烴類裂解及裂解氣分離(編輯修改稿)
2025-05-24 22:04 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 鋼 Tmax1150℃ Ⅲ ）熱強(qiáng)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(qiáng)度 ↑Tw ↑ 結(jié)論 :在給定裂解溫度下 ,熱強(qiáng)度對(duì)停留時(shí)間是很大的限制 ,即 τ不宜太短。 ① 壓力對(duì)裂解反應(yīng)的影響 1）從化學(xué)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(yīng)壓力。 ： ： Δn0 斷鏈反應(yīng)：不可逆， ∴ P對(duì) Kx無(wú)影響 脫氫反應(yīng)： P↓ ， Kx↑ Δn0 P↓ ， Kx ↓ , 可抑制結(jié)焦過(guò)程 2）從反應(yīng)速率分析 a. 對(duì)一次反應(yīng)： b. 對(duì)二次反應(yīng)： 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(jiàn)： P↓對(duì)一次反應(yīng)有利，對(duì)二次反應(yīng)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(fù)壓操作系統(tǒng)，與烴氣體形成爆炸混合物； b. 因?yàn)榉蛛x工序有加壓部分， ∴ 會(huì)增加能耗。 2) 為什么用水蒸汽作為稀釋劑來(lái)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(dāng)供熱不平穩(wěn)時(shí)，可以起到穩(wěn)定溫度的作用，以防爐管過(guò)熱； c. 水蒸汽對(duì)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(duì)生碳反應(yīng)的 cat作用； d. 抑制原料中所含硫?qū)?NiCr合金爐管的腐蝕； e. 脫除結(jié)碳 : H2O+C CO+H2； KSF 動(dòng)力學(xué)裂解深度函數(shù) (Kiic Severity Function)能將操作溫度T、停留時(shí)間 t和原料烴的裂解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)性質(zhì)聯(lián)系起來(lái)，反映裂解反應(yīng)進(jìn)行的程度。 ?? dtkK S F iki— 組分 i生成乙烯的反應(yīng)速度常數(shù)， s1 t— 停留時(shí)間 等溫反應(yīng)時(shí)，則有 tkKSFi?當(dāng)過(guò)程為一級(jí)反應(yīng)時(shí) ? ???? )1ln (ii xdtkK S F 裂解工藝過(guò)程及設(shè)備 ? 烴類裂解反應(yīng)的特點(diǎn)：強(qiáng)吸熱 ， 短停留時(shí)間 、 低烴分壓；反應(yīng)產(chǎn)物是氣態(tài)烴 、 液態(tài)烴和固態(tài)焦碳的復(fù)雜混合物 。 對(duì)裂解爐的要求是能在較短的時(shí)間內(nèi)提供大量熱量 ， 達(dá)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(chǎn)采用管式爐裂解法 工藝過(guò)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(shí)間裂解爐 管式裂解爐 ① 多程等徑輻射盤管 缺點(diǎn)： 1）原料進(jìn)入裂解和初期，由于管徑大，熱強(qiáng)度小，升溫較慢； 2）反應(yīng)后期須提高原料烴進(jìn)口壓力，烴分壓增大有利于二次反應(yīng)。 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(jìn)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(shí)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(zhì)量流速 /[kg/(m2s)] 80 70 預(yù)測(cè)清焦周期 /天 45 60 不同 SRT爐型所得裂解產(chǎn)品收率（以質(zhì)量計(jì)） 裂解產(chǎn)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(yīng)管的比較 反應(yīng)管 型式 每組管 處理能力/(t/h) 管出口 溫度 /℃ 停留時(shí)間/s 熱強(qiáng)度/[MJ/ (m2h)] 每組管 最大生產(chǎn)能力 (乙烯 )/(t/a) 每臺(tái)爐 最大生產(chǎn)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(duì)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(jìn)行裂解反應(yīng)，如不急冷，則：停留時(shí)間 t↑ ，二次反應(yīng) ↑ ，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(nèi)通入裂解氣和冷卻介質(zhì)（水、油）。 設(shè)備： 作用： 冷卻介質(zhì)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(diǎn)： 會(huì)形成大量含油污水，油水分離困難，且難以回收熱量。 優(yōu)點(diǎn)： 設(shè)備少，操作簡(jiǎn)單，系統(tǒng)阻力小。 ② 間接急冷 設(shè)備 : 作用： 優(yōu)點(diǎn)： 可回收裂解氣急冷時(shí)所釋放的能量，經(jīng)濟(jì)性好，無(wú)污水產(chǎn)生， ∴ 工業(yè)上多用。 ① 減少結(jié)焦發(fā)生應(yīng)采取的措施 １ ) 線速度 ↑ 避免返混而造成的停留時(shí)間增加，二次反應(yīng)結(jié)焦。 ２ ) Ｔ 冷卻 ≥ 露點(diǎn) 原料 裂解氣露點(diǎn) 出口溫度 煉廠氣 297 347 輕油 347 447 輕柴油 417~447 447~547
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