石油管式裂解.ppt

裂解單元原則流程圖,原料,預(yù)熱器,裂 解 爐,急冷器,油 冷 塔,裂解燃料油,水 冷 塔,裂解氣去壓縮,沉降槽,水,裂解汽油,155,180 水蒸氣,540,800,=0.5s,450550,230,185急冷油,109裂解汽油、裂解氣 和水蒸氣入底部,40,冷卻水37,80,N=23,N=16,裂解單元原則流程圖,1、設(shè)備,預(yù)熱器 裂解爐 急冷器 油冷塔 水冷塔 沉降槽,2、各設(shè)備所起的作用,3、主要操作條件,155；,180水蒸氣、 540、800、 =0.5s；,450550；,185急冷油、230、N=23、 109裂解汽油、裂解氣和水蒸氣；,冷卻水37、N=16、40、80、裂解氣；,裂解汽油、水。,4、目的產(chǎn)物,裂解氣,5、副產(chǎn)物,裂解汽油,裂解燃料油,3.3管式裂解爐及裂解部分工藝流程,1、原料油供給和預(yù)熱系統(tǒng),2、裂解和高壓蒸氣系統(tǒng),3、急冷油和燃料油系統(tǒng),4、急冷水和稀釋水蒸氣系統(tǒng),1、原料油供給和預(yù)熱系統(tǒng),設(shè)備：,原料油儲(chǔ)罐,原料油泵,原料油急冷水預(yù)熱器,原料油急冷油預(yù)熱器,準(zhǔn)備,流程：,去裂解爐對(duì)流段,2、裂解和高壓蒸氣系統(tǒng),設(shè)備：,裂解爐對(duì)流段,裂解爐輻射段,急冷換熱器,油洗塔,反應(yīng),分離準(zhǔn)備,高壓蒸氣流程：,入管網(wǎng),11MPa,447,蒸汽包,3、急冷油和燃料油系統(tǒng),急冷油設(shè)備：,油急冷器：,油洗塔：,塔頂為氫、氣態(tài)烴、裂解汽油、 稀釋蒸汽和酸性氣體。,裂解輕柴油汽提塔：,燃料油汽提塔：,問(wèn)題：,急冷油系統(tǒng)結(jié)焦,措施：,急冷油系統(tǒng)設(shè)過(guò)濾網(wǎng),指標(biāo)：,50以下的運(yùn)動(dòng)粘度： 4550105m2/s,分離,急冷方式：,直接急冷,水直接急冷,油直接急冷,間接急冷,急冷方式的比較：,直接急冷：,設(shè)備費(fèi)少、,操作簡(jiǎn)單、,系統(tǒng)阻力小、,傳熱效果好、,大量污水、,油水分離困難、,難以回收能量。,間接急冷：,能量利用合理、,經(jīng)濟(jì)性好、,無(wú)污水產(chǎn)生。,4、急冷水和稀釋水蒸氣系統(tǒng),設(shè)備：,水冷塔：,分離槽：,換熱器：,工藝水汽提塔：,指標(biāo)：,釜水中含油100ppm,水蒸氣循環(huán)好處：,節(jié)約了新鮮的鍋爐給水,減少了污水的排放量,污水：120,78噸,緩蝕劑,裂解部分原則工藝流程,輕柴油裂解裝置原則工藝流程圖,輕柴油,儲(chǔ)罐,泵,預(yù)熱,裂 解 爐,急冷器,換熱器,油 洗 塔,汽 提 塔,燃料油,水 洗 塔,裂解氣,油水 分離罐,水,汽油,餾分油裂解裝置裂解氣預(yù)分餾過(guò)程流程圖(86),原料,裂 解 爐,廢熱鍋爐,急 冷 器,油 洗 塔,水 洗 塔,裂解氣,油水分離器,裂解汽油,水,冷卻器,稀釋蒸汽 發(fā)生器,冷卻器,管式裂解法的優(yōu)缺點(diǎn),歷史：,油品加熱爐,油品熱裂化爐,油品裂解爐,多年歷史的成熟工藝,優(yōu)點(diǎn)：,爐型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；,操作容易；,便于控制；,能連續(xù)生產(chǎn)；,乙烯、丙烯收率高；,產(chǎn)物濃度高；,動(dòng)力消耗小，,熱效率高；,原料的使用范圍日漸擴(kuò)大；,多臺(tái)組合大型化。,缺點(diǎn)：,重質(zhì)原料的適應(yīng)性還有一定限制；,降低裂解深度,原料利用不高、,燃料油增加、,公用工程費(fèi)大等,滿足裂解原理,耐合金剛材,鑄管技術(shù),繼續(xù)研究,結(jié)焦問(wèn)題,裂解技術(shù)展望,目標(biāo)：,擴(kuò)大重質(zhì)原料的應(yīng)用,和裂解爐對(duì)原料改變的適應(yīng)能力；,減小能耗、降低成本；,新的裂解技術(shù)研究,采用燃?xì)馔钙健?提高爐子熱效率,乙烯工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì),（一）乙烯建設(shè)規(guī)模繼續(xù)向大型化發(fā)展,800、,900、,1000、,1200,單爐產(chǎn)量：,90、,120、,140,（二）生產(chǎn)新技術(shù)的研究開(kāi)發(fā),提高收率、,提高選擇性、,降低投資、,原料適應(yīng)性相對(duì)較強(qiáng)。,1、KBR和?？松?100萬(wàn)噸乙烯生產(chǎn)廠的裂解爐：,910個(gè),56個(gè),Kellogg Brown & Root,2、新的工藝技術(shù),ALCET技術(shù),低投資乙烯技術(shù),Brown&Root,溶劑吸收分離甲烷,無(wú)需脫甲烷塔、,低溫甲烷、乙烯制冷系統(tǒng),新建和擴(kuò)建均有利。,對(duì)原有的油吸收進(jìn)行改進(jìn):,A:加氫和前脫丙烷結(jié)合起來(lái)；,B:先除去C4及C4餾分;,C:再進(jìn)入油吸收脫甲烷系統(tǒng)；,D:最后從甲烷和輕質(zhì)組分中分離C2以上組分。,膜分離技術(shù),1994Kellogg公司提出用于乙烯裂解。,中空纖維分離出部分氫，,減少乙烯制冷的負(fù)荷。,提高生產(chǎn)能力。,催化精餾加氫技術(shù),加氫和產(chǎn)物分離,同一個(gè)精餾塔,Lummus公司提出,精餾段：,全部或部分被含有催化劑的填料代替。,用途：,C3餾分選擇性加氫；,C4餾分選擇性或全部加氫；,C4和C5混合餾分全加氫。,裂解汽油的選擇性或全部加氫。,3、抑制裂解爐結(jié)焦技術(shù),使用涂覆技術(shù)降低爐管結(jié)焦,表面熱處理后形成涂層。,已經(jīng)成熟投產(chǎn)。,使用結(jié)焦抑制劑（FSI),實(shí)驗(yàn)證明：,兩次清焦運(yùn)行期增加3倍，,由原來(lái)每45天清焦一次的100小時(shí),135天費(fèi)時(shí)24小時(shí)。,Forest Star International,任務(wù)：,1、開(kāi)發(fā)耐高溫的裂解管材,2、尋找耐高溫、高選擇性催化劑,輕柴油裂解氣組成,H2,131828,CO,0 . 1751,CH4,21.2489,C2H2,0 . 3688,C2H4,29.0363,C2H6,7.7953,丙二烯丙炔,0.5419,C3H6,11.4757,C3H8,0.3558,1，3- 丁二烯,2. 4194,異丁烯,2. 7085,正丁烷,0.0754,輕柴油裂解氣組成（續(xù)）,C5,0 .5147,C6 C8 非芳烴,0 .6941,苯,2.1398,甲苯,0 .9296,C8,0.3578,苯乙烯,0 .2192,C9 200,0.2397,CO2,0 .0578,硫化物,0.0272,H2O:,5. 04 ,3.4裂解氣的凈化,341裂解氣的凈化,一、有害物質(zhì),1、酸性氣體,H2S、,CO2和CO、,少量有機(jī)物,水洗,5%7%,2%3%,18%20%,2、H2O,H2O,操作條件下結(jié)冰,與低碳原子烷烴形成水合物,CH4,6H2O,C2H6,7H2O,C3H8,8H2O,低溫有利,3、不飽和烴,C2H2,丙二烯丙炔,二、危害,除影響產(chǎn)品純度外，還有：,1、酸性氣體：,腐蝕設(shè)備,2、水：,低溫結(jié)冰,與低碳原子烴化物生成結(jié)晶水合物,3、不飽和烴,乙炔、,丙炔、,丙二烯,C2餾分,C3餾分,使催化劑中毒；,乙炔循環(huán)結(jié)累,提高總壓力,爆炸,三、來(lái)源,1、酸性氣體,原料所帶,反應(yīng)生成,有機(jī)硫化物,H2S,CO2,焦炭,CO2,烴,CO2,H2,處理過(guò)程引入,2、H2O,生產(chǎn)過(guò)程中加入為主，生成與處理過(guò)程引入 為輔。,3、不飽和烴,原料所帶,反應(yīng)生成,主要存在于C2餾分和C3餾分,四、措施,方法和對(duì)應(yīng)流程,處理過(guò)程引入,1、酸性氣體,方法：,化學(xué)吸收,堿法,胺法,（1）吸收劑要求,1、對(duì)酸性氣體溶解度大，反應(yīng)性強(qiáng)；,2、對(duì)裂解氣中的乙烯、丙烯溶解度小，,不起反應(yīng)；,3、在操作條件下，蒸氣壓低，穩(wěn)定性高；,可減少損失，避免產(chǎn)品被污染；,4、粘度??；,5、腐蝕性??；,6、來(lái)源豐富,（2）吸收劑,NaOH溶液、,乙醇胺、,N-甲基吡咯烷酮,選擇依據(jù)：,酸性氣體含量多少,凈化程度要求,酸性氣體是否回收,（3）反應(yīng)原理自學(xué)89頁(yè)圖3-20,（4）堿洗法流程,23%,57%,1820%,水,（5）操作條件,壓力：10MPa;,塔內(nèi)溫度：40；,濃度：30% NaOH,2、H2O的脫除,（1）吸附分離,吸附劑：,3A分子篩、,硅膠、,活性氧化鋁,水,H2不易吸附,選擇性吸附,低溫有利,（2）裂解氣干燥與分子篩再生流程,裂解氣,干 燥 器,裂解氣去深冷分離,吸附,載氣,加 熱 爐,干 燥 器,再生,燃料氣,3、不飽和烴,C2餾分、,C3餾分,（1）方法,催化加氫,丙酮吸收,（2）脫乙炔,前加氫,后加氫,Ni-Co/-Al2O3,鈀/-Al2O3,脫乙炔時(shí)的付反應(yīng)：,乙烯的進(jìn)一步加氫反應(yīng)；,乙炔的聚合生成液體產(chǎn)物；,乙炔分解生成碳和氫。,（3）前加氫和后加氫,脫甲烷塔,前加氫的加氫氣體：,裂解氣全餾分；, H2 、C10、C2、C3餾分；, H2 、C10、 C2餾分。,前加氫的特點(diǎn)：,氫氣可以自給；,加氫選擇性低；,乙烯損失增大。,活性和選擇性高。,后加氫的特點(diǎn)：,氫氣按需加入；,加氫選擇性高；,產(chǎn)品純度高；,催化劑壽命長(zhǎng)；,能量利用不太合理；,流程較繁。,流程簡(jiǎn)化；,操作穩(wěn)定性差。,飛溫,（4）加氫脫炔催化劑,前加氫催化劑分鈀系和非鈀系兩類。,鈀系： 溫度較低；,乙烯損失低（02% 05%）,殘余乙炔低。（5106）,非鈀系：,進(jìn)料雜質(zhì)含量限制不嚴(yán)；,溫度較高；,選擇性不理想。,1105,1% 3%,乙炔含量：,乙烯損失：,后加氫催化劑為鈀系催化劑。,（5）催化加氫脫乙炔及再生流程,流程分析：,各設(shè)備所起的作用：,加氫反應(yīng)器：,兩段加氫（乙炔5000ppm)；,綠油塔：,除去綠油；,再生反應(yīng)器：,用過(guò)熱水蒸氣將催化劑再生；,再生氣洗滌塔：,用水洗滌再生氣體后去 火炬。,（6）丙酮吸收法脫乙炔流程,溶劑,丙酮、,二甲基甲酰胺、,N-甲基吡咯烷酮、,乙酸乙酯等。,94頁(yè)圖3-25,C2餾分,吸 收 塔,脫炔后C2餾分去乙烯塔,穩(wěn) 定 塔,C2回壓縮機(jī),汽 提 塔,乙炔,DMF,新鮮DMF,條件：低溫高壓,用途：乙炔回收,35壓縮和制冷系統(tǒng),問(wèn)題1：為什么要壓縮？,常壓下都是氣體，沸點(diǎn)很低,分離溫度太低，需要大量冷量,解決辦法,提高壓力,實(shí)現(xiàn),壓縮機(jī),絕熱過(guò)程,95頁(yè)圖3-26,問(wèn)題2：為什么要多級(jí)壓縮？,節(jié)約壓縮功耗,壓縮段數(shù)越多,越接近等溫壓縮,降低出口溫度,控制壓縮后溫度100。(聚合）,段間凈化分離,水、,C3及C3以上重組分,減少負(fù)荷，節(jié)省冷量。,T2=T1（P1/P2）（-1）/ ,絕熱指數(shù)：,P1 =0105MPa,P2=36MPa,排氣溫度293,=1228,舉例：,分離溫度與壓力關(guān)系如下表。,分離溫度與壓力關(guān)系,分離壓力/MPa,甲烷塔頂溫度/,3040,96,0610,130,01503,140,表2：,裂解氣五段壓縮工藝參數(shù)實(shí)例,原料：,輕烴和石腦油,生產(chǎn)能力：,68萬(wàn)t/a,段數(shù),進(jìn)口溫度/ ,38,34,36,372,38,進(jìn)口壓力/ MPa,013,0245,0492,0998,2028,出口溫度/ ,872,856,906,922,922,出口壓力/ MPa,0286,0509,1019,2108,4125,壓縮比,20,208,199,