过程组织化工第三组

过程组织化工第三组第1页，共22页，2023年，2月20日，星期四学习提纲：A烃裂解工艺介绍B裂解设备介绍C设备安全问题简介D裂解工艺中能源的综合利用学习提纲：第2页，共22页，2023年，2月20日，星期四一、烃裂解工艺的介绍裂解工艺流程包括原料供给和预热系统、裂解和高压水蒸汽系统、急冷油和燃料油系统、急冷水和稀释水蒸汽系统。第3页，共22页，2023年，2月20日，星期四轻柴油裂解工艺流程图第4页，共22页，2023年，2月20日，星期四第5页，共22页，2023年，2月20日，星期四(一)裂解原料预热和稀释蒸汽注入

裂解原料主要在对流段预热，为减少燃料消耗，也常常在进入对流段之前利用低位能热源进行预热。裂解原料预热到一定程度后，需在裂解原料中注人稀释蒸汽。稀释蒸汽注入的方式大致分为原料进入对流段之前注入，原料在对流段中预热到一定温度后注入和二次注入(原料先注入部分稀释蒸汽，在对流段中预热至一定程度后，再次注入经对流段预热后的稀释蒸汽)等。第6页，共22页，2023年，2月20日，星期四(二)对流段管式裂解炉的对流段用于回收烟气热量，回收的烟气热量主要用于预热裂解原料和稀释蒸汽，使裂解原料汽化并过热至裂解反应起始温度后，进入辐射段加热进行裂解。此外，根据热量平衡也可在对流段进行锅炉给水的预热、助燃空气的预热和超高压蒸汽的过热。第7页，共22页，2023年，2月20日，星期四(三)辐射段烃和稀释蒸汽混合物在对流段预热至物料横跨温度(指裂解原料和稀释蒸汽混合物在对流段预热的出口温度，也是辐射段的人口温度)后进入辐射盘管，辐射盘管在辐射段内用高温燃烧气体加热，使裂解原料在管内进行裂解。(四)高温裂解气的急冷和热量回收

裂解炉辐射盘管出口的高温裂解气达800℃以上，为抑制二次反应的发生，需将辐射盘管出口的高温裂解气快速冷却。第8页，共22页，2023年，2月20日，星期四二、裂解设备介绍裂解条件需要高温、短停留时间，所以裂解反应的设备，必须是一个能够获得相当高温度的裂解炉，裂解原料在裂解管内迅速升温并在高温下进行裂解，产生裂解气。管式炉裂解工艺是目前较成熟的生产乙烯工艺技术管式裂解炉型结构简单，操作容易，便于控制和能连续生产，乙烯、丙烯收率较高，动力消耗少，热效率高，裂解气和烟道气的余热大部分可以回收。第9页，共22页，2023年，2月20日，星期四（一）裂解过程对管式炉的要求1、适应多种原料的灵活性2、炉管热强度高，炉子热效率高3、炉膛温度分布均匀4、生产能力大5、运转周期长第10页，共22页，2023年，2月20日，星期四（二）管式炉结构1.炉体由两部分组成，即对流段和辐射段。对流段内设有数组水平放置的换热管用来预热原料、工艺稀释水蒸汽、急冷锅炉进水和过热的高压蒸汽等；辐射段由耐火砖（里层）和隔热砖（外层）砌成，在辐射段炉墙或底部的一定部位安装有一定数量的燃烧器，所以辐射段又称为燃烧室或炉膛，裂解炉管垂直放置在辐射室中央。第11页，共22页，2023年，2月20日，星期四2.炉管炉管前一部分安置在对流段的称为对流管，对流管内物料被管外的高温烟道气以对流方式进行加热并气化，达到裂解反应温度后进入辐射管，故对流管又称为预热管。炉管后一部分安置在辐射段的称为辐射管，通过燃料燃烧的高温火焰、产生的烟道气、炉墙辐射加热将热量经辐射管管壁传给物料，裂解反应在该管内进行，故辐射管又称为反应管。第12页，共22页，2023年，2月20日，星期四3.燃烧器燃烧器又称为烧嘴，它是管式炉的重要部件之一。管式炉所需的热量是通过燃料在燃烧器中燃烧得到的。性能优良的烧嘴不仅对炉子的热效率、炉管热强度和加热均匀性起着十分重要的作用，而且使炉体外形尺寸缩小，结构紧凑、燃料消耗低，烟气中NOX等有害气体含量低。烧嘴因其所安装的位置不同分为底部烧嘴和侧壁烧嘴。管式裂解炉的烧嘴设置方式可分为三种：一是全部由底部烧嘴供热；二是全部由侧壁烧嘴供热；三是由底部和侧壁烧嘴联合供热。按所用燃料不同，又分为气体燃烧器、液体（油）燃烧器和气油联合燃烧器。第13页，共22页，2023年，2月20日，星期四第14页，共22页，2023年，2月20日，星期四三、设备安全问题简介1.当裂解炉结焦时会出现以下不良现象：（1）裂解炉管管壁温度超过设计规定值。（2）裂解炉辐射段入口压力增加值超过设计值。（3）废热锅炉出口温度超过设计允许值，或废热锅炉进出口压差超过设计允许值。第15页，共22页，2023年，2月20日，星期四2．裂解炉和急冷锅炉的清焦清焦方法有停炉清焦和不停炉清焦法（也称在线清焦）。停炉清焦法是将进料及出口裂解气切断（离线）后，将裂解炉和急冷锅炉停车拆开，分别进行除焦，用惰性气体和水蒸汽清扫管线，逐渐降低炉温，然后通入空气和水蒸汽烧焦。第16页，共22页，2023年，2月20日，星期四

停炉清焦需3～4天时间，这样会减少全年的运转日数，设备生产能力不能充分发挥。不停炉清焦是一个改进。它有交替裂解法、水蒸汽法、氢气清焦法等。交替裂解法是使用重质原料（如轻柴油等）裂解一段时间后有较多的焦生成，需要清焦时切换轻质原料（如乙烷）去裂解，并加入大量的水蒸汽，这样可以起到裂解和清焦的作用。当压降减少后（焦已大部分被清除），再切换为原来的裂解原料。水蒸汽、氢气清焦是定期将原料切换成水蒸汽、氢气，方法同上，也能达到不停炉清焦的目的。对整个裂解炉系统，可以将炉管组轮流进行清焦操作。不停炉清焦时间一般在24小时之内，这样裂解炉运转周期大为增加。第17页，共22页，2023年，2月20日，星期四四、能源综合利用1.裂解的供热方式

直接供热：固体热载体法、液体热载体法、气体热载体法及部分氧化裂解法间接供热：管式炉裂解法世界上99％的乙烯生产采用管式炉裂解法第18页，共22页，2023年，2月20日，星期四2.节能措施a.提高裂解选择性就裂解炉设计而言，通过采用高温、短停留时间和低烃分压来提高乙烯收率，经过几十年的不断改进，目前已达较高的水平。近年设计的裂解炉，相同裂解原料的乙烯收率比70年代提高了15％～20％。裂解操作条件的改善，不仅大大降低了原料的消耗，也使乙烯生产能耗明显下降。第19页，共22页，2023年，2月20日，星期四b.提高裂解炉的热效率为提高裂解炉的热效率，通常采用方法如下：降低裂解炉的排烟温度其他条件不变时，裂解炉热效率与排烟温度直接相关。降低过剩空气系数为保证燃料的完全燃烧，裂解炉中需保持一定的过剩空气。减少炉体热损失炉体热损失一般为总热负荷的2．5％～4％。近年来，改进保温材料和保温设计，可使炉体热损失下降约25％。第20页，共22页，2023年，2月20日，星期四c.改善废热锅炉热量回收降低废热锅炉的出口温度，可增加高压蒸汽的副产量。但废热锅炉的出口温度受裂解气露点温度的限制。改善裂解选择性可降低裂解气的露点温度。缩短裂解气在废热锅炉人口端停留时间，不仅可改善裂