化学工艺学教案11(化工12本)-胡江良.doc

化学工艺学 课程教案 课次 11 课时 2 课 型 （请打√） 理论课√ 讨论课□ 实验课□ 习题课□ 其他□ 授课题目（教学章、节或主题）： 第4章 烃类热裂解 4.3 裂解管式炉裂解工艺；4.4 热裂气净化与分离 教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）： 1.熟悉烃类的裂解过程的特点； 2.了解裂解炉的发展历程； 3.理解裂解气的急冷方法； 4.熟悉裂解气的预分离的作用及裂解工艺流程； 5.熟悉裂解气的组成、分离要求、分离净化方法。 6.熟悉裂解气深冷分离的流程。 教学重点及难点： 重点：烃类裂解过程的特点，SRT型管式炉的特点、裂解气预分馏的作用、裂解气分离的方法和流程。 难点：SRT型裂解炉的优化及改进措施。 教 学 基 本 内 容 方法及手段 4.3 裂解管式炉裂解工艺（1学时） 烃类的热裂解过程特点： ①烃类热裂解是吸热反应；②烃类热裂解需在高温下进行，反应温度一般在750℃以上；③为了避免烃类热裂解过程中二次反应发生，反应停留时间很短，一般在0.05～1s之间；④烃热裂解反应是分子数增加的反应，烃低压有利于原料分子向产物分子的反应平衡方向移动；⑤裂解反应产物是复杂的混合物，除了裂解气和液态烃之外，尚有固体产物焦生成。 热裂解工艺要实现在短时间内将原料迅速加热到所需温度，并供给大量裂解反应所需的热量等要求，关于在于采用合适的裂解方法和选择先进的裂解设备。 裂解供热方式有直接供热和间接供热两类。到目前为止，间接供热的管式裂解法仍然是世界各国广泛采用的方法。 管式裂解技术的反应设备是裂解炉，它是乙烯装置的核心，又是挖掘节能潜力的关键设备。 4.3.1烃类管式裂解炉 1、20世纪40年代美国首先建立了管式裂解炉裂解乙烯的工业装置； 2、20世纪50年找到了高温—短停留时间的技术措施，可以大幅提高乙烯收率； 3、60年代初期 SRT-Ⅰ型炉（短停留时间裂解炉） 双辐射立管 实现了高温、短停留时间 4、60年代中期 SRT-Ⅱ型炉 分叉变径炉管 降低烃分压 5、70年代中期 SRT-Ⅲ型炉 材质 炉内管排增加 提高热强度 提高生产 能力 6、80年代 SRT-Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ型炉 多分支变径管 带内翅片2程 停留时间缩短 降低管内热阻 延长清焦周期 4.3.1.1 鲁姆斯SRT型裂解炉（短停留时间裂解炉） ①炉型 鲁姆斯SRT型裂解炉为单排双辐射立管式裂解炉， ②炉管结构 为进一步缩短停留时间并相应提高裂解温度，鲁姆斯公司在20世纪80年代相继开发了SRT-Ⅳ和SRT-Ⅴ型裂解炉，其辐射盘管为多支变径管，管长进一步缩短。 鲁姆斯SRT型裂解炉的炉管做了如下变革：由长变短、分支变径、先细后粗、程数变小、排列方式改变、管材变化等。 4.3.1.2 SRT型裂解炉的优化及改进措施 裂解炉设计开发的根本思想是提高裂解过程的选择性和设备的生产能力。根据烃类热裂解的热力学和动力学分析，提高反应温度、缩短反应时间和降低烃分压是提高裂解过程选择性的主要途径。 短停留时间和适宜的烃分压以及高选择性使清焦周期加长则是提高设备生产效率的关键所在。 在众多改进措施中，辐射盘管的设计是决定裂解选择性、提高烯烃收率、提高对裂解原料适应性的关键。改进辐射盘管的结构成为管式裂解炉技术发展中最核心的部分。 改进辐射盘管金属材质是适应高温-短停留时间的有效措施之一； 改进辐射盘管的结构。 4.3.1.3 其他管式炉 超选择性裂解炉（USC) 单排双面辐射多组变径炉管 出口与在线USX直接相连接 毫秒炉（USRT) 直径较小的单程直管 混合管裂解炉(LSCC) 单双排混合型变径炉管 4.3.2裂解气的急冷、急热换热器及清焦 从裂解炉出来的裂解气含有烯烃和大量蒸气，温度为727～927℃。烯烃反应性很强，若任它们在高温下长时间停留，仍会继续发生二次反应，引起结焦、烯烃收率下降及生成经济价值不高的副产物，因此需要将裂解炉出口高温裂解气尽快冷却，以终止其裂解反应。 4.3.2.1裂解气的急冷 急冷的方法有两种：一种是直接急冷，一种是间接急冷。 （1）直接急冷 根据冷却介质的不同，直接急冷可分为水直接急冷和油直接急冷。 （2）间接急冷 高温裂解气温度在800～900℃左右，在急冷降温过程中要释放出大量热，是一个可利用的热源，为此可用换热器进行间接急冷，回收部分热量发生蒸气，以提高裂解炉的热效率，降低成本。用此目的换热器称为急冷换热器。 4.3.2.2急冷换热器 急冷换热器是裂解气和高压水经列管式换热器间接换热并使裂解气骤冷的重要设备，也是裂解装置中五大关键设备之一（裂解炉、急冷换热器