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烃类裂解设备与工艺教学资料.doc

发布:2017-12-13约9.52千字共31页下载文档
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烃类裂解设备与工艺 (一) 管式裂解炉  管式裂解炉主要由炉体和裂解管两大部分组成。  炉体用钢构体和耐火材料砌筑,分为对流室和辐射室.  原料预热管及蒸汽加热管安装在对流室内,裂解管布置在辐射室内。  在辐射室的炉侧壁和炉顶或炉底安装了一定数量的烧嘴(燃料喷嘴、火嘴等)。  由于裂解管布置方式和烧嘴安装位置及燃烧方式的不同,管式炉的炉型有多种。  早年使用裂解管水平布置的方箱式炉,由于热强度低,裂解管受热弯曲,耐热吊装件安装不易,维修预留地大等原因,已被淘汰。  近年各国竞相发展垂直管双面辐射管式裂解炉,炉型各具特色,其中美国炉姆斯公司开发的短停留时间裂解炉采用的国家较多。 1. 鲁姆斯SRT—Ⅲ型炉(Lummus Short Residence Time—Ⅲ Type )  SRT型炉,即短停留时间裂解炉,是60年代开发的,最先为SRT—Ⅰ型,后为SRT—Ⅱ型。近来发展到SRT—Ⅲ、SRT—Ⅳ、SRT—V、SRT—VI型等。  SRT各型裂解炉外形大体相同,而裂解炉的管径及排布方法则不相同:Ⅰ型为均径管,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型为变径管。  炉型示意图见图1-10,SRT—Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型工艺特性见表1-18。  从炉型和炉管工艺特性的变化,可以看到裂解技术的进步: 1) 实现了高温、短停留时间、低烃分压的原理  为了在短停留时间内使原料能迅速升到高温进行裂解反应,必须有高热强度的辐射炉管,因此采用双面辐射的单排管,能最大限度的接收辐射热量。  最初使用的SRT-I型裂解炉,炉管是均径的。  采用均径炉管的主要缺点:   ①反应初期通热量小;   ②采用均径炉管不适用于体积增大的反应(后部阻力大,烃分压大);   ③停留时间长,有利于二次反应,乙烯收率降低;   ④容易结焦,操作周期缩短。  SRT—Ⅱ型炉采用变径炉管,克服了上述缺点。管径排列为4-2-1-1-1-1,管径先细后粗。  小管径有利于强化传热(传热面积增大),使原料迅速升温,缩短停留时间。  管裂后部管径变粗,有利于减少△P,降低烃分压,减少二次反应的发生,二次反应的焦量也减少,不会很块阻塞管道和炉管,因而延长操作周期,提高乙烯收率。  SRT—Ⅰ型和SRT—Ⅱ型的管内气体温度分布及烃分压见图1-11及图1-12。  显然,达到同样的出口温度时SRT—Ⅱ型比SRT—Ⅰ型的停留时间要短,烃分压小,因而,SRT—Ⅱ型比SRT—Ⅰ型得乙烯收率提高2%(质量)。  SRT—Ⅲ型吸收SRT—Ⅱ型的经验,进一步缩短停留时间。为此,将管组后部减为2程,即4-2-1-1,这一改进的关键是开发了新的管材HP-40,炉管耐热温度更高,因而提高了炉管的表面热强度,加大了热通量,使裂解原料更进一步升温,进一步提高了乙烯收率。  SRT—Ⅲ型炉的对流段预热管布置更合理(见图1-13),充分利用了低温位的热源,用以加热原料、锅炉、高压蒸气等,使烟出口温度从SRT—Ⅱ型的180~200℃降到130~140℃,加热炉的热效率提高93.5%。  近年来,鲁斯公司又推出了SRT-IV、SRT-V、SRT-VI型等,其炉型结构与SRT—Ⅲ型差异不大,但在工艺流程上采用了燃气透平,从而大大降低了能耗。  SRT—Ⅳ、Ⅲ型都采用计算机控制,使裂解炉工矿更稳定,能在最佳工艺条件下操作,能保持裂解炉的最该生产能力。 2) 更合理的炉型结构 ① 辐射室底部侧壁均有均匀分布的加热烧嘴,使炉管周边温的分布更均匀,炉管上下温差较小; ② 炉管能上下自由伸长缩短,不因温度效应而变形; ③ 炉管吊装件埋在上部隔热层内,避免高温辐射; ④ 炉顶上部预留空间,利于检修换管,不占地面; ⑤ 在裂解管出口上方即接装急冷换热器,使裂解气更快急冷,以减少二次反应发生的机会。 2. 凯洛格毫秒裂解炉和分区裂解炉 (1) 凯洛格毫秒裂解炉(Milli Second Furnace)(简称MSF)  毫秒裂解炉停留时间为0.05~0.1s秒,为一般裂解炉停留时间的1/4~1/6。  毫秒裂解炉的乙烯收率较高。以石脑油为例,当以石脑油为裂解原料时,乙烯单程收率提高到32~34.4%(质量),而短时间裂解炉(SRT型裂解炉)乙烯单程收率只有28%左右。  毫秒裂解炉系统如图1-14所示,炉管装置见图1-15。  毫秒裂解炉的特点: ① 管径细,热通量大,裂解温度高; ② 阻力降小(单管程); ③ 烃分压低; ④ 停留时间短; ⑤ 乙烯收率高。   表1-19给出了毫秒裂解炉与短时间停留炉在相同裂解温度时,乙烯和燃料油收率比较。      表1-19 乙烯单程收率比较 项目 石脑油 轻柴油 重柴油 短停留时间炉 毫秒炉 短停留时间炉 毫秒炉 短停留时间炉 毫秒炉 C2H4 28.6 32.2 24.4 27.0 19.5 21.6
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