裂解單元原則流程圖 原料 預熱器 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 450 550 230 185 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 設備 預熱器 裂解爐 急冷器 油冷塔 水冷塔 沉降槽 2 各設備所起的作用 3 主要操作條件 155 180 水蒸氣 540 800 0 5s 450 550 185 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 目的產物 裂解氣 5 副產物 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 原料油供給和預熱系統(tǒng) 設備 原料油儲罐 原料油泵 原料油急冷水預熱器 原料油急冷油預熱器 準備 流程 去裂解爐對流段 2 裂解和高壓蒸氣系統(tǒng) 設備 裂解爐對流段 裂解爐輻射段 急冷換熱器 油洗塔 反應 分離準備 高壓蒸氣流程 入管網 11MPa 447 蒸汽包 3 急冷油和燃料油系統(tǒng) 急冷油設備 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 問題 急冷油系統(tǒng)結焦 措施 急冷油系統(tǒng)設過濾網 指標 50 以下的運動粘度 4 5 5 0 10 5m2 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 設備費少 操作簡單 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 經濟性好 無污水產生 4 急冷水和稀釋水蒸氣系統(tǒng) 設備 水冷塔 分離槽 換熱器 工藝水汽提塔 指標 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 7 8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 儲罐 泵 預熱 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分餾過程流程圖 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 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 爐型結構簡單 操作容易 便于控制 能連續(xù)生產 乙烯 丙烯收率高 產物濃度高 動力消耗小 熱效率高 原料的使用范圍日漸擴大 多臺組合大型化 缺點 重質原料的適應性還有一定限制 降低裂解深度 原料利用不高 燃料油增加 公用工程費大等 滿足裂解原理 耐合金剛材 鑄管技術 繼續(xù)研究 結焦問題 裂解技術展望 目標 擴大重質原料的應用 和裂解爐對原料改變的適應能力 減小能耗 降低成本 新的裂解技術研究 采用燃氣透平 提高爐子熱效率 乙烯工業(yè)的發(fā)展趨勢 一 乙烯建設規(guī)模繼續(xù)向大型化發(fā)展 800 900 1000 1200 單爐產量 90 120 140 二 生產新技術的研究開發(fā) 提高收率 提高選擇性 降低投資 原料適應性相對較強 1 KBR和埃克森 100萬噸乙烯生產廠的裂解爐 9 10個 5 6個 KelloggBrown Root 2 新的工藝技術 ALCET技術 低投資乙烯技術 Brown Root 溶劑吸收分離甲烷 無需脫甲烷塔 低溫甲烷 乙烯制冷系統(tǒng) 新建和擴建均有利 對原有的油吸收進行改進 A 加氫和前脫丙烷結合起來 B 先除去C4及C4 餾分 C 再進入油吸收脫甲烷系統(tǒng) D 最后從甲烷和輕質組分中分離C2以上組分 膜分離技術 1994Kellogg公司提出用于乙烯裂解 中空纖維分離出部分氫 減少乙烯制冷的負荷 提高生產能力 催化精餾加氫技術 加氫和產物分離 同一個精餾塔 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 抑制裂解爐結焦技術 使用涂覆技術降低爐管結焦 表面熱處理后形成涂層 已經成熟投產 使用結焦抑制劑 FSI 實驗證明 兩次清焦運行期增加3倍 由原來每45天清焦一次的100小時 135天費時2 4小時 ForestStarInternational 任務 1 開發(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 13 1828 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 3 4 1裂解氣的凈化 一 有害物質 1 酸性氣體 H2S CO2和CO 少量有機物 水洗 5 7 2 3 18 20 2 H2O H2O 操作條件下結冰 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 除影響產品純度外 還有 1 酸性氣體 腐蝕設備 2 水 低溫結冰 與低碳原子烴化物生成結晶水合物 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)結累 提高總壓力 爆炸 三 來源 1 酸性氣體 原料所帶 反應生成 有機硫化物 H2S CO2 焦炭 CO2 烴 CO2 H2 處理過程引入 2 H2O 生產過程中加入為主 生成與處理過程引入為輔 3 不飽和烴 原料所帶 反應生成 主要存在于C2餾分和C3餾分 四 措施 方法和對應流程 處理過程引入 1 酸性氣體 方法 化學吸收 堿法 胺法 1 吸收劑要求 1 對酸性氣體溶解度大 反應性強 2 對裂解氣中的乙烯 丙烯溶解度小 不起反應 3 在操作條件下 蒸氣壓低 穩(wěn)定性高 可減少損失 避免產品被污染 4 粘度小 5 腐蝕性小 6 來源豐富 2 吸收劑 NaOH溶液 乙醇胺 N 甲基吡咯烷酮 選擇依據 酸性氣體含量多少 凈化程度要求 酸性氣體是否回收 3 反應原理自學89頁圖3 20 4 堿洗法流程 2 3 5 7 18 20 水 5 操作條件 壓力 1 0MPa 塔內溫度 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 脫乙炔時的付反應 乙烯的進一步加氫反應 乙炔的聚合生成液體產物 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 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 氫氣按需加入 加氫選擇性高 產品純度高 催化劑壽命長 能量利用不太合理 流程較繁 流程簡化 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 0 2 0 5 殘余乙炔低 5 10 6 非鈀系 進料雜質含量限制不嚴 溫度較高 選擇性不理想 1 10 5 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 各設備所起的作用 加氫反應器 兩段加氫 乙炔5000ppm 綠油塔 除去綠油 再生反應器 用過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 汽提塔 乙炔 DMF 新鮮DMF 條件 低溫高壓 用途 乙炔回收 3 5壓縮和制冷系統(tǒng) 問題1 為什么要壓縮 常壓下都是氣體 沸點很低 分離溫度太低 需要大量冷量 解決辦法 提高壓力 實現 壓縮機 絕熱過程 95頁圖3 26 問題2 為什么要多級壓縮 節(jié)約壓縮功耗 壓縮段數越多 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 減少負荷 節(jié)省冷量 T2 T1 P1 P2 1 絕熱指數 P1 0 105MPa P2 3 6MPa 排氣溫度293 1 228 舉例 分離溫度與壓力關系如下表 分離溫度與壓力關系 分離壓力 MPa 甲烷塔頂溫度 3 0 4 0 96 0 6 1 0 130 0 15 0 3 140 表2 裂解氣五段壓縮工藝參數實例 原料 輕烴和石腦油 生產能力 68萬t a 段數 進口溫度 38 34 36 37 2 38 進口壓力 MPa 0 13 0 245 0 492 0 998 2 028 出口溫度 87 2 85 6 90 6 92 2 92 2 出口壓力 MPa 0 286 0 509 1 019 2 108 4 125 壓縮比 2 0 2 08 1 99 2 11