第六章-烃类热裂解.ppt

第八章第八章 烃类热裂解烃类热裂解北京燕山乙烯装置 内容简介内容简介国内乙烯工业简介国内乙烯工业简介§8.1 §8.1 热裂解过程的化学反应热裂解过程的化学反应§8.2 §8.2 裂解过程的工艺参数和操作指标裂解过程的工艺参数和操作指标§8.3 §8.3 管式裂解炉及裂解工艺过程管式裂解炉及裂解工艺过程§8.4 §8.4 裂解气的预分馏及净化裂解气的预分馏及净化§8.5 §8.5 压缩和制冷系统压缩和制冷系统§8.6 §8.6 裂解气的精馏分离系统裂解气的精馏分离系统§8.7 §8.7 乙烯工业的发展趋势乙烯工业的发展趋势 乙烯工业现状与前景乙烯工业现状与前景————乙烯产量常作为衡量一个国家基本有乙烯产量常作为衡量一个国家基本有机化学工业的发展水平机化学工业的发展水平20082008年国内年国内主要乙烯生主要乙烯生产企业产能产企业产能情况情况( ( ( (单位单位单位单位: : : :万吨万吨万吨万吨/ / / /年年年年) ) ) )近年国近年国内新扩内新扩建乙烯建乙烯项目项目( ( ( (单位单位单位单位: : : :万万万万吨吨吨吨/ / / /年年年年) ) ) )国内乙烯供应与需求现状2013年，我国乙烯产能达年，我国乙烯产能达1872万吨万吨/年，年，乙烯自给率将达到乙烯自给率将达到90.5%。

乙烯下游消费结构乙烯下游消费结构丙烯丙烯2013年产能达2082万吨/年 动手查资料：动手查资料：了解中国现有乙烯装置有多少？了解中国现有乙烯装置有多少？生产能力和技术水平如何？生产能力和技术水平如何？福建炼油乙烯一体化合资项目新厂区福建炼油乙烯一体化合资项目新厂区  裂解的目的裂解的目的 、、 、、 等等等等低低低低级级级级烯烯烯烯烃烃烃烃分分分分子子子子中中中中具具具具有有有有双双双双键键键键，，，，化化化化学学学学性性性性质质质质活活活活泼泼泼泼，，，，能能能能与与与与许许许许多多多多物物物物质质质质发发发发生生生生加加加加成成成成、、、、共共共共聚聚聚聚、、、、自自自自聚聚聚聚等等等等反反反反应应应应，，，，生生生生成成成成一一一一系系系系列列列列产产产产品品品品但但但但自自自自然然然然界界界界没没没没有有有有烯烯烯烯烃烃烃烃的的的的存存存存在在在在，，，，只只只只能能能能将将将将烃烃烃烃类类类类原原原原料料料料经经经经高高高高温温温温作作作作用用用用，，，，使使使使烃烃烃烃类类类类分分分分子子子子发发发发生生生生C-CC-C断断断断裂裂裂裂或或或或脱脱脱脱氢氢氢氢反反反反应应应应，，，，使使使使分分分分子子子子量量量量较较较较大大大大的的的的烃烃烃烃成成成成为为为为低低低低级级级级烯烯烯烯烃烃烃烃，，，，同同同同时时时时联联联联产产产产丁丁丁丁二二二二烯烯烯烯、、、、苯苯苯苯、、、、甲苯、二甲苯，满足化学工业的需要。

甲苯、二甲苯，满足化学工业的需要甲苯、二甲苯，满足化学工业的需要甲苯、二甲苯，满足化学工业的需要裂裂解解汽汽油油热裂解热裂解 预预分分馏馏（（急急冷冷））原原 料料净净化化（（脱脱酸酸、、脱脱水水、、脱脱炔炔）分分离离 精精馏馏分分离离系系统统深深冷冷 压压缩缩制制冷冷系系统统三烯三烯分离部分分离部分反应部分反应部分芳烃芳烃裂解气裂解气热裂解工艺总流程热裂解工艺总流程 化学反应化学反应 反应规律、反应机理、热力学与动力学分析反应规律、反应机理、热力学与动力学分析 工艺参数和操作指标工艺参数和操作指标 原料性质及评价、裂解温度、烃分压、停留时原料性质及评价、裂解温度、烃分压、停留时间、裂解深度间、裂解深度 工艺过程工艺过程 管式裂解炉管式裂解炉热裂解反应部分的学习内容热裂解反应部分的学习内容8.1 热裂解过程的化学反应8.1.1 烃类裂解反应规律裂解过程复杂，即使是单一组分裂解如下石油烃裂解如下图： （（（（3 3）环化反应（）环化反应（）环化反应（）环化反应（C C5 5以上）以上）以上）以上） CH CH3 3(CH(CH2 2) )4 4CHCH3 3 + H+ H2 28.1.1 8.1.1 烃类裂解的反应规律烃类裂解的反应规律1. 1. 烷烃的裂解反应烷烃的裂解反应CnH2n+CmH2m+2Cm+nH2(m+n)+2（（1 1）） 断链反应断链反应CmH2m+H2 CmH2m+2（（2 2）） 脱氢反应脱氢反应310.9310.9CHCH3 3CH(CHCH(CH3 3)-CH(CH)-CH(CH3 3)CH)CH3 3364364CHCH3 3-C(CH-C(CH3 3) )2 2H H325.1325.1CHCH3 3CHCH2 2CHCH2 2-CH-CH2 2CHCH2 2CHCH3 3376.6376.6CHCH3 3CHCH2 2CH(CHCH(CH3 3)H)H314.6314.6H H3 3C-C(CHC-C(CH3 3) )3 3393.2393.2CHCH3 3CHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2-H-H341.8341.8CHCH3 3CHCH2 2CHCH2 2-CH-CH3 3384.9384.9CHCH3 3-CH(CH-CH(CH3 3)H)H338.9338.9CHCH3 3CHCH2 2-CH-CH2 2CHCH3 3397.5397.5CHCH3 3CHCH2 2CHCH2 2-H-H343.1343.1CHCH3 3-CH-CH2 2-CH-CH3 3405.8405.8CHCH3 3CHCH2 2-H-H346346CHCH3 3-CH-CH3 3426.8426.8H H3 3C-HC-H键能键能键能键能kJ/molkJ/mol碳碳碳碳 碳碳碳碳 键键键键键能键能键能键能kJ/molkJ/mol碳碳碳碳 氢氢氢氢 键键键键 各种键能比较各种键能比较 同同C C正构烷烃断链比脱氢容易。

正构烷烃断链比脱氢容易碳链越长的烃分子愈易裂解碳链越长的烃分子愈易裂解. .异构比正构烷烃更易裂解或脱氢异构比正构烷烃更易裂解或脱氢. . 正构烷烃一次反应的正构烷烃一次反应的ΔGθ和和ΔHθ(1000K) 趋向两端断裂，生成分子量较大的烯烃趋向两端断裂，生成分子量较大的烯烃特点特点: 是是 生产乙烯、丙烯的理想原料生产乙烯、丙烯的理想原料特点特点: ·裂解所得乙烯、丙烯收率远较正构烷裂解裂解所得乙烯、丙烯收率远较正构烷裂解所得所得收率低收率低，而氢、甲烷、，而氢、甲烷、C4及及C4以上烯以上烯烃收率较高烃收率较高正构烷烃正构烷烃异构烷烃异构烷烃2. 2. 烯烃的裂解反应烯烃的裂解反应（（1 1）断链反应）断链反应CmH2m+CnH2nCm+nH2(m+n)（（2）脱氢反应）脱氢反应（（3 3）歧化反应）歧化反应2. 2. 烯烃的裂解反应烯烃的裂解反应特点：除了大分子烯烃裂解能增加乙烯外，其余的特点：除了大分子烯烃裂解能增加乙烯外，其余的 反应都消耗乙烯，并结焦反应都消耗乙烯，并结焦5 5）双烯合成反应）双烯合成反应（（6 6）芳构化反应）芳构化反应裂解反应包括：裂解反应包括：  断链开环反应断链开环反应  脱氢反应脱氢反应  侧链断裂侧链断裂  开环脱氢开环脱氢3. 3. 环烷烃的裂解反应环烷烃的裂解反应 裂解规律为：裂解规律为：（（1 1））长链环烷烃长链环烷烃较无侧链的裂解时较无侧链的裂解时乙烯产率乙烯产率 高高。

先在先在侧链中间断侧链中间断侧链再裂解侧链再裂解2 2）脱氢成芳烃比开环容易脱氢成芳烃比开环容易3 3）五元环较六元环更难裂解五元环较六元环更难裂解4 4）环烷烃）环烷烃更易于产生焦炭更易于产生焦炭3. 3. 环烷烃的裂解反应环烷烃的裂解反应裂解产物组成：裂解产物组成： 苯苯 > 丙烯、丁二烯丙烯、丁二烯 > 乙烯、丁烯乙烯、丁烯 > 己二烯己二烯 （（1 1）在裂解条件下，芳环不开环在裂解条件下，芳环不开环4. 4. 芳烃的裂解反应芳烃的裂解反应Ar-CkH2k+1+CmH2mArH+CnH2nAr-CnH2n+1（（3 3）芳烃缩合，进一步生成焦的反应芳烃缩合，进一步生成焦的反应2 2）芳环侧链的断链或脱氢反应芳环侧链的断链或脱氢反应+ ++ +R 3 1R 4 HRR 2芳烃缩合反应芳烃缩合反应特点：特点：不宜做裂解原料不宜做裂解原料 各种烃在高温下不稳定各种烃在高温下不稳定各种烃在高温下不稳定各种烃在高温下不稳定 900-1000℃900-1000℃以上乙烯经过以上乙烯经过以上乙烯经过以上乙烯经过乙炔中间阶段乙炔中间阶段乙炔中间阶段乙炔中间阶段而生碳；而生碳；而生碳；而生碳； 500-900℃500-900℃经过经过经过经过芳烃中间阶段芳烃中间阶段芳烃中间阶段芳烃中间阶段而结焦。

而结焦 单环或少环芳烃单环或少环芳烃单环或少环芳烃单环或少环芳烃 典型的连串反应典型的连串反应典型的连串反应典型的连串反应多环芳烃多环芳烃稠环芳烃稠环芳烃液体焦油液体焦油固体沥青质固体沥青质焦焦5. 5. 裂解过程中结焦生碳反应裂解过程中结焦生碳反应Cn形成过程不同形成过程不同:烯烃经过炔烃中间阶段烯烃经过炔烃中间阶段而生碳；经过芳烃中间阶段而结焦而生碳；经过芳烃中间阶段而结焦 氢含量不同氢含量不同:碳几乎不含氢，焦含有微碳几乎不含氢，焦含有微量氢（％）量氢（％）焦和碳的区别焦和碳的区别烷烃烷烃烷烃烷烃————正构烷烃最有利于乙烯、丙烯的生成；正构烷烃最有利于乙烯、丙烯的生成；正构烷烃最有利于乙烯、丙烯的生成；正构烷烃最有利于乙烯、丙烯的生成；分子量愈分子量愈分子量愈分子量愈小则烯烃总产率愈高异构烷烃的烯烃总产率低于相同碳小则烯烃总产率愈高异构烷烃的烯烃总产率低于相同碳小则烯烃总产率愈高异构烷烃的烯烃总产率低于相同碳小则烯烃总产率愈高异构烷烃的烯烃总产率低于相同碳原子的正构烷烃，但随着分子量增大，差别减少；原子的正构烷烃，但随着分子量增大，差别减少；原子的正构烷烃，但随着分子量增大，差别减少；原子的正构烷烃，但随着分子量增大，差别减少；烯烃烯烃烯烃烯烃————————大分子烯烃裂解为乙烯和丙烯。

大分子烯烃裂解为乙烯和丙烯大分子烯烃裂解为乙烯和丙烯大分子烯烃裂解为乙烯和丙烯烯烃还可脱氢生烯烃还可脱氢生烯烃还可脱氢生烯烃还可脱氢生成炔烃、二烯烃进而生成芳烃；成炔烃、二烯烃进而生成芳烃；成炔烃、二烯烃进而生成芳烃；成炔烃、二烯烃进而生成芳烃；环烷烃环烷烃环烷烃环烷烃————优先生成芳烃优先生成芳烃优先生成芳烃优先生成芳烃而非单烯烃相对于烷烃，丁二而非单烯烃相对于烷烃，丁二而非单烯烃相对于烷烃，丁二而非单烯烃相对于烷烃，丁二烯、芳烃收率较高，乙烯收率较低；烯、芳烃收率较高，乙烯收率较低；烯、芳烃收率较高，乙烯收率较低；烯、芳烃收率较高，乙烯收率较低；芳烃芳烃芳烃芳烃————芳环不易裂解，主要发生侧链的断链和脱氢反芳环不易裂解，主要发生侧链的断链和脱氢反芳环不易裂解，主要发生侧链的断链和脱氢反芳环不易裂解，主要发生侧链的断链和脱氢反应，有结焦倾向应，有结焦倾向应，有结焦倾向应，有结焦倾向各族烃裂解生成乙烯、丙烯能力的规律各族烃裂解生成乙烯、丙烯能力的规律各族烃裂解生成乙烯、丙烯能力的规律各族烃裂解生成乙烯、丙烯能力的规律: :6. 6. 小结小结几种烃原料的裂解结果比较(单程)8.1.2 烃类裂解的反应机理烃类裂解的反应机理 自由基反应举例（丙烷裂解）自由基反应举例（丙烷裂解）链引发：链引发：链增长：链增长：得到两个自由基得到两个自由基 和和 ，通过两个途径进行链的传递，通过两个途径进行链的传递. 正丙基自由基正丙基自由基途径途径A：：生成的正丙基自由基进一步分解生成的正丙基自由基进一步分解反应结果是：反应结果是：途径途径B：：异丙基自由基异丙基自由基生成的异丙基自由基进一步分解生成的异丙基自由基进一步分解反应结果是：反应结果是：C30裂解产物中含裂解产物中含H2、、CH4、、C2H4、、C2H6、、C3H6等等低温下，易夺取仲低温下，易夺取仲C-H，生成，生成i-C3H7··，即生成，即生成H2 2和和C3H6 6高温下，易夺取伯高温下，易夺取伯C-H，生成，生成n-C3H7··，即生成，即生成C2H4 4和和CH4因此随着反应温度的升高因此随着反应温度的升高,C2=/C3= 增加增加, （（ C2=/C3= = 3:2，，600℃；； 3:1.7，，800℃ ））链终止链终止：：CH3· + C3H7 · CH4 + C3H6CH3· + CH3· C2H6ØØ一次反应一次反应一次反应一次反应（目的）（目的）（目的）（目的） 原料烃经热裂解生成乙烯和丙烯等低碳烯烃的原料烃经热裂解生成乙烯和丙烯等低碳烯烃的原料烃经热裂解生成乙烯和丙烯等低碳烯烃的原料烃经热裂解生成乙烯和丙烯等低碳烯烃的反应。

反应有利）（有利）（有利）（有利）ØØ二次反应二次反应二次反应二次反应（应避免）（应避免）（应避免）（应避免） 一次反应的产物乙烯、丙烯等低级烯烃进一步一次反应的产物乙烯、丙烯等低级烯烃进一步一次反应的产物乙烯、丙烯等低级烯烃进一步一次反应的产物乙烯、丙烯等低级烯烃进一步发生反应生成多种产物，直至生焦和结炭发生反应生成多种产物，直至生焦和结炭发生反应生成多种产物，直至生焦和结炭发生反应生成多种产物，直至生焦和结炭 （不利）（不利）（不利）（不利）如如如如 裂解成较小分子烯烃、加氢生成饱和烷裂解成较小分子烯烃、加氢生成饱和烷裂解成较小分子烯烃、加氢生成饱和烷裂解成较小分子烯烃、加氢生成饱和烷烃、烃、烃、烃、 裂解生成炭、聚合、环化、缩合和生焦反应裂解生成炭、聚合、环化、缩合和生焦反应裂解生成炭、聚合、环化、缩合和生焦反应裂解生成炭、聚合、环化、缩合和生焦反应一次反应和二次反应一次反应和二次反应轻柴油裂解反应的一次和二次反应轻柴油裂解反应的一次和二次反应C15.4H29.02H2C2H6CH4C2H4C3H8C3H6C4H8C4H6CmHnH2C2H6CH4C2H4C3H8C3H6C4H8C4H6CmHn二次反应二次反应一次反应一次反应（裂解油（裂解油芳烃等）芳烃等）（一）族组成一）族组成（二）氢含量（二）氢含量（三）特性因数（三）特性因数（四）关联指数（四）关联指数（五）几种原料裂解结果比较（五）几种原料裂解结果比较8.1.3 8.1.3 裂解原料性质及评价裂解原料性质及评价（一）族 组 成－PONA值 若原料若原料P含量越高，含量越高， （（N+A）量愈小乙烯收）量愈小乙烯收率越大。

率越大 适用于表征石脑油、轻柴油等轻质馏分油适用于表征石脑油、轻柴油等轻质馏分油烷烃烷烃P (paraffin)烯烃烯烃O (olefin)环烷烃环烷烃N (naphthene)芳烃芳烃A (aromatics) PONA值：各族烃的质量百分数含量值：各族烃的质量百分数含量我国常压轻柴油馏分族组成我国常压轻柴油馏分族组成ØØ适用于各种原料，用元素分析法测得适用于各种原料，用元素分析法测得适用于各种原料，用元素分析法测得适用于各种原料，用元素分析法测得ØØ氢含量：氢含量：氢含量：氢含量：烷烃烷烃烷烃烷烃> > > >环烷烃环烷烃环烷烃环烷烃> > > >芳烃含含含含H↑H↑H↑H↑，乙烯收率，乙烯收率，乙烯收率，乙烯收率↑↑↑↑ØØ目前技术水平，目前技术水平，目前技术水平，目前技术水平， 氢含量易控制在氢含量易控制在氢含量易控制在氢含量易控制在高于高于高于高于13%13%13%13%（质量）（质量）（质量）（质量）. .ØØ因此因此因此因此低碳烷烃是首选的裂解原料低碳烷烃是首选的裂解原料低碳烷烃是首选的裂解原料低碳烷烃是首选的裂解原料，国外轻烃（，国外轻烃（，国外轻烃（，国外轻烃（C C C C4 4 4 4以下以下以下以下和石脑油和石脑油和石脑油和石脑油) ) ) )占约占约占约占约90909090％％％％, , , ,而目前国内重质油高达而目前国内重质油高达而目前国内重质油高达而目前国内重质油高达20202020％％％％. . . .（二）氢 含 量返回返回原料氢含量与乙烯收率的关系原料氢含量与乙烯收率的关系u乙烷的氢含量乙烷的氢含量20％％u丙烷为丙烷为18.2％％u石脑油为石脑油为14.5％～％～15.5％％u轻柴油为轻柴油为13.5％～％～14.5％％（三）特 性 因 素(K)Ø K反映了油品的氢饱和程度。

反映了油品的氢饱和程度Ø K值以烷烃最高，环烷烃次之，芳烃最低值以烷烃最高，环烷烃次之，芳烃最低.Ø K↑，乙烯收率，乙烯收率↑一般K在在9.7~13 Ø主要用于液体燃料主要用于液体燃料计算方法：计算方法：ØØ即美国矿务局关联指数（即美国矿务局关联指数（即美国矿务局关联指数（即美国矿务局关联指数（Bureau of Mines Correlation Bureau of Mines Correlation IndexIndex））））, ,简称简称简称简称BMCIBMCIØØ主要用于柴油等重质馏分油主要用于柴油等重质馏分油主要用于柴油等重质馏分油主要用于柴油等重质馏分油ØØBMCIBMCI值表示油品芳烃的含量值表示油品芳烃的含量值表示油品芳烃的含量值表示油品芳烃的含量ØØ芳烃的芳烃的芳烃的芳烃的BMCIBMCI最大最大最大最大（苯为（苯为（苯为（苯为99.899.8）；正构烷烃）；正构烷烃）；正构烷烃）；正构烷烃BMCIBMCI最小中东轻柴油的中东轻柴油的中东轻柴油的中东轻柴油的BMCIBMCI典型值为典型值为典型值为典型值为2525左右，中国大庆轻柴油左右，中国大庆轻柴油左右，中国大庆轻柴油左右，中国大庆轻柴油约为约为约为约为2020。

ØØ故：原料中故：原料中故：原料中故：原料中 BMCI ↑，乙烯收率乙烯收率↓，且易结焦，且易结焦 BMCI↓，乙烯收率乙烯收率↑（四）关联指数(BMCI值) 参数名称参数名称参数名称参数名称 适用于评价适用于评价适用于评价适用于评价 何种原料何种原料何种原料何种原料何种原料可获得何种原料可获得何种原料可获得何种原料可获得 较高乙烯产率较高乙烯产率较高乙烯产率较高乙烯产率获得获得获得获得方法方法方法方法族组成族组成族组成族组成PONAPONAPONAPONA值值值值石脑油、轻柴油等石脑油、轻柴油等石脑油、轻柴油等石脑油、轻柴油等烷烃含量高、芳烷烃含量高、芳烷烃含量高、芳烷烃含量高、芳烃含量低烃含量低烃含量低烃含量低分析分析分析分析测定测定测定测定氢含量或氢含量或氢含量或氢含量或碳氢比碳氢比碳氢比碳氢比各种原料都适用各种原料都适用各种原料都适用各种原料都适用氢含量高的或氢含量高的或氢含量高的或氢含量高的或碳氢比低的碳氢比低的碳氢比低的碳氢比低的分析分析分析分析测定测定测定测定特性因素特性因素特性因素特性因素主要用于液体原料主要用于液体原料主要用于液体原料主要用于液体原料特性因素高特性因素高特性因素高特性因素高计算计算计算计算关联指数关联指数关联指数关联指数BMCIBMCIBMCIBMCI柴油等重质油柴油等重质油柴油等重质油柴油等重质油关联指数小关联指数小关联指数小关联指数小计算计算计算计算几种参数的比较几种参数的比较8.1.4 8.1.4 裂解反应的化学热力学和动力学裂解反应的化学热力学和动力学1. 1. 裂解反应的热效应裂解反应的热效应 强吸热强吸热过程过程l原料及组成复杂，用生成热数据，难以计算。

原料及组成复杂，用生成热数据，难以计算l常用烃的常用烃的氢含量氢含量或或相对分子质量相对分子质量估算生成热，计算估算生成热，计算裂解反应的热效应裂解反应的热效应l用烃（液体）的含氢量估算生成热用烃（液体）的含氢量估算生成热l用分子量用分子量M估算反应热估算反应热 乙烷裂解过程主要由以下四个反应组成乙烷裂解过程主要由以下四个反应组成: :2. 2. 裂解反应系统的化学平衡组成裂解反应系统的化学平衡组成T/KT/K KKp1p1 KKp1ap1a KKp2p2 KKp3p3 110011001.6751.675 60.9760.97 0.014950.01495 6.556×106.556×107 7 12001200 6.2346.234 83.7283.72 0.080530.08053 8.662×108.662×106 6 13001300 18.8918.89 108.74108.74 0.33500.3350 1.570×101.570×106 6 1400 140048.8648.86 136.24 136.24 1.134 1.134 3.646×10 3.646×105 5 1500 1500111.98111.98 165.87 165.87 3.248 3.248 1.032×10 1.032×105 5不同温度下乙烷裂解反应的化学平衡常数不同温度下乙烷裂解反应的化学平衡常数 C-C→C=CC-C→C=C 的的的的KKp1p1、、、、KKp1ap1a》》》》 C C＝＝C→C≡CC→C≡C的的KKp2p2。

提高提高裂解裂解温度温度对生成对生成烯烃是有利的，烯烃是有利的，但温度过高更有利于碳的生成但温度过高更有利于碳的生成Kp1、、 Kp1a、、 Kp2 ↗ ↗, Kp3↘ ↘但但|Kp3|很大很大T↗ ↗Kp2增加的幅度更大增加的幅度更大T/KT/K y*(Hy*(H2 2) ) y*(Cy*(C2 2HH2 2) ) y*(Cy*(C2 2HH4 4) ) y*(Cy*(C2 2HH6 6) )y*(CHy*(CH4 4) ) 11001100 0.96570.96571.473×101.473×10-8-89.514×109.514×10-7-75.486×105.486×10-7-73.429×103.429×10-2-2 12001200 0.98440.98441.137×101.137×10-7-71.389×101.389×10-6-62.194×102.194×10-7-71.558×101.558×10-2-2 1300 1300 0.99220.99226.320×106.320×10-7-71.872×101.872×10-6-69.832×109.832×10-8-87.815×107.815×10-2-2 14001400 0.99570.99572.731×102.731×10-6-62.397×102.397×10-6-64.886×104.886×10-8-84.299×104.299×10-3-3 15001500 0.99740.99749.667×109.667×10-6-62.968×102.968×10-6-62.664×102.664×10-8-82.545×102.545×10-3-3乙烷裂解系统在不同温度下的平衡组成（常压）乙烷裂解系统在不同温度下的平衡组成（常压）y*(C2H6) + y*(C2H4) + y*(C2H2) + y*(H2) + y*(CH4)=1 如如使使裂裂解解反反应应进进行行到到平平衡衡，，所所得得烯烯烃烃很很少少，最后生成大量的氢和碳。

最后生成大量的氢和碳化学平衡组成化学平衡组成 必须采用尽可能必须采用尽可能短的停留时间短的停留时间，以获，以获得尽可能多的烯烃得尽可能多的烯烃丙烯丁二烯抽提醚化1-丁烯MTBE异丁烯丁基橡胶丁二烯丁苯橡胶顺丁橡胶ABSSBS裂解碳四乙烯裂解乙烯裂解乙烯聚乙烯环氧乙烷乙醇苯乙烯氯乙烯醋酸烯烃乙丙胶乙二醇涤纶PVC聚苯乙烯ABSSAN丁苯橡胶聚丙烯丙烯腈乙丙胶异丙醇异丙苯丁醛氯丙烯丙烯酸环氧丙烷腈纶ABS丙酮 苯酚双酚A环氧树脂丁醇辛醇环氧氯丙烷聚醚丙烯酸酯聚碳裂解汽油汽油加氢芳烃抽提二甲苯硝基苯苯胺烷基苯异丙苯环己烷苯酚/丙酮己内酰胺锦纶苯苯/MXTDI甲苯醇/酮己二酸己二胺尼龙66盐锦纶邻二甲苯苯酐对二甲苯PTA聚酯涤纶间二甲苯PIA裂解碳五异戊橡胶间戊二烯双环戊二烯煤 炭合成气合成氨天然气乙 炔醋酸乙烯维尼纶甲醇中国石化化工板中国石化化工板块产业链v 一次反应为一级反应：一次反应为一级反应： 当浓度当浓度C0→C ，， 时间时间 0→t，对上式积分得，对上式积分得 • 设设 代入上式得：代入上式得： 3. 3. 烃裂解反应动力学烃裂解反应动力学l故由下式和故由下式和表表、、图图即可求出已知即可求出已知T下的下的转化率转化率x。

l阿累尼乌斯方程阿累尼乌斯方程:式中：式中：A——反应的频率因子；反应的频率因子； 　　 E——反应的活化能，反应的活化能，kJ/mol；； R——气体常数，气体常数，kJ/kmol；； T——反应温度，反应温度，K.裂解动力学方程可以用来计算裂解动力学方程可以用来计算原料在已知停留原料在已知停留时间时间(t)、、温度（温度（T））下的下的转化率（转化率（x））几种低相对分子质量烃的裂解时的动力学常数几种低相对分子质量烃的裂解时的动力学常数返回返回图图 某些烃相对于正戊烷的反应速度常数某些烃相对于正戊烷的反应速度常数1098765432.01.51.00.90.30.40.80.50.70.63454030252015610798碳原子数碳原子数1-正烷烃；正烷烃；2-异构烷烃，异构烷烃，一个一个甲基联在第二个碳甲基联在第二个碳原子上：原子上：3-异构烷烃，异构烷烃，两个两个甲基联在两个碳原甲基联在两个碳原子上；子上；4-烷基环己烷；烷基环己烷；5-烷基环戊烷；烷基环戊烷；6-正构伯单烯烃正构伯单烯烃ki/k5C6以上烃裂解动力学数据较少，可由图估算。

以上烃裂解动力学数据较少，可由图估算乙烷、石脑油及轻柴油的温度－一级反应速率常数值关系乙烷、石脑油及轻柴油的温度－一级反应速率常数值关系返回返回裂解过程的工艺参数裂解过程的工艺参数§§8 8.2 .2 裂解过程的工艺参数和操作指标裂解过程的工艺参数和操作指标（（1 1）影响一次产物分布）影响一次产物分布 热力学分析：在一定温度内，提高热力学分析：在一定温度内，提高T T有利于提高有利于提高乙烯收率乙烯收率 温度对产品分布的影响温度对产品分布的影响 （（1）影响一次产物分布；）影响一次产物分布； （（2）影响一次反应和二次反应的竞争影响一次反应和二次反应的竞争 8.2.2 8.2.2 裂解温度和停留时间裂解温度和停留时间1. 1. 裂解温度裂解温度温度对一次产物分布的影响温度对一次产物分布的影响如裂解目的产物是如裂解目的产物是乙烯乙烯，则裂解温度可适当，则裂解温度可适当提提高高；如要多产；如要多产丙烯丙烯，裂解温度可适当，裂解温度可适当降低降低峰值收率峰值收率（（2 2）温度对一次反应和二次反应竞争的影响）温度对一次反应和二次反应竞争的影响 ————热力学和动力学分析热力学和动力学分析————热力学热力学 平衡常数分析可知：平衡常数分析可知：二次反应在热力学二次反应在热力学上更占优势上更占优势（（ C＝C→C≡C的Kp2增加的幅增加的幅度更大度更大) )。

——动力学分析动力学分析温度对一次和二次反应的相对反应速度如何影响？温度对一次和二次反应的相对反应速度如何影响？随温度升高，活化能大的反应随温度升高，活化能大的反应,其速率增加的更快其速率增加的更快故，一次反应故，一次反应Ea﹥ ﹥二次反应二次反应Ea k2乙炔乙炔碳碳 ＋＋ 氢氢 分解分解二次反应二次反应k3乙烯乙烯 乙烷乙烷 一次反应一次反应k1动力学动力学:提高温度提高温度有利于提高一次反应对二次有利于提高一次反应对二次反应的相对速度，因而有利于提高反应的相对速度，因而有利于提高乙烯收率乙烯收率 （一次反应在动力学上占优势）一次反应在动力学上占优势）l因此，应选择一个最因此，应选择一个最适宜的裂解温度适宜的裂解温度，发挥一，发挥一次反应在动力学上的优势，而克服二次反应在次反应在动力学上的优势，而克服二次反应在热力学上的优势，即可得到热力学上的优势，即可得到较高的乙烯收率较高的乙烯收率也也可可减少焦炭减少焦炭的生成l理论上适宜的裂解温度范围理论上适宜的裂解温度范围750~900℃℃l实际实际T T与与裂解原料、产品分布、裂解技术和停裂解原料、产品分布、裂解技术和停留时间留时间等有关。

如某厂乙烷裂解炉的裂解温度等有关如某厂乙烷裂解炉的裂解温度是是850850～～870℃870℃，石脑油的是，石脑油的是840840～～865℃865℃，轻柴，轻柴油的是油的是830830～～860℃860℃2. 2. 停留时间停留时间 定义：定义：定义：定义：原料从反应开始到达某一转化率时，在反原料从反应开始到达某一转化率时，在反原料从反应开始到达某一转化率时，在反原料从反应开始到达某一转化率时，在反应器中经历的时间，即经过辐射盘管的时间应器中经历的时间，即经过辐射盘管的时间应器中经历的时间，即经过辐射盘管的时间应器中经历的时间，即经过辐射盘管的时间 裂解管式反应器特点：裂解管式反应器特点：裂解管式反应器特点：裂解管式反应器特点： ①①①① 非等温非等温非等温非等温 ②②②② 非等容－体积增大非等容－体积增大非等容－体积增大非等容－体积增大 停留时间的计算停留时间的计算停留时间的计算停留时间的计算①①表观停留时间：表观停留时间：V VR R,S,L——,S,L——反应器容积，裂解管截面积，管长反应器容积，裂解管截面积，管长反应器容积，裂解管截面积，管长。

反应器容积，裂解管截面积，管长 V V－单位时间通过裂解炉的气体体积（流量），－单位时间通过裂解炉的气体体积（流量），－单位时间通过裂解炉的气体体积（流量），－单位时间通过裂解炉的气体体积（流量），mm3 3/s /s 进出口体积流率的算术平均值进出口体积流率的算术平均值进出口体积流率的算术平均值进出口体积流率的算术平均值 反映了反映了反映了反映了所有物料（包括稀释蒸气）所有物料（包括稀释蒸气）所有物料（包括稀释蒸气）所有物料（包括稀释蒸气）在裂解炉中在裂解炉中在裂解炉中在裂解炉中的停留时间的停留时间的停留时间的停留时间停留时间的计算停留时间的计算②②平均停留时间：平均停留时间： 近似计算时：近似计算时： V’——原料气原料气平均体积流量平均体积流量 av’——最终体积增大率，即所得裂解气的体积与原料气最终体积增大率，即所得裂解气的体积与原料气 体积之比体积之比短停留时间有利短停留时间有利停留时间的选择主要取决于裂解温度，停留时间的选择主要取决于裂解温度，当停留时间当停留时间在适宜的范围内，乙烯的生成量最大，损失较小，在适宜的范围内，乙烯的生成量最大，损失较小，即有一个最高的乙烯收率。

即有一个最高的乙烯收率3. 3. 温度－停留时间效应温度－停留时间效应(1) (1) 温度－停留时间效应温度－停留时间效应石脑油在不同温度下裂解乙烯收率随停留时间的变化石脑油在不同温度下裂解乙烯收率随停留时间的变化石脑油在不同温度下裂解乙烯收率随停留时间的变化石脑油在不同温度下裂解乙烯收率随停留时间的变化高温高温高温高温- - - -短停留时间短停留时间短停留时间短停留时间 最佳组合最佳组合最佳组合最佳组合不同温度不同温度-停留时间组合，裂解结果不同停留时间组合，裂解结果不同温度温度-停留时间效应对石脑油产物分布关系停留时间效应对石脑油产物分布关系p可根据对可根据对产品分布产品分布的要求和的要求和技术经济技术经济来选择适宜来选择适宜的的T－－t组合 (2) (2) 裂解温度－停留时间的限制裂解温度－停留时间的限制• 裂解深度限定（动力学方程）裂解深度限定（动力学方程） 工工程程中中常常以以C5以以上上液液相相产产品品含含氢氢量量不不低低于于8%为为裂裂解解深深度的限度度的限度 （X T、t）• 温度限定温度限定 炉管管壁温度受炉管材质限制炉管管壁温度受炉管材质限制• 热强度限定热强度限定 热强度热强度: :单位时间内单位炉管表面积传递的热量。

单位时间内单位炉管表面积传递的热量 炉管表面热强度越大，则完成相同热任务所需炉管表面热强度越大，则完成相同热任务所需 的传热面积越小的传热面积越小Cr25Ni20→Cr25Ni35, 1050 →1100℃ 极限温度极限温度T≯ ≯950℃（（251MJ/m2·h→376MJ/m2·h））8.2.3 8.2.3 烃分压与稀释剂烃分压与稀释剂1. 压力对裂解反应的影响压力对裂解反应的影响 化学平衡分析化学平衡分析 生成烯烃的一次反应生成烯烃的一次反应生成烯烃的一次反应生成烯烃的一次反应 △△△△n>0n>0 烃聚合缩合的二次反应烃聚合缩合的二次反应烃聚合缩合的二次反应烃聚合缩合的二次反应 △△△△n<0n<0降低压力降低压力 有利于提高乙烯平衡组成有利于提高乙烯平衡组成 有利于抑制结焦过程有利于抑制结焦过程动力学分析动力学分析 烃类聚合和缩合的二次反应多是烃类聚合和缩合的二次反应多是高于一级的反应高于一级的反应一次反应多是一次反应多是一级反应一级反应 1. 压力对裂解反应的影响压力对裂解反应的影响  压力不能改变反应速度常数，但压力不能改变反应速度常数，但降低压降低压力能降低反应物浓度。

力能降低反应物浓度压力对压力对反应速率反应速率的影响的影响 分析可知，降低压力，可增大一次反应对分析可知，降低压力，可增大一次反应对于二次反应的相对速率，有利于提高一次于二次反应的相对速率，有利于提高一次反应选择性反应选择性, ,减轻结焦减轻结焦p工业上工业上工业上工业上 加入稀释剂加入稀释剂加入稀释剂加入稀释剂 ,P,P烃烃烃烃 ↓ ↓, ,常压操作常压操作常压操作常压操作, , 从而乙烯量从而乙烯量从而乙烯量从而乙烯量↑ ↑ 稀释剂的降压作用稀释剂的降压作用2. 稀释剂稀释剂l目的目的：降低烃分压：降低烃分压 l稀释剂种类稀释剂种类：水蒸气、氢气、惰性气体：水蒸气、氢气、惰性气体 l优点优点：设备在常压或正压操作，安全性高，：设备在常压或正压操作，安全性高，不会对以后压缩操作增加能耗不会对以后压缩操作增加能耗 易分离易分离 热容量大热容量大 水蒸汽升温时消耗热较多，可稳定炉水蒸汽升温时消耗热较多，可稳定炉管温度，防止过热管温度，防止过热 抑制抑制原料中的原料中的S S对镍铬合金炉管的对镍铬合金炉管的腐蚀腐蚀，由于高，由于高温蒸汽的氧化性温蒸汽的氧化性。

 脱除积碳脱除积碳由于由于H H2 2O(g)O(g)可氧化可氧化FeFe、、NiNi，形成氧化，形成氧化膜，抑制铁镍催化烃类的生碳反应膜，抑制铁镍催化烃类的生碳反应 H2O + C CO + H2稀释比＝稀释比＝G水蒸汽水蒸汽／／G烃烃水蒸汽作稀释剂的优势水蒸汽作稀释剂的优势  各种裂解原料的管式炉裂解的水蒸汽稀释比各种裂解原料的管式炉裂解的水蒸汽稀释比2. 裂解深度的衡量参数裂解深度的衡量参数l原料转化率原料转化率l甲烷收率甲烷收率l乙烯对丙烯的收率比乙烯对丙烯的收率比l甲烷对乙烯或丙烯的收率比甲烷对乙烯或丙烯的收率比l液体产物的含氢量液体产物的含氢量l裂解炉出口温度裂解炉出口温度l裂解深度函数裂解深度函数l动力学裂解深度函数动力学裂解深度函数 8.2.4 8.2.4 裂解深度裂解深度1. 1. 定义定义 指裂解反应的进行程度指裂解反应的进行程度8.2.4 8.2.4 裂解深度裂解深度2. 2. 裂解深度表示裂解深度表示（（1 1）转化率）转化率X X 单一烃裂解单一烃裂解 → → 用转化率用转化率““x”x”表示表示　　 二元二元烃裂解烃裂解 → → 选某一选某一当量当量组分，用其组分，用其““x x””表表示示 例如以乙烷例如以乙烷——丙烷丙烷原料原料　　 对于对于多组分多组分裂解，如石脑油等轻质组分裂解，如石脑油等轻质组分 → → 用正戊烷的用正戊烷的X X表示表示 重质馏分油不易确定代表组分。

重质馏分油不易确定代表组分8.2.4 8.2.4 裂解深度裂解深度（（2 2）裂解炉出口温度）裂解炉出口温度690℃690℃～～720℃ → 720℃ → 浅度裂解浅度裂解720℃720℃～～750℃ → 750℃ → 中深度裂解中深度裂解750℃750℃以上以上 → → 深度裂解深度裂解生产操作常用生产操作常用T Toutout 表示裂解深度表示裂解深度 虽然没有体现停留时间，较片面，虽然没有体现停留时间，较片面，但原料和但原料和炉型确定，一定程度上可表征裂解的深度炉型确定，一定程度上可表征裂解的深度（（3）动力学裂解深度函数）动力学裂解深度函数 KSF原料的性质原料的性质反应条件反应条件 裂解深度的外因裂解深度的外因 内外因内外因的统一的统一 KSF 裂解深度的内因裂解深度的内因 KSF综合考虑了原料性质、停留时间和裂解温度影响综合考虑了原料性质、停留时间和裂解温度影响①① KSF定义定义将原料的裂解反应作为一级反应处理将原料的裂解反应作为一级反应处理ü将将正戊烷裂解所得的正戊烷裂解所得的∫kdt定义为动力学裂解深度函数定义为动力学裂解深度函数（（KSF））：：　式中　式中 k5—正戊烷的反应速度常数，正戊烷的反应速度常数，s-1.①① KSF定义定义目的：目的：为避免原料性质的影响，以便评价裂解炉的裂解为避免原料性质的影响，以便评价裂解炉的裂解性能。

性能S＆＆W提出正戊烷为提出正戊烷为“标准原料标准原料”.①① KSF定义定义①① KSF定义定义 以动力学的方法组合了原料的裂解反应动力学性以动力学的方法组合了原料的裂解反应动力学性质，不仅与质，不仅与温度和停留时间温度和停留时间相关，而且与相关，而且与裂解原料性裂解原料性质质有关，称其为有关，称其为裂解深度指数裂解深度指数KSFKSF 在裂解函数中在裂解函数中选定正戊烷选定正戊烷作为衡量裂解深度的作为衡量裂解深度的当量组分，是因为当量组分，是因为:ü在任何轻质油品中都有正戊烷；在任何轻质油品中都有正戊烷；ü在裂解过程中，正戊烷只减少不增加；在裂解过程中，正戊烷只减少不增加；ü在裂解过程中易分析在裂解过程中易分析2. 2. 裂解深度表示裂解深度表示（（3）动力学裂解深度函数）动力学裂解深度函数 KSF由由由由图图图图知，知，知，知，KSFKSF值可分为三个区：值可分为三个区：值可分为三个区：值可分为三个区：KSF=0KSF=0～～～～1 1为浅度裂解区，乙烯量为浅度裂解区，乙烯量为浅度裂解区，乙烯量为浅度裂解区，乙烯量↑ ↑，丙烯量，丙烯量，丙烯量，丙烯量↑ ↑。

 KSF=1KSF=1～～～～2.32.3为中度裂解区，乙烯量为中度裂解区，乙烯量为中度裂解区，乙烯量为中度裂解区，乙烯量↑ ↑渐慢，丙烯达渐慢，丙烯达渐慢，丙烯达渐慢，丙烯达峰值 KSFKSF＞＞＞＞2.32.3为深度裂解区，一次反应结束，丙烯量为深度裂解区，一次反应结束，丙烯量为深度裂解区，一次反应结束，丙烯量为深度裂解区，一次反应结束，丙烯量↓ ↓，丁烯量，丁烯量，丁烯量，丁烯量↓ ↓，乙烯量达峰值乙烯量达峰值乙烯量达峰值乙烯量达峰值3）动力学裂解深度函数）动力学裂解深度函数 KSF②②应用应用石脑油裂解时裂解深度与产物分布关系图石脑油裂解时裂解深度与产物分布关系图 在产品中的含量，%（重）乙烯乙烯丙烯丙烯丁二烯丁二烯返回返回 裂解深度的常用指标裂解深度的常用指标  裂解深度的常用指标裂解深度的常用指标 （续表）（续表）3. 3. 裂解深度各参数关系裂解深度各参数关系（（1））KSF与与X关系关系（（2））KSF与与Tout关系关系对于等温反应：对于等温反应：裂解深度与炉出口温度和停留时间的关系裂解深度与炉出口温度和停留时间的关系§§8 8.3 .3 管式裂解炉及裂解工艺过程管式裂解炉及裂解工艺过程固体热载体法（砂子炉、蓄热炉）固体热载体法（砂子炉、蓄热炉）裂解裂解方法方法直接传热直接传热裂解法裂解法液体热载体法（熔盐）液体热载体法（熔盐）气体热载体法（过热水蒸汽）气体热载体法（过热水蒸汽）简接传热简接传热裂解法裂解法管式炉裂解管式炉裂解8.3.1 8.3.1 管式裂解炉管式裂解炉1.1.鲁姆斯型鲁姆斯型（（LummusLummus Short Residence Time Type Short Residence Time Type））2.2. 简称简称SRTSRT型炉型炉美国美国鲁姆斯公司鲁姆斯公司60年代开发的年代开发的SRT-Ⅰ～～Ⅵ等系列炉。

等系列炉裂解炉群裂解炉群（（1）构造）构造 管式裂解炉由管式裂解炉由管式裂解炉由管式裂解炉由炉体炉体炉体炉体和和和和裂解管裂解管裂解管裂解管组成 炉体炉体炉体炉体用钢构件和耐火材料砌筑，分为用钢构件和耐火材料砌筑，分为用钢构件和耐火材料砌筑，分为用钢构件和耐火材料砌筑，分为对流室和辐射室对流室和辐射室对流室和辐射室对流室和辐射室 1.1.鲁姆斯型鲁姆斯型SRT-III型炉基本结构型炉基本结构对流室对流室辐射室辐射室对流室：对流室：安装原料预热管及蒸安装原料预热管及蒸 汽加热管汽加热管用于预热裂解原料、用于预热裂解原料、 稀稀释蒸汽等和释蒸汽等和回收回收 烟气热烟气热量量.辐射室：辐射室：在炉墙和底部安装在炉墙和底部安装燃烧器燃烧器，裂解炉管垂直放置，裂解炉管垂直放置在辐射室中央在辐射室中央利用高温烟气辐射传热利用高温烟气辐射传热，预热原料在，预热原料在管内进行裂解反应管内进行裂解反应对流室预热管排布对流室预热管排布SRT-III:充分利用了低温位的热源，用以加热原料、充分利用了低温位的热源，用以加热原料、稀释蒸汽、锅炉给水、高压蒸气等。

稀释蒸汽、锅炉给水、高压蒸气等返回返回供热方式：烧嘴布置方案供热方式：烧嘴布置方案 侧壁烧嘴侧壁烧嘴 侧壁烧嘴与底部烧嘴联合侧壁烧嘴与底部烧嘴联合1.1.鲁姆斯型鲁姆斯型a. a. 侧壁侧壁侧壁侧壁：炉膛温度均匀，但结构复杂，投资大，且只：炉膛温度均匀，但结构复杂，投资大，且只：炉膛温度均匀，但结构复杂，投资大，且只：炉膛温度均匀，但结构复杂，投资大，且只可用气体燃料；可用气体燃料；可用气体燃料；可用气体燃料；b.b. 底部底部底部底部：结构简单，经济，气体，液体燃料均可，但：结构简单，经济，气体，液体燃料均可，但：结构简单，经济，气体，液体燃料均可，但：结构简单，经济，气体，液体燃料均可，但火焰高度有限，且温度分布不均匀；火焰高度有限，且温度分布不均匀；火焰高度有限，且温度分布不均匀；火焰高度有限，且温度分布不均匀；c. c. 联合联合联合联合：侧壁用气体燃料，底部用气体，液体均可侧壁用气体燃料，底部用气体，液体均可侧壁用气体燃料，底部用气体，液体均可侧壁用气体燃料，底部用气体，液体均可乙烯裂解炉管乙烯裂解炉管 （（2）盘管结构）盘管结构——采用立式单排双面辐射采用立式单排双面辐射 吉化乙烯厂乙烯裂解炉施工现场吉化乙烯厂乙烯裂解炉施工现场  SRT型裂解炉辐射盘管型裂解炉辐射盘管 HP-40铬镍钢铬镍钢 （（1100 ℃ ）） 6 炉管材料炉管材料 HK-40铬镍钢铬镍钢 （（1050℃））变径变径均径均径 炉管内结构炉管内结构 光管光管(IV)内翅片内翅片(V)SRT-I采用采用均径均径炉管的主要缺点：炉管的主要缺点：①①反应初期反应初期通热量通热量小；小；②②不适用于体积增大的反应（后部不适用于体积增大的反应（后部阻力大，烃分压大阻力大，烃分压大）。

SRT-II采用采用变径（变径（先细后粗）炉管的主要特点：先细后粗）炉管的主要特点：①①小管径有利于小管径有利于强化传热强化传热( (传热面积增大传热面积增大),),使原料升温快使原料升温快②②后管径粗后管径粗, ,利于利于减少减少△△P,P,降低烃分压降低烃分压, ,减少二次反应减少二次反应, ,焦少焦少. .气体温度分布比较气体温度分布比较烃分压分布比较烃分压分布比较返回返回不同不同SRTSRT炉型所得裂解产品收率（以质量计）炉型所得裂解产品收率（以质量计）2. SRT2. SRT型裂解炉的优化及改进措施型裂解炉的优化及改进措施l炉型：烧嘴炉型：烧嘴 侧壁无焰烧嘴侧壁无焰烧嘴 侧壁烧嘴与底部烧嘴联合侧壁烧嘴与底部烧嘴联合 对流室预热管排布对流室预热管排布l盘管结构盘管结构：： 炉管的排列、结构、管径、材质炉管的排列、结构、管径、材质实现了高温、短停留时间、低烃分压的原理实现了高温、短停留时间、低烃分压的原理 （（1）减少管程，缩短停留时间）减少管程，缩短停留时间2）增大辐射盘管的传热强度增大辐射盘管的传热强度 HK-40(1050~1080℃) HP-40 (1100~1150℃) （（4）改等径管为分支变径管。

改等径管为分支变径管 入口段用多根并联的小口径炉管，而出口段用入口段用多根并联的小口径炉管，而出口段用大口径炉管大口径炉管多程（多程（8P/6P/4P) 8P/6P/4P) 双程双程 减少结焦，延长操作周期减少结焦，延长操作周期降低管内热阻降低管内热阻 延长清焦周期延长清焦周期（（3）光管）光管 带内翅片带内翅片 2. SRT2. SRT型裂解炉的优化及改进措施型裂解炉的优化及改进措施盘管结构盘管结构变径管的分析变径管的分析 超选择性裂解炉（超选择性裂解炉（超选择性裂解炉（超选择性裂解炉（USC) USC) 单排双面辐射多组变径炉管单排双面辐射多组变径炉管单排双面辐射多组变径炉管单排双面辐射多组变径炉管 出口与出口与出口与出口与USXUSX直接相连接直接相连接直接相连接直接相连接 毫秒炉（毫秒炉（毫秒炉（毫秒炉（USRT)USRT) 直径较小的单程直管直径较小的单程直管直径较小的单程直管直径较小的单程直管 混合管裂解炉混合管裂解炉混合管裂解炉混合管裂解炉(LSCC)(LSCC) 单双排混合型变径炉管单双排混合型变径炉管单双排混合型变径炉管单双排混合型变径炉管其它管式裂解炉其它管式裂解炉 通过裂解炉产生的裂解气要通过裂解炉产生的裂解气要迅速离开反应迅速离开反应区区，降温阻止二次反应发生，减少乙烯损失，，降温阻止二次反应发生，减少乙烯损失，故需将裂解炉出口的高温裂解气加以急冷，当故需将裂解炉出口的高温裂解气加以急冷，当温度降到温度降到650℃650℃以下时，裂解反应基本终止。

以下时，裂解反应基本终止8.3.2 8.3.2 急冷、热量回收及清焦急冷、热量回收及清焦1. 1. 急冷急冷1. 1. 急冷急冷 目的：目的：①①回收高温热能，产生高压蒸汽回收高温热能，产生高压蒸汽　　　　　　 ②②终止二次反应终止二次反应 方法：方法： ①①直接急冷：冷却介质（水、油）与裂解气直接直接急冷：冷却介质（水、油）与裂解气直接接触 ②②间接急冷：急冷锅炉间接急冷：急冷锅炉 废热锅炉废热锅炉 用换热器回收大量的热量，冷却介质用高压水用换热器回收大量的热量，冷却介质用高压水 直接急冷直接急冷直接急冷直接急冷间接急冷间接急冷间接急冷间接急冷 设备费少设备费少设备费少设备费少 操作简单操作简单操作简单操作简单 传热效果好传热效果好传热效果好传热效果好 产产产产生生生生大大大大量量量量含含含含油油油油污污污污水水水水，，，， 难分离难分离难分离难分离 不能回收高品位的热能不能回收高品位的热能不能回收高品位的热能不能回收高品位的热能 回收高品位的热能回收高品位的热能回收高品位的热能回收高品位的热能 无污水无污水无污水无污水 不不不不如如如如直直直直接接接接方方方方式式式式中中中中冷冷冷冷热热热热物物物物流流流流接触空间大接触空间大接触空间大接触空间大 结焦比较严重结焦比较严重结焦比较严重结焦比较严重急冷方式比较急冷方式比较一般工业上采用间接急冷一般工业上采用间接急冷裂解原料裂解原料裂解原料裂解原料稀释蒸稀释蒸稀释蒸稀释蒸汽含量汽含量汽含量汽含量急冷急冷急冷急冷负荷负荷负荷负荷重组分液重组分液重组分液重组分液体产物含体产物含体产物含体产物含量量量量结焦结焦结焦结焦间接间接间接间接急冷急冷急冷急冷油直油直油直油直冷冷冷冷水直水直水直水直冷冷冷冷乙、丙乙、丙乙、丙乙、丙丁烷丁烷丁烷丁烷较少较少较少较少较小较小较小较小较少较少较少较少较不较不较不较不易易易易石脑油石脑油石脑油石脑油中等中等中等中等中等中等中等中等中等中等中等中等较易较易较易较易轻柴油轻柴油轻柴油轻柴油较多较多较多较多较大较大较大较大很多很多很多很多较易较易较易较易重柴油重柴油重柴油重柴油很多很多很多很多很大很大很大很大很多很多很多很多很易很易很易很易不同裂解原料的急冷方式 2. 急冷换热器急冷换热器五大关键设备（裂解炉、急冷换热器、裂解气压五大关键设备（裂解炉、急冷换热器、裂解气压缩机、乙烯压缩机、丙烯压缩机）之一。

缩机、乙烯压缩机、丙烯压缩机）之一作用：作用：使裂解气在极短的时间使裂解气在极短的时间(0.01~0.1s)内，由内，由约约800℃骤降到骤降到露点露点附近 露点：露点：在一定压力下第一滴液体析出时的平衡温度在一定压力下第一滴液体析出时的平衡温度.裂解气冷却温度裂解气冷却温度控制不低于其露点控制不低于其露点，可减少急冷，可减少急冷换热器换热器结焦结焦一般控制停留时间在一般控制停留时间在0.04s以下，也可减少以下，也可减少结焦结焦　α:因因裂解深度裂解深度而异，裂解深度而异，裂解深度较深取值越大较深取值越大 TB :裂解原料的体积平均沸点裂解原料的体积平均沸点 TB=1/5(T10+T30 +T50 + T90) T10、、T30 、、T50 、、 T90 为馏为馏出液体体积分数为出液体体积分数为10%, 30%, 50%,90%时的馏出温度时的馏出温度α的范围的范围T出出 = 0.56TB + α急冷换热器出口温度急冷换热器出口温度3. 3. 裂解炉和急冷换热器的清焦裂解炉和急冷换热器的清焦工业上清焦的方法工业上清焦的方法u停炉清焦：切断进料及出口，用惰性气体或水蒸气停炉清焦：切断进料及出口，用惰性气体或水蒸气清扫管线，降温，再用空气和水蒸气烧焦。

清扫管线，降温，再用空气和水蒸气烧焦u清焦：清焦：交替裂解法、交替裂解法、水蒸气和空气清焦法如水蒸气和空气清焦法如将重质馏分油切换成乙烷等和大量的水蒸汽将重质馏分油切换成乙烷等和大量的水蒸汽u其它方法：加入助剂，起到抑制作用其它方法：加入助剂，起到抑制作用 C + O2 CO2 + Q 2C + O2 2CO + Q C + H2O CO + H2+ Q 出口干气中出口干气中CO+CO2含量低于含量低于0.2%~0.5%清焦结束清焦结束清焦的化学反应和控制指标清焦的化学反应和控制指标§§8 8.4 .4 裂解气的预分馏及净化裂解气的预分馏及净化8.4.1 8.4.1 裂解气预分馏的目的与任务裂解气预分馏的目的与任务 裂解炉出口的高温裂解气经急冷换热器冷却，再裂解炉出口的高温裂解气经急冷换热器冷却，再经急冷器冷却，温度降到经急冷器冷却，温度降到200200～～300℃300℃之间。

将急冷后之间将急冷后的裂解气进一步冷却至室温，并在冷却过程中的裂解气进一步冷却至室温，并在冷却过程中分馏出分馏出裂解气中的重组分（如燃料油、裂解汽油、水分），裂解气中的重组分（如燃料油、裂解汽油、水分），这个环节称为裂解气的预分馏这个环节称为裂解气的预分馏Ø降低裂解气的温度，降低压缩机功耗；降低裂解气的温度，降低压缩机功耗；Ø分离出重组分，减少压缩分离系统的进料负荷；分离出重组分，减少压缩分离系统的进料负荷；Ø稀释剂水循环利用，减少污染；稀释剂水循环利用，减少污染；Ø回收低能位热量回收低能位热量急冷水急冷水原料原料裂解气裂解气裂解汽油裂解汽油80℃800～～900℃200～～300℃40℃裂解炉裂解炉废热锅炉废热锅炉水洗塔水洗塔油水分离器油水分离器稀释蒸汽发生器稀释蒸汽发生器冷冷却却8.4.2 8.4.2 预分馏工艺过程概述预分馏工艺过程概述1. 1. 轻烃裂解装置裂解气的预分离过程轻烃裂解装置裂解气的预分离过程主要分馏裂解气中的主要分馏裂解气中的水分和裂解汽油水分和裂解汽油馏分水洗塔顶水洗塔顶40℃：由冷却水或空冷控制，减少重组分进入裂解气由冷却水或空冷控制，减少重组分进入裂解气塔底塔底80℃：提高温度有利于：提高温度有利于急冷水的热量回收急冷水的热量回收。

2. 2. 馏分油裂解装置裂解气的预分离过程馏分油裂解装置裂解气的预分离过程分馏裂解气中的分馏裂解气中的水分、裂解汽油和燃料油水分、裂解汽油和燃料油水水水水不低于露点不低于露点燃料油冷燃料油冷220～～300℃℃100～～110℃℃180～～200℃℃裂解汽油冷裂解汽油冷40℃80℃中段回流中段回流油洗油洗塔顶温度塔顶温度：裂解气水分由塔顶带出；不易过高，保证裂解：裂解气水分由塔顶带出；不易过高，保证裂解 气中不含重组分，影响急冷水乳化气中不含重组分，影响急冷水乳化油洗油洗塔釜温度塔釜温度：与裂解原料、急冷油粘度和热稳定性等有关与裂解原料、急冷油粘度和热稳定性等有关预分馏系统对裂解原料的适应性预分馏系统对裂解原料的适应性裂解原料变重，裂解原料变重，稀释蒸汽比增大，乙烯收率下降，稀释蒸汽比增大，乙烯收率下降，进料量增大，进料量增大，裂解气露点温度升高裂解气露点温度升高表） 随着原料变重随着原料变重 ，废热锅炉回收的高位能热量，废热锅炉回收的高位能热量减少，相应油洗塔和水洗塔的热负荷增加减少，相应油洗塔和水洗塔的热负荷增加。

对不同对不同裂解原料，热量回收系统不同设计，调整油洗塔塔裂解原料，热量回收系统不同设计，调整油洗塔塔釜温度可以大大增加系统的操作弹性釜温度可以大大增加系统的操作弹性.项项项项 目目目目石脑油石脑油石脑油石脑油轻柴油轻柴油轻柴油轻柴油减压柴油减压柴油减压柴油减压柴油裂解温度裂解温度裂解温度裂解温度/℃/℃稀释蒸汽比稀释蒸汽比稀释蒸汽比稀释蒸汽比乙烯收率（含乙烷循环）乙烯收率（含乙烷循环）乙烯收率（含乙烷循环）乙烯收率（含乙烷循环）,%,%原料量，原料量，原料量，原料量，t/ht/h废热锅炉平均出口温度废热锅炉平均出口温度废热锅炉平均出口温度废热锅炉平均出口温度,℃,℃废热锅炉热负荷，废热锅炉热负荷，废热锅炉热负荷，废热锅炉热负荷，kJ/hkJ/h油洗塔气相负荷，油洗塔气相负荷，油洗塔气相负荷，油洗塔气相负荷，t/ht/h急冷油回收的总热量，急冷油回收的总热量，急冷油回收的总热量，急冷油回收的总热量，kJ/hkJ/h水洗塔气相负荷，水洗塔气相负荷，水洗塔气相负荷，水洗塔气相负荷，t/ht/h急冷水回收总热量，急冷水回收总热量，急冷水回收总热量，急冷水回收总热量，kJ/hkJ/h8208200.50.531.531.5119119430430234.9×10234.9×106 6308.3308.3102.7×10102.7×106 6109.3109.3213.96×10213.96×106 68008000.750.7528.028.0134134525525208.3×10208.3×106 6374.0374.0209.6×10209.6×106 6112.9112.9333.41×10333.41×106 67807800.750.7525.425.4147.6147.6600600159.8×10159.8×106 6417.6417.6278.4×10278.4×106 6121.5121.5376.16×10376.16×106 6不同裂解原料裂解时预分馏系统的比较(0.3Mt/a乙烯)8.4.3 8.4.3 裂解汽油与裂解燃料油裂解汽油与裂解燃料油1. 1. 裂解汽油裂解汽油Ø包括包括C5至沸点在至沸点在204℃以下以下的所有裂解副产物。

的所有裂解副产物Ø裂解汽油组成与原料油性质、裂解条件有关裂解汽油组成与原料油性质、裂解条件有关 ( (表表3-26)3-26)Ø一段加氢一段加氢可作为可作为高辛烷值汽油高辛烷值汽油组分Ø二段加氢二段加氢经芳烃抽提分离经芳烃抽提分离芳烃芳烃产品Ø全部加氢：全部加氢：C C5 5（循环作裂解原料）（循环作裂解原料） C C6 6～～C C8 8 （芳烃抽提原料）（芳烃抽提原料） C C9 9～～204℃204℃（歧化生产芳烃的原料）（歧化生产芳烃的原料）2. 2. 裂解燃料油裂解燃料油Ø沸点在沸点在204℃以上以上的重组分的重组分Ø裂解轻质燃料油裂解轻质燃料油：：200~360℃馏分馏分 /相当柴油馏分相当柴油馏分 脱烷基制取萘的原料；脱烷基制取萘的原料； 直接作产品，闪点控制在直接作产品，闪点控制在70~75℃以上Ø裂解重质燃料油裂解重质燃料油：：360℃以上馏分以上馏分/相当常压重油馏分相当常压重油馏分 除作燃料外，可生产炭黑的原料；除作燃料外，可生产炭黑的原料； 直接作产品，闪点控制在直接作产品，闪点控制在100℃以上；以上； 1. 1. 酸性气体脱除酸性气体脱除2. 2. 脱水脱水3. 3. 脱炔脱炔8.4.4 8.4.4 裂解气的净化裂解气的净化裂解原料裂解原料裂解原料裂解原料乙烷乙烷乙烷乙烷轻烃轻烃轻烃轻烃石脑油石脑油石脑油石脑油轻柴油轻柴油轻柴油轻柴油减压柴油减压柴油减压柴油减压柴油转化率转化率转化率转化率65%65%————中深度中深度中深度中深度中深度中深度中深度中深度高深度高深度高深度高深度CO+COCO+CO2 2+H+H2 2S S0.190.190.330.330.320.320.270.270.360.36HH2 2OO4.364.366.266.264.984.985.45.46.156.15C C2 2HH2 20.190.190.460.460.410.410.370.370.460.46C C3 3HH4 40.520.520.480.480.540.540.480.48C C2 2HH4 431.5131.5128.8128.8126.1026.1029.3429.3429.6229.62C C3 3HH6 60.760.767.687.6810.3010.3011.4211.4210.3410.34 HH2 234.0034.0018.2018.2014.0914.0913.1813.1812.7512.75CHCH4 44.394.3919.8319.8326.7826.7821.2421.2420.8920.89C C2 2HH6 624.3524.359.279.275.785.787.587.587.037.03C C3 3HH8 81.551.550.340.340.360.360.220.22C4C4以上以上以上以上0.270.277.097.0910.4210.4210.3010.3011.7011.70平均分子量平均分子量平均分子量平均分子量18.8918.8924.9024.9026.8326.8328.0128.0128.3828.38经预分馏后裂解气组成经预分馏后裂解气组成裂解气 压缩压缩脱酸性气体脱酸性气体 压缩压缩 脱水脱水 脱脱 甲甲 烷烷 冷冻冷冻 冷箱冷箱脱脱CO 脱乙炔脱乙炔脱脱乙乙烷烷塔塔CH4离氢脱丙炔脱丙炔脱脱丙丙烷烷 乙乙烯烯精精馏馏塔塔丙丙烯烯精精馏馏塔塔乙烯乙烯乙烷乙烷丙烯丙烯丙烷丙烷脱脱丁丁烷烷C4 产品产品C5+ 轻汽油轻汽油裂解汽油CO2H2SH2O（（1 1）酸性气体的组成）酸性气体的组成（（2 2）来源和危害）来源和危害（（3 3）脱除方法：碱洗法）脱除方法：碱洗法（（4 4）乙醇胺法）乙醇胺法（（5 5）两种方法比较）两种方法比较1. 1. 酸性气体的脱除酸性气体的脱除 气体裂解原料带入的气体硫化物和气体裂解原料带入的气体硫化物和气体裂解原料带入的气体硫化物和气体裂解原料带入的气体硫化物和COCOCOCO2 2 2 2 液体裂解原料中的硫化物高温反应生成液体裂解原料中的硫化物高温反应生成液体裂解原料中的硫化物高温反应生成液体裂解原料中的硫化物高温反应生成 积碳与水蒸气反应生成积碳与水蒸气反应生成积碳与水蒸气反应生成积碳与水蒸气反应生成COCOCOCO和和和和COCOCOCO2 2 2 2  裂解炉中氧进入，氧与烃类反应生成裂解炉中氧进入，氧与烃类反应生成裂解炉中氧进入，氧与烃类反应生成裂解炉中氧进入，氧与烃类反应生成COCOCOCO2 2 2 2 CO2、、H2S和其它气态硫化物。

和其它气态硫化物2 2）来源和危害）来源和危害（（1 1）酸性气体的组成）酸性气体的组成来源：来源：裂解气裂解气裂解气裂解气分离装置分离装置分离装置分离装置CO2造成干冰堵塞管道造成干冰堵塞管道H2S造成加氢脱炔等造成加氢脱炔等催化剂中毒催化剂中毒下游乙烯和丙下游乙烯和丙下游乙烯和丙下游乙烯和丙烯加工装置烯加工装置烯加工装置烯加工装置产品达不到规定产品达不到规定聚合等过程催化剂中毒聚合等过程催化剂中毒（（2 2）来源和危害）来源和危害危害：危害：要求：将要求：将CO2和和H2S从从0.2~0.4%摩尔分数降至摩尔分数降至1PPml l原理：原理：l l特点：特点：特点：特点：KK大，不可逆反应，酸性气体含量能达标；大，不可逆反应，酸性气体含量能达标；大，不可逆反应，酸性气体含量能达标；大，不可逆反应，酸性气体含量能达标； NaOHNaOH不可再生；碱耗量较高不可再生；碱耗量较高不可再生；碱耗量较高不可再生；碱耗量较高l l工艺流程工艺流程工艺流程工艺流程（（3 3）碱洗法）碱洗法 NaOH为吸收剂为吸收剂 化学吸收化学吸收1. 1. 酸性气体的脱除酸性气体的脱除MEA DEAMEA DEA为吸收剂为吸收剂为吸收剂为吸收剂 化学、物理吸收结合化学、物理吸收结合化学、物理吸收结合化学、物理吸收结合（（4 4）乙醇胺法）乙醇胺法l l原理：原理： 吸收：降温、加压吸收：降温、加压 解吸：升温、降压解吸：升温、降压l特点：特点：可再生；除酸不彻底（可再生；除酸不彻底（30～～50PPm）。

碱洗法碱洗法除酸彻底除酸彻底优点优点乙醇胺法乙醇胺法吸收剂可再生吸收剂可再生缺点缺点碱洗法碱洗法碱不可再生碱不可再生消耗大消耗大废水处理量大废水处理量大黄油问题黄油问题适于酸含量低适于酸含量低乙醇胺法乙醇胺法吸收不彻底吸收不彻底吸收剂有损耗吸收剂有损耗腐蚀严重腐蚀严重吸收双烯烃吸收双烯烃适用酸含量高适用酸含量高（（5 5）两种方法比较）两种方法比较1. 1. 酸性气体的脱除酸性气体的脱除（醇胺）（醇胺）+二段碱洗，三段碱洗二段碱洗，三段碱洗（（（（1 1）来源：）来源：）来源：）来源：①①①①稀释蒸汽稀释蒸汽稀释蒸汽稀释蒸汽 ②②②②脱酸性气体过程中水洗残留脱酸性气体过程中水洗残留脱酸性气体过程中水洗残留脱酸性气体过程中水洗残留（（（（2 2）危害：）危害：）危害：）危害：低温下，水冻结成低温下，水冻结成低温下，水冻结成低温下，水冻结成冰冰冰冰；与轻质烃形成白色；与轻质烃形成白色；与轻质烃形成白色；与轻质烃形成白色 结晶水合物结晶水合物结晶水合物结晶水合物，如，如，如，如CHCH4 4·6H·6H2 20 0、、、、C C2 2HH6 6·7H·7H2 20 0、、、、 C C3 3HH8 8·7H·7H2 20 0等。

这些固体附着在管壁上，等这些固体附着在管壁上，等这些固体附着在管壁上，等这些固体附着在管壁上，既既既既 增加动能消耗，又堵塞管道增加动能消耗，又堵塞管道增加动能消耗，又堵塞管道增加动能消耗，又堵塞管道3 3））））脱水要求脱水要求　　　　 600600～～～～700×10700×10-6 -6 →1×10→1×10-6-6以下以下以下以下2. 2. 脱水脱水2. 2. 脱水脱水q活性氧化铝可吸附活性氧化铝可吸附C4不饱和烃，高温再生时易不饱和烃，高温再生时易结焦qA型分子筛孔径均一，只能吸附小于其孔径的分型分子筛孔径均一，只能吸附小于其孔径的分子；子；3A型只能吸附水分子；型只能吸附水分子；4A型可吸附水分子型可吸附水分子和乙烷分子故工业上常用和乙烷分子故工业上常用3A型分子筛型分子筛脱水4）脱水方法）脱水方法 吸附法（分子筛、活性氧化铝、硅胶吸附法（分子筛、活性氧化铝、硅胶 ）） 2. 2. 吸附干燥吸附干燥q分子筛再生：分子筛再生：自下而上自下而上通入加热的甲烷、氢等。

通入加热的甲烷、氢等 CH4、、N2、、H2（（1 1）来源、危害和处理方法）来源、危害和处理方法（（2 2）催化加氢脱炔）催化加氢脱炔（（3 3）溶剂吸收法脱炔）溶剂吸收法脱炔3. 3. 炔烃脱除炔烃脱除来源：来源：来源：来源：烃类裂解时生成的少量炔烃烃类裂解时生成的少量炔烃烃类裂解时生成的少量炔烃烃类裂解时生成的少量炔烃危害：危害：危害：危害：影响催化剂寿命影响催化剂寿命影响催化剂寿命影响催化剂寿命; ; ; ;影响烯烃聚合物的生产影响烯烃聚合物的生产影响烯烃聚合物的生产影响烯烃聚合物的生产, , , ,产产产产 生不希望的副产品生不希望的副产品生不希望的副产品生不希望的副产品; ; ; ;浓度富集后易形成爆炸性浓度富集后易形成爆炸性浓度富集后易形成爆炸性浓度富集后易形成爆炸性 气体气体气体气体, , , ,形成不安全因素形成不安全因素形成不安全因素形成不安全因素. . . .脱炔要求脱炔要求脱炔要求脱炔要求: : 乙炔＜乙炔＜乙炔＜乙炔＜5×105×10－－－－6 6 丙炔丙炔丙炔丙炔< 5×10< 5×10－－－－6 6 丙二烯＜丙二烯＜丙二烯＜丙二烯＜ 10×1010×10－－－－6 6（（1 1）来源、危害和处理方法）来源、危害和处理方法乙炔、丙炔（甲基乙炔）、丙二烯乙炔、丙炔（甲基乙炔）、丙二烯处理方法：处理方法：A：催化加氢法：催化加氢法 在催化剂的参与下，使炔烃选择性加氢转化为在催化剂的参与下，使炔烃选择性加氢转化为烯烃烯烃 . B：溶剂吸收法：溶剂吸收法 利用选择性溶剂将乙炔从裂解气的利用选择性溶剂将乙炔从裂解气的C C2 2o o中吸收中吸收并解吸，达到脱除、回收乙炔的目的并解吸，达到脱除、回收乙炔的目的.（（1 1）来源、危害和处理方法）来源、危害和处理方法催化加氢的反应特点催化加氢的反应特点催化加氢的反应特点催化加氢的反应特点（（2 2）催化加氢脱炔）催化加氢脱炔主反应主反应原理：原理：选择性催化加氢为乙烯、丙烯选择性催化加氢为乙烯、丙烯，尽量避免加氢，尽量避免加氢成乙烷、丙烷成乙烷、丙烷. . a：乙炔催化加氢：乙炔催化加氢随着温度的升高随着温度的升高温度／温度／温度／温度／KK反应热效应反应热效应反应热效应反应热效应△△△△HH, , , , kJ/molkJ/mol平衡常数平衡常数平衡常数平衡常数K K a(a(乙烯乙烯乙烯乙烯) )b b（乙烷）（乙烷）（乙烷）（乙烷） K1(K1(乙烯乙烯乙烯乙烯) ) K2(K2(乙烷乙烷乙烷乙烷) )300300－－－－174.636174.636-311.71-311.713.37×103.37×1024241.19×101.19×104242400400-177.386-177.386-316.325-316.3257.63×107.63×1016162.65×102.65×102828500500-179.660-179.660-320.227-320.2271.65×101.65×1012121.31×101.31×102020600600-181.334-181.334-323.267-323.2671.19×101.19×109 93.31×103.31×101414700700-182.733-182.733-325.595-325.5956.5×106.5×106 63.10×103.10×101010乙炔加氢反应热效应及平衡常数乙炔加氢反应热效应及平衡常数热力学：热力学：乙炔乙炔 C-C的的K2>>乙炔乙炔 C=C的的K1措施：措施：提高提高催化剂催化剂活性，降低反应温度，以抑制副活性，降低反应温度，以抑制副反应的发生反应的发生;提高提高催化剂对乙炔的吸附能力催化剂对乙炔的吸附能力，降，降低对乙烯的吸附能力。

低对乙烯的吸附能力问题：问题： 加氢转化为加氢转化为乙烷的反应选择性大乙烷的反应选择性大于乙炔加于乙炔加氢转化为乙烯的选择性氢转化为乙烯的选择性. 怎么办？怎么办？ 动力学：动力学：C=C C-C的的k3 10~100倍倍 乙炔乙炔 C=C k1钯系钯系 非钯系非钯系金属用量金属用量金属用量金属用量（对载体）（对载体）（对载体）（对载体）少（少（少（少（0.04~0.2%0.04~0.2%））））多多多多(5~20%)(5~20%)加氢活性加氢活性加氢活性加氢活性高，在较低温度下高，在较低温度下高，在较低温度下高，在较低温度下进行进行进行进行稍差，在较高温度下稍差，在较高温度下稍差，在较高温度下稍差，在较高温度下进行进行进行进行选择性选择性选择性选择性好，乙烯损失少好，乙烯损失少好，乙烯损失少好，乙烯损失少稍差稍差稍差稍差空速空速空速空速大，催化剂用量少大，催化剂用量少大，催化剂用量少大，催化剂用量少稍小，催化剂用量大稍小，催化剂用量大稍小，催化剂用量大稍小，催化剂用量大对对对对C C4 4= =组分的敏感性组分的敏感性组分的敏感性组分的敏感性丁二烯易聚合丁二烯易聚合丁二烯易聚合丁二烯易聚合丁二烯含量可小于丁二烯含量可小于丁二烯含量可小于丁二烯含量可小于3%3%对对对对S S和和和和COCO的敏感性的敏感性的敏感性的敏感性可暂时中毒可暂时中毒可暂时中毒可暂时中毒适量尚可提高选择性适量尚可提高选择性适量尚可提高选择性适量尚可提高选择性 催化剂：催化剂： 钯系、钯系、非钯系非钯系.催化剂催化剂催化剂催化剂Pd-FePd-FePd-AgPd-AgPdPd操操操操作作作作条条条条件件件件温度温度温度温度/℃/℃80~14580~14530~21030~21060~10060~100压力压力压力压力/MPa/MPa2.5~2.72.5~2.72.4~2.62.4~2.62.12.1空速空速空速空速/h/h-1-12000~35002000~35003000~100003000~1000060006000HH2 2/C/C2 2HH4 4(mol)(mol)2.0~4.02.0~4.02.0~2.52.0~2.53.5~4.03.5~4.0使用周期使用周期使用周期使用周期/ /月月月月>17>17>6>64~64~6乙炔乙炔乙炔乙炔含量含量含量含量反应前反应前反应前反应前/%/%0.15~0.380.15~0.380.2~0.40.2~0.41.01.0反应后／反应后／反应后／反应后／ppmppm<1<1~0~0<5<5乙烯损失率乙烯损失率乙烯损失率乙烯损失率/%/%~0~0较大较大较大较大——后加氢催化剂后加氢催化剂热力学热力学：：炔烃加氢为炔烃加氢为烯烃烯烃K K3 3、、K K4 4 〉〉 丙烯加氢为丙烯加氢为烷烃烷烃的的K K温度升高，绿油及裂解反应加剧，催化剂受污染，活性温度升高，绿油及裂解反应加剧，催化剂受污染，活性降低，降低，温度控制重要温度控制重要。

b: 丙炔和丙二烯的催化加氢丙炔和丙二烯的催化加氢②②前加氢和后加氢前加氢和后加氢 l前加氢：前加氢：在裂解气中在裂解气中H2未分离出来之前，利用裂未分离出来之前，利用裂解气中的解气中的H2加氢 （氢气自给）（氢气自给） 特点：流程简单，投资少特点：流程简单，投资少, 但操作稳定性差但操作稳定性差l后加氢：后加氢：先分离出先分离出C2和和C3后，再分别加氢后，再分别加氢. （需外部加氢）（需外部加氢） 特点：温度易控，不易飞温特点：温度易控，不易飞温③③工艺流程工艺流程（以后加氢工艺流程为例）（以后加氢工艺流程为例）绝热式固定床反应器　　　　　　　绝热式固定床反应器　　　　　　　列管式固定床反应器　　　　　　　列管式固定床反应器　　　　　　　加氢反应器特点加氢反应器特点绝热固定床反应器：绝热固定床反应器： 存在存在较大的温升较大的温升（与乙炔的含量、（与乙炔的含量、H2/C2H2(mol)相相关关），但），但乙炔脱除率高乙炔脱除率高，设备简单，投资少，广泛，设备简单，投资少，广泛应用。

应用 为防止由于炔烃含量偏高、为防止由于炔烃含量偏高、H H2 2过量太多而引起过量太多而引起的绝热反应器的绝热反应器升温升温的现象的现象, ,可将绝热反应通过可将绝热反应通过逐段逐段加氢加氢、、分段实施反应分段实施反应，以，以满足催化剂的适宜操作温满足催化剂的适宜操作温度范围 加氢反应器特点加氢反应器特点特点：吸收其中的乙炔，可回收一定量的乙炔特点：吸收其中的乙炔，可回收一定量的乙炔特点：吸收其中的乙炔，可回收一定量的乙炔特点：吸收其中的乙炔，可回收一定量的乙炔 溶剂：溶剂：溶剂：溶剂： 二甲基甲酰胺（二甲基甲酰胺（二甲基甲酰胺（二甲基甲酰胺（DMFDMF））））　　　　 N-N-甲基吡咯烷酮（甲基吡咯烷酮（甲基吡咯烷酮（甲基吡咯烷酮（NMPNMP）））） 丙酮丙酮丙酮丙酮 沸点和熔点也是选择溶剂的重要指标沸点和熔点也是选择溶剂的重要指标沸点和熔点也是选择溶剂的重要指标沸点和熔点也是选择溶剂的重要指标 工艺流程工艺流程工艺流程工艺流程（自学）（自学）（自学）（自学）（（3 3）溶剂吸收法）溶剂吸收法3. 3. 炔烃脱除炔烃脱除二种脱炔方法的比较二种脱炔方法的比较 项项项项 目目目目溶溶溶溶 剂剂剂剂 吸吸吸吸 收收收收催催催催 化化化化 加加加加 氢氢氢氢 流程流程流程流程投资投资投资投资 乙炔含量高乙炔含量高乙炔含量高乙炔含量高 乙炔含量低乙炔含量低乙炔含量低乙炔含量低操作费操作费操作费操作费 乙炔含量高乙炔含量高乙炔含量高乙炔含量高 乙炔含量低乙炔含量低乙炔含量低乙炔含量低相对设备费相对设备费相对设备费相对设备费生产成本生产成本生产成本生产成本公用工程费公用工程费公用工程费公用工程费操作苛刻度操作苛刻度操作苛刻度操作苛刻度产品污染可能性产品污染可能性产品污染可能性产品污染可能性能否回收乙炔能否回收乙炔能否回收乙炔能否回收乙炔适用场合适用场合适用场合适用场合 复杂复杂复杂复杂大致相等大致相等大致相等大致相等少少少少较低较低较低较低低低低低1 11 11 1大大大大大大大大能能能能乙炔含量高乙炔含量高乙炔含量高乙炔含量高简单简单简单简单大致相等大致相等大致相等大致相等基准基准基准基准基准基准基准基准基准基准基准基准0.50.50.960.960.540.54小小小小小小小小不能不能不能不能乙炔含量低乙炔含量低乙炔含量低乙炔含量低( (一一) ) 压缩的必要性压缩的必要性( (二二) ) 多段压缩的优点多段压缩的优点( (三三) ) 压缩流程压缩流程§§8 8.5 .5 压缩和制冷系统压缩和制冷系统8.5.1 8.5.1 裂解气的压缩裂解气的压缩( (一一) ) 压缩的必要性压缩的必要性裂解气主要组分的沸点裂解气主要组分的沸点名称名称名称名称沸点沸点沸点沸点/℃/℃/℃/℃名称名称名称名称沸点沸点沸点沸点丙烯丙烯丙烯丙烯-47.7-47.7-47.7-47.7氢气氢气氢气氢气-252.5-252.5-252.5-252.5丙烷丙烷丙烷丙烷-42.07-42.07-42.07-42.07甲烷甲烷甲烷甲烷-161.5-161.5-161.5-161.5丙炔丙炔丙炔丙炔-23.3-23.3-23.3-23.3乙烯乙烯乙烯乙烯-103.8-103.8-103.8-103.8异丁烷异丁烷异丁烷异丁烷-11.7-11.7-11.7-11.7乙烷乙烷乙烷乙烷-88.6-88.6-88.6-88.6异丁烯异丁烯异丁烯异丁烯-6.9-6.9-6.9-6.9乙炔乙炔乙炔乙炔-83.6-83.6-83.6-83.6丁烯丁烯丁烯丁烯-6.26-6.26-6.26-6.261,31,31,31,3－丁二烯－丁二烯－丁二烯－丁二烯 -4.4-4.4-4.4-4.4常压分离，常压分离，分离温度太低，分离温度太低，需要大量冷量，需要大量冷量，通过提高压力可弥补。

通过提高压力可弥补裂解气的压缩裂解气的压缩 压力高压力高————分离温度提高，分离温度提高，少耗冷量少耗冷量 多消耗压缩功多消耗压缩功 压力低压力低————与上述相反与上述相反目前工业上以目前工业上以高压法居多高压法居多：压力：压力— 3.6MPa塔釜温度升高，重组分易聚合塔釜温度升高，重组分易聚合相对挥发度低，分离困难相对挥发度低，分离困难 （二）多段压缩（二）多段压缩  裂解气压缩是裂解气压缩是绝热过程绝热过程 ——压力升高，温度升高压力升高，温度升高 气体绝热方程气体绝热方程 k为绝热指数为绝热指数Cp/Cv 例：已知例：已知例：已知例：已知T T1 1=20℃=20℃，，，，P P1 1=0.105MPa, =0.105MPa, P P2 2=3.6MPa=3.6MPa, k=1.228, k=1.228 则则则则 T T2 2 =293℃ =293℃ 控制压缩机控制压缩机控制压缩机控制压缩机每段出口温度每段出口温度每段出口温度每段出口温度<100℃<100℃，避免二烯烃聚合。

避免二烯烃聚合避免二烯烃聚合避免二烯烃聚合 裂解气五段压缩工艺参数裂解气五段压缩工艺参数 段数段数段数段数Ⅰ ⅠⅡⅡⅢⅢⅣⅣⅤ Ⅴ进口进口进口进口温度温度温度温度/℃/℃进口进口进口进口压力压力压力压力/MPa/MPa出口出口出口出口温度温度温度温度/℃/℃出口出口出口出口压力压力压力压力/ MPa/ MPa 压缩比压缩比压缩比压缩比38380.130.1387.887.80.2600.2602.02.034340.2450.24585.685.60.5090.5092.082.0836360.4920.49290.690.61.0191.0191.991.9937.237.20.9980.99892.292.22.1082.1082.112.1138382.0282.02892.292.24.1254.1252.042.04（轻烃（轻烃+石脑油石脑油 680kt/a乙烯）乙烯） 多段压缩的优点多段压缩的优点 节约压缩功耗节约压缩功耗节约压缩功耗节约压缩功耗 （三）（三）压缩流程图压缩流程图降低出口温度降低出口温度 借助于段间冷却，使出口温度不高于借助于段间冷却，使出口温度不高于100℃100℃，抑制，抑制随温度升高聚合速度提高的二烯烃的聚合。

随温度升高聚合速度提高的二烯烃的聚合段间净化分离段间净化分离 部分水冷凝，减少干燥剂用量；部分水冷凝，减少干燥剂用量；C3C3和和C4C4以上的重以上的重组分冷凝，减少深冷分离所需冷量组分冷凝，减少深冷分离所需冷量 多段压缩的优点多段压缩的优点（（一）制一）制冷剂的选择冷剂的选择（二）单级蒸汽压缩制冷（二）单级蒸汽压缩制冷（三）多级蒸汽压缩制冷（三）多级蒸汽压缩制冷（四）复迭制冷（四）复迭制冷8.5.2 8.5.2 裂解装置中的制冷系统（自学）裂解装置中的制冷系统（自学）常用制冷剂的性质常用制冷剂的性质 物质物质物质物质 沸点沸点沸点沸点 /℃ /℃ /℃ /℃ 临界温度临界温度临界温度临界温度 /℃ /℃ /℃ /℃制冷剂温度级制冷剂温度级制冷剂温度级制冷剂温度级 /℃/℃/℃/℃丙烯丙烯丙烯丙烯－－－－47.747.747.747.791.991.991.991.9-40-40-40-40乙烯乙烯乙烯乙烯-103.7-103.7-103.7-103.79.59.59.59.5-100-100-100-100甲烷甲烷甲烷甲烷-161.5-161.5-161.5-161.5-82.5-82.5-82.5-82.5-120-120-120-120～～～～-160-160-160-160 深冷分离需要低温，制冷就是利用制冷剂压缩和深冷分离需要低温，制冷就是利用制冷剂压缩和冷凝制得的制冷剂液体，再在冷凝制得的制冷剂液体，再在不同压力下蒸发不同压力下蒸发, ,则获则获得得不同温度级位的不同温度级位的冷冻过程。

冷冻过程8.5.2 8.5.2 裂解装置中的制冷系统（自学）裂解装置中的制冷系统（自学）8.6.1 分离流程的组织分离流程的组织8.6.2 分馏流程的主要评价指标分馏流程的主要评价指标8.6.3 脱甲烷塔脱甲烷塔8.6.4 乙烯塔乙烯塔8.6.5 中间冷凝器和中间再沸器中间冷凝器和中间再沸器§§8 8.6 .6 裂解气的精馏分离系统裂解气的精馏分离系统五大精馏塔五大精馏塔：： 脱甲烷塔（将脱甲烷塔（将 、、H2与与≥C2组分进行分离）组分进行分离） 脱乙烷塔（脱乙烷塔（ C2与与≥C3组分分离）组分分离） 脱丙烷塔（脱丙烷塔（ C3与与≥C4组分分离）组分分离） 乙烯塔乙烯塔 （（ 与与 组分分离）组分分离） 丙烯塔丙烯塔 （（ 与与 组分分离）组分分离）（一）深冷分离流程（一）深冷分离流程在～－在～－100℃低温精馏将烃类分开低温精馏将烃类分开8.6.1 8.6.1 分离流程的组织分离流程的组织精馏分离方案精馏分离方案精馏分离方案精馏分离方案 脱甲烷脱甲烷脱甲烷脱甲烷 脱乙烷脱乙烷脱乙烷脱乙烷 脱丙烷的顺序脱丙烷的顺序脱丙烷的顺序脱丙烷的顺序脱甲烷脱甲烷脱甲烷脱甲烷 脱乙烷脱乙烷脱乙烷脱乙烷 脱丙烷脱丙烷脱丙烷脱丙烷 顺序分离流程顺序分离流程顺序分离流程顺序分离流程脱乙烷脱乙烷脱乙烷脱乙烷 脱甲烷脱甲烷脱甲烷脱甲烷 脱丙烷脱丙烷脱丙烷脱丙烷 前脱乙烷流程前脱乙烷流程前脱乙烷流程前脱乙烷流程脱丙烷脱丙烷脱丙烷脱丙烷 脱甲烷脱甲烷脱甲烷脱甲烷 脱乙烷脱乙烷脱乙烷脱乙烷 前脱丙烷流程前脱丙烷流程前脱丙烷流程前脱丙烷流程净化方案净化方案净化方案净化方案 脱乙炔塔的安排脱乙炔塔的安排脱乙炔塔的安排脱乙炔塔的安排 前加氢前加氢前加氢前加氢 脱乙炔塔在脱甲烷塔前脱乙炔塔在脱甲烷塔前脱乙炔塔在脱甲烷塔前脱乙炔塔在脱甲烷塔前 后加氢后加氢后加氢后加氢 脱乙炔塔在脱甲烷塔后脱乙炔塔在脱甲烷塔后脱乙炔塔在脱甲烷塔后脱乙炔塔在脱甲烷塔后顺序分离流程顺序分离流程( (后加氢后加氢) )前脱乙烷前加氢和前脱乙烷后加氢流程前脱乙烷前加氢和前脱乙烷后加氢流程前脱丙烷前加氢和前脱丙烷后加氢流程前脱丙烷前加氢和前脱丙烷后加氢流程（二）三种流程比较（二）三种流程比较共同点：共同点：①①先易后难－先分不同碳数的烃，再分相同碳数的烯先易后难－先分不同碳数的烃，再分相同碳数的烯②② 烃和烷烃。

烃和烷烃②②乙烯塔和丙烯塔排在最后乙烯塔和丙烯塔排在最后 塔塔塔塔关键组分关键组分关键组分关键组分顶温顶温顶温顶温/℃/℃/℃/℃底温底温底温底温/℃/℃/℃/℃压力压力压力压力/MPa/MPa/MPa/MPa平均相对平均相对平均相对平均相对挥发度挥发度挥发度挥发度丙烯精馏塔丙烯精馏塔丙烯精馏塔丙烯精馏塔 丙烯丙烯丙烯丙烯 丙烷丙烷丙烷丙烷26262626353535351.231.231.231.231.101.101.101.10乙烯精馏塔乙烯精馏塔乙烯精馏塔乙烯精馏塔 乙烯乙烯乙烯乙烯 乙烷乙烷乙烷乙烷69696969494949490.570.570.570.571.771.771.771.77脱丙烷塔脱丙烷塔脱丙烷塔脱丙烷塔丙烷丙烷丙烷丙烷 丁烷丁烷丁烷丁烷89898989727272720.750.750.750.752.242.242.242.24脱乙烷塔脱乙烷塔脱乙烷塔脱乙烷塔乙烷乙烷乙烷乙烷 丙烯丙烯丙烯丙烯-12-12-12-12767676762.882.882.882.882.822.822.822.82脱甲烷塔脱甲烷塔脱甲烷塔脱甲烷塔甲烷甲烷甲烷甲烷 乙烯乙烯乙烯乙烯-96-96-96-960 0 0 03.43.43.43.47.227.227.227.22各关键组分的相对挥发度各关键组分的相对挥发度8.6.2 8.6.2 分离流程的主要评价指标分离流程的主要评价指标（一）乙烯回收率（一）乙烯回收率 评价分离装置是否先进的重要技术评价分离装置是否先进的重要技术经济指标。

经济指标二）能量的综合利用水平（二）能量的综合利用水平 确定单位产品所需的能耗确定单位产品所需的能耗100112.0342.224.472.259.8897.000.066107.5040.2840.40乙烯物料平衡图乙烯物料平衡图压缩压缩脱脱甲甲烷烷塔塔脱脱乙乙烷烷塔塔乙乙烯烯塔塔冷箱冷箱（一）乙烯回收率（一）乙烯回收率107.28分析影响乙烯回收率的因素分析影响乙烯回收率的因素①①脱甲烷塔冷箱尾气带走脱甲烷塔冷箱尾气带走脱甲烷塔冷箱尾气带走脱甲烷塔冷箱尾气带走②②乙烯塔釜液乙烷中带走损失乙烯塔釜液乙烷中带走损失乙烯塔釜液乙烷中带走损失乙烯塔釜液乙烷中带走损失③③脱乙烷塔底釜液带走损失脱乙烷塔底釜液带走损失脱乙烷塔底釜液带走损失脱乙烷塔底釜液带走损失④④压缩段间凝液带走损失压缩段间凝液带走损失压缩段间凝液带走损失压缩段间凝液带走损失 其中后三者总损失量很少，且不可避免，故其中后三者总损失量很少，且不可避免，故其中后三者总损失量很少，且不可避免，故其中后三者总损失量很少，且不可避免，故1 1 1 1项影响较大，项影响较大，项影响较大，项影响较大，因此影响乙烯回收率高低的关键因此影响乙烯回收率高低的关键因此影响乙烯回收率高低的关键因此影响乙烯回收率高低的关键是尾气中乙烯损失。

是尾气中乙烯损失是尾气中乙烯损失是尾气中乙烯损失52%36%深冷分离系统冷量消耗分配深冷分离系统冷量消耗分配乙烯塔乙烯塔脱乙烷塔脱乙烷塔其余塔其余塔脱甲烷塔脱甲烷塔（二）能量的综合利用水平（二）能量的综合利用水平 脱甲烷塔和乙烯精馏塔既保障了乙烯收率和质脱甲烷塔和乙烯精馏塔既保障了乙烯收率和质量，又直接关系到冷量消耗量，又直接关系到冷量消耗8.6.3 8.6.3 脱甲烷塔（投资大、能耗多）脱甲烷塔（投资大、能耗多）l任务：任务：将裂解气中将裂解气中C10、、H2与与C2以上组分进行分离以上组分进行分离关键组分关键组分：：C10 、、C2=l塔顶甲烷中应使其中的乙烯含量尽可能低，以保塔顶甲烷中应使其中的乙烯含量尽可能低，以保证证乙烯的回收率乙烯的回收率l塔釜产品则应使甲烷含量尽可能低，以确保塔釜产品则应使甲烷含量尽可能低，以确保乙烯乙烯产品质量产品质量lT、、P取决于取决于裂解气组成、乙烯回收率裂解气组成、乙烯回收率8.6.3 8.6.3 脱甲烷塔脱甲烷塔（一）操作温度和操作压力（一）操作温度和操作压力 （条件：（条件：（条件：（条件：裂解气裂解气裂解气裂解气HH2 2/CH/CH4 4为为为为2.362.36，塔顶乙烯为，塔顶乙烯为，塔顶乙烯为，塔顶乙烯为2.31%2.31%体积分数）体积分数）体积分数）体积分数）顶温顶温/℃釜温釜温/℃压力压力/Mpa高压法高压法 -90 53.0～～3.2中压法中压法 -115 -501.05～～1.25低压法低压法 -140 -900.6～～0.7（一）操作温度和操作压力（一）操作温度和操作压力表表 高压脱甲烷和低压脱甲烷的能耗比较高压脱甲烷和低压脱甲烷的能耗比较 表表 高压脱甲烷和低压脱甲烷的比较高压脱甲烷和低压脱甲烷的比较 名称名称名称名称高压脱甲烷高压脱甲烷高压脱甲烷高压脱甲烷低压脱甲烷低压脱甲烷低压脱甲烷低压脱甲烷10106 6kJ/hkJ/hkWkW10106 6kJ/hkJ/hkWkW裂解气压缩机四段裂解气压缩机四段裂解气压缩机四段裂解气压缩机四段——32493249——32463246裂解气压缩机五段裂解气压缩机五段裂解气压缩机五段裂解气压缩机五段——33913391——31393139干燥器进料冷却干燥器进料冷却干燥器进料冷却干燥器进料冷却(18℃)(18℃)9.139.133543543.853.85149149乙烯塔再沸器冷量回收乙烯塔再沸器冷量回收乙烯塔再沸器冷量回收乙烯塔再沸器冷量回收(-1℃)(-1℃)————1.131.139696冷量冷量冷量冷量-40℃-40℃6.076.079429423.813.81591591-55℃-55℃1.841.84519519-75℃-75℃4.904.90172117214.614.6116241624-100℃-100℃2.182.189799791.511.51675675-140℃-140℃————1.261.26953953脱甲烷塔脱甲烷塔脱甲烷塔脱甲烷塔冷凝器冷凝器冷凝器冷凝器-102℃-102℃4.194.1918741874————-140℃-140℃————0.710.71550550脱甲烷塔再沸器回收脱甲烷塔再沸器回收脱甲烷塔再沸器回收脱甲烷塔再沸器回收冷量冷量冷量冷量(18℃)(18℃)-13.02-13.02-506-506————脱甲烷塔脱甲烷塔脱甲烷塔脱甲烷塔塔底回收塔底回收塔底回收塔底回收-1℃-1℃-26℃-26℃——-2.05-2.05-160-160——-1.72-1.72-218-218排气中回收排气中回收排气中回收排气中回收-75℃-75℃冷量冷量冷量冷量——-1.05-1.05-369-369塔釜泵塔釜泵塔釜泵塔釜泵————110110甲烷压缩甲烷压缩甲烷压缩甲烷压缩395395——382382合计合计合计合计12918129181076810768差额差额差额差额-2150-2150高压法成熟，目前大型装置逐渐采用低压脱甲烷，降低高压法成熟，目前大型装置逐渐采用低压脱甲烷，降低能耗，但需甲烷制冷系统，投资大，操作复杂。

能耗，但需甲烷制冷系统，投资大，操作复杂8.6.3 8.6.3 脱甲烷塔脱甲烷塔（二）原料气组成（二）原料气组成H2/CH4比的影响比的影响 原料气中惰性气体、原料气中惰性气体、氢气的存在氢气的存在，对尾气中乙烯，对尾气中乙烯的含量影响较大，的含量影响较大，直接影响乙烯的损失率直接影响乙烯的损失率pp在脱甲烷塔塔顶，对于在脱甲烷塔塔顶，对于在脱甲烷塔塔顶，对于在脱甲烷塔塔顶，对于HH2 2-CH-CH4 4-C-C2 2HH4 4三元系统，三元系统，三元系统，三元系统，其露点方程为其露点方程为其露点方程为其露点方程为: : ∑x ∑xi i= =y yHH2 2/K/KHH2 2+ +y yCHCH4 4/K/KCHCH4 4+ +y yC C2 2HH4 4/ /KKC C2 2HH4 4=1 =1 KKHH2 2 >>K>>KCHCH4 4 和和和和 KKC C2 2HH4 4ppHH2 2/CH/CH4 4比比比比 乙烯损失率减小乙烯损失率减小乙烯损失率减小乙烯损失率减小 塔顶操作塔顶操作塔顶操作塔顶操作T T（二）原料气组成（二）原料气组成H2/CH4比的影响比的影响8.6.3 8.6.3 脱甲烷塔脱甲烷塔（三）前冷和后冷（三）前冷和后冷 冷箱：冷箱：－－100～－～－160℃下操作的低温设备。

用绝下操作的低温设备用绝热材料把高效板式换热气和气液分离器等放在一热材料把高效板式换热气和气液分离器等放在一个箱子里个箱子里 作用：作用：低温回收低温回收C2H4；制取富；制取富H2和富和富CH4馏分 分类：分类：前冷（前脱氢）、后冷（后脱氢）前冷（前脱氢）、后冷（后脱氢） 前冷前冷前冷前冷( ( ( (前脱氢前脱氢前脱氢前脱氢) ) ) )：冷箱在脱甲烷塔之前冷箱在脱甲烷塔之前冷箱在脱甲烷塔之前冷箱在脱甲烷塔之前工艺流程）（工艺流程）（工艺流程）（工艺流程） ————————冷冷冷冷箱箱箱箱先先先先将将将将裂裂裂裂解解解解气气气气预预预预冷冷冷冷，，，，通通通通过过过过分分分分凝凝凝凝将将将将裂裂裂裂解解解解气气气气中中中中大大大大部部部部分分分分氢氢氢氢和和和和甲甲甲甲烷烷烷烷分分分分离离离离，，，，不不不不但但但但减减减减少少少少了了了了进进进进入入入入脱脱脱脱甲甲甲甲烷烷烷烷塔塔塔塔的的的的气气气气体体体体量量量量，，，，节节节节约约约约能能能能耗，而且使耗，而且使耗，而且使耗，而且使H H H H2 2 2 2/CH/CH/CH/CH4 4 4 4降低降低降低降低，，，，提高了乙烯的回收率提高了乙烯的回收率提高了乙烯的回收率提高了乙烯的回收率, , , ,普遍采用。

普遍采用普遍采用普遍采用  后冷后冷后冷后冷( ( ( (后脱氢后脱氢后脱氢后脱氢) ) ) )：冷箱在脱甲烷塔之后冷箱在脱甲烷塔之后冷箱在脱甲烷塔之后冷箱在脱甲烷塔之后 ————————预预预预冷冷冷冷后后后后的的的的裂裂裂裂解解解解气气气气直直直直接接接接进进进进入入入入脱脱脱脱甲甲甲甲烷烷烷烷塔塔塔塔，，，，利利利利用用用用冷冷冷冷箱箱箱箱仅仅仅仅将将将将塔塔塔塔顶的甲烷、氢馏分冷凝分离而获富甲烷和富氢馏分顶的甲烷、氢馏分冷凝分离而获富甲烷和富氢馏分顶的甲烷、氢馏分冷凝分离而获富甲烷和富氢馏分顶的甲烷、氢馏分冷凝分离而获富甲烷和富氢馏分前冷和后冷前冷和后冷8.6.4 8.6.4 乙烯精馏塔乙烯精馏塔l关键组分：乙烯、乙烷关键组分：乙烯、乙烷 进料含量大于进料含量大于99.5％，二元精馏系统％，二元精馏系统l塔顶得产品乙烯，塔釜液为乙烷塔顶得产品乙烯，塔釜液为乙烷l乙烯纯度要求达到聚合级乙烯纯度要求达到聚合级 高压法高压法 低压法低压法（（1 1）操作压力确定）操作压力确定乙烯精馏塔的操作及塔板数乙烯精馏塔的操作及塔板数 图的用处：根据提出的乙烯纯度，确定操作压力、温度。

图的用处：根据提出的乙烯纯度，确定操作压力、温度随随P升高，升高， α减小，为保证产品纯度，可增加减小，为保证产品纯度，可增加N或增大或增大R 压力对相对挥发度有较大的影响，压力对相对挥发度有较大的影响，降低压力降低压力可可增大增大αα，从而，从而降低塔板数和回流比降低塔板数和回流比但降低压力，但降低压力，塔顶温度降低，塔顶温度降低，需要更低温位的冷量，对材质要求需要更低温位的冷量，对材质要求高高若乙烯外输压力较高，更应采用高压法若乙烯外输压力较高，更应采用高压法 操作压力操作压力 = = f（能耗、设备投资、产品乙烯外输（能耗、设备投资、产品乙烯外输压力、脱甲烷塔操作压力等）压力、脱甲烷塔操作压力等） （（1 1）操作压力确定）操作压力确定p进料口以上的精馏段各板间温差较小，进料口以上的精馏段各板间温差较小，乙烯浓度增加乙烯浓度增加较慢精馏段精馏段N多，回流比大多，回流比大2 2）乙烯塔改进）乙烯塔改进提馏段提馏段精馏段精馏段进料口进料口乙烯塔温度分布乙烯塔温度分布 乙烯进料中的部分甲烷解乙烯进料中的部分甲烷解决方案：决方案： 第二脱甲烷塔；第二脱甲烷塔； 在乙烯塔塔顶脱甲烷，在乙烯塔塔顶脱甲烷，在精馏段侧线出产品乙烯，在精馏段侧线出产品乙烯，由于此段回流比大，分离效由于此段回流比大，分离效果好，既节省了能量，又简果好，既节省了能量，又简化了流程。

化了流程 p进料口以下的提馏进料口以下的提馏段各板间温差较段各板间温差较大，大，采用采用中间再中间再沸器沸器回收冷量，回收冷量，可节省冷量的可节省冷量的17%.（（2 2）乙烯塔改进）乙烯塔改进8.6.5 8.6.5 中间冷凝器和中间再沸器（节能）中间冷凝器和中间再沸器（节能） 对于对于对于对于塔顶温度低于环境温度，塔顶温度低于环境温度，塔顶温度低于环境温度，塔顶温度低于环境温度，且塔顶、釜温差较大的精馏塔：且塔顶、釜温差较大的精馏塔：且塔顶、釜温差较大的精馏塔：且塔顶、釜温差较大的精馏塔： 在在在在精馏段精馏段精馏段精馏段设置设置设置设置中间冷凝器中间冷凝器中间冷凝器中间冷凝器，，，，可用可用可用可用温度温度温度温度比塔顶回流冷凝器比塔顶回流冷凝器比塔顶回流冷凝器比塔顶回流冷凝器稍高稍高稍高稍高的的的的较廉价的较廉价的较廉价的较廉价的冷源冷源冷源冷源，以代替一部分，以代替一部分，以代替一部分，以代替一部分塔顶原来用的低温级冷剂，可节塔顶原来用的低温级冷剂，可节塔顶原来用的低温级冷剂，可节塔顶原来用的低温级冷剂，可节省能耗 在在在在提馏段提馏段提馏段提馏段设置设置设置设置中间再沸器中间再沸器中间再沸器中间再沸器，，，，可用温度稍低的较廉价的热剂作可用温度稍低的较廉价的热剂作可用温度稍低的较廉价的热剂作可用温度稍低的较廉价的热剂作为热源，节省能耗。

为热源，节省能耗为热源，节省能耗为热源，节省能耗温度低温度低温度高温度高1 12 23 34 4非绝热精馏塔的示意图非绝热精馏塔的示意图 中间冷凝器及中间再沸器的利用，有效降低了中间冷凝器及中间再沸器的利用，有效降低了中间冷凝器及中间再沸器的利用，有效降低了中间冷凝器及中间再沸器的利用，有效降低了塔顶冷凝器和塔釜再沸器负荷，但会引起精馏段回塔顶冷凝器和塔釜再沸器负荷，但会引起精馏段回塔顶冷凝器和塔釜再沸器负荷，但会引起精馏段回塔顶冷凝器和塔釜再沸器负荷，但会引起精馏段回流及提馏段上升蒸汽减少，流及提馏段上升蒸汽减少，流及提馏段上升蒸汽减少，流及提馏段上升蒸汽减少，影响板效率影响板效率影响板效率影响板效率, , , ,故要相应增故要相应增故要相应增故要相应增加塔板数目加塔板数目加塔板数目加塔板数目8.6.5 8.6.5 中间冷凝器和中间再沸器（节能）中间冷凝器和中间再沸器（节能）8.7.1 乙烯建设规模继续向大型化发展乙烯建设规模继续向大型化发展§§8.7 8.7 乙烯工业的发展趋势乙烯工业的发展趋势20032003年世界最大的年世界最大的1010座乙烯联合装置座乙烯联合装置8.7.2 8.7.2 生产新技术的研究开发生产新技术的研究开发 （一）新型裂解炉和裂解技术（一）新型裂解炉和裂解技术 停留时间不断缩短停留时间不断缩短 反应温度逐渐提高反应温度逐渐提高, ,抗高温抗高温管材管材 催化裂解催化裂解(KTI)(KTI) 重油催化裂解重油催化裂解（二）新的工艺技术（二）新的工艺技术低投资乙烯技术（低投资乙烯技术（ALCET技术）－溶剂吸收甲烷技术）－溶剂吸收甲烷 膜分离技术膜分离技术 －预分离氢气－预分离氢气催化精馏加氢技术催化精馏加氢技术（三）抑制裂解炉结焦技术（三）抑制裂解炉结焦技术 涂覆技术可降低炉管结焦涂覆技术可降低炉管结焦 结焦抑制剂结焦抑制剂8.7.2 8.7.2 生产新技术的研究开发生产新技术的研究开发8.7.3 8.7.3 调整乙烯原料结构调整乙烯原料结构重质油裂解技术重质油裂解技术烯烃裂解技术烯烃裂解技术C1制乙烯技术制乙烯技术本本章章总总结结。