项目一 乙烯生产过程

石化系 饶珍

二 . 化工生产过程的三个基本步骤

石油化工产品的生产过程

三 . 化工生产过程中的两种转换——物质转换与能量转换

• 1 ．了解物料运行的状况• 2 ．了解能量运行的情况• 五种动力资源：水、电、汽、气、冷• 3 ．控制物料、能量的运行

四、乙烯生产过程特点• 1 ．生产过程连续性和间接性• 2. 生产技术的复杂性和严密性• 3. 原料、产品和工艺的多样性• 4. 安全生产的极端重要性• 5. 对操作人员的岗位要求

讨论题

• 你是怎样理解乙烯生产过程的五个特点的？

1 ．生产过程连续性和间接性• 工艺流程指的是以反应设备为骨干，由系

列单元设备通过管路串联组成的系统装置。

连续性

空间的连续性 时间的连续性

间接性则体现在操作者一般不和物料直接接触，

2. 生产技术的复杂性和严密性• 复杂性：工艺流程、发展趋势• 基础化学工业：大型化和高度自动化• 应用化学工业：精细化、专用化、高性

能和深加工• 严密性：严密的工艺规程

3. 原料、产品和工艺的多样性

• 用不同原料制造同一产品，也可用同一原料制造不同产品。

• 用同样原料制造同一种产品，也常有几种不同的工艺流程。

4. 安全生产的极端重要性• 许多物料 -------

• 处于高温、高压、真空、深冷等条件• 具有易燃、易爆、有毒等性质• 学习化工生产知识，要特别注意学习掌

握安全生产的知识和技能。

案例• 1974 年，英国环己烷蒸汽爆炸事故• 1975 年，荷兰乙烯装置中的烃类气体逸出，

发生蒸汽爆炸• 1978 年，西班牙满载丙烷的槽车，因充装过

量发生爆炸• 1984 年，墨西哥城液化石油气供应中心站发

生爆炸• 1988 年，英国北海石油平台因天然气压缩间

发生大量泄漏而爆炸• 1984 年印度博帕尔农药厂甲基异氰酸酯泄漏

的恶性中毒事故

• 2003年 12 月 中石油发生特大井喷事故；

• 2005年 11 中国石油吉林石化公司双苯厂苯胺装置发生着火爆炸事故，有机物被排入松花江，造成重大环境污染事件。

5. 对操作人员的岗位要求

• 岗位对化工生产装置和生产过程进行操纵控制的工，良好的操作具有特殊重要性。

任务 4 认识乙烯生产的常用指标

• 为了说明生产中化学反应进行的情况，反映某一反应系统中，原料的变化情况和消耗情况，需要引用一些常用的指标，用于工艺过程的研究开发及指导生产。

• 一、生产能力• 二、转化率 • 三、产率（或选择性）• 四、收率• 五、消耗定额

一、生产能力• 化工装置在单位时间内生产的产品量或在单位时间内处理的原料量，称为生产能力。其单位为 kg／ h， t／ d， kt／ a，Mt／ a 等。

• 化工装置在最佳条件下可以达到的最大生产能力称为设计能力。

二、转化率• 转化率是表示进行反应器内的原料与参加反

应的原料之间的数量关系。• 转化率越大，说明参加反应的原料量越多，

转化程度越高。由于进行反应器的原料一般不会全部参加反应，所以转化率的数值小于 1　。

• 工业生产中有单程转化率和总转化率之分。

（ 1）单程转化率

• 单程转化率＝ ×100%

• 　　　　　• ＝ ×100%

进入反应器的反应物量参加反应的反应物量

进入反应器的反应物量量－反应后剩余的反应物进入反应器的反应物量

例 1－ 1

• 以乙烷为裂解原料生产乙烯，在一定的生产条件下，通入裂解炉的乙烷量为 7000kg/h ，反应后，尾气中含乙烷 2450kg/h ，求乙烷的转化率。

单程转化率＝ ×100%　　　　　　　　

＝ ×100%　　　　　　　　

＝ 65%

进入反应器的反应物量量－反应后剩余的反应物进入反应器的反应物量

7000

24507000

（ 2）总转化率• 对于有循环和旁路的生产过程，常用总

转化率。

%100

量进入到过程的反应物总物量过程中参加反应的反应

总转化率

例 1－ 2

• 用乙烷作原料裂解生产乙烯，通入裂解炉的新鲜原料乙烷为 5000 kg/h ，裂解气分离后，没有反应的乙烷 2000kg/h又返回了裂解炉进行反应，最终分析裂解气中含乙烷 1500 kg/h ，求乙烷的总转化率。

量进入到过程的反应物总物量过程中参加反应的反应解：总转化率＝ ×100%

5000

15005000－

×100%

＝70%

三、产率（或选择性）• 产率表示了参加主反应的原料量与参加

反应的原料量之间的数量关系。即参加反应的原料有一部分被副反应消耗掉了，而没有生成目的产物。

• 产率越高，说明参加反应的原料生成的目的产物越多。

%100参加反应的原料量

原料量生成目的产物所消耗的产率

例 1－ 3• 用乙烷作裂解原料生产乙烯，在一定的生产条件下，通入裂解炉的乙烷量为 7000kg/h ，反应后，尾气中含乙烷 2450kg/h ，得到乙烯量为 3332 kg/h ，求乙烯的产率。

解： C2H6 → C2H4 + H2 30 28

X 3332

生成目的产物所消耗的原料量 X＝ 3332×28

30＝ 3570 kg/h

%5.78

%10024507000

3570

%100

参加反应的原料量

原料量生成目的产物所消耗的产率

四、收率• 表示进入反应器的原料与生成目的产物所消耗的原料之间的数量关系。

• 收率越高，说明进入反应器的原料中，消耗在生产目的产物上的数量越多。

• 收率也有单程收率和总收率之分。• 收率 = 转化率 ×选择性

%100进入反应器的原料量

原料量生成目的产物所消耗的单程收率

%100新鲜原料量

原料量生成目的产物所消耗的总收率

例 1－ 4

• 条件同例 1－ 3 ，求乙烯的收率。

%51

%1007000

3570

%100

进入反应器的原料量

原料量生成目的产物所消耗的单程收率

五、消耗定额• 消耗定额是指生产单位产品所消耗的原料量，即每生产一吨 100% 的产品所需要的原料数量。

• 工厂中产品的消耗定额包括原料、辅助原料及动力的消耗情况。消耗定额的高低说明生产工艺水平和的高低和操作技术水平的好坏。生产中应选择先进的工艺技术，严格控制各操作条件，才能达到高产低耗，即低的消耗定额的目的。

产品量原料量

消耗定额

例 1－ 5

• 以乙烷为原料裂解生产乙烯，通入反应器的乙烷为 7000 kg/h ，参加反应的乙烷量为 4550 kg/h ，没有参加反应的乙烷的 5%损失掉，其余都循环回裂解炉。得到乙烯 3332kg/h ，求乙烯的原料消耗定额。

• 消耗的原料量＝ 4550＋ 2450×5%

• ＝ 4550＋ 122.5＝4672.5

4.13332

5.4672

产品量原料量

消耗定额

练习题 1• 乙烷脱氢生产乙烯时，原料乙烷处理量为８

000kg/h ，产物中乙烷为４ 000kg/h ，获得产物乙烯为３２ 00kg/h ，求乙烷转化率、乙烯的选择性及收率。

解：乙烷转化率 =（ 8000-4000） /8000*100%=50% 乙烯的选择性 =（ 3200*30/28） /4000*100%=85.7% 乙烯的收率 =50%*85.7%*100%=42.9%

%100参加反应的原料量

原料量生成目的产物所消耗的（选择性）产率

收率 = 转化率 × 选择性

%100进入反应器的原料量

原料量生成目的产物所消耗的单程收率

练习 2

• 丙烷脱氢生产丙烯时，原料丙烷处理量为3000kg/h ，丙烷单程转化率为 70% ，丙烯选择性为 96% ，求丙烯产量。

解：丙烯产量

=3000*70%*96%*42/44

=1924.4(kg/h)

【职业知识】

• 化工总控工国家职业标准

作业• P27 3 5 7 8