【正文】 QE 為： QE＝ QC＋ QR＝ 104＋ 107＝ 107 kcal/h 燃料用量的計算 煙氣的熱焓 燃料：燃料氣（ mol %）（需圓整）： 表 25 燃料 ：燃料組成（ mol%） ： 組分 H2 CH4 C2H6 C3H8 含量（ mol%） 質(zhì)量（ w%） 5 90 3 2 以 100 mol 燃料為計算基準(zhǔn)，計算結(jié)果列于表 26 中。因此定義爐 子熱效率 η為： η＝ QE/ BQ 燃 低， （ ） 遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 24 現(xiàn)在大型裂解爐的熱效率已達(dá) 85%以上，最新式的可達(dá) 90%以上。但在某些情況下，可達(dá) H 入 的 3—5%，當(dāng)然這不能作為設(shè)計的依據(jù)。根據(jù)實際經(jīng)驗，對于新爐子可以考慮低些， Q 損 可取 H 入 的 3—5%，其中輻射室熱損失占 3%，對流室熱損失占 1—2%。 Ⅱ 煙氣離開對流室?guī)С鲋疅犰?BHt2， kcal/h。 Ⅳ 霧化蒸汽帶進的熱焓 BH 霧 ， kcal/kg。 即： H 入 ＝ H 出 （ ） 以一小時為計算基準(zhǔn)，列熱平衡式于下：設(shè) B 為燃料用量， kg/h。 —空氣比熱， kcal/kg,℃ 。Wη＇＋ H 空氣 ＋ H 燃料 ＋ H 水汽 … （ ） Htmax＝ tmax∑miCpi(0→t max) （ ） H 燃料 ＝ C 燃 它是輻射室傳熱計算中的重要內(nèi)容。 在工程上，為了計算方便，常以每公斤燃料或每公斤燃料所生成的煙氣的熱焓為計算基準(zhǔn)。 管式裂解爐的熱負(fù)荷包括對流室 熱負(fù)荷 QC和輻射室熱負(fù)荷 QR兩部分，其符號為 QE，單位為 kcal/h，即： QE＝ QC＋ QR kcal/h （ ） 對流室熱負(fù)荷 QC 的計算 對流段加熱的物料有原料烴、稀釋蒸汽和鍋爐給水， 沒 有化學(xué)反應(yīng)，只是上述三種進料升溫所需熱量。 21 世紀(jì)，最注重的是可持續(xù)發(fā)展，即協(xié)調(diào)好人口，資源，環(huán)境與發(fā)展的關(guān)系，使整個化工行業(yè)向著更好的對人類和環(huán)境有利的方向發(fā)展。對于裂解爐進行優(yōu)化改制，使其能達(dá)到最大的工作效率。但超高壓蒸汽系統(tǒng)的閥門經(jīng)過長時間沖刷后，如果得不到及時的維修與更換，內(nèi)漏情況一 般比較嚴(yán)重，造成超高壓蒸汽汽包排污量超標(biāo)，這樣不但會造成鍋爐給水用量的浪費，而且還會使產(chǎn)氣量下降，增加能耗。 增大廢熱鍋爐爐管直徑可使廢熱鍋爐初期出口溫度降低而不致影響廢熱鍋爐清焦周期。 2）改進廢熱鍋爐。目前在以下方面已有明顯改進： 1）取消蒸汽過熱爐。 此外，對原有的老裂解爐型，利用大修更換爐內(nèi)件進行更新改造，也可提高裂解爐的熱效率、提高乙烯收率。可利用煙道氣排煙余熱進行空氣預(yù)熱，近來也有裝置利用過剩低壓蒸汽、凝液和急冷水等預(yù)熱空氣，效果也很好。爐頂保溫與輻射段爐管進出的間隙以及對流段爐管出入與保溫的縫隙等部位。 3）減少爐體熱損失。因此，在保證燃料完全燃燒的前提下，降低過?？諝庀禂?shù)也是提高裂解爐熱效率的措施之一。 2）降低過?？諝庀禂?shù)。至 20世紀(jì) 70 年代末期，新設(shè)計的裂解爐排煙溫度降至 130~140℃，相應(yīng)，裂解爐的效率提高到 92%~93%。由于熱效 率的提高，在相同工藝技術(shù)條件下，生產(chǎn) 1t 乙烯的燃料消耗比 20 世紀(jì) 70 年代初期降低 10%左右。因此，裂解原料的選擇在很大程度上決定乙烯生產(chǎn)的能耗水平。因此，改善裂解的選擇性，提高乙烯收率顯然是降低乙烯裝置能耗的重要因素，由此不僅達(dá)到節(jié)能的效果，而且相應(yīng)減少原料油消耗，在降低生產(chǎn)成本方 面起到十分明顯的作用。經(jīng)驗表明，未經(jīng)丁二烯抽屜分離的裂解碳四餾分作為氣體燃料使用時，燒嘴易產(chǎn)生結(jié)焦堵塞，而未經(jīng)加氫的裂解 C5 作為氣體燃料使用時，堵塞更加嚴(yán)重。根據(jù)氣體燒嘴的設(shè)計，替代燃料氣的低熱值不宜相差過大。因此，乙烯生產(chǎn)的能耗在很大程度上取決于裂解爐系統(tǒng)的設(shè)計和操作。 遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 16 最近韓國 SK 公司開發(fā)了一種在線原位涂覆系統(tǒng)，在爐管清焦后，于高溫下依次注射一些化學(xué)添加劑，形成涂覆層，工業(yè)試驗表明可提高運轉(zhuǎn)周期 1 倍。Westaim 公司在埃德蒙頓的大型爐管生產(chǎn)廠已投產(chǎn)，預(yù)計對 10 家乙烯生產(chǎn)商的裂解爐技術(shù)進行改造。 Root）公司裂解爐的一組爐管上采用 Cotallpy 技術(shù)。 改進裂解爐管表面化學(xué)結(jié)構(gòu)可有效抑制催化結(jié)焦和高溫?zé)峤Y(jié)焦的生成，延長運行周期。 首先，添加結(jié)焦抑制劑技術(shù)進一步發(fā)展， Nove 公司開發(fā)的 CCA500 抗垢劑，已在加拿大 Saskatchewan 乙烯裝置上完成工業(yè)試驗。 針對國內(nèi)豐富的重油資源，中國洛陽石油化學(xué)工程公司開發(fā)成功 重油直接裂解制乙烯（ HCC） 技術(shù)，并在撫順石油化工公司進行工業(yè)試驗。該工藝可大幅度提高烯烴產(chǎn)率，乙烯收率提高 20%，丙烯收率提高 10%，操作成本降低。W 公司開發(fā)了超高溫裂解乙烯的陶 瓷爐，裂解溫度超過 1000℃，且不宜結(jié)焦，實現(xiàn)了超高溫裂解。但管徑變細(xì)，以輕柴油為原料，裂解爐出口溫度為 808℃，停留時間為 ，乙烯收率為 %（質(zhì)），丙烯收率為 %（質(zhì)）。 W型爐管相對較長，處理能力較大； U型爐管管長較短，處理能力較小，但裂解選擇性較高；近期多采用 U型管。由于 USC 型裂解爐輻射盤管為小管徑、短管長爐管，膽單管處理能力低，每臺裂解爐盤管數(shù)較多。對流段內(nèi)設(shè)置進料和稀釋蒸汽、鍋爐給水及超高壓蒸汽過熱等熱量回收設(shè)施。由于采用的爐管管徑較小，因而單臺裂解爐盤管組數(shù)較多（ 16~18 組）。W 公司早期大多使用西拉斯裂解爐， 1966 年在西拉斯裂解爐的基礎(chǔ)上開發(fā)了 USC 型裂解爐（超選擇性裂解爐）。進入 20世紀(jì) 50 年代后，由于石油化工的發(fā)展，世界各國競相研究提高乙烯生產(chǎn)水平的工藝技術(shù)，并找到通過高溫短停留時間的技術(shù)措施可以大幅度提高乙烯收率。為避開裂解原料性質(zhì)的影響，將正戊烷裂解所得 ∫ kdθ定義為動力學(xué)裂解深度函數(shù)（ KSF） . KSF=∫ k5dθ =∫ A5exp(E5/RT)dθ 式中 k5— 正戊烷裂解反應(yīng)速率常數(shù)； A5— 正戊烷裂解反應(yīng)的頻率因子； E5— 正戊烷裂解反應(yīng)的活化能。 （ 7）裂解深度函數(shù) 考慮到溫度和停留時間對裂解深度的影響，有人將裂解溫度 T 與停留時間θ按下式關(guān)聯(lián)。當(dāng)裂解深度過高時，可能結(jié)焦嚴(yán)重而使清焦周期大大縮短。因此，在高深度裂解時，用甲遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 11 烷對乙烯或丙烯的收率比 （ y(C1o)/y(C2=)或 y(C1o)/y(C3=)） 衡量裂解深度是比較合理的。因此，在一定裂解深度范圍內(nèi)，可以用乙烯與丙烯收率之比 y(C2=)/y(C3=)作為衡量裂解深度的指標(biāo)。為消除芳烴含量不同的影響，可扣除原料中的芳烴而以烷烴和環(huán)烷烴的質(zhì)量為計算甲烷收率的基準(zhǔn)，稱為無芳烴甲烷收率。 （ 2）甲烷收率 裂解所得甲烷收率 y(C1o)隨著裂解深度的提高而增加。因此常用原料轉(zhuǎn)化率衡量裂解深度。 裂解深度控制 裂解深度是指裂解反應(yīng)的進行程度。烴類裂解機理在 20世紀(jì) 30年代由 Rice建立，并由許 多研究者不斷完善。乙烯規(guī)模的壯大將顯著降低投資，裝置規(guī)模由 500kt/a 增至 700kt/a 可節(jié)省投 資 16%，由 500kt/a增至 1000kt/a 時節(jié)省投資 35%。三井化學(xué)公司也與中石化合資建設(shè)了一座雙酚 A廠，而且還可能建設(shè)苯酚生產(chǎn)廠。盡管 2020 年我國乙烯供應(yīng)仍可能短缺，但一些衍生物的生產(chǎn)能力將會出現(xiàn)過剩的現(xiàn)象。設(shè)備供應(yīng)商的供貨是否及時 將直接影響到工程能否順利完工。中石化上海石化公司計劃到 2020 年完成其 100 萬噸／年乙烯工程的第二階段的改造，改造完成后工程還有 30 萬桶／天的煉油能力和 70萬噸／年的對二甲苯的生產(chǎn)能力。在 20202020 年建設(shè)高潮之前，由中石化、美國埃克森美孚公司和沙特阿美公司在福建合資建設(shè)的大型石油一體化工廠預(yù)計將于 2020 年中期建成投產(chǎn)。因此，這 3 家公司的現(xiàn)金流十分充足，紛紛計劃建立大型乙烯工程。因此，在這三大石化工程投產(chǎn)后，我國需要進口的石化產(chǎn)品仍將繼續(xù)增多。隨后，由德國 BASF 公司和揚子石化公司合資建設(shè)的大型石化綜合廠于 2020 年二季度建成投產(chǎn)，乙烯生產(chǎn)能力為 60 萬噸／年。鑒于我國市場空間巨大，中東和東南亞地區(qū)蜂擁建立一批大型石化工程，這使得國際石化市場變得復(fù)雜起來。由于乙烯生產(chǎn)的規(guī)模及經(jīng)濟效益，在全球乙烯裝置最大化的趨勢下也十分明顯，尤其是在中東地區(qū)和中國大陸。 大型乙烯生產(chǎn)廠和生產(chǎn)商 從 2020 年得統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，全球最大的乙烯生產(chǎn)商前三名分別是道化學(xué)（ Dow Chemical）、埃克森美孚（ ExxonMobil）和殼牌化工公司（ ShellChemicals）。目前北美、亞洲和西歐成為世界三大乙烯產(chǎn)區(qū)，占世界乙烯產(chǎn)能的比例分別為 %、 %和 %，中東是世界第四大乙烯工業(yè)產(chǎn)區(qū)，占世界乙烯產(chǎn)能的 10%。據(jù)析邁公司稱， 20202020 年全球乙烯產(chǎn)能有望增長約 %至約 億噸 /年。截止 2020 年末我國乙烯生產(chǎn)能力為 9985kt/a，排名穩(wěn)居世界第二，僅次于美國。 乙烯 加氯 1,2二氯乙烷 氯乙烯、三氯乙烯、過氯乙烯 塑料 加溴 1,2二溴乙烷 加次氯酸 氯乙醇 環(huán)氧乙烷 乙二醇 聚酯纖維、抗凍劑 加水 乙醇 多種化學(xué)產(chǎn)品 加氯化氫 氯乙烯 乙烯 低分子聚合 高級醇、α 烯烴（洗滌劑、增塑劑） 多聚 聚乙烯 電纜、無毒塑料制品 環(huán)氧乙烷 乙二醇、聚乙二醇、乙醇胺、乙烯利（α 氯乙基膦酸） 植物生長調(diào)節(jié)劑 己醛 醋酸、正丁醇。以乙烯為龍頭的石化工業(yè)在國民經(jīng)濟中占有重要地位，作為重要地原材料行業(yè)，石化工業(yè)的健康發(fā)展對整個國家的經(jīng)濟有著重大影響。 欲將以上幾方面付諸實現(xiàn)，需要所有化學(xué)家和化學(xué)工程的艱苦努力，也需要多學(xué)科、多部門的精誠合作，更需依賴于科學(xué)的不斷進取和高新技術(shù)的發(fā)展。 ③ 大力發(fā)展綠色化工。除了發(fā)展大型的綜合性生產(chǎn)企業(yè)，使原料、產(chǎn)業(yè)和副產(chǎn)品得到綜合利用外，提倡設(shè)計和開發(fā)原子經(jīng)濟性反應(yīng)。 隨著生物技術(shù)的發(fā)展，化學(xué)工業(yè)與生物技術(shù)的相互滲透與結(jié)合，也是當(dāng)今化學(xué)工藝的發(fā)展方向，現(xiàn)已初步形成具有廣闊發(fā)展前景的生物化工產(chǎn)業(yè)，給傳統(tǒng)的化學(xué)工業(yè)增添了新的活力。專家預(yù)計，到 2020 年，我國汽煤柴需求量將為 億至 億 噸，乙烯需求當(dāng)量將達(dá)到 2500 萬至2600 萬噸。在開放中，中國石油石化業(yè)進一步發(fā)展，在改革重組中，中國國有石油石化企業(yè)逐步做大做 強。因此，日本化工企業(yè)紛紛在我國加速建廠生產(chǎn)紡織原料和染料。我國內(nèi)地電石法 PVC 生產(chǎn)的反彈也將對國際市場產(chǎn)生不可低估的影響。日本化工企業(yè)一直致力于在亞 洲市場建立其主導(dǎo)地位，在我國化工市場獲得成功就意味著企業(yè)中長期發(fā)展有了保障。在 20 世紀(jì) 40 年代，管式爐裂解烴類工藝和臨氫重整工藝開發(fā)成功，使有機化工基本原料如乙烯等低碳烴類和苯等芳烴有了豐富、廉價的來源。 1920 年，沒過新澤西標(biāo)準(zhǔn)石油公司 采用了 （來自煉廠氣）水合制異丙醇工藝進行生產(chǎn)，標(biāo)志了石油化工的興起。 2020 年，我國經(jīng)濟規(guī)模繼續(xù)高速擴大，需求的快速增長推動眾多國際化工公司不斷發(fā)展，對日本化工企業(yè)的影響尤為顯著。 德國和美國化工企業(yè)在上海化工園區(qū)投資建設(shè)的異氰酸酯生產(chǎn)廠將在 4年內(nèi)建成 90 萬噸 /年的生產(chǎn)能力，從而將改變世界氨基甲酸乙酯工業(yè)的格局。 我國的紡織產(chǎn)品出口到世界各地?；厥走^去 5 年，中國石油石化業(yè)在內(nèi)外發(fā)展環(huán)境、行業(yè)自身發(fā)展及市場狀況等方面發(fā)生了巨大、深刻而不可逆轉(zhuǎn) 的變化：中國石油石化市場走向全面開放，市場 主體多元化競爭格局形成，政府監(jiān)管體系日漸完善并走上法制化軌道。 我國經(jīng)濟正處于穩(wěn)步快速發(fā)展階段 ，國內(nèi)對石油石化產(chǎn)品的需求快速增長。面對快速增長的石油化工市場，我國企業(yè)該如何把握時機，迎接挑戰(zhàn)，并根據(jù)行業(yè)發(fā)展趨勢制定發(fā)展戰(zhàn)略呢？另外，石油化工行業(yè)從業(yè)者，包括來華投資經(jīng)營的外商也必須時刻了解、研究自身所 處的市場環(huán)境，才能審時度勢，掌 握趨勢，在不斷遇到新情況、不斷解決新問題中，得以發(fā)展、壯大。 ②最充分、最徹底的利用原料。原子經(jīng)濟性反應(yīng)可以最大限度地利用原料，最大限度地減少廢物的排放。 ⑤實施廢物再生利用工程。乙烯生產(chǎn)裝置生產(chǎn)的乙烯、丙烯以及下游裝置生產(chǎn)的丁二烯和三苯（苯、甲苯、二甲苯）是其他有機原料及三大合成材料（合成樹脂、合成橡膠、合成纖維）的基礎(chǔ)原料。 由乙烯作為石油化工基礎(chǔ)原料合成的各類化工產(chǎn)品琳瑯面目，種類繁多，如圖 11 所示。 我國乙烯工業(yè)通過 50 多年的發(fā)展，取得了輝煌的業(yè)績，競爭力不斷提高，已躋身世界