管式裂解炉结构-江西化学工业学校

利用裂解炉生产乙烯热裂解特点：高温，吸热量大低烃分压，短停留时间，避免二次反应的发生反应产物是复杂的混合物热裂解的供热方式如下所示：直接供热法：工艺复杂，裂解气质量低，成本过高。

其裂解工艺一直没有很大发展！工业上烃类裂解生产乙烯的主要过程为：原料→热裂解→裂解气预处理（包括热量回收、净化、气体压缩等）→裂解气分离→产品乙烯、丙烯及联产物等。

一、原料烃组成对裂解结果的影响影响裂解结果的因素：原料特性；裂解工艺条件；裂解反应器型式；裂解方法等。

原料特性是最重要的影响因素！(一) 原料烃的族组成、含氢量、芳烃指数、特性因数裂解产物分布的影响1. 族组成（简称PONA值）定义：是指原料烃分子中所含各族烃的质量百分比P—烷族烃 N—环烷族烃O—烯族烃A—芳香族烃从表1-7作一比较，在管式裂解炉的裂解条件下，原料愈轻，乙烯收率愈高。

随着烃分子量增大，N+A含量增加，乙烯收率下降，液态裂解产物收率逐渐增加。

*包括乙烷循环裂解原料的PONA值常常被用来判断其是否适宜作裂解原料的重要依据。

表1-8介绍我国几个产地的轻柴油馏分族组成。

表1-8 我国常压轻柴油馏分族组成我国轻柴油作裂解原料是较理想的。

2. 原料氢组成定义：是指原料烃分子中氢原子的质量百分比，不包含溶解的H2烃类裂解过程也是氢在裂解产物中重新分配的过程。

原料含氢量对裂解产物分布的影响规律，大体上和PONA值的影响一致。

表1-9位各种烃和焦的含氢量比较。

表1-9 各种烃和焦的含氢量可以看出，碳原子数相同时，含氢量：烷烃＞环烷烃＞芳烃。

含氢量高的原料，裂解深度可深一些，产物中乙烯收率也高。

对重质烃类的裂解，按目前的技术水平，原料含氢量控制在大于13%（质量），气态产物的含氢量控制在18%（质量），液态产物含氢量控制在稍高于7～8%（质量）时，就容易结焦，阻塞炉管和急冷换热设备。

图1-3给出了不同含氢量原料裂解时产物收率。

从图中可以看出：含氢量 P＞N＞A 液体产物收率 P＜N＜A乙烯收率 P＞N＞A 容易结焦倾向 P＜N＜A3. 芳烃指数（BMCI）定义：BMCI=48640/TV+473.7×d15.615.6－456.8TV=(T10+ T30+ T50+ T70+ T90)/5TV—体积平均沸点，KT10、T30…—分别代表恩氏蒸馏馏出体积为10%，30%…时的温度，K基准：n-C6H14的BMCI=0芳烃的BMCI=100因此，BMCI值越小，乙烯收率越高，当BMCI﹤35时，才能做裂解原料。

常用乙烯裂解炉简介①鲁姆斯公司的SRT型裂解炉鲁姆斯公司的SRT型裂解炉(短停留时间裂解炉)为单排双辐射立管式裂解炉，已从早期的SRT-I型发展为近期的SRT-Ⅵ型。

SRT型裂解炉的对流段设置在辐射室上部的一侧，对流段顶部设置烟道和引风机。

对流段设置进料、稀释蒸汽和锅炉给水的预热。

从SRT-Ⅵ型炉开始，对流段还设置高压蒸汽过热，由此取消了高压蒸汽过热炉。

在对流段预热原料和稀释蒸汽过程中，一般采用一次注入蒸汽的方式，当裂解重质原料时，也采用二次注汽。

早期SRT型裂解炉多采用侧壁无焰烧嘴烧燃料气，为适应裂解炉烧油的需要，目前多采用侧壁烧嘴和底部烧嘴联合的布置方案。

底部烧嘴最大供热量可占总热负荷的70％。

SRT-Ⅲ型炉的热效率达93.5％。

图1—21为SRT型裂解炉结构示意图。

图1-21鲁姆斯SRT-Ⅱ型裂解炉结构示意图②斯通-伟伯斯特(S.W)公司的USC型裂解炉S.W的USC裂解炉(超选择性裂解炉)为单排双辐射立管式裂解炉，辐射盘管为W型或U型盘管。

由于采用的炉管管径较小，因而单台裂解炉盘管组数较多(16-48组)。

每2组或4组辐射盘管配一台USX型(套管式)一级废热锅炉，多台USX废热锅炉出口裂解气再汇总送入一台二级废热锅炉。

近期开始采用双程套管式废热锅炉(SLE)，将两级废热锅炉合并为一级。

USC型裂解炉对流段设置在辐射室上部一侧，对流段顶部设置烟道和引风机。

对流段设有原料和稀释蒸汽预热、锅炉给水预热及高压蒸汽过热等热量回收段。

大多数USC型裂解炉为一个对流段对应一个辐射室，也有两个辐射室共用一个对流段的情况。

当装置燃料全部为气体燃料时，USC型裂解炉多采用侧壁无焰烧嘴；如装置需要使用部分液体燃料时，则采用侧壁烧嘴和底部烧嘴联合布置的方案。

底部烧嘴可烧气也可烧油，其供热量可占总热负荷的60％-70％。

由于USC型裂解炉辐射盘管为小管径短管长炉管，单管处理能力低，每台裂解炉盘管数较多。

为保证对流段进料能均匀地分配到每根辐射盘管，在辐射盘管入口设置了文丘里喷管。

一、填空题1、化工生产过程一般可概括为原料预处理、化学反应和产品分离及精制三大步骤。

2、间歇式制取半水煤气的工作循环一般包括吹风阶段、一次上吹制气阶段、下吹制气阶段、二次上吹阶段、空气吹净阶段五个阶段。

其工艺流程是由煤气发生炉、余热回收装置、煤气的除尘、降温、储存设备所组成。

3、尿素的分子式为Co(NH2)2，纯净的尿素为白色，无味，针/棱柱状晶体。

易溶于水、液氨、醇，稍溶于乙醚及脂，溶解度随温度的升高而增加。

实现工业化合成尿素的方法有氰氨基钙法和氨与二氧化碳合成法两种。

4、工业上烃类热裂解制乙烯的主要生产过程是：原料、热裂解、裂解气预处理、裂解气分离、产品及联产品。

目前生产乙烯较成熟的工艺技术是管式炉裂解工艺，管式裂解炉的结构包括对流段和辐射段组成的炉体，炉体内由耐高温合金钢制成的炉管，燃烧器三个主要部分。

5、从石油中制取芳烃的两种主要加工工艺是石脑油重整工艺和烃类裂解工艺。

6、烃类热裂解制乙烯的生产工艺主要由【裂解】和【分离】两部组成。

裂解气的深冷分离流程主要分为【顺序分离流程】【前脱乙烷分离流程】【前脱丙烷分离流程】三种，典型的分离流程是【前脱丙烷分离流程】7、原料气脱硫的方法很多，按脱硫剂的状态来分，脱硫方法可分为干法和湿法两大类。

干法脱硫分为【吸附法】和【催化转化法】两种。

湿法脱硫按其脱硫机理不同又可分为【物理吸收法】【化学吸收法】【物-化吸收法】和【氧化法】四种。

8、催化加氢反应在邮寄化工生产中的应用一方面是【合成有机化工产品】另一方面是【加氢精制】加氢催化剂的种类很多，若按其形态来区分，常用的加氢精制催化剂主要由【金属催化剂】【骨架催化剂】【金属氧化物催化剂】【金属硫化物催化剂】【金属络合物催化剂】五大类。

9、一氧化碳与水蒸气反应生成【CO2】和【H2】的过程，称为CO变化或水煤气变换；目前工业上采用的变换催化剂有【中变催化剂】【低变催化剂】【钴钼系耐硫催化剂】三大类。

10、生产能力是指【一个设备】【一套装置】或【一个工厂】在单位时间内生产的【产品量】或在单位时间内处理的【原料量】；生产强度是指设备的单位特征【几何量】的生产能力，即设备的【单位体积或面积】的生产能力。

乙烯裂解炉设计手册乙烯是一种重要的化工原料，其生产过程中乙烯裂解炉是至关重要的设备。

乙烯裂解炉的设计对产品质量、生产效率和设备安全都有着重要的影响。

在这份手册中，我们将介绍乙烯裂解炉的设计原理、关键参数以及设计过程中需要考虑的问题，帮助读者了解乙烯裂解炉的设计流程及相关知识。

一、乙烯裂解炉的工作原理乙烯裂解炉是通过高温裂解乙烷等碳氢化合物生成乙烯的设备。

在裂解炉内，乙烷在高温下被分解成乙烯和其他副产物，产物经过冷却后得到纯净的乙烯。

乙烯裂解炉的设计需要考虑到裂解反应的热力学过程、传热过程、流体力学等多个方面的因素。

二、乙烯裂解炉的设计参数1. 温度：裂解温度是影响裂解反应速率的关键参数，通常在750℃-900℃之间。

2. 压力：裂解炉内的压力也是影响裂解反应速率的重要参数，通常在1.5MPa-3MPa之间。

3. 反应时间：裂解炉内物料停留时间的长短对产物的质量有着重要的影响，需要合理设计反应时间。

4. 冷却系统：裂解产物在通过冷却系统后得到纯净乙烯，冷却系统的设计对产品的质量和生产效率都有着重要的影响。

三、乙烯裂解炉的设计流程1. 热力学计算：首先进行乙烯裂解炉的热力学计算，确定裂解反应所需温度、压力等基本参数。

2. 选型设计：根据裂解反应的特性和工艺要求，选用合适的工业炉型，如管式裂解炉、反射式裂解炉等。

3. 结构设计：包括炉体结构、热交换器、冷却系统等的设计，需要考虑到高温、高压环境下的安全性和耐久性。

4. 控制系统设计：制定自动控制系统，确保裂解反应稳定进行，并实现自动化生产。

四、乙烯裂解炉设计中需要考虑的问题1. 安全性：裂解炉是属于高温高压设备，安全是设计时需要优先考虑的因素，需要考虑到裂解炉在高温环境下的稳定运行和应对突发事件的能力。

2. 节能性：裂解炉对能源的消耗比较大，需要考虑设计节能的措施，如热能回收利用等。

3. 生产效率：裂解炉的设计需要考虑到生产效率，尽量减少停机时间，提高产品质量和产量。

设计标准SEHT 0219-2001实施日期2001年12月28日中国石化工程建设公司管式炉炉型选择及工艺参数的确定第 1 页共 14 页目 次 1 总则 1.1 目的 1.2 范围 2 设计要求 2.1 炉型选择 2.2 炉型结构参数 2.3 燃料和燃料计算 2.4 管式炉设计热负荷 2.5 热效率 2.6 热强度 2.7 传热热阻 2.8 管式炉炉管及管内介质流速 2.9 烟气流速 2.10 炉管弯头（管）的当量长度 2.11 钉头管、翅片管和开口翅片管使用范围和具体要求1 总则1.1 目的 为适应石油化工管式加热炉炉型选择及工艺参数的确定，特编制本标准。

1.2 范围1.2.1 本标准规定了管式炉炉型选择﹑炉型结构参数﹑燃料和燃料计算﹑管式炉设计热负荷﹑热效率﹑热强度﹑传热热阻﹑管式炉炉管及管内介质流速﹑烟气流速等要w ww.b zf xw.c om求。

1.2.2 本标准适用于石油化工新设计管式炉炉型选择及工艺参数的确定；改造和扩建管式炉的设计可参照执行。

2 设计要求2.1 炉型选择管式炉炉型应根据热负荷大小、被加热介质的性质和运转周期等工艺操作的要求，安装、检修方便和投资少的原则，并结合场地条件和余热回收系统的特点进行选择。

一般应符合下列要求。

2.1.1 设计热负荷小于1 MW 时，宜选用纯辐射型管式炉，并优先选用纯辐射型圆筒炉，见图2.1.1。

当管式炉炉群共用一个组余热回收系统，如重整装置加热炉时，则不受此限。

2.1.2 设计热负荷为1 MW ～30 MW 时，应优先选用辐射一对流型圆筒炉，见图2.1.2。

2.1.3 设计热负荷大于30 MW 时，应通过技术经济对比选用炉膛中间排管的圆筒炉（见图2.1.3-1）、立式炉（见图2.1.3-2）、箱式炉（见图2.1.3-3和图2.1.3-4）或其它炉型。

2.1.4 被加热介质重度大、易结焦、气化率大、或有特殊工艺要求的管式炉（如焦化炉减压炉、减粘炉、沥青炉等宜选用水平管立式炉，见图2.1.3-2和图2.1.3-3。