乙烯生产工艺流程组织-管式炉裂解工艺流程的组织

项目五：生产工艺流程组织任务二

管式炉裂解工艺流程的组织裂解单元原则流程图任务二管式炉裂解工艺流程的组织原料预热器裂解炉急冷器油冷塔裂解燃料油水冷塔裂解气去压缩沉降槽水裂解汽油155℃180℃水蒸气540℃800℃τ=0.5s450℃～550℃230℃185℃急冷油109℃裂解汽油、裂解气和水蒸气入底部40℃冷却水37℃80℃N=23N=16一.裂解单元原则流程图原料烃的裂解采用高的裂解温度、短的停留时间和较低的烃分压，产生的裂解气要迅速离开反应区，并加以急冷，以获得较高的乙烯产率。因为高温裂解气在出口温度条件下会继续进行裂解反应。二次反应增加，乙烯会损失，所以需要将高温裂解气急冷，当温度降到650℃以下时，裂解反应才基本终止。因此烃类热裂解的主要设备包括裂解炉和裂解气急冷设备。任务二管式炉裂解工艺流程的组织二.管式裂解炉裂解炉作为生产乙烯的关键设备，在最近30年来得到了迅速发展，其中管式裂解炉的发展尤为迅速，现在世界乙烯产量的99%以上是用管式裂解炉生产的。管式炉裂解炉是乙烯装置的核心，裂解原料在裂解炉管内迅速升温并在高温下进行裂解反应，产生裂解气。裂解炉是反应器与加热炉融为一体的设备，不仅提供反应的高温，还是反应的场所。任务二管式炉裂解工艺流程的组织三.裂解炉的工作原理裂解炉的作用就是通过加热，使裂解原料反应生成含有乙烯、丙烯、混合C4、甲烷、乙烷等众多组分的裂解气。任务二管式炉裂解工艺流程的组织三.裂解炉的工作原理原料在辐射炉管内流过，管外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管内物料，裂解反应在管内高温下进行，管内无催化剂，这样的反应也称为石油烃热裂解。同时加入稀释蒸汽降低烃分压，也称为蒸汽裂解技术。任务二管式炉裂解工艺流程的组织三.裂解炉的工作原理裂解原料首先进入裂解炉的对流室升温，到一定温度后与稀释剂混合继续升温(到600~650℃)，然后通过挡板进入裂解炉的辐射室继续升温到反应温度(800~900℃)，并发生裂解反应，最后高温裂解气通过急冷换热器降温后，到后续急冷分馏塔。任务二管式炉裂解工艺流程的组织项目五：生产工艺流程组织任务二

管式炉裂解工艺流程的组织四.裂解炉的基本结构裂解炉主要包括辐射段、对流段、炉管和燃料燃烧器四个主要部分。如图3-11所示。任务二管式炉裂解工艺流程的组织四.裂解炉的基本结构1、辐射段(辐射室)辐射段又称为燃烧室或炉腔，是燃料燃烧和辐射放热的地方，也是裂解反应的场所。辐射段通过火焰或高温烟气进行辐射传热。辐射室直接受火焰冲刷，温度很高，可达600~1600℃，是热交换的主要场所，全炉热负荷的70%-80%是由辐射室担负的，是全炉最重要的部分。辐射段由耐火砖(里层)和隔热砖(外层)砌成。任务二管式炉裂解工艺流程的组织四.裂解炉的基本结构2、对流段(对流室)对流段也称对流室，靠辐射段出来的高温烟气进行以对流传热为主的换热，是高温烟气对流放热的地方，对流室一般担负全炉热负荷的20%~30%，对流室在辐射室的顶上。对流段比辐射段的体积小得多，目的是强化对流传热、降低烟气温度、提高加热炉的热效率。对流段内设有数组水平放置的换热管用来预热原料、工艺稀释水蒸气、急冷锅炉进水和过热的高压蒸汽等。任务二管式炉裂解工艺流程的组织四.裂解炉的基本结构3、炉管任务二管式炉裂解工艺流程的组织四.裂解炉的基本结构3、炉管炉管分两种:对流管和辐射管，安置在对流段的称为对流管，安置在辐射段的称为辐射管。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汽化，达到裂解反应温度后进入辐射管，故对流管又称为预热管。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。裂解炉管垂直放置在辐射室中央。任务二管式炉裂解工艺流程的组织四.裂解炉的基本结构3、炉管在管式炉运行时，裂解原料的流向是先进入对流管，再进入辐射管，反应后的裂解气离开裂解炉经急冷段给予急冷。燃料在燃烧器燃烧后，则先在辐射段生成高温烟道气并向辐射管提供大部分反应所需热量。然后，烟道气再进入对流段，把余热提供给刚进入对流管内的物料，然后经烟道从烟囱排放。烟道气和物料是逆向流动的，这样热量利用更为合理。任务二管式炉裂解工艺流程的组织四.裂解炉的基本结构4、燃烧器任务二管式炉裂解工艺流程的组织底部烧嘴侧壁烧嘴烧嘴构造四.裂解炉的基本结构4、燃烧器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，燃烧器又称为烧嘴。燃烧器的作用是完成燃料的燃烧，为热交换提供热量。任务二管式炉裂解工艺流程的组织四.裂解炉的基本结构4、燃烧器燃烧器由燃料喷嘴、配风器、燃烧道三部分组成。燃烧器性能的好坏，直接影响燃烧质量及炉子的热效率。操作时，特别应注意火焰要保持刚直有力，调整火嘴尽可能使炉膛受热均匀，避免火焰舔炉管，并实现低氧燃烧。要保证燃烧质量和热效率，还必须有可靠的燃料供应系统和良好的空气预热系统。任务二管式炉裂解工艺流程的组织四.裂解炉的基本结构4、燃烧器烧嘴因其所安装的位置不同分为底部烧嘴和侧壁烧嘴，设置方式可分为三种：一是全部由底部烧嘴供热(见图3-12)；二是全部由侧壁烧嘴供热(见图3-13)；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。任务二管式炉裂解工艺流程的组织四.裂解炉的基本结构4、燃烧器任务二管式炉裂解工艺流程的组织四.裂解炉的基本结构4、燃烧器任务二管式炉裂解工艺流程的组织项目五：生产工艺流程组织任务二

管式炉裂解工艺流程的组织一.裂解气的预分馏预分馏的目的与任务急冷与急冷换热器结焦与清焦预分馏工艺过程任务二管式炉裂解工艺流程的组织一.裂解气的预分馏1、预分馏过程将裂解炉出口的高温裂解气中的重组分，如燃料油、裂解汽油、水分等通过冷却手段进行分馏，再送至下一步压缩、净化、深冷分离工段。任务二管式炉裂解工艺流程的组织一.裂解气的预分馏2、预分馏的目的和任务尽可能降低裂解气的温度尽可能分馏出裂解气的重组分在裂解气的预分馏过程中，将裂解气中的稀释蒸汽以冷凝水的形式分离回收，用以再发生稀释蒸汽继续回收裂解气低能位热量任务二管式炉裂解工艺流程的组织一.裂解气的预分馏3、预分馏过程的作用保证裂解气压缩机的正常运转，并降低裂解气压缩机的功耗，减少进入压缩分离系统的进料负荷；大大减少污水排放量；合理的热量回收：其中急冷油用于发生稀释蒸汽；急冷水用于分离系统的工艺加热。任务二管式炉裂解工艺流程的组织二.急冷与急冷换热器1、急冷的目的终止裂解反应,回收废热。2、急冷的意义决定清焦周期，甚至决定裂解炉的使用周期影响全装置的能耗和原料的单耗任务二管式炉裂解工艺流程的组织冷却介质（水、油）与裂解气直接接触，适用于极易结焦的重质烃。急

冷方式用换热器回收大量的热量，冷却介质用高压水，以提高蓄热能力。一般工业上采用间接急冷直接急冷间接急冷设备费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能量利用合理无污水不如直接方式中冷热物流接触空间大结焦比较严重急冷方式比较裂解原料稀释蒸汽含量急冷负荷重组分液体产物含量结焦间接急冷油直冷水直冷乙、丙丁烷较少较小较少较不易石脑油中等中等中等较易轻柴油较多较大很多较易重柴油很多很大很多很易不同裂解原料的急冷方式二.急冷与急冷换热器1、急冷换热器工艺要求：传热强度大能够承受大压差和热量传递所引起的温差便于清焦使裂解气在0.01~0.1s内骤冷至露点左右任务二管式炉裂解工艺流程的组织控制停留时间

一般控制在0.04s以下控制裂解气冷却温度不低于其露点

急冷换热器出口温度

T出=0.56TB+α减少急冷换热器结焦的措施项目五：生产工艺流程组织任务二

管式炉裂解工艺流程的组织一.裂解气的预分馏预分馏的目的与任务急冷与急冷换热器结焦与清焦预分馏工艺过程任务二管式炉裂解工艺流程的组织三.结焦与清焦1、结焦的判断在进料量不变的情况下，检查进料压力的变化，因为进料压差与设备压差有关，而结焦则影响压差原料进出口的温差不变，若燃料消耗量增加，则说明传热性差，应是结焦严重，热能利用率低裂解产物中乙烯的含量下降任务二管式炉裂解工艺流程的组织三.结焦与清焦2、结焦的后果传热系数下降（热量利用率低）压差升高（设备阻力增大）乙烯收率下降能耗增大任务二管式炉裂解工艺流程的组织三.结焦与清焦3、工业上清焦的方法停炉清焦：切断进料及出口，用惰性气体或水蒸气清扫管线，再用空气和水蒸气烧焦在线清焦：交替裂解法和水蒸气、氢气清焦法。其它方法：加入助剂，起到抑制作用任务二管式炉裂解工艺流程的组织

C+O2CO2+Q

2C+O22CO

+Q