石油烃热裂解制乙烯Word文档格式.docx
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间接加热裂解的典型代表是采用管式裂解炉的蒸汽裂解技术。
目前,绝大部分乙烯都是由蒸汽裂解产出的,全世界每年采用蒸汽裂解生产的乙烯约为亿吨⑷O作为蒸汽裂解技术的核心,管式裂解炉技术经过长期的不断改进,性能已近完善。
原料构成
裂解原料种类对乙烯收率有重要影响,由于原料费用占乙烯生产70%-75%(以石脑油和轻柴油为原料),而乙烯成本又直接影响其下游产品的成本,因此如何优选原料倍受乙烯生产者的关注⑸。
世界乙烯的原料结构见表1。
表L世界乙烯原料的构成儿
年份
石脑油
乙烷
丙烷
丁烷
轻柴油
其他
1995
514
27.6
94
d3
——
—
1997
51.5
27.9
K0
3.1
69
26
2002
46.0
9()
4.0
50
20
2005
510
28.0
&
()
2006
54.3
27.2
75
42
48
2007
53.5
7.2
4.5
45
27
裂解炉大型化
由于裂解炉占乙烯装置投资的30%左右,因此,为了适应乙烯装置大型化的技术发展趋势,各乙烯技术专利商纷纷推出新的大型化裂解炉。
裂解炉大型化减少了各裂解装置所需的炉子数量,一方面降低了单位乙烯投资费用,减少了占地面积;
另一方面裂解炉台数减少使散热损失下降,节约了能量,方便了设备操作、管理,降低了乙烯的生产成本和维修等费用。
实现长周期运转
乙烯的发展对装置的安全性能有了更高要求,促使乙烯技术向着稳定生产操作、延长装置运行周期、减少各种非计划停工和机械故障性减产的方向发展。
生产稳定和操作周期的延长可减少产品损失,有效降低物耗、能耗以及维修费用,降低乙烯的生产成本⑷。
结焦抑制技术
裂解过程中很突出的问题是裂解炉结焦。
为了克服焦层造成的传热强流体流动的阻力,必须不断地提高管壁温度和炉管入口处的压力,当炉管壁温度或压力达到一定的极限值时,就必须停炉清焦。
频繁清焦不仅影响生产,而且影响炉管寿命,增加能耗,特别是轻柴油或减压柴油为原料的裂解过程中,结焦现象尤为严重。
因此,人们进行了大量的研究,开发出了多种抑制结焦的技术。
乙烯节能技术
1)预热燃烧空气和燃料气技术
裂解炉燃烧空气以往采用常温空气,这样不仅不能有效地控制炉膛燃烧温度,增加了操作调节难度,而且浪费了许多燃烧能源。
利用热能循环原理,用乙烯装置中烟道气的排烟余热、低压蒸汽和中压蒸汽的凝液或急
冷水等废热加热燃烧空
气,或者燃料气减少燃料用量。
当燃烧空气由常温预热到100°
C时,燃料用量由100%降至%,相应减少了3%的烟气排放量,可降低能耗3%左右,同时可回收大量蒸汽进行循环利用
2)炉管强化传热技术
裂解反应是强吸热反应,需要在短时间内将大量的热量通过管壁传递给管内反应物料。
在炉管内壁存在流动边界层,由于热阻较大,因此温度梯度也较大,强化传热技术可以有效减薄边界层,增大传热系数,从而节约燃料,降低能耗。
强化传热的内构件结构形式多样,已工业化的主要有梅花管、MERT管和扭曲片管等。
3)降低裂解炉的排烟温度
降低排烟温度可有效提高裂解炉的热效率。
一般情况下,排烟温度每降低20°
C,裂解炉的热效率约提高1%。
通过净化燃料气(燃料油)将其中的易与氧气生成酸性氧化物的硫等杂质脱出,可以在不受“露点腐蚀”限制的情况下有效降低裂解炉的排烟温度,从而降低热损失,提高热效率。
4)降低空气过剩系数
在保证燃料充分燃烧的前提下,尽可能降低空气过剩系数,以减少燃料的消耗和烟气的排放量,降低排烟带走的热损失。
通过合理排布燃烧器、优化燃烧器白身结构、采用在线烟气氧分析仪并确保指示准确、调整炉膛负压与烧嘴风门开度等可将空气过剩系数控制在合理的范围内。
2.石油桂热裂解工艺流程
烧类的裂解过程有如下特点:
1)强吸热反应,且需在高温下进行,反应温度一般高于750°
C;
2)为避免二次反应发生,反应时间越短越好;
3)烧类裂解反应为分子数增加的反应,桂的分压越低越好;
4)反应产物是一复杂的混合物,除了气体和液体产物外,尚有固体产物焦的生成。
工艺上要实现在短的时间内将原料迅速加热至所需温度,并供给大量裂解反应所须的热量等要求,关键在于采用合适的裂解方法和选择先进的裂解设备。
管式炉裂解匸艺
原料
管式炉裂解流程框图
管式炉裂解工艺流程
1,2:
换热器;
3:
裂解炉;
4:
废热锅炉急冷换热器;
5:
废热锅炉汽包;
6:
精镭塔(油洗塔);
7:
水冷塔;
8:
汽油汽提塔;
9:
工艺水汽提塔;
10:
沉除罐;
11-13:
14:
再沸器;
15:
稀释水蒸气发生器汽包;
16:
稀释水蒸气发生器加热器;
17:
蒸汽加热器;
18:
19:
急冷器
流程说明
原料油由贮油罐经预热器
(1)和
(2)与过热的急冷水和急冷油热交换后与稀释蒸汽混合进入裂解炉的预热段(经二次预热)。
然后进入裂解炉的辐射室进行裂解。
炉管出口的高温裂解气迅速进入急冷换热器(4),使裂解反应很快终止,再去油急冷换热器(19)用急冷油进一步冷却,然后进入精馅塔(6)(也叫汽油初懈塔)。
急冷换热器的给水先在对流段预热并局部汽化后送入高压蒸汽包(5),靠自然对流流入急冷换热器(4),产生llMPa的高压水蒸气,再经过热后送入蒸汽管网。
裂解气在油急冷器中用急冷油直接喷淋冷却,然后与急冷油一起进入精僻塔(6),塔顶出来的是裂解气为氢、气态坯和裂解汽油以及稀释水蒸气和酸性气体。
裂解轻柴油从精饰塔(6)的侧线采出,经汽提塔汽提出其中的轻组分后,作为裂解轻柴油产品。
塔釜采出重质燃料油。
重质燃料油一部分经汽提塔汽提出其中的轻组分后,作为重质燃料油产品送出,大部分则作为循环急冷油使用。
循环使用的急冷油先换热用来发生低压稀释蒸汽。
然后一部分用来预热原料轻柴油后,返回精馅塔作为塔的中段回流。
另一部分则送至急冷器作为急冷介质,对裂解气进行冷却。
裂解气在精饰塔(6)中脱除重质燃料油和裂解轻柴油后,由塔顶采出(主要是C9以下组分)进入水冷塔(7),此塔的塔顶和中段用急冷水喷淋,使裂解气冷却,其中一部分的稀释水蒸气和裂解汽油就冷凝下来。
裂解气的净化与分离
坯类经过裂解制得了裂解气,裂解气的组成是很复杂,其中既有很有用的组分,也含有一些有害的杂质(见下表)。
裂解气的净化与分离的任务就是除去裂解气中的有害杂质,分离出单一烯烧产品或烯烧馅分,为基本有机化工工业和高分子化学工业等提供原料。
裂解气中的酸性气体是指H:
S和CO,。
此外少量有机硫化物,如氧硫化碳(COS)、二硫化碳(CSJ硫醴、硫醇等,也可以在脱酸性气体操作过程中脱除之。
工业上用吸收方法,先用乙醇胺吸收除去裂解气中的大部分酸性气体(称为粗脱),然后再用NaOHiW液吸收除去裂解气中少量的H’S和CO:
(称为精脱),以使裂解气中的酸性气体含量满足要求。
例如:
乙醇胺吸收法脱除H:
S和C0:
优点:
可再生,循环使用,减少了碱液用量和废碱液的处理;
缺点:
1)醇胺法对酸性气杂质的吸收不如碱洗彻底;
2)与COS反应后不能再生,所以不宜用于净化COS含量高的气体;
3)乙醇胺吸收剂在再生过程中一部分要挥发,同时在高温下乙醇胺还
易分解;
4)容易腐蚀设备;
由于吸收剂需要再生,所以其能耗高;
5)乙醇胺溶液吸收时,也能吸收丁二烯和重质双烯姪,再生受热易聚合。
注:
酸性气体含量很高时(裂解原料硫含量超过%),用乙醇胺和NaOH联合洗涤。
3.展望
我国应加大国有裂解技术的研究和应用的力度。
为此,为减少与国际先进水平的差距,应采用先进技术,对现有装置进行挖潜改造,逐步达到经济规模,并进一步提高现有乙烯装置的技术含量,降低物耗能耗;
坚持油化一体化,统筹优化乙烯原料;
积极开展裂解装置副产品深度综合利用的研究,提升乙烯装置的竞争力,从而进一步降低乙烯生产成本,增强国际竞争力,以使我国的乙烯总体技术能够达到世界先进水平。
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