毕业设计（论文）-吉林石化乙烯裂解炉校验.doc

辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计目录第1章综述.11.1石化工业的发展现状与趋势.11.2乙烯在石油化工中的地位和作用.31.3国内乙烯生产与发展趋势.41.3.1乙烯的需求.51.3.2乙烯的产能.51.3.3大型乙烯生产厂和生产商.51.3.42006年以后大型乙烯扩能项目.71.4乙烯裂解炉先进控制技术的应用情况.91.4.1裂解深度控制.91.4.2超选择性管式裂解炉（USC炉）的简介.121.4.3新型裂解炉与裂解技术.141.4.4抑制裂解炉结焦技术.151.4.5裂解炉的节能措施.161.5裂解炉核算的目的和意义.19第2章核算.202.1.核算方法.202.1.1管式裂解炉的热负荷QE.202.1.2对流室热负荷QC的计算.202.1.3辐射室热负荷QR的计算.202.1.4燃料用量的计算.212.1.5全炉热平衡.222.2核算已知数据.242.3核算部分.252.3.1预热段（对流段）热负荷QC的计算.252.3.2辐射段热负荷QR的计算.262.3.3燃料用量的计算.312.3.4裂解全炉热平衡.342.3.5物料衡算.37第3章分析与讨论.393.1对流室和辐射室热负荷.393.2过剩空气系数，烟气量及热效率.393.3最高火焰温度和桥墙温度.393.4误差分析.40第4章展望.41符号说明.46附录.47谢辞.48参考文献.49辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计1第1章综述1.1石化工业的发展现状与趋势自20世纪初期以来，石油和天然气得到了大量的开采和利用，向人类提供了各种染料和吩咐的化工原料。1920年，没过新泽西标准石油公司采用了C.埃利斯发明的丙烯（来自炼厂气）水合制异丙醇工艺进行生产，标志了石油化工的兴起。在20世纪40年代，管式炉裂解烃类工艺和临氢重整工艺开发成功，使有机化工基本原料如乙烯等低碳烃类和苯等芳烃有了丰富、廉价的来源。因而，石油化工突飞猛进的发展起来，很快便取代了煤在有机化工中的统治地位。1931年氯丁橡胶实现了工业化和1937年聚己二酰己二胺（尼龙66）合成以后，高分子化工蓬勃发展起来，到20世纪50年代初期形成了大规模生产塑料、合成橡胶和合成纤维的工业，人类进入了合成材料的时代，更进一步地推动了工农业生产水平和科学技术的发展，人类活动水平得到了显著的提高。2006年，我国经济规模继续高速扩大，需求的快速增长推动众多国际化工公司不断发展，对日本化工企业的影响尤为显著。日本化工企业一直致力于在亚洲市场建立其主导地位，在我国化工市场获得成功就意味着企业中长期发展有了保障。鉴于我国乙烯需求数量巨大，目前约为2000万吨/年，是日本的3倍。因此，我国石化市场的波动会对日本和其他亚洲国家的大型石化生产商产生重大影响。德国和美国化工企业在上海化工园区投资建设的异氰酸酯生产厂将在4年内建成90万吨/年的生产能力，从而将改变世界氨基甲酸乙酯工业的格局。我国内地电石法PVC生产的反弹也将对国际市场产生不可低估的影响。由于人们消费水平的不断提高，我国食品和饮料产品也日趋多样化。受此影响，我国对食品调味剂的需求也在飞速增长，这反过来又加剧了调味剂生产商之间的竞争。我国的纺织产品出口到世界各地。因此，日本化工企业纷纷在我国加速建厂生产纺织原料和染料。由于日本汽车生产商提高产量和韩国、台湾地区电子生产商在我国建立电子和电辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计2气设备生产基地，因此我国工程塑料、液晶显示器部件和半导体加工用化学试剂等市场正呈现出一片欣欣向荣的发展景象。2006年12月11日中国成品油批发业务的放开，标志着我国石油石化业入世后过渡期的结束。回首过去5年，中国石油石化业在内外发展环境、行业自身发展及市场状况等方面发生了巨大、深刻而不可逆转的变化：中国石油石化市场走向全面开放，市场主体多元化竞争格局形成，政府监管体系日渐完善并走上法制化轨道。在开放中，中国石油石化业进一步发展，在改革重组中，中国国有石油石化企业逐步做大做强。然而，我国的石油石化企业同时也正面临着来自国内外全方位的竞争。在财富杂志排名中被列入世界500强的大型石油石化公司几乎已全部在我国投资建厂或设点，埃克森美孚、壳牌、BP、道达尔、巴斯夫、杜邦、拜耳、道化学等跨国公司，大多已全面进入我国石油石化行业，进入除批发以外的上中下游各个领域。我国经济正处于稳步快速发展阶段，国内对石油石化产品的需求快速增长。专家预计，到2010年，我国汽煤柴需求量将为1.85亿至1.89亿吨，乙烯需求当量将达到2500万至2600万吨。巨大的石油石化产品需求潜力，将为我国石油石化企业进一步拓展市场、做大总量提供难得的战略机遇和良好的市场条件。可以预见，“十一五”期间，中国石油化工行业必将迎来一个充满生机的全新发展时期。面对快速增长的石油化工市场，我国企业该如何把握时机，迎接挑战，并根据行业发展趋势制定发展战略呢？另外，石油化工行业从业者，包括来华投资经营的外商也必须时刻了解、研究自身所处的市场环境，才能审时度势，掌握趋势，在不断遇到新情况、不断解决新问题中，得以发展、壮大。随着生物技术的发展，化学工业与生物技术的相互渗透与结合，也是当今化学工艺的发展方向，现已初步形成具有广阔发展前景的生物化工产业，给传统的化学工业增添了新的活力。随着高新技术的突飞猛进，人类生活和生产的不断发展，也带来了市场竞争激烈、自然辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计3资源和能源减少、环境污染加剧等问题，化学工业同样面临着这些问题的挑战，要走可持续发展的道路，必须做好以下几个方面的工作。面对市场激烈竞争的形势，积极开发高新科技，缩短新技术、新工艺工业化的周期，加快产品更新和升级的速度。最充分、最彻底的利用原料。除了发展大型的综合性生产企业，使原料、产业和副产品得到综合利用外，提倡设计和开发原子经济性反应。原子经济性概念是由美国化学家B.M.Trost在1991年首先提出的，在反应中应该使原料中每一个原子都结合到目标分子即所需产物中，不需要用保护基团或离去基团，因而不会有副产物或废物生成。如氢甲酰基化反应、甲醇羰基化制醋酸、Ziegler-Natta聚合反应等属于此类反应。原子经济性反应可以最大限度地利用原料，最大限度地减少废物的排放。大力发展绿色化工。包括采用无毒、无害的原料、溶剂和催化剂；应用反应选择性高的工艺和催化剂；将副产物或废物转化为为有用的物质；采用原子经济性反应，提高原料中原子的利用率，实现零排放；淘汰污染环境和破坏生态平衡的产品，开发和生产环境友好产品等。化工过程要高效、节能和智能化。实施废物再生利用工程。欲将以上几方面付诸实现，需要所有化学家和化学工程的艰苦努力，也需要多学科、多部门的精诚合作，更需依赖于科学的不断进取和高新技术的发展。1.2乙烯在石油化工中的地位和作用乙烯是石油化工的基础原料，人们通常用乙烯衡量一个国家石油化学工业发展的水平。乙烯是石油化工的标志，在石油化工中占有重要地位。乙烯生产装置生产的乙烯、丙烯以及下游装置生产的丁二烯和三苯（苯、甲苯、二甲苯）是其他有机原料及三大合成材料（合成树脂、合成橡胶、合成纤维）的基础原料。以乙烯为龙头的石化工业在国民经济中占有重要地位，作为重要地原材料行业，石化工业的健康发展对整个国家的经济有着重大影响。辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计4乙烯主要用于生产聚乙烯，进而加工成为多种聚乙烯塑料制品。用于生产聚乙烯的乙烯约占整个需求量的55%，其余为生产环氧乙烷/乙二醇、氯乙烯、苯乙烯、乙醛/醋酸和乙醇的基础化工原料。由乙烯作为石油化工基础原料合成的各类化工产品琳琅面目，种类繁多，如图1-1所示。乙烯加氯1,2-二氯乙烷氯乙烯、三氯乙烯、过氯乙烯塑料加溴1,2-二溴乙烷加次氯酸氯乙醇环氧乙烷乙二醇聚酯纤维、抗冻剂加水乙醇多种化学产品加氯化氢氯乙烯乙烯低分子聚合高级醇、-烯烃（洗涤剂、增塑剂）多聚聚乙烯电缆、无毒塑料制品环氧乙烷乙二醇、聚乙二醇、乙醇胺、乙烯利（-氯乙基膦酸）植物生长调节剂己醛醋酸、正丁醇。辛醇香料、医药、增塑剂、润滑剂，表面活性剂醋酸乙烯脂乳剂（白胶）主要作为黏剂傅势烷基化乙苯苯乙烯橡胶、树脂羰基合成丙醛丙醇多种化学产品图1-1乙烯的用途1.3国内乙烯生产与发展趋势从20世纪60年代初我国第一套乙烯装置建成投产至今，我国已建成了燕山、上海、扬子、齐鲁、茂名、大庆、吉林、辽阳、兰州。独山子、抚顺、盘锦等十几个以乙烯工业为龙头的大中型石化基地，形成了一定规模的乙烯工业体系。我国乙烯工业通过50多年的发展，取得了辉煌的业绩，竞争力不断提高，已跻身世界乙烯大国。截止2007年末我国乙烯生产能力为9985kt/a，排名稳居世界第二，仅次于美国。平均单套乙烯生产装置能力也达到454kt/a。已有数套乙烯装置导套能力达到世界规模。辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计51.3.1乙烯的需求据SRI咨询公司（SRIC）咨询师MikeDevanney表示，2011年全球乙烯需求有望在2010年的基础上增长约5%，总需求将达到约1.15亿吨/年；而丙烯需求将增长约5%至7350万吨/年。据析迈公司称，2011-2012年全球乙烯产能有望增长约4.5%至约1.4亿吨/年。中东地区的乙烯产能将快速增长，2014年前的年均增速将达到17%；而亚洲地区次之，年均增速为5%。1.3.2乙烯的产能据统计，2006年世界乙烯总产能为1.195亿吨/年，同比增长2.8%。欧洲和北美的乙烯产能所占比例有所下降，而亚洲、中东及拉丁美洲所占比例逐渐上升。目前北美、亚洲和西欧成为世界三大乙烯产区，占世界乙烯产能的比例分别为29.2%、28.9%和20.1%，中东是世界第四大乙烯工业产区，占世界乙烯产能的10%。我国乙烯工业经过近50年的发展，生产技术、装置规模和单炉装置产能都有很大发展，产量从1960年的700吨、1970年的5100吨上升到2007年的1024.8万吨。2007年国内乙烯产能达到997万吨，许多装置产能从60万吨/年提高到80万吨/年，以提高其规模经济性和改善资源利用率。从近些年产能的急剧增长趋势，可明显看出我国乙烯工业近年呈跨越式发展。1.3.3大型乙烯生产厂和生产商从2005年得统计数据来看，全球最大的乙烯生产商前三名分别是道化学（DowChemical）、埃克森美孚（ExxonMobil）和壳牌化工公司（ShellChemicals）。中国石化位居第7位。表1-1列出了2005年全球十大生厂商产能排名（按公司控股计）。辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计6表1-12005年全球乙烯十大生产商产能排名Kt/a排序生产商能力12345678910总计DowChemical(道化学，美国)ExxonMobil(埃克森，美国)Shell(壳牌化学)SABIC(沙特基础工业公司)IneosLyondell（利安得，美国）Sinopec（中石化）ChevionPhillips（雪弗龙菲利普斯，美国）TotalASBASF1037082376816629850914880404537013327310055865数据显示，全球十大乙烯生产商的产能之和约占全球乙烯总能量带的50%以上，这充分说明了乙烯生产的规模经济型和乙烯行业的生产集中性。由于乙烯生产的规模及经济效益，在全球乙烯装置最大化的趋势下也十分明显，尤其是在中东地区和中国大陆。表1-2列出了2005年全球十大乙烯工厂的排名。