分析烃类热裂解实际操作影响因素.ppt

2.炉管：对流管、辐射管 　炉管前一部分安置在对流段的称为对流管，对流管内物料被管外的高温烟道气以对流方式进行加热并气化，达到裂解反应温度后进入辐射管，故对流管又称为预热管。 炉管后一部分安置在辐射段的称为辐射管，通过燃料燃烧的高温火焰、产生的烟道气、炉墙辐射加热将热量经辐射管管壁传给物料，裂解反应在该管内进行，故辐射管又称为反应管。 炉管工艺流程 在管式炉运行时，裂解原料的流向是先进入对流管，再进入辐射管，反应后的裂解产物离开裂解炉经急冷段给于急冷。 燃料在燃烧器燃烧后，则先在辐射段生成高温烟道气并向辐射管提供大部分反应所需热量。然后，烟道气再进入对流段，把余热提供给刚进入对流管内的物料，然后经烟道从烟囱排放。烟道气和物料是逆向流动的，这样热量利用更为合理。 THE END 分析烃类热裂解的操作影响因素 裂解温度、 停留时间、 压力及稀释蒸汽用量 一、裂解温度 裂解是吸热反应，需要在高温下才能进行。温度越高对生成乙烯、丙烯越有利，但对烃类分解成碳和氢的副反应（即二次反应反应 ）也越有利。 提高反应温度，有利于提高一次反应对二次反应的相对速率，有利于乙烯收率的提高。 乙烷转化率及乙烯收率的关系 86.0 89.4 按分解乙烷计的乙烯产率，% 34.4 14.8 乙烷单程转化率，% 0.0278 0.0278 停留时间，秒 871 832 温度℃ 理论上烃类裂解制乙烯的最适宜温度一般在750～900℃之间。 裂解温度 ＜ 750 ℃ 生成乙烯的可能较小 ＞750 ℃ 生成乙烯的可能性较大， 750 ～ 900℃ 温度愈高，反应的可能性愈大，乙烯的产率愈高。 ＞ 900℃ 生焦生碳反应 二、停留时间 停留时间是指裂解原料由进入裂解辐射管到离开裂解辐射管所经过的时间。即反应原料在反应管中停留的时间。停留时间一般用τ来表示，单位为秒。 选择合适的停留时间 如果裂解原料在反应区停留时间太短，大部分原料还来不及反应就离开了反应区，原料的转化率很低，这样就增加了未反应原料的分离、回收的能量消耗； 原料在反应区停留时间过长，对促进一次反应是有利的，故转化率较高，但二次反应更有时间充分进行，一次反应生成的乙烯大部分都发生二次反应而消失，乙烯收率反而下降。 同时二次反应的进行，生成更多焦和碳，缩短了裂解炉管的运转周期，既浪费了原料，又影响正常的生产进行。 停留时间对乙烷转化率和乙烯收率的影响 温度℃ 832 832 停留时间，秒 0.0278 0.0805 乙烷单程转化率，% 14.8 60.2 按分解乙烷计的乙烯收率，% 89.4 76.5 停留时间的选择主要取决于裂解温度 当停留时间在适宜的范围内，乙烯的生成量较大，而乙烯的损失较小，即有一个最高的乙烯收率称为峰值收率。 1－843℃； 2－816℃； 3－782℃ 不同的裂解温度，所对应的峰值收率不同，温度越高，乙烯的峰值收率越高，相对应的最适宜的停留时间越短，这是因为二次反应主要发生在转化率较高的裂解后期，如控制很短的停留时间，一次反应产物还没来得及发生二次反应就迅速离开了反应区，从而提高了乙烯的收率。 三、裂解反应的压力 1.压力对平衡转化率的影响 C3H8 CH4+C2H4 1体积 1体积 1体积 烃类裂解的一次反应是分子数增加的反应，降低压力对反应平衡向正反应方向移动是有利的。 降低压力对烃的裂解是有利的 对于反应后气体体积增大的可逆反应，降低压力有利于反应向正方向进行，即有利于提高乙烯的平衡产率。相反，聚合、缩合、生焦等二次反应，都是体积缩小的反应，降低压力可以抑制这些反应的进行，即减轻了生焦的速度。因此，降低压力对烃的裂解是有利的。 2.稀释剂的降压作用 思考 在生产中能不能直接采用减压操作？为什么？怎么办？ 添加惰性稀释剂以降低烃分压 工业上常用的办法是在裂解原料气中添加稀释剂以降低烃分压，而不是降低系统总压。 稀释剂可以是惰性气体（例如氮）或水蒸汽。工业上都是用水蒸汽作为稀释剂 。 稀释剂的作用 稀释剂不仅起到降低烃分压的明显作用，而且还可提高管内裂解气体的速度，减少生焦反应的发生，有利于炉管传热和保护炉管的寿命。 水蒸汽作为稀释剂的优点 （1）易于从裂解气中分离　水蒸汽在急冷时可以冷凝，很容易就实现了稀释剂与裂解气的分离。 （2）可以抑制原料中的硫对合金钢管的腐蚀 （3）可脱除炉管的部分结焦　水蒸汽在高温下能与裂解管中沉淀的焦碳发生如下反应： C + H2O → H2 + CO　，使固体焦碳生成气体随裂