乙烯工程课件3解析.ppt

第三章 乙烯装置工艺 第一节 裂解过程的主要工艺参数 第二节 典型的管式炉裂解 第三节 裂解气的急冷 第四节 裂解气压缩与酸性气脱除 第五节 制冷系统 第六节 裂解气顺序分离 第七节 汽油加氢 第八节 公用工程简介 第九节 乙烯的储运 第一节 裂解过程的主要工艺参数 为了获得最高的烯烃收率，需要根据裂解原料的性质选择最适宜的裂解深度。 裂解深度取决与裂解温度和裂解反应的停留时间。在相同的裂解温度下，裂解深度随停留时间的延长而提高。在相同的停留时间内，裂解深度随裂解温度的升高而增加。因此，在相同的裂解深度下，可以有各种不同的裂解温度-停留时间组合。在相同的裂解深度下其产品收率分布可能大不相同。由于短停留时间可以限制二次反应的进行，因而在相同的裂解深度下以高温-短停留时间操作时，可以提高裂解过程的选择性，从而获得较为理想的产品收率分布。 裂解反应是分子数增多的反应过程，从化学反应平衡的角度看，降低操作压力有利于提高裂解反应的选择性。为进一步改善裂解选择性（同时减少结焦），通常在裂解原料中注入一定量的水蒸气（简称稀释蒸汽），由此降低裂解过程中烃的分压。显然，低的烃分压将提高裂解的选择性。 对给定的裂解原料，管式裂解炉辐射段炉管的最佳设计，就是在保证合适的裂解深度下，力求达到高温-短停留时间-低烃分压的最佳组合。由此获得最理想的裂解产品收率分布，并保证合理的清焦周期。 1、裂解温度 从裂解反应的化学平衡可以看出，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。 从裂解反应的化学平衡同样可以看出，裂解反应进行到反应平衡，烯烃收率变化甚微，裂解产物将主要为氢和碳。因此，裂解生成烯烃的反应必须控制在一定的裂解深度范围内，换言之，裂解反应主要由反应动力学控制。 温度对一次反应的影响 2、停留时间 管式裂解炉中物料的停留时间是裂解原料经过辐射炉管的时间。由于辐射炉管中裂解反应是在非等温变容的条件下进行，实际上很难计算其真实停留时间。工程中常用如下几种方式计算裂解反应的停留时间。 （1）当量停留时间θT 当量停留时间θT是以裂解炉出口温度Tout作为参考温度，由θT=KSF/KT所定义的停留时间。 （2）表观停留时间 表观停留时间θB定义如下： θB=∫0VTdVC/V 式中 VT——炉管总体积； VC——以炉管长度表示的炉管体积； V——单位时间通过裂解炉管的气体体积。 表观停留时间表述了辐射炉管内所有物料(包括稀释蒸汽)在炉管中停留时间的长短，是关联裂解选择性常用的参数。 （3）平均停留时间θA 平均停留时间θA定义如下： θA=1/α0∫0θBαdθb 式中 θB——表观停留时间； θb——沿炉管长度的气体停留时间； α——沿炉管长度的原料转化率； α0——裂解炉出口处的原料转化率。 温度-停留时间对裂解产品收率的影响 温度-停留时间对产品收率的影响可以概括如下 ①高温裂解条件有利于裂解反应中一次反应的进行，而短停留时间又可抑制二次反应的进行。因此，对给定裂解原料而言，在相同裂解深度条件下，高温-短停留时间的操作条件可以获得较高的烯烃收率，并减少结焦。 ②高温-短停留时间的操作条件可以抑制芳烃生成的反应，对给定裂解原料而言，在相同裂解深度下以高温-短停留时间的操作条件所得裂解汽油的收率相对较低。 ③对给定裂解原料，在相同裂解深度下，高温-短停留时间的操作条件将使裂解产品中炔烃收率明显增加，并使乙烯/丙烯比及C4中的双烯烃/单烯烃的比增大。 裂解温度-停留时间的限制 ①裂解温度对温度-停留时间的限定。为达到较满意的裂解产品收率需要达到较高的裂解深度，而过高的裂解深度又会因结焦严重而使清焦周期急剧缩短。工程中常以C5和C5以上液相产品含氢量不低于8％为裂解深度的限度，由此，根据裂解原料性质可以选定合理的裂解深度。在裂解深度确定后，选定了停留时间则可相应确定裂解温度。反之，选定了裂解温度也可相应确定所需的停留时间。 裂解温度-停留时间的限制 ②温度限制，对于管式炉中进行的裂解反应，为提高裂解温度就必须相应提高炉管管壁温度。炉管管壁温度受炉管材质限制。当使用Cr25Ni20耐热合金钢时，其极限使用温度低于1100℃。当使用Cr25Ni35耐热合金钢时，其极限使用温度可提高到1150℃。由于受炉管耐热程度的限制，管式裂解炉出口温度一般均限制在950℃以下。 裂解温度-停留时间的限制 ③热强度限制，炉管管壁温度不仅取决于裂解温度，也取决于热强度，因此，先进