石化乙烯廠生產(chǎn)實(shí)習(xí)報(bào)告大王崇瑞

中國石油蘭州石化乙烯廠實(shí)習(xí)報(bào)告天津大學(xué)仁愛學(xué)院化工系王崇瑞2012.3.1目錄第一章實(shí)習(xí)的意義和目的一、實(shí)習(xí)的時(shí)間1-1二、實(shí)習(xí)的地點(diǎn)1-1三、實(shí)習(xí)的意義和目的1-1第二章實(shí)習(xí)內(nèi)容一、裝置概況1-10二、工藝流程10-10第三章實(shí)習(xí)感受一、實(shí)習(xí)的感受10-11二、對工廠的建議11-11第一章實(shí)習(xí)的意義與目的實(shí)習(xí)時(shí)間：2012年2月1號—2012年2月28號實(shí)習(xí)地點(diǎn)：中國石油蘭州石化乙烯廠公司乙烯廠三、實(shí)習(xí)的意義和目的：（一）實(shí)習(xí)意義:實(shí)習(xí)是高等工科院校理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)人才計(jì)劃的一項(xiàng)重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，是理論與實(shí)際相結(jié)合的有效方式。使學(xué)生接觸工人，了解工廠，熱愛自己的專業(yè)，擴(kuò)大視野，提供感性認(rèn)識(shí)的重要手段。實(shí)習(xí)使我們進(jìn)一步深入地接觸專業(yè)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用，為更好地把所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際工作中打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。（二）實(shí)習(xí)的目的：1.在實(shí)習(xí)過程中，通過對工廠的了解和與技術(shù)人員的交流，對所學(xué)專業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中作用加深認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)事業(yè)心、使命感和務(wù)實(shí)精神，更好的適應(yīng)從學(xué)生到工作者做好準(zhǔn)備。2.通過觀察和分析化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程，學(xué)習(xí)本專業(yè)的生產(chǎn)實(shí)踐知識(shí)，對化工生產(chǎn)加深感性認(rèn)識(shí)和后續(xù)課程的理解。3.理論聯(lián)系實(shí)際，用已學(xué)過的理論知識(shí)去分析實(shí)習(xí)所看到的實(shí)際生產(chǎn)技術(shù)，使理論知識(shí)得以充實(shí)、印證、鞏固、深化，體會(huì)書本知識(shí)的重要性，提高解決實(shí)際工程問題的能力。4.得到一次綜合能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)，在整個(gè)實(shí)習(xí)中，充分發(fā)揮學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。在生產(chǎn)現(xiàn)場仔細(xì)觀察，虛心請教，積極思考，多方了解，在有限的實(shí)習(xí)時(shí)間里，使各方面的能力都得到鍛煉。第二章實(shí)習(xí)的內(nèi)容一、裝置概況（一）裝置簡介乙烯裝置是蘭州石化乙烯廠年產(chǎn)60萬噸乙烯改擴(kuò)建工程的主體裝置之一。蘭州石化乙烯廠原有乙烯裝置的生產(chǎn)能力為24萬噸／年，本次改擴(kuò)建工程在原有乙烯裝置的能力基礎(chǔ)上另辟新地改造，新增乙烯規(guī)模45萬噸／年。乙烯裝置主要由原料預(yù)處理、裂解、急冷、壓縮、分離和公用工程組成。裝置年操作小時(shí)設(shè)計(jì)為7560小時(shí)。本裝置由美國凱洛格布朗－路特(KelloggBrown&Root)公司負(fù)責(zé)工藝包和裂解爐、脫甲烷及深冷分離、乙烯分離及制冷單元的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)；中國寰球工程公司負(fù)責(zé)其余部分的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及全部的詳細(xì)設(shè)計(jì)。乙烯裝置由上?；萆こ坦綪C承包，由中油一建、中油六建、吉林化建、甘肅新力四家施工單位承建。（二）工藝原理1、生產(chǎn)方法及技術(shù)來源裝置采用的是美國KBR公司的SCORE專利技術(shù)。裂解爐為KBR和ExxonMobil共同開發(fā)的SC-1型管式裂解爐；急冷油塔采用KBR的專利技術(shù)；分離系統(tǒng)采用四段壓縮，雙塔前脫丙烷、前加氫、先進(jìn)的脫乙烷塔、低壓乙烯塔與乙烯壓縮機(jī)構(gòu)成開式熱泵等先進(jìn)的工藝技術(shù)。2、生產(chǎn)過程的基本原理1）裂解石油烴在隔絕空氣和高溫條件下發(fā)生分解反應(yīng)而生成小分子烯烴或烷烴的過程。在此過程中同時(shí)還有疊合、縮合的反應(yīng)，使一部分烴類又變成為較大的分子，有些甚至比原料中含的烴分子還要大的多。這一反應(yīng)過程稱為裂解。裂解包括一次反應(yīng)和二次反應(yīng)。一次反應(yīng)，就是由原料烴經(jīng)高溫裂解生成乙烯、丙烯的反應(yīng)。這是生成目的產(chǎn)物乙烯、丙烯、丁二烯的反應(yīng)，是生產(chǎn)上所希望的。因此，在確定工藝條件時(shí)，應(yīng)盡量促使一次反應(yīng)的進(jìn)行。二次反應(yīng)，就是指由乙烯、丙烯繼續(xù)發(fā)生的反應(yīng)，它會(huì)生成炔烴、二烯烴、芳烴、甚至最后生成焦和碳。這是生產(chǎn)上所不希望的反應(yīng)，在確定工藝條件時(shí)，應(yīng)盡量設(shè)法抑制二次反應(yīng)的發(fā)生。在較高溫度下，低分子烷烴和烯烴可能分解為碳和氫，這一過程是隨著溫度的升高而分步進(jìn)行的。如乙烯脫氫先生成乙炔，在由乙炔脫氫生成碳和氫。又如非芳烴裂解時(shí)，先生成環(huán)烷烴，后脫氫生成苯，再由苯縮合生成芳香烴液體，進(jìn)一步脫氫縮合而結(jié)焦，多環(huán)芳烴，如茚、菲等，比苯更易縮合而結(jié)焦。生碳反應(yīng)須通過生成乙炔的中間階段，溫度在900～1173℃以上，而生焦反應(yīng)是通過生成芳烴以致稠環(huán)芳烴的中間階段，反應(yīng)溫度在500～600℃以上就能開始。通常加入水蒸汽作為稀釋劑，以降低烴的分壓，達(dá)到減少結(jié)焦的目的。無論裂解原料是單一烴還是混和烴，裂解氣的組成都比較復(fù)雜。裂解反應(yīng)為自由基反應(yīng)，其大致過程如下（以乙烷裂解為例）：第一步乙烷裂解為兩個(gè)甲基自由基：C2H6------→CH30?+CH30?一個(gè)甲基與另一乙烷反應(yīng)生成甲烷和乙基自由基：CH30?+C2H6------→CH4+C2H50?乙基自由基分解成乙烯和氫自由基：C2H50?------→C2H4+H0?氫自由基再與乙烷反應(yīng)生成氫（分子）和乙基自由基：H0?+C2H6------→H2+C2H50?乙基自由基分解產(chǎn)生乙烯和氫自由基：C2H50?------→C2H4+H0?氫自由基又可以與乙烷反應(yīng)，反應(yīng)由此不斷進(jìn)行下去，這是我們希望的反應(yīng)。同時(shí)還會(huì)發(fā)生我們所不希望的二次反應(yīng)。蒸汽—空氣清焦原理如下:在烴原料裂解過程中，輻射段爐管內(nèi)表面將形成結(jié)焦物。因焦層厚度增加而影響熱傳遞，導(dǎo)致輻射段爐管金屬表面溫度升高。同時(shí)輻射段爐管內(nèi)不斷積累的焦層將使通過輻射段物料的壓力降增大。當(dāng)爐子確定必須清焦時(shí)，SCORETM爐子輻射段爐管將在離線的清焦程序下由蒸汽/空氣清理干凈，清焦流出物將進(jìn)入干燥的清焦罐或返爐膛。蒸汽和空氣一起使焦層燃燒、擊碎并將焦粒碎片脫離管壁。清焦反應(yīng)的化學(xué)方程式是C+O2------→CO2蒸汽——水清焦的原理如下：蒸汽——水清焦是一次清焦裂解爐一個(gè)通道的在線清焦，同時(shí)該裂解爐仍然連接在初分餾塔，裂解爐的其余通道處于正常的裂解運(yùn)行狀態(tài)。蒸汽——水清焦是同時(shí)使用水—煤氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)和機(jī)械清焦的組合方式來清除結(jié)焦。實(shí)際上，水—煤氣的轉(zhuǎn)化反應(yīng)可以局部地使結(jié)焦結(jié)垢破壞，同時(shí)用機(jī)械清焦的辦法清除松脫的結(jié)焦。水—煤氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)：C+H2O------→CO+H2-Q2）初分餾（1）中和胺注入原理急冷水和工藝?yán)淠合到y(tǒng)中由于溶有二氧化碳和硫化氫等酸性物，會(huì)使設(shè)備和管道受到腐蝕。注入中和胺控制工藝?yán)淠旱腜H值在7～9的范圍，防止設(shè)備的腐蝕。（2）磷酸鹽注入原理為了防止引起堿腐蝕，將磷酸鹽作為緩沖劑注入110-F，以防止pH值太高使稀釋蒸汽帶堿而造成裂解爐爐管腐蝕。磷酸鹽可以防止金屬表面引起締合的堿侵蝕。在高壓汽包中，堿腐蝕會(huì)引起許多故障，因此，用磷酸三鈉代替氫氧化鈉作為軟化劑防止汽包的結(jié)垢。磷酸鹽注入高壓汽包，使鈣鎂離子沉淀，形成一種松散軟性淤渣，這種沉積物可通過排污放掉。（3）膜胺注入原理膜胺的防腐原理與氨及中和胺不一樣。膜胺是在金屬管道的表面形成一層很薄的保護(hù)層，其厚度只有單分子層厚，將金屬與腐蝕性物質(zhì)隔離開來，從而防止腐蝕。膜胺的滲透性很強(qiáng)，可以滲透到鐵銹等沉積物的下方在金屬的表面形成保護(hù)膜，所以膜胺可以用在已發(fā)生腐蝕的汽、水管道防止管道進(jìn)一步被腐蝕。膜胺在高溫下可能發(fā)生分解，但在工業(yè)鍋爐的汽水系統(tǒng)應(yīng)用是沒有問題的。3）裂解氣壓縮（1）離心式壓縮機(jī)工作原理離心式壓縮機(jī)工作原理和多級離心泵相似，氣體在葉輪帶動(dòng)下作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由于離心力的作用使氣體壓強(qiáng)增高，經(jīng)過一級一級的增壓作用，最后可以得到相當(dāng)高的排氣壓強(qiáng)。工作原理：氣體經(jīng)吸入管進(jìn)入第一個(gè)葉輪內(nèi)，在離心力的作用下，其壓力和速度都得到提高，在從一級壓向另一級的過程中，氣體在擴(kuò)壓器和流道中隨著流通截面積的增大，流速下降，一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓能，進(jìn)一步提高了氣體的壓力；這樣，經(jīng)過一級又一級葉輪與擴(kuò)壓器的增壓作用，最后，氣體以較大壓強(qiáng)經(jīng)與渦殼相連的壓出管向外排出。蒸汽透平的工作原理：蒸汽透平的工作原理因蒸汽在葉輪的作用而不同?？煞譃閮深悾阂活愂菦_動(dòng)式蒸汽透平的工作原理，另一類是反動(dòng)式蒸汽透平的工作原理。a.沖動(dòng)式蒸汽透平的工作原理：在沖動(dòng)式蒸汽透平的一個(gè)級，其工作過程要分為兩個(gè)階段，第一階段即準(zhǔn)備階段：蒸汽在噴嘴中膨脹，此時(shí)蒸汽壓力降低，容積擴(kuò)大，速度增加即動(dòng)能增加。工作過程的第二階段即主要階段，是在動(dòng)葉片中進(jìn)行的，此時(shí)沿動(dòng)葉片表面流動(dòng)的蒸汽有沖擊力的作用在動(dòng)葉片上，并推動(dòng)葉片做圓周運(yùn)動(dòng)，將其動(dòng)能傳遞給動(dòng)葉片，變?yōu)檗D(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能。這就是沖動(dòng)式蒸汽透平的工作原理。b.反動(dòng)式蒸汽透平的工作原理：在反動(dòng)式蒸汽透平里，蒸汽首先在噴嘴中膨脹后，進(jìn)入動(dòng)葉片，由于沿氣流方向動(dòng)葉片間槽邊的截面形狀變化與靜葉片間槽邊斷面變化基本相同，所以蒸汽在動(dòng)葉片中繼續(xù)膨脹。由于氣流沿動(dòng)葉片內(nèi)弧流動(dòng)時(shí)，方向是改變的，因此動(dòng)葉片上即受到?jīng)_擊力的作用，又受到蒸汽高速噴離動(dòng)葉片的反作用。這樣動(dòng)葉片所受到的力是沖動(dòng)力和反動(dòng)力的總和。嚴(yán)格地說，反動(dòng)式蒸汽透平的工作原理既利用了沖動(dòng)原理，又利用了反動(dòng)原理。(2）堿洗原理堿洗用堿液為20％的NaOH水溶液。裂解氣中的H2S、CO2、COS、CS2等酸性雜質(zhì)與NaOH發(fā)生中和反應(yīng)生成鹽和水，主要反應(yīng)式如下：2NaOH＋H2S＝Na2S＋2H2ONaOH＋H2S＝NaHS＋H2O2NaOH＋CO2＝Na2CO3＋H2O4NaOH＋COS＝Na2S＋Na2CO3＋2H2O6NaOH＋CS2＝2Na2S＋Na2CO3＋3H2ONaOH＋CO2＝NaHCO3(3）廢堿液生產(chǎn)原理采用空氣氧化的方法對廢堿液進(jìn)行預(yù)處理，經(jīng)氧化脫除硫化物的廢堿液與98％的濃H2SO4中和后，控制出口PH值為7～9送往界外。其主要反應(yīng)方程式為：2Na2S＋4O2＋H2O＝Na2SO4＋NaHSO4＋NaOHNaOH＋H2SO4＝Na2SO4＋2H2O（4）脫、砷汞的原理利用吸附劑將裂解氣中的砷和汞吸附脫除。（5）高、低壓脫丙烷塔的原理和特點(diǎn)采用高壓脫丙烷，塔釜溫度較高，塔釜丁二烯易聚合；采用低壓脫丙烷，塔頂消耗較多的丙烯冷劑。為了節(jié)約丙烯冷劑，同時(shí)又要避免高壓脫丙烷時(shí)再沸器的聚合問題，所以采用高、低壓脫丙烷技術(shù)。4）分離生產(chǎn)原理本裝置的分離系統(tǒng)采用四段壓縮，雙塔前脫丙烷、前加氫、先進(jìn)的脫乙烷塔、低壓乙烯塔與乙烯壓縮機(jī)構(gòu)成開式熱泵等先進(jìn)的工藝技術(shù)。其主要生產(chǎn)原理為：（1）干燥進(jìn)入分離系統(tǒng)的裂解氣中含有一定的水，這些水份在深冷分離操作時(shí)會(huì)結(jié)成冰。此外，在壓力高和低溫條件下，水還能與甲烷、乙烷、丙烷等生成烴水合物的白色結(jié)晶，即烴水合物。冰或烴水合物結(jié)在管壁，增加動(dòng)力消耗。甚至堵塞管道和設(shè)備，以至造成停車。為了排除這個(gè)故障，可用甲醇來解凍，因?yàn)樗梢越档退谋c(diǎn)和烴水合物中的生成起始溫度。為確保生產(chǎn)的連續(xù)，平穩(wěn)運(yùn)行，裂解氣在進(jìn)入深冷分離之前必須徹底脫水。本裝置采用分子篩吸附的方法，脫除裂解氣中的水分。分子篩具有極強(qiáng)的吸附選擇性，是一種極性吸附劑，它對極性分子有較大的吸附力。由于水是強(qiáng)極性分子，所以，在裂解氣與水的混合氣體通過分子篩床層時(shí)，水首先被吸附。分子篩吸附水分是一個(gè)放熱過程，因此低溫有利于干燥過程的進(jìn)行。當(dāng)分子篩空穴大部分被水分占滿，其吸附能力就會(huì)顯著下降，這時(shí)分子篩就需進(jìn)行再生。分子篩的再生，是用不被分子篩吸附的干燥甲烷和氫氣通過含水的分子篩床層，由于加熱和吹掃，被分子篩吸附的水分子從分子篩的孔穴中被解吸出來，由甲烷、氫帶走，使分子篩含水量大大降低，從而恢復(fù)了原有的吸附能力。（2）乙炔加氫裂解氣中含有一定量的乙炔，由于乙炔的存在，會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品乙烯的質(zhì)量，無法滿足后加工裝置的需要。所以，在進(jìn)入乙烯精餾塔之前必須將乙炔除去。本裝置采用催化選擇加氫的方法脫除乙炔，即在鈀催化劑的作用下，乙炔加氫生成乙烯。其反應(yīng)如下：主反應(yīng)：C2H2＋H2→C2H4＋174.3kJ/mol副反應(yīng)：C2H2＋2H2→C2H6＋311.OkJ/molC2H4＋H2→C2H6＋136.7kJ/molmC2H2＋nC2H2→低聚物(綠油)高溫時(shí)還可能發(fā)生裂解反應(yīng)：C2H2→2C＋H2＋227.8kJ/mol乙炔加氫反應(yīng)主要分三步進(jìn)行：第一步：乙炔(C2H2)和氫(H2)擴(kuò)散到催化劑表面，并在活性中心(Pd)上吸附一個(gè)C2H2或一個(gè)H2。第二步：在活性中心上吸附的C2H2再吸附一個(gè)H2進(jìn)行反應(yīng)，或活性中心上吸附的H2再吸附一個(gè)C2H2進(jìn)行反應(yīng)，生成乙烯。第三步：由于乙烯在活性中心上的被吸附能力遠(yuǎn)比C2H2小，一旦C2H2轉(zhuǎn)化成C2H4，便很快被脫附，不能及時(shí)脫附的還有可能進(jìn)一步加氫生成乙烷然后再脫附，活性中心馬上開始下一個(gè)C2H2加氫的反應(yīng)。當(dāng)活性中心上吸附了乙烯(C2H4)和氫(H2)以后也進(jìn)行加氫反應(yīng)，生成乙烷。當(dāng)溫度高時(shí)，氫氣被吸附的能力變?nèi)酰蛘邭錃獠蛔銜r(shí)，活性中心上可以同時(shí)吸附幾個(gè)乙炔分子，這時(shí)發(fā)生聚合反應(yīng)，生成乙炔低聚物(綠油)。從以上反應(yīng)過程可以看出,乙炔加氫要求催化劑對乙炔加氫的選擇性要好。對乙烯的吸附能力要低，以便乙烯生成后很快脫附，減少乙烯不能及時(shí)脫附被進(jìn)一步加氫生成乙烷的機(jī)會(huì)，減少乙烯被加氫造成的損失。（3）丙炔和丙二烯加氫：Pd由于丙炔和丙二烯與丙烯的相對揮發(fā)度均接近為1，用精餾的方法將它們與丙烯分離比較困難，為了滿足后系統(tǒng)用戶的要求，應(yīng)用催化反應(yīng)機(jī)理，在催化劑的作用下使丙炔、丙二烯加氫轉(zhuǎn)化為丙烯。PdPd反應(yīng)式：主反應(yīng)：C3H4+H2C3H6+QPdPd副反應(yīng)：C3H6+H2C3H8+QPdPdC3H4+2H2C3H8+QPdnC3H4聚合生成綠油采用液相加氫技術(shù)，催化劑具有較高的選擇性能使丙炔、丙二烯加氫生成丙烯，提高了丙烯的收率。（4）精餾原理裂解氣的分離是用精餾的方法，在不同的溫度條件下，通過一系列填料、板式浮閥精餾塔來實(shí)現(xiàn)各組分的分離，以及主產(chǎn)品乙烯和丙烯的提純精制。精餾是將揮發(fā)度不同的組分所組成的混合物，在精餾塔中同時(shí)多次地進(jìn)行部分氣化和部分冷凝，使其分離成幾乎純態(tài)組分的過程。實(shí)現(xiàn)塔板上部分氣化和部化冷凝同時(shí)進(jìn)行，提高塔板效率，必須供給部分氣化時(shí)所需的熱量和部分冷凝時(shí)所需的冷量，這就是精餾塔必須有回流和再沸器的原因。各塔板回流液中較低沸點(diǎn)的組分蒸發(fā)時(shí)，吸收上升氣體中熱量，使較高沸點(diǎn)組份冷凝。塔釜液在再沸器內(nèi)加熱后，蒸發(fā)的氣體就把熱量傳給上一層塔板上的液體，放出熱量后冷凝回到下降液體中。各塔板上液體中較低沸點(diǎn)的組分得到熱量后蒸發(fā)，進(jìn)入更上一塊塔板，于是熱能從塔釜向塔頂傳遞，在熱傳遞的過程中，同時(shí)完成質(zhì)的交換。（5）制冷原理制冷循環(huán)過程由壓縮、冷凝、膨脹和蒸發(fā)四步組成。壓縮—外界對系統(tǒng)作功，提高制冷介質(zhì)的壓力；冷凝—制冷介質(zhì)由氣相冷卻、冷凝轉(zhuǎn)為液態(tài)，將熱量移給冷卻水或其他冷劑；膨脹—高壓液態(tài)制冷介質(zhì)在節(jié)流閥中降壓，由于壓力降低，相應(yīng)的沸點(diǎn)就降低；蒸發(fā)—制冷介質(zhì)由液態(tài)蒸發(fā)為氣態(tài)，從而吸收冷量用戶的熱量，達(dá)到制冷目的。在制冷過程中，當(dāng)所需要的冷凝溫度和蒸發(fā)溫度之差較大，需要高的壓縮比時(shí)，或者工藝要求不同級別的低溫時(shí)，則采用多級壓縮。經(jīng)冷卻和冷凝，凝液在不同壓力下閃蒸，其不同溫度的液相，作為不同級別的冷劑；其不同溫度的閃蒸蒸汽不同級位的熱劑，供相應(yīng)溫度級位的熱量用戶使用(如精餾塔再沸器)制冷工質(zhì)作為熱劑，實(shí)際上是回收冷量的一種手段。由于甲烷臨界溫度為-82.1℃，乙烯臨界溫度為9.9℃，丙烯臨界溫度為91.9℃。因此在本裝置內(nèi)為了得到液態(tài)甲烷，采用液態(tài)乙烯作為它的冷劑；為了得到液態(tài)乙烯又采用液態(tài)丙烯作為它的冷劑；而為了得到液態(tài)丙烯又采用循環(huán)水作為它的冷劑。所以利用本裝置自產(chǎn)的甲烷、乙烯、丙烯，方便地組成了丙烯—二、工藝流程第三章實(shí)習(xí)的感受一、實(shí)習(xí)的感受實(shí)習(xí)的第一天，我們進(jìn)行了進(jìn)場安全教育。這是我跟蘭州石化乙烯廠的第一次接觸，深刻的感受到了蘭州石化乙烯廠在安全管理中的嚴(yán)肅嚴(yán)謹(jǐn)。蘭州石化乙烯廠的老師給我們詳細(xì)的講解了石化行業(yè)的特點(diǎn)，進(jìn)入廠區(qū)的詳細(xì)注意事項(xiàng)等等，給我們