第四章 4.1 烃类热裂解(4学时)课件

4.1烃类裂解

热裂解过程的化学反应乙烯生产原料和操作条件管式炉裂解工艺流程裂解气的净化与分离裂解气压缩和分离系统能量利用裂解气的精馏分离系统第四章4.1烃类热裂解(4学时)工业上获得低级烯烃的方法是将烃类进行裂解。烃类裂解法是将石油烃原料（如天然气、炼厂气、轻油、煤油、柴油、重油等）经高温作用，使烃类分子发生断碳键或脱氢反应，生成相对分子质量较小的烯烃、烷烃和其他相对分子质量不同的轻质和重质烃类。裂解产品有乙烯、丙烯、丁烯。第四章4.1烃类热裂解(4学时)热裂解过程的化学反应

一次反应：由原料烃类热裂解生成乙烯和丙烯等低级烯烃的反应。二次反应：由一次反应生成的低级烃进一步反应生成多种产物，直至最后生成焦或碳的反应。是不希望的反应。

第四章4.1烃类热裂解(4学时)(1)烷烃热裂解烷烃热裂解的一次反应主要有：①脱氢反应：

CnH2n+2↔CnH2n+H2

②断链反应：

CnH2n+2↔CmH2m+CkH2k+2

烃类裂解过程的一次反应

第四章4.1烃类热裂解(4学时)正构烷烃于1000K裂解时一次反应的△G和△H第四章4.1烃类热裂解(4学时)不同烷烃脱氢和断链的难易，可以从分子结构中键能数值的大小来判断。①不论是脱氢还是断链反应都是强吸热反应，同碳数的烷烃，断链比脱氢容易；断链是不可逆反应，而脱氢是可逆反应。②在分子两端断链的优势比在分子中央要大，断链所得较小的分子主要是甲烷，较大的分子是烯烃。烷烃的相对稳定性随碳链的增长而降低。键在分子中央断裂的趋势随着烷烃链的增长而加强。③乙烷不发生断链反应，只发生脱氢反应，生成乙烯。而甲烷一般不易裂解。第四章4.1烃类热裂解(4学时)(2)环烷烃热裂解发生断链和脱氢，生成乙烯、丁烯、丁二烯、芳烃等如环己烷裂解:

第四章4.1烃类热裂解(4学时)环烷烃侧链的断裂比烃环断裂容易：第四章4.1烃类热裂解(4学时)环烷烃裂解反应规律：a侧链烷基比烃环易裂解，乙烯收率高。b脱氢比开环容易，生成芳烃可能性大。c长侧链的环烷烃断侧链时，首先在侧链的中央断裂，至烃环不带侧链为止；五元环比六元环较难开环。d环烷烃裂解反应难易程度：侧链环烷烃＞烃环，脱氢＞开环。原料中环烷烃含量增加，则乙烯收率下降，丙烯、丁二烯、芳烃收率增加。

第四章4.1烃类热裂解(4学时)(3)芳香烃热裂解断侧链脱氢脱氢缩合第四章4.1烃类热裂解(4学时)芳香烃的芳环热稳定性很大，在裂解反应时不易发生开芳环反应：a芳烃的脱氢缩合反应，生成稠环芳烃甚至结焦；b烷基芳烃的侧链发生断裂或脱氢反应，生成苯、甲苯和二甲苯；c芳香烃不宜作为裂解原料，因为不能提高乙烯收率，反而易结焦缩短运转周期；d各族烃的裂解难易程度：正构烷烃＞异构烷烃＞环烷烃(六元环＞五元环)＞芳烃第四章4.1烃类热裂解(4学时)烃类裂解过程的二次反应

(1)烯烃裂解如大分子烯烃裂解为小分子烯烃

第四章4.1烃类热裂解(4学时)(2)烯烃聚合、环化、缩合反应第四章4.1烃类热裂解(4学时)(3)烯烃加氢和脱氢反应，如

(4)烯烃分解生碳反应，如

第四章4.1烃类热裂解(4学时)烃类裂解反应机理

(1)链引发：烷烃引发主要是断裂C-C键，而对C-H键的引发较小。链引发反应的活化能较大，290～330KJ/mol范围。（2）链的增长反应：自由基的分解反应和自由基的夺氢反应。分解反应的活化能在120～178KJ/mol范围内，夺氢反应的活化能在29～45KJ/mol的范围内。两种链传递反应的活化能都比链引发的活化能小，而反应是生成烯烃的反应，能使小分子烯烃的收率增多，还可提高裂解反应的转化率。（3）链终止反应：自由基与自由基结合成分子的反应。

第四章4.1烃类热裂解(4学时)第四章4.1烃类热裂解(4学时)烃裂解反应动力学烃裂解可视为一级反应第四章4.1烃类热裂解(4学时)几种烷烃和烯烃裂解时的A和E值第四章4.1烃类热裂解(4学时)裂解原料和操作条件

裂解原料与特性参数表示裂解过程的几个常用指标操作条件对裂解的影响

第四章4.1烃类热裂解(4学时)裂解原料烃类裂解的目的主要是生产低级烯烃，如乙烯、丙烯、丁烯、异丁烯和丁二烯等产品。而生产这些产品的原料选择是一个重大的技术问题，原料选择的正确与否，对企业生产和国民经济的发展将产生重要影响。烃类裂解原料大致可分两大类：

第一类为气态烃，如天然气、油田伴生气和炼厂气；

第二类为液态烃，如轻油、柴油、原油、重油等。按密度可分为轻质烃和重质烃。一般认为乙烷、丙烷、丁烷、液化石油气属于轻质烃，石脑油、煤油、柴油、重油等属于重质烃。第四章4.1烃类热裂解(4学时)原料的特性参数影响烃裂解反应的因素：裂解条件(如温度、压力、烃分压)；裂解炉的型式和结构；原料特性。表征裂解原料的特性参数：族组成(PONA)

；

P-链烷烃(Paraffin)N-环烷烃(Naphthene)O-烯烃(Olefin)A-芳烃（Aromatics)PONA值常被用来判断其是否适宜作裂解原料的重要依据。第四章4.1烃类热裂解(4学时)

原料含氢量：原料含氢量是指原料中氢质量分数；碳氢比是指烃分子中碳质量与氢质量之比。原料含氢量与裂解性能关系：

氢含量愈低，乙烯收率越低，裂解性能愈差。

第四章4.1烃类热裂解(4学时)特性因素：反映原油及其馏分的化学组成特性的一种因数。K值越大，乙烯、丙烯的收率愈高。第四章4.1烃类热裂解(4学时)关联指数BMCI：用相对密度和平均沸点组合起来的参数BMCI值BMCI值愈小，乙烯收率愈高第四章4.1烃类热裂解(4学时)裂解过程的几个常用指标

（1）转化率：对于复杂的混合物，常以正戊烷的转化率表示石脑油、轻柴油等反应进行的程度。第四章4.1烃类热裂解(4学时)（2）体积增大率（3）产气率第四章4.1烃类热裂解(4学时)（4）动力学裂解深度函数：

动力学裂解深度函数定义KSF是从原料性质和反应条件两个方面来反映裂解深度的，以动力学的方法组合了原料的裂解反应动力学性质、温度、停留时间的关系。第四章4.1烃类热裂解(4学时)操作条件对裂解的影响

裂解温度的影响（1）影响一次产物分布：根据热力学分析得出，裂解温度高，平衡转化率高。（2）影响一次反应和二次反应的竞争。温度对一次裂解的影响第四章4.1烃类热裂解(4学时)第四章4.1烃类热裂解(4学时)

热力学分析：反应(1)是一次反应，反应式(2)、(3)是二次反应，其各反应的平稳常数与温度的关系如表。a从反应平衡常数分析，高温有利于乙烯的生成；b但裂解达到平衡时，产物主要是氢气和碳，因此，应控制一定的裂解深度。

第四章4.1烃类热裂解(4学时)动力学分析：

a提高温度有利于k1/k2，有利于一次反应。b温度升高，二次反应速度也加快，所以升高温度也能使焦的量增加。因此，当采用高温时必须相应减少停留时间，以减少结焦的量和生成乙炔的量。

第四章4.1烃类热裂解(4学时)高温-短停留时间是最佳组合。工程上限制温度限制炉管管壁温度受到炉管材质的限制。热强度限制随着停留时间的缩短，炉管热通量增加，热强度增大，管壁温度进一步上升。第四章4.1烃类热裂解(4学时)

停留时间的影响

(1)

停留时间的选择停留时间：指物料从反应开始到达某一转化率时，在反应器内经历的反应时间。a从热力学看，长的停留时间，有利于平衡，得不到烯烃。从动力学看，长的停留时间，有利于二次反应，有一最佳时间。因此有，高温-短停留时间。b原料不同，温度和停留时间也不一样。一般轻质烃的反应温度高些，停留时间长些；原料较重的烃反应温度要低些，停留时间短些。c提高反应温度和缩短反应时间，还与裂解装置性能和技术水平有关，也与废热回收技术等有关。第四章4.1烃类热裂解(4学时)表观停留时间

V-气态反应物(包括惰性稀释剂)的实际体积流量，m3/h。L-反应管长度；S-反应管截面积，VR-反应器容积。

第四章4.1烃类热裂解(4学时)平均停留时间

V╹-原料气(包括水蒸气)在平均反应温度和平均反应压力下的体积流量。近似计算第四章4.1烃类热裂解(4学时)

烃分压和稀释剂的影响

烃分压是指进入裂解反应管的物料中气相碳氢化合物的分压。热力学分析：裂解反应的一次反应是摩尔数增加的反应，所以压力降低有利于提高一次反应的平衡转化率。二次反应，尤其是聚合、缩合、结焦等二次反应是摩尔数减少的反应，降低压力有利于抑制二次反应。第四章4.1烃类热裂解(4学时)动力学分析压力对反应速度和反应选择性的影响：压力变化不影响反应速度常数，但影响反应物的浓度。由于一次反应（一级）和二次反应（高于一级）的反应级数不同，降低压力可提高一次反应对二次反应的选择性。降低压力可增大一次反应对二次反应的相对反应速度，有利于提高乙烯收率，减少结焦。工业过程采用什么方法来降低分压？第四章4.1烃类热裂解(4学时)稀释剂目的：降低分压。种类：水蒸汽、氢气、惰性气体优点：设备在常压或正压操作，安全性高，不会对以后压缩操作增加能耗。第四章4.1烃类热裂解(4学时)水蒸汽作稀释剂的优点易分离热容量大，使系统有较大的热惯性抑制硫对镍铬合金的腐蚀脱除结碳第四章4.1烃类热裂解(4学时)管式炉裂解工艺流程

管式裂解炉裂解气的急冷和急冷换热器管式炉的结焦与清焦

第四章4.1烃类热裂解(4学时)裂解设备分类按供热方式分为：间接传热与直接传热裂解的关键问题？裂解炉与急冷设备第四章4.1烃类热裂解(4学时)鲁姆斯炉(SRT炉)

SRT改进目标：使烃类在高温、短停留、低烃分压的操作条件下进行裂解反应，提高乙烯收率，延长炉子的使用周期，增加炉子的处理能力。措施：反应初期采用小管径(或在管内设置构件或使管成梅花形)；反应后期采用较大管径，增加管子的路数和组数，减小程数；炉管材质的改进，如HK-40改为HP-40，炉管管壁温度提高至1100℃。管式裂解炉第四章4.1烃类热裂解(4学时)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SRT-Ⅰ型裂解炉第四章4.1烃类热裂解(4学时)第四章4.1烃类热裂解(4学时)SRT炉的结构与改进炉型:烧嘴侧壁无焰烧嘴→侧壁烧嘴与底部烧嘴结合盘管结构:炉管的排列、结构、管径、材质多程→双程，减少结焦部位，延长操作周期光管→带翅片，降低管内热阻，延长清焦周期等径→分支，增大比表面积，传热强度增加

变径，缓解管内压力增加HK40→HP40提高热强度第四章4.1烃类热裂解(4学时)超选择性裂解炉USX单套式和TLX管壳式急冷串联第四章4.1烃类热裂解(4学时)毫秒型裂解炉MSFa裂解炉管由单排直管组成，仅一程，管径为25～

30mm，热通量大，使物料在炉管内停留时间可缩短到0.05～0.1s。以石脑油为裂解原料时，乙烯单程收率可提高到32％～35％，比其它炉型高。b对原料适应性广，如从乙烷到重质油均可作为原料。c由于是一根管(一组)不设弯头，所以阻力小、不易结焦，炉管的组数多(每台)，生产能力大。d此炉需要解决流量均匀分配问题，以及耐高温管材和耐高温的耐火材料问题。第四章4.1烃类热裂解(4学时)豪秒裂解炉系统第四章4.1烃类热裂解(4学时)毫秒裂解炉炉管组第四章4.1烃类热裂解(4学时)裂解气的急冷和急冷换热器

急冷：从裂解管出来的裂解气含有烯烃和大量的水蒸气，温度为727—927℃，烯烃反应性强．若任它们在高温下长时间停留，会继续发生二次反应，引起结焦和烯烃的损失，因此必须使裂解气急冷以终止反应。1.间接急冷：回收高品位热能，产生高压蒸汽驱动三机。同时终止一次反应。2.直接急冷：急冷剂用油或水，急冷下来的油水密度相差不大、分离困难、污水量大，不能回收高品位的热能。近代裂解装置都是先用间接急冷，后用直接急冷、最后用洗涤的办法。

为减少结焦倾向，应控制两个指标。一是停留时间，一般控制在0.04s以内；二是裂解气出口温度，要求高于裂解气的露点。第四章4.1烃类热裂解(4学时)第四章4.1烃类热裂解(4学时)辽化二级急冷技术第一急冷锅炉：选用入口端带引射蒸汽的套管式换热器，特点是裂解气第一急冷器直接与裂解炉辐射炉管出口Y型管道相接，由于裂解气在第一急冷器中质量流速大，能在极短的时间内(大约30µs)，把裂解气急冷至600℃以下，终止二次反应，保证烯烃收率；第二急冷器：采用薄管板管壳式结构，管程走裂解气，由于第二急冷器设计合理，即使在轻柴油裂解时也不至严重结焦。

第四章4.1烃类热裂解(4学时)USX单套管式急冷换热器第四章4.1烃类热裂解(4学时)急冷换热器

先进行油急冷，再发生高压蒸汽进一步冷却裂解气的一种急冷锅炉。急冷油由上部送入，部分沿内壁流下并形成油膜，可防止结焦和污物粘附在器壁上。

第四章4.1烃类热裂解(4学时)管式炉的结焦与清焦

结焦的表现1.裂解炉辐射盘管管壁温度超过设计值；2.裂解炉辐射段入口压力增加值超过设计值；或急冷换热器出口温度、进出口压力超过设计值。清焦方法（1）停炉清焦将进料及出口裂解气切断后，用惰性气体或水蒸气清扫管线，逐渐降低炉管温度，然后通入空气和水蒸气烧焦。反应为第四章4.1烃类热裂解(4学时)在线清焦法：交替裂解法和水蒸气、空气清焦法；1.交替法：是当重质烃原料裂解时(如柴油等)，裂解一段时间后有较多焦量需清焦，此时切换轻质烃(如乙烷)去裂解，并加入大量水蒸气清焦，当压降减小后再切换原来的原料。2.水蒸气、氢气清焦法：是定期将原料切换成水蒸气、氢气。其特点是也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。轻柴油裂解工艺流程图

第四章4.1烃类热裂解(4学时)轻柴油裂解工艺流程图第四章4.1烃类热裂解(4学时)裂解气的净化与分离

净化与分离过程流程排列是可以变动的，可组成不同的分离流程，各种不同分离流程均由三大系统组成。

(1)气体的净化系统：排除对后操作的干扰和提纯产品，脱除杂质的系统。脱除酸性气体、脱水、脱炔和脱CO等。

(2)压缩和冷冻系统：保证加压、降温，为分离创造条件的系统。

(3)精馏分离系统：采用一系列精馏塔，以便分离出乙烯、丙烯等产品和烃馏分。

第四章4.1烃类热裂解(4学时)分离方法深冷分离法

利用裂解气中各烃的相对挥发度不同，采用-100℃以下的低温冷凝除氢和甲烷外的烃，然后进行多组分精馏分离。具有技术先进，分离效果好，产品纯度高等优点，适合于大规模生产。油吸收精馏分离法采用C3、C4或芳烃作吸收剂，在-70℃将C2以上馏分吸收，再进行精馏分离。这种方法能耗低，工艺流程简单，设备投资省。但产品收率低（特别是乙烯），纯度不高，达不到聚合级要求。吸附分离法络合分离法第四章4.1烃类热裂解(4学时)深冷分离流程示意图第四章4.1烃类热裂解(4学时)酸性气体脱除

主要指CO2和H2S，少量有机硫化物COS、CS2、RSH、RSR´、H2S主要来源于原料，另一部分是由裂解原料中所含的有机硫化物在高温裂解过程中与氢发生氢解生成的。例如

工业上已采用的吸收剂有NaOH溶液、乙醇胺溶液、N-甲基吡咯烷酮等。第四章4.1烃类热裂解(4学时)碱洗法原理

工业上采取什么流程？第四章4.1烃类热裂解(4学时)两段碱洗工艺流程碱洗塔操作条件：压力：1.0～2.0MPa；温度：40℃；补充碱液浓度18-20％；Ⅱ段碱液5%-7%；Ⅲ段碱液2%-3%；第四章4.1烃类热裂解(4学时)乙醇胺法

当裂解气中含硫量较高时，用碱NaOH洗，碱液不能回收，且耗碱量大，在这种情况下可采用乙醇胺法或其它吸收法。第四章4.1烃类热裂解(4学时)在常温加压下吸收，低压下加热再生。特点：再生吸收剂，循环使用；可逆反应：温度低、压力高时反应向右进行，吸收酸性气体，放热；当温度高、压力低时反应向左进行，吸热。不宜处理含COS量较高的气体：醇胺与COS反应不能再生；醇胺吸收剂在较高温度下易挥发和分解，循环使用能耗大；醇胺吸收剂较贵。第四章4.1烃类热裂解(4学时)乙醇胺脱除酸性气体工艺流程

1-冷却器；2-吸收塔；3-汽油、胺分离器；4-汽提塔；5-冷却器；6、7-分离罐；8-回流泵；9、10-再沸器；11-胺液泵；12、13-换热器；14-冷却器；第四章4.1烃类热裂解(4学时)裂解气脱水

水的来源：裂解原料配入一定比例的稀释蒸汽进行裂解；急冷过程的水洗，再加上碱洗塔上部的水洗等操作步骤，所以裂解气中带水。危害：当裂解气的分离采用深冷法时，在低温下水能结成冰，并与轻质烃形成固体结晶水合物。在一定的温度压力下，水与烃类形成白色结晶水合物，如形成CH4·6H2O、C2H6·7H2O、C3H8·8H2O等。低温下形成的结晶水合物粘附在设备和管道上，增大动力消耗，堵塞设备和管道。第四章4.1烃类热裂解(4学时)脱水方法冷冻法、吸收法、吸附法。现在广泛采用的方法是吸附法，吸附剂有硅胶、活性氧化铝、活性铁、钒土、分子筛等。裂解气脱水常用A型分子筛。它的孔径大小比较均匀，有较强的吸附选择性，如3A分子筛只能吸附水不吸附乙烷，4A分子筛能吸附水、乙烷，所以裂解气脱水常用3A分子筛。分子筛吸附水蒸气的容量，对温度变化很敏感。吸附水是放热过程，所以低温有利于吸附，一般控制温度为常温，高温则有利于脱附，一般控制温度在80～120℃下脱附水，进行分子筛的再生。第四章4.1烃类热裂解(4学时)裂解气干燥与分子筛再生第四章4.1烃类热裂解(4学时)炔烃脱除原因：1.含量要求：裂解气中含有少量炔烃，如乙炔、丙炔以及丙二烯等，在聚乙烯生产中，要求乙炔＜10-6、甲基乙炔＜5×10-6。2.工艺要求：在高压聚乙烯生产中，由于乙炔的积累。使乙烯分压降低，乙炔分压升高，当乙炔分压过高时可引起爆炸。催化加氢脱炔法反应原理：含有炔烃的裂解气，在催化剂的存在下进行选择加氢，乙炔转化为乙烯或乙烷从而达到脱除乙炔的目的。其反应为第四章4.1烃类热裂解(4学时)(1)(2)(3)(4)第四章4.1烃类热裂解(4学时)热力学分析

由热力学数据可知K2＞＞K1，所以(2)比(1)有利。动力学分析：已知反应(1)、反应(2)各自单独进行时，反应(3)比(1)约快10－100倍，表示乙烯的消失比生成更为迅速。第四章4.1烃类热裂解(4学时)要使乙炔进行选择性加氢，必须采用选择性良好的催化剂。催化剂必须满足下列几项要求：

催化剂对乙炔的吸附能力应大于对乙烯的吸附能力；能促进吸附的乙炔加氢生成乙烯的反应；乙烯在催化剂上的脱附速度大于乙烯进一步加氢生成乙烷的速度加氢脱炔催化剂催化剂对不饱和烃有化学吸附能力的性质，与其活性组分原子的电子构型有关，其最外电子层有d带空位的都有此能力，元素周期表Ⅷ族元素有此特点，常用的催化剂有：常用的为Pd/a-Al2O3、Ni-Co/a-Al2O3。第四章4.1烃类热裂解(4学时)加氢脱炔工艺(1)前加氢脱炔：在脱甲烷塔前进行加氢脱炔，称前加氢脱炔。不用外供氢；流程简单；氢气量不易控制，氢气过量可使脱炔反应的选择性降低；处理的气体组成复杂，对催化剂的要求就高。(2)后加氢脱炔：在脱甲烷塔之后进行加氢脱炔，称后加氢脱炔。脱炔用的H2得外供，流程复杂；处理的气体组成简单，反应器体积小；易控制H2与炔烃的比例，使选择性提高，有利于乙烯收率提高；催化剂不易中毒，使用寿命长，产品纯度高。第四章4.1烃类热裂解(4学时)双段绝热床后加氢工艺流程

1-脱乙烷塔；2-再沸器；3-冷凝器；4-回流罐；5-回流泵；6-换热器；7-加热器；8-加氢反应器；9-段间冷却器；10-冷却器；11-绿油吸收塔；12-绿油泵第四章4.1烃类热裂解(4学时)裂解气压缩压缩的目的：增加压力，提高沸点，减少冷剂量。分离压力高时，其分离温度也就提高了，并多耗压缩功；反之，多耗制冷功。分离压力高时，使精馏塔釜温升高，易引起重组分聚合，并使烃类的相对挥发度降低，增加分离困难，低压则相反。

分离压力/MPa3.0一4.00.6-1.00.15-0.3分离温度/℃-96-130-140第四章4.1烃类热裂解(4学时)裂解气的多段压缩

裂解气的压缩过程属于绝热压缩类型。节约压缩功:段数越多，越接近等温压缩，消耗的压缩功就愈小。降低出口温度：采用分段压缩可降低压缩比P2/P1，而且段间设置冷却器使T1降低，因此T2也就降低了，聚合反应也不易发生。段间净化分离：一般压缩机出口温度不高于100℃，段间设置冷凝器，可把裂解气中的重质烃和水蒸气冷凝下来，减少分离系统和干燥器的负荷。多段压缩同时可满足工艺要求，例如在段间可插入脱除酸性气体、前脱丙烷、分子筛脱水等操作。第四章4.1烃类热裂解(4学时)制冷和复叠制冷制冷原理：含压缩、冷凝、节流膨胀、蒸发四个过程。为保证分离制冷系统的安全，不使系统中渗漏空气，—般制冷循环是在正压下进行。制冷剂的性质第四章4.1烃类热裂解(4学时)制冷剂的选择：根据常压下的沸点选择，制冷温度相同时，不要选择制冷温度范围低的冷剂制冷，消耗的功大。当制冷温度和制冷量相同时，要选制冷剂蒸发潜热大的。这样，制冷剂用量就少，而且压缩功也小，节流膨胀体积也小。在固定的蒸发温度下，制冷剂应选蒸发压力较高的，而且在固定冷凝温度下，其冷凝压力要低，这样可减少压缩功。制冷剂在蒸发时，比容较小的为宜，体积小压缩功就小。制冷剂要选无毒、无腐蚀、稳定性好、安全性好、不易燃、不易爆、价格低的。

第四章4.1烃类热裂解(4学时)氨或丙烯的冷冻循环可以和乙烯的制冷循环复叠起来组成复叠制冷，称二元复叠制冷。可获得-100℃的低温。氨或丙烯的冷冻循环与乙烯的制冷循环、与甲烷的制冷循环复叠起来，构成三元制冷循环。可获得-160℃的低温。

乙烯-丙烯复叠制冷循环第四章4.1烃类热裂解(4学时)甲烷-乙烯-丙烯复叠制冷系统第四章4.1烃类热裂解(4学时)

所谓“热泵”，是通过做功将低温热源的热量传送给高温热源的供热系统。在蒸汽压缩制冷循环中将冷凝器作为加热器使用，利用制冷剂供热，也称为热泵。如：低温精馏塔的再沸器作为热泵的冷凝器。当塔顶和塔釜温度高于环境温度时，不用热泵。可用江河水做冷剂，经济。当塔顶和塔釜温差大时，不用热泵。当塔顶、塔釜温度低于环境温度，而且温差较小时(一般不大于20℃)，用热泵较经济合理。制冷循环中制冷剂冷凝温度与塔釜温度之差也不能太大，否则消耗的功大。热泵第四章4.1烃类热裂解(4学时)丙烯制冷系统的热泵方案第四章4.1烃类热裂解(4学时)多级蒸气压缩制冷循环系统可制取16℃，-5℃，-24℃，-40℃的冷量第四章4.1烃类热裂解(4学时)中间冷凝器和中间再沸器

精馏塔内物料温度自上而下逐渐升高，顶温最低、釜温最高、当顶温低于环境温度而釜温高于环境温度时，在精馏段设置中间冷凝器，可用温度比塔顶回流冷凝器稍高的较廉价的冷剂作冷源，代替塔顶低温度级位的冷剂提供的冷量。在提馏段设置中间再沸器，可用温度比塔釜再沸器稍低的廉价的热剂作热源。也节省能量。当塔釜温度低于环境温度时，设置中间再沸器回收冷量，可以回收比塔釜更低温度的冷量。

第四章4.1烃类热裂解(4学时)非绝热精馏塔示意图第四章4.1烃类热裂解(4学时)裂解气深冷分离流程顺序分离流程、前脱乙烷流程和前脱丙烷流程。

丙烯与丙烷(丙烯塔)难于分离，乙烯与乙烷较难分离，其它塔的相对挥发度较大，易分离；采用先易后难的分离顺序。即先分离不同碳原子的烃，最后分离同碳原子。此流程采用后加氢脱炔，但因其中含有大量C4馏分，在加氢过程中会放出大量热量，容易引起飞温失控C4馏分中含有大量丁二烯时，不宜采用此法。顺序分离流程第四章4.1烃类热裂解(4学时)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-绿油塔第四章4.1烃类热裂解(4学时)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；5-乙烯塔；6-脱丙烷塔；7-丙烯塔；8-脱丁烷塔；9-加氢脱炔反应器；10-冷箱第四章4.1烃类热裂解(4学时)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-丙烯烷塔；9-加氢脱炔反应器；10-冷箱第四章4.1烃类热裂解(4学时)三种流程比较共同点①都是采用先易后难的分离方案；②都是把出产品的乙烯塔与丙烯塔并联安排，并且排在最后，作为二元组分精馏处理。不同点①精馏塔的排列顺序不同；②加氢脱炔的位置不同；③冷箱的位置不同。第四章4.1烃类热裂解(4学时)裂解气分离系统主要评价指标乙烯回收率评价分离装置是否先进的重要技术经济指标能量的综合利用水平确定单位产品的能耗第四章4.1烃类热裂解(4学时)乙烯物料平衡图第四章4.1烃类热裂解(4学时)深冷分离系统能量消耗脱甲烷塔占52%乙烯塔占36%第四章4.1烃类热裂解(4学时)脱甲烷塔将裂解气中比乙烯轻的组分(如H2、CH4)从塔顶分出，把比乙烯重的组分(C2H6、C3+C4+)烃分出。此塔既要求耐低温，又要求耐高压(高压法)，这样的设备材质、制造要求较高，费用高。关键组分为CH4和C2H4，可以看成二元系统，在裂解气组成一定的情况下，温度和压力的确定取决于系统的气-液相平衡性质。相同压力相同温度下，乙烯在塔顶尾气中的含量，随H2与CH4之比的增加而增加。第四章4.1烃类热裂解(4学时)高压法的脱甲烷塔顶温度为-96℃左右，压力为3.1-3.8MPa；节约制冷的能量消耗：压力高，分离温度高，制冷系统可采用乙烯冷剂。当脱甲烷塔顶尾气压力高时，可借助高压尾气的自身膨胀获得额外的降温，比用CH4、

H2