乙烯工业PPT课件

乙烯工业,乙烯 石油烃热裂解 管式炉裂解技术 生产工艺流程 异常现象的处理,乙烯生产技术是石油化工的核心技术，乙烯装置是石油化工的核心装置；乙烯的技术水平、产量、规模标志着一个国家石油化学工业发展水平。 乙烯装置生产的 三烯：乙烯、丙烯、丁二烯 三苯：苯、甲苯、二甲苯 是其它有机原料和三大合成材料的基础原料。,石油烃裂解概述,石油烃,石油烃热裂解,石油烃热裂解的主要目的,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,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，以制取低级烯烃乙烯和丙烯的过程。,生产乙烯和丙烯，还可联产丁二烯以及苯、甲苯和二甲苯等产品 石油烃热裂解是基本有机化学工业获取基本有机原料的主要手段 裂解能力的大小往往以基本有机化学工业的最重要的基本有机原料乙烯的产量来衡量。,所谓二次反应就是一次反应生成的乙烯、丙烯 继续反应并转化为炔烃、二烯烃、芳烃直至生碳或结焦的反应。,二次反应,一次反应,1.烷烃裂解的一次反应 2.环烷烃的断链（开环）反应 3.芳烃的断侧链反应 4.烯烃的断链反应,所谓一次反应是指生成目的产物乙烯、丙烯等低级烯烃为主的反应。,1.低分子烯烃脱氢反应 2.二烯烃叠合芳构化反应 3.结焦反应 4.生碳反应,烃类裂解过程的化学变化是十分错综复杂的,裂解副产物约占整个产品组成的60%80%，对其进行有效的利用，可使乙烯成本降低1/3或更多。,裂解副产物的综合利用，必须对副产品市场、价格对乙烯成本的影响和综合利用程度作综合考虑，因为这些也是原料选择的特别重要因素。,目前，乙烯生产原料的发展趋势有两个，一是原料趋于多样化，二是原料中的轻烃比例增加。,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。 另外，MTO技术在我国应用还具有以下特殊的战略意义： （1）我国天然气价格较高，但可用于生产高附加值的烯烃产品。 （2）我国原油偏重，发展石化产品原料的石脑油产量少，MTO为解决此矛盾提供了一条重要途径。 （3）为我国原油资源分布不均，特别是西南缺油富气地区，发展石化工业创造条件。 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。由于MTO工艺对低级烯烃具有极高的选择性，烷烃的生成量极低，可以非常容易分离出化学级乙烯和丙烯，因此可在现有乙烯工厂的基础上提高乙烯生产能力30%左右。,乙烯的生产方法,一、管式炉裂解技术,二、催化裂解技术,三、合成气制乙烯（MTO）,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。,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1315%，原料消耗降低1020%，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。,到目前为止，几乎世界上所有乙烯装置均采用管式炉蒸汽裂解技术，其它工艺路线由于经济性或者存在技术“瓶颈”等问题，至今仍处于技术开发或工业化实验的水平，没有或很少有常年运行的工业化生产装置。,石油烃裂解的操作条件,一、裂解温度,三、裂解反应的压力,二、停留时间,一、裂解温度,一般当温度低于750时，生成乙烯的可能 性较小，或者说乙烯收率较低； 在750以上生成乙烯可能性增大，温度越 高，反应的可能性越大，乙烯的收率越高。 但当反应温度太高，特别是超过900时， 甚至达到1100时，对结焦和生碳反应极 为有利，同时生成的乙烯又会经历乙炔中间阶段而生成碳，这样原料的转化率虽有增加，产品的收率却大大降低。 所以理论上烃类裂解制乙烯的最适宜温度 一般在750900之间。,二、停留时间,停留时间是指裂解原料由进入裂解辐射管到离开裂解辐射管所经过的时间。即反应原料在反应管中停留的时间。 如果裂解原料在反应区停留时间太短，大部分原料还来不及反应就离开了反应区，原料的转化率很低； 如果原料在反应区停留时间过长，对促进一次反应是有利的，故转化率较高，但二次反应更有时间充分进行，一次反应生成的乙烯大部分都发生二次反应而消失，乙烯收率反而下降。 所以选择合适的停留时间，既可使一次反应充分进行，又能有效地抑制并减少二次反应。,三、裂解反应的压力,1.压力对对平衡转化率的影响 2.压力对反应速度的影响,烃类裂解的一次反应是分子数增加的反应，降低压力对反应平衡向正反应方向移动是有利的。 二次反应中的聚合、脱氢缩合、结焦等二次反应，都是分子数减少的反应，因此降低压力不利于平衡向产物方向移动，可抑制此类反应的发生。 所以从热力学分析可知，降低压力对一次反应有利，而对二次反应不利。,烃类裂解的一次反应，是单分子反应，其反应速度可表示为：r裂k裂C 烃类聚合或缩合反应为多分子反应，其反应速度为： r聚k聚Cn r缩k缩CACB 压力不能改变速度常数k的大小，但能通过改变浓度C的大小来改变反应速度r的大小。 降低压力会使气相的反应分子的浓度减少，也就减少了反应速度。 由以上三式可见，浓度的改变虽对三个反应速度都有影响，但降低的程度不一样，浓度的降低使双分子和多分子反应速度的降低比单分子反应速度要大得多。 所以从动力学分析得出：降低压力可增大一次反应对于二次反应的相对速度。 故无论从热力学还是动力学分析，降低裂解压力对增产乙烯的一次反应有利，可抑制二次反应，从而减轻结焦的程度。,综合讨论，石油烃热裂解的操作条件: 高温 ： 750900oC 短停留时间 ：(0.010.7s) 低烃分压,发生不正常现象的原因,1、生产中原料质量和数量的变化，引起产品质量和产量的下降。 2、由生产故障引起的异常现象。 3、公用工程中供水、供电、供汽、供冷等的变化，使生产发生不正常现象。 4、由于调节回路和仪表发生故障、失灵而造成的生产事故。 5、因分析检验的错误引起的事故。,烃类裂解中不正常现象产生的原因与处理方法,谢谢,