裂解法制乙烯(一)
來源: 煤化工設計
時間:2018-02-23 11:21
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現如今,生產乙烯的來源主要有:(1)傳統的石油路線——裂解法(蒸汽熱裂解與催化裂解);(2)新型煤化工路線(MTO/MTP)。
這期主要介紹熱裂解法制備乙烯。
工業上蒸汽裂解的主要目的是制取乙烯,且副產其他低碳烯烴(丙烯、丁二烯)以及苯、甲苯、二甲苯等輕質芳烴,另外還生成少量重質芳烴。蒸汽裂解是吸熱反應,通常在管式加熱爐內進行:原料和水蒸氣經預熱后入加熱爐爐管,被加熱至750~900℃,發生裂解,進入急冷鍋爐,迅速降溫,再去急冷器,和深冷分離裝置(-100℃以下),先后獲得各種裂解產品。蒸汽裂解是生產乙烯、丙烯等低分子烯烴的主要方法,是強大的石油化學工業的基礎。
1原料來源
裂解原料的來源主要有兩個方面,一是天然氣加工廠的輕烴,如乙烷、丙烷、丁烷、天然汽油等,二是煉油廠的加工產品,如煉廠氣、汽油、煤油、柴油、重油、渣油等。
2核心部分
2.1裂解爐部分
裂解爐部分是整個裂解反應的核心,裂解反應在此發生,轉化率和收率的大小均由此部分決定。裂解爐主要有:魯姆斯公司SRT爐型、美國斯通-韋伯斯特公司、USC爐林德--西拉斯LSCC裂解爐、美國凱洛格公司和日本出光石油化學公司USRT爐等。
在烴類的熱裂解過程種,一般應加入過熱水蒸氣作為稀釋劑,其作用如下:
a.可有效降低烴的分壓,利于裂解反應進行,增加乙烯收率。
b.水蒸氣熱容較大,能對爐管溫度起穩定作用,在一定程度上保護了爐管。
c.與產物容易分離,對裂解氣質量無影響,水蒸氣便宜易得。
d.可以抑制原料中的硫對合金鋼的反應管的腐蝕作用。
e.水蒸氣通過下列反應清除裂解管中的焦碳,實際上起了爐管清焦的作用。
C+H2O→H2+CO
f.水蒸汽對金屬管表面起一定氧化作用,使金屬表面的鐵、鉬成為氧化物薄膜、減少了鐵和鉬對烴類氣體分解生碳的催化作用。
2.2急冷熱交換系統
作用:防止有害的二次反應,產生高壓蒸汽。裂解產物急冷后溫度為450℃~550℃;產生高壓蒸汽的溫度為326℃,壓力為12.1MPa。
2.3急冷-分餾系統
作用:把裂解產物進一步急冷,并通過精餾,分離為各個產品餾分。
分餾塔:將裂解產物分離成三個餾分,重餾分(裂解燃料油)、瓦斯油及汽油、裂解氣。
水冷塔:直接水冷將汽油及水蒸氣冷凝下來,未凝的裂解氣去后續裝置分離。
汽油汽提塔:將從水冷塔底部的汽油中的低于C4的烴從塔頂分離出來,塔底出裂解汽油。
2.4稀釋水蒸氣發生系統
作用:凈化稀釋水蒸氣的凝液,冷凝水用來發生水蒸氣循環使用。
工藝水汽提塔:將稀釋水蒸氣凝液中少量的烴汽提出來,塔底為不含烴的水,作為蒸汽發生器的給水。
3裂解特點
烴類的裂解過程有如下特點:
①強吸熱反應,且需在高溫下進行,反應溫度一般高于750℃;
②為避免二次反應發生,反應時間越短越好;
③烴類裂解反應為分子數增加的反應,烴的分壓越低越好;
④反應產物是一復雜的混合物,除了氣體和液體產物外,尚有固體產物焦的生成。
工藝上要實現在短的時間內將原料迅速加熱至所需溫度,并供給大量裂解反應所須的熱量等要求,關鍵在于采用合適的裂解方法和選擇先進的裂解設備。
4管式爐裂解法的優缺點
4.1優點
(1)爐型結構簡單,操作容易,便于控制,能連續生產.
(2)乙烯、丙烯收率較高,產物濃度高。
(3)動力消耗小,熱效率高,裂解氣和煙道氣的余熱大部分可以設法回收。
(4)原料的適用范圍隨著裂解技術的進步已日漸擴大。
(5)可以多爐組合而大型化生產。
4.2缺點
(1)對重質原料的適應性還有一定的限制,重質原料易結焦,運轉周期短,裂解深度低,經常性的清焦操作縮短了有效生產時間。
(2)按高溫短停留時間和低烴分壓的工藝要求,勢必增大爐管的表面熱強度,要求有耐高溫的合金材料和鑄管技術,增加了設備的投資。
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