管式裂解炉及裂解部分工艺流程.ppt

裂解单元原则流程图,原料,预热器,裂 解 炉,急冷器,油 冷 塔,裂解燃料油,水 冷 塔,裂解气去压缩,沉降槽,水,裂解汽油,155,180 水蒸气,540,800,=0.5s,450550,230,185急冷油,109裂解汽油、裂解气 和水蒸气入底部,40,冷却水37,80,N=23,N=16,裂解单元原则流程图,1、设备,预热器 裂解炉 急冷器 油冷塔 水冷塔 沉降槽,2、各设备所起的作用,3、主要操作条件,155；,180水蒸气、 540、800、 =0.5s；,450550；,185急冷油、230、N=23、 109裂解汽油、裂解气和水蒸气；,冷却水37、N=16、40、80、裂解气；,裂解汽油、水。,4、目的产物,裂解气,5、副产物,裂解汽油,裂解燃料油,3.3管式裂解炉及裂解部分工艺流程,1、原料油供给和预热系统,2、裂解和高压蒸气系统,3、急冷油和燃料油系统,4、急冷水和稀释水蒸气系统,1、原料油供给和预热系统,设备：,原料油储罐,原料油泵,原料油急冷水预热器,原料油急冷油预热器,准备,流程：,去裂解炉对流段,2、裂解和高压蒸气系统,设备：,裂解炉对流段,裂解炉辐射段,急冷换热器,油洗塔,反应,分离准备,高压蒸气流程：,入管网,11MPa,447,蒸汽包,3、急冷油和燃料油系统,急冷油设备：,油急冷器：,油洗塔：,塔顶为氢、气态烃、裂解汽油、 稀释蒸汽和酸性气体。,裂解轻柴油汽提塔：,燃料油汽提塔：,问题：,急冷油系统结焦,措施：,急冷油系统设过滤网,指标：,50以下的运动粘度： 4550105m2/s,分离,急冷方式：,直接急冷,水直接急冷,油直接急冷,间接急冷,急冷方式的比较：,直接急冷：,设备费少、,操作简单、,系统阻力小、,传热效果好、,大量污水、,油水分离困难、,难以回收能量。,间接急冷：,能量利用合理、,经济性好、,无污水产生。,4、急冷水和稀释水蒸气系统,设备：,水冷塔：,分离槽：,换热器：,工艺水汽提塔：,指标：,釜水中含油100ppm,水蒸气循环好处：,节约了新鲜的锅炉给水,减少了污水的排放量,污水：120,78吨,缓蚀剂,裂解部分原则工艺流程,轻柴油裂解装置原则工艺流程图,轻柴油,储罐,泵,预热,裂 解 炉,急冷器,换热器,油 洗 塔,汽 提 塔,燃料油,水 洗 塔,裂解气,油水 分离罐,水,汽油,馏分油裂解装置裂解气预分馏过程流程图(86),原料,裂 解 炉,废热锅炉,急 冷 器,油 洗 塔,水 洗 塔,裂解气,油水分离器,裂解汽油,水,冷却器,稀释蒸汽 发生器,冷却器,管式裂解法的优缺点,历史：,油品加热炉,油品热裂化炉,油品裂解炉,多年历史的成熟工艺,优点：,炉型结构简单；,操作容易；,便于控制；,能连续生产；,乙烯、丙烯收率高；,产物浓度高；,动力消耗小，,热效率高；,原料的使用范围日渐扩大；,多台组合大型化。,缺点：,重质原料的适应性还有一定限制；,降低裂解深度,原料利用不高、,燃料油增加、,公用工程费大等,满足裂解原理,耐合金刚材,铸管技术,继续研究,结焦问题,裂解技术展望,目标：,扩大重质原料的应用,和裂解炉对原料改变的适应能力；,减小能耗、降低成本；,新的裂解技术研究,采用燃气透平、,提高炉子热效率,乙烯工业的发展趋势,（一）乙烯建设规模继续向大型化发展,800、,900、,1000、,1200,单炉产量：,90、,120、,140,（二）生产新技术的研究开发,提高收率、,提高选择性、,降低投资、,原料适应性相对较强。,1、KBR和埃克森,100万吨乙烯生产厂的裂解炉：,910个,56个,Kellogg Brown & Root,2、新的工艺技术,ALCET技术,低投资乙烯技术,Brown&Root,溶剂吸收分离甲烷,无需脱甲烷塔、,低温甲烷、乙烯制冷系统,新建和扩建均有利。,对原有的油吸收进行改进:,A:加氢和前脱丙烷结合起来；,B:先除去C4及C4馏分;,C:再进入油吸收脱甲烷系统；,D:最后从甲烷和轻质组分中分离C2以上组分。,膜分离技术,1994Kellogg公司提出用于乙烯裂解。,中空纤维分离出部分氢，,减少乙烯制冷的负荷。,提高生产能力。,催化精馏加氢技术,加氢和产物分离,同一个精馏塔,Lummus公司提出,精馏段：,全部或部分被含有催化剂的填料代替。,用途：,C3馏分选择性加氢；,C4馏分选择性或全部加氢；,C4和C5混合馏分全加氢。,裂解汽油的选择性或全部加氢。,3、抑制裂解炉结焦技术,使用涂覆技术降低炉管结焦,表面热处理后形成涂层。,已经成熟投产。,使用结焦抑制剂（FSI),实验证明：,两次清焦运行期增加3倍，,由原来每45天清焦一次的100小时,135天费时24小时。,Forest Star International,任务：,1、开发耐高温的裂解管材,2、寻找耐高温、高选择性催化剂,轻柴油裂解气组成,H2,131828,CO,0 . 1751,CH4,21.2489,C2H2,0 . 3688,C2H4,29.0363,C2H6,7.7953,丙二烯丙炔,0.5419,C3H6,11.4757,C3H8,0.3558,1，3- 丁二烯,2. 4194,异丁烯,2. 7085,正丁烷,0.0754,轻柴油裂解气组成（续）,C5,0 .5147,C6 C8 非芳烃,0 .6941,苯,2.1398,甲苯,0 .9296,C8,0.3578,苯乙烯,0 .2192,C9 200,0.2397,CO2,0 .0578,硫化物,0.0272,H2O:,5. 04 ,3.4裂解气的净化,341裂解气的净化,一、有害物质,1、酸性气体,H2S、,CO2和CO、,少量有机物,水洗,5%7%,2%3%,18%20%,2、H2O,H2O,操作条件下结冰,与低碳原子烷烃形成水合物,CH4,6H2O,C2H6,7H2O,C3H8,8H2O,低温有利,3、不饱和烃,C2H2,丙二烯丙炔,二、危害,除影响产品纯度外，还有：,1、酸性气体：,腐蚀设备,2、水：,低温结冰,与低碳原子烃化物生成结晶水合物,3、不饱和烃,乙炔、,丙炔、,丙二烯,C2馏分,C3馏分,使催化剂中毒；,乙炔循环结累,提高总压力,爆炸,三、来源,1、酸性气体,原料所带,反应生成,有机硫化物,H2S,CO2,焦炭,CO2,烃,CO2,H2,处理过程引入,2、H2O,生产过程中加入为主，生成与处理过程引入 为辅。,3、不饱和烃,原料所带,反应生成,主要存在于C2馏分和C3馏分,四、措施,方法和对应流程,处理过程引入,1、酸性气体,方法：,化学吸收,碱法,胺法,（1）吸收剂要求,1、对酸性气体溶解度大，反应性强；,2、对裂解气中的乙烯、丙烯溶解度小，,不起反应；,3、在操作条件下，蒸气压低，稳定性高；,可减少损失，避免产品被污染；,4、粘度小；,5、腐蚀性小；,6、来源丰富,（2）吸收剂,NaOH溶液、,乙醇胺、,N-甲基吡咯烷酮,选择依据：,酸性气体含量多少,净化程度要求,酸性气体是否回收,（3）反应原理自学89页图3-20,（4）碱洗法流程,23%,57%,1820%,水,（5）操作条件,压力：10MPa;,塔内温度：40；,浓度：30% NaOH,2、H2O的脱除,（1）吸附分离,吸附剂：,3A分子筛、,硅胶、,活性氧化铝,水,H2不易吸附,选择性吸附,低温有利,（2）裂解气干燥与分子筛再生流程,裂解气,干 燥 器,裂解气去深冷分离,吸附,载气,加 热 炉,干 燥 器,再生,燃料气,3、不饱和烃,C2馏分、,C3馏分,（1）方法,催化加氢,丙酮吸收,（2）脱乙炔,前加氢,后加氢,Ni-Co/-Al2O3,钯/-Al2O3,脱乙炔时的付反应：,乙烯的进一步加氢反应；,乙炔的聚合生成液体产物；,乙炔分解生成碳和氢。,（3）前加氢和后加氢,脱甲烷塔,前加氢的加氢气体：,裂解气全馏分；, H2 、C10、C2、C3馏分；, H2 、C10、 C2馏分。,前加氢的特点：,氢气可以自给；,加氢选择性低；,乙烯损失增大。,活性和选择性高。,后加氢的特点：,氢气按需加入；,加氢选择性高；,产品纯度高；,催化剂寿命长；,能量利用不太合理；,流程较繁。,流程简化；,操作稳定性差。,飞温,（4）加氢脱炔催化剂,前加氢催化剂分钯系和非钯系两类。,钯系： 温度较低；,乙烯损失低（02% 05%）,残余乙炔低。（5106）,非钯系：,进料杂质含量限制不严；,温度较高；,选择性不理想。,1105,1% 3%,乙炔含量：,乙烯损失：,后加氢催化剂为钯系催化剂。,（5）催化加氢脱乙炔及再生流程,流程分析：,各设备所起的作用：,加氢反应器：,两段加氢（乙炔5000ppm)；,绿油塔：,除去绿油；,再生反应器：,用过热水蒸气将催化剂再生；,再生气洗涤塔：,用水洗涤再生气体后去 火炬。,（6）丙酮吸收法脱乙炔流程,溶剂,丙酮、,二甲基甲酰胺、,N-甲基吡咯烷酮、,乙酸乙酯等。,94页图3-25,C2馏分,吸 收 塔,脱炔后C2馏分去乙烯塔,稳 定 塔,C2回压缩机,汽 提 塔,乙炔,DMF,新鲜DMF,条件：低温高压,用途：乙炔回收,35压缩和制冷系统,问题1：为什么要压缩？,常压下都是气体，沸点很低,分离温度太低，需要大量冷量,解决办法,提高压力,实现,压缩机,绝热过程,95页图3-26,问题2：为什么要多级压缩？,节约压缩功耗,压缩段数越多,越接近等温压缩,降低出口温度,控制压缩后温度100。(聚合）,段间净化分离,水、,C3及C3以上重组分,减少负荷，节省冷量。,T2=T1（P1/P2）（-1）/ ,绝热指数：,P1 =0105MPa,P2=36MPa,排气温度293,=1228,举例：,分离温度与压力关系如下表。,分离温度与压力关系,分离压力/MPa,甲烷塔顶温度/,3040,96,0610,130,01503,140,表2：,裂解气五段压缩工艺参数实例,原料：,轻烃和石脑油,生产能力：,68万t/a,段数,进口温度/ ,38,34,36,372,38,进口压力/ MPa,013,0245,0492,0998,2028,出口温度/ ,872,856,906,922,922,出口压力/ MPa,0286,0509,1019,2108,4125,压缩比,20,208,199,