乙烯生产-管式炉裂解流程

管式炉裂解工艺流程炉体的型式及管式裂解炉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、蒸汽加热管辐射室：布置裂解管，其室、顶、底、侧壁有烧嘴

（二）管式炉的基本结构和炉型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

管式炉的基本结构尽管管式炉有不同型式，但从结构上看，总是包括对流段（或称对流室）和辐射段（或称辐射室）组成的炉体、炉体内适当布置的由耐高温合金钢制成的炉管、燃料燃烧器等三个主要部分，以及管架、炉架、炉墙等附设构件炉管炉体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。底部烧嘴侧壁烧嘴烧嘴构造管式裂解炉的炉型

（二）管式裂解炉的炉型1.鲁姆斯裂解炉2.凯洛格毫秒裂解炉3.USC裂解炉SRT型裂解炉即短停留时间炉，是美国鲁姆斯（Lummus）公司于1963年开发，1965年工业化，以后又不断地改进了炉管的炉型及炉子的结构，先后推出了SRT－Ⅰ～Ⅵ型裂解炉，该炉型的不断改进，是为了进一步缩短停留时间，改善裂解选择性，提高乙烯的收率，对不同的裂解原料有较大的灵活性。

SRT型炉是目前世界上大型乙烯装置中应用最多的炉型。中国的燕山石油化工公司，扬子石油化工公司和齐鲁石油化工公司的乙烯生产装置均采用此种裂解炉。超短停留时间裂解炉简称USRT炉，是美国凯洛（Kellogg）公司在60年代开始研究开发的一种炉型。1978年开发成功，在高裂解温度下，使物料在炉管内的停留时间缩短到0.05～0.1秒（50～100毫秒），所以也称为毫秒裂解炉。毫秒炉由于管径较小，所需炉管数量多，致使裂解炉结构复杂，投资相对较高。因裂解管是一程，没有弯头，阻力降小，烃分压低，因此乙烯收率比其它炉型高。我国兰州石化公司采用此技术。超选择性裂解炉简称USC炉。它是美国斯通－韦伯斯特（Stone&Webster）公司在70年代开发的一种炉型，USC裂解技术是根据停留时间、裂解温度和烃分压条件的选择，使生成的产品中乙烷等副产品较少，乙烯收率较高而命名的。短的停留时间和低的烃分压使裂解反应具有良好的选择性。中国大庆石油化工总厂以及世界上很多石油化工厂都采用它来生产乙烯及其联产品。

目前，工业装置中所采用的管式炉裂解技术有十几种，除以上介绍的外，还有KTI公司的GK裂解炉，Linde公司的LSCC型裂解炉等。我国在20世纪90年代，北京化工研究院、中国石化工程建设公司、兰州化工机械研究院等单位对裂解炉技术进行深入研究和消化吸收，相继开发了多种具有同期世界先进水平的高选择性CBL裂解炉，并在辽化、齐鲁石化、吉化、抚顺石化、燕化、天津乙烯和中原乙烯建成投产了9台CBL－Ⅰ、CBL－Ⅱ、CBL－Ⅲ和CBL－Ⅳ型炉，主要技术经济指标与同期国际水平相当。管式炉裂解工艺流程裂解的工艺流程及裂解炉的发展方向

裂解工艺流程图四大系统：原料油供给、预热系统裂解、高压水蒸汽系统急冷油、燃料油系统急冷水、稀释水蒸汽系统裂解炉发展方向原料范围加宽，单程乙烯收率高，炉子热效率不断提高。工艺条件：停留时间不断缩短，反应温度逐渐提高；催化裂解(荷兰：KTI)。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。生产规模大型化；单套装置大型化；公用工程岛。管式炉裂解工艺流程裂解气的急冷及裂解炉的结焦与清焦裂解气的急冷目的：①回收高温热能，产生高压蒸汽②终止二次反应方法：①直接急冷（用油或水）②间接急冷急冷换热器：双套管USX式是裂解装置五大关键设备之一裂解过程对管式炉的要求适应多种原料的灵活性；炉管热强度高；炉子热效率高；炉膛温度分布均匀;生产能力大；运转周期长。

2.急冷设备

裂解气的急冷直接急冷急冷换热器间接急冷从裂解炉出来的裂解气是富含烯烃的气体和大量的水蒸汽，温度727～927℃，烯烃反应性很强，若任它们在高温下长时间停留，仍会发生二次反应，引起结焦、烯烃收率下降及生成经济价值不高的副产物，因此需要将裂解炉出口高温裂解气尽快冷却，以终止其裂解反应。采用间接急冷的目的是回收高品位的热量，产生高压水蒸汽作动力能源以驱动裂解气、乙烯、丙烯的压缩机、汽轮机发电及高压水泵等机械，同时终止二次反应。直接急冷用急冷剂与裂解气直接接触，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量。急冷废热锅炉。汽包油洗水洗油洗的作用一是将裂解气继续冷却，并回收其热量；二是使裂解气中的重质油和轻质油冷凝洗涤下来回收，然后送去水洗。

水洗的作用一是将裂解气继续降温到40℃左右，二是将裂解气中所含的稀释蒸汽冷凝下来，并将油洗时没有冷凝下来的一部分轻质油也冷凝下来，同时也可回收部分热量。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。当出现下列任一情况时，应进行清焦：（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。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。其化学反应为：C＋O2→CO2C+H2O→CO+H2CO+H2O→CO2+H2

裂解炉和急冷锅炉的清焦裂解气的净化与分离

裂解气的净化与分离

裂解气的组成及分离方法组成：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。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%。裂解气分离方法简介

裂解气的提浓、提纯工作，是以精馏方法完成的。分离过程的主要矛盾是如何将裂解气中的甲烷和氢气先行分离。精馏方法要求将组分冷凝为液态。氢气常压沸点为－263℃、甲烷-161.5℃，很难液化，碳二以上的馏分相对地比较容易液化(乙烯沸点－103.68℃）。因此，裂解气在除去甲烷、氢气以后，其它组分的分离就比较容易。工业生产上采用的裂解气分离方法，主要有深冷分离和油吸收精馏分离两种。裂解气的净化与分离裂解气的净化与分离压缩机：离心式或往复式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。制冷

深冷分离裂解气需要把温度降到-100℃以下。为此，需向裂解气提供低于环境温度的冷剂。获得冷量的过程称为制冷。深冷分离中常用的制冷方法有两种：冷冻循环制冷和节流膨胀制冷。冷冻剂：

冷冻剂本身物理化学性质决定了制冷温度的范围。如液氨降压到0.098MPa时进行蒸发，其蒸发温度为-33.4℃，如果降压到0.011MPa，其蒸发温度为-40℃。但是在负压下操作是不安全的。因此，用氨作冷冻剂，-40℃的低温都不能获得。所以要满足深冷分离，获得-100℃的低温，必须用沸点更低的气体作为冷冻剂。冷冻剂：

工业上常用的冷冻剂种类较多，在石油化工深冷分离中使用最广泛的是氨、丙烯和乙烯等。对乙烯装置而言，乙烯和丙烯为本装置产品，已有贮存设施，且乙烯和丙烯已具有良好的热力学特性，因而均选用乙烯和丙烯作为制冷剂。在装置开工初期尚无乙烯产品时，可用混合C2馏分代替乙烯作为制冷剂，待生产出合格乙烯后再逐步置换为乙烯。裂解气的净化与分离裂解气的净化与分离

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。深冷操作的系统组成2、气体净化系统

1、压缩冷冻系统3、低温精馏分离系统

为了排除对后继操作的干扰，提高产品的纯度，通常设置有脱酸性气体、脱水、脱炔和脱一氧化碳等操作过程。

该系统的任务是加压、降温，以保证分离过程顺利进行。

这是深冷分离的核心，其任务是将各组分进行分离并将乙烯、丙烯产品精制提纯。它由一系列塔器构成，如脱甲烷塔，乙烯精馏塔和丙烯精馏塔等。深冷分离技术裂解气的多段压缩技术原理：根据物质的沸点