參數(shù)：(1)原料轉(zhuǎn)化率(2)甲烷收率(3)乙烯對丙烯的收率比(4)甲烷對乙烯或丙烯的收率比(5)液體產(chǎn)物的含氫量(6)裂解爐出口溫度(7)裂解深度函數(shù)(8)動力學(xué)裂解深度函數(shù)..動力學(xué)裂解深度函數(shù)KSF將操作溫度T、停留時(shí)間t和原料烴的裂解反響動力學(xué)性質(zhì)聯(lián)系起來，反響裂解反響進(jìn)行的程度。其定義式：將原料的裂解反響作為一級反響處理，原料轉(zhuǎn)化率x和反響速度常數(shù)k及停留時(shí)間t之間存在如下關(guān)系：.為避開裂解原料性質(zhì)的影響，選用正戊烷作為衡量裂解深度的組分。Why？任何輕質(zhì)油中正戊烷都存在；它在裂解過程中只減少不增加，其裂解余量可測定。.KSF=0~1淺度裂解區(qū)原料飽和烴含量迅速下降，低級烯烴含量接近直線上升。KSF=1~2.3中度裂解區(qū)乙烯含量繼續(xù)上升1.7處丙烯、丁烯含量出現(xiàn)峰值KSF>2.3深度裂解區(qū)一次反響已停止丙烯、丁烯含量下降，乙烯峰值在3.5~6.5KSF值與產(chǎn)物分布〔石腦油〕.石腦油裂解深度與產(chǎn)物分布關(guān)系.6.3裂解工藝過程及設(shè)備6.3.1熱裂解反響特點(diǎn)6.3.2熱裂解工藝方法6.3.3管式裂解爐6.3.4熱裂解工藝過程.強(qiáng)吸熱反響高溫存在二次反響短停留時(shí)間低烴分壓反響產(chǎn)物是復(fù)雜的混合物氣態(tài)烴、液態(tài)烴、固態(tài)焦炭6.3.1熱裂解反響特點(diǎn).6.3.2熱裂解工藝方法直接供熱以小顆粒固體如金屬氧化物、砂子、焦炭為載熱體，由氣化的烴原料和水蒸氣使之流態(tài)化并進(jìn)行裂解反響。間接供熱：管式爐裂解固體熱載體法：蓄熱爐裂解、砂子爐裂解液體熱載體法：熔鹽爐裂解氣體熱載體法：過熱水蒸汽裂解法局部氧化裂解法：流化床局部氧化裂解法、火焰燃燒法、浸沒燃燒法.6.3.3管式裂解爐60年代初期：SRT-Ⅰ型爐

雙輻射立管實(shí)現(xiàn)了高溫、短停留時(shí)間60年代中期：SRT-Ⅱ型爐

分叉變徑爐管降低烴分壓70年代中期：SRT-Ⅲ型爐爐內(nèi)管排增加提高熱強(qiáng)度提高生產(chǎn)能力80年代：SRT-Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ型爐

多分支變徑管帶內(nèi)翅片2程停留時(shí)間縮短降低管內(nèi)熱阻延長清焦周期6.3.3.1管式裂解爐的開展.6.3.3.2管式裂解爐的根本結(jié)構(gòu)對流室輻射室裂解管爐體原料預(yù)熱管蒸汽加熱管燒嘴爐壁爐頂爐底管式裂解爐SRT裂解爐，也稱為短停留時(shí)間裂解爐.爐體.乙烯裂解爐管.SRT-Ⅰ型豎管裂解爐示意圖1-爐體；2-油氣聯(lián)合燒嘴；3-氣體無焰燒嘴；4-輻射段爐管；5-對流段爐管；6-急冷鍋爐.SRT裂解爐的結(jié)構(gòu)及改進(jìn)爐型：燒嘴側(cè)壁無焰燒嘴→側(cè)壁燒嘴與底部燒嘴聯(lián)合盤管結(jié)構(gòu)：爐管的排列、結(jié)構(gòu)、管徑、材質(zhì)多程→雙程減少結(jié)焦部位，延長操作周期光管→帶內(nèi)翅片降低管內(nèi)熱阻延長清焦周期等徑→分支增大比外表積，傳熱強(qiáng)度量增加變徑緩解管內(nèi)壓力的增加HK-40→HP-40提高熱強(qiáng)度.不同輻射盤管裂解工藝性能表3-20不同SRT爐型的裂解產(chǎn)品收率表3-21變徑管分析表3-22不變徑與變徑反響管的比較表3-23不同裂解爐改進(jìn)措施對工藝性能的影響.....6.3.3.3其它管式裂解爐1、超選擇性裂解爐〔USC)單排雙面輻射多組變徑爐管出口與在線USX直接相連接2、毫秒爐〔USRT)直徑較小的單程直管3、混合管裂解爐(LSCC)單雙排混合型變徑爐管USC爐USRT爐.6.3.4熱裂解工藝過程目的6.3.4.1裂解氣的急冷(1)回收高溫?zé)崮埽a(chǎn)生高壓蒸汽(2)終止二次反響，T<650℃方法(1)直接急冷(2)間接急冷.急冷方式直接急冷冷卻介質(zhì)〔水、油〕與裂解氣直接接觸，適用于極易結(jié)焦的重質(zhì)烴間接急冷裝置：急冷換熱器(急冷鍋爐，廢熱鍋爐)，用換熱器回收大量的熱量，冷卻介質(zhì)用高壓水，以提高蓄熱能力(工業(yè)上).直接急冷間接急冷設(shè)備費(fèi)少，操作簡單；傳熱效果好；產(chǎn)生大量含油污水，油水難分離；不能回收高品位的熱能回收高品位的熱能，能量利用合理；無污水；冷熱物流接觸空間較??；結(jié)焦比較嚴(yán)重。急冷方式比較.裂解原料稀釋蒸汽含量急冷負(fù)荷重組分液體產(chǎn)物含量結(jié)焦間接急冷油直冷水直冷乙、丙丁烷較少較小較少較不易石腦油中等中等中等較易輕柴油較多較大很多較易重柴油很多很大很多很易不同裂解原料的急冷方式.工藝要求：傳熱強(qiáng)度大能夠承受大壓差和熱量傳遞所引起的溫差便于清焦

使裂解氣在0.01~0.1s內(nèi)驟冷至露點(diǎn)左右急冷換熱器.控制停留時(shí)間

一般控制在0.04s以下控制急冷換熱器出口溫度，裂解氣冷卻溫度不低于其露點(diǎn)減少急冷換熱器結(jié)焦的措施急冷換熱器出口溫度：T出=0.56TB+α裂解原料的體積平均沸點(diǎn)α=340～420℃，因裂解深度而異，裂解深度較深時(shí)α取較大值.6.3.4.2結(jié)焦與清焦結(jié)焦的相關(guān)因素裂解深度、溫度、烴分壓、原料輕重結(jié)焦的判斷在進(jìn)料量不變的情況下，檢查進(jìn)料壓力的變化，因?yàn)檫M(jìn)料壓差與設(shè)備壓差有關(guān)，而結(jié)焦那么影響壓差；原料進(jìn)出口的溫差不變，假設(shè)燃料消耗量增加，那么說明傳熱性差，應(yīng)是結(jié)焦嚴(yán)重，熱能利用率低；裂解產(chǎn)物中乙烯的含量下降。.結(jié)焦的后果傳熱系數(shù)下降〔熱量利用率低〕；壓差升高〔設(shè)備阻力增大〕；乙烯收率下降；能耗增大清焦的方法停爐清焦：切斷進(jìn)料及出口，用惰性氣體或水蒸氣清掃管線，再用空氣和水蒸氣燒焦；在線清焦：交替裂解法和水蒸氣、氫氣清焦法。切換物料；其它方法：參加助劑，起到抑制作用.清焦的化學(xué)反響和控制指標(biāo)出口干氣中(CO+CO2)含量<0.2%~0.5%，清焦結(jié)束。C+O2→CO2-Q2C+O2→2CO-QC+H2O→CO+H2+131.47KJ/mol.急冷水原料裂解氣裂解汽油80℃800-900℃200-300℃40℃裂解爐廢熱鍋爐水洗塔油水別離器稀釋蒸汽發(fā)生器冷卻輕烴裂解裝置流程6.3.4.3裂解工藝流程.餾分油裂解裝置流程.6.3.4.4裂解汽油與裂解燃料油裂解汽油

烴類裂解副產(chǎn)的裂解汽油包括C5至沸點(diǎn)204℃以下的所有裂解副產(chǎn)物。其組成與原料油性質(zhì)和裂解條件有關(guān)。a.經(jīng)一段加氫可作為高辛烷值汽油組分b.進(jìn)行兩段加氫經(jīng)芳烴抽提別離芳烴產(chǎn)品c.全部加氫C5，可返回循環(huán)裂解C6~C8，芳烴抽提的原料C9-204℃，C9餾分可作為歧化生產(chǎn)芳烴的原料.裂解燃料油烴類裂解副產(chǎn)的沸點(diǎn)在200℃以上的重組分分類裂解輕質(zhì)燃料油

200~360℃餾分相當(dāng)柴油餾分裂解重質(zhì)燃料油

360℃以上餾分相當(dāng)于常壓重油餾分.6.4裂解氣的凈化與別離6.4.1概述6.4.2裂解氣的凈化6.4.3裂解氣的壓縮與冷凍6.4.4裂解氣的精餾別離.6.4.1概述按加工需要除去裂解氣中有害雜質(zhì)，別離出單一乙烯產(chǎn)品或烴餾分，為有機(jī)化學(xué)工業(yè)和高分子工業(yè)提供合格的原料別離方法油吸收精餾別離法深冷別離法凈化別離的目的.6.4.2裂解氣的凈化6.4.2.1酸性氣體的脫除酸性氣體的來源CO2，H2S和其他氣態(tài)硫化物(1)氣體裂解原料帶入的氣體硫化物和CO2(2)液體裂解原料中所含的硫化物高溫氫解生成的CO2和H2S(3)結(jié)炭與水蒸氣反響生成CO和CO2(4)當(dāng)裂解爐中有氧進(jìn)入時(shí)，氧與烴類反響生成CO2.酸性氣體的危害干冰堵塞管道腐蝕設(shè)備，催化劑中毒下游加工裝置產(chǎn)品達(dá)不到規(guī)定聚合等過程催化劑中毒裂解氣別離裝置.堿洗法NaOH為吸收劑化學(xué)吸收

CO2+2NaOHNa2CO3+H2OH2S+2NaOHNa2S+2H2O脫除酸性氣體的方法.乙醇胺法(有機(jī)溶劑吸收法)吸收劑：一乙醇胺(MEA)和二乙醇胺(DEA)，化學(xué)、物理吸收結(jié)合.兩種除酸法的比較堿洗法除酸徹底優(yōu)點(diǎn)乙醇胺法吸收劑可再生適用酸含量高缺點(diǎn)堿洗法堿不可再生消耗大適于酸含量低黃油問題廢水處理量大乙醇胺法設(shè)備要求高吸收雙烯烴，再生易聚合.6.4.2.2枯燥(脫水)來源：裂解氣進(jìn)入裂解氣壓縮機(jī)，在壓縮機(jī)入口裂解氣中的水為入口溫度和壓力條件下的飽和水；在裂解氣壓縮過程中，隨著壓力的升高，可在段間冷凝過程中別離出局部水分。.水分的危害壓縮機(jī)入口處的飽和水和段間冷凝過程別離出的局部水分，在低溫別離系統(tǒng)會結(jié)冰，形成水烴合物結(jié)晶(如：CH4?6H2Ｏ，C2H6?7H2O等)，堵塞設(shè)備及管道。裂解氣中水含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))<5×l0-6。脫水要求方法：吸附枯燥，吸附劑：3A分子篩.6.4.2.3脫炔來源：存裂解氣別離過程中，裂解氣中的乙炔將富集于C2餾分中，甲基乙炔和丙二烯(簡稱MAPD)將富集于C6餾分。危害：炔烴影響乙烯和丙烯衍生物生產(chǎn)過程。影響催化劑壽命；惡化產(chǎn)品質(zhì)量形成不平安因素；產(chǎn)生不希望的副產(chǎn)品.脫炔要求：炔<5×10-6，丙二烯<5×10-5脫炔方法：溶劑吸收法和催化加氫法吸收裂解氣中的乙炔，同時(shí)回收一定量的乙炔常用的溶劑二甲基甲酰胺〔DMF〕N-甲基吡咯烷酮〔NMP〕丙酮溶劑吸收法.將裂解氣中乙炔加氫成為乙烯或乙烷，由此到達(dá)脫除乙炔的目的C2H2+H2C2H4+

H1

K1主反應(yīng)：C2H2+2H2C2H6+

H2

C2H4+H2C2H6+（

H2－

H1）mC2H2+nH2低聚物（綠油）副反應(yīng)：K2催化加氫法.前加氫利用裂解氣中H2進(jìn)行加氫特點(diǎn)：流程簡單，投資少。但操作穩(wěn)定性差后加氫先別離出C2、C3后，再分別加氫特點(diǎn)：溫度易控，不易飛溫催化加氫脫炔工藝方法.利用裂解氣中含有的氫進(jìn)行加氫反應(yīng)，流程簡化，節(jié)省投資前加氫特點(diǎn)氫過量，加氫選擇性差，增大乙烯和丙烯損失，嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致反應(yīng)溫度失控，床層飛溫，威脅生產(chǎn)安全。需選用高活性、高選擇性催化劑.優(yōu)點(diǎn)根據(jù)炔烴含量定量供給氫量，溫度易控制，不易發(fā)生飛溫；乙烯純度和收率高，催化劑壽命長缺點(diǎn)嚴(yán)格控制氫量，流程復(fù)雜，冷量利用不合理，操作費(fèi)用高。后加氫特點(diǎn)后加氫為主.溶劑吸收法與催化加氫法相比，投資大體相同，公用工程消耗也相當(dāng)。在需用乙炔產(chǎn)品時(shí)，那么選用溶劑吸收法；不需要乙炔產(chǎn)品時(shí)，那么選用催化加氫法。溶劑吸收法與催化加氫法比照.6.4.3裂解氣的壓縮與冷凍壓縮的原因

1、常壓：裂解氣中許多組分是氣體(沸點(diǎn)很低)，精餾別離時(shí)溫度也會很低，消耗大量冷量。2、高壓(1)多耗壓縮功;(2)提高別離P，提高別離T，易引起重組分聚合，并使烴類的相對揮發(fā)度降低，增加別離困難。多級壓縮.節(jié)約能量多級壓縮利于段間凈化別離a.壓縮后，段間冷凝除去大局部水，減少枯燥器體積和枯燥劑用量，延長再生周期；b.從裂解氣中冷凝局部C3及C3以上的重組分，減少進(jìn)入深冷系統(tǒng)的負(fù)荷，相應(yīng)節(jié)約了冷量。降低出口溫度每段壓縮后氣體T<100℃，防止高溫聚合。.

制冷是利用制冷劑壓縮和冷凝得到制冷劑液體，再在不同壓力下蒸發(fā)，以獲得不同溫度級位的冷凍過程。冷凍范圍在-100℃以內(nèi)的稱冷凍；冷凍T<-100℃，稱為深度冷凍或深冷。深冷別離別離裝置：離心壓縮機(jī)輕烴裂解——四段壓縮；重質(zhì)原料——五段壓縮.6.4.4裂解氣的精餾別離精餾別離精餾別離是深冷別離工藝的主體，其目的是：把C1-C5的餾分逐一分開，對產(chǎn)品乙烯、丙烯進(jìn)行提純精制。精餾別離裝置：脫甲烷、脫乙烷、脫丙烷、脫丁烷和乙烯丙烯產(chǎn)品塔.精餾別離方案脫甲烷→脫乙烷→脫丙烷順序別離流程脫乙烷→脫甲烷→脫丙烷前脫乙烷流程脫丙烷→脫甲烷→脫乙烷前脫丙烷流程共同點(diǎn)：先別離不同碳原子數(shù)的烴再別離同碳原子數(shù)的烷烴和烯烴...1、脫甲烷塔精餾塔及其操作條件重要地位：脫除裂解氣中的氫和甲烷，是裂解氣別離裝置中投資最大、能耗最多的環(huán)