第三章作业及其参考总结地答案解析.doc

《第三章作业及其参考总结地答案解析.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第三章作业及其参考总结地答案解析.doc（8页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、#+1. 什么是烃类热裂解？答：烃类的热裂解是将石油系烃类燃料（天然气、炼厂气、轻油、柴油、重油等）经高温作用，使烃类分子发生碳链断裂或脱氢反应，生成相对分子质量较小的烯烃、烷烃和其他相对分子质量不同的轻质和重质烃类。2. 烃类热裂解制乙烯可以分为哪两大部分？答：烃类热裂制乙烯的生产工艺可以分为原料烃的热裂解、裂解产物的分离两部分。3. 在烃类热裂解系统内，什么是一次反应？什么是二次反应？答：一次反应是指原料烃裂解（脱氢和断链），生成目的产物乙烯、丙烯等低级烯烃的反应，是应促使其充分进行的反应； 二次反应则是指一次反应产物（乙烯、丙烯等）继续发生的后续反应，生成分子量较大的液体产物以至结焦生炭

2、的反应，是尽可能抑制其进行的反应。4. 用来评价裂解燃料性质的4个指标是什么？答：评价裂解燃料性质的4个指标如下：（1）族组成PONA值，PONA值是一个表征各种液体原料裂解性能的有实用价值的参数。P烷 烃（Paraffin）； O烯 烃（Olefin）； N环烷烃（Naphtene）；A芳 烃（Aromatics）。（2）氢含量，根据氢含量既可判断该原料可能达到的裂解深度，也可评价该原料裂解所得C4和C4以下轻烃的收率。氢含量可以用裂解原料中所含氢的质量百分数表示，也可以用裂解原料中C与H的质量比（称为碳氢比）表示。（3）特性因数K，K是表示烃类和石油馏分化学性质的一种参数。K值以烷烃最高，

3、环烷烃次之，芳烃最低，它反映了烃的氢饱和程度。（4）关联指数BMCI值，BMCI值是表示油品芳烃含量的指数。关联指数愈大，则表示油品的芳烃含量愈高。5. 温度和停留时间如何影响裂解反应结果？答：（1）高温： 从裂解反应的化学平衡角度，提高裂解温度有利于生成乙烯的反应，并相对减少乙烯消失的反应，因而有利于提高裂解的选择性； 根据裂解反应的动力学，提高温度有利于提高一次反应对二次反应的相对速度，提高乙烯收率。 （2）短停留时间： 从化学平衡的角度：如使裂解反应进行到平衡，由于二次反应的发生，所得烯烃很少，最后生成大量的氢和碳。为获得尽可能多的烯烃，必须采用尽可能短的停留时间进行裂解反应 。 从动力

4、学的角度：由于有二次反应的竞争，对每种原料都有一个最大乙烯收率的适宜停留时间。 温度-停留时间对产品收率影响 （a）对于给定原料，相同裂解深度时，提高温度，缩短停留时间，可以获得较高的烯烃收率，并减少结焦。（b）高温-短停留时间可抑制芳烃生成，所得裂解汽油的收率相对较低。（c）高温-短停留时间可使炔烃收率明显增加，并使乙烯/丙烯比及C4中的双烯烃/单烯烃的比增大。6.提高反应温度的技术关键在何处？应解决什么问题才能最大限度提高裂解温度？答：裂解反应的技术关键之一是采用高温-短停留时间的工艺技术。提高裂解温度，必须提高炉管管壁温度，而此温度受到炉管材质的限制。因此，研制新型的耐热合金钢是提高反应

5、温度的技术关键。 当炉管材质确定后，可采用： （1）缩短管长（实际上是减少管程数）来实现短停留时间操作，才能最大限度提高裂解温度。 （2）改进辐射盘管的结构，采用单排分支变径管、混排分支变径管、不分支变径管、单程等径管等不同结构的辐射盘管，这些改进措施，采用缩小管径以增加比表面积来提高传热面积，使壁温下降，提高了盘管的平均传热强度，由此达到高温-短停留时间的操作条件。7.为了降低裂解烃分压，通常加入稀释剂，试分析稀释剂加入量确定的原则是什么？答：工业上常用水蒸气作为稀释剂，加水蒸气量的原则： （1）水蒸气的加入量随裂解原料不同而异，一般是以能防止结焦，延长操作周期为前提。 （2）若加入过量的水

6、蒸气，可使炉管的处理能力下降，增加了炉子热负荷，也增加了水蒸气的冷凝量和急冷剂用量，并造成大量废水。8.裂解气出口的急冷操作目的是什么？可采取的方法有几种？你认为哪种好？为什么？若设计一个间接急冷换热器其关键指标是什么？如何评价一个急冷换热器的优劣？答：从裂解管出来的裂解气是富含烯烃的气体和大量水蒸汽，温度在727-927，由于烯烃反应性强，若在高温下长时间停留，仍会继续发生二次反应，引起结焦，并使烯烃收率下降，因此必须使裂解气急冷以终止反应。 采取的方法有两种：直接急冷和间接急冷。 一般认为间接急冷比较好，因为： （1）直接急冷的急冷剂是用油或水，急冷下来的油水密度相差不大，分离困难，污水量

7、大，不能回收高品位的热能。 （2）间接急冷可回收高品位热能，产生高压水蒸汽作为动力能源以驱动三机等机械（三机：裂解气压缩机、乙烯压缩机、丙烯压缩机），可减少对环境的污染程度。 设计一个间接急冷换热器的关键指标是：急冷换热器的运转周期应不低于裂解炉的运转周期。为了减少裂解气在急冷换热器内的结焦倾向，使之能正常操作，控制指标： （1）增大裂解气在急冷换热器中的线速度，一般控制裂解气在急冷换热器中的停留时间小于0.04秒； （2）必须控制裂解气的出口温度要高于裂解气的露点。 评价急冷换热器的优劣： 急冷换热器的结构必须满足裂解气急冷的特殊条件：急冷换热器管内通过高温裂解气，入口温度约827，压力约1

8、10KPa（表），要求在极短时间内（0.01 0.1s），将裂解气温度降到350-360，传热的热强度达400 103KJ/m2h；管外走高压热水，温度约为320-330，压力8-13MPa。 由此可知，急冷换热器与一般换热器不同的地方是高热强度，管内外必须同时承受很大的温度差和压力差，同时又要考虑急冷管内的结焦操作操作条件极为苛刻。9.裂解气进行预分馏的目的和任务是什么？裂解气中要严格控制是杂质有哪些？这些杂质存在的害处？用什么方法除掉这些杂质，这些处理方法的原理是什么？答：裂解气预分离的目的是： 尽可能降低裂解气的温度，T650时，二次反应基本终止 尽可能分馏出裂解气的重组分 在裂解气预分

9、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 降低压缩工段负荷 继续回收裂解气低能位热量裂解气预分馏的作用是： 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，由急冷油回收的热量用于发生稀释蒸汽，由急冷水回收的热量用于分离系统的工艺加热。 裂解气中含有H2S、CO2、H2O、C2H2、CO等气体杂质，若不脱除，进入到乙烯、丙烯产品中，影响产品质量，故必须脱除杂质。 （1）酸性气体的脱除 裂解气中的酸性气体主要是指CO2和H2S，这些酸性气体含量过多时，会带来如下危害： H2S：能腐蚀设备管道，使

10、干燥用的分子筛寿命缩短，还能使加氢脱炔和甲烷化用的催化剂中毒。 CO2：在深冷操作中会结成干冰，堵塞设备和管道，影响正常生产。 当乙烯、丙烯产品中的酸性气体含量不合格时，可使下游加工装置的聚合过程或催化剂中毒。所以，必须将这些酸性气体脱除，要求将裂解气中的H2S和CO2的摩尔含量分别脱除至1* 10-6以下。 裂解气中的酸性气体，一般是用物理吸收法或化学吸收法脱除，应用最广泛的是以NaOH溶液作吸收剂的碱洗法，其次是以乙醇胺溶液作吸收剂的乙醇胺法。 （2）水分的脱除 经压缩并分离段间凝水后的裂解气中饱和水含量为 600700ppm，在低温分离系统会结冰，形成水烃合物白色结晶(如：CH46H2，

11、C2H67H2O等)，堵塞设备及管道。 为避免低温系统冻堵，要求将裂解气中水含量（质量分数）降至1* 10-6以下。工业上应用最广泛的是分子筛、活性氧化铝硅胶为干燥剂的固体吸附法。 （3）少量炔烃的脱除： 乙炔富集于C2馏分，甲基乙炔和丙二烯富集于C3馏分，若将它们混于乙烯、丙烯产品用于衍生物的生产过程，特别是用于聚合反应时，影响聚合催化剂寿命，产生不希望的副产品，恶化产品质量，形成不安全因素。因此，必须脱除，使乙烯产品中的乙炔（摩尔分数）低于5 *10-6，丙烯产品中甲基乙炔低于5* 10-6，丙二烯低于1*10-5。溶剂吸收法和催化加氢法。 溶剂吸收法是使用溶剂吸收裂解气中的乙炔以达到净化

12、目的，同时也回收一定量的乙炔。 催化加氢法是将裂解气中乙炔加氢成为乙烯或乙烷，达到脱除乙炔的目的。10. 脱除酸性气体有哪2种方法？各有什么优缺点？答：脱除酸性气体的方法有碱洗法和乙醇胺法两种。其优缺点如下表：方 法优 点缺 点碱洗法除酸彻底 碱不可再生，消耗量大； 适于酸含量低； 产生黄油问题； 废水处理量大乙醇胺法 吸收剂可再生； 适用酸含量高 设备要求高； 吸收双烯烃，再生易聚合11. 裂解气的压缩和制冷的目的是什么？答：裂解气的压缩是为了节约冷量，因为裂解气中许多组分在常压下都是气体，其沸点很低，常压下进行各组分精馏分离，则分离温度很低，需要大量冷量。为了使分离温度不太低，可通过压缩气

13、体适当提高压力。裂解气的制冷是为了在深冷分离过程中，利用制冷剂压缩和冷凝得到制冷剂液体，再于不同压力下蒸发以获得不同温度级位的冷冻过程。12.压缩气的压缩为什么采用多级压缩？确定段数的依据是什么？答：目前，工业上一般认为经济上合理、技术上可行的裂解气压缩机出口压力约为3.7 MPa，而压缩机的入口压力一般为0.14 MPa，提高入口压力虽可节约压缩机功率，但对裂解反应不利，故为节约能量，采用多级压缩。原因：（1）节约压缩功耗：绝热压缩功耗大于等温压缩，将压缩分段进行，段间冷却移热，可节约压缩功耗。（2）降低出口温度；（3）实现段间净化分离，减少分离净化负荷。段间冷凝除去大部分水，冷凝部分C3及

14、C3以上的重组分，减少进入深冷系统的负荷，相应节约了冷量依据：压缩段数应满足工艺要求，必须控制每段压缩机出口的裂解气温度不高于100，以避免发生二烯烃的聚合，由此根据下式计算出每段压缩比，最终确定段数。13. 什么是裂解气的前加氢和后加氢工艺？答：裂解气的前加氢是指在裂解气中氢气未分离出来之前，利用裂解气中H2进行选择性加氢，以脱除其中的炔烃；后加氢是指裂解气分离出C2馏分、C3馏分后，再分别对C2和C3馏分进行催化加氢，以脱除乙炔、甲基乙炔和丙二烯。14.裂解气分离流程各有不同，其共同点是什么？答：（1）在分离顺序上遵循先易后难的原则，先将不同碳原子数的烃分开，再分同一碳原子数的烯烃和烷烃；

15、 （2）将生产乙烯的乙烯精馏塔和生产丙烯的丙烯精馏塔置于流程最后，可确保这两个主要产品纯度，同时也减少分离损失，提高烯烃收率。15.何谓非绝热精馏？何种情况下采用中间冷凝器或中间再沸器？分析其利弊？答：非绝热精馏在塔中间对塔内物料进行冷却和加热的过程。使用条件：对于顶温低于环境温度、底温高于环境温度，且顶底温差较大的精馏塔。利：可降低分离过程的有效能损失，达到节省能量的目的。对中间再沸器而言，还可减小提馏段塔径。弊：由于中间冷凝器和中间再沸器的设置，在降低塔顶冷凝器和塔釜再沸器负荷的同时，会导致精馏段回流和提馏段上升蒸气的减少，故为了达到分离要求，就相应增加塔板数，从而增加设备投资。16. 裂解气分离流程中能耗最大的两个是什么？答：裂解气分离流程中能耗最大的两个分别是“脱甲烷”和“乙烯精馏”。脱甲烷塔是脱除裂解气中的氢和甲烷，是裂解气分离装置中投资最大、能耗最多的环节，其冷冻功耗约占全装置冷冻功耗的52%。由于乙烯塔温度仅次于脱甲烷塔，所以冷量消耗占总制冷量的比例也较大，约为38%44%。