石油烃类裂解技术发展
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石油化工裂解原理与技术
石油化工裂解是指利用高温(一般为200-600_ Celsius)加上催化剂的作用,使大分子的烃类化合物分解成较小的分子的过程。
石油化
学裂解技术在获取石油中有价值的矿物质方面发挥着重要作用,它是
石油化工、精细化学和有机合成领域中关键技术之一。
石油化学裂解的原理主要取决于在石油裂解反应中发生的物理-
化学过程。
在裂解反应中,热量转换在催化剂中结合温度和压力,这
些因素会影响反应中物质的结构和体系。
裂解后,乙烷,乙烯和乙炔
等烃烃类物质的分子结构会发生变化,然后会形成较小的分子。
有了催化剂的作用,石油裂解反应可以在较低的温度下反应,随
着温度的增加,反应速度也会增加。
一般情况下,温度在200-600℃之间,当温度增加时,反应活性会增加,有利于分子结构的变化和芳香
烃的生成。
此外,过饱和了氧,阻碍和减少烃的反应,例如加压可以
抑制烯烃的催化裂化。
石油裂解引起的反应多种多样,受到芳香烃的影响最显著,它是
石油中重要的有价值的矿物质。
芳香烃的分子结构包含双+三环,配位
数及和X数全部大于0,它可以和水蒸气进行反应形成液晶状液体,是重要的汽油、柴油组分之一。
通过结合原理和技术,可以更有效地综合利用石油裂解,不仅可
以得到优质的芳香烃,还可以利用主、侧链来获取丰富的化工中间体。
石油裂解是一门综合性技术,其理论具有指导实践的作用,有助于加
工行业更好地开发丰富的芳香烃和新型有机化学产品,以及提高生产
的效率和质量。
石油烃热裂解制乙烯摘要:综述了石油烃热裂解制取乙烯的生产技术及工艺流程。
提出了我国石油烃裂解制乙烯技术的发展方向。
关键词:乙烯;石油烃热裂解;生产技术;工艺流程引言:乙烯工业是石化工业的“龙头”,其生产规模和水平已成为衡量企业技术实力的重要标志之一。
石化工业的基本有机化工原料包括三烯和三苯,均主要产自乙烯装置,生产规模大,产品及衍生物繁多,产品链长。
因此,提高乙烯生产能力是发展石油化工新技术、新产品的重要途径。
2006年世界乙烯的生产能力为1.176亿t/a,2007年增加到1.196亿t/a[1]。
2010年世界乙烯生产能力将达到1.55亿t/a,新增3800万t/a,其中一半集中于中东[2]。
我国乙烯工业经过近50a的发展,在生产能力和技术水平上都取得了长足进步,至2009年,国内乙烯产量达 1 178.5万t/a,已成为世界上仅次于美国的乙烯生产大国。
1.石油烃热裂解生产技术石油烃热裂解为目前制取乙烯和丙烯的主流方法[3]。
高反应温度和短停留时间有利于获得尽可能高的烯烃产率,也有利于减少副产物的生成,这要求在极短的时间内向裂解反应供给大量热量. 从传热的角度,热裂解可分为直接加热裂解和间接加热裂解,前者指热源不经传热介质将热量直接传给反应物,后者则需通过传热介质(反应管壁)向反应物传递热量。
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1.2 亿吨[4]。
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。
1.1 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[5]。
世界乙烯的原料结构见表1。
1.2 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。
烯烃催化裂解烯烃催化裂解是一种重要的石油加工技术,通过将长链烯烃分子分解成短链烯烃分子,实现了石油资源的高效利用。
本文将介绍烯烃催化裂解的原理、催化剂的选择和反应条件的优化等内容。
烯烃是一种含有碳-碳双键的烃类化合物,具有较高的活性和反应性。
由于石油中烯烃的含量较低,而短链烯烃具有较高的市场需求和价值,因此烯烃催化裂解技术应运而生。
烯烃催化裂解的原理是通过催化剂的作用将长链烯烃分子分解成短链烯烃分子。
在催化剂的作用下,烯烃分子中的碳-碳双键发生断裂,形成短链烯烃和其他碳氢化合物。
催化剂起到了降低反应活化能、提高反应速率和选择性的作用。
选择合适的催化剂是烯烃催化裂解的关键。
常用的催化剂有酸性催化剂和金属催化剂。
酸性催化剂如氯化铝、磷酸等可以促进烯烃分子的裂解反应,但会产生大量的副产物和杂质。
金属催化剂如钯、铑等具有较高的选择性和活性,但成本较高。
因此,在实际应用中需要综合考虑催化剂的活性、选择性和成本等因素。
除了催化剂的选择,反应条件的优化也是烯烃催化裂解的重要环节。
反应温度、压力和时间等因素都会对反应的产率和选择性产生影响。
通常情况下,较高的反应温度和较低的反应压力有利于提高烯烃的裂解效果,但也会增加副产物的生成。
此外,反应时间的控制也很重要,过长的反应时间会导致烯烃的进一步裂解和副反应的发生。
烯烃催化裂解技术在石油加工中有广泛的应用。
通过烯烃催化裂解,可以将低价值的长链烯烃转化为高价值的短链烯烃,提高石油产品的附加值。
同时,烯烃催化裂解还可以有效地降低石油产品中的芳香烃和硫化物等有害物质的含量,提高产品的质量和环境友好性。
烯烃催化裂解是一种重要的石油加工技术,通过将长链烯烃分解成短链烯烃分子,实现了石油资源的高效利用。
选择合适的催化剂和优化反应条件是烯烃催化裂解的关键。
烯烃催化裂解技术在石油加工中具有广泛的应用前景,可以提高石油产品的附加值和质量,推动石油工业的可持续发展。
催化裂化的发展历史催化裂化是石油化工领域中一项重要的技术,它能够将原油中的重质烃分解为较轻的烃类,以满足石油产品需求的多样化和高效率。
下面将从催化裂化技术的起源、发展和应用等方面展开介绍。
催化裂化技术最早可以追溯到20世纪初,当时美国化学家弗朗西斯·威廉姆斯(Francis M.Williams)发现,将石蜡加热至高温时会产生气体和液体烃化合物。
这一发现引发了人们对于石油加工技术的进一步探索。
随后,美国的化学家弗朗西斯·G·A·科洛蒂(Francis G.A.Colwell)和威廉·M·兰登(William M. Randen)等人分别在1920年和1922年发明了催化裂化的初步方法,这标志着催化裂化技术的正式诞生。
随着对催化裂化技术的不断研究和改进,20世纪30年代至40年代,美国的石油化工企业开始大规模应用催化裂化技术进行石油加工。
在二战期间,催化裂化技术的发展得到了进一步推动,以满足不断增长的石油产品需求。
此后,催化裂化技术逐渐成为石油化工行业的核心技术之一。
随着科技的进步和理论的不断完善,催化裂化技术在20世纪50年代和60年代得到了显著的发展。
在这一时期,人们逐渐认识到催化剂的选择和反应条件对于裂化反应的影响,并通过不断优化催化剂的配方和反应工艺,提高了催化裂化技术的效率和产能。
此外,还出现了一系列催化裂化装置的技术创新,如流化催化裂化、固定床催化裂化等,进一步扩大了催化裂化技术的应用范围。
近年来,随着环保意识的增强和能源结构的调整,催化裂化技术也在不断创新和改进。
研究人员通过改进催化剂的活性和稳定性,减少催化剂的用量和碳积储,提高了催化裂化技术的经济性和环境友好性。
同时,催化裂化技术也逐渐向煤炭、天然气等非石油资源的加工领域拓展,为能源转型和资源利用提供了新的可能。
综上所述,催化裂化技术的发展经历了一个漫长而充满挑战的过程。
石油的裂化的原理
石油的裂化是一种石油催化裂化技术,通过在高温、高压和催化剂存在的条件下,将重质石油分子裂解为较轻的烃类化合物。
其原理主要涉及分子的碳碳键的断裂和重组。
在裂化过程中,石油中的长链烃类分子被加热至高温时,分子内部的碳碳键会发生断裂。
此时,裂解产物生成两个自由基,分子结构就会变得不稳定。
接着,在催化剂的作用下,自由基与烷烃或烯烃等轻质化合物发生反应结合,生成更短链的烃类化合物。
催化剂在裂化过程中扮演着重要的角色。
催化剂通常由氧化铝、硅铝酸或稀土金属等材料构成,具有良好的热稳定性和催化活性。
催化剂能够吸附和活化裂解分子,并提供活性位点,促使分子之间的碳碳键断裂和重组。
同时,催化剂还能控制裂化反应的温度和速率,有助于产物选择性和收率的调控。
石油裂化的反应条件对反应产物的组成和分布有着重要影响。
高温和高压条件下,石油中的长链烃类能够更容易地发生裂解,生成更多的低碳烃类化合物,如乙烯和丙烯等。
此外,催化剂的选择和催化反应的时间也会影响裂化产物的性质和产量。
石油裂化技术的目的在于提高石油的价值和利用效率,将重质石油转化为更有价值的轻质烃类化合物。
裂化产生的乙烯和丙烯等烯烃是石化工业的重要原料,广泛用于合成塑料、橡胶、合成纤维和化学药品等产品。
因此,石油裂化技术在能源和化工领域具有重要的应用价值。
1. 石油烃热裂解的定义石油系原料包括天然气、炼厂气、石脑油、柴油、重油等,它们都是由烃类化合物组成。
烃类化合物在高温下不稳定,容易发生碳链断裂和脱氢等反应。
石油烃热裂解就是以石油烃为原料,利用石油烃在高温下不稳定、易分解的性质,在隔绝空气和高温条件下,使大分子的烃类发生断链和脱氢等反应,以制取低级烯烃的过程。
石油烃热裂解的主要目的是生产乙烯,同时可得丙烯、丁二烯以及苯、甲苯和二甲苯等产品。
它们都是重要的基本有机原料,所以石油烃热裂解是有机化学工业获取基本有机原料的主要手段,因而乙烯装置能力的大小实际反映了一个国家有机化学工业的发展水平。
裂解能力的大小往往以乙烯的产量来衡量。
2. 乙烯的生产方法由于烯烃的化学性质很活泼,因此乙烯在自然界中独立存在的可能性很小。
制取乙烯的方法很多,但以管式炉裂解技术最为成熟,其它技术还有催化裂解、合成气制乙烯等多种方法。
(1)管式炉裂解技术反应器与加热炉融为一体,称为裂解炉。
原料在辐射炉管内流过,管外通过燃料燃烧的高温火焰、产生的烟道气、炉墙辐射加热将热量经辐射管管壁传给管内物料,裂解反应在管内高温下进行,管内无催化剂,也称为石油烃热裂解。
同时为降低烃分压,目前大多采用加入稀释蒸汽,故也称为蒸汽裂解技术。
(2)催化裂解技术催化裂解即烃类裂解反应在有催化剂存在下进行,可以降低反应温度,提高选择性和产品收率。
据俄罗斯有机合成研究院对催化裂解和蒸汽裂解的技术经济比较,认为催化裂解单位乙烯和丙烯生产成本比蒸汽裂解低10%左右,单位建设费用低13~15%,原料消耗降低10~20%,能耗降低30%。
催化裂解技术具有的优点,使其成为改进裂解过程最有前途的工艺技术之一。
(3)合成气制乙烯(MTO)MTO合成路线,是以天然气或煤为主要原料,先生产合成气,合成气再转化为甲醇,然后由甲醇生产烯烃的路线,完全不依赖于石油。
在石油日益短缺的21世纪有望成为生产烯烃的重要路线。
采用MTO工艺可对现有的石脑油裂解制乙烯装置进行扩能改造。
烃类热裂解当今世界,⽯油化⼯产业已经成为全球经济发展的⽀柱产业之⼀,⽽烃类热裂解技术则是⽯油化⼯产业中不可或缺的重要技术。
本⽂将重点介绍烃类热裂解的基本概念、原理及其在⽯油化⼯产业中的应⽤。
烃类热裂解是⼀种重要的⼯业过程,可⽤于原油精制、⽯油化⼯等领域。
烷烃的热反应主要有两类:⼀是C-C键断裂⽣成较⼩分⼦的烷烃和烯烃;⼆是C-H键断裂⽣成碳原⼦数保持不变的烯烃及氢⽓。
在烷烃分⼦中,C-C键更易于断裂,因为键能相对较⼩;⽽异构烷烃中的C-C键及C-H键的键能都⼩于正构烷烃,因此,异构烷烃更易于断链和脱氢。
因此,在相同条件下,异构烷烃⽐正构烷烃更易产⽣烯烃。
这是因为C-H 键键⻓较短,键能⼤于C-C键。
在热裂解过程中,费托蜡4#可获得更⾼的单程转化率和α-烯烃收率,分别为65.0%和53.0%。
不同原料蜡液相产物分布及LAO碳数分布如图3所⽰。
五种原料都⽣成了极少量异构烯烃和芳烃等副产物,α-烯烃含量随原料碳数的增加⽽提⾼。
这些结果表明,选择适当的原料蜡和反应条件可以有效地提⾼烃类热裂解的转化率和选择性。
烃类热裂解是⼀项复杂的过程,需要深⼊了解其基本原理和⼯艺条件。
烃类热裂解的⼯业应⽤主要包括⽯油化⼯、⽣物质转化、液化煤、催化转化等领域。
这些应⽤领域对烃类热裂解的要求各不相同,需要针对不同的应⽤进⾏相应的⼯艺研究。
什么是烃类热裂解烃类热裂解是指在⾼温、⾼压、⽆氧或缺氧的条件下,将⾼分⼦烃类化合物分解成低分⼦烃类化合物的化学反应。
这种反应是烃类加⼯的基础,通过这种⽅法可以获得⼀系列的烃类产品,如⼄烯、丙烯、丁⼆烯等。
烃类热裂解的原理烃类热裂解的反应机理⾮常复杂,但可以归纳为以下三个阶段:1. 烷基⾃由基形成阶段:在⾼温下,⾼分⼦烃类化合物被加热并断裂,形成烷基⾃由基。
2. 反应中间体形成阶段:烷基⾃由基与⾼分⼦烃类化合物发⽣反应,形成各种反应中间体。
3. 产物⽣成阶段:反应中间体进⼀步发⽣反应,形成低分⼦烃类产物。
中国石油大学(北京)石油的催化裂化学号:xxxxxxxx班级:xxxxx 姓名:xxx石油炼制的催化裂化石油炼制工艺的目的可概括为:①提高原油加工深度,得到更多数量的轻质油产品;②增加品种,提高产品质量。
然而,原油经过一次加工(常减压蒸馏)只能从中得到10%~40%的汽油、煤油和柴油等轻质油品,其余是只能作为润滑油原料的重馏分和残渣油。
但是,社会对轻质油品的需求量却占石油产品的90%左右。
同时直馏汽油辛烷值很低,约为40~60,而一般汽车要求汽油辛烷值至少大于70。
所以只靠常减压蒸馏无法满足市场对轻质油品在数量和质量上的要求。
这种供求矛盾促进了炼油工艺的发展。
催化裂化技术是重油轻质化和改质的重要手段之一,已成为当今石油炼制的核心工艺之一。
催化裂化技术的发展概况最早的工业催化裂化装置出现于1936年,从技术发展的角度来说,催化裂化的发展最基本的是反应-再生型式和催化剂性能两个方面的发展。
催化裂化的工艺特点及实质450℃~510℃条件下,在催化剂的存在下,发生一系列化学反应,转化生成气体、汽油、柴油等轻质产品和焦炭的过程。
催化裂化过程具有以下几个特点:⑴轻质油收率高,可达70%~80%;⑵催化裂化汽油的辛烷值高,汽油的安定性也较好;⑶催化裂化柴油十六烷值较低,常与直馏柴油调合使用或经加氢精制提高十六烷值,以满足规格要求;⑷催化裂化气体,C3和C4气体占80%,其中C3丙烯又占70%,C4中各种丁烯可占55%,是优良的石油化工原料和生产高辛烷值组分的原料。
根据所用原料,催化剂和操作条件的不同,催化裂化各产品的产率和组成略有不同,大体上,气体产率为10%~20% ,汽油产率为30%~50%,柴油产率不超过40%,焦炭产率5%~7%左右。
由以上产品产率和产品质量情况可以看出,催化裂化过程的主要目的是生产汽油。
我国的公共交通运输事业和发展农业都需要大量柴油,所以催化裂化的发展都在大量生产汽油的同时,能提高柴油的产率,这是我国催化裂化技术的特点。
我国催化裂化工艺技术进展催化裂化工艺技术是一种将重质烃类裂解为轻质烃类和汽油等燃料的重要手段。
在我国,随着石油化工行业的快速发展,催化裂化工艺技术也取得了显著的进步。
本文将简要回顾我国催化裂化工艺技术的发展历程,介绍技术创新与应用情况,并展望未来的发展前景。
自20世纪50年代以来,我国催化裂化工艺技术经历了从引进到自主研发的过程。
早期,我国从国外引进了一批先进的催化裂化装置和技术,在消化吸收的基础上,逐渐开始自主创新。
到20世纪80年代,我国已成功开发出具有自主知识产权的催化裂化工艺技术,并在大型工业装置上得到应用。
进入21世纪,我国催化裂化工艺技术水平进一步提升,已成为世界催化裂化工艺技术的重要研发和应用大国。
近年来,我国催化裂化工艺技术在技术创新和应用方面取得了许多重要成果。
在催化剂的种类和性能方面,通过优化制备工艺和组分设计,成功开发出多种高效、环保型催化剂。
这些催化剂在提高产品收率、降低能源消耗、减少污染物排放等方面具有显著优势。
在反应器设计方面,我国已成功开发出多套具有自主知识产权的反应器设计。
这些反应器在提高原料适应性、优化产品分布、降低能源消耗等方面表现出色。
例如,某新型反应器采用独特的结构设计,有效提高了催化剂的利用率和产品的分离效果,降低了装置的运行成本。
展望未来,我国催化裂化工艺技术将继续深入研究和技术创新。
随着环保要求的日益严格,开发高效、环保型催化裂化工艺技术将成为重要方向。
通过优化催化剂和反应器设计,降低污染物排放,提高资源利用率,实现绿色生产。
市场对燃料油和化工产品的需求将持续增长,因此催化裂化工艺技术的研究和应用将更加注重产品结构的优化和多样性的拓展。
例如,通过引入新的反应条件和原料,开发生产高附加值化学品的技术,提高企业的经济效益。
随着智能化和自动化的快速发展,催化裂化工艺技术将更加注重信息技术和自动化技术的应用。
通过建立自动化控制系统和实时监测分析系统,提高装置的运行效率和安全性,实现生产过程的智能化和信息化。
石油烃类裂解技术发展摘要介绍了裂解制乙烯技术的发展趋势,着重按介绍石油烃类裂解技术的发展,以及烃类裂解技术的最新发展情况及国内的现状,提出了我国裂解技术的发展方向。
关键词烃类裂解技术发展引言石油化工是推动世界经济技术发展的支柱产业之一,乙烯、丙烯是石油化工的基本原料。
随着全球经济的不断发展,乙烯、丙烯的需求量也在不断增加。
而制取乙烯的主要方法是通过烃类裂解。
烃类裂解是指石油烃类(如乙烷、石脑油、瓦斯油等石油化工原料)在高温(750摄氏度以上)作用下分子发生断裂、脱氢、聚合、缩合等反应,生成低分子烷烃、烯烃、炔烃、芳烃以及少量大分子产物的化学过程。
因此它是石油化工的基础。
烃类裂解的主要的是制取乙烯,同时可得丙烯、丁二烯和苯、甲苯等产品。
20世纪50年代开始,烃类裂解已成为制取乙烯的主要方法,目前世界上大型乙烯生产装置都是建立在烃类裂解技术上的。
70年代,一套单系列设备的乙烯生产装置的规模最大已达每年700kt,通常则为每年300~600kt。
自从烃类裂解制乙烯的大型工业装置诞生后,石油化工即从依附于石油炼制工业的从属地位,上升为独立的新兴工业,并迅速在化学工业中占主导地位。
正文自50年代以来,有关烃类裂解生产技术开发研究的主要目标如何扩大裂解原料(如采用价格较廉的重质烃原料),以及获得最大的乙烯产率和付出最少的能量。
前者需要有效的除焦方法,后者则应具备先进的供热和热能回收手段。
近40年来,先后开发出多种裂解新工艺,主要有以下三类方法:①管式炉裂解;②蓄热炉裂解;③流化床裂解。
后者是以小颗粒固体如金属氧化物、砂子、焦炭为载热体,由气化的烃原料和水蒸气使之流态化并进行裂解反应。
一般载热体温度在 800°C以上,经反应降温后可靠外加热(烧焦除去积炭)重新升温蓄热并进行循环。
属于此类方法的主要工艺有联邦德国鲁奇公司的沙子炉裂解法、巴斯夫公司的焦炭流化床法和美国海湾石油公司的TRC法。
一、早期的蒸汽裂解工业上蒸汽裂解的主要目的是制取乙烯、副产品丙烯、丁二烯等低分子烯烃,以及苯、甲苯、二甲苯等轻质芳烃,另外还生成少量重质芳烃。
蒸汽裂解是吸热反应,通常在管式加热炉内进行:原料和水蒸气经预热后入加热炉炉管,被加热至750~900℃,发生裂解,进入急冷锅炉,迅速降温,再去急冷器,和深冷分离装置(-100℃以下),先后获得各种裂解产品。
蒸汽裂解是生产乙烯、丙烯等低分子烯烃的主要方法,是强大的石油化学工业的基础。
石油烃裂解装置最初采用天然气中回收的乙烷,丙烷为原料.以乙烷为裂解原料时,可得到大约相当于原料量80%的乙烯产品,其余20%则以副产甲烷,氢气为主,而副产丙烯,碳四及芳烃量甚微.以丙烷为裂解原料时,乙烯收率约降低 50%丙烯收率大幅增加,碳四和芳烃收率也明显上升,故需考虑丙烯和碳四回收利用,但芳烃产量仍较小,一般不具回收利用的价值. 随着烯烃需求的增大,仅以乙烯和丙烷为裂解原料远不能满足市场对烯烃的需求,裂解原料开始向重质化发展.除使用轻质烷烃之外,到20世纪60年代初逐步发展到大量使用石脑油,70年代又将裂解原料扩大到煤油,轻柴油以及重柴油,90年代又扩展到加氢尾油.60年代着手研究开发的重油裂解技术,目前也逐渐走向工业化.随着原料的重质化,乙烯收率相应降低,丙烯,碳四,芳烃(BTX)收率相应增大,副产品回收利用的份额随原料的重质化而越来越大。
二、发展的蓄热炉裂解在20世纪60年代前,根据当时的技术基础,研究和实践了一些生产乙烯,丙烯的方法.主要有蓄热炉裂解,基于催化裂化技术的流动床裂解(TPC法,Lurgi—Ruhrgas沙子炉法,BASF 流动床法,K—K法以及S&W公司的Qc反应系统),高温水蒸汽裂解等.这些裂解技术由于能耗高,乙烯,丙烯收率低以及存在污染,随着裂解技术的发展,目前均已被淘汰.蓄热炉裂解是指用填有固体载热体的炉子裂解烃类以制取乙烯(或乙炔)的一种烃类裂解方法。
载热体为热容量较高的耐火材料,裂解原料通过载热体获取所需热量而进行裂解反应。
在反应过程中载热体温度逐渐降低到一定程度后,即停止裂解,通入空气及燃料油进行烧焦(烧除积炭)和升温,使载热体重新蓄够热量备用,因此,它是加热烧焦和裂解交替进行的一种间歇式操作工艺;可应用残炭值很高的重质烃(如原油),甚至渣油作为裂解原料。
蓄热炉裂解法自问世至今,已出现多种工艺。
早期的是伍尔夫法,由20世纪30年代初,美国伍尔夫公司首先开发并用于生产乙炔。
60年代中期,美国联合碳化物公司成功地改进了伍尔夫炉,以轻质馏分油为原料在1100~1300°C下进行裂解,同时生产乙烯和乙炔。
伍尔夫法采用双炉操作,每一个循环分四个阶段共计4min,其中反应占2min。
联邦德国曾用此法建立过大型工业生产装置,规模(kt)为年产乙烯140,乙炔70,苯120。
其后有派赛法,为澳大利亚石油与化学公司所开发。
它是利用两个蓄热炉交替操作,每个周期4min,其中裂解为1¼min。
以印尼渣油为原料在 1200°C的载热体上进行裂解,所得主要产品的产率(%)为乙烯20、丙烯7、丁二烯2、苯7、甲苯3、二甲苯1。
该公司建有年产30kt乙烯和17kt芳烃的生产装置。
60年代初中国所开发的筒形蓄热炉裂解法,适合于小型石油化工企业。
根据炉筒的数量可分为单筒、双筒和三筒等三种。
按照燃烧气和裂解气的流向可分为顺流和逆流两类。
其中应用最多的是双筒双向逆流式。
这种炉子由适合于小型石油化工企业。
根据炉筒的数量可分为单筒、双筒和三筒等三种。
按照燃烧气和裂解气的流向可分为顺流和逆流两类。
其中应用最多的是双筒双向逆流式。
这种炉子由两个烟囱和两个裂解炉组成,周期性地间歇操作。
每一生产周期约16~20min,共分12个阶段,6阶段为半周期,前、后半周期操作相同,但前半个周期和后半个周期中各个相应阶段的气体(燃烧气或裂解气)流向都相反。
典型的规模为年处理渣油7.2kt;炉子外径3m,内径2.4m,高8m,内充填高度2.5m的六孔格子砖作为载热体,砖的尺寸为29×12×15cm。
渣油和燃料油先预热到约80°C后由炉顶部雾化喷入载热体蓄热层经加热烧焦后,上部温度为800~950°C,中部为800~850°C,下部为500~600°C,操作压力为6~8kPa(表压)。
以渣油为裂解原料时主要产品(质量%,对裂解原料及燃料油)的产率为乙烯19.1、丙烯9.4。
蓄热炉裂解法的最突出优点是可以使用廉价的重质油,如减压渣油作为裂解原料,设备简单,不需使用高级耐热合金钢。
但由于热效率差,操作间歇,环境污染较严重,因此在大型石油化工生产中没有得到应用。
三、发展的流化床裂解基于催化裂化技术的流动床裂解(TPC法,Lurgi—Ruhrgas沙子炉法,BASF流动床法,K—K 法以及S&W公司的Qc反应系统),在20世纪60年代前,根据当时的技术基础,研究出来。
由于能耗高,乙烯,丙烯收率低以及存在污染,随着裂解技术的发展,目前已被淘汰.但是40年代石油催化裂化为代表的流化反应技术开拓了现代流化反应技术,现如今,流化床反应器已在化工、石油、冶金等部门得到广泛应用。
流化床反应器是一种利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态,并进行气固相反应过程或液固相反应过程的反应器。
循环流化床燃烧(CFBC)系指小颗粒的煤与空气在炉膛内处于沸腾状态下,即高速气流与所携带的稠密悬浮煤颗粒充分接触燃烧。
流化床锅炉脱硫是一种炉内燃烧脱硫工艺,以石灰石为脱硫吸收剂,燃煤和石灰石自锅炉燃烧室下部送入,一次风从布风板下部送入,二次风从燃烧室中部送入。
石灰石受热分解为氧化钙和二氧化碳。
气流使燃煤、石灰颗粒在燃烧室内强烈扰动形成流化床,燃煤烟气中的SO2与氧化钙接触发生化学反应被脱除。
为了提高吸收剂的利用率,将未反应的氧化钙、脱硫产物及飞灰送回燃烧室参与循环利用。
钙硫比达到2~2.5左右时,脱硫率可达90%以上。
一次风是经空气预热器加热过的热空气,主要作用是流化炉内物料,同时提供炉膛下部密相区燃料燃烧所需要的氧量。
一次风由一次风机供给,经布风板下一次风室通过布风板和风帽进入炉膛。
二次风除了补充炉内燃料燃烧所需要的氧气并加强物料的掺混外,还能适当调整炉内温度场的分布,起到防止局部烟气温度过高、降低NOX排放量的作用,二次风一般由二次风机供给,有的锅炉一、二次风机共用。
近年来,细颗粒和高气速的湍流流化床及高速流化床均已有工业应用。
在气速高于颗粒夹带速度的条件下,通过固体的循环以维持床层,由于强化了气固两相间的接触,特别有利于相际传质阻力居重要地位的情况。
目前,有生物质流化床热裂解的研究。
四、兴起的管式炉裂解在20世纪60年代前,根据当时的技术基础,研究和实践了一些生产乙烯,丙烯的方法.主要有蓄热炉裂解,基于催化裂化技术的流动床裂解(TPC法,Lurgi—Ruhrgas沙子炉法,BASF流动床法,K—K法以及S&W公司的Qc反应系统),高温水蒸汽裂解等.这些裂解技术由于能耗高,乙烯,丙烯收率低以及存在污染, 随着裂解技术的发展,目前均已被淘汰.由于以上裂解方法存在上述缺点,因此国外公司开始了管式炉蒸汽裂解技术的研究,在这方面的代表有美国IAlnllnus公司,S&W公司,德国Linde公司,荷兰KTI公司(现被法国德西尼布公司收购)Lummus公司于1964年开发出了SRT一工型炉,首次将辐射炉管垂直布置,双面辐射.之后S&W公司,Linde公司,KTI公司等在60年代后期相继开发了自己的裂解技术.管式炉裂解是石油烃通过管式裂解炉进行高温裂解反应以制取乙烯的过程。
它是现代大型乙烯生产装置普遍采用的一种烃类裂解方法。
以间壁加热方式为烃类裂解提供热量.通常,首先在对流段中将管内的烃和水蒸气混合物预热至”开始”裂解的温度,再将烃/水蒸气混合物送到高温辐射炉管继续升温,以进行裂解。
早期的管式裂解炉均为水平排列辐射管的箱式炉,其辐射炉管水平贴壁排列在辐射室内.由于辐射炉管支架在辐射室内的耐热程度限制了炉温的提高,因而所能达到的裂解温度相对较低,故只能维持较长的停留时间,这就使裂解产品收率难以改善,而且,由于停留时间长,副反应多,结焦量大,因而难于适应重质原料油的裂解.Lummus公司在60年代初期开发了新型的垂直悬吊式立管裂解炉,其管吊架与裂解炉辐射高温区隔开自由悬挂,不受自重的弯曲应力及管架的约束.这就使管式炉的裂解温度可以大幅度提高,相应也使停留时间可以缩短.改善了裂解产品收率,增强了裂解原料的适应性,使管式炉裂解法不仅适用于轻烃和石脑油裂解,而且可以适用于煤油,轻柴油,重柴油等重质原料油的裂解.立管式裂解炉在60年代开发成功时,其反应停留时间缩短至0.60.7s.70年代通过改进炉管结构(主要是缩小管径,缩短炉管长度)将停留时间缩短至0.3—0.4s.80年代经进一步改进炉管结构,停留时间已经可以缩短到0.1s以下,即所谓”毫秒裂解炉’’.与”常规”裂解炉相比,对相同裂解原料而言,在相同裂解深度下,毫秒裂解炉所需裂解温度要求更高,所得烃收率也有明显改善,但清焦周期缩短.”常规”裂解炉在裂解馏分油(石脑油或轻柴油)时,一般将清焦周期维持在4560天,而毫秒炉一般为78天,只是在降低裂解深度时,可能将清焦周期维持在l2一l5天.清焦周期过短,既影响生产操作的稳定性,也可能影响到生产能力的发挥.试验表明,当停留时间低于0.2s后,烃分压对裂解选择性的影响比停留时间影响更敏感.正是如此,目前大多数专利技术所有者均主张将裂解反应停留时控制在0.2s左右.管式炉裂解生产乙烯的工艺已有60多年的历史。