化工装置工艺操作与控制资料讲解.ppt

* * * * * * * * * (1)表观停留时间表观停留时间tB 定义如下 式中VR . S. L—分别为裂解反应器容积，裂解管截面积及管长; V—单位时间通过裂解炉的气体体积。 表观停留时间表述了裂解管内所有物料(包括稀释蒸汽)在管中的停留时间。 * 《化工装置工艺操作与控制》 * (2)平均停留时间tA 定义如下 式中av—体积增大率，是转化率、温度、压力的函数; V—原料气的体积流量。 式中V`—原料气在平均反应温度和平均反应压力下的体积流量; av—最终体积增大率。 * 《化工装置工艺操作与控制》 * 注意 从裂解反应动力学可以看出，对给定原料而言，裂解深度(转化率)取决于裂解温度和停留时间。 然而，在相同转化率下可以有各种不同的温度--停留时间组合。因此，相同裂解原料在相同转化率下，由于温度--停留时间不同，所得产品收率并不相同。 * 《化工装置工艺操作与控制》 * 高温-短停留时间 最佳组合 石脑油裂解时乙烯收率与温度和停留时间的关系 温度-停留时间效应对石脑油产物分布关系 温度-停留时间对产品收率的影响可以概括如下。表1-3 ①高温裂解条件有利于裂解反应中一次反应的进行，而短停留时间又可抑制二次反应的进行。 ②高温-短停留时间可以抑制芳烃生成的反应，所得裂解汽油的收率相对较低。 ③高温-短停留时间将使裂解产品中烯烃收率明显增加，并使乙烯/丙烯比及C4中的双烯烃/单烯烃的比增大。 * 《化工装置工艺操作与控制》 * 1.2.4烃分压与稀释剂 烃裂解的一次反应是分子数增多的过程，对于脱氢可逆反应，降低压力对提高乙烯平衡组成有利(断链反应因是不可逆反应，压力无影响)。 烃聚合缩合的二次反应是分子数减少的过程，降低压力对提高二次反应产物的平衡组成不利，可抑制结焦过程。 * 《化工装置工艺操作与控制》 * 压力对裂解反应的影响 化学平衡 △n0时: 增大反应压力，Kx上升，平衡向生成产物方向移动 △n0时: 增大反应压力， Kx下降，平衡向原料方向移动 生成烯烃的一次反应 △n0 烃聚合缩合的二次反应 △n0 化学平衡分析 降低压力 有利于提高乙烯平衡组成 有利于抑制结焦过程 压力对裂解反应的影响 动力学分析 烃类聚合和缩合的二次反应多是高于一级的反应 一次反应多是一级反应 压力对裂解反应的影响 压力不能改变反应速度常数，但降低压力能降低反应物浓度 降低压力可增大一次反应对于二次反应的相对速度，提高一次反应选择性 反应速率分析 压力对裂解过程中一次反应和二次反应的影响 压力不能改变反应速率常数k，但降低压力能降低反应物浓度，所以对一次反应、二次反应都不利。 但反应的级数不同影响有所不同，压力对高于一级的反应的影响比对一级反应的影响要大得多， 也就是说降低压力可增大一次反应对于二次反应的相对速率，提高一次反应选择性。 * 《化工装置工艺操作与控制》 * 所以降低压力可以促进生成乙烯的一次反应，抑制发生聚合的二次反应，从而减轻结焦的程度。 * 《化工装置工艺操作与控制》 * 目的：降低烃分压 稀释剂种类：水蒸气、氢气、惰性气体 优点：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 稀释剂 稀释剂理论上可采用水蒸气、氢或任一种惰性气体，但目前较为成熟的裂解方法，均采用水蒸气作稀释剂，其原因如下。 * 《化工装置工艺操作与控制》 * ①裂解反应后通过急冷即可实现稀释剂与裂解气的分离，不会增加裂解气的分离负荷和困难。 ②水蒸气热容量大，可以起到稳定温度的作用，保护炉管防止过热。 ③抑制裂解原料所含硫对镍铬合金炉管的腐蚀。 ④脱除积碳，炉管的铁和镍能催化烃类气体的生碳反应。 * 《化工装置工艺操作与控制》 * 易分离 热容量大，使系统有较大的热惯性 抑制硫对镍铬合金炉管的腐蚀 脱除结碳，抑制铁镍的催化生碳作用 稀释比？ 水蒸汽作稀释剂的优势 1.2.5裂解深度 裂解深度是指裂解反应的进行程度。由于裂解反应的复杂性，很难以一个参数准确地对其进行定量的描述。根据不同情况，常常采用如下一些参数衡量裂解深度。 * 《化工装置工艺操作与控制》 * * 《化工装置工艺操作与控制》 * 1. 3管式裂解炉及裂解工艺过程 1. 3. 1管式裂解炉 20世纪30年代就开始研究。 20世纪40年代美国首先建立工业装置。 20世纪50年代后，高温短停留时间的技术 20世纪60年代初期，SRT- I型炉。 20世纪60年代中期，SRT- II型炉。 20世纪70年代中期， 炉管材料HP-40 * 《化工装置工艺操作与控制》 * * 《化工装置工艺操