蒸汽和二氧化碳作用下石脑油热裂解装置乙烯生产的研究外文翻译资料

英语原文共 10 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

蒸汽和二氧化碳作用下石脑油热裂解装置乙烯生产的研究

摘 要:

在本研究中，开发了一种在蒸汽存在下石脑油热裂解的数学模型。该模型可以预测烯烃装置裂化单元的行为。在这个工厂中，蒸汽和石脑油的混合物通过裂化管。蒸汽的主要作用是部分去除焦炭，缓解沿着反应器发生的不同问题，例如低传热和高压降。在这项研究中，为了研究二氧化碳对主要产品产量和操作条件的影响，采用另一种稀释介质二氧化碳代替蒸汽。二氧化碳不仅可以提高石脑油转化率，还可以提高乙烯和其他主要产品的收率。由于二氧化碳的存在，反应器内焦炭厚度急剧减小，因此也增加了向盘管的热传递。该分析表明，在存在二氧化碳的情况下反应器的运行长度比存在蒸汽时的运行长度高25％。还观察到使用二氧化碳降低管壁温度，导致较少的操作和维护成本。

关键词：石脑油热裂解 蒸汽二氧化碳存在下裂解 焦炭的形成

Investigation of ethylene production in naphtha thermal cracking plant in presence of steam and carbon dioxide

Abstract

In the present study, a mathematical model for naphtha thermal cracking in the presence of steam is developed. This model can predict the behavior of cracking unit of the olefin plant. In this plant a mixture of steam and naphtha passes through cracking tubes. The major role of steam is partial removal of coke that causes different problems along the reactor such as low heat transfer and high pressure drop. In this study another diluting media such as carbon dioxide is employed instead of steam in order to investigate the effect of carbon dioxide on main products yield and operating conditions. Carbon dioxide was shown to improve not only naphtha conversion but also the yield of ethylene and other main products. It also increases the heat transfer to the coils due to the fact that in presence of carbon dioxide the coke thickness along the reactor reduces dramatically. This analysis suggests that the run length of the reactor in presence of carbon dioxide is 25% higher than that in presence of steam. It is also observed that using carbon dioxide reduces tube wall temperature, resulting in less operating and maintenance costs.

Keywords Naphtha thermal cracking Cracking in presence of steam Cracking in- presence of carbon dioxide Coke formation

第一章 介绍

• 1. 乙烯

乙烯是石油化学的基本组成部分之一。这种具有非极性分子的易燃物质由于其高纯度和低生产成本而成为不同化学品（如聚乙烯和醋酸乙烯酯）生产过程中的理想中间产品。另外，乙烯与其他低成本组分例如氧气和水反应并产生有用的化学品。乙烯产量是其他重要基础石化产品中产量最大的，因此即使这一过程稍有改善，也可能显著提高石化行业的经济产出。碳氢化合物的热裂化是生产乙烯的最广泛接受的技术。石脑油是裂解反应最常见的原料，而乙烷，丙烷，丁烷和瓦斯油是此过程中可能的其他原料。生产乙烯的国内烯烃装置分别使用以乙烷和石脑油为原料的气体和液体裂化装置。在这项工作中，液体裂解装置的操作进行了研究。

• 1. 热裂解

碳氢化合物如石脑油，乙烷，丙烷的热裂化它们的混合物是烯烃最常用的方法生产。已经在不同的模型上做了许多努力烃热裂解。 LPG的反应网络Towfighi等人提出了裂解装置。 [4]。 Ghassabzadeh等人研究了煤油在实验室中的热裂解建立。 [5]。 Belohlav等人提出了一个模型。来描述乙烷，石油气和一级石脑油[6]。高等人。检查管式反应器在石脑油裂解炉中实施gPROMS仿真和优化软件[7]。一个详细的动力学模型被应用于预测热转化Norinaga公司生产的芳香剂。该模型已通过出版物验证实验数据[8]。

有两种方法可以对碳氢化合物进行建模破解：自由基和分子机制。前者是更准确的，但它会导致僵硬的方程式更多的计算困难。自由基反应网络是由Sundaram和Froment开发来模拟热裂纹乙烷，丙烷，丁烷以及它们的简单混合物[9]。Masoumi等人研究了一维稳态方案用于石脑油裂化管式反应器[10]。 Towfighi和Karimzadeh还提出了一个基于自由基的石脑油裂化模型其中包含150个反应[11]。一种新颖的模型用于预测热裂解的主要产物收率石脑油由Keyvanloo等人提出。使用遗传算法（GAs）[12]。由于计算问题，分子机制已被广泛使用。 Shahrokhi和Nejati开发了一个三维丙烷热解模型[13]。库马尔和Kunzru提出了一个严格的甲基环己烷蒸汽热解模型[14]。最近，Shokrollahi Yancheshmeh等人开发了一种乙烷热裂解的数学模型[15]。

进料组成，反应器气体温度，蒸汽比和居住地时间是影响产品分销的主要参数。Keyvanloo等人研究了温度的影响，蒸汽比和停留时间对石脑油产品收率的影响蒸汽裂解[16]。 Depeyre等人也研究了其作用这些参数是瓦斯油热裂解产物[17]。饲料组成对乙烯生产的影响是Lee和Aitani调查[18]。

• 1. 焦化

焦炭形成是热裂解盘中的普遍现象，其导致热解操作的严重问题。降低压力下降，传热和乙烯选择性降低，腐蚀和热点是焦炭沉积在裂化管壁上的主要后果[19]。在这些问题中，减少换热对过程的影响最为不利。为了尽量减少这种影响，逐渐提高皮肤温度至关重要。值得注意的是，炉子的建筑材料的熔点是增加的限制因素管壁温度。另外，沿着反应器沉积的焦炭减少了盘管的表面积并导致沿着管的明显的压降。根据进料，操作条件和反应器类型，裂化炉的典型运行时间为30-90天。焦化过程必须在空气和蒸汽的混合物燃烧焦炭后的一段时间内进行[15]。 Yingxian Zhao [20]研究了蒸汽稀释对673 K超稳定HY中2-甲基苯乙烯裂解焦炭和次要产物形成的影响。

不饱和碳氢化合物和芳香族化合物是焦炭前体中最重要的一类，由于它们的高反应性和对自由基添加的兴趣，特别是在高温下。 焦炭前体分为以下几类：炔属，烯烃，芳烃和C5 化合物[21,22]。

Froment等人提出，丙烯是丙烷热裂解的主要焦炭前体，而在乙烷热解中，丁二烯和芳烃被称为焦炭前体[23]。根据Virk等人，已知芳烃化合物的缩合是形成焦炭的主要原因 。，[24]。 邹仁军称乙烯和芳烃是瓦斯油热解中的焦炭前体[25]。 Wauters [26]将焦炭表示为烃类热裂解的芳香结构。 Kumar和Kunzru发现芳烃在石脑油热解过程中起焦炭前体的作用，而他们也认为烯烃物质，特别是乙烯是热裂解中焦炭沉积的原因[27,28]。 Towfighi等人认为，乙烯，丙烯，丁二烯和芳烃是热裂解中的焦炭前体的石脑油[29]。

在这项研究中，已经开发了石脑油热裂解模型，并将结果与国内烯烃装置的出口组成进行比较。 模型验证后，使用二氧化碳代替蒸汽作为稀释剂，并沿着反应器检查这种变化对产品产量和焦炭厚度的影响。

第二章 过程描述

热裂化是一种吸热过程，其中大分子被分解成较小的分子。 如上所述，本文研究了国内烯烃装置液体裂解装置的运行情况。 表1和表2提供了有关该炉进料和产品组成的信息。 图1也显示了家用烯烃装置中整个装置的示意图。

石脑油是烯烃生产中最常见的原料在热解炉中。在国内烯烃装置中，石脑油的混合物蒸汽在液体炉中通过两次。表3显示a期间一次通过石脑油和蒸汽的流量时间为1个月。如图2所示，热裂纹炉由三部分组成：对流，辐射和转移在线交换器（TLE）。石脑油进料进入对流区温度为50℃，压力为5.8巴。在中间指向这部分反应堆，蒸汽在175℃和5.7巴加入到进料中（蒸汽与进料比：0.5千克蒸汽/千克乙烷）一种稀释剂来降低烃的分压，还有以减少管中焦炭沉积物的量。混合物被预热用6级的热烟气达到616℃和2.69巴。之后，它进入辐​射部分。它应该是注意到在对流段没有发生裂化反应。在辐射区是反应堆的核心，裂化反应发生在位于的长管状管（辐射管）中垂直放置在600-900℃的矩形燃气炉中饲料分解为乙烯，甲烷，丙烯，丁二烯和乙烯其他产品。所需的热量以保持温度在所需的范围内由40个侧面燃烧器和40个底部提供燃烧器。维持线圈出口温度很重要在800-850℃范围内，因为它对产品有重大影响浓度。表4提供了一些有关的工业信息盘管出口温度（COT）和压力。

表1：国内烯烃装置液体炉入口组成

您可能感兴趣的文章

• 高性能锂硫电池—-用选择性磺化乙炔黑修饰隔膜外文翻译资料
• PC/PET/亚磷酸三苯酯阻燃共混物外文翻译资料
• 含有次磷酸铝的纳米黏土增强玻璃纤维/PBT复合材料的阻燃与机械性能外文翻译资料
• 通过烯烃复分解反应和Taco配合物模板导向合成基于三桥大环主体/百草枯的[2]轮烷和[2]索烃外文翻译资料
• 通过正交的穴醚主客体识别和配位驱动自组装形成[3]准轮烷的三种方案外文翻译资料
• 一种手性多孔金属有机框架用于高灵敏度和对映选择性荧光检测氨基醇外文翻译资料
• 亚磷酸盐脱氢酶高效再生NADPH的研究外文翻译资料
• 一种用于白光发光二极管的Eu3 激活钼酸钪新型红色荧光粉的光致发光特性外文翻译资料
• 从Mn(III)-卟啉和In(NO3)3控制窄分散纳米尺寸六角形MOF棒的生长及其在烯烃氧化中的应用外文翻译资料
• Er3 浓度对氟亚碲酸盐玻璃传感器光学温度的热敏性影响外文翻译资料