乙烯工業(yè)課件

乙烯工業(yè)《化工工藝學(xué)》

第二章烴類熱裂解1第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）本章內(nèi)容國內(nèi)外乙烯工業(yè)簡(jiǎn)介第一節(jié)：熱裂解原理第二節(jié)：管式爐熱裂解工藝第三節(jié)：裂解氣的凈化與分離第四節(jié)：深冷分離流程第五節(jié)*：乙炔生產(chǎn)簡(jiǎn)述2第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）乙烯工業(yè)現(xiàn)狀中國乙烯裝置現(xiàn)狀1999年我國乙烯產(chǎn)能440萬噸,乙烯產(chǎn)量400萬噸，全球第五2006年產(chǎn)能984萬噸，產(chǎn)量達(dá)941萬噸,全球第二2008年中國乙烯產(chǎn)能產(chǎn)量表2010年乙烯產(chǎn)量達(dá)1419萬噸國內(nèi)乙烯需求量預(yù)測(cè)；2007~2012產(chǎn)能增長(zhǎng)表世界十大乙烯生產(chǎn)國十大乙烯生產(chǎn)商★世界乙烯消費(fèi)結(jié)構(gòu)乙烯工業(yè)發(fā)展對(duì)策3第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）第一節(jié)：熱裂解原理乙烯性質(zhì)、用途*；生產(chǎn)方法

*乙烯產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)*烴類(乙烷、石腦油、輕柴油)

乙烯、丙烯反應(yīng)類型：脫氫、斷鏈、異構(gòu)化、疊合，焦化。一次反應(yīng)：由烴類裂解生成乙烯和丙烯的反應(yīng)。（有利）二次反應(yīng)：乙烯、丙烯繼續(xù)反應(yīng)生成炔烴、二烯烴、芳烴直至生成焦或碳的反應(yīng)。（不利）斷鏈，脫氫高T4第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）一、烴類熱裂解的一次反應(yīng)烴類熱裂解的一次反應(yīng)包括：烷烴熱裂解的一次反應(yīng)；烯烴熱裂解的一次反應(yīng)；環(huán)烷烴熱裂解的一次反應(yīng)；芳烴裂解5第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）1、烷烴熱裂解的一次反應(yīng)（1）斷鏈反應(yīng)：Cm+nH2(m+n)+2（2）脫氫反應(yīng)：CmH2m+2（3）裂解規(guī)律：

A、斷鏈脫氫反應(yīng)皆是吸熱反應(yīng)，需提供大量的熱。B、EC－H>EC－C

C、斷鏈反應(yīng)：多C，C－C中間斷裂；中C，趨向兩端斷裂；同C時(shí)，異烷比正烷易裂解。D、帶支鏈烷烴：主、支很長(zhǎng)，同直鏈烷；主支較短，斷支鏈CnH2n+CmH2m+2CmH2m+H2

6第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）2、烯烴熱裂解的一次反應(yīng)（1）斷鏈反應(yīng)：

Cm+nH2(m+n)（2）脫H反應(yīng)：

例：

（3）歧化反應(yīng)：

例：CmH2m+CnH2n7第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）3、環(huán)烷烴熱裂解的一次反應(yīng)

環(huán)烷烴裂解生成乙烯、丁烯、丁二烯、芳烴等：

裂解規(guī)律為：（1）帶短側(cè)鏈時(shí)，先斷側(cè)鏈再裂解；（2）帶長(zhǎng)側(cè)鏈，先在側(cè)鏈?zhǔn)情g斷裂；（3）側(cè)鏈斷裂產(chǎn)物，可烯、可烷；（4）脫氫成芳烴比開環(huán)容易；（5）V六元環(huán)>V五元環(huán)。8第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）4、芳烴裂解：芳環(huán)不斷裂斷側(cè)鏈生成苯、甲苯、二甲苯苯脫氫生成聯(lián)苯；多環(huán)芳烴縮合成稠環(huán)芳烴，進(jìn)一步生成焦的反應(yīng)。9第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）5、小結(jié)(烴類裂解的一次反應(yīng))：

正構(gòu)烷烴是生產(chǎn)乙烯、丙烯的理想原料，且碳原子數(shù)愈少，收率愈高。各種烴類裂解難易順序?yàn)椋?/p>

正烷>異烷>環(huán)烷（C6>C5)>芳烴10第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）二、烴類裂解的二次反應(yīng)：

1、較大烯烴進(jìn)一步裂解[C5;C4]2、烯烴±H23、烯烴聚合、環(huán)化、縮合4、烯烴分解生成C*結(jié)焦和生C機(jī)理不同：1）結(jié)焦是在較低T下（<1200K）芳烴縮合而成；2）生C是在高T（>1200K）生成乙炔中間體，再脫氫最終成C。

11第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）

三、熱裂解機(jī)理及動(dòng)力學(xué)（一）乙烷裂解

EC－H＝346KJ/mol;EC－C＝406KJ/mol;

EC－C＞

EC－H

故推斷乙烷裂解按自由基反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行。乙烷裂解的三個(gè)階段*鏈引發(fā)：*鏈傳遞：C2H6

*鏈終止：

與實(shí)測(cè)活化能263.6-293.7接近，證明對(duì)乙烷裂解機(jī)理之推斷是正確的。

以上導(dǎo)出乙烷裂解反應(yīng)活化能為：12第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）（二）高級(jí)烷烴裂解機(jī)理復(fù)雜，鏈傳遞途徑多，大分子自由基不穩(wěn)定，易分解，產(chǎn)物復(fù)雜。戊烷裂解：可產(chǎn)生三種自由基（），裂解符合β位斷裂規(guī)律。

C-C-C-C-CC-C-C-C-CC-C-C-C-C13第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）（三）反應(yīng)動(dòng)力學(xué)?

一次反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)：

?當(dāng)濃度由，時(shí)間由0→T，對(duì)上式積分得

?以轉(zhuǎn)化率a(x)表示時(shí)，代入上式得：

(Ⅰ)lgkT=lgA-E/2.303RT(Ⅱ)

?故由式Ⅰ、Ⅱ和表1-5、圖1-2即可求出已知T、t、av下的轉(zhuǎn)化率x。14第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）第二節(jié)：管式爐熱裂解工藝基本特征：高溫、快速、急冷

一、原料烴組成對(duì)裂解結(jié)果的影響二、操作條件對(duì)裂解結(jié)果的影響三、管式爐裂解工藝過程15第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）裂解方法直接傳熱裂解法間接傳熱裂解法固體熱載體法（砂子爐、蓄熱爐）液體熱載體法（熔鹽）氣體熱載體法（包括過熱水蒸汽、氧化裂解、火焰熱載體法）：管式爐裂解★管式爐裂解主要過程：原料烴熱裂解預(yù)處理分離產(chǎn)品：乙烯丙烯等裂解氣16第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）一、原料烴組成對(duì)裂解結(jié)果的影響（一）族組成

簡(jiǎn)稱PONA值，即P烷烴、O烯烴、N環(huán)烷烴、A芳烴。從表中比較：同條件下，原料愈輕，乙烯收率增加；分子量愈大，（N+A）量愈大，乙烯收率愈小，液態(tài)產(chǎn)物量愈大。17第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）（二）原料含氫量原料中同C原子數(shù)時(shí)含H量：烷烴>環(huán)烷烴>芳烴。含H↑，乙烯收率↑。按目前技術(shù)水平，對(duì)重質(zhì)烴裂解要求：

1、氣態(tài)產(chǎn)物含氫量易控制在18%（質(zhì)量）。2、液體產(chǎn)物含氫量易控制在7-8%，若低于7-8%易結(jié)焦，堵塞爐管和急冷換熱設(shè)備。總之，含氫量與裂解產(chǎn)物分配關(guān)系為：

①含氫量：P>N>A②液體產(chǎn)物收率：P＜N＜A③乙烯收率：P>N>A④易結(jié)焦傾向：P＜N＜A18第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）（三）芳烴指數(shù)（BMCI）

—美國礦物局關(guān)聯(lián)指數(shù)正構(gòu)烷烴，BMCI↓↓；芳烴，BMCI↑↑（苯為99.8）。故：原料中BMCI↑，乙烯收率↓，且易結(jié)焦BMCI↓，乙烯收率↑，但液態(tài)產(chǎn)物減少19第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）（四）特性因素K計(jì)算方法：

K↑，烷烴↑，環(huán)烷烴↓，乙烯收率↑。K↓，烷烴↓，環(huán)烷烴↑，乙烯收率↓。（五）幾種原料裂解結(jié)果比較（表11，表12）石腦油：沸點(diǎn)范圍約20－160℃石油醚：30號(hào)30－60℃60號(hào)60－90℃20第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）二、操作條件對(duì)裂解結(jié)果的影響（一）基本概念（二）裂解溫度的影響（三）停留時(shí)間的影響（四）烴分壓和稀釋劑的影響（五）動(dòng)力學(xué)裂解深度函數(shù)KSF21第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）（一）基本概念①②22第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）③④23第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）（二）裂解溫度的影響裂解反應(yīng)是強(qiáng)吸熱反應(yīng)，需要在高溫下進(jìn)行，T↑對(duì)一次反應(yīng)有利，故乙烯收率↑，焦量↓；T↑↑故↑

，

↑，焦量↑，乙烯量↑。故高溫裂解時(shí)，必須減少停留時(shí)間以減少焦的生成。24第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）（三）停留時(shí)間的影響定義：物料從反應(yīng)開始到達(dá)某一轉(zhuǎn)化率時(shí),在反應(yīng)器中經(jīng)歷的時(shí)間。裂解管式反應(yīng)器特點(diǎn)：①非等溫②非等容1、停留時(shí)間的計(jì)算2、τ的影響3、T—τ的關(guān)系25第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）1、停留時(shí)間的計(jì)算

①表觀停留時(shí)間：②平均停留時(shí)間：VR,S,L----反應(yīng)器容積，裂解管截面積，管長(zhǎng)。V`,a`----平均體積流量，最終體積增大率。26第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）2、τ的影響由圖知：始τ↑，乙烯↑；然后τ↑，乙烯↓。因此關(guān)鍵是控制τ，減少二次反應(yīng)。27第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）3、T-τ的關(guān)系由圖知：

τ一定，T↑，乙烯↑。T一定，τ

↓，乙烯↑。故要使乙烯↑，同時(shí)考慮T、τ。28第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）（四）烴分壓和稀釋劑的影響1、烴分壓烴裂解分子數(shù)↑，↑,因此P↓,乙烯↑。對(duì)二次反應(yīng)：摩爾數(shù)↓，↓。因此P↓，生焦量↓。工業(yè)上①在常壓下操作，真空下易進(jìn)入空氣發(fā)生爆炸。②加入稀釋劑，從而乙烯量↑.

29第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）

加入稀釋劑后：故稀釋劑作用：①②③

④有利爐管傳熱，保護(hù)爐管壽命。

常用稀釋劑：H2、N2、惰性氣體、水蒸汽。

水蒸汽優(yōu)點(diǎn)：①穩(wěn)定，易與裂解氣分離②抑制對(duì)裂解管腐蝕③可與管中沉積焦反應(yīng)，除C④摩爾質(zhì)量小，體積大，烴分壓降幅大⑤對(duì)金屬Fe、Ni表面起一定氧化作用，保護(hù)爐管

2、稀釋劑的影響P總=P1+P2+…30第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）（五）動(dòng)力學(xué)裂解深度函數(shù)KSF計(jì)算公式：由圖1-7知，KSF值可分為三個(gè)區(qū)：①KSF=0～1為淺度裂解區(qū)，低級(jí)烯少，乙烯量↑，丙烯量↑。②KSF=1～2.3為中度裂解區(qū)，乙烯量↑漸慢，丙烯達(dá)峰值。③KSF＞2.3為深度裂解區(qū)，一次反應(yīng)結(jié)束，丙烯量↓，丁烯量↓，乙烯量達(dá)峰值。31第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）三、管式爐熱裂解工藝過程

（一）爐體的型式

（二）管式裂解爐

（三）裂解氣的急冷

（四）裂解爐之結(jié)焦與清焦

（五）裂解工藝流程

（六）裂解爐發(fā)展方向32第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）（一）爐體的型式管式裂解爐由爐體和裂解管組成。爐體用鋼構(gòu)件和耐火材料砌筑，分為：

對(duì)流室：裝有原料預(yù)熱管、蒸汽加熱管

輔射室：布置裂解管，其室、頂、底、側(cè)壁有燒嘴爐體的型式(圖)33第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）（二）管式裂解爐1、魯姆斯SRT-X型爐2、凱洛格毫秒裂解爐（MSF）3、斯通-韋勃斯特超選擇裂解爐（USC）4、倒梯臺(tái)下吹式裂解爐（M-TCF）5、順梯臺(tái)裂解爐（IFP）6、荷蘭KTI裂解爐（GK）7、德國Linde裂解爐（LSCC）[國內(nèi)乙烯裝置采用的裂解爐表]34第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）1、魯姆斯SRT-X裂解爐美國魯姆斯公司63年開發(fā),65年工業(yè)化的SRT-Ⅰ～Ⅵ等系列爐。SRT-Ⅲ停留時(shí)間0.37～0.43Ｓ，乙烯收率24%（輕柴油），爐子熱效率93.5%,爐管排列4-2-1-1內(nèi)徑1pΦ64、2pΦ89、3-4pΦ146。爐管排列形式示意圖SRT-Ⅰ~Ⅳ型爐工藝參數(shù)表裂解爐爐型示意圖35第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）2、凱洛格毫秒裂解爐（MSF）美國Kellogg公司60年代開發(fā)，78年開發(fā)成功，高溫下，停留時(shí)間縮短到0.05～0.1Ｓ（50～100毫秒），

乙烯收率27%（輕柴油），爐子熱效率93%。特點(diǎn)：裂解管僅一程，管徑25-30mm，管長(zhǎng)10m，可使原料在極短時(shí)間內(nèi)升至高溫，裂解氣出口溫度850-880℃，且因管僅一程，無彎頭，阻力小，P烴低，乙烯收率較高。爐管布置圖36第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）3、斯通-韋勃斯特(Stone-Webster)

超選擇裂解爐（USC）美國S-W公司開發(fā)的超選擇裂解爐，連同兩段急冷（USX+TLX），構(gòu)成三位一體裂解系統(tǒng)。特點(diǎn)：內(nèi)徑采用3次變徑結(jié)構(gòu)，停留時(shí)間0.06～0.2Ｓ，乙烯收率27.7%（輕柴油），爐子熱效率93%。爐管布置圖37第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）4、倒梯臺(tái)下吹式裂解爐

(M-TCF)

日本三菱油化公司特點(diǎn)：每組７根管，前四為橢圓管（傳熱面積比圓管大，τ↓）。用輕柴油作原料時(shí)，τ為0.456s，乙烯收率22.5%。爐管布置圖；裂解爐示意圖；工藝流程圖。38第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）5、順梯臺(tái)裂解爐(IFP)--法國石油化學(xué)研究所爐管布置圖；裂解爐爐型圖

τ為0.55s，乙烯收率22.26%。6、荷蘭KTI的GK型裂解爐爐管構(gòu)型（圖）7、德國Linde的LSCC裂解爐爐管構(gòu)型（圖）備注：國內(nèi)乙烯裝置采用的裂解爐表39第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）（三）裂解氣的急冷１、目的：①回收高溫?zé)崮埽a(chǎn)生高壓蒸汽②終止二次反應(yīng)２、方法：①直接急冷（用油或水）②間接急冷３、急冷換熱器：雙套管式USX式是裂解裝置五大關(guān)鍵設(shè)備之一。40第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）（四）裂解爐之結(jié)焦與清焦結(jié)焦相關(guān)因素：裂解深度、溫度、烴分壓、原料的重輕。清焦方法：１、不停爐清焦

２、停爐清焦水力清焦法機(jī)械清焦法41第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）（五）熱裂解工藝流程圖[簡(jiǎn)圖]熱裂解工藝含四大系統(tǒng)：１、原料油供給、預(yù)熱系統(tǒng)２、裂解、高壓水蒸汽系統(tǒng)３、急冷油、燃料油系統(tǒng)４、急冷水、稀釋水蒸汽系統(tǒng)42第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）１、原料范圍加寬，單程乙烯收率高，爐子熱效率不斷提高。２、工藝條件：停留時(shí)間不斷縮短，反應(yīng)溫度逐漸提高；催化裂解(KTI、北京石油化工科學(xué)研究院☆)。３、技術(shù)要求：①研究、制造抗高溫管材。②研究、制造性能更優(yōu)的保溫耐火材料。③提高自動(dòng)控制水平。４、生產(chǎn)規(guī)模大型化；單套裝置大型化；公用工程島。（六）裂解爐發(fā)展方向[中國乙烯裝置表]43第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）第三節(jié)：裂解氣的凈化與分離一、概述二、酸性氣體脫除三、脫水四、脫炔五、裂解氣的壓縮六、制泠44第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）

一、概述

（一）裂解氣的組成和分離要求1、組成：除含有乙烯、丙烯、乙炔、丁二烯等各種烴外，還含有CO2、H2S、乙炔、H20等雜質(zhì)氣體。2、凈化與分離的任務(wù)：①除去裂解氣中有害雜質(zhì)②分離出單一烯烴產(chǎn)品和餾分，提供有機(jī)化工原料3、分離要求：有些產(chǎn)品對(duì)純度要求不高，如苯烷基化制乙苯和異丙苯；而有些需純度較高烯烴，如用丙烯制聚丙烯，要求丙烯原料大于99.9%;乙烯原料進(jìn)聚合裝置需不低于99.9999%。45第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）

（二）分離方法1、深冷分離法（冷凝精餾）工業(yè)：≥-50℃冷凍溫度—淺度冷凍-50~-100℃冷凍溫度—中度冷凍≤-100℃冷凍溫度—深度冷凍（深冷）原理：利用裂解氣中各種烴的相對(duì)揮發(fā)度不同，在低溫下除了氫和甲烷以外把其余烴都冷凝下來，在適當(dāng)溫度、壓中力下以精餾的方法把各組分分離出來。深冷分離包括三大系統(tǒng)：

①氣體凈化系統(tǒng)：脫酸氣、脫水、脫炔、脫CO等。

②壓縮冷凍系統(tǒng)：把裂解氣加壓、降溫，為分離創(chuàng)造條件。

③精餾分離系統(tǒng)：通過一系列精餾分出C2H4、C3H6等。2、油吸收精餾分離法（吸收精餾）46第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）二、酸性氣體脫除（一）酸性氣體的組成（二）危害（三）來源（四）脫除方法（五）堿洗法47第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）

（一）酸性氣體的組成：組成：、、、、、

、噻吩等。（二）酸性氣體的危害：1、乙烯、丙烯純度降低2、H2S：腐蝕設(shè)備管道；分子篩壽命降低；使加氫脫炔用催化劑中毒3、CO2：低溫下結(jié)成干冰堵塞設(shè)備管道；在生產(chǎn)聚乙烯等時(shí)酸性氣體積累造成聚合速度降低、聚乙烯的分子量降低

48第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）（三）來源：由硫化物分解產(chǎn)生：

的產(chǎn)生：①

②③（四）脫除方法：[用化學(xué)吸收法（酸堿中和）]

吸收劑有：NaOH溶液（堿洗法）、乙醇胺溶液、N-甲基吡咯烷酮等。49第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）（五）堿洗法1、原理：2、工藝流程3、工藝條件:塔壓—1.0MPa;塔內(nèi)溫度—40℃補(bǔ)充堿液濃度—30%NaOH乙醇胺法可脫除大部分硫化氫和二氧化碳，但是對(duì)有機(jī)硫脫除效果較差。故含硫量高時(shí)用堿洗－乙醇胺聯(lián)合法較好。

COS50第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）三、脫水

（一）水的來源及危害1、來源：①稀釋蒸汽②脫酸性氣體過程中水洗殘留2、危害：低溫下，水凍結(jié)成冰，而且與輕質(zhì)烴形成白色結(jié)晶水合物，如CH4·6H20、C2H6·7H20、C3H8·7H20等。這些固體附著在管壁上，既增加動(dòng)能消耗，又堵塞管道。解凍方法可用氨、甲烷、乙醇等。3、脫水方法

吸附法（分子篩、硅膠、活性氧化鋁）51第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）（二）分子篩吸附脫水A型分子篩孔徑均一，只能吸附小于其孔徑的分子；3A型只能吸附水分子；4A型可吸附水分子和乙烷分子。故工業(yè)上常用3A型分子篩脫水。工藝流程分子篩再生：自下而上通入加熱的甲烷、氫餾分，開始緩慢加熱以除去水分和烴類，逐漸升至230℃左右去除殘余水分。氣流向上可保證床層底部完全再生。52第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）四、脫炔和CO（一）危害（二）催化加氫脫乙炔（三）溶劑吸收法脫乙炔（四）一氧化碳的脫除53第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）（一）炔烴的危害烴類裂解時(shí)會(huì)放生少量炔烴：乙炔、丙炔、丙二烯等。炔烴的危害：1、影響乙烯、丙烯的質(zhì)量和用途2、惡化乙烯聚合物的性能3、使合成或聚合用催化劑中毒54第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）（二）催化加氫脫乙炔1、原理：采用乙炔選擇性催化加氫為乙烯，盡量避免乙炔和乙烯加氫成乙烷。2、催化劑：活性組分鈷、鎳、鈀助催化劑鐵、銀載體分子篩、a-Al2O3吸附順序：丁二烯＞乙炔＞丙炔＞丙烯＞乙烯3、前加氫：脫甲烷塔前進(jìn)行的加氫脫炔。（氫氣自給）后加氫：脫甲烷塔后進(jìn)行的加氫脫炔。（需外部加氫）4、工藝流程55第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）（三）溶劑吸收法脫乙炔

1、用途：小型裂解和乙炔生產(chǎn)。

2、溶劑：二甲基甲酰胺、乙酸乙酯、丙酮、N-甲基吡咯烷酮等。

3、工藝流程56第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）（四）一氧化碳的脫除危害：若一氧化碳過多，易使加氫催化劑中毒，故當(dāng)一氧化碳濃度太高時(shí)需脫除。原理：甲烷化法260-300℃57第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）五、裂解氣的壓縮（一）壓力與溫度的關(guān)系（二）多段壓縮（三）壓縮流程58第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）（一）壓力與溫度的關(guān)系目前工業(yè)上深冷分離兩種型式：

A壓力—3.5MPa溫度—-100℃B壓力—0.1MPa溫度—-140℃壓力--溫度關(guān)系：利弊分析：當(dāng)壓力高時(shí)，精餾塔塔釜升高，易引起重組分聚合，并使烴類的相對(duì)揮發(fā)度降低，造成分離困難。低壓下，塔釜溫度低不易發(fā)生聚合；烴類相對(duì)揮發(fā)度大，分離較容易。59第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）（二）多段壓縮裂解氣壓縮可視為絕熱過程，故遵守：

k為絕熱指數(shù)(1.228)例：已知T1=20℃,P1=0.105MPa,P2=3.6MPa則可由公式得出：T1=566K=293℃

即：P由0.105增加到3.6MPa,T由20℃變化到293℃。T過高，會(huì)導(dǎo)致二烯烴聚合生成樹脂，嚴(yán)重影響壓縮機(jī)正常操作，甚至破壞生產(chǎn)，故采用多段壓縮。

段間設(shè)冷凝器，以維持低的入口溫度。為防止聚合，每段的出口溫度控制在90-110℃。60第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）（三）壓縮流程

1、壓縮機(jī)：離心式或往復(fù)式2、離心式壓縮機(jī)用途較廣：①轉(zhuǎn)數(shù)3000—16000轉(zhuǎn)/分②裂解爐的廢熱鍋爐副產(chǎn)高壓水蒸汽，多用蒸汽透平驅(qū)動(dòng)離心式壓縮機(jī)，達(dá)到能量合理利用。3、壓縮流程圖61第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）六、制泠（一）氨蒸汽壓縮制冷（二）復(fù)迭制冷（三）多段復(fù)迭制冷（四）多段制冷62第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）（一）氨蒸汽壓縮制冷

1、蒸發(fā)0.1MPa時(shí)，沸點(diǎn)為-33.4℃。因此液氨在蒸發(fā)器中沸騰蒸發(fā)為氨蒸氣時(shí)，必須從被冷物料中吸熱，使被冷物料泠至-33.4℃。

熱交換器2熱交換器1壓縮機(jī)熱交換器2熱交換器3壓縮機(jī)63第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）2、壓縮

換熱器2中低壓低溫氨蒸氣被壓縮機(jī)壓縮，壓力升高（g）。

3、冷凝高壓下氨蒸氣凝固點(diǎn)較高（2.07MPa時(shí)，750℃），可用水冷卻使NH3(g)轉(zhuǎn)變?yōu)镹H3(l)。4、節(jié)流壓力高，需通過節(jié)流降壓，進(jìn)行節(jié)流膨脹，而此過程很快，只能從NH3自身取熱。節(jié)流后成為低溫低壓液體，再去蒸發(fā)。從而達(dá)到循環(huán)制冷。（消耗機(jī)械能）64第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）（二）復(fù)迭制冷乙烯、丙烯為產(chǎn)品。常壓下，T乙烯為-100℃，而T丙烯為-40℃，故可用其制冷。用丙烯作冷劑加壓至1.9MPa，冷凝點(diǎn)為45℃，故用水很易液化；而乙烯臨界溫度為9.5℃，已低于冷水溫度，故需低于9.5℃的冷凍劑冷卻乙烯至臨界溫度以下液化。故可用乙烯-丙烯、乙烯-氨復(fù)迭制冷來完成。而丙烯為聯(lián)產(chǎn)品易回收。大型乙烯廠常以乙烯-丙烯復(fù)迭制冷。工藝流程65第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）（三）多段復(fù)迭制冷甲烷-乙烯-丙烯復(fù)迭制冷（可冷至-140℃）。（四）工業(yè)采用多段制冷？若物料從20℃一次冷至-100℃左右，在能量利用上不合理，故工業(yè)上常用-75、-55、-41、-24、3℃等多段制冷，使能耗最少。66第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）第四節(jié)：深冷分離流程一、深冷分離流程二、脫甲烷塔三、乙烯塔和丙烯塔四、影響乙烯回收率的因素五、深冷分離中的節(jié)能措施67第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）一、深冷分離流程

（一）深冷分離任務(wù)（二）順序深冷分離流程(圖)（三）前脫乙烷流程(圖)（四）前脫丙烷流程(圖)（五）三種分離流程之異同點(diǎn)68第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）（一）深冷分離任務(wù)裂解氣凈化制冷為深冷分離創(chuàng)造條件高壓低溫壓縮

裂解氣中各種低級(jí)烴在高壓、低溫下相對(duì)揮發(fā)度不同，通過精餾可將其一一分離。分離次序是先把不同碳原子烴分開；再分同碳原子數(shù)炔烴和烷烴。五大精餾塔：脫甲烷塔（將、H2與≥C2組分進(jìn)行分離）脫乙烷塔（C2與≥C3組分分離）脫丙烷塔（C3與≥C4組分分離）乙烯塔（與組分分離）丙烯塔（與組分分離）69第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）二、脫甲烷塔任務(wù)：將裂解氣中C10、H2及其它惰性氣體與C2以上組分進(jìn)行分離。關(guān)鍵作用是分離C10、C2=。方法：70第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）三、乙烯塔和丙烯塔

（一）乙烯塔乙烯－乙烷典型精餾塔，耗冷量大（占總冷量的40%）。1、操作壓力越大，相對(duì)揮發(fā)度越小，相應(yīng)的精餾板數(shù)增多，回流比增大。2、壓力一定時(shí)，溫度與組成相互制約。3、乙烯塔改進(jìn)：①加設(shè)中間再沸器②側(cè)線出乙烯，提高乙烯純度。71第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）（二）丙烯塔

丙烯-丙烷餾分的分離在丙烯塔中完成，塔頂?shù)卯a(chǎn)品丙烯，塔底得丙烷餾分。1、高壓法2、低壓法為提高純度可采用雙塔流程。72第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）四、影響乙烯回收率的因素

（一）分析1、脫甲烷塔冷箱尾氣帶走2、乙烯塔釜?dú)埩?、脫乙塔底帶走4、壓縮時(shí)凝液帶走其中前三者總損失量很少，且不可避免，故1項(xiàng)影響較大，而1項(xiàng)中甲烷與氫氣摩爾比越高，壓力、溫度越高，有利于降低尾氣中乙烯量。73第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）（二）利用冷箱提高乙烯回收率冷箱：因甲烷塔為全系統(tǒng)中最冷系統(tǒng)，為保證冷換設(shè)備、管道冷不散失，故采用效率冷箱保冷。冷箱放在脫甲烷塔前稱為前冷流程；放在其后則稱后冷流程。74第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）五、深冷分離中的節(jié)能措施裂解氣在深冷分離中加壓至3.0-4.0MPa，降溫至-100℃左右，能量消耗很大。特別是制冷電耗占用電的50-60%。1、急冷回收熱能的利用2、中間冷凝器和中間再沸器3、逐級(jí)冷凝多股進(jìn)料4、尾氣膨脹補(bǔ)氣制冷5、熱泵75第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）第五節(jié)*乙炔生產(chǎn)概述1、電石法：干法濕法2、甲烷氧化法：3、烴類裂解生產(chǎn)乙炔和乙烯：氧化裂解法高溫水蒸氣裂解76第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）

本章結(jié)束

謝謝各位！作業(yè)與思考題★77第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）

78第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）79第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）爐體順梯臺(tái)立式爐倒梯臺(tái)立式爐單排豎管雙面輻射立式爐80第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）81第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）蒸汽82第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）83第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）184第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）

123456789裂解氣去壓縮原料油油洗塔水洗塔激冷換熱器裂解爐85第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）

SRT-Ⅲ型管式裂解爐示意圖1-爐體；2,3-油氣聯(lián)合燒嘴；4-輻射爐管；5-彈簧吊架；

6-急冷鍋;7-對(duì)流段；8-引風(fēng)機(jī)686第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）87第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）餾分過熱水蒸氣工藝空氣水洗水脫炔后催化加氫脫乙炔及再生流程1-加氫反應(yīng)器；2-再生反應(yīng)器；3-綠油洗滌塔；4-再生氣洗滌塔C2餾份脫炔后C2廢氣88第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）膨脹室ABCDEn物料89第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）裂解氣129富氫34101156710118、

順序深冷分離流程1-堿洗塔；2-干燥器；3-脫甲烷塔；4-脫乙烷塔；5-乙烯塔；6-脫丙烷塔；7-脫丁烷塔；8-丙烯塔；9-冷箱；10-加氫脫炔反應(yīng)器；11-綠油塔

C1乙烯乙烷C4C5C1丙烯丙烷C190第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）裂解氣燃料氣富氫Ⅰ～ⅢⅣ、Ⅴ

前脫乙烷深冷分離流程1-堿洗塔；2-干燥器；3-脫乙烷塔；4-脫甲烷塔；6-脫丙烷塔；7-丙烯塔；8-脫丁烷塔；9-加氫脫炔反應(yīng)器；10-冷箱

91第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）Ⅰ～Ⅲ裂解氣富氫Ⅳ

前脫丙烷深冷分離流程1-堿洗塔；2-干燥器；3-脫丙烷塔；4-脫丁烷塔；5-脫甲烷塔；6-脫乙烷塔；7-乙烯塔；8-丙烯塔；9-加氫脫炔反應(yīng)器；10-冷箱92第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）93第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）94第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）95第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）96第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）97第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）圖1-2碳?xì)浠衔锵鄬?duì)于正戊烷的反應(yīng)速度常數(shù)1098765432.01.51.00.90.30.40.80.50.70.63454030252015610798n=碳原子數(shù)1-正烷烴；2-異構(gòu)烷烴，一個(gè)甲基聯(lián)在第二個(gè)碳原子上：3-異構(gòu)烷烴，兩個(gè)甲基聯(lián)在兩個(gè)碳原子上；4-烷基環(huán)己烷；5-烷基環(huán)戊烷；6-正構(gòu)伯單烯烴98第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）石腦油裂解時(shí)裂解深度與產(chǎn)物分布關(guān)系圖

在產(chǎn)品中的含量，%（重）乙烯丙烯丁二烯99第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）100第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）表1-11不同原料的裂解產(chǎn)物分布原料丙烷石腦油輕柴油原料規(guī)格95.7%43～159℃173～391℃裂解條件輻射管出口溫度，℃輻射管出口壓力，kPa水蒸汽/油（質(zhì)量）乙烷94%737154.70.338401000.48201000.607901070.75裂解產(chǎn)物組成，%（質(zhì)量）H2CH3C2H4C2H6C3H6C3H8C4C5+燃料油3.087.4543.037.33.273.271.14.641.2520.3529.973.7620.3319.263.580.920.813.726.14.016.00.512.425.625.60.610.123.04.214.750.39.6519.017.25101第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）指標(biāo)乙烷丙烷石腦油輕柴油需原料量，t聯(lián)產(chǎn)品，t其中，丙烯，t丁二烯，tB、T、X*1.300.29950.03740.01762.381.380.3860.0750.0953.182.600.470.1190.493.792.790.5380.1480.50*B、T、X為苯、甲苯、二甲苯。表12生產(chǎn)1噸乙烯所需原料量及聯(lián)副產(chǎn)物量102第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）103第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）法美美美美104第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）

注:

①中國2007年乙烯生產(chǎn)能力達(dá)9985kt/a,產(chǎn)量10278kt/a，居世界第二位。資料來源:美國《油氣雜志》2007年7月16日。105第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）Linde公司LSCC-x型裂解爐

106第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）KTI公司的GK-x型裂解爐

107第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）美國魯姆斯SRT-Ⅰ～Ⅵ裂解爐管排布示意圖108第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）輕柴油109第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）110第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）2111第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）順梯臺(tái)裂解爐

爐管布置圖112第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）{{113第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）

2008年中國乙烯產(chǎn)量114第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）中國乙烯生產(chǎn)裝置改擴(kuò)建計(jì)劃（單位：萬噸）

115第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）中國乙烯在建及擬建項(xiàng)目（單位：萬噸）

116第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）乙烯性質(zhì)、用途、生產(chǎn)方法性質(zhì)：無色可燃性氣體，微具烴類特有的臭味。標(biāo)況下氣體的密度：1.2604kg/m3,液體的比重：0.5699（-103.9℃/4℃）；熔點(diǎn)：-169.4℃,沸點(diǎn)：-103.9℃，臨界溫度：9.9℃，臨界壓力：5.137Mpa；爆炸極限：2.7%～36%(體積)。

用途：主要用于制備合成樹脂、合成橡膠、合成纖維，還用于生產(chǎn)乙二醇、環(huán)氧乙烷、乙醛、醋酸、苯乙烯等有機(jī)合成產(chǎn)品。117第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）工業(yè)用乙烯GB/T7715-2003118第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）我國乙烯裝置情況

我國現(xiàn)有裝置可分為三類：第一類是70年代引進(jìn)的規(guī)模30萬噸以上的大型乙烯裝置，共7套，包括燕山、大慶、齊魯、揚(yáng)子、上海2#、茂名乙烯、吉化2#裝置；總能力312萬噸/年，占全國乙烯總能力65.16%。第二類為90年代建成的具有一定技術(shù)水平的規(guī)模20萬噸以下的乙烯裝置，共有7套，包括天津、中原、北京東方、廣州、盤錦、獨(dú)山子、撫順乙烯裝置；第三類為建設(shè)年代較早規(guī)模較小技術(shù)落后的15萬噸以下的乙烯裝置，共4套，包括吉化1#、上海1#、遼陽、蘭州乙烯裝置。

119第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）國內(nèi)乙烯需求量預(yù)測(cè)120第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）乙烯下游消費(fèi)結(jié)構(gòu)121第二章烴類熱裂解（乙烯工業(yè)）乙烯工業(yè)發(fā)展對(duì)策調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，加快企業(yè)技術(shù)改造力度，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力。大乙烯下游有所分工、中型乙烯實(shí)現(xiàn)扭虧，產(chǎn)品向“小、特、專、優(yōu)”方向調(diào)整，使我國的石化企業(yè)形成各具特色的效益型企業(yè)。調(diào)整乙烯裝置規(guī)模，按市場(chǎng)需求增加有效供給。調(diào)整布局結(jié)構(gòu)，推進(jìn)乙烯工業(yè)向集中化方向發(fā)展；走煉化一體化的道路。調(diào)整乙烯原料結(jié)構(gòu)，降低產(chǎn)品成本。122第二章