化工工艺学课件乙烯

乙烯工业《化工工艺学》

第二章烃类热裂解北京燕山乙烯装置

1第二章烃类热烈解（乙烯的生产）乙烯工业《化工工艺学》

第二章烃类热裂解北京燕山乙烯装置内容简介国内外乙烯工业简介第一节：热裂解原理第二节：烃类管式炉裂解生产乙烯第三节：裂解气的净化与分离第四节：深冷分离流程第五节：生产乙烯的其它方法第六节：乙炔的生产2第二章烃类热烈解（乙烯的生产）内容简介国内外乙烯工业简介2第二章烃类热烈解（乙烯的生产乙烯工业现状与前景展望2004年,我国乙烯生产能力达到了606万吨,乙烯产量626.49万吨,较2003年约增长了2.4%。到2005年底,我国乙烯产能将达到888万吨,2010年将超过1600万吨。中国乙烯装置现状世界十大乙烯生产国与世界供需预测2004年中国乙烯生产能力及产量表；需求量预测中国乙烯生产装置改扩建计划表中国乙烯在建及拟建项目

表乙烯下游产品消费结构乙烯工业发展对策3第二章烃类热烈解（乙烯的生产）乙烯工业现状与前景展望2004年,我国乙烯生产能力达到了60第一节：热裂解原理乙烯性质、用途、生产方法

*乙烯产品标准*烃类（乙烷、石脑油、轻柴油等）乙烯、丙烯。反应类型：脱氢、断链、异构化、叠合，焦化。一次反应：由烃类裂解生成乙烯和丙烯的反应。（有利）二次反应：乙烯、丙烯继续反应生成炔烃、二烯烃、芳烃直至生成焦或碳的反应。（不利）断链，脱氢高T4第二章烃类热烈解（乙烯的生产）第一节：热裂解原理乙烯性质、用途、生产方法*断链，脱氢高T一、烃类热裂解的一次反应烃类热裂解的一次反应包括：烷烃热裂解的一次反应；烯烃热裂解的一次反应；环烷烃热裂解的一次反应；芳烃裂解5第二章烃类热烈解（乙烯的生产）一、烃类热裂解的一次反应烃类热裂解的一次反应包括：5第二章1、烷烃热裂解的一次反应（1）断链反应：Cm+nH2(m+n)+2（2）脱氢反应：CmH2m+2（3）裂解规律：

A、断链脱氢反应皆是吸热反应，需提供大量的热。B、EC－H>EC－C

C、断链反应：多C，C－C中间断裂；中C，趋向两端断裂；同C时，异烷比正烷易裂解。D、带支链烷烃：主、支很长，同直链烷；主支较短，断支链CnH2n+CmH2m+2CmH2m+H2

6第二章烃类热烈解（乙烯的生产）1、烷烃热裂解的一次反应（1）断链反应：Cm+nH2(m+2、烯烃热裂解的一次反应（1）断链反应：

Cm+nH2(m+n)（2）脱H反应：

例：

（3）歧化反应：

例：CmH2m+CnH2n7第二章烃类热烈解（乙烯的生产）2、烯烃热裂解的一次反应（1）断链反应：CmH2m+CnH23、环烷烃热裂解的一次反应

环烷烃裂解生成乙烯、丁烯、丁二烯、芳烃等：

裂解规律为：（1）带短侧链时，先断侧链再裂解；（2）带长侧链，先在侧链是间断裂；（3）侧链断裂产物，可烯、可烷；（4）脱氢成芳烃比开环容易；（5）V六元环>V五元环。8第二章烃类热烈解（乙烯的生产）3、环烷烃热裂解的一次反应4、芳烃裂解：芳环不断裂断侧链生成苯、甲苯、二甲苯苯脱氢生成联苯；多环芳烃缩合成稠环芳烃；进一步生成焦的反应。9第二章烃类热烈解（乙烯的生产）4、芳烃裂解：9第二章烃类热烈解（乙烯的生产）5、小结(烃类裂解的一次反应)：

正构烷烃是生产乙烯、丙烯的理想原料，且碳原子数愈少，收率愈高。各种烃类裂解难易顺序为：

正烷>异烷>环烷（C6>C5)>芳烃10第二章烃类热烈解（乙烯的生产）5、小结(烃类裂解的一次反应)：正构烷烃是生产乙烯二、烃类裂解的二次反应：

1、较大烯烃进一步裂解[C5;C4]2、烯烃±H23、烯烃聚合、环化、缩合4、烯烃分解生成C*结焦和生C机理不同：1）结焦是在较低T下（<1200K）芳烃缩合而成；2）生C是在高T（>1200K）生成乙炔中间体，再脱氢最终成C。

11第二章烃类热烈解（乙烯的生产）二、烃类裂解的二次反应：1、较大烯烃进一步裂解

三、热裂解机理及动力学（一）乙烷裂解

EC－H＝346KJ/mol;EC－C＝406KJ/mol;

EC－C＞

EC－H

故推断乙烷裂解按自由基反应机理进行。乙烷裂解的三个阶段*链引发：*链传递：C2H6

*链终止：

与实测活化能263.6-293.7接近，证明对乙烷裂解机理之推断是正确的。

以上导出乙烷裂解反应活化能为：12第二章烃类热烈解（乙烯的生产）三、热裂解机理及动力学（一）乙烷裂解与实测活（二）高级烷烃裂解机理复杂，链传递途径多，大分子自由基不稳定，易分解，产物复杂。戊烷裂解：可产生三种自由基（），裂解符合β位断裂规律。

C-C-C-C-CC-C-C-C-CC-C-C-C-C13第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（二）高级烷烃裂解机理复杂，链传递途径多，大分子自由基不稳定（三）反应动力学

一次反应为一级反应：

•当浓度由，时间由0→T，对上式积分得

•以转化率a(x)表示时，代入上式得：

(Ⅰ)lgkT=lgA-E/2.303RT(Ⅱ)

故由式Ⅰ、Ⅱ和表1-5、图1-2即可求出已知T、t、av下的转化率x。14第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（三）反应动力学一次反应为一级反应：14第二章烃类热第二节：烃类管式炉裂解生产乙烯★基本特征：高温、快速、急冷。

这就要求裂解装置在短时间内迅速供给大量热量，并达到裂解所需最高温度和解决高温裂解气的急冷。关键是应采用合适的裂解方法和选择先进的裂解设备。裂解方法直接传热裂解法间接传热裂解法固体热载体法（砂子炉、蓄热炉）液体热载体法（熔盐）气体热载体法（包括过热水蒸汽、氧化裂解、火焰热载体法）：管式炉裂解★管式炉裂解主要过程：原料烃热裂解预处理分离产品：乙烯丙烯等裂解气15第二章烃类热烈解（乙烯的生产）第二节：烃类管式炉裂解生产乙烯★基本特征：高温、快速、一、原料烃组成对裂解结果的影响（一）族组成（二）原料含氢量（三）芳烃指数（四）特性因素（五）几种原料裂解结果比较16第二章烃类热烈解（乙烯的生产）一、原料烃组成对裂解结果的影响（一）族组成16第二章烃类（一）族组成

简称PONA值，即P烷烃、O烯烃、N环烷烃、A芳烃。从表中比较：同条件下，原料愈轻，乙烯收率增加；分子量愈大，（N+A）量愈大，乙烯收率愈小，液态产物量愈大。17第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（一）族组成简称PONA值，即P烷烃、O烯烃、N环（二）原料含氢量原料中同C原子数时含H量：烷烃>环烷烃>芳烃。含H↑，乙烯收率↑。按目前技术水平，对重质烃裂解要求：1、气态产物含氢量易控制在18%（质量）。2、液体产物含氢量易控制在7-8%，若低于7-8%易结焦，堵塞炉管和急冷换热设备。总之，含氢量与裂解产物分配关系为：

①含氢量：P>N>A②液体产物收率：P＜N＜A③乙烯收率：P>N>A④易结焦倾向：P＜N＜A18第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（二）原料含氢量原料中同C原子数时含H量：烷烃>环烷烃>芳烃（三）芳烃指数（BMCI）

—美国矿物局关联指数正构烷烃，BMCI↓↓；芳烃，BMCI↑↑（苯为99.8）。故：原料中BMCI↑，乙烯收率↓，且易结焦BMCI↓，乙烯收率↑，但液态产物减少19第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（三）芳烃指数（BMCI）

—美国矿物局关联指数BMCI（四）特性因素K计算方法：

K↑，烷烃↑，环烷烃↓，乙烯收率↑。K↓，烷烃↓，环烷烃↑，乙烯收率↓。（五）几种原料裂解结果比较（表11，表12）石脑油：沸点范围约20－160℃石油醚：30号30－60℃60号60－90℃20第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（四）特性因素K计算方法：20第二章烃类热烈解（乙烯的二、操作条件对裂解结果的影响（一）概念（二）裂解温度的影响（三）停留时间的影响（四）烃分压和稀释剂的影响（五）动力学裂解深度函数KSF21第二章烃类热烈解（乙烯的生产）二、操作条件对裂解结果的影响（一）概念21第二章烃类热烈（一）概念①②22第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（一）概念①②22第二章烃类热烈解（乙烯的生产）③④23第二章烃类热烈解（乙烯的生产）③④23第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（二）裂解温度的影响裂解反应是强吸热反应，需要在高温下进行，T↑对一次反应有利，故乙烯收率↑，焦量↓；T↑↑故↑

，

↑，焦量↑，乙烯量↑。故高温裂解时，必须减少停留时间以减少焦的生成。24第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（二）裂解温度的影响裂解反应是强吸热反应，需要在高温下进行，（三）停留时间的影响定义：物料从反应开始到达某一转化率时,在反应器中经历的时间。裂解管式反应器特点：①非等温②非等容1、停留时间的计算2、τ的影响3、T—τ的关系25第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（三）停留时间的影响定义：物料从反应开始到达某一转化率时,在1、停留时间的计算

①表观停留时间：②平均停留时间：VR,S,L----反应器容积，裂解管截面积，管长。V`,a`----平均体积流量，最终体积增大率。26第二章烃类热烈解（乙烯的生产）1、停留时间的计算

①表观停留时间：26第二章烃类热烈解2、τ的影响由图知：始τ↑，乙烯↑；然后τ↑，乙烯↓。因此关键是控制τ，减少二次反应。27第二章烃类热烈解（乙烯的生产）2、τ的影响由图知：始τ↑，乙烯↑；然后τ↑，乙烯↓。27第3、T-τ的关系由图知：

τ一定，T↑，乙烯↑。T一定，τ

↓，乙烯↑。故要使乙烯↑，同时考虑T、τ。28第二章烃类热烈解（乙烯的生产）3、T-τ的关系28第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（四）烃分压和稀释剂的影响1、烃分压烃裂解分子数↑，↑。因此P↓，乙烯↑。对二次反应：摩尔数↓，↓。因此P↓，生焦量↓。工业上①在常压下操作，真空下易进入空气发生爆炸。②加入稀释剂，从而乙烯量↑.

29第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（四）烃分压和稀释剂的影响1、烃分压29第二章

加入稀释剂后：故稀释剂作用：①②③

④有利炉管传热，保护炉管寿命。

常用稀释剂：H2、N2、惰性气体、水蒸汽。水蒸汽优点：①稳定，易与裂解气分离②抑制对裂解管腐蚀③可与管中沉积焦反应，除C④摩尔质量小，体积大，烃分压降幅大⑤对金属Fe、Ni表面起一定氧化作用，保护炉管

2、稀释剂的影响P总=P1+P2+…30第二章烃类热烈解（乙烯的生产）

加入稀释剂后：故稀释剂作用：①（五）动力学裂解深度函数KSF计算公式：由图1-7知，KSF值可分为三个区：①KSF=0～1为浅度裂解区，低级烯少，乙烯量↑，丙烯量↑。②KSF=1～2.3为中度裂解区，乙烯量↑渐慢，丙烯达峰值。③KSF＞2.3为深度裂解区，一次反应结束，丙烯量↓，丁烯量↓，乙烯量达峰值。31第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（五）动力学裂解深度函数KSF计算公式：31第二章烃类热三、管式炉裂解工艺流程

（一）炉体的型式

（二）管式裂解炉

（三）裂解气的急冷

（四）裂解炉之结焦与清焦（五）裂解工艺流程

（六）裂解炉发展方向

（七）中国乙烯现状与前景32第二章烃类热烈解（乙烯的生产）三、管式炉裂解工艺流程（一）炉体的型式3（一）炉体的型式

管式裂解炉由炉体和裂解管组成。炉体用钢构件和耐火材料砌筑，分为：

对流室：装有原料预热管、蒸汽加热管

辅射室：布置裂解管，其室、顶、底、侧壁有烧嘴炉体的型式(图)33第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（一）炉体的型式

管式裂解炉由炉体和裂解管组成。33第二章（二）管式裂解炉1、鲁姆斯SRT-X型炉2、凯洛格毫秒裂解炉（MSF）3、斯通-韦勃斯特超选择裂解炉（USC）4、倒梯台下吹式裂解炉（M-TCF）5、顺梯台裂解炉（IFP）6、荷兰KTI裂解炉（GK）7、德国Linde裂解炉（LSCC）34第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（二）管式裂解炉1、鲁姆斯SRT-X型炉34第二章烃类热1、鲁姆斯SRT-X裂解炉美国鲁姆斯公司60年代开发的SRT-Ⅰ～Ⅵ等系列炉。美国鲁姆斯公司60年代开发成功。SRT-Ⅲ停留时间0.37～0.43Ｓ，乙烯收率24%（轻柴油），炉子热效率92-93.5%,炉管内径1pΦ64、2pΦ89、3-4pΦ146。裂解炉型

示意图炉管排列形式示意图裂解工艺流程示意图35第二章烃类热烈解（乙烯的生产）1、鲁姆斯SRT-X裂解炉美国鲁姆斯公司60年代开发的SRT2、凯洛格毫秒裂解炉（MSF）美国Kellogg公司60年代开发，78年成功，高温下，停留时间缩短到0.05～0.1Ｓ，是一般裂解炉的1/4～1/6。特点：裂解管仅一程，管径25-30mm，管长10m，可使原料在极短时间内升至高温，裂解气出口温度850-880℃，且因管仅一程，无弯头，阻力小，P烃低，乙烯收率较高。炉管布置图36第二章烃类热烈解（乙烯的生产）2、凯洛格毫秒裂解炉（MSF）美国Kellogg公司60年代3、斯通-韦勃斯特(Stone-Webster)超选择裂解炉（USC）美国S＆W公司开发的超选择裂解炉，连同两段急冷（USX+TLX），构成三位一体裂解系统。特点：内径采用变径结构，停留时间0.06～0.2Ｓ，乙烯收率27.7%（轻柴油），炉子热效率92%。炉管布置图37第二章烃类热烈解（乙烯的生产）3、斯通-韦勃斯特(Stone-Webster)超选4、倒梯台下吹式裂解炉

（M-TCF）

日本三菱油化公司。炉管布置（图）；工艺流程图。特点：每组７根管，前四为椭圆管（传热面积比圆管大，τ↓）。用轻柴油作原料时，τ为0.456s，乙烯收率22.5%。5、顺梯台裂解炉

（IFP），炉管布置（图）。法国石油化学研究所τ为0.55s，乙烯收率22.26%。6、荷兰KTI的GK型裂解炉炉管构型（图）7、德国Linde的LSCC裂解炉炉管构型（图）38第二章烃类热烈解（乙烯的生产）4、倒梯台下吹式裂解炉（M-TCF）

日本三菱油化公司。炉（三）裂解气的急冷１、目的：①回收高温热能，产生高压蒸汽②终止二次反应２、方法：①直接急冷（用油或水）②间接急冷３、急冷换热器：双套管式USX式是裂解装置五大关键设备之一。39第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（三）裂解气的急冷１、目的：①回收高温热能，产生高压蒸汽39（四）裂解炉之结焦与清焦结焦相关因素：裂解深度、温度、烃分压、原料的重轻。清焦方法：１、不停炉清焦

２、停炉清焦水力清焦法机械清焦法40第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（四）裂解炉之结焦与清焦结焦相关因素：裂解深度、温度、烃分压（五）裂解工艺流程图[（简图）]四大系统：１、原料油供给、预热系统２、裂解、高压水蒸汽系统３、急冷油、燃料油系统４、急冷水、稀释水蒸汽系统41第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（五）裂解工艺流程图[（简图）]四大系统：41第二章烃类（六）裂解炉发展方向１、原料范围加宽，单程乙烯收率高，炉子热效率不断提高。２、工艺条件：停留时间不断缩短，反应温度逐渐提高；催化裂解(KTI)。３、技术要求：①研究、制造抗高温管材。②研究、制造性能更优的保温耐火材料。③提高自动控制水平。４、生产规模大型化；单套装值大型化；公用工程岛。42第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（六）裂解炉发展方向１、原料范围加宽，单程乙烯收率高，炉子热第三节：裂解气的净化与分离一、概述二、酸性气体脱除三、脱水四、脱炔五、裂解气的压缩六、制泠43第二章烃类热烈解（乙烯的生产）第三节：裂解气的净化与分离一、概述43第二章烃类热烈解（

一、概述

（一）裂解气的组成和分离要求1、组成：除含有乙烯、丙烯、乙炔、丁二烯等各种烃外，还含有CO2、H2S、乙炔、H20等杂质气体。2、净化与分离的任务：①除去裂解气中有害杂质②分离出单一烯烃产品和馏分，提供有机化工原料3、分离要求：有些产品对纯度要求不高，如苯烷基化制乙苯和异丙苯；而有些需纯度较高烯烃，如用丙烯制聚丙烯，要求丙烯原料大于99.9%;乙烯原料进聚合装置需不低于99.9999%。44第二章烃类热烈解（乙烯的生产）一、概述

（一）裂解气的组成和分离要求1、组成：除含（二）分离方法1、深冷分离法（冷凝精馏）工业：≥-50℃冷冻温度—浅度冷冻-50~-100℃冷冻温度—中度冷冻≤-100℃冷冻温度—深度冷冻（深冷）原理：利用裂解气中各种烃的相对挥发度不同，在低温下除了氢和甲烷以外把其余烃都冷凝下来，在适当温度、压中力下以精馏的方法把各组分分离出来。深冷分离包括三大系统：①气体净化系统：脱酸气、脱水、脱炔、脱CO等。②压缩冷冻系统：把裂解气加压、降温，为分离创造条件。③精馏分离系统：通过一系列精馏分出C2H4、C3H6等。2、油吸收精馏分离法（吸收精馏）45第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（二）分离方法1、深冷分离法（冷凝精馏）45第二章二、酸性气体脱除（一）酸性气体的组成（二）危害（三）来源（四）脱除方法（五）碱洗法46第二章烃类热烈解（乙烯的生产）二、酸性气体脱除（一）酸性气体的组成46第二章烃类热烈解

（一）酸性气体的组成：组成：、、、、、

、噻吩等。（二）酸性气体的危害：1、乙烯、丙烯纯度降低2、H2S：腐蚀设备管道；分子筛寿命降低；使加氢脱炔用催化剂中毒3、CO2：低温下结成干冰堵塞设备管道；在生产聚乙烯等时酸性气体积累造成聚合速度降低、聚乙烯的分子量降低

47第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（一）酸性气体的组成：组成：、、（三）来源：由硫化物分解产生：

的产生：①

②③（四）脱除方法：[用化学吸收法（酸碱中和）]

吸收剂有：NaOH溶液（碱洗法）、乙醇胺溶液、N-甲基吡咯烷酮等。48第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（三）来源：由硫化物分解产生： 48第二章（五）碱洗法1、原理：2、工艺流程3、工艺条件:塔压—1.0MPa;塔内温度—40℃补充碱液浓度—30%NaOH乙醇胺法可脱除大部分硫化氢和二氧化碳，但是对有机硫脱除效果较差。故含硫量高时用碱洗－乙醇胺联合法较好。

COS49第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（五）碱洗法1、原理：COS49第二章烃三、脱水

（一）水的来源及危害1、来源：①稀释蒸汽②脱酸性气体过程中水洗残留2、危害：低温下，水冻结成冰，而且与轻质烃形成白色结晶水合物，如CH4·6H20、C2H6·7H20、C3H8·7H20等。这些固体附着在管壁上，既增加动能消耗，又堵塞管道。解冻方法可用氨、甲烷、乙醇等。3、脱水方法

吸附法（分子筛、硅胶、活性氧化铝）50第二章烃类热烈解（乙烯的生产）三、脱水

（一）水的来源及危害1、来源：①稀释蒸汽（二）分子筛吸附脱水A型分子筛孔径均一，只能吸附小于其孔径的分子；3A型只能吸附水分子；4A型可吸附水分子和乙烷分子。故工业上常用3A型分子筛脱水。工艺流程分子筛再生：自下而上通入加热的甲烷、氢馏分，开始缓慢加热以除去水分和烃类，逐渐升至230℃左右去除残余水分。气流向上可保证床层底部完全再生。51第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（二）分子筛吸附脱水A型分子筛孔径均一，只能吸附小于其孔径的四、脱炔和CO（一）危害（二）催化加氢脱乙炔（三）溶剂吸收法脱乙炔（四）一氧化碳的脱除52第二章烃类热烈解（乙烯的生产）四、脱炔和CO（一）危害52第二章烃类热烈解（乙烯的生产（一）炔烃的危害烃类裂解时会放生少量炔烃：乙炔、丙炔、丙二烯等。炔烃的危害：1、影响乙烯、丙烯的质量和用途2、恶化乙烯聚合物的性能3、使合成或聚合用催化剂中毒53第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（一）炔烃的危害烃类裂解时会放生少量炔烃：乙炔、丙炔、丙二烯（二）催化加氢脱乙炔1、原理：采用乙炔选择性催化加氢为乙烯，尽量避免乙炔和乙烯加氢成乙烷。2、催化剂：活性组分钴、镍、钯助催化剂铁、银载体分子筛、a-Al2O3吸附顺序：丁二烯＞乙炔＞丙炔＞丙烯＞乙烯3、前加氢：脱甲烷塔前进行的加氢脱炔。（氢气自给）后加氢：脱甲烷塔后进行的加氢脱炔。（需外部加氢）4、工艺流程54第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（二）催化加氢脱乙炔1、原理：采用乙炔选择性催化加氢为乙烯，（三）溶剂吸收法脱乙炔

1、用途：小型裂解和乙炔生产。

2、溶剂：二甲基甲酰胺、乙酸乙酯、丙酮、N-甲基吡咯烷酮等。

3、工艺流程55第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（三）溶剂吸收法脱乙炔1、用途：小型裂解和乙炔生产。55（四）一氧化碳的脱除危害：若一氧化碳过多，易使加氢催化剂中毒，故当一氧化碳浓度太高时需脱除。原理：甲烷化法260-300℃56第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（四）一氧化碳的脱除危害：若一氧化碳过多，易使加氢催化剂中毒五、裂解气的压缩（一）压力与温度的关系（二）多段压缩（三）压缩流程57第二章烃类热烈解（乙烯的生产）五、裂解气的压缩（一）压力与温度的关系57第二章烃类热烈（一）压力与温度的关系目前工业上深冷分离两种型式：

A压力—3.5MPa温度—-100℃B压力—0.1MPa温度—-140℃压力--温度关系：利弊分析：当压力高时，精馏塔塔釜升高，易引起重组分聚合，并使烃类的相对挥发度降低，造成分离困难。低压下，塔釜温度低不易发生聚合；烃类相对挥发度大，分离较容易。58第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（一）压力与温度的关系目前工业上深冷分离两种型式：58第二章（二）多段压缩裂解气压缩可视为绝热过程，故遵守：

k为绝热指数(1.228)例：已知T1=20℃,P1=0.105MPa,P2=3.6MPa则可由公式得出：T1=566K=293℃

即：P由0.105增加到3.6MPa,T由20℃变化到293℃。T过高，会导致二烯烃聚合生成树脂，严重影响压缩机正常操作，甚至破坏生产，故采用多段压缩。

段间设冷凝器，以维持低的入口温度。为防止聚合，每段的出口温度控制在90-110℃。59第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（二）多段压缩裂解气压缩可视为绝热过程，故遵守：59第二章（三）压缩流程

1、压缩机：离心式或往复式2、离心式压缩机用途较广：①转数3000—16000转/分②裂解炉的废热锅炉副产高压水蒸汽，多用蒸汽透平驱动离心式压缩机，达到能量合理利用。3、压缩流程图60第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（三）压缩流程

1、压缩机：离心式或往复式60第二章烃类六、制泠（一）氨蒸汽压缩制冷（二）复迭制冷（三）多段复迭制冷（四）多段制冷61第二章烃类热烈解（乙烯的生产）六、制泠（一）氨蒸汽压缩制冷61第二章烃类热烈解（乙烯的（一）氨蒸汽压缩制冷

1、蒸发0.1MPa时，沸点为-33.4℃。因此液氨在蒸发器中沸腾蒸发为氨蒸气时，必须从被冷物料中吸热，使被冷物料泠至-33.4℃。

热交换器2热交换器1压缩机热交换器2热交换器3压缩机62第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（一）氨蒸汽压缩制冷

1、蒸发热交换器2热交换器1压缩机热交2、压缩

换热器2中低压低温氨蒸气被压缩机压缩，压力升高（g）。

3、冷凝高压下氨蒸气凝固点较高（2.07MPa时，750℃），可用水冷却使NH3(g)转变为NH3(l)。4、节流压力高，需通过节流降压，进行节流膨胀，而此过程很快，只能从NH3自身取热。节流后成为低温低压液体，再去蒸发。从而达到循环制冷。（消耗机械能）63第二章烃类热烈解（乙烯的生产）2、压缩

换热器2中低压低温氨蒸气被压缩机压缩，压力升高（g（二）复迭制冷乙烯、丙烯为产品。常压下，T乙烯为-100℃，而T丙烯为-40℃，故可用其制冷。用丙烯作冷剂加压至1.9MPa，冷凝点为45℃，故用水很易液化；而乙烯临界温度为9.5℃，已低于冷水温度，故需低于9.5℃的冷冻剂冷却乙烯至临界温度以下液化。故可用乙烯-丙烯、乙烯-氨复迭制冷来完成。而丙烯为联产品易回收。大型乙烯厂常以乙烯-丙烯复迭制冷。工艺流程64第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（二）复迭制冷乙烯、丙烯为产品。常压下，T乙烯为-100℃，（三）多段复迭制冷甲烷-乙烯-丙烯复迭制冷（可冷至-140℃）。（四）工业采用多段制冷？若物料从20℃一次冷至-100℃左右，在能量利用上不合理，故工业上常用-75、-55、-41、-24、3℃等多段制冷，使能耗最少。65第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（三）多段复迭制冷甲烷-乙烯-丙烯复迭制冷（可冷至-140℃第四节：深冷分离流程一、深冷分离流程二、脱甲烷塔三、乙烯塔和丙烯塔四、影响乙烯回收率的因素五、深冷分离中的节能措施66第二章烃类热烈解（乙烯的生产）第四节：深冷分离流程一、深冷分离流程66第二章烃类热一、深冷分离流程

（一）深冷分离任务（二）顺序深冷分离流程(图)（三）前脱乙烷流程(图)（四）前脱丙烷流程(图)（五）三种分离流程之异同点67第二章烃类热烈解（乙烯的生产）一、深冷分离流程 （一）深冷分离任务67第二章烃类热烈解（一）深冷分离任务裂解气净化制冷为深冷分离创造条件高压低温压缩

裂解气中各种低级烃在高压、低温下相对挥发度不同，通过精馏可将其一一分离。分离次序是先把不同碳原子烃分开；再分同碳原子数炔烃和烷烃。五大精馏塔：脱甲烷塔（将、H2与≥C2组分进行分离）脱乙烷塔（C2与≥C3组分分离）脱丙烷塔（C3与≥C4组分分离）乙烯塔（与组分分离）丙烯塔（与组分分离）68第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（一）深冷分离任务裂净制冷高压压裂解气中各种低级二、脱甲烷塔任务：将裂解气中C10、H2及其它惰性气体与C2以上组分进行分离。关键作用是分离C10、C2=。方法：69第二章烃类热烈解（乙烯的生产）二、脱甲烷塔任务：将裂解气中C10、H2及其它惰性气体与C2三、乙烯塔和丙烯塔

（一）乙烯塔乙烯－乙烷典型精馏塔，耗冷量大（占总冷量的40%）。1、操作压力越大，相对挥发度越小，相应的精馏板数增多，回流比增大。2、压力一定时，温度与组成相互制约。3、乙烯塔改进：①加设中间再沸器②侧线出乙烯，提高乙烯纯度。70第二章烃类热烈解（乙烯的生产）三、乙烯塔和丙烯塔

（一）乙烯塔70第二章烃类热烈解（乙（二）丙烯塔

丙烯-丙烷馏分的分离在丙烯塔中完成，塔顶得产品丙烯，塔底得丙烷馏分。1、高压法2、低压法为提高纯度可采用双塔流程。71第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（二）丙烯塔丙烯-丙烷馏分的分离在丙烯塔中完成，塔顶得四、影响乙烯回收率的因素

（一）分析1、脱甲烷塔冷箱尾气带走2、乙烯塔釜残留3、脱乙塔底带走4、压缩时凝液带走其中前三者总损失量很少，且不可避免，故1项影响较大，而1项中甲烷与氢气摩尔比越高，压力、温度越高，有利于降低尾气中乙烯量。72第二章烃类热烈解（乙烯的生产）四、影响乙烯回收率的因素

（一）分析1、脱甲烷塔冷箱尾气带走（二）利用冷箱提高乙烯回收率冷箱：因甲烷塔为全系统中最冷系统，为保证冷换设备、管道冷不散失，故采用效率冷箱保冷。冷箱放在脱甲烷塔前称为前冷流程；放在其后则称后冷流程。73第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（二）利用冷箱提高乙烯回收率冷箱：因甲烷塔为全系统中最冷系统五、深冷分离中的节能措施裂解气在深冷分离中加压至3.0-4.0MPa，降温至-100℃左右，能量消耗很大。特别是制冷电耗占用电的50-60%。1、急冷回收热能的利用2、中间冷凝器和中间再沸器3、逐级冷凝多股进料4、尾气膨胀补气制冷5、热泵74第二章烃类热烈解（乙烯的生产）五、深冷分离中的节能措施裂解气在深冷分离中加压至3.0-4.第五节：生产乙烯的其它方法1、乙醇催化脱水制乙烯：2、以甲烷为原料制乙烯：3、由合成气制乙烯：4、甲醇法：

75第二章烃类热烈解（乙烯的生产）第五节：生产乙烯的其它方法1、乙醇催化脱水制乙烯：第六节：乙炔的生产1、电石法：干法湿法2、甲烷氧化法：3、烃类裂解生产乙炔和乙烯：氧化裂解法高温水蒸气裂解76第二章烃类热烈解（乙烯的生产）第六节：乙炔的生产1、电石法：干法76第二章烃类热烈解

77第二章烃类热烈解（乙烯的生产）

78第二章烃类热烈解（乙烯的生产）78第二章烃类热烈解（乙烯的生产）炉体79第二章烃类热烈解（乙烯的生产）炉体79第二章烃类热烈解（乙烯的生产）80第二章烃类热烈解（乙烯的生产）80第二章烃类热烈解（乙烯的生产）81第二章烃类热烈解（乙烯的生产）81第二章烃类热烈解（乙烯的生产）82第二章烃类热烈解（乙烯的生产）82第二章烃类热烈解（乙烯的生产）183第二章烃类热烈解（乙烯的生产）183第二章烃类热烈解（乙烯的生产）123456789裂解气去压缩原料油油洗塔水洗塔激冷换热器裂解炉84第二章烃类热烈解（乙烯的生产）123456789裂解气去压缩原油洗塔水激冷换热器裂解炉885第二章烃类热烈解（乙烯的生产）85第二章烃类热烈解（乙烯的生产）86第二章烃类热烈解（乙烯的生产）86第二章烃类热烈解（乙烯的生产）馏分过热水蒸气工艺空气水洗水脱炔后催化加氢脱乙炔及再生流程1-加氢反应器；2-再生反应器；3-绿油洗涤塔；4-再生气洗涤塔C2馏份脱炔后C2废气87第二章烃类热烈解（乙烯的生产）馏分过热水蒸气工艺空气水洗水脱炔后催化加氢脱乙炔及膨胀室ABCDEn物料88第二章烃类热烈解（乙烯的生产）膨胀室ABCDEn物88第二章烃类热烈解（乙烯的生产）裂解气129富氢34101156710118、

顺序深冷分离流程1-碱洗塔；2-干燥器；3-脱甲烷塔；4-脱乙烷塔；5-乙烯塔；6-脱丙烷塔；7-脱丁烷塔；8-丙烯塔；9-冷箱；10-加氢脱炔反应器；11-绿油塔

C1乙烯乙烷C4C5C1丙烯丙烷C189第二章烃类热烈解（乙烯的生产）裂解气129富氢34101156710118、裂解气燃料气富氢Ⅰ～ⅢⅣ、Ⅴ

前脱乙烷深冷分离流程1-碱洗塔；2-干燥器；3-脱乙烷塔；4-脱甲烷塔；6-脱丙烷塔；7-丙烯塔；8-脱丁烷塔；9-加氢脱炔反应器；10-冷箱

90第二章烃类热烈解（乙烯的生产）裂解气燃料气富氢Ⅰ～ⅢⅣ、Ⅴ前脱Ⅰ～Ⅲ裂解气富氢Ⅳ

前脱丙烷深冷分离流程1-碱洗塔；2-干燥器；3-脱丙烷塔；4-脱丁烷塔；5-脱甲烷塔；6-脱乙烷塔；7-乙烯塔；8-丙烯塔；9-加氢脱炔反应器；10-冷箱91第二章烃类热烈解（乙烯的生产）Ⅰ～Ⅲ裂解气富氢Ⅳ前脱丙烷深92第二章烃类热烈解（乙烯的生产）92第二章烃类热烈解（乙烯的生产）93第二章烃类热烈解（乙烯的生产）93第二章烃类热烈解（乙烯的生产）94第二章烃类热烈解（乙烯的生产）94第二章烃类热烈解（乙烯的生产）95第二章烃类热烈解（乙烯的生产）95第二章烃类热烈解（乙烯的生产）96第二章烃类热烈解（乙烯的生产）96第二章烃类热烈解（乙烯的生产）图1-2碳氢化合物相对于正戊烷的反应速度常数1098765432.01.51.00.90.30.40.80.50.70.63454030252015610798n=碳原子数1-正烷烃；2-异构烷烃，一个甲基联在第二个碳原子上：3-异构烷烃，两个甲基联在两个碳原子上；4-烷基环己烷；5-烷基环戊烷；6-正构伯单烯烃97第二章烃类热烈解（乙烯的生产）图1-2碳氢化合物相对于正戊烷的反应速度常数109876石脑油裂解时裂解深度与产物分布关系图

在产品中的含量，%（重）乙烯丙烯丁二烯98第二章烃类热烈解（乙烯的生产）石脑油裂解时裂解深度与产物分布关系图在产99第二章烃类热烈解（乙烯的生产）99第二章烃类热烈解（乙烯的生产）表1-11不同原料的裂解产物分布原料丙烷石脑油轻柴油原料规格95.7%43～159℃173～391℃裂解条件辐射管出口温度，℃辐射管出口压力，kPa水蒸汽/油（质量）乙烷94%737154.70.338401000.48201000.607901070.75裂解产物组成，%（质量）H2CH3C2H4C2H6C3H6C3H8C4C5+燃料油3.087.4543.037.33.273.271.14.641.2520.3529.973.7620.3319.263.580.920.813.726.14.016.00.512.425.625.60.610.123.04.214.750.39.6519.017.25100第二章烃类热烈解（乙烯的生产）表1-11不同原料的裂解产物分布原料丙烷石脑油轻柴油原料指标乙烷丙烷石脑油轻柴油需原料量，t联产品，t其中，丙烯，t丁二烯，tB、T、X*1.300.29950.03740.01762.381.380.3860.0750.0953.182.600.470.1190.493.792.790.5380.1480.50*B、T、X为苯、甲苯、二甲苯。表12生产1吨乙烯所需原料量及联副产物量101第二章烃类热烈解（乙烯的生产）指标乙烷丙烷石脑油轻柴油需102第二章烃类热烈解（乙烯的生产）102第二章烃类热烈解（乙烯的生产）103第二章烃类热烈解（乙烯的生产）103第二章烃类热烈解（乙烯的生产）104第二章烃类热烈解（乙烯的生产）104第二章烃类热烈解（乙烯的生产）Linde公司LSCC-x型裂解炉

105第二章烃类热烈解（乙烯的生产）Linde公司LSCC-x型裂解炉105第二章烃类KTI公司的GK-x型裂解炉

106第二章烃类热烈解（乙烯的生产）KTI公司的GK-x型裂解炉106第二章烃类热美国鲁姆斯SRT-Ⅰ～Ⅵ裂解炉管排布示意图107第二章烃类热烈解（乙烯的生产）107第二章烃类热烈解（乙烯的生产）轻柴油108第二章烃类热烈解（乙烯的生产）轻108第二章烃类热烈解（乙烯的生产）109第二章烃类热烈解（乙烯的生产）109第二章烃类热烈解（乙烯的生产）110第二章烃类热烈解（乙烯的生产）110第二章烃类热烈解（乙烯的生产）顺梯台裂解炉

炉管布置图111第二章烃类热烈解（乙烯的生产）顺梯台裂解炉炉管布置图111第二章烃类热烈解（乙烯的生{{112第二章烃类热烈解（乙烯的生产）{{112第二章烃类热烈解（乙烯的生产）

2004年中国乙烯生产能力及产量113第二章烃类热烈解（乙烯的生产）2004年中国乙烯生产能力及产量113第二章烃类中国乙烯生产装置改扩建计划（单位：万吨）

114第二章烃类热烈解（乙烯的生产）中国乙烯生产装置改扩建计划（单位：万吨）114第二章中国乙烯在建及拟建项目（单位：万吨）

115第二章烃类热烈解（乙烯的生产）中国乙烯在建及拟建项目（单位：万吨）115第二章烃乙烯性质、用途、生产方法性质：无色可燃性气体，微具烃类特有的臭味。标况下气体的密度：1.2604kg/m3,液体的比重：0.5699（-103.9℃/4℃）；熔点：-169.4℃,沸点：-103.9℃，临界温度：9.9℃，临界压力：5.137Mpa；爆炸极限：2.7%～36%(体积)。

用途：主要用于制备合成树脂、合成橡胶、合成纤维，还用于生产乙二醇、环氧乙烷、乙醛、醋酸、苯乙烯等有机合成产品。生产方法：烃类热裂解法116第二章烃类热烈解（乙烯的生产）乙烯性质、用途、生产方法性质：无色可燃性气体，微具烃类特有的执行标准：GB7715-1987117第二章烃类热烈解（乙烯的生产）执行标准：GB7715-1987117第二章烃我国乙烯装置情况我国现有装置可分为三类：第一类是70年代引进的规模30万吨以上的大型乙烯装置，共7套，包括燕山、大庆、齐鲁、扬子、上海2#、茂名乙烯、吉化2#装置；总能力312万吨/年，占全国乙烯总能力65.16%。第二类为90年代建成的具有一定技术水平的规模20万吨以下的乙烯装置，共有7套，包括天津、中原、北京东方、广州、盘锦、独山子、抚顺乙烯装置；第三类为建设年代较早规模较小技术落后的15万吨以下的乙烯装置，共4套，包括吉化1#、上海1#、辽阳、兰州乙烯装置。

118第二章烃类热烈解（乙烯的生产）我国乙烯装置情况我国现有装置可分为三类：118第二章国内乙烯需求量预测119第二章烃类热烈解（乙烯的生产）国内乙烯需求量预测119第二章烃类热烈解（乙烯的生产）乙烯下游消费结构120第二章烃类热烈解（乙烯的生产）乙烯下游消费结构120第二章烃类热烈解（乙烯的生产）乙烯工业发展对策调整产品结构，加快企业技术改造力度，提高产品竞争能力。大乙烯下游有所分工、中型乙烯实现扭亏，产品向“小、特、专、优”方向调整，使我国的石化企业形成各具特色的效益型企业。调整乙烯装置规模，按市场需求增加有效供给。调整布局结构，推进乙烯工业向集中化方向发展；走炼化一体化的道路。调整乙烯原料结构，降低产品成本。121第二章烃类热烈解（乙烯的生产）乙烯工业发展对策调整产品结构，加快企业技术改造力度，提高产品122第二章烃类热烈解（乙烯的生产）122第二章烃类热烈解（乙烯的生产）123第二章烃类热烈解（乙烯的生产）123第二章烃类热烈解（乙烯的生产）乙烯工业《化工工艺学》

第二章烃类热裂解北京燕山乙烯装置

124第二章烃类热烈解（乙烯的生产）乙烯工业《化工工艺学》

第二章烃类热裂解北京燕山乙烯装置内容简介国内外乙烯工业简介第一节：热裂解原理第二节：烃类管式炉裂解生产乙烯第三节：裂解气的净化与分离第四节：深冷分离流程第五节：生产乙烯的其它方法第六节：乙炔的生产125第二章烃类热烈解（乙烯的生产）内容简介国内外乙烯工业简介2第二章烃类热烈解（乙烯的生产乙烯工业现状与前景展望2004年,我国乙烯生产能力达到了606万吨,乙烯产量626.49万吨,较2003年约增长了2.4%。到2005年底,我国乙烯产能将达到888万吨,2010年将超过1600万吨。中国乙烯装置现状世界十大乙烯生产国与世界供需预测2004年中国乙烯生产能力及产量表；需求量预测中国乙烯生产装置改扩建计划表中国乙烯在建及拟建项目

表乙烯下游产品消费结构乙烯工业发展对策126第二章烃类热烈解（乙烯的生产）乙烯工业现状与前景展望2004年,我国乙烯生产能力达到了60第一节：热裂解原理乙烯性质、用途、生产方法

*乙烯产品标准*烃类（乙烷、石脑油、轻柴油等）乙烯、丙烯。反应类型：脱氢、断链、异构化、叠合，焦化。一次反应：由烃类裂解生成乙烯和丙烯的反应。（有利）二次反应：乙烯、丙烯继续反应生成炔烃、二烯烃、芳烃直至生成焦或碳的反应。（不利）断链，脱氢高T127第二章烃类热烈解（乙烯的生产）第一节：热裂解原理乙烯性质、用途、生产方法*断链，脱氢高T一、烃类热裂解的一次反应烃类热裂解的一次反应包括：烷烃热裂解的一次反应；烯烃热裂解的一次反应；环烷烃热裂解的一次反应；芳烃裂解128第二章烃类热烈解（乙烯的生产）一、烃类热裂解的一次反应烃类热裂解的一次反应包括：5第二章1、烷烃热裂解的一次反应（1）断链反应：Cm+nH2(m+n)+2（2）脱氢反应：CmH2m+2（3）裂解规律：

A、断链脱氢反应皆是吸热反应，需提供大量的热。B、EC－H>EC－C

C、断链反应：多C，C－C中间断裂；中C，趋向两端断裂；同C时，异烷比正烷易裂解。D、带支链烷烃：主、支很长，同直链烷；主支较短，断支链CnH2n+CmH2m+2CmH2m+H2

129第二章烃类热烈解（乙烯的生产）1、烷烃热裂解的一次反应（1）断链反应：Cm+nH2(m+2、烯烃热裂解的一次反应（1）断链反应：

Cm+nH2(m+n)（2）脱H反应：

例：

（3）歧化反应：

例：CmH2m+CnH2n130第二章烃类热烈解（乙烯的生产）2、烯烃热裂解的一次反应（1）断链反应：CmH2m+CnH23、环烷烃热裂解的一次反应

环烷烃裂解生成乙烯、丁烯、丁二烯、芳烃等：

裂解规律为：（1）带短侧链时，先断侧链再裂解；（2）带长侧链，先在侧链是间断裂；（3）侧链断裂产物，可烯、可烷；（4）脱氢成芳烃比开环容易；（5）V六元环>V五元环。131第二章烃类热烈解（乙烯的生产）3、环烷烃热裂解的一次反应4、芳烃裂解：芳环不断裂断侧链生成苯、甲苯、二甲苯苯脱氢生成联苯；多环芳烃缩合成稠环芳烃；进一步生成焦的反应。132第二章烃类热烈解（乙烯的生产）4、芳烃裂解：9第二章烃类热烈解（乙烯的生产）5、小结(烃类裂解的一次反应)：

正构烷烃是生产乙烯、丙烯的理想原料，且碳原子数愈少，收率愈高。各种烃类裂解难易顺序为：

正烷>异烷>环烷（C6>C5)>芳烃133第二章烃类热烈解（乙烯的生产）5、小结(烃类裂解的一次反应)：正构烷烃是生产乙烯二、烃类裂解的二次反应：

1、较大烯烃进一步裂解[C5;C4]2、烯烃±H23、烯烃聚合、环化、缩合4、烯烃分解生成C*结焦和生C机理不同：1）结焦是在较低T下（<1200K）芳烃缩合而成；2）生C是在高T（>1200K）生成乙炔中间体，再脱氢最终成C。

134第二章烃类热烈解（乙烯的生产）二、烃类裂解的二次反应：1、较大烯烃进一步裂解

三、热裂解机理及动力学（一）乙烷裂解

EC－H＝346KJ/mol;EC－C＝406KJ/mol;

EC－C＞

EC－H

故推断乙烷裂解按自由基反应机理进行。乙烷裂解的三个阶段*链引发：*链传递：C2H6

*链终止：

与实测活化能263.6-293.7接近，证明对乙烷裂解机理之推断是正确的。

以上导出乙烷裂解反应活化能为：135第二章烃类热烈解（乙烯的生产）三、热裂解机理及动力学（一）乙烷裂解与实测活（二）高级烷烃裂解机理复杂，链传递途径多，大分子自由基不稳定，易分解，产物复杂。戊烷裂解：可产生三种自由基（），裂解符合β位断裂规律。

C-C-C-C-CC-C-C-C-CC-C-C-C-C136第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（二）高级烷烃裂解机理复杂，链传递途径多，大分子自由基不稳定（三）反应动力学

一次反应为一级反应：

•当浓度由，时间由0→T，对上式积分得

•以转化率a(x)表示时，代入上式得：

(Ⅰ)lgkT=lgA-E/2.303RT(Ⅱ)

故由式Ⅰ、Ⅱ和表1-5、图1-2即可求出已知T、t、av下的转化率x。137第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（三）反应动力学一次反应为一级反应：14第二章烃类热第二节：烃类管式炉裂解生产乙烯★基本特征：高温、快速、急冷。

这就要求裂解装置在短时间内迅速供给大量热量，并达到裂解所需最高温度和解决高温裂解气的急冷。关键是应采用合适的裂解方法和选择先进的裂解设备。裂解方法直接传热裂解法间接传热裂解法固体热载体法（砂子炉、蓄热炉）液体热载体法（熔盐）气体热载体法（包括过热水蒸汽、氧化裂解、火焰热载体法）：管式炉裂解★管式炉裂解主要过程：原料烃热裂解预处理分离产品：乙烯丙烯等裂解气138第二章烃类热烈解（乙烯的生产）第二节：烃类管式炉裂解生产乙烯★基本特征：高温、快速、一、原料烃组成对裂解结果的影响（一）族组成（二）原料含氢量（三）芳烃指数（四）特性因素（五）几种原料裂解结果比较139第二章烃类热烈解（乙烯的生产）一、原料烃组成对裂解结果的影响（一）族组成16第二章烃类（一）族组成

简称PONA值，即P烷烃、O烯烃、N环烷烃、A芳烃。从表中比较：同条件下，原料愈轻，乙烯收率增加；分子量愈大，（N+A）量愈大，乙烯收率愈小，液态产物量愈大。140第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（一）族组成简称PONA值，即P烷烃、O烯烃、N环（二）原料含氢量原料中同C原子数时含H量：烷烃>环烷烃>芳烃。含H↑，乙烯收率↑。按目前技术水平，对重质烃裂解要求：1、气态产物含氢量易控制在18%（质量）。2、液体产物含氢量易控制在7-8%，若低于7-8%易结焦，堵塞炉管和急冷换热设备。总之，含氢量与裂解产物分配关系为：

①含氢量：P>N>A②液体产物收率：P＜N＜A③乙烯收率：P>N>A④易结焦倾向：P＜N＜A141第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（二）原料含氢量原料中同C原子数时含H量：烷烃>环烷烃>芳烃（三）芳烃指数（BMCI）

—美国矿物局关联指数正构烷烃，BMCI↓↓；芳烃，BMCI↑↑（苯为99.8）。故：原料中BMCI↑，乙烯收率↓，且易结焦BMCI↓，乙烯收率↑，但液态产物减少142第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（三）芳烃指数（BMCI）

—美国矿物局关联指数BMCI（四）特性因素K计算方法：

K↑，烷烃↑，环烷烃↓，乙烯收率↑。K↓，烷烃↓，环烷烃↑，乙烯收率↓。（五）几种原料裂解结果比较（表11，表12）石脑油：沸点范围约20－160℃石油醚：30号30－60℃60号60－90℃143第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（四）特性因素K计算方法：20第二章烃类热烈解（乙烯的二、操作条件对裂解结果的影响（一）概念（二）裂解温度的影响（三）停留时间的影响（四）烃分压和稀释剂的影响（五）动力学裂解深度函数KSF144第二章烃类热烈解（乙烯的生产）二、操作条件对裂解结果的影响（一）概念21第二章烃类热烈（一）概念①②145第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（一）概念①②22第二章烃类热烈解（乙烯的生产）③④146第二章烃类热烈解（乙烯的生产）③④23第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（二）裂解温度的影响裂解反应是强吸热反应，需要在高温下进行，T↑对一次反应有利，故乙烯收率↑，焦量↓；T↑↑故↑

，

↑，焦量↑，乙烯量↑。故高温裂解时，必须减少停留时间以减少焦的生成。147第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（二）裂解温度的影响裂解反应是强吸热反应，需要在高温下进行，（三）停留时间的影响定义：物料从反应开始到达某一转化率时,在反应器中经历的时间。裂解管式反应器特点：①非等温②非等容1、停留时间的计算2、τ的影响3、T—τ的关系148第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（三）停留时间的影响定义：物料从反应开始到达某一转化率时,在1、停留时间的计算

①表观停留时间：②平均停留时间：VR,S,L----反应器容积，裂解管截面积，管长。V`,a`----平均体积流量，最终体积增大率。149第二章烃类热烈解（乙烯的生产）1、停留时间的计算

①表观停留时间：26第二章烃类热烈解2、τ的影响由图知：始τ↑，乙烯↑；然后τ↑，乙烯↓。因此关键是控制τ，减少二次反应。150第二章烃类热烈解（乙烯的生产）2、τ的影响由图知：始τ↑，乙烯↑；然后τ↑，乙烯↓。27第3、T-τ的关系由图知：

τ一定，T↑，乙烯↑。T一定，τ

↓，乙烯↑。故要使乙烯↑，同时考虑T、τ。151第二章烃类热烈解（乙烯的生产）3、T-τ的关系28第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（四）烃分压和稀释剂的影响1、烃分压烃裂解分子数↑，↑。因此P↓，乙烯↑。对二次反应：摩尔数↓，↓。因此P↓，生焦量↓。工业上①在常压下操作，真空下易进入空气发生爆炸。②加入稀释剂，从而乙烯量↑.

152第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（四）烃分压和稀释剂的影响1、烃分压29第二章

加入稀释剂后：故稀释剂作用：①②③

④有利炉管传热，保护炉管寿命。

常用稀释剂：H2、N2、惰性气体、水蒸汽。水蒸汽优点：①稳定，易与裂解气分离②抑制对裂解管腐蚀③可与管中沉积焦反应，除C④摩尔质量小，体积大，烃分压降幅大⑤对金属Fe、Ni表面起一定氧化作用，保护炉管

2、稀释剂的影响P总=P1+P2+…153第二章烃类热烈解（乙烯的生产）

加入稀释剂后：故稀释剂作用：①（五）动力学裂解深度函数KSF计算公式：由图1-7知，KSF值可分为三个区：①KSF=0～1为浅度裂解区，低级烯少，乙烯量↑，丙烯量↑。②KSF=1～2.3为中度裂解区，乙烯量↑渐慢，丙烯达峰值。③KSF＞2.3为深度裂解区，一次反应结束，丙烯量↓，丁烯量↓，乙烯量达峰值。154第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（五）动力学裂解深度函数KSF计算公式：31第二章烃类热三、管式炉裂解工艺流程

（一）炉体的型式

（二）管式裂解炉

（三）裂解气的急冷

（四）裂解炉之结焦与清焦（五）裂解工艺流程

（六）裂解炉发展方向

（七）中国乙烯现状与前景155第二章烃类热烈解（乙烯的生产）三、管式炉裂解工艺流程（一）炉体的型式3（一）炉体的型式

管式裂解炉由炉体和裂解管组成。炉体用钢构件和耐火材料砌筑，分为：

对流室：装有原料预热管、蒸汽加热管

辅射室：布置裂解管，其室、顶、底、侧壁有烧嘴炉体的型式(图)156第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（一）炉体的型式

管式裂解炉由炉体和裂解管组成。33第二章（二）管式裂解炉1、鲁姆斯SRT-X型炉2、凯洛格毫秒裂解炉（MSF）3、斯通-韦勃斯特超选择裂解炉（USC）4、倒梯台下吹式裂解炉（M-TCF）5、顺梯台裂解炉（IFP）6、荷兰KTI裂解炉（GK）7、德国Linde裂解炉（LSCC）157第二章烃类热烈解（乙烯的生产）（二）管式裂解炉1、鲁姆斯SRT-X型炉34第二章烃类热1、鲁姆斯SRT-X裂解炉美国鲁姆斯公司60年代开发的SRT-Ⅰ～Ⅵ等系列炉。美国鲁姆斯公司60年代开发成功。SRT-Ⅲ停留时间0.37～0.43Ｓ，乙烯收率24%（轻柴油），炉子热效率92-93.5%,炉管内径1pΦ64、2pΦ89、3-4pΦ146。裂解炉型

示意图炉管排列形式示意图裂解工艺流程示意图158第二章烃类热烈解（乙烯的生产）1、鲁姆斯SRT-X裂解炉美国鲁姆斯公司60年代开发的SRT2、凯洛格毫秒裂解炉（MSF）美国Kellogg公司60年代开发，78年成功，高温下，停留时间缩短到0.05～0.1Ｓ，是一般裂解炉的1/4～1/6。特点：裂解管仅一程，管径25-30mm，管长10m，可使原料在极短时间内升至高温，裂解气出口温度850-880℃，且因管仅一程，无弯头，阻力小，P烃低，乙烯收率较高。炉管布置图159第二章烃类热烈解（乙烯的生产）2、凯洛格毫秒裂解炉（MSF）美国Kellogg公司60年代3、斯通-韦勃斯特(Stone-Webster)超选择裂解炉（USC）美国S＆W公司开发的超选择裂解炉，连同两段急冷（USX+TLX），构成三位一体裂解系统。特点：内径采用变径结构，停留时间0.06～0.2Ｓ，乙烯收率27.7%（轻柴油），炉子热效率92%。炉管布置图160第二章烃类热烈解（乙烯的生产）3、斯通-韦勃斯特(Stone-Webster)超选4、倒梯台下吹式裂解炉

（M-TCF）

日本三菱油化公司。炉管布置（图）；工艺流程图。特点：每组７根管，前四为椭圆管（传热面积比圆管大，τ↓）。用轻柴油作原料时，τ为0.456s，乙烯收率22.5%。5、顺梯台裂解炉

（IFP），炉管布置（图）。法国石油化学研究所τ为0.55s，乙烯收率22.26%。6、荷兰KTI的GK型裂解炉炉管构型（图）7、德国Linde的LSCC裂解炉炉管构型（图）161第二章烃类热烈解（乙烯的生产）4、倒梯台下吹式裂解炉（M-TCF）

日本三菱油化公司。炉（三）裂解气的急冷１、目的：①回收高温热能，产生高压蒸汽②终