烴類熱裂解概述

第一章烴類熱裂解第一章烴類熱裂解課題：石油烴裂解生產(chǎn)低分子烯烴原理授課內(nèi)容：石油烴裂解主要原料及來源石油烴裂解生產(chǎn)低分子烯烴原理學(xué)問目標(biāo)：了解國內(nèi)外乙烯生產(chǎn)現(xiàn)狀及主要生產(chǎn)方法了解石油烴裂解的主要原料、來源及特點(diǎn)把握石油烴熱裂解反響類型和特點(diǎn)力量目標(biāo)：分析和推斷石油烴裂解主要反響類型及特點(diǎn)分析和推斷石油烴裂解產(chǎn)物分布及規(guī)律思考與練習(xí)：什么是一次反響、二次反響？如何對石油烴裂解生產(chǎn)低分子烯烴原料進(jìn)展選擇授課班級：授課時間： 年

編號：No.4月 日第一章石油烴熱裂解烴類化合物在高溫下不穩(wěn)定，簡潔發(fā)生碳鏈斷裂和脫氫等反響。石油烴熱裂解絕空氣和高溫條件下，使大分子的烴類發(fā)生斷鏈和脫氫等反響，以制取低級烯烴的過程。的主要手段，因而乙烯裝置力量的大小實(shí)際反映了一個國家有機(jī)化學(xué)工業(yè)的進(jìn)展水平。20231億噸到達(dá)了11290.5/10387中在歐美興旺國家。隨著世界經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇，乙烯需求增速漸漸加快，年均增速到達(dá)4.3%，202313346動手查資料：查資料了解中國現(xiàn)有乙烯裝置有多少？生產(chǎn)力量和技術(shù)水平如何？40多年的進(jìn)展歷史，60年月初我國第一套乙烯裝置在蘭州化工廠建成投產(chǎn)，多年來，我國乙烯工業(yè)進(jìn)展很快，乙烯產(chǎn)量逐年上升，2023年乙烯生產(chǎn)力量到達(dá)773/20231600動手查資料：查資料了解中國現(xiàn)有乙烯裝置有多少？生產(chǎn)力量和技術(shù)水平如何？2023202344.76.8202311.1202363.2％。2023～2023GDP7.2%為基準(zhǔn)的彈性系數(shù)測算，乙烯需求推測可見1－1。2023年2023年20232023年2023年2023年生產(chǎn)力量〔萬噸/年〕888.514002023當(dāng)量需求當(dāng)量需求(萬噸/年)18502500-26003700-4100自給率(%)4856～53.854～481－1可以看出，我國乙烯自給率還不高，一方面需要進(jìn)口乙烯產(chǎn)品，另一方面需都可以看出，以生產(chǎn)乙烯為主要目的的石油烴熱裂解裝置在有機(jī)化工中具有舉足輕重的地位。第一節(jié)乙烯的生產(chǎn)方法法。一、管式爐裂解技術(shù)稀釋蒸汽，故也稱為蒸汽裂解技術(shù)。二、催化裂解技術(shù)品收率。據(jù)俄羅斯有機(jī)合成爭論院對催化裂解和蒸汽裂解的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較烯和丙烯生產(chǎn)本錢比蒸汽裂解低1013~1530%。催化裂解技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)，使其成為改進(jìn)裂解過程最有前途的工藝技術(shù)之一。三、合成氣制乙烯〔MTO〕MTO合成路線，是以自然氣或煤為主要原料，先生產(chǎn)合成氣，合成氣再轉(zhuǎn)化為甲醇，然后由甲醇生產(chǎn)烯烴的路線，完全不依靠于石油。在石油日益短缺的21世紀(jì)有望成為生產(chǎn)烯烴的重要路線。承受MTO工藝可對現(xiàn)有的石腦油裂解制乙烯裝置進(jìn)展擴(kuò)能改造。由于MTO工藝對低級烯烴具有極高的選擇性，烷烴的生成量極低，可以格外簡潔分別出化學(xué)級乙烯和丙烯，因此可在現(xiàn)有乙烯工廠的根底上提高乙烯生產(chǎn)力量30%左右。到目前為止，世界乙烯95%都是由管式爐蒸汽熱裂解技術(shù)生產(chǎn)的，其它工藝路線由于少有常年運(yùn)行的工業(yè)化生產(chǎn)裝置。所以本章主要介紹石油烴熱裂解生產(chǎn)乙烯的技術(shù)。其次節(jié)石油烴熱裂解的原料一、裂解原料來源和種類裂解原料的來源主要有兩個方面，一是自然氣加工廠的輕烴，如乙烷、丙烷、丁烷等，二是煉油廠的加工產(chǎn)品，如煉廠氣、石腦油、柴油、重油等，以及煉油廠二次加工油，如加0－2二、合理選擇裂解原料60%~80%。因此，原料選擇正確與否對于降低本錢有著打算性的意義。主要考慮以下幾方面：石油和自然氣的供給狀況和價格〔主要是乙烷〕分別高達(dá)82%、73%和73%，剩余局部主要以粗柴油和石腦油為原料；亞洲、拉美、和歐洲的乙烯生產(chǎn)商則主要以石腦油作為裂解的原料，分別占86%、70%64%。以美國為例，70年月初，大局部裂解原料是以輕質(zhì)烴〔乙烷或丙烷〕為原料，主要是由于美國有豐富的濕性自然氣資源，富含輕質(zhì)烷烴。70年月后期，由于自然氣資源日益削減油價格的增長高于自然氣平均價格的增長，絕大多數(shù)乙烯裝置又轉(zhuǎn)向以自然氣為原料。90年月，提高了汽油質(zhì)量要求，使原來用于催化重整的石腦油又成為乙烯裂解的原料。由上可見，石油和自然氣的供給狀況和價格對乙烯裝置原料的選擇影響很大。原料對能耗的影響使用重質(zhì)原料的乙烯裝置能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于輕質(zhì)原料低，假設(shè)乙烷原料的能耗為1，則丙烷、石腦油和柴油的能耗分別是1.23、1.52、1.84。美國比較了乙烯裝置的生產(chǎn)本錢，乙烷生產(chǎn)乙烯的本錢為270美元/671美元/噸。原料對裝置投資的影響在乙烯生產(chǎn)中，承受不同的原料建廠，投資差異很大。承受乙烷、丙烷原料，由于烯烴收率高，副產(chǎn)品很少，工藝較簡潔，相應(yīng)地投資較少。重質(zhì)原料的乙烯收率低，原料消耗定額大幅度提高，用減壓柴油作原料是用乙烷的3.9倍，裝置爐區(qū)較大，副產(chǎn)品數(shù)量大，分別較簡單，則投資也較大。隨著國際上原料供求的變化，原料的價格也常常波動。因此，近來設(shè)計的乙烯裝置，7A~E爐為毫秒爐，G、HSWSW爐可投石腦油，五臺MSF爐可投乙烷或丙烷、石腦油、輕柴油。但裂解爐可裂解原料的范圍越寬，相應(yīng)爐子的投資也會越大。副產(chǎn)物的綜合利用60%~80%，對其進(jìn)展有效的利用，可使乙烯本錢降低1/3或更多。綜合考慮，由于這些也是原料選擇的特別重要因素。增加。

第三節(jié)石油烴熱裂解的生產(chǎn)原理下裂解，不僅原料發(fā)生多種反響，生成物也能連續(xù)反響，其中既有平行反響又有連串反響，包括脫氫、斷鏈、異構(gòu)化、脫氫環(huán)化、脫烷基、聚合、縮合、結(jié)焦等反響過程。因此，烴類裂解過程的化學(xué)變化是格外錯綜簡單的，生成的產(chǎn)物也多達(dá)數(shù)十種甚至上百種。見圖1－1。環(huán)烷烴環(huán)烷烴環(huán)烯烴中等分子烯烴疊合烯烴二烯烴較大分子的烯烴乙烯、丙烯芳烴稠環(huán)烴焦中等分子烷烴甲烷乙炔碳圖圖1－1 裂解過程中局部化學(xué)變化由圖1－1可見，要全面描述這樣一個格外簡單的反響過程是很困難的，所以人們依據(jù)反響的前后挨次，將它們簡化歸類分為一次反響和二次反響。一、烴類裂解的一次反響所謂一次反響是指生成目的產(chǎn)物乙烯、丙烯等低級烯烴為主的反響。烷烴裂解的一次反響斷鏈反響斷鏈反響是C-C鏈斷裂反響，反響后產(chǎn)物有兩個，一個是烷烴，一個是烯烴，其碳原2子數(shù)都比原料烷烴削減。其通式為：Cm+nH2(m+n)+2

CnH2n+CmH2m+2脫氫反響2脫氫反響是C-H鏈斷裂的反響，生成的產(chǎn)物是碳原子數(shù)與原料烷烴一樣的烯烴和氫氣。其通式為：CH CH+Hn2n+2 n2n 2環(huán)烷烴的斷鏈〔開環(huán)〕反響C－C〔開環(huán)〕與脫氫反響，生成乙烯、丁烯和丁二烯等烴類。以環(huán)己烷為例，斷鏈反響：2CH3 6CH＋CH＋H2 4 4 6 2＋CH CH＋2 4 4 83 3CH＋H2 4 6 2 2＋CH CH＋4 6 2 6屬于一次反響。芳烴的斷側(cè)鏈反響芳烴的熱穩(wěn)定性很高，一般狀況下，芳香烴不易發(fā)生斷裂。所以由苯裂解生成乙烯的可能性微小。但烷基芳烴可以斷側(cè)鏈生成低級烷烴、烯烴和苯。烯烴的斷鏈反響常減壓車間的直餾餾份中一般不含烯烴，但二次加工的餾份油中可能含有烯烴。大分子烯烴在熱裂解溫度下能發(fā)生斷鏈反響，生成小分子的烯烴。10例如：C5H10二、烴類裂解的二次反響

CH+CH3 6 2 4生碳或結(jié)焦的反響。分子量的烯烴如乙烯、丙烯、丁二烯、異丁烯、戊烯等，氫和甲烷在裂解溫度下很穩(wěn)定，而烯烴則可以連續(xù)反響。主要的二次反響有：低分子烯烴脫氫反響CH CH + H2 4 2 2 2CH CH + H3 6 3 4 2CH CH + H4 8 4 6 2二烯烴疊合芳構(gòu)化反響2CH CH + H2 4 4 6 2CH + CH CH + 2H2 4 4 6 6 6 2結(jié)焦反響烴的生焦反響，要經(jīng)過生成芳烴的中間階段，芳烴在高溫下發(fā)生脫氫縮合反響而形成多環(huán)芳烴，它們連續(xù)發(fā)生多階段的脫氫縮合反響生成稠環(huán)芳烴，最終生成焦炭。烯烴H2 芳烴H2 多環(huán)芳烴H2 稠環(huán)芳烴H2 焦除烯烴外，環(huán)烷烴脫氫生成的芳烴和原料中含有的芳烴都可以脫氫發(fā)生結(jié)焦反響。生碳反響分步進(jìn)展的。如乙烯脫氫先生成乙炔，再由乙炔脫氫生成碳。CH=CH CH≡CH 2C+H2 2 2因此，實(shí)際上生碳反響只有在高溫條件下才可能發(fā)生，并且乙炔生成的碳不是斷鏈生成單個碳原子，而是脫氫稠合成幾百個碳原子。結(jié)焦和生碳過程二者機(jī)理不同，結(jié)焦是在較低溫度下(＜927℃)通過芳烴縮合而成，生碳是在較高溫度下(＞927℃)，通過生成乙炔的中間階段，脫氫為稠合的碳原子。由此可以看出，一次反響是生產(chǎn)的目的，而二次反響既造成烯烴的損失，鋪張原料又會生碳或結(jié)焦，致使設(shè)備或管道堵塞，影響正常生產(chǎn)，所以是不期望發(fā)生的。因此，無論在選取工藝條件或進(jìn)展設(shè)計，都要盡力促進(jìn)一次反響，千方百計地抑制二次反響。另外從以上爭論，可以歸納各族烴類的熱裂解反響的大致規(guī)律：種差異就削減。環(huán)烷烴—在通常裂解條件下，環(huán)烷烴脫氫生成芳烴的反響優(yōu)于斷鏈〔開環(huán)〕生成單烯烴的反響。含環(huán)烷烴多的原料，其丁二烯、芳烴的收率較高，乙烯的收率較低。芳烴—無側(cè)鏈的芳烴根本上不易裂解為烯烴；有側(cè)鏈的芳烴，主要是側(cè)鏈逐步斷鏈及脫氫。芳烴傾向于脫氫縮合生成稠環(huán)芳烴，直至結(jié)焦。所以芳烴不是裂解的適宜原料。烯烴—大分子的烯烴能裂解為乙烯和丙烯等低級烯烴，但烯烴會發(fā)生二次反響，最終生成焦和碳。所以含烯烴的原料如二次加工產(chǎn)品作為裂解原料不好。所以，高含量的烷烴，低含量的芳烴和烯烴是抱負(fù)的裂解原料。課題：影響石油烴裂解因素及工藝流程授課內(nèi)容：影響石油烴裂解主要因素石油烴裂解工藝流程學(xué)問目標(biāo)：把握影響影響石油烴裂解主要因素把握石油烴裂解反響過程工藝流程力量目標(biāo)：分析和推斷影響石油化工反響過程主要因素分析和推斷石油化工過程工藝流程構(gòu)成思考與練習(xí)：影響石油烴裂解反響過程的主要因素有哪些？石油烴裂解生產(chǎn)低分子烯烴反響過程由哪些過程構(gòu)成？授課班級：授課時間： 年

編號：No.5月 日第四節(jié)石油烴熱裂解的操作條件所得產(chǎn)品收率取決于裂解過程的工藝條件才能到達(dá)抱負(fù)的裂解產(chǎn)品收率分布，并保證合理的清焦周期。一、裂解溫度乙烯收率。一般當(dāng)溫度低于750℃時，生成乙烯的可能性較小，或者說乙烯收率較低；在750℃以上，特別是超過90011001-2溫度對乙烷轉(zhuǎn)化率及乙烯收率的關(guān)系正說明白這一點(diǎn)。1-2溫度℃832871停留時間，秒0.02780.0278乙烷單程轉(zhuǎn)化率，%14.834.4按分解乙烷計的乙烯產(chǎn)率，%89.486.0所以理論上烴類裂解制乙烯的最適宜溫度一般在750～900℃之間。而實(shí)際裂解溫度的選擇還與裂解原料、產(chǎn)品分布、裂解技術(shù)、停留時間等因素有關(guān)。裂解原料，裂解溫度較低。如某廠乙烷裂解爐的裂解溫度是850～870℃，石腦油裂解爐的裂解溫度是840～865℃，輕柴油裂解爐的裂解溫度是830～860℃；假設(shè)轉(zhuǎn)變反響溫度，裂解合金和加熱爐設(shè)計方面的進(jìn)展，使裂解溫度可從最初的750℃提高到900℃以上，目前某些裂解爐管已允許壁溫到達(dá)1115～1150℃，但這不意味著裂解溫度可選擇1100℃以上，它還受到停留時間的限制。二、停留時間停留時間是指裂解原料由進(jìn)入裂解輻射管到離開裂解輻射管所經(jīng)過的時間在反響管中停留的時間。停留時間一般用τ來表示，單位為秒。更多焦和碳，縮短了裂解爐管的運(yùn)轉(zhuǎn)周期，既鋪張了原料，又影響正常的生產(chǎn)進(jìn)展。表1-3停留時間對乙烷轉(zhuǎn)化率和乙烯收率的影響可以說明這一問題。1-3溫度℃832832停留時間，秒0.02780.0805乙烷單程轉(zhuǎn)化率，%14.860.2按分解乙烷計的乙烯收率，%89.476.5停留時間的選擇主要取決于裂解溫度，當(dāng)停留時間在適宜的范圍內(nèi)，乙烯的生成量較1-2，一次反響產(chǎn)物還沒來得及發(fā)生二次反響就快速離開了反響區(qū)，從而提高了乙烯的收率。停1.8～2.5目前一般為0.1～0.25秒〔二程爐管，單程爐管可達(dá)0.1秒以下，即以毫秒計。1-21－843℃； 2－816℃； 3－782℃三、裂解反響的壓力壓力對平衡轉(zhuǎn)化率的影響烴類裂解的一次反響是分子數(shù)增加的反響利的，但是高溫條件下，斷鏈反響的平衡常數(shù)很大，幾乎接近全部轉(zhuǎn)化，反響是不行逆的，力有利于提高轉(zhuǎn)化率。二次反響中的聚合、脫氫縮合、結(jié)焦等二次反響，都是分子數(shù)削減的析可知，降低壓力對一次反響有利，而對二次反響不利。壓力對反響速度的影響烴類裂解的一次反響，是單分子反響，其反響速度可表示為：r＝kC裂 裂烴類聚合或縮合反響為多分子反響，其反響速度為：r＝kCnr＝kCC聚 聚 縮 縮AB壓力不能轉(zhuǎn)變速度常數(shù)kC的大小來轉(zhuǎn)變反響速度r度的降低比單分子反響速度要大得多。所以從動力學(xué)分析得出：降低壓力可增大一次反響對于二次反響的相對速度。1－41－4反反應(yīng)一次反響二次反響反響后體積的變化增大削減熱力學(xué)因素 降低壓力對平衡的影響有利提高平衡轉(zhuǎn)化率不利提高平衡轉(zhuǎn)化率反響分子數(shù)單分子反響雙分子或多分子反響動力學(xué)因素降低壓力對反響速度的影響不利提高更不利提高降低壓力對反響速度的相對有利不利變化的影響稀釋劑的降壓作用釋劑以降低烴分壓，而不是降低系統(tǒng)總壓。稀釋劑可以是惰性氣體〔例如氮〕是：易于從裂解氣中分別水蒸汽在急冷時可以冷凝，很簡潔就實(shí)現(xiàn)了稀釋劑與裂解氣的分別?？梢砸种圃现械牧?qū)辖痄摴艿母g可脫除爐管的局部結(jié)焦水蒸汽在高溫下能與裂解管中沉淀的焦碳發(fā)生如下反響：C+HO→H+CO，使固體焦碳生成氣體隨裂解氣離開，延長了爐管運(yùn)轉(zhuǎn)周期。2 2減輕了爐管中鐵和鎳對烴類氣體分解生碳的催化作用水蒸汽對金屬外表起肯定的催化作用。穩(wěn)定爐管裂解溫度水蒸汽的熱容大，水蒸汽升溫時耗熱較多，稀釋水蒸汽的參加，可以起到穩(wěn)定爐管裂解溫度，防止過熱，保護(hù)爐管的作用。降低烴分壓的作用明顯稀釋蒸汽可降低爐管內(nèi)的烴分壓，水的摩爾質(zhì)量小，同樣質(zhì)量的水蒸汽其分壓較大，在總壓一樣時，烴分壓可降低較多。參加水蒸汽的量，不是越多越好，增加稀釋水蒸汽量，將增大裂解爐的熱負(fù)荷，增加燃的生產(chǎn)力量。水蒸汽的參加量隨裂解原料而異，一般地說，輕質(zhì)原料裂解時，所需稀釋蒸汽量可以降低，隨著裂解原料變重，為削減結(jié)焦，所需稀釋水蒸汽量將增大。綜合本節(jié)爭論，石油烴熱裂解的操作條件宜承受高溫、短停留時間、低烴分壓，產(chǎn)生的650℃以下時，裂解反響根本終止。第五節(jié)石油烴熱裂解的工藝流程一、管式爐的根本構(gòu)造和爐型由上節(jié)知，裂解條件需要高溫、短停留時間，所以裂解反響的設(shè)備，必需是一個能夠獲得相當(dāng)高溫度的裂解爐，裂解原料在裂解管內(nèi)快速升溫并在高溫下進(jìn)展裂解，產(chǎn)生裂解氣。管式爐裂解工藝是目前較成熟的生產(chǎn)乙烯工藝技術(shù)解爐。管式爐爐型構(gòu)造簡潔，操作簡潔，便于掌握和能連續(xù)生產(chǎn)，乙烯、丙烯收率較高，動力消耗少，熱效率高，裂解氣和煙道氣的余熱大局部可以回收。鍵設(shè)備?！惨弧彻苁綘t的根本構(gòu)造〔或稱對流室〕和輻射段〔或稱輻射室燃燒器等三個主要局部。管式爐的根本構(gòu)造如圖1-3所示。爐體預(yù)熱原料、工藝稀釋水蒸汽、急冷鍋爐進(jìn)水和過熱的高壓蒸汽等；輻射段由耐火磚〔里層〕和隔熱磚〔外層〕砌成，在輻射段爐墻或底部的肯定部位安裝有肯定數(shù)量的燃燒器管架、吊鉤等。爐管 爐管前一局部安置在對流段的稱為對流管，對流管內(nèi)物料被管外的高溫?zé)煹罋庖詫α鞣绞竭M(jìn)展加熱并氣化，到達(dá)裂解反響溫度后進(jìn)入輻射管，故對流管又稱預(yù)熱管。爐管后一局部安置在輻射段的稱為輻射管通過燃料燃燒的高溫火焰產(chǎn)生的煙道氣爐墻輻射加熱將熱量經(jīng)輻射管管壁傳給物料，裂解反響在該管內(nèi)進(jìn)展，故輻射管又稱為反響管。圖圖1-3 裂解爐根本構(gòu)造l-輻射段；2-垂直輻射管；3-側(cè)壁燃燒器；4-底部燃燒器﹔5-對流段；6-對流管的物料，然后經(jīng)煙道從煙囪排放。煙道氣和物料是逆向流淌的，這樣熱量利用更為合理。燃燒器性起著格外重要的作用，而且使?fàn)t體外形尺寸縮小，構(gòu)造緊湊、燃料消耗低，煙氣中NOX和側(cè)壁燒嘴聯(lián)合供熱。按所用燃料不同，又分為氣體燃燒器、液體〔油〕燃燒器和氣油聯(lián)合燃燒器。〔二〕管式裂解爐的爐型由于裂解爐管構(gòu)型及布置方式和燒嘴安裝位置及燃燒方式的不同多種，現(xiàn)列舉一些有代表性的爐型。魯姆斯裂解爐SRT〔Lummus〕19631965SRT－Ⅰ～Ⅵ型裂解爐，同的裂解原料有較大的敏捷性。SRT子石油化工公司和齊魯石油化工公司的乙烯生產(chǎn)裝置均承受此種裂解爐。凱洛格毫秒裂解爐超短停留時間裂解爐簡稱USRT〔Kellogg〕60開發(fā)的一種爐型。1978年開發(fā)成功，在高裂解溫度下，使物料在爐管內(nèi)的停留時間縮短到0.00.1秒50100毫秒，所以也稱為毫秒裂解爐。管是一程，沒有彎頭，阻力降小，烴分壓低，因此乙烯收率比其它爐型高。我國蘭州石化公司承受此技術(shù)。USC超選擇性裂解爐簡稱USC〔Stone&Webster〕公司在70年月開發(fā)的一種爐型，USC裂解技術(shù)是依據(jù)停留時間、裂解溫度和烴分壓條件的選擇，使生成的產(chǎn)品中乙烷等副產(chǎn)品較少，乙烯收率較高而命名的。短的停留時間和低的烴分壓使裂解反響具有良好的選擇性世界上很多石油化工廠都承受它來生產(chǎn)乙烯及其聯(lián)產(chǎn)品。KTI公司GKLindeLSCC2090院等單位對裂解爐技術(shù)進(jìn)展深入爭論和消化吸取高選擇性CBL裂解爐，并在遼化、齊魯石化、吉化、撫順石化、燕化、天津乙烯和中原乙烯9CBL－Ⅰ、CBL－Ⅱ、CBLCBL－Ⅳ型爐，主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與同期國際水平相當(dāng)。近年來，與Lummus公司合作開發(fā)了SL－Ⅰ和SL－Ⅱ型兩種大型裂解爐技術(shù)，并已投產(chǎn)，目前正在合作開發(fā)SL－Ⅲ型裂解爐技術(shù)?！踩沉呀膺^程對管式爐的要求對一共性能良好的管式爐來說，主要有以下幾方面的要求：1、適應(yīng)多種原料的敏捷性所謂敏捷性是指同一臺裂解爐可以裂解多種石油烴原料。2、爐管熱強(qiáng)度高，爐子熱效率高由于原料升溫，轉(zhuǎn)化率增長快，需要大量吸熱，所有效總熱負(fù)荷外，還有散熱損失、化學(xué)不完全燃燒損失、排煙損失等，損失越少，則爐子熱效率越高。3爐膛溫度分布均勻 其目的是消退爐管局部過熱所導(dǎo)致的局部結(jié)焦到達(dá)操作牢靠、運(yùn)轉(zhuǎn)連續(xù)、延長爐管壽命。4生產(chǎn)力量大 裂解爐的生產(chǎn)力量一般以每臺裂解爐每年生產(chǎn)的乙烯量來表示為了適應(yīng)乙烯裝置向大型化進(jìn)展的趨勢各乙烯技術(shù)專利商紛紛推出大型裂解爐裂解爐大型化削減了各裂解裝置所需的爐子數(shù)量一方面降低了單位乙烯投資費(fèi)用削減了占地面積另一方面，裂解爐臺數(shù)削減，使散熱損失下降，節(jié)約了能量，便利了設(shè)備操作、治理，降低了乙烯的生產(chǎn)本錢、修理等費(fèi)用。目前運(yùn)行的單臺氣體裂解爐最大生產(chǎn)力量已到達(dá)21萬噸，單臺液體裂解爐最大生產(chǎn)力量到達(dá)18～20萬噸。5、運(yùn)轉(zhuǎn)周期長 裂解反響不行避開地總有肯定數(shù)量的焦炭沉積在爐管管壁和急冷設(shè)備管壁上當(dāng)爐內(nèi)管壁溫度和壓力降到達(dá)允許的極限范圍值時必需停爐進(jìn)展清焦裂解爐投料后，其連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)操作時間，稱為運(yùn)轉(zhuǎn)周期，一般以天數(shù)表示。所以，減緩結(jié)焦速度，延長爐子運(yùn)轉(zhuǎn)周期，同樣是考核一臺裂解爐性能的主要指標(biāo)。不同的乙烯生產(chǎn)技術(shù)對裂解爐要求不同要求。二、裂解氣急冷裂解氣的急冷從裂解爐出來的裂解氣是富含烯烴的氣體和大量的水蒸汽，溫度727～927℃，烯烴反響。直接接觸，急冷劑用油或水，急冷下來的油水密度相差不大，分別困難，污水量大，不能回驅(qū)動裂解氣、乙烯、丙烯的壓縮機(jī)、汽輪機(jī)發(fā)電及高壓水泵等機(jī)械，同時終止二次反響。急冷，即油洗和水洗來降溫。裂解原料的不同，急冷方式有所不同，如裂解原料為氣體，則適合的急冷方式為“水急見圖1－4急冷設(shè)備間接急冷的關(guān)鍵設(shè)備是急冷換熱器〔常以TLETLX。急冷換熱器與汽包所構(gòu)成低于0.1MPa800～900℃，進(jìn)入急冷換熱器后要在極短的時間〔一般在0.1下〕下降到350～600℃，傳熱強(qiáng)度約達(dá)418.7MJ/(m2.h)左右。管外走高壓熱水，壓力約為11～12MPa320～326℃還有結(jié)焦問題，所以生產(chǎn)中使用的不同類型的急冷鍋爐都是考慮這些特點(diǎn)來爭論和開發(fā)的，而與一般的換熱器不同。用一是將裂解氣連續(xù)降溫到40℃左右，二是將裂解氣中所含的稀釋蒸汽冷凝下來，并將油洗時沒有冷凝下來的一局部輕質(zhì)油也冷凝下來，同時也可回收局部熱量。三、裂解爐和急冷鍋爐的結(jié)焦與清焦裂解爐和急冷鍋爐的結(jié)焦上和急冷鍋爐換熱管的內(nèi)壁上。方局部熱阻大，導(dǎo)致反響管外壁溫度上升，一是增加了燃料消耗，二是影響反響管的壽命，同時破壞了裂解的最正確工況，故在爐管結(jié)焦到肯定程度時即應(yīng)準(zhǔn)時清焦。副產(chǎn)高壓蒸汽的回收，并加大急冷油系統(tǒng)的負(fù)荷。裂解爐和急冷鍋爐的清焦當(dāng)消滅以下任一狀況時，應(yīng)進(jìn)展清焦：裂解爐管管壁溫度超過設(shè)計規(guī)定值。裂解爐輻射段入口壓力增加值超過設(shè)計值。廢熱鍋爐出口溫度超過設(shè)計允許值，或廢熱鍋爐進(jìn)出口壓差超過設(shè)計允許值。清焦方法有停爐清焦和不停爐清焦法〔也稱在線清焦。停爐清焦法是將進(jìn)料及出口裂解氣切斷〔離線〕后，將裂解爐和急冷鍋爐停車拆開，分別進(jìn)展除焦，用惰性氣體和水蒸汽清掃管線，漸漸降低爐溫，然后通入空氣和水蒸汽燒焦。其化學(xué)反響為：C＋O2→CO2C+H2O→CO+H2CO+HO→CO+H2 2 2由于氧化〔燃燒〕反響是強(qiáng)放熱反響，故需參加水蒸汽以稀釋空氣中的氧的濃度慢燃燒速度。燒焦期間，不斷檢查出口尾氣的二氧化碳含量，當(dāng)二氧化碳濃度降至0.2%以750℃，以防燒壞爐管。3～4天時間，這樣會削減全年的運(yùn)轉(zhuǎn)日數(shù)，設(shè)備生產(chǎn)力量不能充分發(fā)揮。〔如輕柴油等〔如乙烷〕〔焦已大部分被去除，再切換為原來的裂解原料。水蒸汽、氫氣清焦是定期將原料切換成水蒸汽、氫24相關(guān)鏈接：為削減結(jié)焦，國內(nèi)外承受的結(jié)焦抑制技術(shù)主要有：〔1〕承受結(jié)焦抑制劑 在裂解原料或稀釋蒸汽中參加防焦添加劑，主要是含硫的化合物，以鈍化爐管外表，削減自由基結(jié)焦的有效外表積，在爐管外表形成氧化層，延長爐管結(jié)焦周期。相關(guān)鏈接：為削減結(jié)焦，國內(nèi)外承受的結(jié)焦抑制技術(shù)主要有：〔1〕承受結(jié)焦抑制劑 在裂解原料或稀釋蒸汽中參加防焦添加劑，主要是含硫的化合物，以鈍化爐管外表，削減自由基結(jié)焦的有效外表積，在爐管外表形成氧化層，延長爐管結(jié)焦周期。四、裂解工藝流程裂解工藝流程包括原料供給和預(yù)熱系統(tǒng)1－4原料油供給和預(yù)熱系統(tǒng)原料油從貯罐〔1〕經(jīng)換熱器〔3〕和〔4〕與過熱的急冷水和急冷油熱交換后進(jìn)入裂解毀爐管的危急。因此原料油泵須有備用泵及自動切換裝置。裂解和高壓蒸汽系統(tǒng)預(yù)熱過的原料油入對流段初步預(yù)熱后與稀釋蒸汽混合到肯定溫度，然后進(jìn)入裂解爐輻射段〔5〕進(jìn)展裂解。爐管出口的高溫裂解氣快速進(jìn)入急冷換熱器〔6〕中，使裂解反響很快終止。〔7冷換熱器〔6〕中，產(chǎn)生11MPa的高壓水蒸汽，從汽包送出的高壓水蒸汽進(jìn)入裂解爐預(yù)熱段470℃后供壓縮機(jī)的蒸汽透平使用。急冷油和燃料油系統(tǒng)從急冷換熱器〔6〕出來的裂解氣再去油急冷器〔8〕中用急冷油直接噴淋冷卻，然后與性氣體。裂解輕柴油從油洗塔〔9〕的側(cè)線采出，經(jīng)汽提塔〔13〕汽提其中的輕組分后，作為裂出重質(zhì)燃料油。自油洗塔釜采出的重質(zhì)燃料油，一局部經(jīng)汽提塔〔12〕汽提出其中的輕組分汽3，急冷油本身被冷卻后循環(huán)送至急冷器作為急冷介質(zhì)，對裂解氣進(jìn)展冷卻。與裂解氣接觸后超過300℃時不穩(wěn)定，會逐步縮聚成易于結(jié)焦的聚合物，二是不行避開地由裂解管、急冷換熱器帶來的焦粒。因此在急冷油系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置6mm濾網(wǎng)的過濾器1，并在急冷器油噴嘴前設(shè)較大孔徑的濾網(wǎng)和燃料油過濾器16。1－41－原料油貯罐；2－原料油泵；3，4－原料油預(yù)熱器；5－裂解爐；6－急冷換熱器；7－氣包；8－急冷器；9－油洗塔；10－急冷油過濾器；11－急冷油循環(huán)泵；12－燃料油汽提塔；13－裂解輕柴油汽提塔；14－1516－燃料油過濾器；17－水洗塔；1819－急冷水循環(huán)泵；20－汽油回流泵；21－工藝水泵；222324－再沸器；25－稀釋蒸汽發(fā)生器給水泵；26，27－預(yù)熱器；28－稀釋蒸汽發(fā)生器汽包；29－分別器；30－中壓蒸汽加熱器；31－急冷油換熱器；32－排污水冷卻器；33，34－急冷水冷卻器QW－急冷水；CW－冷卻水；MSLS－低壓水蒸氣；QO－急冷油；BW－鍋爐給水；GO－輕柴油；FO－燃料油急冷水和稀釋水蒸汽系統(tǒng)〔凝下來。冷凝下來的油水混合物由塔釜引至油水分別器1，分別出的水一局部供工藝加熱用，冷卻后的水再經(jīng)急冷水換熱器〔33〕和〔34〕冷卻后，分別作為水洗塔〔17〕的塔頂經(jīng)過濾器2〕送入汽提塔2，將工藝水中的輕烴汽提回水洗塔1，保證塔釜中含油少于100ppm。此工藝水由稀釋水蒸汽發(fā)生器給水泵〔25〕送入稀釋水蒸汽發(fā)生器汽包28，再分別由中壓水蒸汽加熱器3〕和急冷油換熱器3〕加熱汽化產(chǎn)生稀釋水蒸汽，經(jīng)氣液分別器〔29〕分別后再送入裂解爐。這種稀釋水蒸汽循環(huán)使用系統(tǒng)，節(jié)約了穎的鍋爐給水，也削減了污水的排放量。油水分別槽〔18〕分別出的汽油，一局部由泵〔20〕送至油洗塔〔9〕作為塔頂回流而循環(huán)使用，另一局部從裂解中分別出的裂解汽油作為產(chǎn)品送出。經(jīng)脫除絕大局部水蒸汽和裂解汽油的裂解氣，溫度約為40℃送至裂解氣壓縮系統(tǒng)。編號：No.6課題：裝置開車、停車及特別現(xiàn)象處理授課內(nèi)容：裝置開車及調(diào)成裝置特別現(xiàn)象及處理方法學(xué)問目標(biāo)：了解一般化工裝置開車及停車原則及步驟了解一般化工裝置主要特別現(xiàn)象及處理方法把握石油烴熱裂解裝置開車、停車及特別現(xiàn)象處理步驟和方法力量目標(biāo)：熟知化工裝置開車及停車原則和步驟分析和推斷化工裝置生產(chǎn)特別現(xiàn)象發(fā)生緣由及應(yīng)實(shí)行措施思考與練習(xí)：一般化工裝置開車及停車原則和步驟石油烴熱裂解裝置開車、停車步驟石油烴熱裂解裝置生產(chǎn)主要特別現(xiàn)象及處理方法授課班級：授課時間： 年 月 日第六節(jié)化工生產(chǎn)中開、停車是生產(chǎn)中最重要的環(huán)節(jié)?！彩鹿省呈呛荜P(guān)鍵的。一、基建完成后第一次開車基建完成后的第一次開車，一般按四個階段進(jìn)展：〔1〕〔2〕〕〔〕紹。開車前預(yù)備工作開車前的預(yù)備工作大致如下：〔1〕施工工程安裝完畢后的驗(yàn)收工作〔〕開車所需原料、關(guān)心原料、公用工程〔電、汽等，以及生產(chǎn)所需物資的預(yù)備工作〔〕技術(shù)文件、設(shè)備圖紙及使用說明書和各專業(yè)的施工圖；崗位操作法和試車文件的預(yù)備4〕車間組織的健全，人員配備及考核工作；〔5〕核對配管、機(jī)械設(shè)備、儀表電氣、安全設(shè)施及盲板和過濾網(wǎng)的最終檢查工作。單機(jī)試車機(jī)、制冷用氨壓縮機(jī)、離心式水泵和帶攪拌設(shè)備等。轉(zhuǎn)48小時，觀看電機(jī)是否發(fā)熱、振動、有無雜音，轉(zhuǎn)動方向是否正確等。當(dāng)電機(jī)試驗(yàn)合格后，再和設(shè)備聯(lián)接在一起進(jìn)展試驗(yàn)，一般也運(yùn)轉(zhuǎn)48小時。在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，經(jīng)細(xì)心觀看和儀檢修，修好后重試車，合格為止，試車時間不準(zhǔn)累計。聯(lián)動試車〔用介質(zhì)，如煤油代替。聯(lián)動試車時也可以給水進(jìn)展加熱或降溫，觀看儀表是否能準(zhǔn)確地指示出通過的流量、溫度、壓力等數(shù)據(jù)，以及設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常等狀況。到認(rèn)為流程暢通為止?；ぴ囓嚠?dāng)以上各項(xiàng)工作都做完后，則進(jìn)入化工試車階段?；ぴ囓囀且罁?jù)已制定的試車方案，在統(tǒng)一指揮下，按化工生產(chǎn)工序的前后挨次進(jìn)展?；ぴ囓囈蛏a(chǎn)類型的不同而各異。一個化工生產(chǎn)裝置的開車是一個格外簡單也很重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。開車的步驟并非一樣，修后的開車和化工試車相像。二、停車及停車后的處理方法也就不同。一般有以下三種方式。正常停車物料，處理完畢后，停頓供汽、供水，降溫降壓，最終停頓轉(zhuǎn)動設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，使生產(chǎn)完全停頓。并經(jīng)過安全分析合格前方可進(jìn)展。局部緊急停車生產(chǎn)過程中，在一些想象不到的特別狀況下的停車，叫局部緊急停車。如某設(shè)備損壞，某局部電氣的電源發(fā)生故障排放局部〔如火炬、放空等〕排放，并停頓入料，轉(zhuǎn)入停車待生產(chǎn)的狀態(tài)〔確定不允許再向局部停車局部輸送物料，以免造成重大事故。同時通知下步工序，停頓生產(chǎn)或處于待開車狀態(tài)。此時應(yīng)樂觀搶修，排解故障。待停車緣由消退后，應(yīng)按化工開車的程序恢復(fù)生產(chǎn)。全面緊急停車〔如聚合釜的攪拌器可以人工推動，并使本崗位的閥門處于正常停車狀態(tài)。起。當(dāng)發(fā)生緊急停車時，操作人員肯定要以最快的速度去按這個按鈕。源應(yīng)馬上供電。不夠，更重要的是在生產(chǎn)實(shí)踐中熬煉和學(xué)習(xí)。范例：某廠裂解爐開停車主要步驟開車〔以單臺爐為例〕對爐膛和對流段盤管進(jìn)展全面檢查和清理，確認(rèn)合格后封閉人孔。按要求加拆盲板。檢查確認(rèn)流程正確，全部的閥門處于正確的開關(guān)位置。將各緊急停車開關(guān)打至“正常”狀態(tài)。15燃料氣系統(tǒng)預(yù)備，裂解爐點(diǎn)火。裂解爐通蒸汽：當(dāng)爐膛溫度升至180℃時，向裂解爐內(nèi)各點(diǎn)通入蒸汽。急冷系統(tǒng)的調(diào)整：當(dāng)裂解爐出口的溫度升到204℃時，噴急冷水，掌握裂解爐出口溫度204℃。高壓蒸汽切入，進(jìn)展汽包排污，向汽包注入磷酸鹽。溫度升到指標(biāo)后，全面檢查確認(rèn)正常，待初餾及壓縮崗位按要求投油。正常停車當(dāng)裂解爐燒焦完畢后，依據(jù)裂解爐降溫曲線的要求進(jìn)展降溫。燃料氣系統(tǒng)的調(diào)整漸漸降低燃料氣量，當(dāng)壓力接近報警值時，逐對熄滅兩相對的燃料氣燒嘴。點(diǎn)火器系統(tǒng)的調(diào)整：燃料氣燒嘴全部熄滅后，逐對熄滅點(diǎn)火器。裂解爐蒸汽量的調(diào)整：當(dāng)爐膛溫度降至180℃時，裂解爐停蒸汽。急冷系統(tǒng)的調(diào)整：當(dāng)裂解爐出口溫度低于204℃以下時，停急冷水。蒸汽系統(tǒng)的調(diào)整：當(dāng)爐管出口溫度低于540℃時，將高壓蒸汽切出系統(tǒng)。第七節(jié)生產(chǎn)中特別現(xiàn)象的處理一、生產(chǎn)中常見有特別現(xiàn)象及其產(chǎn)生的緣由各種生產(chǎn)工序外，還要裝配有很多條自動化調(diào)整回路和儀表、電氣配置等。在生產(chǎn)過程中，操作人員需要借助于這些設(shè)備、儀表來掌握生產(chǎn)條件如溫度、壓力、液面、流量等，使這些藝條件范圍，生產(chǎn)中就會發(fā)生特別現(xiàn)象。發(fā)生不正?，F(xiàn)象的緣由多種多樣，主要有以下幾種：1、生產(chǎn)中原料質(zhì)量和數(shù)量的變化，引起產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的下降。如原料配比不準(zhǔn)或質(zhì)量不穩(wěn)定，以至使某一種原料實(shí)際參加量發(fā)生增加或削減，結(jié)果會加速或減慢反響的進(jìn)展。2、由生產(chǎn)故障引起的特別現(xiàn)象。如冷卻器內(nèi)管子因腐蝕而產(chǎn)生滲漏等，結(jié)果會引起產(chǎn)品質(zhì)量的下降。3、公用工程中供水、供電、供汽、供冷等的變化，使生產(chǎn)發(fā)生不正?，F(xiàn)象。如供汽缺乏的產(chǎn)品質(zhì)量。4、由于調(diào)整回路和儀表發(fā)生故障、失靈而造成的生產(chǎn)事故。如繼電器故障壓力表孔被害和損失也是很大的。5、因分析檢驗(yàn)的錯誤引起的事故。如裂解爐點(diǎn)火前分析爐內(nèi)的煤氣和氧含量失誤，點(diǎn)火可能會引起爆炸等。生產(chǎn)中一旦消滅問題，操作人員應(yīng)當(dāng)依據(jù)所產(chǎn)生的特別現(xiàn)象，快速而準(zhǔn)確地做出推斷，發(fā)生的不正?，F(xiàn)象，是衡量一個化工操作人員技術(shù)水平凹凸的重