影響石油烴裂解因素及工藝流程

1、編號：No.5課題：影響石油炷裂解因素及工藝流程授課內(nèi)容：影響石油炷裂解主要因素石油炷裂解工藝流程知識目標(biāo)：掌握影響影響石油炷裂解主要因素掌握石油炷裂解反應(yīng)過程工藝流程能力目標(biāo)：分析和判斷影響石油化工反應(yīng)過程主要因素分析和判斷石油化工過程工藝流程構(gòu)成思考與練習(xí)：影響石油炷裂解反應(yīng)過程的主要因素有哪些？石油炷裂解生產(chǎn)低分子烯炷反應(yīng)過程由哪些過程構(gòu)成？授課班級：授課時間：年 月 日第四節(jié) 石油炷熱裂解的操作條件石油烴裂解所得產(chǎn)品收率與裂解原料的性質(zhì)密切相關(guān)。而對相同裂解原料而言，則裂解 所得產(chǎn)品收率取決于裂解過程的工藝條件。只有選擇合適的工藝條件，并在生產(chǎn)中平穩(wěn)操作， 才能達到理想的裂解產(chǎn)品收率分

2、布，并保證合理的清焦周期。一、裂解溫度從熱力學(xué)分析，裂解是吸熱反應(yīng)，需要在高溫下才能進行。溫度越高對生成乙烯、丙烯 越有利，但對烴類分解成碳和氫的副反應(yīng)也越有利，即二次反應(yīng)反應(yīng)在熱力學(xué)上占優(yōu)勢；從 動力學(xué)角度分析，升高溫度，石油烴裂解生成乙烯的反應(yīng)速度的提高大于烴分解為碳和氫的 反應(yīng)速度，即提高反應(yīng)溫度，有利于提高一次反應(yīng)對二次反應(yīng)的相對速率，有利于乙烯收率 的提高，所以一次反應(yīng)在動力學(xué)上占優(yōu)勢。因此應(yīng)選擇一個最適宜的裂解溫度，發(fā)揮一次反 應(yīng)在動力學(xué)上的優(yōu)勢，而克服二次反應(yīng)在熱力學(xué)上的優(yōu)勢，既可提高轉(zhuǎn)化率也可得到較高的 乙烯收率。一般當(dāng)溫度低于750C時，生成乙烯的可能性較小，或者說乙烯收率較

3、低；在750C以 上生成乙烯可能性增大，溫度越高，反應(yīng)的可能性越大，乙烯的收率越高。但當(dāng)反應(yīng)溫度太 高，特別是超過900C時，甚至達到1100C時，對結(jié)焦和生碳反應(yīng)極為有利，同時生成的乙 烯又會經(jīng)歷乙炔中間階段而生成碳，這樣原料的轉(zhuǎn)化率雖有增加，產(chǎn)品的收率卻大大降低。 表1-2溫度對乙烷轉(zhuǎn)化率及乙烯收率的關(guān)系正說明了這一點。表1-2為溫度對乙烷轉(zhuǎn)化率及乙烯收率的關(guān)系溫度C832871停留時間，秒0.02780.0278乙烷單程轉(zhuǎn)化率，%14.834.4按分解乙烷計的乙烯產(chǎn)率，89.486.0所以理論上烴類裂解制乙烯的最適宜溫度一般在750900C之間。而實際裂解溫度的 選擇還與裂解原料、產(chǎn)品分

4、布、裂解技術(shù)、停留時間等因素有關(guān)。不同的裂解原料具有不同最適宜的裂解溫度，較輕的裂解原料，裂解溫度較高，較重的 裂解原料，裂解溫度較低。如某廠乙烷裂解爐的裂解溫度是850870C，石腦油裂解爐的 裂解溫度是840865C，輕柴油裂解爐的裂解溫度是830860C ；若改變反應(yīng)溫度，裂解 反應(yīng)進行的程度就不同，一次產(chǎn)物的分布也會改變，所以可以選擇不同的裂解溫度，達到調(diào) 整一次產(chǎn)物分布的目的，如裂解目的產(chǎn)物是乙烯，則裂解溫度可適當(dāng)?shù)靥岣?，如果要多產(chǎn)丙 烯，裂解溫度可適當(dāng)降低；提高裂解溫度還受爐管合金的最高耐熱溫度的限制，也正是管材 合金和加熱爐設(shè)計方面的進展，使裂解溫度可從最初的750r提高到900

5、r以上，目前某些 裂解爐管已允許壁溫達到1115ii5or，但這不意味著裂解溫度可選擇iioor以上，它還 受到停留時間的限制。二、停留時間停留時間是指裂解原料由進入裂解輻射管到離開裂解輻射管所經(jīng)過的時間。即反應(yīng)原料 在反應(yīng)管中停留的時間。停留時間一般用T來表示，單位為秒。如果裂解原料在反應(yīng)區(qū)停留時間太短，大部分原料還來不及反應(yīng)就離開了反應(yīng)區(qū)，原料 的轉(zhuǎn)化率很低，這樣就增加了未反應(yīng)原料的分離、回收的能量消耗；原料在反應(yīng)區(qū)停留時間 過長，對促進一次反應(yīng)是有利的，故轉(zhuǎn)化率較高，但二次反應(yīng)更有時間充分進行，一次反應(yīng) 生成的乙烯大部分都發(fā)生二次反應(yīng)而消失，乙烯收率反而下降。同時二次反應(yīng)的進行，生成 更

6、多焦和碳，縮短了裂解爐管的運轉(zhuǎn)周期，既浪費了原料，又影響正常的生產(chǎn)進行。表1-3 停留時間對乙烷轉(zhuǎn)化率和乙烯收率的影響可以說明這一問題。表1-3停留時間對乙烷轉(zhuǎn)化率和乙烯收率的影響溫度r832832停留時間，秒0.02780.0805乙烷單程轉(zhuǎn)化率，%14.860.2按分解乙烷計的乙烯收率，89.476.5所以選擇合適的停留時間，既可使一次反應(yīng)充分進行，又能有效地抑制并減少二次反應(yīng)。停留時間的選擇主要取決于裂解溫度，當(dāng)停留時間在適宜的范圍內(nèi)，乙烯的生成量較大，而乙烯的損失較小，即有一個最高的乙烯收率稱為峰值收率。如圖1-2中II所示。不同 的裂解溫度，所對應(yīng)的峰值收率不同，溫度越高，乙烯的峰值

7、收率越高，相對應(yīng)的最適宜的 停留時間越短，這是因為二次反應(yīng)主要發(fā)生在轉(zhuǎn)化率較高的裂解后期，如控制很短的停留時 間，一次反應(yīng)產(chǎn)物還沒來得及發(fā)生二次反應(yīng)就迅速離開了反應(yīng)區(qū)，從而提高了乙烯的收率。 停留時間的選擇除與裂解溫度有關(guān)外，也與裂解原料和裂解工藝技術(shù)等有關(guān)，在一定的反應(yīng) 溫度下，每一種裂解原料，都有它最適宜的停留時間，如裂解原料較重，則停留時間應(yīng)短一 些，原料較輕則可選擇稍長一些；五十年代由于受裂解技術(shù)限制，停留時間為1.82.5秒， 目前一般為0.150.25秒（二程爐管），單程爐管可達0.1秒以下，即以毫秒計。接觸時間L S- X 螭如丟歿B-s-站饕參.圖1-2溫度和停留時間對乙烷裂解

8、反應(yīng)的影響1843C；2816C；3 782C三、裂解反應(yīng)的壓力壓力對平衡轉(zhuǎn)化率的影響烴類裂解的一次反應(yīng)是分子數(shù)增加的反應(yīng)，降低壓力對反應(yīng)平衡向正反應(yīng)方向移動是有 利的，但是高溫條件下，斷鏈反應(yīng)的平衡常數(shù)很大，幾乎接近全部轉(zhuǎn)化，反應(yīng)是不可逆的， 因此改變壓力對斷鏈反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率影響不大。對于脫氫反應(yīng)，它是一可逆過程，降低壓 力有利于提高轉(zhuǎn)化率。二次反應(yīng)中的聚合、脫氫縮合、結(jié)焦等二次反應(yīng)，都是分子數(shù)減少的 反應(yīng)，因此降低壓力不利于平衡向產(chǎn)物方向移動，可抑制此類反應(yīng)的發(fā)生。所以從熱力學(xué)分 析可知，降低壓力對一次反應(yīng)有利，而對二次反應(yīng)不利。壓力對反應(yīng)速度的影響烴類裂解的一次反應(yīng)，是單分子反應(yīng)，其反

9、應(yīng)速度可表示為：r廣k裂C 烴類聚合或縮合反應(yīng)為多分子反應(yīng)，其反應(yīng)速度為：r聚=七Cnr縮=k縮CACb壓力不能改變速度常數(shù)k的大小，但能通過改變濃度C的大小來改變反應(yīng)速度r的大小。降 低壓力會使氣相的反應(yīng)分子的濃度減少，也就減少了反應(yīng)速度。由以上三式可見，濃度的改 變雖對三個反應(yīng)速度都有影響，但降低的程度不一樣，濃度的降低使雙分子和多分子反應(yīng)速 度的降低比單分子反應(yīng)速度要大得多。所以從動力學(xué)分析得出：降低壓力可增大一次反應(yīng)對于二次反應(yīng)的相對速度。故無論從熱力學(xué)還是動力學(xué)分析，降低裂解壓力對增產(chǎn)乙烯的一次反應(yīng)有利，可抑制二 次反應(yīng)，從而減輕結(jié)焦的程度。表14說明了壓力對裂解反應(yīng)的影響。表1-4

10、壓力對一次反應(yīng)和二次反應(yīng)的影響反 應(yīng)一次反應(yīng)二次反應(yīng)熱力學(xué)因素反應(yīng)后體積的變化增大減少降低壓力對平衡的影響有利提高平衡轉(zhuǎn)化率不利提高平衡轉(zhuǎn)化率動力學(xué)因素反應(yīng)分子數(shù)單分子反應(yīng)雙分子或多分子反應(yīng)降低壓力對反應(yīng)速度的影響不利提高更不利提高降低壓力對反應(yīng)速度的相對變化的影響有利不利稀釋劑的降壓作用如果在生產(chǎn)中直接采用減壓操作，因為裂解是在高溫下進行的，當(dāng)某些管件連接不嚴(yán)密 時，有可能漏入空氣，不僅會使裂解原料和產(chǎn)物部分氧化而造成損失，更嚴(yán)重的是空氣與裂 解氣能形成爆炸性混合物而導(dǎo)致爆炸。另外如果在此處采用減壓操作，而對后繼分離部分的 裂解氣壓縮操作就會增加負荷，即增加了能耗。工業(yè)上常用的辦法是在裂解原

11、料氣中添加稀 釋劑以降低烴分壓，而不是降低系統(tǒng)總壓。稀釋劑可以是惰性氣體(例如氮)或水蒸汽。工業(yè)上都是用水蒸汽作為稀釋劑，其優(yōu)點 是：易于從裂解氣中分離水蒸汽在急冷時可以冷凝，很容易就實現(xiàn)了稀釋劑與裂解 氣的分離?？梢砸种圃现械牧?qū)辖痄摴艿母g可脫除爐管的部分結(jié)焦水蒸汽在高溫下能與裂解管中沉淀的焦碳發(fā)生如下反應(yīng)：C + H2O - h2+ co ，使固體焦碳生成氣體隨裂解氣離開，延長了爐管運轉(zhuǎn)周期。減輕了爐管中鐵和鎳對烴類氣體分解生碳的催化作用 水蒸汽對金屬表面起一定 的氧化作用，使金屬表面的鐵、鎳形成氧化物薄膜，可抑制這些金屬對烴類氣體分解生碳反 應(yīng)的催化作用。穩(wěn)定爐管裂解溫度水蒸汽的熱

12、容大，水蒸汽升溫時耗熱較多，稀釋水蒸汽的加 入，可以起到穩(wěn)定爐管裂解溫度，防止過熱，保護爐管的作用。 降低烴分壓的作用明顯稀釋蒸汽可降低爐管內(nèi)的烴分壓，水的摩爾質(zhì)量小， 同樣質(zhì)量的水蒸汽其分壓較大，在總壓相同時，烴分壓可降低較多。加入水蒸汽的量，不是越多越好，增加稀釋水蒸汽量，將增大裂解爐的熱負荷，增加燃 料的消耗量，增加水蒸汽的冷凝量，從而增加能量消耗，同時會降低裂解爐和后部系統(tǒng)設(shè)備 的生產(chǎn)能力。水蒸汽的加入量隨裂解原料而異，一般地說，輕質(zhì)原料裂解時，所需稀釋蒸汽 量可以降低，隨著裂解原料變重，為減少結(jié)焦，所需稀釋水蒸汽量將增大。綜合本節(jié)討論，石油烴熱裂解的操作條件宜采用高溫、短停留時間、低

13、炷分壓，產(chǎn)生的 裂解氣要迅速離開反應(yīng)區(qū)，因為裂解爐出口的高溫裂解氣在出口溫度條件下將繼續(xù)進行裂解 反應(yīng)，使二次反應(yīng)增加，乙烯損失隨之增加，故需將裂解爐出口的高溫裂解氣加以急冷，當(dāng) 溫度降到650r以下時，裂解反應(yīng)基本終止。第五節(jié)石油炷熱裂解的工藝流程一、管式爐的基本結(jié)構(gòu)和爐型由上節(jié)知，裂解條件需要高溫、短停留時間，所以裂解反應(yīng)的設(shè)備，必須是一個能夠獲 得相當(dāng)高溫度的裂解爐，裂解原料在裂解管內(nèi)迅速升溫并在高溫下進行裂解，產(chǎn)生裂解氣。 管式爐裂解工藝是目前較成熟的生產(chǎn)乙烯工藝技術(shù)，我國近年來引進的裂解裝置都是管式裂 解爐。管式爐爐型結(jié)構(gòu)簡單，操作容易，便于控制和能連續(xù)生產(chǎn)，乙烯、丙烯收率較高，動

14、力消耗少，熱效率高，裂解氣和煙道氣的余熱大部分可以回收。管式爐裂解技術(shù)的反應(yīng)設(shè)備是裂解爐，它既是乙烯裝置的核心，又是挖掘節(jié)能潛力的關(guān) 鍵設(shè)備。（一）管式爐的基本結(jié)構(gòu)為了提高乙烯收率和降低原料和能量消耗，多年來管式爐技術(shù)取得了較大進展，并不斷 開發(fā)出各種新爐型。盡管管式爐有不同型式，但從結(jié)構(gòu)上看，總是包括對流段（或稱對流室） 和輻射段（或稱輻射室）組成的爐體、爐體內(nèi)適當(dāng)布置的由耐高溫合金鋼制成的爐管、燃料 燃燒器等三個主要部分。管式爐的基本結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。爐體由兩部分組成，即對流段和輻射段。對流段內(nèi)設(shè)有數(shù)組水平放置的換熱管用來 預(yù)熱原料、工藝稀釋水蒸汽、急冷鍋爐進水和過熱的高壓蒸汽等；輻射段

15、由耐火磚（里層） 和隔熱磚（外層）砌成，在輻射段爐墻或底部的一定部位安裝有一定數(shù)量的燃燒器，所以輻 射段又稱為燃燒室或爐膛，裂解爐管垂直放置在輻射室中央。為放置爐管，還有一些附件如 管架、吊鉤等。爐管爐管前一部分安置在對流段的稱為對流管，對流管內(nèi)物料被管外的高溫?zé)煹?氣以對流方式進行加熱并氣化，達到裂解反應(yīng)溫度后進入輻射管，故對流管又稱為預(yù)熱管。 爐管后一部分安置在輻射段的稱為輻射管，通過燃料燃燒的高溫火焰、產(chǎn)生的煙道氣、爐墻 輻射加熱將熱量經(jīng)輻射管管壁傳給物料，裂解反應(yīng)在該管內(nèi)進行，故輻射管又稱為反應(yīng)管。l-輻射段；2-垂直輻射管；3-側(cè)壁燃燒器；4-底部燃燒器；5-對流段；6-對流管在管式

16、爐運行時，裂解原料的流向是先進入對流管，再進入輻射管，反應(yīng)后的裂解產(chǎn)物 離開裂解爐經(jīng)急冷段給于急冷。燃料在燃燒器燃燒后，則先在輻射段生成高溫?zé)煹罋獠⑾蜉?射管提供大部分反應(yīng)所需熱量。然后，煙道氣再進入對流段，把余熱提供給剛進入對流管內(nèi) 的物料，然后經(jīng)煙道從煙囪排放。煙道氣和物料是逆向流動的，這樣熱量利用更為合理。燃燒器燃燒器又稱為燒嘴，它是管式爐的重要部件之一。管式爐所需的熱量是通過 燃料在燃燒器中燃燒得到的。性能優(yōu)良的燒嘴不僅對爐子的熱效率、爐管熱強度和加熱均勻 性起著十分重要的作用，而且使?fàn)t體外形尺寸縮小，結(jié)構(gòu)緊湊、燃料消耗低，煙氣中NO、X 等有害氣體含量低。燒嘴因其所安裝的位置不同分為

17、底部燒嘴和側(cè)壁燒嘴。管式裂解爐的燒 嘴設(shè)置方式可分為三種：一是全部由底部燒嘴供熱；二是全部由側(cè)壁燒嘴供熱；三是由底部 和側(cè)壁燒嘴聯(lián)合供熱。按所用燃料不同，又分為氣體燃燒器、液體（油）燃燒器和氣油聯(lián)合 燃燒器。（二）管式裂解爐的爐型由于裂解爐管構(gòu)型及布置方式和燒嘴安裝位置及燃燒方式的不同，管式裂解爐的爐型有 多種，現(xiàn)列舉一些有代表性的爐型。魯姆斯裂解爐SRT型裂解爐即短停留時間爐，是美國魯姆斯（Lummus）公司于1963年開發(fā)，1965年 工業(yè)化，以后又不斷地改進了爐管的爐型及爐子的結(jié)構(gòu)，先后推出了 SRTIW型裂解爐， 該爐型的不斷改進，是為了進一步縮短停留時間，改善裂解選擇性，提高乙烯的收

18、率，對不 同的裂解原料有較大的靈活性。SRT型爐是目前世界上大型乙烯裝置中應(yīng)用最多的爐型。中國的燕山石油化工公司，揚 子石油化工公司和齊魯石油化工公司的乙烯生產(chǎn)裝置均采用此種裂解爐。凱洛格毫秒裂解爐超短停留時間裂解爐簡稱USRT爐，是美國凱洛格(Kellogg)公司在60年代開始研究 開發(fā)的一種爐型。1978年開發(fā)成功，在高裂解溫度下，使物料在爐管內(nèi)的停留時間縮短到 0.050.1秒(50100毫秒)，所以也稱為毫秒裂解爐。毫秒爐由于管徑較小，所需爐管數(shù)量多，致使裂解爐結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投資相對較高。因裂解 管是一程，沒有彎頭，阻力降小，烴分壓低，因此乙烯收率比其它爐型高。我國蘭州石化公 司采用此技術(shù)

19、。USC裂解爐超選擇性裂解爐簡稱USC爐。它是美國斯通一韋伯斯特(Stone & Webster)公司在70 年代開發(fā)的一種爐型，USC裂解技術(shù)是根據(jù)停留時間、裂解溫度和烴分壓條件的選擇，使生 成的產(chǎn)品中乙烷等副產(chǎn)品較少，乙烯收率較高而命名的。短的停留時間和低的烴分壓使裂解反應(yīng)具有良好的選擇性。中國大慶石油化工總廠以及 世界上很多石油化工廠都采用它來生產(chǎn)乙烯及其聯(lián)產(chǎn)品。目前，工業(yè)裝置中所采用的管式爐裂解技術(shù)有十幾種，除以上介紹的外，還有KTI公司 的GK裂解爐，Linde公司的LSCC型裂解爐等。我國在20世紀(jì)90年代，北京化工研究院、中國石化工程建設(shè)公司、蘭州化工機械研究 院等單位對裂解爐技

20、術(shù)進行深入研究和消化吸收，相繼開發(fā)了多種具有同期世界先進水平的 高選擇性CBL裂解爐，并在遼化、齊魯石化、吉化、撫順石化、燕化、天津乙烯和中原乙烯 建成投產(chǎn)了 9臺CBLI、CBLII、CBLIII和CBLW型爐，主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)與同期國 際水平相當(dāng)。近年來，中國石化與Lummus公司合作開發(fā)了 SL I和SLII型兩種大型裂解爐技術(shù)， 并已投產(chǎn)，目前正在合作開發(fā)SLm型裂解爐技術(shù)。裂解過程對管式爐的要求對一個性能良好的管式爐來說，主要有以下幾方面的要求：1、適應(yīng)多種原料的靈活性所謂靈活性是指同一臺裂解爐可以裂解多種石油烴原料。2、爐管熱強度高，爐子熱效率高由于原料升溫，轉(zhuǎn)化率增長快，需要大量

21、吸熱，所 以要求熱強度大，管徑小可使比表面積增大，可滿足要求；燃料燃燒除提供裂解反應(yīng)所需的 有效總熱負荷外，還有散熱損失、化學(xué)不完全燃燒損失、排煙損失等，損失越少，則爐子熱 效率越高。3、 爐膛溫度分布均勻其目的是消除爐管局部過熱所導(dǎo)致的局部結(jié)焦，達到操作可靠、 運轉(zhuǎn)連續(xù)、延長爐管壽命。4、生產(chǎn)能力大裂解爐的生產(chǎn)能力一般以每臺裂解爐每年生產(chǎn)的乙烯量來表示。為了 適應(yīng)乙烯裝置向大型化發(fā)展的趨勢，各乙烯技術(shù)專利商紛紛推出大型裂解爐。裂解爐大型化 減少了各裂解裝置所需的爐子數(shù)量，一方面降低了單位乙烯投資費用，減少了占地面積；另 一方面，裂解爐臺數(shù)減少，使散熱損失下降，節(jié)約了能量，方便了設(shè)備操作、管理

22、，降低了 乙烯的生產(chǎn)成本、維修等費用。目前運行的單臺氣體裂解爐最大生產(chǎn)能力已達到21萬噸， 單臺液體裂解爐最大生產(chǎn)能力達到1820萬噸。5、 運轉(zhuǎn)周期長裂解反應(yīng)不可避免地總有一定數(shù)量的焦炭沉積在爐管管壁和急冷設(shè) 備管壁上。當(dāng)爐內(nèi)管壁溫度和壓力降達到允許的極限范圍值時，必須停爐進行清焦。裂解爐 投料后，其連續(xù)運轉(zhuǎn)操作時間，稱為運轉(zhuǎn)周期，一般以天數(shù)表示。所以，減緩結(jié)焦速度，延 長爐子運轉(zhuǎn)周期，同樣是考核一臺裂解爐性能的主要指標(biāo)。不同的乙烯生產(chǎn)技術(shù)對裂解爐要求不同，因而有各種不同爐型的裂解爐以適應(yīng)并滿足其 要求。二、裂解氣急冷裂解氣的急冷從裂解爐出來的裂解氣是富含烯烴的氣體和大量的水蒸汽，溫度727

23、927C，烯烴反 應(yīng)性很強，若任它們在高溫下長時間停留，仍會發(fā)生二次反應(yīng)，引起結(jié)焦、烯烴收率下降及 生成經(jīng)濟價值不高的副產(chǎn)物，因此需要將裂解爐出口高溫裂解氣盡快冷卻，以終止其裂解反 應(yīng)。急冷的方法有兩種，一種是直接急冷，另一種是間接急冷。直接急冷用急冷劑與裂解氣 直接接觸，急冷劑用油或水，急冷下來的油水密度相差不大，分離困難，污水量大，不能回 收高品位的熱量。采用間接急冷的目的是回收高品位的熱量，產(chǎn)生高壓水蒸汽作動力能源以 驅(qū)動裂解氣、乙烯、丙烯的壓縮機、汽輪機發(fā)電及高壓水泵等機械，同時終止二次反應(yīng)。生產(chǎn)中一般都先采用間接急冷，即裂解產(chǎn)物先進急冷換熱器，取走熱量，然后采用直接 急冷，即油洗和水

24、洗來降溫。裂解原料的不同，急冷方式有所不同，如裂解原料為氣體，則適合的急冷方式為“水急 冷”，而裂解原料為液體時，適合的急冷方式為“先油后水” 展）急冷設(shè)備間接急冷的關(guān)鍵設(shè)備是急冷換熱器（常以TLE或TLX表示）。急冷換熱器與汽包所構(gòu)成 的水蒸汽發(fā)生系統(tǒng)稱為急冷廢熱鍋爐。一般急冷換熱器管內(nèi)走高溫裂解氣，裂解氣的壓力約 低于0.1MPa，溫度高達800900C，進入急冷換熱器后要在極短的時間（一般在0.1秒以 下）下降到350600C，傳熱強度約達418.7MJ/（m2.h）左右。管外走高壓熱水，壓力約為 1112MPa,在此產(chǎn)生高壓水蒸汽，出口溫度為320326C。因此急冷換熱器具有熱強度高，

25、 操作條件極為苛刻、管內(nèi)外必須同時承受較高的溫度差和壓力差的特點；同時在運行過程中 還有結(jié)焦問題，所以生產(chǎn)中使用的不同類型的急冷鍋爐都是考慮這些特點來研究和開發(fā)的， 而與普通的換熱器不同。裂解氣經(jīng)過急冷換熱器后，進入油洗和水洗。油洗的作用一是將裂解氣繼續(xù)冷卻，并回 收其熱量；二是使裂解氣中的重質(zhì)油和輕質(zhì)油冷凝洗滌下來回收，然后送去水洗。水洗的作 用一是將裂解氣繼續(xù)降溫到40C左右，二是將裂解氣中所含的稀釋蒸汽冷凝下來，并將油 洗時沒有冷凝下來的一部分輕質(zhì)油也冷凝下來，同時也可回收部分熱量。三、裂解爐和急冷鍋爐的結(jié)焦與清焦裂解爐和急冷鍋爐的結(jié)焦在裂解和急冷過程中不可避免地會發(fā)生二次反應(yīng)，最終會結(jié)

26、焦，積附在裂解爐管的內(nèi)壁 上和急冷鍋爐換熱管的內(nèi)壁上。隨著裂解爐運行時間的延長，焦的積累量不斷地增加，有時結(jié)成堅硬的環(huán)狀焦層，使?fàn)t 管內(nèi)徑變小，阻力增大，使進料壓力增加；另外由于焦層導(dǎo)熱系數(shù)比合金鋼低，有焦層的地 方局部熱阻大，導(dǎo)致反應(yīng)管外壁溫度升高，一是增加了燃料消耗，二是影響反應(yīng)管的壽命， 同時破壞了裂解的最佳工況，故在爐管結(jié)焦到一定程度時即應(yīng)及時清焦。當(dāng)急冷鍋爐出現(xiàn)結(jié)焦時，除阻力較大外，還引起急冷鍋爐出口裂解氣溫度上升，以致減 少副產(chǎn)高壓蒸汽的回收，并加大急冷油系統(tǒng)的負荷。裂解爐和急冷鍋爐的清焦當(dāng)出現(xiàn)下列任一情況時，應(yīng)進行清焦：（1）裂解爐管管壁溫度超過設(shè)計規(guī)定值。（2）裂解爐輻射段入口

27、壓力增加值超過設(shè)計值。（3）廢熱鍋爐出口溫度超過設(shè)計允許值，或廢熱鍋爐進出口壓差超過設(shè)計允許值。清焦方法有停爐清焦和不停爐清焦法（也稱在線清焦）。停爐清焦法是將進料及出口裂 解氣切斷（離線）后，將裂解爐和急冷鍋爐停車拆開，分別進行除焦，用惰性氣體和水蒸汽 清掃管線，逐漸降低爐溫，然后通入空氣和水蒸汽燒焦。其化學(xué)反應(yīng)為：C+O TO22c+h2o-co+h2CO+H2O-CO2+H2由于氧化（燃燒）反應(yīng)是強放熱反應(yīng)，故需加入水蒸汽以稀釋空氣中的氧的濃度，以減 慢燃燒速度。燒焦期間，不斷檢查出口尾氣的二氧化碳含量，當(dāng)二氧化碳濃度降至0.2%以 下時，可以認為在此溫度下燒焦結(jié)束。在燒焦過程中裂解管出

28、口溫度必須嚴(yán)格控制，不能超 過750C，以防燒壞爐管。停爐清焦需34天時間，這樣會減少全年的運轉(zhuǎn)日數(shù)，設(shè)備生產(chǎn)能力不能充分發(fā)揮。不停爐清焦是一個改進。它有交替裂解法、水蒸汽法、氫氣清焦法等。交替裂解法是使用重 質(zhì)原料（如輕柴油等）裂解一段時間后有較多的焦生成，需要清焦時切換輕質(zhì)原料（如乙烷） 去裂解，并加入大量的水蒸汽，這樣可以起到裂解和清焦的作用。當(dāng)壓降減少后（焦已大部 分被清除），再切換為原來的裂解原料。水蒸汽、氫氣清焦是定期將原料切換成水蒸汽、氫 氣，方法同上，也能達到不停爐清焦的目的。對整個裂解爐系統(tǒng)，可以將爐管組輪流進行清 焦操作。不停爐清焦時間一般在24小時之內(nèi)，這樣裂解爐運轉(zhuǎn)周期

29、大為增加。在裂解爐進行清焦操作時，廢熱鍋爐均在一定程度上可以清理部分焦垢，管內(nèi)焦炭不能 完全用燃燒方法清除，所以一般需要在裂解爐12次清焦周期內(nèi)對廢熱鍋爐進行水力清焦 或機械清焦。相關(guān)鏈接：為減少結(jié)焦，國內(nèi)外采用的結(jié)焦抑制技術(shù)主要有：（1）采用結(jié)焦抑制劑 在裂解原料或稀釋蒸汽中加入防焦添加劑，主要是含硫的化合物，以鈍化爐管表面，減少自由基結(jié)焦的有效表面積，在爐管表面形成氧化層，延長爐管結(jié) 焦周期。四、裂解工藝流程裂解工藝流程包括原料供給和預(yù)熱系統(tǒng)、裂解和高壓水蒸汽系統(tǒng)、急冷油和燃料油系統(tǒng)、 急冷水和稀釋水蒸汽系統(tǒng)。圖14所示是輕柴油裂解工藝流程。原料油供給和預(yù)熱系統(tǒng)原料油從貯罐（1）經(jīng)換熱器（

30、3）和（4）與過熱的急冷水和急冷油熱交換后進入裂解 爐的預(yù)熱段。原料油供給必須保持連續(xù)、穩(wěn)定，否則直接影響裂解操作的穩(wěn)定性，甚至有損 毀爐管的危險。因此原料油泵須有備用泵及自動切換裝置。裂解和高壓蒸汽系統(tǒng)預(yù)熱過的原料油入對流段初步預(yù)熱后與稀釋蒸汽混合，再進入裂解爐的第二預(yù)熱段預(yù)熱到一定溫度，然后進入裂解爐輻射段（5）進行裂解。爐管出口的高溫裂解氣迅速進入急冷 換熱器（6）中，使裂解反應(yīng)很快終止。急冷換熱器的給水先在對流段預(yù)熱并局部汽化后送入高壓汽包（7），靠自然對流流入急 冷換熱器（6）中，產(chǎn)生11MPa的高壓水蒸汽，從汽包送出的高壓水蒸汽進入裂解爐預(yù)熱段 過熱，過熱至470r后供壓縮機的蒸汽

31、透平使用。急冷油和燃料油系統(tǒng)從急冷換熱器（6）出來的裂解氣再去油急冷器（8）中用急冷油直接噴淋冷卻，然后與 急冷油一起進入油洗塔（9），塔頂出來的氣體為氫、氣態(tài)烴和裂解汽油以及稀釋水蒸汽和酸 性氣體。裂解輕柴油從油洗塔（9）的側(cè)線采出，經(jīng)汽提塔（13）汽提其中的輕組分后，作為裂 解輕柴油產(chǎn)品。裂解輕柴油含有大量的烷基萘，是制萘的好原料，常稱為制萘餾份。塔釜采 出重質(zhì)燃料油。自油洗塔釜采出的重質(zhì)燃料油，一部分經(jīng)汽提塔（12）汽提出其中的輕組分 后，作為重質(zhì)燃料油產(chǎn)品送出，大部分則作為循環(huán)急冷油使用。循環(huán)急冷油分兩股進行冷卻， 一股用來預(yù)熱原料輕柴油之后，返回油洗塔作為塔的中段回流，另一股用來發(fā)生低壓稀釋蒸 汽（31），急冷油本身被冷卻后循環(huán)送至急冷器作為急冷介質(zhì)，對裂解氣進行冷卻。急冷油系統(tǒng)常會出現(xiàn)結(jié)焦堵塞而危及裝置的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，結(jié)焦產(chǎn)生原因有二：一是急冷油 與裂解氣接觸后超過300