乙烯工艺与原料
作者： 胡杰，王松汉 著
出版时间： 2018年版
内容简介
本书介绍了近年来全球乙烯工业的演变和进展，为读者提供了乙烯原料和生产工艺的最新动态，并且以蒸汽裂解制乙烯工艺流程为主线，对原料、裂解、急冷、压缩、分离以及装置的运行与管理、控制与优化、辅助系统、安全环保等进行了详细论述。不仅阐述了乙烯工艺的基本原理和相关的理论，而且对乙烯生产的原料和各种工艺流程进行了系统分析，给出了有关工艺设计的计算方法和典型工艺数据和结论，还着重总结了消化吸收国外先进技术和自主创新方面的宝贵经验和典型企业的应用实践，全面系统地论述了近年来我国在乙烯原料多样化、轻质化，装置大型化，装备与技术成套国产化，运行优化等方面取得的诸多成就。 [1]
《乙烯工艺与原料》从乙烯原料、裂解反应、公用工程、过程控制与优化、健康安全环保等方面分五篇17章，对乙烯装置的相关技术做了全面系统的论述，是一部乙烯工业发展的集大成之作，填补了近年来我国在该领域的空白，是我国乙烯行业几代科技工作者智慧的结晶。本书对从事乙烯工业的科研人员、设计人员、生产技术与操作人员以及规划工作者、大专院校相关师生等都具有很好的参考价值。
目录
第一章概论1
第一节乙烯装置的重要性1
第二节世界乙烯生产状况4
一、供需状况4
二、装置规模5
三、工艺与原料6
第三节我国乙烯生产状况7
参考文献9
第一篇制取乙烯的原料及方法
第二章裂解制取乙烯的原料11
第一节乙烯原料的来源和种类11
一、天然气及油田轻烃11
二、炼厂所提供的油品15
三、炼厂副产的低碳烷烃18
第二节中国原油性质19
一、原油的评价19
二、中国原油性质20
三、大庆原油21
四、长庆原油23
第三节中东原油性质26
一、沙特阿拉伯原油27
二、科威特原油28
三、阿曼原油30
四、中东其他地区原油31
第四节俄罗斯原油性质32
第五节世界乙烯原料发展趋势34
第六节乙烯原料的选择和优化36
一、乙烯原料的选择36
二、乙烯原料的优化39
三、石脑油作为乙烯原料的优化问题43
第七节扩大乙烯原料来源48
一、页岩油作裂解原料48
二、煤基石脑油48
三、延迟焦化49
四、加氢裂化51
五、炼化副产品作裂解原料52
六、炼厂催化干气的回收利用53 [1]
第八节裂解原料脱砷脱汞60
一、砷及砷化物的脱除60
二、汞及汞化物的脱除64
参考文献65
第三章工业制取乙烯的方法67
第一节管式炉蒸汽裂解制乙烯67
第二节甲醇制烯烃68
一、甲醇制烯烃技术概述68
二、甲醇制烯烃典型的分离工艺流程76
第三节催化裂解制乙烯82
一、催化裂解反应机理82
二、催化剂的研究和进展82
三、催化裂解制乙烯技术的研究进展83
第四节生物乙醇制乙烯84
一、纤维素乙醇产业及技术发展概况85
二、生物乙醇制乙烯技术发展概况85
第五节甲烷制乙烯86
一、甲烷氧化偶联制乙烯86
二、甲烷无氧制乙烯87
第六节合成气制乙烯87
第七节其他乙烯生产技术88
一、直接裂解原油的工艺88
二、甲醇石脑油耦合制烯烃技术89
第八节乙烯生产路线的比较89
一、原料89
二、产品90
三、投资90
四、成本91
五、环保91
六、思考及建议92
参考文献92
第四章乙烯原料特性及评价94
第一节评价裂解原料特性的主要指标94
一、石油烃的化学组成95
二、密度和相对密度101
三、沸点、馏程及平均沸点105
四、特性因数K108
五、黏度109
六、折射率113
七、氢含量和碳氢比113
八、平均分子量117
九、关联指数BMCI120
十、残炭值、沥青质和溴值122
十一、硫化物123
十二、其他杂质125
第二节乙烯原料实验室评价方法125
一、烃类裂解制乙烯实验室评价方法125
二、裂解评价实验129
三、裂解产物的分析131
四、数据处理131
第三节工业裂解炉单炉标定方法132
一、工业裂解炉单炉标定的意义132
二、工业裂解炉产物的标定装置132
三、取样点的确定132
四、样品的处理及分析133
五、数据处理133
六、标定结果判定依据134
第四节乙烯原料分子表征136
一、乙烯裂解原料等效分子组成重构方法136
二、基于信息熵最大化的原料等效分子组成重构优化模型139
三、石脑油与加氢尾油原料等效分子组成预测141
四、小结142
参考文献143 [1]
第二篇裂解反应、设备及分离工艺
第五章裂解参数及裂解反应146
第一节裂解反应模型146
一、裂解反应动力学模型146
二、裂解炉结焦模型及周期模拟160
第二节蒸汽裂解过程模拟164
一、过程模型164
二、反应模型172
三、分子模型182
四、石脑油裂解过程模拟示例185
五、小结186
第三节共裂解187
一、乙烷/丙烷共裂解188
二、乙烷/丙烯共裂解188
三、石脑油/乙烷共裂解189
四、石脑油与轻烃及拔头油资源共裂解191
第四节裂解炉结焦和结焦抑制技术193
一、烃类的热裂解结焦机理194
二、急冷锅炉、对流段结焦194
三、辐射段结焦195
四、结焦抑制剂200
第五节燃烧器及低氮氧化物(NOx)燃烧器203
一、概述203
二、燃料的燃烧203
三、燃烧器类型及特点207
四、低氮氧化物(NOx)燃烧器及其运用209
五、计算流体动力学(CFD)模拟216
六、燃烧器试验219
七、燃烧器操作维护221
八、燃烧器故障排除223
第六节裂解炉热性能测试及热效率计算224
一、裂解炉热性能测试的目的224
二、裂解炉热性能测试的内容224
三、裂解炉的热性能测试224
四、裂解炉的热效率计算和测定234
参考文献239
第六章裂解炉炉型及裂解炉的工艺设计242
第一节各种炉型的裂解炉242
一、概述242
二、CBL裂解炉249
三、SRT型裂解炉252
四、USC型裂解炉276
五、KTIGK裂解炉288
六、毫秒裂解炉300
七、Pyrocrack型裂解炉302
八、HSLR型裂解炉307
九、HQF裂解炉309
十、新炉型的发展311
第二节裂解炉工艺设计常用的基本参数313
一、裂解基本工艺参数313
二、裂解深度参数317
三、裂解炉的性能指标321
四、裂解选择性指标325
第三节裂解炉辐射段炉膛传热模型326
一、裂解炉辐射段炉膛传热模型的发展326
二、常用的炉膛传热模型328
第四节裂解炉辐射段工艺设计341
一、裂解炉辐射段技术的发展342
二、裂解炉辐射段设计要点349
三、辐射段工艺设计的主要内容352
四、裂解炉辐射段的工艺计算353
五、裂解炉工艺设计的计算程序和实例363
第五节裂解炉对流段的工艺设计367
一、对流段的功能和结构发展367
二、对流段工艺设计的基本原则370
三、对流段工艺包设计主要内容378
四、对流段的工艺计算379
五、对流段工艺设计的计算实例393
参考文献395 [1]
第七章急冷系统397
第一节裂解气急冷397
一、概述397
二、裂解气急冷锅炉的结构型式和参数401
三、裂解炉和急冷锅炉清焦418
四、急冷油和急冷水热量回收421
五、稀释蒸汽产生系统422
六、汽油分馏塔内重油聚合的形成与控制428
七、常用汽油分馏塔内焦粉脱除的办法431
八、减黏塔432
第二节裂解气急冷锅炉的工艺设计432
一、概述432
二、裂解气急冷锅炉的工艺特点433
三、裂解气急冷锅炉的工艺计算435
第三节乙烯装置与热电联产组合437
一、概述437
二、热力学性能评价438
三、几种热电联产发电工艺路线438
四、裂解炉与热电联产组合442
五、结论445
参考文献446
第八章压缩系统447
第一节概述447
一、裂解气压缩447
二、脱除酸性气体448
三、干燥449
四、丙烯制冷450
五、乙烯制冷450
第二节压缩机的热力计算452
一、几种压缩过程452
二、压缩机的排气温度、功率和中间冷却456
三、真实气体压缩463
四、压缩制冷466
第三节典型压缩工艺流程469
一、五段压缩工艺流程470
二、四段压缩工艺流程474
三、压缩工艺参数476
四、凝液汽提塔工艺参数及模拟计算478
第四节酸性气体的脱除和裂解气干燥479
一、酸性气体杂质的来源和危害479
二、碱洗法480
三、长尾曹达法487
四、黄油抑制489
五、裂解气干燥491
第五节制冷系统499
一、丙烯和乙烯制冷系统500
二、甲烷制冷系统505
三、复叠制冷507
四、热泵流程508
五、多元制冷514
六、冷剂的过冷与过热524
七、冷剂节流531
八、制冷压缩机出口冷剂收集罐的设置与控制535
参考文献540
第九章分离系统541
第一节分离流程概述541
一、前脱丙烷前加氢流程542
二、顺序分离流程549
三、前脱乙烷前加氢流程553
四、特色操作单元559
五、采用气体裂解原料的分离流程特点560
第二节脱甲烷系统561
一、概述561
二、单塔脱甲烷565
三、双塔脱甲烷573
四、甲烷制冷和膨胀再压缩机系统578
五、尾气中的乙烯回收技术580
六、脱甲烷塔的模拟计算582
第三节脱乙烷系统583
一、概述583
二、双塔脱乙烷584
三、顺序流程后脱乙烷工艺586
四、前脱丙烷流程后脱乙烷工艺589
五、隔壁精馏塔脱乙烷技术589
六、脱乙烷塔模拟590
第四节脱丙烷系统592
一、概述592
二、不同脱丙烷塔方案的能耗592
三、单塔脱丙烷592
四、双塔脱丙烷594
五、脱丙烷塔防结焦597
第五节乙烯和丙烯精馏598
一、相对挥发度598
二、乙烯精馏600
三、丙烯精馏605
四、丙炔和丙二烯的精馏脱除608
第六节脱丁烷系统609
一、概述609
二、脱丁烷塔609
三、脱丁烷塔防结焦609
第七节乙烯装置塔器设计610
一、塔器设计基础610
二、乙烯装置塔器设计概论615
三、乙烯装置中特殊塔器的设计要求616
第八节换热器基础知识619
一、概述619
二、不同类型换热器工艺设计要点622
参考文献634 [1]
第十章催化反应及催化剂636
第一节概述636
第二节乙炔、丙炔和丙二烯的脱除637
一、概述637
二、乙炔、丙炔前加氢638
三、乙炔后加氢647
四、C3加氢657
五、催化精馏加氢技术661
六、绿油脱除663
七、乙烯干燥665
第三节甲烷化反应及氢气纯化665
一、甲烷化反应机理666
二、甲烷化工艺流程介绍667
三、用变压吸附纯化氢气669
参考文献672
第三篇乙烯装置辅助系统
第十一章公用工程675
第一节水系统及水平衡675
一、乙烯装置给排水系统划分675
二、原水系统675
三、生产给水系统676
四、生活给水系统676
五、循环冷却水系统676
六、工艺用水系统678
七、锅炉给水系统678
八、消防水系统679
九、装置排水680
十、再生水系统680
十一、水平衡681
第二节电气系统682
一、概述682
二、电源和供配电系统682
三、爆炸和火灾危险环境684
四、变电所684
五、继电保护及自动装置配置原则687
六、供配电线路687
七、配电687
八、照明688
九、防雷、接地688
第三节蒸汽平衡689
一、概述689
二、蒸汽系统的确定690
三、蒸汽平衡计算和蒸汽系统优化690
第四节燃料平衡692
一、燃料消耗692
二、燃料平衡693
参考文献697
第十二章乙烯原料与产品的储存和运输698
第一节概述698
一、乙烯原料与产品的储存和运输特点及要求698
二、乙烯原料与产品的存储方式选择以及储罐容量、规格选取699
三、罐区运行和维护701
四、罐区的消防、安全、环保与职业卫生702
第二节大容量石脑油的储存706
一、概述706
二、石脑油及类似组分的主要物性数据707
三、裂解原料储存工艺流程及特点（油品类物料）707
四、主要设备及单元工艺设计708
五、控制、联锁及监视系统设计710
六、油品储罐类型和规格710
七、油品储罐建造管理、操作与维修713
八、应用实例715
第三节液化烃的储存716
一、乙烯产品的性质和特点716
二、乙烯产品储存工艺流程及特点718
三、附属设备及单元工艺设计721
四、计量、控制、联锁及监控系统设计722
五、液化烃储罐类型和规格723
六、罐型选择724
七、应用实例728
第四节乙烯原料与产品运输731
一、概述731
二、长输管道输送731
三、槽罐运输732
四、船舶运输739
五、应用实例741
参考文献743
第十三章火炬系统744
第一节概述744
一、火炬系统的作用744
二、火炬分类745
三、火炬的组成745
四、火炬形式的选择746
第二节乙烯装置内的火炬系统748
一、火炬排放系统的组成748
二、乙烯装置内火炬排放管网的工艺设计749
三、湿火炬罐、干火炬罐和液体蒸发器753
四、火炬排放量确定753
第三节高架火炬的工艺设计及总图布置754
一、设计范围754
二、设计基本原则754
三、高架火炬装置的工艺流程755
四、高架火炬高度和火炬周围安全界限的确定756
五、高架火炬的总图布置764
第四节火炬装置的主要设备764
一、火炬头764
二、火炬筒体767
三、分液罐768
四、水封罐771
五、点火设施774
六、泵776
第五节高架火炬系统的自动控制和安全防护776
一、高架火炬系统的自动控制776
二、安全防护778
第六节地面火炬779
一、地面火炬的发展和类型779
二、地面火炬的工艺设计780
三、火炬头782
四、地面火炬系统控制782
五、地面火炬需要注意的问题783
第七节火炬气回收785
一、概述785
二、火炬气回收工艺技术785
三、火炬气回收装置的组成和布置786
四、工艺流程说明787
五、安全和环境保护788
参考文献789
