烴類裂解的工藝流程

石油烴熱裂解的工藝流程一、管式爐的根本構(gòu)造和爐型由上節(jié)知，裂解條件需要高溫、短停留時(shí)間，所以裂解反響的設(shè)備，必需是一個(gè)能夠獲得相當(dāng)高溫度的裂解爐，裂解原料在裂解管內(nèi)快速升溫并在高溫下進(jìn)展裂解，產(chǎn)生裂解氣。管式爐裂解工藝是目前較成熟的生產(chǎn)乙烯工藝技術(shù)解爐。管式爐爐型構(gòu)造簡(jiǎn)潔，操作簡(jiǎn)潔，便于掌握和能連續(xù)生產(chǎn)，乙烯、丙烯收率較高，動(dòng)力消耗少，熱效率高，裂解氣和煙道氣的余熱大局部可以回收。鍵設(shè)備?！惨弧彻苁綘t的根本構(gòu)造〔或稱對(duì)流室〕和輻射段〔或稱輻射室燃燒器等三個(gè)主要局部。管式爐的根本構(gòu)造如圖1-3所示。爐體預(yù)熱原料、工藝稀釋水蒸汽、急冷鍋爐進(jìn)水和過(guò)熱的高壓蒸汽等；輻射段由耐火磚〔里層〕和隔熱磚〔外層〕砌成，在輻射段爐墻或底部的肯定部位安裝有肯定數(shù)量的燃燒器管架、吊鉤等。爐管 爐管前一局部安置在對(duì)流段的稱為對(duì)流管，對(duì)流管內(nèi)物料被管外的高溫?zé)煹罋庖詫?duì)流方式進(jìn)展加熱并氣化，到達(dá)裂解反響溫度后進(jìn)入輻射管，故對(duì)流管又稱預(yù)熱管。爐管后一局部安置在輻射段的稱為輻射管通過(guò)燃料燃燒的高溫火焰產(chǎn)生的煙道氣爐墻輻射加熱將熱量經(jīng)輻射管管壁傳給物料，裂解反響在該管內(nèi)進(jìn)展，故輻射管又稱為反響管。圖1-3 裂解爐根本構(gòu)造 l-輻射段；2-垂直輻射管；3-側(cè)壁燃燒器；4-底部燃燒器﹔5-對(duì)流段；6-對(duì)流管的物料，然后經(jīng)煙道從煙囪排放。煙道氣和物料是逆向流淌的，這樣熱量利用更為合理。燃燒器性起著格外重要的作用，而且使?fàn)t體外形尺寸縮小，構(gòu)造緊湊、燃料消耗低，煙氣中NOX和側(cè)壁燒嘴聯(lián)合供熱。按所用燃料不同，又分為氣體燃燒器、液體〔油〕燃燒器和氣油聯(lián)合燃燒器。〔二〕管式裂解爐的爐型由于裂解爐管構(gòu)型及布置方式和燒嘴安裝位置及燃燒方式的不同多種，現(xiàn)列舉一些有代表性的爐型。魯姆斯裂解爐SRT〔Lummus〕19631965SRT－Ⅰ～Ⅵ型裂解爐，同的裂解原料有較大的敏捷性。SRT油化工公司和齊魯石油化工公司的乙烯生產(chǎn)裝置均承受此種裂解爐。凱洛格毫秒裂解爐超短停留時(shí)間裂解爐簡(jiǎn)稱USRT〔Kellogg〕60開發(fā)的一種爐型。1978年開發(fā)成功，在高裂解溫度下，使物料在爐管內(nèi)的停留時(shí)間縮短到0.00.1秒50100毫秒，所以也稱為毫秒裂解爐。管是一程，沒(méi)有彎頭，阻力降小，烴分壓低，因此乙烯收率比其它爐型高。我國(guó)蘭州石化公司承受此技術(shù)。USC超選擇性裂解爐簡(jiǎn)稱USC〔Stone&Webster〕公司在70年月開發(fā)的一種爐型，USC裂解技術(shù)是依據(jù)停留時(shí)間、裂解溫度和烴分壓條件的選擇，使生成的產(chǎn)品中乙烷等副產(chǎn)品較少，乙烯收率較高而命名的。短的停留時(shí)間和低的烴分壓使裂解反響具有良好的選擇性世界上很多石油化工廠都承受它來(lái)生產(chǎn)乙烯及其聯(lián)產(chǎn)品。KTI公司GKLindeLSCC2090院等單位對(duì)裂解爐技術(shù)進(jìn)展深入爭(zhēng)論和消化吸取高選擇性CBL裂解爐，并在遼化、齊魯石化、吉化、撫順石化、燕化、天津乙烯和中原乙烯9CBL－Ⅰ、CBL－Ⅱ、CBLCBL－Ⅳ型爐，主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與同期國(guó)際水平相當(dāng)。近年來(lái)，與Lummus公司合作開發(fā)了SL－Ⅰ和SL－Ⅱ型兩種大型裂解爐技術(shù)，并已投產(chǎn)，目前正在合作開發(fā)SL－Ⅲ型裂解爐技術(shù)?！踩沉呀膺^(guò)程對(duì)管式爐的要求對(duì)一共性能良好的管式爐來(lái)說(shuō)，主要有以下幾方面的要求：1、適應(yīng)多種原料的敏捷性所謂敏捷性是指同一臺(tái)裂解爐可以裂解多種石油烴原料。2、爐管熱強(qiáng)度高，爐子熱效率高由于原料升溫，轉(zhuǎn)化率增長(zhǎng)快，需要大量吸熱，所有效總熱負(fù)荷外，還有散熱損失、化學(xué)不完全燃燒損失、排煙損失等，損失越少，則爐子熱效率越高。3爐膛溫度分布均勻 其目的是消退爐管局部過(guò)熱所導(dǎo)致的局部結(jié)焦到達(dá)操作牢靠、運(yùn)轉(zhuǎn)連續(xù)、延長(zhǎng)爐管壽命。4生產(chǎn)力量大 裂解爐的生產(chǎn)力量一般以每臺(tái)裂解爐每年生產(chǎn)的乙烯量來(lái)表示為了適應(yīng)乙烯裝置向大型化進(jìn)展的趨勢(shì)各乙烯技術(shù)專利商紛紛推出大型裂解爐裂解爐大型化削減了各裂解裝置所需的爐子數(shù)量一方面降低了單位乙烯投資費(fèi)用削減了占地面積另一方面，裂解爐臺(tái)數(shù)削減，使散熱損失下降，節(jié)約了能量，便利了設(shè)備操作、治理，降低了乙烯的生產(chǎn)本錢、修理等費(fèi)用。目前運(yùn)行的單臺(tái)氣體裂解爐最大生產(chǎn)力量已到達(dá)21萬(wàn)噸，單臺(tái)液體裂解爐最大生產(chǎn)力量到達(dá)18～20萬(wàn)噸。5、運(yùn)轉(zhuǎn)周期長(zhǎng) 裂解反響不行避開地總有肯定數(shù)量的焦炭沉積在爐管管壁和急冷設(shè)備管壁上當(dāng)爐內(nèi)管壁溫度和壓力降到達(dá)允許的極限范圍值時(shí)必需停爐進(jìn)展清焦裂解爐投料后，其連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)操作時(shí)間，稱為運(yùn)轉(zhuǎn)周期，一般以天數(shù)表示。所以，減緩結(jié)焦速度，延長(zhǎng)爐子運(yùn)轉(zhuǎn)周期，同樣是考核一臺(tái)裂解爐性能的主要指標(biāo)。不同的乙烯生產(chǎn)技術(shù)對(duì)裂解爐要求不同要求。二、裂解氣急冷1.裂解氣的急冷從裂解爐出來(lái)的裂解氣是富含烯烴的氣體和大量的水蒸汽，溫度727～927℃，烯烴反響。直接接觸，急冷劑用油或水，急冷下來(lái)的油水密度相差不大，分別困難，污水量大，不能回驅(qū)動(dòng)裂解氣、乙烯、丙烯的壓縮機(jī)、汽輪機(jī)發(fā)電及高壓水泵等機(jī)械，同時(shí)終止二次反響。急冷，即油洗和水洗來(lái)降溫。裂解原料的不同，急冷方式有所不同，如裂解原料為氣體，則適合的急冷方式為“水急見(jiàn)圖1－42.急冷設(shè)備間接急冷的關(guān)鍵設(shè)備是急冷換熱器〔常以TLETLX。急冷換熱器與汽包所構(gòu)成0.1MPa800～900℃，進(jìn)入急冷換熱器后要在極短的時(shí)間〔一般在0.1下〕下降到350～600418.7MJ/(m2.h)左右。管外走高壓熱水，壓力約為11～12MPa320～326℃還有結(jié)焦問(wèn)題，所以生產(chǎn)中使用的不同類型的急冷鍋爐都是考慮這些特點(diǎn)來(lái)爭(zhēng)論和開發(fā)的，而與一般的換熱器不同。用一是將裂解氣連續(xù)降溫到40℃左右，二是將裂解氣中所含的稀釋蒸汽冷凝下來(lái)，并將油洗時(shí)沒(méi)有冷凝下來(lái)的一局部輕質(zhì)油也冷凝下來(lái)，同時(shí)也可回收局部熱量。三、裂解爐和急冷鍋爐的結(jié)焦與清焦1.裂解爐和急冷鍋爐的結(jié)焦上和急冷鍋爐換熱管的內(nèi)壁上。方局部熱阻大，導(dǎo)致反響管外壁溫度上升，一是增加了燃料消耗，二是影響反響管的壽命，同時(shí)破壞了裂解的最正確工況，故在爐管結(jié)焦到肯定程度時(shí)即應(yīng)準(zhǔn)時(shí)清焦。副產(chǎn)高壓蒸汽的回收，并加大急冷油系統(tǒng)的負(fù)荷。2．裂解爐和急冷鍋爐的清焦當(dāng)消滅以下任一狀況時(shí)，應(yīng)進(jìn)展清焦：裂解爐管管壁溫度超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)定值。裂解爐輻射段入口壓力增加值超過(guò)設(shè)計(jì)值。廢熱鍋爐出口溫度超過(guò)設(shè)計(jì)允許值，或廢熱鍋爐進(jìn)出口壓差超過(guò)設(shè)計(jì)允許值。清焦方法有停爐清焦和不停爐清焦法〔也稱在線清焦。停爐清焦法是將進(jìn)料及出口裂解氣切斷〔離線〕后，將裂解爐和急冷鍋爐停車拆開，分別進(jìn)展除焦，用惰性氣體和水蒸汽清掃管線，漸漸降低爐溫，然后通入空氣和水蒸汽燒焦。其化學(xué)反響為：C＋O→CO2 2C+HO→CO+H2 2CO+HO→CO+H2 2 2由于氧化〔燃燒〕反響是強(qiáng)放熱反響，故需參加水蒸汽以稀釋空氣中的氧的濃度慢燃燒速度。燒焦期間，不斷檢查出口尾氣的二氧化碳含量，當(dāng)二氧化碳濃度降至0.2%以750℃，以防燒壞爐管。3～4天時(shí)間，這樣會(huì)削減全年的運(yùn)轉(zhuǎn)日數(shù)，設(shè)備生產(chǎn)力量不能充分發(fā)揮?！踩巛p柴油等〔如乙烷〕〔焦已大部分被去除，再切換為原來(lái)的裂解原料。水蒸汽、氫氣清焦是定期將原料切換成水蒸汽、氫焦操作。不停爐清焦時(shí)間一般在24小時(shí)之內(nèi)，這樣裂解爐運(yùn)轉(zhuǎn)周期大為增加。相關(guān)鏈接：為削減結(jié)焦，國(guó)內(nèi)外承受的結(jié)焦抑制技術(shù)主要有：〔1〕承受結(jié)焦抑制劑 在裂解原料或稀釋蒸汽中參加防焦添加劑，主要是含硫的化合物，以鈍化爐管外表，削減自由基結(jié)焦的有效外表積，在爐管外表形成氧化層，延長(zhǎng)爐管結(jié)相關(guān)鏈接：為削減結(jié)焦，國(guó)內(nèi)外承受的結(jié)焦抑制技術(shù)主要有：〔1〕承受結(jié)焦抑制劑 在裂解原料或稀釋蒸汽中參加防焦添加劑，主要是含硫的化合物，以鈍化爐管外表，削減自由基結(jié)焦的有效外表積，在爐管外表形成氧化層，延長(zhǎng)爐管結(jié)焦周期。四、裂解工藝流程裂解工藝流程包括原料供給和預(yù)熱系統(tǒng)1－4原料油供給和預(yù)熱系統(tǒng)原料油從貯罐〔1〕經(jīng)換熱器〔3〕和〔4〕與過(guò)熱的急冷水和急冷油熱交換后進(jìn)入裂解毀爐管的危急。因此原料油泵須有備用泵及自動(dòng)切換裝置。裂解和高壓蒸汽系統(tǒng)預(yù)熱過(guò)的原料油入對(duì)流段初步預(yù)熱后與稀釋蒸汽混合到肯定溫度，然后進(jìn)入裂解爐輻射段〔5〕進(jìn)展裂解。爐管出口的高溫裂解氣快速進(jìn)入急冷換熱器〔6〕中，使裂解反響很快終止?！?冷換熱器〔6〕中，產(chǎn)生11MPa的高壓水蒸汽，從汽包送出的高壓水蒸汽進(jìn)入裂解爐預(yù)熱段470℃后供壓縮機(jī)的蒸汽透平使用。急冷油和燃料油系統(tǒng)從急冷換熱器〔6〕出來(lái)的裂解氣再去油急冷器〔8〕中用急冷油直接噴淋冷卻，然后與性氣體。裂解輕柴油從油洗塔〔9〕的側(cè)線采出，經(jīng)汽提塔〔13〕汽提其中的輕組分后，作為裂出重質(zhì)燃料油。自油洗塔釜采出的重質(zhì)燃料油，一局部經(jīng)汽提塔〔12〕汽提出其中的輕組分汽3，急冷油本身被冷卻后循環(huán)送至急冷器作為急冷介質(zhì)，對(duì)裂解氣進(jìn)展冷卻。解氣接觸后超過(guò)300℃時(shí)不穩(wěn)定，會(huì)逐步縮聚成易于結(jié)焦的聚合物，二是不行避開地由裂解管、急冷換熱器帶來(lái)的焦粒。因此在急冷油系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置6mm濾網(wǎng)的過(guò)濾器1，并在急冷器油噴嘴前設(shè)較大孔徑的濾網(wǎng)和燃料油過(guò)濾器〔16〕圖1－4輕柴油裂解工藝流程1－原料油貯罐；2－原料油泵；3，4－原料油預(yù)熱器；5－裂解爐；6－急冷換熱器；7－氣包；8－急冷器；9－油洗塔；10－急冷油過(guò)濾器；11－急冷油循環(huán)泵；12－燃料油汽提塔；13－裂解輕柴油汽提塔；14－1516－燃料油過(guò)濾器；17－水洗塔；1819－急冷水循環(huán)泵；20－汽油回流泵；21－工藝水泵；222324－再沸器；25－稀釋蒸汽發(fā)生器給水泵；26，27－預(yù)熱器；28－稀釋蒸汽發(fā)生器汽包；29－分別器；30－中壓蒸汽加熱器；31－急冷油換熱器；32－排污水冷卻器；33，34－急冷水冷卻器QW－急冷水；CW－冷卻水；MSLS－低壓水蒸氣；QO－急冷油；BW－鍋爐給水；GO－輕柴油；FO－燃料油急冷水和稀釋水蒸汽系統(tǒng)〔〔1，凝下來(lái)。冷凝下來(lái)的油水混合物由塔釜引至油水分別器1，分別出的水一局部供工藝加熱用，冷卻后的水再經(jīng)急冷水換熱器〔33〕和〔34〕冷卻后，分別作為水洗塔〔17〕的塔頂21〕經(jīng)過(guò)濾器2〕送入汽提塔2，將工藝水中的輕烴汽提回水洗塔1，保證塔釜中含油少于100ppm。此工藝水由稀釋水蒸