管式裂解炉及裂解部分工艺流程课件.ppt

1、管式裂解炉及裂解部分管式裂解炉及裂解部分工艺流程工艺流程2022-10-9管式裂解炉及裂解部分工艺流程裂解单元原则流程图裂解单元原则流程图原料原料预热器预热器裂裂解解炉炉急冷器急冷器油油冷冷塔塔裂解燃料油裂解燃料油水水冷冷塔塔裂解气去压缩裂解气去压缩沉降槽沉降槽水水裂解汽油裂解汽油155155180180水蒸气水蒸气540540800800=0.5s450450550550230230185185急冷油急冷油109109裂解汽油、裂解气裂解汽油、裂解气和水蒸气入底部和水蒸气入底部4040冷却水冷却水37378080N=23N=16管式裂解炉及裂解部分工艺流程裂解单元原则流程图裂解单元原则流程图

2、1、设备、设备预热器预热器裂解炉裂解炉急冷器急冷器油冷塔油冷塔水冷塔水冷塔沉降槽沉降槽2、各设备所起的作用、各设备所起的作用管式裂解炉及裂解部分工艺流程3、主要操作条件、主要操作条件155；180水蒸气、水蒸气、540、800、=0.5s；450550；185急冷油、急冷油、230、N=23、109裂解汽油、裂解气和水蒸气；裂解汽油、裂解气和水蒸气；冷却水冷却水37、N=16、40、80、裂解气裂解气；裂解汽油、水。裂解汽油、水。管式裂解炉及裂解部分工艺流程4 4、目的产物、目的产物裂解气裂解气5 5、副产物、副产物裂解汽油裂解汽油裂解燃料油裂解燃料油管式裂解炉及裂解部分工艺流程3.3管式裂解

3、炉及裂解部分工艺流程管式裂解炉及裂解部分工艺流程1 1、原料油供给和预热系统、原料油供给和预热系统2 2、裂解和高压蒸气系统、裂解和高压蒸气系统3 3、急冷油和燃料油系统、急冷油和燃料油系统4 4、急冷水和稀释水蒸气系统、急冷水和稀释水蒸气系统管式裂解炉及裂解部分工艺流程1 1、原料油供给和预热系统、原料油供给和预热系统设备：设备：原料油储罐原料油储罐原料油泵原料油泵原料油急冷水预热器原料油急冷水预热器原料油急冷油预热器原料油急冷油预热器准备准备流程：流程：去裂解炉对流段去裂解炉对流段管式裂解炉及裂解部分工艺流程2 2、裂解和高压蒸气系统、裂解和高压蒸气系统设备：设备：裂解炉对流段裂解炉对流段

4、裂解炉辐射段裂解炉辐射段急冷换热器急冷换热器油洗塔油洗塔反应反应分离准备分离准备高压蒸气流程：高压蒸气流程：入管网入管网11MPa,447蒸汽包蒸汽包管式裂解炉及裂解部分工艺流程3 3、急冷油和燃料油系统、急冷油和燃料油系统急冷油设备：急冷油设备：油急冷器：油急冷器：油洗塔：油洗塔：塔顶为氢、气态烃、裂解汽油、塔顶为氢、气态烃、裂解汽油、稀释蒸汽和酸性气体。稀释蒸汽和酸性气体。裂解轻柴油汽提塔：裂解轻柴油汽提塔：燃料油汽提塔：燃料油汽提塔：问题：问题：急冷油系统结焦急冷油系统结焦措施：措施：急冷油系统设过滤网急冷油系统设过滤网指标：指标：5050以下的运动粘度：以下的运动粘度：45455050

5、10105 5m m2 2/s/s分离分离管式裂解炉及裂解部分工艺流程急冷方式：急冷方式：直接急冷直接急冷水直接急冷水直接急冷油直接急冷油直接急冷间接急冷间接急冷急冷方式的比较：急冷方式的比较：直接急冷：直接急冷：设备费少、设备费少、操作简单、操作简单、系统阻力小、系统阻力小、传热效果好、传热效果好、大量污水、大量污水、油水分离困难、油水分离困难、难以回收能量。难以回收能量。管式裂解炉及裂解部分工艺流程间接急冷：间接急冷：能量利用合理、能量利用合理、经济性好、经济性好、无污水产生。无污水产生。管式裂解炉及裂解部分工艺流程4 4、急冷水和稀释水蒸气系统、急冷水和稀释水蒸气系统设备：设备：水冷塔：

6、水冷塔：分离槽：分离槽：换热器：换热器：工艺水汽提塔：工艺水汽提塔：指标：指标：釜水中含油釜水中含油100ppm100ppm水蒸气循环好处：水蒸气循环好处：节约了新鲜的锅炉给水节约了新鲜的锅炉给水减少了污水的排放量减少了污水的排放量污水：污水：12078吨吨缓蚀剂缓蚀剂管式裂解炉及裂解部分工艺流程裂解部分原则工艺流程裂解部分原则工艺流程轻柴油裂解装置原则工艺流程图轻柴油裂解装置原则工艺流程图轻柴油轻柴油储罐储罐泵泵预热预热裂裂解解炉炉急冷器急冷器换热器换热器油油洗洗塔塔汽汽提提塔塔燃料油燃料油水水洗洗塔塔裂解气裂解气油水油水分离罐分离罐水水汽油汽油管式裂解炉及裂解部分工艺流程馏分油裂解装置裂解

7、气预分馏过程流程图馏分油裂解装置裂解气预分馏过程流程图(86)原料原料裂裂解解炉炉废热锅炉废热锅炉急急冷冷器器油油洗洗塔塔水水洗洗塔塔裂解气裂解气油水分离器油水分离器裂解汽油裂解汽油水水冷却器冷却器稀释蒸汽稀释蒸汽发生器发生器冷却器冷却器管式裂解炉及裂解部分工艺流程管式裂解法的优缺点管式裂解法的优缺点历史：历史：油品加热炉油品加热炉油品热裂化炉油品热裂化炉油品裂解炉油品裂解炉多年历史的成熟工艺多年历史的成熟工艺管式裂解炉及裂解部分工艺流程优点优点：炉型结构简单；炉型结构简单；操作容易；操作容易；便于控制；便于控制；能连续生产；能连续生产；乙烯、丙烯收率高；乙烯、丙烯收率高；产物浓度高；产物浓度

8、高；动力消耗小，动力消耗小，热效率高；热效率高；原料的使用范围日渐扩大；原料的使用范围日渐扩大；多台组合大型化。多台组合大型化。管式裂解炉及裂解部分工艺流程缺点缺点：重质原料的适应性还有一定限制；重质原料的适应性还有一定限制；降低裂解深度降低裂解深度原料利用不高、原料利用不高、燃料油增加、燃料油增加、公用工程费大等公用工程费大等满足裂解原理满足裂解原理耐合金刚材耐合金刚材铸管技术铸管技术继续继续研研究究结焦结焦问题问题管式裂解炉及裂解部分工艺流程裂解技术展望裂解技术展望目标：目标：扩大重质原料的应用扩大重质原料的应用和裂解炉对原料改变的适应能力；和裂解炉对原料改变的适应能力；减小能耗、降低成本

9、；减小能耗、降低成本；新的裂解技术研究新的裂解技术研究采用燃气透平、采用燃气透平、提高炉子热效率提高炉子热效率管式裂解炉及裂解部分工艺流程乙烯工业的发展趋势乙烯工业的发展趋势（一）乙烯建设规模继续向大型化发展（一）乙烯建设规模继续向大型化发展800、900、1000、1200单炉产量：单炉产量：90、120、140年代年代6070809021世纪世纪规模规模203045608090管式裂解炉及裂解部分工艺流程（二）生产新技术的研究开发（二）生产新技术的研究开发提高收率、提高收率、提高选择性、提高选择性、降低投资、降低投资、原料适应性相对较强。原料适应性相对较强。1、KBR和埃克森和埃克森100

10、万吨乙烯生产厂的裂解炉：万吨乙烯生产厂的裂解炉：910个个56个个Kellogg Brown&Root 管式裂解炉及裂解部分工艺流程2、新的工艺技术、新的工艺技术ALCET技术技术低投资乙烯技术低投资乙烯技术Brown&Root溶剂吸收分离甲烷溶剂吸收分离甲烷无需脱甲烷塔、无需脱甲烷塔、低温甲烷、乙烯制冷系统低温甲烷、乙烯制冷系统新建和扩建均有利。新建和扩建均有利。管式裂解炉及裂解部分工艺流程对原有的油吸收进行改进对原有的油吸收进行改进:A:加氢和前脱丙烷结合起来；加氢和前脱丙烷结合起来；B:先除去先除去C4及及C4馏分馏分;C:再进入油吸收脱甲烷系统；再进入油吸收脱甲烷系统；D:最后从甲烷和

11、轻质组分中分离最后从甲烷和轻质组分中分离C2以上组分。以上组分。管式裂解炉及裂解部分工艺流程膜分离技术膜分离技术1994Kellogg公司提出用于乙烯裂解。公司提出用于乙烯裂解。中空纤维中空纤维分离出部分氢，分离出部分氢，减少乙烯制冷的负荷。减少乙烯制冷的负荷。提高生产能力。提高生产能力。管式裂解炉及裂解部分工艺流程催化精馏加氢技术催化精馏加氢技术加氢和产物分离加氢和产物分离同一个精馏塔同一个精馏塔Lummus公司提出公司提出精馏段：精馏段：全部或部分被含有催化剂的填料代替。全部或部分被含有催化剂的填料代替。用途：用途：C3馏分选择性加氢；馏分选择性加氢；C4馏分选择性或全部加氢；馏分选择性或

12、全部加氢；C4和和C5混合馏分全加氢。混合馏分全加氢。裂解汽油的选择性或全部加氢。裂解汽油的选择性或全部加氢。管式裂解炉及裂解部分工艺流程3、抑制裂解炉结焦技术、抑制裂解炉结焦技术使用涂覆技术降低炉管结焦使用涂覆技术降低炉管结焦表面热处理后形成涂层。表面热处理后形成涂层。已经成熟投产。已经成熟投产。使用结焦抑制剂（使用结焦抑制剂（FSI)实验证明：实验证明：两次清焦运行期增加两次清焦运行期增加3倍，倍，由原来每由原来每45天清焦一次的天清焦一次的100小时小时135天费时天费时24小时。小时。Forest Star International管式裂解炉及裂解部分工艺流程任务：任务：1、开发耐高

13、温的裂解管材、开发耐高温的裂解管材2、寻找耐高温、高选择性催化剂、寻找耐高温、高选择性催化剂管式裂解炉及裂解部分工艺流程管式裂解炉及裂解部分工艺流程成分成分，mol成分成分，mol成分成分 ，mol轻柴油裂解气组成轻柴油裂解气组成H2131828CO0.1751CH421.2489C2H20.3688C2H429.0363C2H67.7953丙二烯丙炔丙二烯丙炔0.5419C3H611.4757C3H80.35581 1，3-3-丁二烯丁二烯2.4194异丁烯异丁烯2.7085正丁烷正丁烷0.0754管式裂解炉及裂解部分工艺流程轻柴油裂解气组成轻柴油裂解气组成（续）（续）成分成分，mol 成分

14、成分 ，mol成分成分，molC50.5147C6 C8非芳烃非芳烃0.6941苯苯2.1398甲苯甲苯0.9296C80.3578苯乙烯苯乙烯0.2192C9 2000.2397CO20.0578硫化物硫化物0.0272H2O:5.04 管式裂解炉及裂解部分工艺流程3.4裂解气的净化裂解气的净化341裂解气的净化裂解气的净化一、有害物质一、有害物质1、酸性气体、酸性气体H2S、CO2和和CO、少量有机物少量有机物管式裂解炉及裂解部分工艺流程水洗水洗5%5%7%7%2%2%3%3%18%18%20%20%管式裂解炉及裂解部分工艺流程2、H2OH2O操作条件下结冰操作条件下结冰与低碳原子烷烃形成

15、水合物与低碳原子烷烃形成水合物CH46H2OC2H67H2OC3H88H2O管式裂解炉及裂解部分工艺流程低温有利低温有利管式裂解炉及裂解部分工艺流程3、不饱和烃、不饱和烃C C2 2H H2 2丙二烯丙炔丙二烯丙炔管式裂解炉及裂解部分工艺流程二、危害二、危害除影响产品纯度外，还有：除影响产品纯度外，还有：1、酸性气体：、酸性气体：腐蚀设备腐蚀设备2、水、水：低温结冰低温结冰与低碳原子烃化物生成结晶水合物与低碳原子烃化物生成结晶水合物管式裂解炉及裂解部分工艺流程3、不饱和烃、不饱和烃乙炔、乙炔、丙炔、丙炔、丙二烯丙二烯C2馏分馏分C3馏分馏分使催化剂中毒；使催化剂中毒；乙炔循环结累乙炔循环结累提

16、高总压力提高总压力爆炸爆炸管式裂解炉及裂解部分工艺流程三、来源三、来源1、酸性气体、酸性气体原料所带原料所带反应生成反应生成有机硫化物有机硫化物H2SCO2焦炭焦炭CO2烃烃CO2H2处理过程引入处理过程引入管式裂解炉及裂解部分工艺流程2、H2O生产过程中加入为主，生成与处理过程引入生产过程中加入为主，生成与处理过程引入为辅。为辅。3、不饱和烃、不饱和烃原料所带原料所带反应生成反应生成主要存在于主要存在于C2馏分和馏分和C3馏分馏分四、措施四、措施方法和对应流程方法和对应流程处理过程引入处理过程引入管式裂解炉及裂解部分工艺流程1、酸性气体、酸性气体方法：方法：化学吸收化学吸收碱法碱法胺法胺法（

17、1）吸收剂要求）吸收剂要求1、对酸性气体溶解度大，反应性强；、对酸性气体溶解度大，反应性强；2、对裂解气中的乙烯、丙烯溶解度小，、对裂解气中的乙烯、丙烯溶解度小，不起反应；不起反应；3、在操作条件下，蒸气压低，稳定性高；、在操作条件下，蒸气压低，稳定性高；可减少损失，避免产品被污染；可减少损失，避免产品被污染；管式裂解炉及裂解部分工艺流程4、粘度小；、粘度小；5、腐蚀性小；、腐蚀性小；6、来源丰富、来源丰富（2）吸收剂）吸收剂NaOH溶液、溶液、乙醇胺、乙醇胺、N-甲基吡咯烷酮甲基吡咯烷酮选择依据：选择依据：酸性气体含量多少酸性气体含量多少净化程度要求净化程度要求酸性气体是否回收酸性气体是否回

18、收管式裂解炉及裂解部分工艺流程（3）反应原理自学）反应原理自学89页图页图3-20（4）碱洗法流程）碱洗法流程23%57%1820%水水（5）操作条件）操作条件压力：压力：10MPa;塔内温度：塔内温度：40；浓度：浓度：30%NaOH管式裂解炉及裂解部分工艺流程2、H2O的脱除的脱除（1）吸附分离）吸附分离吸附剂：吸附剂：3A A分子筛、分子筛、硅胶、硅胶、活性氧化铝活性氧化铝水水H2不易吸附不易吸附选择性吸附选择性吸附低温有利低温有利管式裂解炉及裂解部分工艺流程（2）裂解气干燥与分子筛再生流程）裂解气干燥与分子筛再生流程裂解气裂解气干干燥燥器器裂解气去深冷分离裂解气去深冷分离吸附吸附载气载

19、气加加热热炉炉干干燥燥器器再生再生燃料气燃料气管式裂解炉及裂解部分工艺流程3、不饱和烃、不饱和烃C2馏分、馏分、C3馏分馏分（1）方法）方法催化加氢催化加氢丙酮吸收丙酮吸收（2）脱乙炔）脱乙炔前加氢前加氢后加氢后加氢Ni-Co/-Al2O3钯钯/-Al2O3管式裂解炉及裂解部分工艺流程脱乙炔时的付反应脱乙炔时的付反应：乙烯的进一步加氢反应；乙烯的进一步加氢反应；乙炔的聚合生成液体产物；乙炔的聚合生成液体产物；乙炔分解生成碳和氢。乙炔分解生成碳和氢。（3）前加氢和后加氢）前加氢和后加氢脱甲烷塔脱甲烷塔前加氢前加氢的加氢气体：的加氢气体：裂解气全馏分；裂解气全馏分；H2、C10、C2、C3馏分；馏

20、分；H2、C10、C2馏分。馏分。管式裂解炉及裂解部分工艺流程前加氢的特点前加氢的特点：氢气可以自给；氢气可以自给；加氢选择性低；加氢选择性低；乙烯损失增大。乙烯损失增大。活性和选择性高。活性和选择性高。后加氢的特点：后加氢的特点：氢气按需加入；氢气按需加入；加氢选择性高；加氢选择性高；产品纯度高；产品纯度高；催化剂寿命长；催化剂寿命长；能量利用不太合理；能量利用不太合理；流程较繁。流程较繁。流程简化；流程简化；操作稳定性差。操作稳定性差。飞温飞温管式裂解炉及裂解部分工艺流程（4）加氢脱炔催化剂）加氢脱炔催化剂前加氢催化剂分钯系和非钯系两类。前加氢催化剂分钯系和非钯系两类。钯系：钯系：温度较低

21、；温度较低；乙烯损失低（乙烯损失低（02%05%）残余乙炔低。（残余乙炔低。（5106）非钯系：非钯系：进料杂质含量限制不严；进料杂质含量限制不严；温度较高；温度较高；选择性不理想。选择性不理想。11051%3%乙炔含量：乙炔含量：乙烯损失：乙烯损失：管式裂解炉及裂解部分工艺流程后加氢催化剂为钯系催化剂。后加氢催化剂为钯系催化剂。（5）催化加氢脱乙炔及再生流程）催化加氢脱乙炔及再生流程管式裂解炉及裂解部分工艺流程流程分析：流程分析：各设备所起的作用：各设备所起的作用：加氢反应器：加氢反应器：两段加氢（乙炔两段加氢（乙炔5000ppm)；绿油塔：绿油塔：除去绿油；除去绿油；再生反应器：再生反应器

22、：用过热水蒸气将催化剂用过热水蒸气将催化剂再生；再生；再生气洗涤塔：再生气洗涤塔：用水洗涤再生气体后去用水洗涤再生气体后去火炬。火炬。管式裂解炉及裂解部分工艺流程（6）丙酮吸收法脱乙炔流程）丙酮吸收法脱乙炔流程溶剂溶剂丙酮、丙酮、二甲基甲酰胺、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、甲基吡咯烷酮、乙酸乙酯等。乙酸乙酯等。管式裂解炉及裂解部分工艺流程94页图页图3-25管式裂解炉及裂解部分工艺流程C2馏分馏分吸吸收收塔塔脱炔后脱炔后C2馏分去乙烯塔馏分去乙烯塔稳稳定定塔塔C2回压缩机回压缩机汽汽提提塔塔乙炔乙炔DMF新鲜新鲜DMF条件：低温高条件：低温高压压用途：乙炔回收用途：乙炔回收管式裂解炉及裂解部

23、分工艺流程35压缩和制冷系统压缩和制冷系统问题问题1：为什么要压缩？：为什么要压缩？常压下都是气体，沸点很低常压下都是气体，沸点很低分离温度太低，需要大量冷量分离温度太低，需要大量冷量解决办法解决办法提高压力提高压力实现实现压缩机压缩机绝热过程绝热过程管式裂解炉及裂解部分工艺流程95页图页图3-26管式裂解炉及裂解部分工艺流程问题问题2：为什么要多级压缩？：为什么要多级压缩？节约压缩功耗节约压缩功耗压缩段数越多压缩段数越多越接近等温压缩越接近等温压缩降低出口温度降低出口温度控制压缩后温度控制压缩后温度100。(聚合）聚合）段间净化分离段间净化分离水、水、C3及及C3以上重组分以上重组分减少负荷

24、，节省冷量。减少负荷，节省冷量。管式裂解炉及裂解部分工艺流程T2=T1（P1/P2）（-1）/绝热指数：绝热指数：P P1 1=0105MPa=0105MPaP P2 2=36MPa=36MPa排气温度排气温度293293=1228=1228举例：举例：分离温度与压力关系如下表。分离温度与压力关系如下表。管式裂解炉及裂解部分工艺流程分离温度与压力关系分离温度与压力关系分离压力分离压力/MPa甲烷塔顶温度甲烷塔顶温度/304096061013001503140管式裂解炉及裂解部分工艺流程表表2：裂解气五段压缩工艺参数实例裂解气五段压缩工艺参数实例原料：原料：轻烃和石脑油轻烃和石脑油生产能力：生产

25、能力：68万万t/a段数段数进口温度进口温度/38343637238进口压力进口压力/MPa0130245 04920998 2028出口温度出口温度/872856 906922922出口压力出口压力/MPa 0286 0509 1019 2108 4125压缩比压缩比20208199211 204管式裂解炉及裂解部分工艺流程压力高和低的比较压力高和低的比较压力高压力高压力低压力低分离温度高分离温度高分离温度低分离温度低多耗压缩功多耗压缩功少耗压缩功少耗压缩功少耗冷量少耗冷量多耗冷量多耗冷量塔釜温度高，塔釜温度高，易易聚合，相对挥聚合，相对挥发度低，分离发度低，分离困难困难塔釜温度低，不塔釜温度低，不易聚合，相对挥易聚合，相对挥发度大，分离容易发度大，分离容易36 Mpa居多居多管式裂解炉及裂解部分工艺流程97页图页图3-27管式裂解炉及裂解部分工艺流程压缩净化原则流程图压缩净化原则流程图请自己画出用请自己画出用方框方框表示的原则流程图。表示的原则流程图。管式裂解炉及裂解部分工艺流程2022-10-9管式裂解炉及裂解部分工艺流程