② 大大减少污水排放量 ③ 合理的热量回收
急冷油用于发生稀释蒸汽 急冷水用于分离系统的工艺加热
3.3.2 预分馏主要过程--急冷 急冷的目的
终止裂解反应
回收废热
急冷的意义
决定清焦周期，甚至决定裂解炉的周期 影响全装置的能耗和原料的单耗
急冷方式
直接急冷 冷却介质（水、油）与裂解气直
接接触，适用于极易结焦的重质烃 间接急冷 急冷锅炉 废热锅炉
使裂解气在0.01~0.1s内骤冷至露点左右 (但不能低于露点。为什么？) 油蒸汽在露点及低于露点时，容易冷凝聚 集在急冷换热器的管壁上，在高温裂解气 长期作用下，容易结焦。
减少急冷换热器结焦的措施
控制停留时间 一般控制在0.04s以下
控制裂解气冷却温度不低于其露点 急冷换热器出口温度 T出 = 0.56TB + α
用换热器回收大量的热量，冷却 介质用高压水，以提高蓄热能力
一般工业上采用间接急冷
急冷方式比较
直接急冷
间接急冷
设备费少 操作简单 回收高品位的热能
传热效果好
能量利用合理
产 生 大 量 含 油 污 水 ， 无污水
难分离
不 如 直 接 方 式 中 冷 热 物
不 能 回 收 高 品位 的 热 流接触空间大
不同裂解炉改进措施对工艺 性能的影响
不同辐射盘管裂解工艺性能 不同SRT炉型的裂解产品收率 变径管分析 不变径与变径反应管的比较
表3-20 表3-21 表3-22 表3-23
3.2.2 其它管式裂解炉
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
第三章 乙烯生产工艺与技术
热裂解反应过程的特点 热裂解工艺方法 SRT管式裂解炉的技术发展 其它管式裂解炉
3.1 烃类热裂解反应过程的特点 及热裂解工艺
3.1.1 热裂解反应过程的特点
强吸热反应
高温
存在二次反应
短停留时间 低烃分压
反应产物是复杂的混合物
供热方式
裂解设备
裂解装置的性能和技术水平
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
3.3 裂解气的预分馏
天津100万吨/年乙烯装置流程图
⑵ 装置工艺流程
预分馏的目的与任务 急冷与急冷换热器 结焦与清焦 预分馏工艺过程 裂解汽油与裂解燃料油
3.3.1 预分馏过程
将裂解炉出口的高温裂解气中的
重组分，如燃料油、裂解汽油、水分
等通过冷却手段进行分馏，再送至下
一步压缩、净化、深冷分离工段
轻烃裂解装置的预分馏流程
原料 800～900℃ 裂解炉
200～300℃
废热锅炉
急冷水 水洗塔
冷 却
裂解气 40℃
裂解汽油
稀释蒸汽发生器
油水分离器
80℃
馏分油裂解装置裂解气预分馏过程
950～1050℃
220～300℃
裂解燃料油（乙烯焦油）
烃类裂解副产的沸点在200℃以上的重组分 分类及控制指标
– 裂解轻质燃料油 200~360℃馏分 相当柴油馏分 闪点应控制在70~75℃以上
3.3.2 热裂解的工艺方法
✓ 间接供热 管式炉裂解
✓ 直接供热 以小颗粒固体如金属氧化物、 砂子、焦炭为载热体，由气化的烃原料和 水蒸气使之流态化并进行裂解反应。
蓄热炉裂解 沙子炉裂解 流化床裂解
热裂解的工艺方法改进的目标
扩大裂解原料 获得最大的乙烯产率 付出最少的能量
有效的除焦方法 先进的供热和热能回收手段
能
结焦比较严重
不同裂解原料的急冷方式
裂解原料 稀释蒸 汽含量
乙、丙 较少 丁烷
石脑油 中等
急冷 负荷
较小
中等
重组分液 结焦 间接 油直
体产物含
急冷 冷
量
较少ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
较不 易
中等
较易
水直 冷
轻柴油 较多 较大 很多
较易
重柴油 很多 很大 很多
很易
急冷换热器工艺要求
传热强度大 能够承受大压差和热量传递所引起的温差 便于清焦
100～110℃
180～200℃
预分馏的目的和任务
① 尽可能降低裂解气的温度 ② 尽可能分馏出裂解气的重组分 ③ 在裂解气的预分馏过程中将裂解
气中的稀释蒸汽以冷凝水的形式 分离回收，用以再发生稀释蒸汽 ④ 继续回收裂解气低能位热量
预分馏过程的作用
① 保证裂解气压缩机的正常运转， 并降低裂解气压缩机的功耗，减 少进入压缩分离系统的进料负荷
工业上清焦的方法
停炉清焦：切断进料及出口，用惰性气体或 水蒸气清扫管线，再用空气和水蒸气烧焦
在线清焦：交替裂解法和水蒸气、氢气清焦 法。切换物料
其它方法：加入助剂，起到抑制作用
清焦的化学反应和控制指标
C + O2 2C + O2 C + H2O
CO2 + Q 2CO + Q CO + H2+ Q
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
乙烯裂解炉管
乙烯裂解炉雄姿
SRT裂解炉的结构及改进
炉型：烧嘴 侧壁无焰烧嘴 侧壁烧嘴与底部烧嘴联合
盘管结构： 炉管的排列、结构、管径、材质 多程 双程 减少结焦部位，延长操作周期 光管 带内翅片 降低管内热阻 延长清焦周期 等径 分支 增大比表面积，传热强度量增加 变径 缓解管内压力的增加 HK-40 HP-4 提高热强度
出口干气中CO+CO2含量低于 0.2%~0.5% 清焦结束
3.3.4 裂解汽油与裂解燃料油
裂解汽油
C5至沸点204℃以下的所有裂解副产物 其组成与原料油性质和裂解条件有关
用途
表3-25 裂解汽油组成举例
经一段加氢可作为高辛烷值汽油组分
进行两段加氢经芳烃抽提分离芳烃产品
全部加氢 C5 C6~C8 C9-204℃
3.2 管式裂解炉 3.2.1 SRT(Short Residence Time)
管式裂解炉的发展
60年代初期 SRT-Ⅰ型炉 双辐射立管 实现了高温、短停留时间
60年代中期 SRT-Ⅱ型炉 分叉变径炉管 降低烃分压
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
3.3.3 结焦与清焦
结焦的判断
在进料量不变的情况下，检查进料 压力的变化，因为进料压差与设备 压差有关，而结焦则影响压差
原料进出口的温差不变，若燃料消 耗量增加，则说明传热性差，应是 结焦严重，热能利用率低
裂解产物中乙烯的含量下降
结焦的后果
传热系数下降（热量利用率低） 压差升高（设备阻力增大） 乙烯收率下降 能耗增大