遼寧石油化工大學職業(yè)技術學院畢業(yè)設計目錄第1章綜述.11.1石化工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢.11.2乙烯在石油化工中的地位和作用.31.3國內乙烯生產與發(fā)展趨勢.41.3.1乙烯的需求.51.3.2乙烯的產能.51.3.3大型乙烯生產廠和生產商.51.3.42006年以后大型乙烯擴能項目.71.4乙烯裂解爐先進控制技術的應用情況.91.4.1裂解深度控制.91.4.2超選擇性管式裂解爐（USC爐）的簡介.121.4.3新型裂解爐與裂解技術.141.4.4抑制裂解爐結焦技術.151.4.5裂解爐的節(jié)能措施.161.5裂解爐核算的目的和意義.19第2章核算.202.1.核算方法.202.1.1管式裂解爐的熱負荷QE.202.1.2對流室熱負荷QC的計算.202.1.3輻射室熱負荷QR的計算.202.1.4燃料用量的計算.212.1.5全爐熱平衡.222.2核算已知數(shù)據(jù).242.3核算部分.252.3.1預熱段（對流段）熱負荷QC的計算.252.3.2輻射段熱負荷QR的計算.262.3.3燃料用量的計算.312.3.4裂解全爐熱平衡.342.3.5物料衡算.37第3章分析與討論.393.1對流室和輻射室熱負荷.393.2過?？諝庀禂?shù)，煙氣量及熱效率.393.3最高火焰溫度和橋墻溫度.393.4誤差分析.40第4章展望.41符號說明.46附錄.47謝辭.48參考文獻.49遼寧石油化工大學職業(yè)技術學院畢業(yè)設計1第1章綜述1.1石化工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢自20世紀初期以來，石油和天然氣得到了大量的開采和利用，向人類提供了各種染料和吩咐的化工原料。1920年，沒過新澤西標準石油公司采用了C.埃利斯發(fā)明的丙烯（來自煉廠氣）水合制異丙醇工藝進行生產，標志了石油化工的興起。在20世紀40年代，管式爐裂解烴類工藝和臨氫重整工藝開發(fā)成功，使有機化工基本原料如乙烯等低碳烴類和苯等芳烴有了豐富、廉價的來源。因而，石油化工突飛猛進的發(fā)展起來，很快便取代了煤在有機化工中的統(tǒng)治地位。1931年氯丁橡膠實現(xiàn)了工業(yè)化和1937年聚己二酰己二胺（尼龍66）合成以后，高分子化工蓬勃發(fā)展起來，到20世紀50年代初期形成了大規(guī)模生產塑料、合成橡膠和合成纖維的工業(yè)，人類進入了合成材料的時代，更進一步地推動了工農業(yè)生產水平和科學技術的發(fā)展，人類活動水平得到了顯著的提高。2006年，我國經濟規(guī)模繼續(xù)高速擴大，需求的快速增長推動眾多國際化工公司不斷發(fā)展，對日本化工企業(yè)的影響尤為顯著。日本化工企業(yè)一直致力于在亞洲市場建立其主導地位，在我國化工市場獲得成功就意味著企業(yè)中長期發(fā)展有了保障。鑒于我國乙烯需求數(shù)量巨大，目前約為2000萬噸/年，是日本的3倍。因此，我國石化市場的波動會對日本和其他亞洲國家的大型石化生產商產生重大影響。德國和美國化工企業(yè)在上?；@區(qū)投資建設的異氰酸酯生產廠將在4年內建成90萬噸/年的生產能力，從而將改變世界氨基甲酸乙酯工業(yè)的格局。我國內地電石法PVC生產的反彈也將對國際市場產生不可低估的影響。由于人們消費水平的不斷提高，我國食品和飲料產品也日趨多樣化。受此影響，我國對食品調味劑的需求也在飛速增長，這反過來又加劇了調味劑生產商之間的競爭。我國的紡織產品出口到世界各地。因此，日本化工企業(yè)紛紛在我國加速建廠生產紡織原料和染料。由于日本汽車生產商提高產量和韓國、臺灣地區(qū)電子生產商在我國建立電子和電遼寧石油化工大學職業(yè)技術學院畢業(yè)設計2氣設備生產基地，因此我國工程塑料、液晶顯示器部件和半導體加工用化學試劑等市場正呈現(xiàn)出一片欣欣向榮的發(fā)展景象。2006年12月11日中國成品油批發(fā)業(yè)務的放開，標志著我國石油石化業(yè)入世后過渡期的結束?；厥走^去5年，中國石油石化業(yè)在內外發(fā)展環(huán)境、行業(yè)自身發(fā)展及市場狀況等方面發(fā)生了巨大、深刻而不可逆轉的變化：中國石油石化市場走向全面開放，市場主體多元化競爭格局形成，政府監(jiān)管體系日漸完善并走上法制化軌道。在開放中，中國石油石化業(yè)進一步發(fā)展，在改革重組中，中國國有石油石化企業(yè)逐步做大做強。然而，我國的石油石化企業(yè)同時也正面臨著來自國內外全方位的競爭。在財富雜志排名中被列入世界500強的大型石油石化公司幾乎已全部在我國投資建廠或設點，?？松梨?、殼牌、BP、道達爾、巴斯夫、杜邦、拜耳、道化學等跨國公司，大多已全面進入我國石油石化行業(yè)，進入除批發(fā)以外的上中下游各個領域。我國經濟正處于穩(wěn)步快速發(fā)展階段，國內對石油石化產品的需求快速增長。專家預計，到2010年，我國汽煤柴需求量將為1.85億至1.89億噸，乙烯需求當量將達到2500萬至2600萬噸。巨大的石油石化產品需求潛力，將為我國石油石化企業(yè)進一步拓展市場、做大總量提供難得的戰(zhàn)略機遇和良好的市場條件。可以預見，“十一五”期間，中國石油化工行業(yè)必將迎來一個充滿生機的全新發(fā)展時期。面對快速增長的石油化工市場，我國企業(yè)該如何把握時機，迎接挑戰(zhàn)，并根據(jù)行業(yè)發(fā)展趨勢制定發(fā)展戰(zhàn)略呢？另外，石油化工行業(yè)從業(yè)者，包括來華投資經營的外商也必須時刻了解、研究自身所處的市場環(huán)境，才能審時度勢，掌握趨勢，在不斷遇到新情況、不斷解決新問題中，得以發(fā)展、壯大。隨著生物技術的發(fā)展，化學工業(yè)與生物技術的相互滲透與結合，也是當今化學工藝的發(fā)展方向，現(xiàn)已初步形成具有廣闊發(fā)展前景的生物化工產業(yè)，給傳統(tǒng)的化學工業(yè)增添了新的活力。隨著高新技術的突飛猛進，人類生活和生產的不斷發(fā)展，也帶來了市場競爭激烈、自然遼寧石油化工大學職業(yè)技術學院畢業(yè)設計3資源和能源減少、環(huán)境污染加劇等問題，化學工業(yè)同樣面臨著這些問題的挑戰(zhàn)，要走可持續(xù)發(fā)展的道路，必須做好以下幾個方面的工作。面對市場激烈競爭的形勢，積極開發(fā)高新科技，縮短新技術、新工藝工業(yè)化的周期，加快產品更新和升級的速度。最充分、最徹底的利用原料。除了發(fā)展大型的綜合性生產企業(yè)，使原料、產業(yè)和副產品得到綜合利用外，提倡設計和開發(fā)原子經濟性反應。原子經濟性概念是由美國化學家B.M.Trost在1991年首先提出的，在反應中應該使原料中每一個原子都結合到目標分子即所需產物中，不需要用保護基團或離去基團，因而不會有副產物或廢物生成。如氫甲?；磻⒓状剪驶拼姿?、Ziegler-Natta聚合反應等屬于此類反應。原子經濟性反應可以最大限度地利用原料，最大限度地減少廢物的排放。大力發(fā)展綠色化工。包括采用無毒、無害的原料、溶劑和催化劑；應用反應選擇性高的工藝和催化劑；將副產物或廢物轉化為為有用的物質；采用原子經濟性反應，提高原料中原子的利用率，實現(xiàn)零排放；淘汰污染環(huán)境和破壞生態(tài)平衡的產品，開發(fā)和生產環(huán)境友好產品等?；み^程要高效、節(jié)能和智能化。實施廢物再生利用工程。欲將以上幾方面付諸實現(xiàn)，需要所有化學家和化學工程的艱苦努力，也需要多學科、多部門的精誠合作，更需依賴于科學的不斷進取和高新技術的發(fā)展。1.2乙烯在石油化工中的地位和作用乙烯是石油化工的基礎原料，人們通常用乙烯衡量一個國家石油化學工業(yè)發(fā)展的水平。乙烯是石油化工的標志，在石油化工中占有重要地位。乙烯生產裝置生產的乙烯、丙烯以及下游裝置生產的丁二烯和三苯（苯、甲苯、二甲苯）是其他有機原料及三大合成材料（合成樹脂、合成橡膠、合成纖維）的基礎原料。以乙烯為龍頭的石化工業(yè)在國民經濟中占有重要地位，作為重要地原材料行業(yè)，石化工業(yè)的健康發(fā)展對整個國家的經濟有著重大影響。遼寧石油化工大學職業(yè)技術學院畢業(yè)設計4乙烯主要用于生產聚乙烯，進而加工成為多種聚乙烯塑料制品。用于生產聚乙烯的乙烯約占整個需求量的55%，其余為生產環(huán)氧乙烷/乙二醇、氯乙烯、苯乙烯、乙醛/醋酸和乙醇的基礎化工原料。由乙烯作為石油化工基礎原料合成的各類化工產品琳瑯面目，種類繁多，如圖1-1所示。乙烯加氯1,2-二氯乙烷氯乙烯、三氯乙烯、過氯乙烯塑料加溴1,2-二溴乙烷加次氯酸氯乙醇環(huán)氧乙烷乙二醇聚酯纖維、抗凍劑加水乙醇多種化學產品加氯化氫氯乙烯乙烯低分子聚合高級醇、-烯烴（洗滌劑、增塑劑）多聚聚乙烯電纜、無毒塑料制品環(huán)氧乙烷乙二醇、聚乙二醇、乙醇胺、乙烯利（-氯乙基膦酸）植物生長調節(jié)劑己醛醋酸、正丁醇。辛醇香料、醫(yī)藥、增塑劑、潤滑劑，表面活性劑醋酸乙烯脂乳劑（白膠）主要作為黏劑傅勢烷基化乙苯苯乙烯橡膠、樹脂羰基合成丙醛丙醇多種化學產品圖1-1乙烯的用途1.3國內乙烯生產與發(fā)展趨勢從20世紀60年代初我國第一套乙烯裝置建成投產至今，我國已建成了燕山、上海、揚子、齊魯、茂名、大慶、吉林、遼陽、蘭州。獨山子、撫順、盤錦等十幾個以乙烯工業(yè)為龍頭的大中型石化基地，形成了一定規(guī)模的乙烯工業(yè)體系。我國乙烯工業(yè)通過50多年的發(fā)展，取得了輝煌的業(yè)績，競爭力不斷提高，已躋身世界乙烯大國。截止2007年末我國乙烯生產能力為9985kt/a，排名穩(wěn)居世界第二，僅次于美國。平均單套乙烯生產裝置能力也達到454kt/a。已有數(shù)套乙烯裝置導套能力達到世界規(guī)模。遼寧石油化工大學職業(yè)技術學院畢業(yè)設計51.3.1乙烯的需求據(jù)SRI咨詢公司（SRIC）咨詢師MikeDevanney表示，2011年全球乙烯需求有望在2010年的基礎上增長約5%，總需求將達到約1.15億噸/年；而丙烯需求將增長約5%至7350萬噸/年。據(jù)析邁公司稱，2011-2012年全球乙烯產能有望增長約4.5%至約1.4億噸/年。中東地區(qū)的乙烯產能將快速增長，2014年前的年均增速將達到17%；而亞洲地區(qū)次之，年均增速為5%。1.3.2乙烯的產能據(jù)統(tǒng)計，2006年世界乙烯總產能為1.195億噸/年，同比增長2.8%。歐洲和北美的乙烯產能所占比例有所下降，而亞洲、中東及拉丁美洲所占比例逐漸上升。目前北美、亞洲和西歐成為世界三大乙烯產區(qū)，占世界乙烯產能的比例分別為29.2%、28.9%和20.1%，中東是世界第四大乙烯工業(yè)產區(qū)，占世界乙烯產能的10%。我國乙烯工業(yè)經過近50年的發(fā)展，生產技術、裝置規(guī)模和單爐裝置產能都有很大發(fā)展，產量從1960年的700噸、1970年的5100噸上升到2007年的1024.8萬噸。2007年國內乙烯產能達到997萬噸，許多裝置產能從60萬噸/年提高到80萬噸/年，以提高其規(guī)模經濟性和改善資源利用率。從近些年產能的急劇增長趨勢，可明顯看出我國乙烯工業(yè)近年呈跨越式發(fā)展。1.3.3大型乙烯生產廠和生產商從2005年得統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，全球最大的乙烯生產商前三名分別是道化學（DowChemical）、?？松梨冢‥xxonMobil）和殼牌化工公司（ShellChemicals）。中國石化位居第7位。表1-1列出了2005年全球十大生廠商產能排名（按公司控股計）。遼寧石油化工大學職業(yè)技術學院畢業(yè)設計6表1-12005年全球乙烯十大生產商產能排名Kt/a排序生產商能力12345678910總計DowChemical(道化學，美國)ExxonMobil(?？松?，美國)Shell(殼牌化學)SABIC(沙特基礎工業(yè)公司)IneosLyondell（利安得，