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第5章 乙烯裂解 本章主要内容 5.1 乙烯装置的主要生产原料 5.2 裂解流程及裂解炉 5.3 裂解产物的深冷分离 5.4 乙烯装置的主要产品 5.5 乙烯工业采用的几个重要技术 引言 石油化学工业是国民经济的基础工业,是重要的原材料工业。 乙烯生产技术是石油化工的核心技术，乙烯装置是石油化工的核心装置。 乙烯的技术水平、产量、规模标志着一个国家石油化学工业发展水平。 乙烯装置生产的 三烯---乙烯、丙烯、丁二烯 三苯---苯、甲苯、二甲苯 是其它有机原料和三大合成材料的基础原料。 由上表可以看出，世界乙烯生产能力每年以1%～4%的速度递增。 我国乙烯产量以11.6％的速度递增，如果将每年进口的乙烯衍生物折算成乙烯量，乙烯递增量则达30％。 按2005年统计，我国乙烯产量（698.8万吨）只占世界乙烯产量（11733万吨）约6％，而我国人口占世界人口的20％。 我国自从60年代引进乙烯装置以来，特别是70年代先后从国外引进一批技术先进、规模较大的乙烯装置，在北京燕山、大庆、齐鲁、南京杨子、上海等地分别建成了年产30万吨乙烯装置，到21世纪初，已大都扩建成60～100万吨/年的规模，总产量已达约600万吨/年以上。以下是我国乙烯生产能力在60万吨以上的企业。 我国乙烯生产能力在60万吨以上的企业 我国已经获批建设的大型乙烯项目 5.1 乙烯装置的主要生产原料 裂解原料的来源主要有两个方面，一是天然气加工厂的轻烃，如乙烷、丙烷、丁烷、天然汽油等，二是炼油厂的加工产品，如炼厂气、汽油、煤油、柴油、重油、渣油等。 （一）轻烃 天然气： 蕴藏在地层深处的可燃性气体，主要组成：甲烷（占85~95%）、乙烷、丙烷等低分子量烷烃，少量CO2、N2、H2S等非烃成分。 5.2 裂解流程及裂解炉5.2.1 裂解反应 C6H12 5.2.2 乙烯裂解装置工艺流程 管式裂解炉 鲁姆斯公司SRT 炉型 美国斯通－韦伯斯特公司 USC炉 林德－西拉斯LSCC裂解炉 美国凯洛格公司和日本 出光石油化学公司 USRT炉 裂解特点 5.3 裂解产物的深冷分离 组成 烃类： CH4、C2H2、C2H4、C2H6、 C3H4、C3H6、C3H8、 C4、C5、C6～204℃馏分 非烃类： H2 、H2O、CO、CO2、H2S 5.3.2 裂解气分离方法 油吸收 5.3.3 深冷分离过程组成 （一） 压缩和制冷 加压 提高组分的沸点 提高操作温度 （1）多级压缩 段间净化分离 （2）制冷系统 单级制冷循环四个基本过程 单级制冷循环组成 制冷剂的选择 制冷实例 制冷 （3）热泵 热泵流程与一般制冷流程 热泵流程说明 （二）裂解气的净化 （1）酸性气体的脱除 酸性气体的危害 方法 碱洗法 乙醇胺法 碱洗法脱除酸性气体 CO2 +2NaOH → Na2CO3 + H2O H2S +2NaOH →Na2S+2H2O NaOH吸收剂不可再生 碱洗工艺流程图 碱洗塔 乙醇胺法脱除酸性气原理 乙醇胺法脱除酸性气 特点：吸收剂可以循环使用 工艺组成：吸收、解吸 乙醇胺法工艺 醇胺法与碱洗法比较 （2）脱水 （干燥） 脱水原因 水分在低温下结冰 加压和低温条件下，可与烃生成白色结晶的水合物如：CH4·6H2O，C2H6·7H2O 水合物和冰会积累而造成设备和管道的堵塞现象 脱水方法 常用方法：吸附法 常用吸附剂比较 分子筛 几种常用分子筛吸附剂 具有选择性多孔，小于孔径的分子通过,被吸附.极性分子易于吸附表面积大，适合深度干燥 吸附与脱附条件 固定床吸附操作 吸附剂不动； 流体相连续输入； 吸附剂逐层饱和 生产实际 尝试画出流程： 提示： 两个干燥剂罐并联串联？ 控制阀如何设置？ 再生时如何实现温升 如何实现再生后的重新使用？ 典型的两个吸附器轮流操作的流程图 （3）炔烃脱除 炔烃脱除方法 方法： 溶剂吸收法 催化加氢法 溶剂吸收法 乙烯装置的大型化，裂解温度高, 停留时间短，乙炔增加 石脑油为原料的300 kt/a乙烯装置，常规裂解回收乙炔量约6700t/a，毫秒炉裂解回收乙炔量可达11500t/a 催化加氢脱炔 C2H2+H2 C2H4 C2H2+2H2 C2H6 C2H4+H2 C2H6 mC2H2+ nC2H4 低聚物 催化加氢的原因 乙烯加氢转化为乙烷的化学平衡常数大于乙炔加氢转化为乙烯的反应。 后加氢 裂解气分离出C2馏分和C3馏分后，对