化工工艺学 第三章烃类热裂解 2

（一）预分馏过程
将裂解炉出口的高温裂解气中的 重组分，如 燃料油、裂解汽油、水分 等通过冷却手段进行分馏，再送至下 一步压缩、净化、深冷分离工段。
预分馏的目的和任务
① 尽可能降低裂解气的温度 ② 尽可能分馏出裂解气的重组分 ③ 在裂解气的预分馏过程中，将裂解气中的
稀释蒸汽以冷凝水的形式分离回收，用以 再发生稀释蒸汽 ④ 继续回收裂解气低能位热量
炉管的排列：多程 双程 减少结焦部位，延长操作周期
结构：光管 带内翅片 降低管内热阻 延长清焦周期
管径：等径
变径
分支 增大比表面积，传热强度量增加 缓解管内压力的增加
材质：HK-40 HP-4 提高热强度
不同裂解炉改进措施对工艺性 能的影响
? 不同辐射盘管裂解工艺性能 ? 不同SRT 炉型的裂解产品收率 ? 变径管分析 ? 不变径与变径反应管的比较
工业上清焦的方法
? 停炉清焦：切断进料及出口，用惰性气体或 水蒸气清扫管线，再用空气和水蒸气烧焦
? 在线清焦：交替裂解法和水蒸气、氢气清焦 法。切换物料
? 其它方法：加入助剂，起到抑制作用
清焦的化学反应和控制指标
C + O2 2C + O2 C + H2O
CO2 + Q 2CO + Q CO + H2+ Q
100～110℃
180～200℃
补充：（五）裂解汽油与裂解燃料油
裂解汽油
C5至沸点204℃以下的所有裂解副产物， 其组成与原料油性质和裂解条件有关。 ? 用途 ? 经一段加氢可作为高辛烷值汽油组分 ? 进行两段加氢，经芳烃抽提分离芳烃产品 ?全部加氢 C5 C6~C8 C9-204℃
裂解燃料油
烃类裂解副产的沸点在200℃以上的重组分。 ? 分类及控制指标
短停留时间 低烃分压
? 反应产物是复杂的混合物
供热方式
裂解设备
裂解装置的性能和技术水平的反映
式方 热 供
二、 热裂解的工艺方法
? 间接供热 管式炉裂解 ? 直接供热 以小颗粒固体如金属氧
化物、 砂子、焦炭、熔盐为载热体， 由气化的烃原料和水蒸气使之流态化 并进行裂解反应。
? 固定床裂解（蓄热炉） ? 流化床裂解（沙子炉）
急冷换热器
工艺要求： ? 传热强度大 ? 能够承受大压差和热量传递所引起的温差 ? 便于清焦
使裂解气在0.01~0.1s内骤冷至露点左右
减少急冷换热器结焦的措施
? 控制停留时间 一般控制在0.04s 以下
? 控制裂解气冷却温度不低于其露点 急冷换热器出口温度
T出 = 0.56TB + α
（三） 结焦与清焦
预分馏过程的作用
① 保证裂解气压缩机的正常运转，并降低裂解 气压缩机的功耗，减少进入压缩分离系统的 进料负荷；
② 大大减少污水排放量； ③ 合理的热量回收：
急冷油用于发生稀释蒸汽； 急冷水用于分离系统的工艺加热。
（二）预分馏主要过程--急冷
? 急冷的目的
终止裂解反应, 回收废热.
? 急冷的意义
? 决定清焦周期，甚至决定裂解炉的周期 ? 影响全装置的能耗和原料的单耗
出口干气中CO+CO 2含量低于 0.2%~0.5% ， 清焦结束
（四）预分馏工艺过程 轻烃裂解装置的预分馏流程
800～900℃
原料 裂解炉
200～300℃
废热锅炉
急冷水
裂解气 水洗塔
40℃
却冷
裂解汽油
稀释蒸汽发生器
油水分离器
80℃
馏分油裂解装置的裂解气预分馏过程
950～1050℃
220～300℃
? 70年代中期 SRT- Ⅲ型炉 材质 炉内管排增加 提高热强度 提高生产 能力
? 80年代 SRT- Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ型炉 多分支变径管 带内翅片 2程 停留时间缩短 降低管内热 阻 延长清焦周期
乙烯裂解炉管
SRT裂解炉的结构及改进
? 炉型：烧嘴
侧壁无焰烧嘴 侧壁烧嘴与底部烧嘴联合
? 盘管结构：
结焦的判断
? 在进料量不变的情况下，检查进料压力的变 化，因为进料压差与设备压差有关，而结焦 则影响压差
? 原料进出口的温差不变，若燃料消耗量增加， 则说明传热性差，应是结焦严重，热能利用 率低
? 裂解产物中乙烯的含量下降
结焦的后果
? 传热系数下降（热量利用率低） ? 压差升高（设备阻力增大） ? 乙烯收率下降 ? 能耗增大
? 裂解轻质燃料油 200~360℃馏分 相当柴油馏分 闪点应控制在 70~75℃以上
第三章 烃类热裂解-2
第四节 管式裂解炉及裂解工艺
? 一、热裂解反应过程的特点 ? 二、热裂解工艺方法 ? 三、SRT管式裂解炉的技术发展 ? 四、 裂解气的预分馏 ? 五、裂解气的净化
? 六、压缩和制冷系统 ? 七、裂解气的精馏分离系统
一、热裂解反应过程的特点
? 强吸热反应
高温
? 存在二次反应
难分离
?不如直接方式中冷热物流
?不能回收高品位的热能 接触空间大
? 结焦比Leabharlann Baidu严重
不同裂解原料的急冷方式
裂解原料 稀释蒸 汽含量
乙、丙 较少 丁烷
石脑油 中等
急冷 负荷
较小
中等
重组分液 结焦 间接
体产物含
急冷
量
较少
较不 易
中等
较易
油直 冷
水直 冷
轻柴油 较多 较大 很多
较易
重柴油 很多 很大 很多
很易
式方冷 急
急冷方式
? 用换热器回收大量的热量，
间接急冷 冷却介质用高压水，以提高 蓄热能力。
直接急冷 ? 冷却介质（水、油）与裂解 气直接接触，适用于极易结 焦的重质烃。 一般工业上采用间接急冷
急冷方式比较
直接急冷
间接急冷
?设备费少 操作简单
?回收高品位的热能
?传热效果好
?能量利用合理
?产 生 大 量 含 油 污 水 ， ?无污水
炉解裂
热裂解的工艺方法改进目标
? 扩大裂解原料 ? 获得最大的乙烯产率 ? 付出最少的能量 ? 有效的除焦方法 ? 先进的供热和热能回收手段
三、SRT (Short Residence Time) 管式裂解炉的发展
? 60年代初期 SRT- Ⅰ型炉 双辐射立管 实现了高温、短停留时间
? 60年代中期 SRT- Ⅱ型炉 分叉变径炉管 降低烃分压
表3-20 表3-21 表3-22 表3-23
其它管式裂解炉
? 超选择性裂解炉（USC) 单排双面辐射多组变径炉管 出口与在线 USX 直接相连接
? 毫秒炉（USRT) 直径较小的单程直管
? 混合管裂解炉(LSCC) 单双排混合型变径炉管
四、 裂解气的预分馏
?预分馏的目的与任务 ?急冷与急冷换热器 ?结焦与清焦 ?预分馏工艺过程 ?裂解汽油与裂解燃料油