乙烯裂解工艺设计.pdf

0.25Mt/a乙烯裂解装置工艺

摘要

乙烯裂解炉是乙烯生产中的关键设备，其平稳、安全、高效运行对
乙烯生产过程具有举足轻重的作用，因此对乙烯裂解炉装置实施工艺条
件选择、操作优化具有重要的理论和实际意义。
本设计主要是设计年产25万吨的乙烯装置工艺。烯烃裂解技术是
将较高级烯烃转化为乙烯、丙烯等较低级烯烃的烯烃转换技术。其工艺
以烯烃的热力学平衡为基础，采用一种合适的催化剂(如改性的ZSM-5
或其它类型的沸石)，把C和C等高碳烯烃转换为低碳烯烃(主要为乙
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烯、丙烯和丁烯)。低碳烯烃具体组成与原料烯烃的碳数无关，由反应条
件和催化剂决定。
通常使用的原料为蒸汽裂解装置的C和C馏分、FCC装置的C
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馏分和汽油中的C馏分。由于原料中的二烯烃易产生结焦，因此应预
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先将其选择性加氢转化成烯烃。
首先介绍了国内外乙烯工业现状及发展趋势，以及乙烯技术进展。
然后介绍了生产乙烯的各种方法，乙烯工艺流程的简述,尤其是裂解部
分，压缩和分离部分进行了详细的叙述。本设计采用的是管式裂解炉，
因此对管式裂解炉进行了详细的叙述。最后对设备的物料及能量进行了
计算，并讨论了本设计的不足。
关键词：发展状况，生产技术，工艺流程，裂解炉

1.概述

1.1国内外乙烯发展的状况

1.1.1世界乙烯产需概况及展望

1.1.1.1世界乙烯工业现状

2004年世界乙烯生产能力11290万吨，产量10387万吨，主要

集中在欧美发达国家。乙烯工业随着全球经济形势呈现周期性变化。

1988~1995年乙烯工业处于快速发展时期。世纪之交，受亚洲金融危

机等一系列政治、经济事件的持续影响，乙烯工业增速放缓。2003

年下半年以来，全球经济逐步复苏、中国等发展中国家经济增势强

劲，乙烯工业呈现产能趋紧，价格回升，效益上扬的势头。

乙烯工业日趋走向成熟。欧美等发达国家已进入产业成熟期。发

展中国家正处于集约化经营的产业升级换代时期。中东等地产油国逐

步成为产业发展新兴力量。

乙烯工业规模化、集约化经营日趋明显。跨国公司加快了以兼并

重组、突出核心业务为特征的产业结构调整步伐，加强对资源、技术

和市场的控制，在生产、贸易、直接投资、技术开发和转让方面占主

导地位。园区化模式成为发展主流。主要乙烯生产国园区化比重高达

50%以上，以提高资源和公用设施利用率，降低建设投资和经营成本。

乙烯工业发展重点逐步转向亚洲，尤其是中国。欧美地区乙烯需

求增长缓慢。亚洲，特别中国经济持续快速发展，乙烯需求不断增加，
已成为产业发展主要目标市场。技术是乙烯工业竞争力核心。开发新

技术，提高竞争能力；推出新产品，赢得市场先机；拥有新专利，抢

占技术制高点；制定新标准，获取贸易主动权，已成为行业竞争主要

手段。乙烯是石油化工产业最重要的基础原料之一，也是世界上产

量最大的化学品之一。乙烯主要用于生产聚乙烯；其次用于生产二氯

乙烷和乙二醇；少量用来生产乙苯/苯乙烯和其他化学品。由乙烯装

置生产的乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯，即“三烯三苯”

是生产各种有机化工原料和三大合成材料（合成树脂、合成纤维、合

成橡胶）的基础原料。乙烯工业的发展水平总体上代表了一个国家石

油化学工业的发展水平。

统计数据显示，到2003年底，全球乙烯产能约为120Mt/a。其

中，产能主要分布在北美地区（约占总产能的31%），亚太地区（约

占总产能的26%），和西欧地区（约占总产能的22%）。这三个主

要的乙烯生产地区占到全球乙烯总产能的近80%；而其他地区仅占余

下的20％左右。

前几年，全球经济增长缓慢，在2001－2002年全球乙烯产能明

显过剩，导致乙烯的赢利情况陷入低谷。自2002年起全球乙烯市场

逐渐开始复苏。2003年，随着美国经济状况的好转，美国以及全球

乙烯市场开始扭转前几年的下降趋势。

由于前两年赢利性较差，导致一些乙烯装置闲置或关闭；2003

年乙烯市场好转，这些闲置的装置又纷纷开工。在2003年乙烯新增

的产能中，绝大部分都来源于已经闲置和停产的设备，其余新增产能
则来自于现有装置的改造。尽管如此，2003年全球乙烯产能增加量

仍很低，为1986年以来的最低水平，与2000年和2001年每年增加

6Mt的情况形成强烈对比。

自2000年以来，世界经济发展状态低迷，乙烯的开工率也逐渐

陷入下降的通道。全球乙烯的开工率在2001年和2002年的两年内持

续下降，并且在2002年降至近十年来的最低水平，为86％左右。随

着2003年乙烯市场好转，闲置装置的陆续开工，全球乙烯行业的开

工率有了明显的上升趋势。2003年乙烯开工率上升到89％，比2002