化工工艺学第三章烃类热裂解-2PPT格式课件下载.ppt

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HK-40HP-4提高热强度,SRT裂解炉的结构及改进,不同辐射盘管裂解工艺性能表3-20不同SRT炉型的裂解产品收率表3-21变径管分析表3-22不变径与变径反应管的比较表3-23,不同裂解炉改进措施对工艺性能的影响,超选择性裂解炉（USC）单排双面辐射多组变径炉管出口与在线USX直接相连接毫秒炉（USRT）直径较小的单程直管混合管裂解炉（LSCC）单双排混合型变径炉管,其它管式裂解炉,预分馏的目的与任务急冷与急冷换热器结焦与清焦预分馏工艺过程裂解汽油与裂解燃料油,四、裂解气的预分馏,将裂解炉出口的高温裂解气中的重组分，如燃料油、裂解汽油、水分等通过冷却手段进行分馏，再送至下一步压缩、净化、深冷分离工段。

（一）预分馏过程,尽可能降低裂解气的温度尽可能分馏出裂解气的重组分在裂解气的预分馏过程中，将裂解气中的稀释蒸汽以冷凝水的形式分离回收，用以再发生稀释蒸汽继续回收裂解气低能位热量,预分馏的目的和任务,保证裂解气压缩机的正常运转，并降低裂解气压缩机的功耗，减少进入压缩分离系统的进料负荷；

大大减少污水排放量；

合理的热量回收：

急冷油用于发生稀释蒸汽；

急冷水用于分离系统的工艺加热。

预分馏过程的作用,急冷的目的终止裂解反应,回收废热.,

（二）预分馏主要过程-急冷,急冷的意义决定清焦周期，甚至决定裂解炉的周期影响全装置的能耗和原料的单耗,冷却介质（水、油）与裂解气直接接触，适用于极易结焦的重质烃。

急冷方式,急冷方式,用换热器回收大量的热量，冷却介质用高压水，以提高蓄热能力。

一般工业上采用间接急冷,急冷方式比较,不同裂解原料的急冷方式,工艺要求：

传热强度大能够承受大压差和热量传递所引起的温差便于清焦使裂解气在0.010.1s内骤冷至露点左右,急冷换热器,控制停留时间一般控制在0.04s以下控制裂解气冷却温度不低于其露点急冷换热器出口温度T出=0.56TB+,减少急冷换热器结焦的措施,结焦的判断,在进料量不变的情况下，检查进料压力的变化，因为进料压差与设备压差有关，而结焦则影响压差原料进出口的温差不变，若燃料消耗量增加，则说明传热性差，应是结焦严重，热能利用率低裂解产物中乙烯的含量下降,（三）结焦与清焦,传热系数下降（热量利用率低）压差升高（设备阻力增大）乙烯收率下降能耗增大,结焦的后果,停炉清焦：

切断进料及出口，用惰性气体或水蒸气清扫管线，再用空气和水蒸气烧焦在线清焦：

交替裂解法和水蒸气、氢气清焦法。

切换物料其它方法：

加入助剂，起到抑制作用,工业上清焦的方法,C+O2CO2+Q2C+O22CO+QC+H2OCO+H2+Q出口干气中CO+CO2含量低于0.2%0.5%，清焦结束,清焦的化学反应和控制指标,轻烃裂解装置的预分馏流程,（四）预分馏工艺过程,馏分油裂解装置的裂解气预分馏过程,裂解汽油C5至沸点204以下的所有裂解副产物，其组成与原料油性质和裂解条件有关。

用途经一段加氢可作为高辛烷值汽油组分进行两段加氢，经芳烃抽提分离芳烃产品全部加氢C5C6C8C9-204,补充：

（五）裂解汽油与裂解燃料油,裂解燃料油烃类裂解副产的沸点在200以上的重组分。

分类及控制指标裂解轻质燃料油200360馏分相当柴油馏分闪点应控制在7075以上裂解重质燃料油360以上馏分相当于常压重油馏分闪点应控制在100以上,定义：

石油产品在规定条件下，加热到它的蒸汽与火焰接触发生瞬间闪火时的最低温度。

油品的危险等级是根据闪点来划分的。

从闪点可判断油品组成的轻重，油品越轻，闪点越低。

用闭口闪点测定器测定的闪点称闭口闪点，一般用以测定轻质油品。

闪点越高越安全。

我国规定不低于55。

油品闪点,五、裂解气的净化,

（一）酸性气体的脱除,1、酸性气体的来源CO2，H2S和其他气态硫化物气体裂解原料带入的气体硫化物和CO2液体裂解原料中所含的硫化物高温氢解生成的CO2和H2S结炭与水蒸气反应生成CO和CO2裂解炉中有氧进入时，氧与烃类反应生成CO2,裂解气分离装置,2、酸性气体的危害,干冰堵塞管道,催化剂中毒,下游加工装置,产品达不到规定,聚合等过程催化剂中毒,碱洗法NaOH为吸收剂，化学吸收法。

CO2+2NaOHNa2CO3+H2OH2S+2NaOHNa2S+2H2O,脱除酸性气体的方法,碱洗法乙醇胺法,乙醇胺法MEA（一乙醇胺）、DEA（二乙醇胺）为吸收剂。

化学、物理吸收结合。

（CH2CH2OH）2NH2,HOC2H4-NH2,两种除酸法的比较,比较,碱洗法碱不可再生消耗大适于酸含量低黄油问题废水处理量大除酸彻底,乙醇胺法设备要求高吸收双烯烃再生易聚合适用酸含量高吸收剂可再生,两段碱洗脱酸性气体工艺流程,乙醇胺脱除酸性气工艺流程,水分的危害在压缩系统，在段间冷凝过程分离出部分水分在低温分离系统结冰、水烃合物结晶，堵塞设备及管道。

脱水要求60070010-6110-6以下方法：

吸附干燥吸附剂：

3A分子筛,

（二）脱水,炔烃：

乙炔，丙炔，丙二烯危害炔烃影响乙烯和丙烯衍生物生产过程影响催化剂寿命恶化产品质量形成不安全因素产生不希望的副产品,（三）脱炔,脱炔要求乙炔5105，丙二烯5105脱炔方法溶剂吸收法和催化加氢法,吸收裂解气中的乙炔同时回收一定量的乙炔常用的溶剂二甲基甲酰胺（DMF）N-甲基吡咯烷酮（NMP）丙酮沸点和熔点也是选择溶剂的重要指标。

1、溶剂吸收法,C2H2+2H2C2H6+H2C2H4+H2C2H6+（H2H1）mC2H2+nH2低聚物（绿油）,C2H2+H2C2H4+H1,将裂解气中乙炔催化加氢转化为乙烯或乙烷，由此达到脱除乙炔的目的。

K1,主反应：

副反应：

K2,2、催化加氢法,前加氢利用裂解气中H2进行加氢特点：

流程简单，投资少。

但操作稳定性差。

后加氢先分离出C2、C3后，再分别加氢特点：

温度易控，不易飞温。

催化加氢脱炔的工艺方法,后加氢工艺流程,目的和任务压力、压缩功与冷量的关系多级压缩的优点多级压缩段数的确定制冷剂的选择,六、压缩和制冷系统,

（一）裂解气的压缩,裂解气压缩基本上是一个绝热过程，气体压力升高后，温度也上升，经压缩后的温度可由气体绝热方程式算出。

多级压缩的优点,节约压缩功耗降低出口温度段间净化分离根据工艺要求可在压缩机各段间安排各种操作，如酸性气体的脱除，前脱丙烷工艺流程中的脱丙烷塔等。

下页（图3-27）所示为Kellogg公司在某大型乙烯装置（68万ta）采用的五段压缩工艺流程。

（二）裂解装置中的制冷系统,深冷分离过程需要制冷剂。

制冷是利用制冷剂压缩和冷凝得到制冷剂液体，再在不同压力下蒸发，则获得不同温度级位的冷冻过程（或说获得冷量的过程）。

1、制冷剂的选择,常用的制冷剂见下表（P190：

4-13）,2、节流膨胀制冷,高压低温的气体迅速通过节流阀泄压膨胀，由于过程进行的非常快，来不及与外界进行热交换，膨胀所需要的能量只有取自气体本身（内能），这样就使其温度下降，这种过程就叫节流膨胀制冷，温度下降值叫节流效应。

液体节流必须有部分汽化。

节流前温度越低、压力越高，节流效果越好。

3、冷冻循环制冷,氨冷冻循环制冷乙烯-丙烯复叠制冷如图（P190：

表4-13）所示的可制取-102低温冷量的乙烯-丙烯复叠制冷循环。

甲烷-乙烯-丙烯复叠制冷图4-20所示，甲烷-乙烯-丙烯三元复叠制冷循环。

（三）多级蒸气压缩制冷循环,

（1）多级压缩多级节流蒸发下图3-28为制取四个温度级别制冷量的丙烯制冷系统典型工艺流程。

该流程中的丙烯冷剂从冷凝压力（约1.6MPa）逐级节流到0.9MPa、0.5MPa、0.26MPa、0.14MPa，并相应制取16、-5、-24、-40四个不同温度级的冷量。

（2）热泵所谓“热泵”是通过作功将低温热源的热最传送给高温热源的供热系统（或说将精馏塔顶移出的热量传到精馏塔底设备）。

显然，热泵也是采用制冷循环，利用制冷循环在制取冷量的同时进行供热。

以多级丙烯制冷系统为例，如在压缩机中间各段设置适当的加热器（图3-29），用气相冷剂进行加热，不仅节省了压缩功，而且相应减少冷凝器热负荷，这种热泵方案在能量利用方面是合理的。

热泵分类,闭式热泵：

冷冻循环介质与塔中物料自成系统，没有物料上的接触与勾通，这样的热泵方案称为闭式热泵。

开式热泵：

塔中物料即为冷冻循环介质，这样的热泵方案称为闭式热泵。

七、裂解气的精馏分离系统,深冷分离流程的组织深冷分离流程的评价指标关键设备脱甲烷塔、乙烯精馏塔能量利用中间再沸器、中间冷凝器,经预分馏后裂解气组成（表3-31）,聚合级乙烯乙烯含量（mol百分比）达到99.9以上甲烷和乙烷：

1000ppm以下丙稀：

250ppm以下杂质：

10ppm以下聚合级丙稀：

丙稀（mol百分含量）99.9以上丙烷：

5000ppm以下乙烯：

50ppm以下CO，CO2：

5ppm以下S，O：

1ppm以下,产品规格,就其分离过程来说，可以概括成三大部分：

净化系统压缩和制冷系统精馏分离系统,裂解气分离装置,

（一）分离流程的组织,精馏分离方案脱甲烷脱乙烷脱丙烷的顺序脱甲烷脱乙烷脱丙烷顺序分离流程脱乙烷脱甲烷脱丙烷前脱乙烷流程脱丙烷脱甲烷脱乙烷前脱丙烷流程净化方案脱乙炔塔的安排前加氢脱乙炔塔在脱甲烷塔前后加氢脱乙炔塔在脱甲烷塔后,顺序分离流程（后加氢）前脱乙烷前加氢流程前脱乙烷后加氢流程前脱丙烷前加氢流程前脱丙烷后加氢流程共同点：

先分离不同碳原子数的烃，再分离同碳原子数的烷烃和烯烃。

五种流程组织方案,加氢,

（二）分离流程的主要评价指标,乙烯回收率评价分离装置是否先进的重要技术经济指标能量的综合利用水平确定单位产品所需的能耗,100,112.034,2.22,4.47,2.25,9.88,97.00,0.066,107.504,0.284,0.40,乙烯物料平衡图,压缩,脱甲烷塔,脱乙烷塔,乙烯塔,冷箱,52%,36%,深冷分离系统冷量消耗分配,乙烯塔,脱乙烷塔,其余塔,脱甲烷塔,（三）脱甲烷塔（投资大、能耗多）,轻关键组分为甲烷重关键组分为乙烯塔顶分离出的甲烷轻馏分中应使其中的乙烯含量尽可能低，以保证乙烯的回收率塔釜产品则应使甲烷含量尽可能低，以确保乙烯产品质量,T、P取决于裂解气组成、乙烯回收率由露点计算TP提高P避免采用过低制冷温度甲烷对乙烯降低降低P材质要求高操作复杂提高可能降低能耗,操作T