乙烯的生产-管式炉裂解工艺流程的组织

石油化工产品生产技术项目二乙烯的生产知识点1：管式炉的选择管式炉裂解工艺流程的组织任务四管式炉裂解工艺是目前较成熟的生产乙烯工艺技术，我国近年来引进的裂解装置都是管式裂解炉。管式炉裂解技术的反应设备是裂解炉，它既是乙烯装置的核心，又是挖掘节能潜力的关键设备。管式炉的选择1.管式炉的基本结构裂解炉有哪几部分组成？炉体（对流室、辐射室），炉管，燃烧器。对流室安装原料预热管的作用是什么？预热进入炉管的反应原料。在对流室中部还设有稀释蒸气入口管，目的是什么？降低烃分压。辐射室安装一定适量的烧嘴，目的是什么？燃料燃烧提供热量，供给裂解反应。裂解炉特点总结管式炉特点：停留时间短；低烃分压；高炉温。2.管式炉的炉型目前国外一些代表性的裂解炉型有美国鲁姆斯（Lummus）公司的SRT（ShortResidenceTime）型炉；美国斯通韦勃斯特的超选择性USC型炉；美国凯洛格（Kellogg）公司的USRT超短停留时间毫秒炉，日本三菱油化公司的倒梯台式炉等。国内大都采用的鲁姆斯公司的SRT炉型和凯洛格公司的USRT炉型。2.管式炉的炉型

SRT-I型裂解炉结构图1-炉体；2-油气联合烧嘴；3-气体无焰烧嘴；4-辐射段炉管（反应管）；5-对流段炉管；6-急冷锅炉2.管式炉的炉型

SRT型裂解炉辐射段炉管排布形式2.管式炉的炉型从表2-10可以看出裂解炉设计的改进一直未中断。为了提高裂解温度并缩短停留时间,改进辐射段炉管的排布形式、管径结构、炉管材质都是有效的手段。发展中相继出现了多程等管径、分支变管径、双程分支变管径等不同结构的辐射盘管。材质过去采用主要成分为含镍20%、铬25%的HK-40合金钢(耐1050℃高温),以后改用含镍35%、铬25%的HP-40合金钢(耐1100℃高温)。美国Shaw集团的石-韦公司(S&W,Stone&Webster)拟使陶瓷炉乙烯生产技术实现工业化。陶瓷炉将是裂解炉技术发展的一个飞跃,可超高温裂解,大大提高裂解苛刻度,且不易结焦。采用陶瓷炉,乙烷制乙烯转化率可达90%,而传统炉管仅为65%~70%。2.管式炉的炉型为了推进大型石化装备国产化率,中国石化集团公司与美国鲁姆斯公司合作开发了两种裂解炉型:一种是以中国石化CBL裂解技术为基础的裂解炉(命名为SL-Ⅰ型炉);另一种是以鲁姆斯公司SRT-Ⅵ型炉技术为基础的裂解炉(命名为SL-Ⅱ型炉)。总体来看,现今新裂解炉的开发有两种趋势：一是开发大型裂解炉；二是开发新型裂解炉,进一步推进超高温、短停留裂解,提高乙烷制乙烯的转化率,并防止焦炭生成。思考题炉管排布形式的发展与烃类裂解乙烯收率有何关系?石油化工产品生产技术项目二乙烯的生产知识点3：管式炉裂解工艺流程管式炉裂解工艺流程的组织任务四1.管式炉裂解工艺流程的组织管式炉裂解的工艺流程包括原料供给和预热、对流段、辐射段、高温裂解气急冷和热量回收等几部分。不同裂解原料和不同热量回收,形成各种不同的工艺流程。1.管式炉裂解工艺流程的组织2.热裂解过程中三个相态的“产物”气相产物裂解气含目的产物乙烯、丙烯。液相产物裂解汽油：烃类裂解副产的裂解汽油包括C5至沸点204℃以下的所有裂解副产物，作为乙烯装置的副产品。裂解燃料油：烃类裂解副产的裂解燃料油是指沸点在200℃以上的重组分。裂解轻质燃料油：沸程在200-360℃的馏分，相当于柴油馏分，但大部分为杂环芳烃,其中烷基萘含量较高，可作为脱烷基制萘的原料（可返回循环器循环使用）。裂解重质燃料油：沸程在360℃以上的馏分，相当于常压重油馏分。除作燃料外，由于裂解重质燃料油的灰分低，是生产碳黑的良好原料（一部分做急冷油）。固相产物焦与碳（不希望发生）。石油化工产品生产技术项目二乙烯的生产知识点2：急冷系统管式炉裂解工艺流程的组织任务四通过裂解炉产生的裂解气要迅速离开反应区,因为裂解炉出口的高温裂解气在出口温度条件下将继续进行裂解反应，使二次反应增加，乙烯损失随之增加，故需将裂解炉出口的高温裂解气加以急冷，当温度降到650℃以下时，裂解反应基本终止。一、急冷系统概述①终止裂解反应②回收高温热能，产生高压蒸汽二、急冷的目的和方式1、急冷的目的①直接急冷：冷却介质（水、油）与裂解气直接接触a:根据裂解原料的不同，急冷方式也有所不同如裂解原料为气体，则适合的急冷方式为“水急冷”；而裂解原料为液体时，适合的急冷方式为“先油后水”。2、急冷的方式二、急冷的目的和方式2、急冷的方式油急冷水急冷急冷油直接接触作用：继续冷却裂解气并回收其热量；先行冷凝回收裂解气中的重质油和轻质油。急冷水直接接触作用：将裂解气继续降温到40℃左右；冷凝回收裂解气中所含有的稀释蒸汽，以及油洗时未能冷凝回收的部分轻质油，同时也可回收部分热量。b:直接急冷介质比较二、急冷的目的和方式2、急冷的方式②间接急冷急冷废热锅炉（急冷换热器（常以TLE或TLX表示）与汽包构成的发生蒸汽系统）用换热器回收大量的热量，冷却介质用高压热水。二、急冷的目的和方式2、急冷的方式③急冷方式比较直接急冷间接急冷设备费用少；操作简单传热效果好产生大量含油污水,难分离不能回收高品位的热能回收高品位的热能不如直接方式中冷热物流接触空间大无污水能量利用合理结焦比较严重设置原则：一般先间接急冷，即裂解产物先进急冷换热器，后直接急冷，即油洗和水洗来降温。三、急冷换热器1、急冷要求（设备作用）快速降温终止裂解反应,即在极短时间（0.01～0.1s内）骤降到露点温度附近,传热强度约达418.7MJ/m2h左右。操作苛刻。（在一定压力下第一滴液体析出时的平衡温度）裂解装置五大关键设备之一2、急冷换热器管内外介质管内:裂解气，压力约低于0.1MPa,温度高达800~900℃；管外:高压热水,压力约为11~12MPa,出口温度为320~326℃管内外存在较大压差及温差,故其材质及结构均较特殊,不同于普通换热器。三、急冷换热器3、汽包作用：产生高压热水。高压热水压力约为11~12MPa选用高压热水原因:潜热换热效果强于显热;压力升高沸点升高。4、急冷锅炉必须具备的性能①高质量流速：裂解气要很快通过急冷锅炉,以免重组分和二次反应物在管壁上沉积,使轻微结焦。质量流速最好在60~110kg/(m2·s)。②高水压：通过提高水和蒸汽压力,在换热过程中管壁温度不致降到裂解气的露点温度以下,同时可使结焦轻微,目前采用的压力一般在8.33~11.8MPa。③短停留时间：急冷锅炉的管子太长,不仅会使出口温度太低,而且阻力降太大,会影响裂解深度,一般急冷锅炉的停留时间应控制在0.05s左右。冷却温度控制不低于裂解气露点温度、控制停留时间0.04s以下都可减少急冷换热器结焦。四、结焦与清焦结焦原因：裂解和急冷过程中不可避免的会发生二次反应，最终会结焦，并且积附在裂解炉管的内壁上和急冷锅炉换热管的内壁上。结焦相关因素：裂解深度、温度、烃分压、原料的轻重。结焦危害：随着裂解炉运行时间的延长，焦的积累量不断的增加，有时结成坚硬的环状焦层，使炉管内径变小，阻力增大，使进料压力增加；另外由于焦层导热系数比合金钢低，有焦层的地方局部热阻大，导致反应管外壁温度升高,一是增加了燃料消耗，二是影响反应管的寿命,同时破环了裂解的最佳工况。（处理办法:炉管结焦到一定程度时及时清焦）四、结焦与清焦裂解炉和急冷锅炉的清焦方法：①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。（周期较长，操作繁琐）②在线清焦法不停炉清焦是一个改进。它有交替裂解法、水蒸汽法、空气清焦法等（周期短，节能）③其它方法：加入助剂，起到抑制作用。在裂解炉进行清焦操作时，废热锅炉均在一定程度上可以清理部分焦垢，管内焦炭不能完全用燃烧方法清除，所以一般需要在裂解炉1～2次清焦周期内对废热锅炉进行水力清焦