化学工艺学教案11(化工12本)-胡江良

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1、化学工^弟课程教案课次11课时2课型（请打V）理论课“讨论课口实验课口习题课口其他口授课题目（教学章、节或主题）：第4章姪类热裂解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•熟悉桂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、分离耍求、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：坯类裂解过程的特点，SRT型管式炉的特点、裂解气预分谓的作用、裂解气分离的方法和流程。难

2、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）坯类的热裂解过程特点：①姪类热裂解是吸热反应；②坯类热裂解需在高温下进行，反应温度一般在750°C以上；③为了避免坯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〜IsZ间；④坯热裂解反应是分了数增加的反应，坯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，除了裂解气和液态坯之外，尚冇固体产物焦生成。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，并供给大最裂解反应所需的热最等要求，关于在于采

3、用合适的裂解方法和选择先进的裂解设备。裂解供热方式冇直接供热和间接供热两类。到冃前为止，间接供热的管式裂解法仍然是世界各国广泛采用的方法。讲解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。431坯类管式裂解炉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年找到了高温一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年代屮期SRT-II型炉分叉变径炉管降低坯分压5、70年代中期SR

4、T-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和应提高裂解温度，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.

5、2SRT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。根据姪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炷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炷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。在众多改进措施屮，辐射盘管的设计是决定裂解选择性、提高烯泾收率、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。①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；②改进辐射盘管的结构。4.3.1.3其他管式

6、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來的裂解气含有烯坯和大量蒸气，温度为727〜927°Co烯坯反应性很强，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、烯桂收率卜•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

7、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°C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，降低成木。用此目的换热器称为急冷换热器。4.322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Z—（裂解炉、急冷换热器、裂解气压缩机、乙烯压缩机和丙烯压缩机），它使裂解气在极短的时间（0.01〜0.1S）内温度从800°C下降至露点附近。为了

8、减少结焦，一、在增大裂解气在急冷换热器中的线速度，以避免返混使停留时间过长，造成二次反应；二是必须控制急冷换热器岀口温度,要求裂解气在急冷换热器中冷却温度不低于露点，如果冷却到露点以下，在急冷换热器管壁上形成缓慢流动的液膜，既影响传热，又因停阳时间