第三章烃类热裂解PPT讲稿.ppt

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1、第三章烃类热裂解第1页，共93页，编辑于2022年，星期二一、热裂解反应过程的特点强吸热反应强吸热反应-高温高温 存在二次反应存在二次反应-短停留时间，低烃分压短停留时间，低烃分压反应产物是复杂的混合物反应产物是复杂的混合物供热方式供热方式 裂解设备裂解设备裂解装置的性能和技术水平的反映裂解装置的性能和技术水平的反映第2页，共93页，编辑于2022年，星期二二、热裂解的工艺方法间接供热间接供热 管式炉裂解管式炉裂解直接供热直接供热 以小颗粒固体如金属氧以小颗粒固体如金属氧化物、化物、砂子、焦炭、熔盐为载热体，砂子、焦炭、熔盐为载热体，由气化的烃原料和水蒸气使之流态化由气化的烃原料和水蒸气使之流

2、态化并进行裂解反应。并进行裂解反应。固定床裂解（蓄热炉）固定床裂解（蓄热炉）流化床裂解（沙子炉）流化床裂解（沙子炉）供供 热热 方方式式裂裂 解解 炉炉第3页，共93页，编辑于2022年，星期二n 扩大裂解原料扩大裂解原料n 获得最大的乙烯产率获得最大的乙烯产率n 付出更少的能量付出更少的能量n 有效的除焦方法有效的除焦方法n 先进的供热和热能回收手段先进的供热和热能回收手段热裂解的工艺方法改进目标第4页，共93页，编辑于2022年，星期二三、SRT(Short Residence Time)管式裂解炉的发展60年代初期年代初期 SRT-型炉型炉 双辐射立管双辐射立管 实现了高温、短停留时间实

3、现了高温、短停留时间60年代中期年代中期 SRT-型炉型炉 分叉变径炉管；降低烃分压分叉变径炉管；降低烃分压70年代中期年代中期 SRT-型炉型炉 材质；炉内管排增加：材质；炉内管排增加：提高热强度，提高生产能力提高热强度，提高生产能力80年代年代 SRT-、型炉型炉 多分支变径管，带内翅片多分支变径管，带内翅片 2程，停留时间缩短，降低管内热阻，程，停留时间缩短，降低管内热阻，延长清焦周期延长清焦周期第5页，共93页，编辑于2022年，星期二乙烯裂解炉管乙烯裂解炉管 第6页，共93页，编辑于2022年，星期二第7页，共93页，编辑于2022年，星期二 炉型：烧嘴炉型：烧嘴 侧壁无焰烧嘴侧壁无

4、焰烧嘴 侧壁烧嘴与底部烧嘴联合侧壁烧嘴与底部烧嘴联合 盘管结构：盘管结构：炉管的排列：炉管的排列：多程多程 双程双程 减少结焦部位，延长操作周期减少结焦部位，延长操作周期 结构：结构：光管光管 带内翅片带内翅片 降低管内热阻降低管内热阻 延长清焦周期延长清焦周期 管径：管径：等径等径 分支分支 增大比表面积，传热强度量增加增大比表面积，传热强度量增加 变径变径 缓解管内压力的增加缓解管内压力的增加 材质：材质：HK-40 HP-4 提高热强度提高热强度SRT裂解炉的结构及改进 第8页，共93页，编辑于2022年，星期二不同辐射盘管裂解工艺性能不同辐射盘管裂解工艺性能 表表3-20不同不同SRT

5、炉型的裂解产品收率炉型的裂解产品收率 表表3-21变径管分析变径管分析 表表3-22不变径与变径反应管的比较不变径与变径反应管的比较 表表3-23不同裂解炉改进措施对工艺性能的影响不同裂解炉改进措施对工艺性能的影响第9页，共93页，编辑于2022年，星期二第10页，共93页，编辑于2022年，星期二第11页，共93页，编辑于2022年，星期二第12页，共93页，编辑于2022年，星期二第13页，共93页，编辑于2022年，星期二n超选择性裂解炉（超选择性裂解炉（USC)单排双面辐射多组变径炉管单排双面辐射多组变径炉管 出口与在线出口与在线USX直接相连接直接相连接n毫秒炉（毫秒炉（USRT)直

6、径较小的单程直管直径较小的单程直管n混合管裂解炉混合管裂解炉(LSCC)单双排混合型变径炉管单双排混合型变径炉管其它管式裂解炉其它管式裂解炉第14页，共93页，编辑于2022年，星期二u预分馏的目的与任务预分馏的目的与任务u急冷与急冷换热器急冷与急冷换热器u结焦与清焦结焦与清焦u预分馏工艺过程预分馏工艺过程u裂解汽油与裂解燃料油裂解汽油与裂解燃料油四、裂解气的预分馏第15页，共93页，编辑于2022年，星期二 将将裂裂解解炉炉出出口口的的高高温温裂裂解解气气中中的的重重组组分分，如如燃燃料料油油、裂裂解解汽汽油油、水水分分等等通通过过冷冷却却手手段段进进行行分分馏馏，再再送送至至下下一一步步压

7、压缩缩、净净化、深冷分离工段。化、深冷分离工段。（一）预分馏过程（一）预分馏过程第16页，共93页，编辑于2022年，星期二尽可能降低裂解气的温度尽可能降低裂解气的温度 尽可能分馏出裂解气的重组分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，用以稀释蒸汽以冷凝水的形式分离回收，用以再发生稀释蒸汽再发生稀释蒸汽继续回收裂解气低能位热量继续回收裂解气低能位热量预分馏的目的和任务第17页，共93页，编辑于2022年，星期二保保证证裂裂解解气气压压缩缩机机的的正正常常运运转转，并并降降低低裂裂解解气气压压缩缩机机的的功

8、功耗耗，减减少少进进入入压压缩缩分分离离系系统统的的进料负荷；进料负荷；大大减少污水排放量；大大减少污水排放量；合理的热量回收：合理的热量回收：急冷油用于发生稀释蒸汽；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。急冷水用于分离系统的工艺加热。预分馏过程的作用第18页，共93页，编辑于2022年，星期二n急冷的目的急冷的目的 终止裂解反应终止裂解反应,回收废热回收废热.（二）预分馏主要过程（二）预分馏主要过程-急冷急冷急冷的意义急冷的意义 决定清焦周期，甚至决定裂解炉的周期决定清焦周期，甚至决定裂解炉的周期 影响全装置的能耗和原料的单耗影响全装置的能耗和原料的单耗第19页，共93页，编

9、辑于2022年，星期二冷冷却却介介质质（水水、油油）与与裂裂解解气气直直接接接接触触，适适用用于于极极易易结结焦的重质烃。焦的重质烃。急冷方式急急 冷冷方方式式用用换换热热器器回回收收大大量量的的热热量量，冷冷却却介介质质用用高高压压水水，以以提提高高蓄热能力。蓄热能力。一般工业上采用一般工业上采用间接急冷间接急冷第20页，共93页，编辑于2022年，星期二直接急冷直接急冷间接急冷间接急冷设备费少设备费少 操作简单操作简单传热效果好传热效果好产产生生大大量量含含油油污污水水，难分离难分离不能回收高品位的热能不能回收高品位的热能回收高品位的热能回收高品位的热能能量利用合理能量利用合理无污水无污水

10、不不如如直直接接方方式式中中冷冷热热物物流流接触空间大接触空间大 结焦比较严重结焦比较严重急冷方式比较第21页，共93页，编辑于2022年，星期二裂解原料裂解原料稀释蒸稀释蒸汽含量汽含量急冷急冷负荷负荷重组分液重组分液体产物含体产物含量量结焦结焦间接间接急冷急冷油直油直冷冷水直水直冷冷乙、丙乙、丙丁烷丁烷较少较少较小较小较少较少较不较不易易石脑油石脑油中等中等中等中等中等中等较易较易轻柴油轻柴油较多较多较大较大很多很多较易较易重柴油重柴油很多很多很大很大很多很多很易很易不同裂解原料的急冷方式第22页，共93页，编辑于2022年，星期二工艺要求：工艺要求：传热强度大传热强度大能够承受大压差和热量

11、传递所引起的温差能够承受大压差和热量传递所引起的温差便于清焦便于清焦 使裂解气在使裂解气在0.010.1s内骤冷至露点左右内骤冷至露点左右急冷换热器急冷换热器减少急冷换热器结焦的措施减少急冷换热器结焦的措施1、控制停留时间、控制停留时间：一般控制在一般控制在0.04s以下以下2、控制裂解气冷却温度不低于其露点、控制裂解气冷却温度不低于其露点 急冷换热器出口温度：急冷换热器出口温度：T出出=0.56TB+第23页，共93页，编辑于2022年，星期二结焦的判断在进料量不变的情况下，检查进料压力的变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，而结焦化，因为进料压差与设备压差

12、有关，而结焦则影响压差则影响压差原料进出口的温差不变，若燃料消耗量增加，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，热能利用则说明传热性差，应是结焦严重，热能利用率低率低裂解产物中乙烯的含量下降裂解产物中乙烯的含量下降（三）结焦与清焦（三）结焦与清焦第24页，共93页，编辑于2022年，星期二u传热系数下降（热量利用率低）传热系数下降（热量利用率低）u压差升高（设备阻力增大）压差升高（设备阻力增大）u乙烯收率下降乙烯收率下降u能耗增大能耗增大结焦的后果第25页，共93页，编辑于2022年，星期二u停炉清焦停炉清焦：切断进料及出口，用惰性气体或：切断进料及出口，用惰性气

13、体或水蒸气清扫管线，再用空气和水蒸气烧焦。水蒸气清扫管线，再用空气和水蒸气烧焦。u在线清焦在线清焦：交替裂解法和水蒸气、氢气清焦：交替裂解法和水蒸气、氢气清焦法。切换物料。法。切换物料。u其它方法其它方法：加入助剂，起到抑制作用。：加入助剂，起到抑制作用。工业上清焦的方法清焦的化学反应和控制指标清焦的化学反应和控制指标 C+O2 CO2 +Q 2C+O2 2CO+Q C+H2O CO +H2+Q 出出口口干干气气中中CO+CO2含含量量低低于于0.2%0.5%，清清焦结束。焦结束。第26页，共93页，编辑于2022年，星期二急冷水急冷水原料原料裂解气裂解气裂解汽油裂解汽油80800900200

14、30040裂解炉裂解炉废热锅炉废热锅炉水洗塔水洗塔油水分离器油水分离器稀释蒸汽发生器稀释蒸汽发生器 冷冷 却却轻烃裂解装置的预分馏流程轻烃裂解装置的预分馏流程（四）预分馏工艺过程第27页，共93页，编辑于2022年，星期二9501050220300100110180200馏分油裂解装置的裂解气预分馏过程馏分油裂解装置的裂解气预分馏过程 第28页，共93页，编辑于2022年，星期二裂解汽油裂解汽油 C5至沸点至沸点204以下的所有裂解副产物，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。其组成与原料油性质和裂解条件有关。n用途用途l 经一段加氢可作为高辛烷值汽油组分经一段加氢可作为高辛

15、烷值汽油组分l进行两段加氢，经芳烃抽提分离芳烃产品进行两段加氢，经芳烃抽提分离芳烃产品l全部加氢全部加氢 C5 C6C8 C9-204补充：补充：（五）裂解汽油与裂解燃料油第29页，共93页，编辑于2022年，星期二 裂解燃料油裂解燃料油 烃类裂解副产的沸点在烃类裂解副产的沸点在200以上的重组分。以上的重组分。n分类及控制指标分类及控制指标裂解轻质燃料油裂解轻质燃料油 200360馏分馏分 相当柴油馏分相当柴油馏分 闪点应控制在闪点应控制在7075以上以上裂解重质燃料油裂解重质燃料油 360以上馏分以上馏分 相当于常压重相当于常压重油馏分油馏分 闪点应控制在闪点应控制在100以上以上第30页

16、，共93页，编辑于2022年，星期二定义：定义：石油产品在规定条件下，加热到它的蒸汽与火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。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。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，闪点从闪点可判断油品组成的轻重，油品越轻，闪点越低。越低。用闭口闪点测定器测定的闪点称闭口闪点，一般用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。我国规定不低以测定轻质油品。闪点越高越安全。我国规定不低于于5555。油品闪点油品闪点第31页，共93页，编辑于2022年，

17、星期二五、裂解气的净化（一）酸性气体的脱除1、酸性气体的来源CO2，H2S和其他气态硫化物和其他气态硫化物气体裂解原料带入的气体硫化物和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液体裂解原料中所含的硫化物高温氢解生成的CO2和和H2S结炭与水蒸气反应生成结炭与水蒸气反应生成CO和和CO2 裂解炉中有氧进入时，氧与烃类反应生成裂解炉中有氧进入时，氧与烃类反应生成CO2 第32页，共93页，编辑于2022年，星期二裂解气分离裂解气分离装置装置2、酸性气体的危害、酸性气体的危害干冰堵塞管道干冰堵塞管道催化剂中毒催化剂中毒下游加工装置下游加工装置产品达不到规定产品达不

18、到规定聚合等过程催化剂中毒聚合等过程催化剂中毒第33页，共93页，编辑于2022年，星期二碱洗法碱洗法 NaOH为吸收剂，为吸收剂，化学吸收法。化学吸收法。CO2+2NaOH Na2CO3+H2O H2S+2NaOH Na2S+2H2O脱除酸性气体的方法脱除酸性气体的方法碱洗法碱洗法乙醇胺法乙醇胺法第34页，共93页，编辑于2022年，星期二乙醇胺法乙醇胺法 MEA（一乙醇胺（一乙醇胺）、）、DEA（二乙醇胺（二乙醇胺）为）为吸收剂吸收剂。化学、物理吸收结合。化学、物理吸收结合。(CH2CH2OH)2NH2HOC2H4-NH2 第35页，共93页，编辑于2022年，星期二两种除酸法的比较比较比

19、较碱洗法碱洗法碱不可再生碱不可再生消耗大消耗大适于酸含量低适于酸含量低黄油问题黄油问题废水处理量大废水处理量大除酸彻底除酸彻底乙醇胺法乙醇胺法设备要求高设备要求高吸收双烯烃再吸收双烯烃再生易聚合生易聚合适适用用酸酸含含量量高高吸吸收剂可再生收剂可再生第36页，共93页，编辑于2022年，星期二两段碱洗脱酸性气体工艺流程第37页，共93页，编辑于2022年，星期二乙醇胺脱除酸性气工艺流程第38页，共93页，编辑于2022年，星期二水分的危害水分的危害 在在压压缩缩系系统统，在在段段间间冷冷凝凝过过程程分分离离出出部部分分水水分分在在低低温温分分离离系系统统结结冰冰、水水烃烃合合物物结结晶晶，堵堵

20、塞塞设设备及管道。备及管道。脱水要求脱水要求 60070010-6 110-6 以下以下方法方法：吸附干燥吸附干燥 吸附剂：吸附剂：3A分子筛分子筛（二）（二）脱水脱水第39页，共93页，编辑于2022年，星期二炔烃：炔烃：乙炔乙炔，丙炔，丙二烯，丙炔，丙二烯u危害危害l炔烃影响乙烯和丙烯衍生物生产过程炔烃影响乙烯和丙烯衍生物生产过程l 影响催化剂寿命影响催化剂寿命l恶化产品质量恶化产品质量l形成不安全因素形成不安全因素l产生不希望的副产品产生不希望的副产品（三）脱炔（三）脱炔第40页，共93页，编辑于2022年，星期二脱炔要求脱炔要求 乙炔乙炔5105，丙二烯，丙二烯 5105脱炔方法脱炔方

21、法 溶剂吸收法和催化加氢法溶剂吸收法和催化加氢法第41页，共93页，编辑于2022年，星期二吸收裂解气中的乙炔吸收裂解气中的乙炔同时回收一定量的乙炔同时回收一定量的乙炔常用的溶剂常用的溶剂二甲基甲酰胺（二甲基甲酰胺（DMF）N-甲基吡咯烷酮（甲基吡咯烷酮（NMP）丙酮丙酮 沸点和熔点也是选择溶剂的重要指标沸点和熔点也是选择溶剂的重要指标。1、溶剂吸收法溶剂吸收法第42页，共93页，编辑于2022年，星期二C2H2+2H2 C2H6+H2 C2H4+H2 C2H6+（H2 H1）mC2H2+nH2 低聚物（绿油）低聚物（绿油）C2H2+H2 C2H4+H1 将裂解气中乙炔催化加氢转化为乙烯或乙烷

22、，由此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。达到脱除乙炔的目的。K1主反应：主反应：副反应：副反应：K22、催化加氢法催化加氢法第43页，共93页，编辑于2022年，星期二前加氢前加氢 利用裂解气中利用裂解气中H2进行加氢进行加氢 特点：流程简单，投资少。但操作稳定性差。特点：流程简单，投资少。但操作稳定性差。后加氢后加氢 先分离出先分离出C2、C3后，再分别加氢后，再分别加氢 特点：温度易控，不易飞温。特点：温度易控，不易飞温。催化加氢脱炔催化加氢脱炔的的工艺方法工艺方法第44页，共93页，编辑于2022年，星期二后加氢工艺流程第45页，共93页，编辑于2022年，

23、星期二目的和任务目的和任务压力、压缩功与冷量的关系压力、压缩功与冷量的关系多级压缩的优点多级压缩的优点多级压缩段数的确定多级压缩段数的确定制冷剂的选择制冷剂的选择六、压缩和六、压缩和制冷系统制冷系统第46页，共93页，编辑于2022年，星期二（一）裂解气的压缩 裂解气压缩基本上是一个绝热过程，气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。度可由气体绝热方程式算出。第47页，共93页，编辑于2022年，星期二多级压缩的优点 节约压缩功耗节约压缩功耗 降低出口温度降低出口温度 段间净化分离段间净化分离 根据

24、工艺要求可在压缩机各段间安排各种操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作，如酸性气体的脱除，前脱丙烷工艺流程中的脱丙烷塔等。的脱丙烷塔等。下页（图下页（图3-27）为）为Kellogg公司在某大型乙烯公司在某大型乙烯装置（装置（68万万ta）采用的五段压缩工艺流程。）采用的五段压缩工艺流程。第48页，共93页，编辑于2022年，星期二第49页，共93页，编辑于2022年，星期二（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，再用制冷剂压缩和冷凝得到制冷剂液体，再在不同压力下蒸

25、发，则获得不同温度级位在不同压力下蒸发，则获得不同温度级位的冷冻过程（或说获得冷量的过程）。的冷冻过程（或说获得冷量的过程）。第50页，共93页，编辑于2022年，星期二1、制冷剂的选择常用的制冷剂见下表（常用的制冷剂见下表（P190：4-13）第51页，共93页，编辑于2022年，星期二2、节流膨胀制冷 高压低温的气体迅速通过节流阀泄压膨胀，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（内能），这样就使其

26、温度下降，这种过程就叫叫节流膨胀制冷节流膨胀制冷，温度下降值叫节流效应。液，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。力越高，节流效果越好。第52页，共93页，编辑于2022年，星期二3、冷冻循环制冷 氨冷冻循环制冷氨冷冻循环制冷 乙烯乙烯-丙烯复叠制冷丙烯复叠制冷 如图如图（P190：表：表4-13）所示的可制取所示的可制取-102低温冷量的低温冷量的乙烯乙烯-丙烯复叠制冷循环丙烯复叠制冷循环。甲烷甲烷-乙烯乙烯-丙烯复叠制冷丙烯复叠制冷 图图4-20所示，甲烷所示，甲烷-乙烯乙烯-丙烯三元复叠制冷循环。丙烯

27、三元复叠制冷循环。第53页，共93页，编辑于2022年，星期二第54页，共93页，编辑于2022年，星期二（三）多级蒸气压缩制冷循环（1）多级压缩多级节流蒸发）多级压缩多级节流蒸发 下图下图3-28为制取四个温度级别制冷量的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（约烯冷剂从冷凝压力（约1.6 MPa）逐级节流）逐级节流到到0.9MPa、0.5 MPa、0.26 MPa、0.14MPa，并相应制取，并相应制取16、-5、-24、-40四个四个不同温度级的冷量。不同温度级的冷量。第55页，共93页，编辑于2022年，星

28、期二第56页，共93页，编辑于2022年，星期二（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（图间各段设置适当的加热器（图3-293-29），用气相），用气相冷剂进行加热，不仅节省了压缩功，而且相应冷剂进行加热，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。方面是合理的。第57页，共93页

29、，编辑于2022年，星期二第58页，共93页，编辑于2022年，星期二七、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组织深冷分离流程的评价指标深冷分离流程的评价指标关键设备关键设备:脱甲烷塔、乙烯精馏塔脱甲烷塔、乙烯精馏塔能量利用能量利用中间再沸器、中间冷凝器中间再沸器、中间冷凝器第59页，共93页，编辑于2022年，星期二裂解原料裂解原料乙烷乙烷轻烃轻烃石脑油石脑油轻柴油轻柴油减压柴油减压柴油转化率转化率65%中深度中深度中深度中深度高深度高深度CO+CO2+H2S0.190.330.320.270.36H2O4.366.264.985.46.15C2H20.190.460.410

30、.370.46C3H40.520.480.540.48C2H431.5128.8126.1029.3429.62C3H60.767.6810.3011.4210.34 H234.0018.2014.0913.1812.75CH44.3919.8326.7821.2420.89C2H624.359.275.787.587.03C3H81.550.340.360.22C4以上以上0.277.0910.4210.3011.70平均分子量平均分子量18.8924.9026.8328.0128.38经预分馏后裂解气组成（表3-31）第60页，共93页，编辑于2022年，星期二 聚合级乙烯聚合级乙烯 乙烯

31、含量（乙烯含量（mol百分比）达到百分比）达到99.9以上以上 甲烷和乙烷：甲烷和乙烷：1000ppm以下以下 丙稀：丙稀：250ppm以下以下 杂质：杂质：10ppm以下以下 聚合级丙稀聚合级丙稀：丙稀（丙稀（mol百分含量）百分含量）99.9以上以上 丙烷：丙烷：5000ppm以下以下 乙烯：乙烯：50ppm以下以下 CO，CO2：5ppm以下以下 S，O：1ppm以下以下产品规格第61页，共93页，编辑于2022年，星期二就其分离过程来说，可概括成三大部分：就其分离过程来说，可概括成三大部分：净化系统净化系统压缩和制冷系统压缩和制冷系统精馏分离系统精馏分离系统裂解气分离装置裂解气分离装置

32、 第62页，共93页，编辑于2022年，星期二（一）（一）分离流程的组织分离流程的组织精馏分离方案精馏分离方案 脱甲烷、乙烷、丙烷的顺序脱甲烷、乙烷、丙烷的顺序 脱甲烷脱甲烷 脱乙烷脱乙烷 脱丙烷脱丙烷 顺序顺序分离流程分离流程 脱乙烷脱乙烷 脱甲烷脱甲烷 脱丙烷脱丙烷 前脱乙烷前脱乙烷流程流程 脱丙烷脱丙烷 脱甲烷脱甲烷 脱乙烷脱乙烷 前脱丙烷前脱丙烷流程流程净化方案净化方案 脱乙炔塔的安排脱乙炔塔的安排 前加氢前加氢 脱乙炔塔在脱甲烷塔前脱乙炔塔在脱甲烷塔前 后加氢后加氢 脱乙炔塔在脱甲烷塔后脱乙炔塔在脱甲烷塔后第63页，共93页，编辑于2022年，星期二u 顺序分离流程（后加氢）顺序分离

33、流程（后加氢）u 前脱乙烷前加氢流程前脱乙烷前加氢流程u 前脱乙烷后加氢流程前脱乙烷后加氢流程u 前脱丙烷前加氢流程前脱丙烷前加氢流程u 前脱丙烷后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，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。再分离同碳原子数的烷烃和烯烃。五种流程组织方案五种流程组织方案第64页，共93页，编辑于2022年，星期二加氢加氢第65页，共93页，编辑于2022年，星期二第66页，共93页，编辑于2022年，星期二第67页，共93页，编辑于2022年，星期二第68页，共93页，编辑于2022年，星期二（二）（二）分离流程的主要评价指标分离流程

34、的主要评价指标乙烯回收率乙烯回收率 评价分离装置是否先进的重要技术经济指标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能量的综合利用水平 确定单位产品所需的能耗确定单位产品所需的能耗第69页，共93页，编辑于2022年，星期二100112.0342.224.472.259.8897.000.066107.5040.2840.40乙烯物料平衡图压缩压缩脱脱甲甲烷烷塔塔脱脱乙乙烷烷塔塔乙乙烯烯塔塔冷箱冷箱第70页，共93页，编辑于2022年，星期二52%36%深冷分离系统冷量消耗分配乙烯塔乙烯塔脱乙烷塔脱乙烷塔其余塔其余塔脱甲烷塔脱甲烷塔第71页，共93页，编辑于2022年，星期二（三

35、）脱甲烷塔（三）脱甲烷塔(投资大、能耗多投资大、能耗多)轻关键组分为甲烷轻关键组分为甲烷重关键组分为乙烯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，以确塔釜产品，则应使甲烷含量尽可能低，以确保乙烯产品质量保乙烯产品质量第72页，共93页，编辑于2022年，星期二操作操作T、P取决于取决于裂解气组成、乙烯回收率。裂解气组成、乙烯回收率。由露点计算由露点计算T，P提高提高 P 避免采用过低制冷温度避免采用过低制冷温度 甲烷对乙烯甲烷对乙烯降低降低降低

36、降低 P 材材质质要求高要求高 操作复操作复杂杂 提高提高 可能降低能耗可能降低能耗脱甲烷塔脱甲烷塔T、P的选取第73页，共93页，编辑于2022年，星期二 操作温度和操作压力操作温度和操作压力脱甲烷塔高压脱甲烷：高压脱甲烷：（3.03.2MPa）技术成熟技术成熟低压脱甲烷：低压脱甲烷：（0.6-0.7MPa）发展方向发展方向第74页，共93页，编辑于2022年，星期二p在脱甲烷塔塔顶，对于在脱甲烷塔塔顶，对于H2-CH4-C2H4三元系三元系统，其露点方程为统，其露点方程为:Xi=YH2/KH2+YCH4/KCH4+YC2H4/KC2H4=1 KH2 KCH4 和和 KC2H4p乙烯回收率一

37、定时，乙烯回收率一定时，H2/CH4比比 需塔顶操作需塔顶操作T原料气组成 H2/CH4比的影响第75页，共93页，编辑于2022年，星期二前前冷冷是是将将塔塔顶顶馏馏分分的的冷冷量量将将裂裂解解气气预预冷冷，通通过过分分凝凝将将裂裂解解气气中中大大部部分分氢氢和和部部分分甲甲烷烷分分离离，这这样样使使H2/CH4比比下下降降，提提高高了了乙乙烯烯回回收收率率，同同时时减减少少了了甲甲烷烷塔塔的的进进料料量量,节节约约能能耗耗。该该过过程亦称程亦称前脱氢工艺。前脱氢工艺。后后冷冷仅仅将将塔塔顶顶的的甲甲烷烷氢氢馏馏分分冷冷凝凝分分离离而而获获富富甲甲烷烷馏馏分分和和富富氢氢馏馏分分。此此时时裂

38、裂解解气气是是经经塔塔精精馏后才脱氢故亦称馏后才脱氢故亦称后脱氢工艺后脱氢工艺。前冷和后冷前冷和后冷第76页，共93页，编辑于2022年，星期二（四）乙烯塔 C2馏分经过加氢脱炔后馏分经过加氢脱炔后,到乙烯塔进行精馏到乙烯塔进行精馏塔顶得产品乙烯，塔釜液为乙烷塔顶得产品乙烯，塔釜液为乙烷塔顶乙烯纯度要求达到聚合级塔顶乙烯纯度要求达到聚合级此此塔塔设设计计和和操操作作的的好好坏坏，对对乙乙烯烯产产品品的的产产量量和和质质量有直接关系量有直接关系 第77页，共93页，编辑于2022年，星期二操作压力由制冷的能量消耗，设备投资，产操作压力由制冷的能量消耗，设备投资，产品乙烯要求的输出压力以及脱甲烷塔

39、的操作品乙烯要求的输出压力以及脱甲烷塔的操作压力等因素来决定的。压力等因素来决定的。高压法高压法 低压法低压法1、乙烯塔操作压力的确定第78页，共93页，编辑于2022年，星期二有利影响：有利影响：塔温升高，降低能量消耗及制冷系统设备费用，也降低对塔温升高，降低能量消耗及制冷系统设备费用，也降低对设备材质的要求设备材质的要求 上升蒸气重度增加，从而使单位设备处理量增加上升蒸气重度增加，从而使单位设备处理量增加,降低降低设备费用设备费用不利影响：不利影响：下降，于是塔板数增多或者下降，于是塔板数增多或者R R增大，从而造成设备费增大，从而造成设备费用或操作费用提高用或操作费用提高 设备费增加设备

40、费增加2、乙烯精馏塔中提高压力第79页，共93页，编辑于2022年，星期二 对于顶温低于环境温度，而且顶底温差较对于顶温低于环境温度，而且顶底温差较大的精馏塔，如在精馏段设置中间冷凝器，可大的精馏塔，如在精馏段设置中间冷凝器，可用温度比塔顶回流冷凝器稍高的较廉价的冷剂用温度比塔顶回流冷凝器稍高的较廉价的冷剂作为冷源作为冷源,代替一部分塔顶原来用的低温级冷代替一部分塔顶原来用的低温级冷剂，可剂，可节省能量消耗节省能量消耗。3、中间冷凝器4、中间再沸器 在提馏段设置中间再沸器，可用温度比塔釜再在提馏段设置中间再沸器，可用温度比塔釜再沸器稍低的较廉价的热剂作热源，同样也可沸器稍低的较廉价的热剂作热源

41、，同样也可节约能节约能量消耗量消耗。第80页，共93页，编辑于2022年，星期二烃的热裂解：烃的热裂解：高温、低压、短停留时间高温、低压、短停留时间裂解气的预分馏：裂解气的预分馏：急冷（回收热量、稀释剂）急冷（回收热量、稀释剂）气体净化系统：气体净化系统：包括脱酸性气体、脱水、脱炔和脱包括脱酸性气体、脱水、脱炔和脱一氧化碳（即甲烷化法，也用于净化氢气）。一氧化碳（即甲烷化法，也用于净化氢气）。压缩和冷冻系统：压缩和冷冻系统：加压降温，为分离创造条件。加压降温，为分离创造条件。精馏分离系统：精馏分离系统：包括一系列的精馏塔，以便分离出甲包括一系列的精馏塔，以便分离出甲烷、乙烯、丙烯、烷、乙烯、丙

42、烯、C4馏分以及馏分以及C5等馏分。等馏分。第81页，共93页，编辑于2022年，星期二 课外课外九、未来世界乙烯工业的发展趋势 第82页，共93页，编辑于2022年，星期二乙烯建设规模继续向大型化发展乙烯建设规模继续向大型化发展 第83页，共93页，编辑于2022年，星期二第84页，共93页，编辑于2022年，星期二选择性裂解选择性裂解,优化回收（优化回收（Score）乙烯工艺）乙烯工艺新的工艺技术新的工艺技术 低投资乙烯技术（低投资乙烯技术（ALCET技术）技术）膜分离技术膜分离技术 催化精馏加氢技术催化精馏加氢技术抑制裂解炉结焦技术抑制裂解炉结焦技术 涂覆技术可降低炉管结焦涂覆技术可降低

43、炉管结焦 结焦抑制剂结焦抑制剂生产新技术的研究开发第85页，共93页，编辑于2022年，星期二第86页，共93页，编辑于2022年，星期二第87页，共93页，编辑于2022年，星期二渗入铁、镍和铝化合物的新型材料渗入铁、镍和铝化合物的新型材料ODS 合金炉管合金炉管 陶瓷材料陶瓷材料抑制结焦炉管材料的研究进展第88页，共93页，编辑于2022年，星期二大型裂解炉设计第89页，共93页，编辑于2022年，星期二韩国汉城韩国汉城LGLG石化公司开发的石脑油催化裂解工艺乙石化公司开发的石脑油催化裂解工艺乙烯、丙烯收率分别提高烯、丙烯收率分别提高20%20%，10%10%，裂解温度低，已，裂解温度低，已在进行工业化在进行工业化新技术研究异常活跃第90页，共93页，编辑于2022年，星期二第91页，共93页，编辑于2022年，星期二第92页，共93页，编辑于2022年，星期二第93页，共93页，编辑于2022年，星期二