裂解法制乙烯（一）

现如今，生产乙烯的来源主要有：（1）传统的石油路线——裂解法（蒸汽热裂解与催化裂解）；（2）新型煤化工路线（MTO/MTP）。

这期主要介绍热裂解法制备乙烯。

工业上蒸汽裂解的主要目的是制取乙烯，且副产其他低碳烯烃（丙烯、丁二烯）以及苯、甲苯、二甲苯等轻质芳烃，另外还生成少量重质芳烃。蒸汽裂解是吸热反应，通常在管式加热炉内进行：原料和水蒸气经预热后入加热炉炉管，被加热至750~900℃，发生裂解，进入急冷锅炉，迅速降温，再去急冷器，和深冷分离装置(-100℃以下)，先后获得各种裂解产品。蒸汽裂解是生产乙烯、丙烯等低分子烯烃的主要方法，是强大的石油化学工业的基础。

1原料来源

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。

2核心部分

2.1裂解炉部分

裂解炉部分是整个裂解反应的核心，裂解反应在此发生，转化率和收率的大小均由此部分决定。裂解炉主要有：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炉等。

在烃类的热裂解过程种，一般应加入过热水蒸气作为稀释剂，其作用如下：

a.可有效降低烃的分压，利于裂解反应进行，增加乙烯收率。

b.水蒸气热容较大，能对炉管温度起稳定作用，在一定程度上保护了炉管。

c.与产物容易分离，对裂解气质量无影响，水蒸气便宜易得。

d.可以抑制原料中的硫对合金钢的反应管的腐蚀作用。

e.水蒸气通过下列反应清除裂解管中的焦碳，实际上起了炉管清焦的作用。

C+H₂O→H₂+CO

f.水蒸汽对金属管表面起一定氧化作用，使金属表面的铁、钼成为氧化物薄膜、减少了铁和钼对烃类气体分解生碳的催化作用。

2.2急冷热交换系统

作用：防止有害的二次反应，产生高压蒸汽。裂解产物急冷后温度为450℃～550℃；产生高压蒸汽的温度为326℃，压力为12.1MPa。

2.3急冷-分馏系统

作用：把裂解产物进一步急冷，并通过精馏，分离为各个产品馏分。

分馏塔：将裂解产物分离成三个馏分，重馏分（裂解燃料油）、瓦斯油及汽油、裂解气。

水冷塔：直接水冷将汽油及水蒸气冷凝下来，未凝的裂解气去后续装置分离。

汽油汽提塔：将从水冷塔底部的汽油中的低于C4的烃从塔顶分离出来，塔底出裂解汽油。

2.4稀释水蒸气发生系统

作用：净化稀释水蒸气的凝液，冷凝水用来发生水蒸气循环使用。

工艺水汽提塔：将稀释水蒸气凝液中少量的烃汽提出来，塔底为不含烃的水，作为蒸汽发生器的给水。

3裂解特点

烃类的裂解过程有如下特点：

①强吸热反应，且需在高温下进行，反应温度一般高于750℃；

②为避免二次反应发生，反应时间越短越好；

③烃类裂解反应为分子数增加的反应，烃的分压越低越好；

④反应产物是一复杂的混合物，除了气体和液体产物外，尚有固体产物焦的生成。

工艺上要实现在短的时间内将原料迅速加热至所需温度，并供给大量裂解反应所须的热量等要求，关键在于采用合适的裂解方法和选择先进的裂解设备。

4管式炉裂解法的优缺点

4.1优点

（1）炉型结构简单，操作容易，便于控制，能连续生产.

（2）乙烯、丙烯收率较高，产物浓度高。

（3）动力消耗小，热效率高，裂解气和烟道气的余热大部分可以设法回收。

（4）原料的适用范围随着裂解技术的进步已日渐扩大。

（5）可以多炉组合而大型化生产。

4.2缺点

（1）对重质原料的适应性还有一定的限制，重质原料易结焦，运转周期短，裂解深度低，经常性的清焦操作缩短了有效生产时间。

（2）按高温短停留时间和低烃分压的工艺要求，势必增大炉管的表面热强度，要求有耐高温的合金材料和铸管技术，增加了设备的投资。