烴類裂解及裂解氣分離(編輯修改稿)
2025-05-24 22:04 本頁面
【文章內容簡介】 鋼 Tmax1150℃ Ⅲ ）熱強度限制 一般管式爐解爐出口溫度 950℃ 在給定的裂解溫度下 ,t↓爐管熱通量 ↑,熱強度 ↑Tw ↑ 結論 :在給定裂解溫度下 ,熱強度對停留時間是很大的限制 ,即 τ不宜太短。 ① 壓力對裂解反應的影響 1）從化學平衡角度分析 式中 — 以組分摩爾數(shù)表示的平衡常數(shù)； — 以組分分壓表示的平衡常數(shù)； p — 反應壓力。 ： ： Δn0 斷鏈反應：不可逆， ∴ P對 Kx無影響 脫氫反應： P↓ ， Kx↑ Δn0 P↓ ， Kx ↓ , 可抑制結焦過程 2）從反應速率分析 a. 對一次反應： b. 對二次反應： P↓不能改變 K裂解， K聚合， K縮合 ，但 P ↓使 C ↓, ??合裂解裂解 ,縮聚合 rrrrnCrrrr ??? 1縮 合裂解聚合裂解可見： P↓對一次反應有利，對二次反應不利 ② 稀釋劑 1) 為什么不能用抽真空減壓的方法降低烴分壓 ? a. 裂解在高溫下操作，高溫密封不易，一旦空氣漏入負壓操作系統(tǒng)，與烴氣體形成爆炸混合物； b. 因為分離工序有加壓部分， ∴ 會增加能耗。 2) 為什么用水蒸汽作為稀釋劑來降低烴分壓 ? a. 水蒸汽易與裂解氣分離； b. 水蒸汽熱容量大，當供熱不平穩(wěn)時，可以起到穩(wěn)定溫度的作用，以防爐管過熱； c. 水蒸汽對金屬表面起一定的氧化作用，使金屬表面形成Fe， Ni氧化物薄膜減輕 Fe， Ni 對生碳反應的 cat作用； d. 抑制原料中所含硫對 NiCr合金爐管的腐蝕； e. 脫除結碳 : H2O+C CO+H2； KSF 動力學裂解深度函數(shù) (Kiic Severity Function)能將操作溫度T、停留時間 t和原料烴的裂解反應動力學性質聯(lián)系起來，反映裂解反應進行的程度。 ?? dtkK S F iki— 組分 i生成乙烯的反應速度常數(shù)， s1 t— 停留時間 等溫反應時，則有 tkKSFi?當過程為一級反應時 ? ???? )1ln (ii xdtkK S F 裂解工藝過程及設備 ? 烴類裂解反應的特點：強吸熱 ， 短停留時間 、 低烴分壓；反應產物是氣態(tài)烴 、 液態(tài)烴和固態(tài)焦碳的復雜混合物 。 對裂解爐的要求是能在較短的時間內提供大量熱量 ， 達到裂解所需的高溫 。 ? 裂解的供熱方式 直接供熱： 固體熱載體法 、 液體熱載體法 、 氣體熱載體法及部分氧化裂解法 間接供熱 ： 管式爐裂解法 世界上 99％的乙烯生產采用管式爐裂解法 工藝過程 詹姆斯裂解工藝流程圖 1— 石腦油裂解爐； 2— 乙烷裂解爐； 3— 蒸汽發(fā)生器； 4— 油洗塔； 5— 燃料油汽提塔； 6— 冷卻塔； 7— 油水分離器； 8— 急冷器； S— 水蒸氣； CW— 冷卻水 一、 SRT（ Short Residence Time）型短停留時間裂解爐 管式裂解爐 ① 多程等徑輻射盤管 缺點： 1）原料進入裂解和初期，由于管徑大，熱強度小，升溫較慢； 2）反應后期須提高原料烴進口壓力，烴分壓增大有利于二次反應。 ② 雙程分支變徑管 不同輻射盤管裂解工藝性能 盤管 盤管 1（等徑盤管） 盤管 2（分支變徑管） 烴進料 (kg/h) 740 3190 出口氣體溫度 /℃ 875 833 初期最高管壁溫度 /℃ 972 972 平均停留時間 /s 壓力降 /kPa 15 12 平均烴分壓 / kPa 94 86 出口流速 /(m/s) 277 227 出口質量流速 /[kg/(m2s)] 80 70 預測清焦周期 /天 45 60 不同 SRT爐型所得裂解產品收率（以質量計） 裂解產物組分 SRTⅢ SRTⅤ SRTⅥ 甲烷 % % % 乙烷 % % % 乙烯 % % % 丙烯 % % % C4 % % % 裂解汽油 % % % 燃料油 % % % 裂解氣分子量 裂解爐不變徑和變徑反應管的比較 反應管 型式 每組管 處理能力/(t/h) 管出口 溫度 /℃ 停留時間/s 熱強度/[MJ/ (m2h)] 每組管 最大生產能力 (乙烯 )/(t/a) 每臺爐 最大生產能力 (乙烯 )/(t/a) SRTI型 (不變徑 ) 835 ～ 5700 22800 SRTⅡHC (變徑 ) 830 ～ 293～377 12500 50000 早期： 25Cr20Ni系列的合金剛，耐熱： 1050～1080℃ 目前： 25Cr35Ni系列的合金剛，耐熱： 1100～1150℃, 對提高 T，減小 t起到一定作用。 二、急冷、熱量回收及清焦 裂解氣在出口高溫條件下，將繼續(xù)進行裂解反應，如不急冷，則：停留時間 t↑ ，二次反應 ↑ ，烯烴損失 ↑ 。 需將裂解爐出口 800～ 900℃ 的裂解氣在 ～ 降至 650℃ 以下。 ① 直接急冷 冷卻塔，直接向塔內通入裂解氣和冷卻介質（水、油）。 設備： 作用： 冷卻介質被高溫裂解氣加熱而部分汽化，由此吸收裂解氣的熱量使高溫裂解氣迅速冷卻。 缺點： 會形成大量含油污水，油水分離困難，且難以回收熱量。 優(yōu)點： 設備少，操作簡單，系統(tǒng)阻力小。 ② 間接急冷 設備 : 作用： 優(yōu)點： 可回收裂解氣急冷時所釋放的能量，經濟性好，無污水產生， ∴ 工業(yè)上多用。 ① 減少結焦發(fā)生應采取的措施 １ ) 線速度 ↑ 避免返混而造成的停留時間增加，二次反應結焦。 ２ ) Ｔ 冷卻 ≥ 露點 原料 裂解氣露點 出口溫度 煉廠氣 297 347 輕油 347 447 輕柴油 417~447 447~547
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