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第一章　概论1

第一节　乙烯装置原料8

一、乙烯原料来源和种类8

二、中国原油性质14

三、中东原油性质15

四、油品性质与产品收率22

五、世界乙烯原料发展趋势32

六、乙烯原料的选择和优化36

七、扩大乙烯原料来源45

八、裂解原料脱砷脱汞56

第二节　乙烯装置的典型流程62

一、顺序分离流程62

二、前脱乙烷流程69

三、前脱丙烷流程72

四、低投资分离流程74

五、渐进分离流程77

六、油吸收分离流程（ALCET）81

七、六种分离流程的比较82

第三节　最新建设的国内乙烯装置88

一、上海赛科900kt/a乙烯装置88

二、中国石化武汉800kt/a乙烯装置93

三、中国石油新疆独山子1000kt/a乙烯装置97

四、中国石油抚顺石化公司800kt/a乙烯装置103

五、中国石油兰州石化公司460kt/a乙烯装置109

六、辽宁华锦化工（集团）有限公司450kt/a乙烯装置112

第四节　制取乙烯的不同方法122

一、管式炉裂解制乙烯122

二、甲醇制烯烃124

三、催化裂解制乙烯130

四、生物乙醇制乙烯技术143

五、甲烷制乙烯148

六、由合成气制乙烯150

七、其他裂解技术151

参考文献159

第二章　裂解参数与裂解炉的工艺设计161

第一节　评价裂解原料特性的主要指标161

一、石油烃的化学组成162

二、密度和相对密度168

三、沸点、馏程及平均沸点171

四、特性因数K175

五、粘度177

六、折射率179

七、氢含量和碳氢比180

八、平均分子量183

九、关联指数BMCI186

十、残炭值、沥青质和溴价188

十一、硫化物189

十二、其他杂质192

第二节　裂解炉工艺设计常用的基本参数192

一、裂解基本工艺参数192

二、裂解深度参数198

三、裂解炉的性能指标202

四、裂解选择性指标206

第三节　裂解反应模型210

一、裂解反应动力学模型210

二、裂解炉结焦模型及周期模拟223

第四节　裂解炉辐射段炉膛传热模型228

一、裂解炉辐射段炉膛传热模型的发展228

二、常用的炉膛传热模型230

第五节　裂解炉辐射段工艺设计242

一、裂解炉辐射段技术的发展243

二、裂解辐射段设计要点249

三、辐射段工艺设计的主要内容253

四、裂解炉辐射段的工艺计算254

五、裂解炉工艺设计的计算程序和实例264

第六节　裂解炉对流段的工艺设计266

一、对流段的功能和结构发展266

二、对流段工艺设计的基本原则268

三、对流段工艺包设计主要内容274

四、对流段的工艺计算274

五、对流段工艺设计的计算实例288

第七节　裂解气急冷锅炉的工艺设计289

一、概述289

二、裂解气急冷锅炉的工艺特点290

三、裂解气急冷锅炉的工艺计算292

参考文献294

第三章　裂解和急冷296

第一节　各种炉型的裂解炉297

一、概述297

二、CBL裂解炉304

三、SRT型裂解炉306

四、USC型裂解炉329

五、KTI GK裂解炉343

六、毫秒裂解炉353

七、Pyrocrack型裂解炉355

八、HSLR型裂解炉360

九、新型炉的发展362

第二节　共裂解364

一、乙烷／丙烷共裂解364

二、乙烷／丙烯共裂解365

三、石脑油／乙烷共裂解365

第三节　裂解炉结焦和结焦抑制剂367

一、烃类热裂解结焦机理研究367

二、急冷锅炉、对流段结焦368

三、辐射段结焦369

四、结焦抑制剂375

第四节　裂解气急冷378

一、概述378

二、裂解气急冷锅炉的结构型式和参数381

三、裂解炉和急冷锅炉的清焦396

四、急冷油和急冷水热量回收398

五、稀释蒸汽产生系统401

六、汽油分馏塔内重油聚合的形成与控制407

七、常用汽油分馏塔内焦粉脱除办法410

八、减粘塔411

第五节　裂解炉与燃气轮机联合412

一、概况412

二、流程概述413

三、燃气轮机简单循环系统413

四、裂解炉和燃气轮机匹配的经济效益415

第六节　乙烯装置与热电联产组合418

一、概述418

二、热力学性能评价418

三、几种热电联产发电工艺路线419

四、裂解炉与热电联产组合423

第七节　燃烧器及低NOx燃烧器426

一、概述426

二、燃料的燃烧427

三、燃烧器类型及特点430

四、低NOx燃烧器及其运用432

五、计算流体动力学（CFD）模拟437

六、燃烧器试验438

七、燃烧器操作维护441

八、燃烧器故障排除442

第八节　裂解炉热性能测试444

一、裂解炉热性能测试的目的444

二、裂解炉热性能测试的内容444

三、裂解炉的热性能测试444

参考文献452

第四章　压缩系统454

第一节　概述454

一、裂解气压缩454

二、脱除酸性气体456

三、干燥457

四、丙烯制冷457

五、乙烯制冷458

第二节　压缩机的热力计算459

一、几种压缩过程459

二、压缩机的排气温度、功率和中间冷却464

三、真实气体压缩470

四、压缩功及温升的电子计算机计算473

五、压缩制冷476

第三节　典型压缩工艺流程479

一、五段压缩工艺流程480

二、四段压缩工艺流程483

三、压缩工艺参数487

四、凝液汽提塔工艺参数及模拟计算489

五、压缩机干气密封系统490

第四节　酸性气体的脱除和裂解气干燥498

一、酸性气体杂质的来源和危害498

二、碱洗法499

三、长尾曹达法505

四、乙醇胺类脱除硫化氢与二氧化碳508

五、黄油抑制520

六、裂解气干燥523

第五节　制冷系统530

一、混合冷剂制冷循环531

二、过冷冷剂节流534

三、热泵流程538

四、丙烯和乙烯制冷系统543

五、甲烷制冷系统548

六、复叠制冷551

七、多元制冷552

八、冷剂的过冷与过热问题555

九、制冷压缩机出口冷剂收集罐的设置与控制567

参考文献572

第五章　分离系统573

第一节　蒸馏塔计算573

一、蒸馏塔的简化计算方法573

二、蒸馏塔的电子计算机计算582

三、烃类系统的气-液相平衡及其应用586

第二节　脱甲烷塔系统600

一、概述600

二、高压法脱甲烷604

三、低压法脱甲烷611

四、中压法脱甲烷614

五、脱甲烷塔前的预分馏塔616

六、脱甲烷塔顶采用膨胀机616

七、甲烷制冷压缩机系统617

八、脱甲烷塔由浮阀塔改造成填料塔618

九、脱甲烷塔的模拟计算620

第三节　脱乙烷和脱丙烷系统621

一、脱乙烯塔及其模拟计算621

二、脱丙烷塔及其模拟计算628

三、多孔表面管换热器633

第四节　乙炔、丙炔和丙二烯的脱除634

一、概述634

二、乙炔、丙炔前加氢636

三、乙炔后加氢644

四、丙炔和丙二烯后加氢652

五、丙炔和丙二烯的精馏脱除659

六、催化精馏加氢技术659

七、溶剂吸收法脱除乙炔（DMF法）662

八、绿油脱除664

九、乙烯干燥665

第五节　甲烷化反应及氢气纯化666

一、甲烷化反应667

二、用变压吸附纯化氢气670

第六节　乙烯和丙烯精馏674

一、相对挥发度674

二、乙烯精馏676

三、丙烯精馏680

第七节　分凝分馏塔技术684

一、ARS工艺与HIRS系统684

二、分凝分馏塔及其分离流程688

三、ARS、HIRS与分凝分馏塔的比较692

参考文献693

第六章　火炬系统695

第一节　概述695

一、作用695

二、火炬分类695

三、火炬组成696

四、火炬形式的选择698

五、设计范围698

六、设计基本原则698

第二节　乙烯装置内的排放系统699

一、排放系统的组成699

二、设计依据及基础数据700

三、排放系统的设计701

四、湿火炬罐、干火炬罐和液体蒸发器704

第三节　火炬装置的流程及总图布置705

一、火炬装置的典型流程705

二、火炬头火焰的燃烧特性707

三、高架火炬高度和火炬周围安全界限的确定710

四、火炬的总图布置719

第四节　火炬装置的主要设备720

一、火炬头720

二、火炬筒体726

三、分液罐731

四、水封罐734

五、点火设施737

六、泵739

第五节　火炬系统的自动控制和安全防护739

一、火炬系统的自动控制739

二、安全防护741

第六节　地面火炬743

一、地面火炬发展和类型743

二、地面火炬工艺设计特点744

三、火炬头745

四、地面火炬系统控制745

五、地面火炬系统流程746

六、地面火炬设计需要考虑的问题748

第七节　火炬气回收749

一、概述749

二、火炬气回收工艺技术750

三、火炬气回收装置的组成和布置750

四、工艺流程说明751

五、安全和环境保护752

第七章　自动控制754

第一节　自动控制系统在乙烯装置中的应用754

一、集散型控制系统在乙烯装置中的应用754

二、现场总线控制系统在乙烯装置中的应用756

第二节　裂解炉自动控制760

一、裂解反应的干扰因素分析760

二、裂解炉操作自动化761

三、裂解炉温度与负荷先进控制762

四、裂解炉紧急降负荷控制763

五、裂解炉裂解深度和选择性控制765

六、裂解炉在线清焦顺序控制766

七、裂解炉控制实例770

第三节　压缩机自动控制方案771

一、压缩机防喘振控制原理771

二、裂解气压缩机控制773

三、丙烯制冷压缩机控制774

四、二元制冷压缩机控制776

五、压缩机控制实例777

第四节　分馏塔自动控制方案782

一、急冷油塔控制782

二、急冷水塔控制783

三、脱甲烷塔控制783

四、乙烯精馏塔控制784

第五节　反应器自动控制方案788

一、碳二加氢反应器控制788

二、碳三加氢反应器控制788

三、乙炔加氢反应器控制实例789

第六节　干燥器顺序控制方案791

一、裂解气干燥器顺序控制791

二、第二裂解气干燥器顺序控制794

三、氢气干燥器顺序控制795

第七节　乙烯装置先进控制与在线优化796

一、先进控制与优化的基本原理796

二、乙烯装置先进控制与优化策略设计801

三、乙烯装置先进控制与优化实例803

参考文献807

第八章　乙烯装置的节能减排措施808

第一节　装置能耗计算808

一、能耗计算范围808

二、能耗计算方法一808

三、能耗计算方法二812

第二节　提高裂解炉热效率814

一、降低对流段末端物料入口温度814

二、改进对流段设计，提高热强度816

三、降低过剩空气率817

四、预热燃烧空气和燃料气817

五、加强绝热保温降低炉体热损失817

六、对流段吹灰和化学清洗除灰818

七、辐射段强化传热823

八、裂解炉热效率计算827

第三节　急冷系统节能措施836

一、急冷油系统836

二、急冷油塔增加中间回流839

三、油洗塔塔釜温度和粘度控制843

四、急冷水乳化的形成与控制846

五、急冷油和急冷水热量回收的优化847

第四节　裂解气压缩系统的节能措施849

一、增加凝液分离罐和液相干燥器849

二、压缩机五段凝液二次闪蒸851

三、选择最佳吸入压力852

四、降低裂解气压缩机段间冷却压力降852

五、压缩机段间喷水853

六、汽轮机采用两个转子和提高真空度858

七、压缩段数的合理选择858

八、降低压缩机出口温度859

九、采用高效压缩机859

十、采用低阻力降换热器860

十一、改进干燥系统861

十二、碱洗塔采用填料塔861

十三、凝液直接去脱甲烷塔861

第五节　分离系统节能流程组合861

一、概述861

二、不同分离顺序流程组合862

三、相同分离顺序流程组合863

四、渐进分离流程组合864

五、脱甲烷和深冷系统865

六、脱乙烷和乙烯精馏系统870

七、脱丙烷系统872

八、丙烯精馏流程组合877

第六节　精馏塔的节能878

一、回流比最佳化879

二、采用中间再沸器和中间冷凝器879

三、多股进料和侧线出料883

四、进料状态884

五、热分离器885

第七节　凝液回收和再利用886

一、概述886

二、凝液种类及凝液处理的重要性886

三、凝液处理工艺887

四、经济效益估算887

五、混床、活性炭再生888

第八节　电伴热应用888

一、电伴热的发展、原理及类型889

二、电伴热的选择和安装要求890

三、使用电伴热注意事项892

四、电伴热与蒸汽伴热对比892

第九节　保温与保冷892

一、保温与保冷材料893

二、保温与保冷设计895

三、保温与保冷施工主要技术要求901

四、保温和保冷的节能902

第十节　节能减排技术改造实例904

一、裂解炉区904

二、急冷区904

三、压缩区905

四、冷区905

五、热区906

六、制冷系统907

参考文献907

第九章　乙烯原料与产品的储存和运输909

第一节　大容量石脑油的储运909

一、石脑油储罐的现状909

二、石脑油的性质909

三、油品储罐的类型和规格910

四、大容积储罐的设计和建设912

五、大容积储罐的管理、操作与维修917

第二节　液化石油气LPG的储运918

一、概述918

二、液化石油气LPG性质和特点918

三、液化石油气LPG储运工程的设计921

四、液化石油气LPG球罐施工建设924

五、液化石油气LPG储运系统安全管理925

六、工业化应用实例927

第三节　乙烯、丙烯的储存927

一、加压法储存928

二、低温法储存935

三、地下盐洞储存944

四、安全操作944

第四节　乙烯和丙烯的运输947

一、管线输送947

二、槽车运输948

三、船舶运输949

参考文献950

第十章　公用工程952

第一节　水系统及水平衡952

一、原水系统952

二、生活给水系统952

三、生产给水系统952

四、冷却水系统952

五、工艺用水系统954

六、消防水系统955

七、锅炉给水系统955

八、排污水956

九、回用水系统957

十、水平衡958

第二节　电气960

一、概述960

二、电源和供配电系统960

三、爆炸和火灾危险环境961

四、变电所962

五、继电保护及自动装置配置原则964

六、供配电线路964

七、配电965

八、照明965

九、防雷、接地966

第三节　蒸汽平衡966

一、概述966

二、蒸汽系统的确定967

三、蒸汽平衡计算和蒸汽系统优化968

第四节　燃料平衡968

一、燃料消耗968

二、燃料平衡972

第十一章　顺序流程乙烯装置的开停车和运行974

第一节　装置开车前准备974

一、开车前应具备的条件974

二、一般开车步骤974

三、开车前准备工作975

第二节　裂解炉开车978

一、裂解炉蒸汽开车978

二、裂解炉投油979

三、乙烷炉开车980

第三节　急冷系统开车980

一、急冷水循环和加热980

二、急冷油的接收、循环和加热981

三、稀释蒸汽发生系统的开车982

四、裂解炉与急冷系统的连接和运转982

第四节　压缩系统开车983

一、压缩系统开车前应具备的条件983

二、压缩机开车的准备984

三、制冷压缩机开车过程中的注意事项984

四、压缩系统开车984

第五节　分离系统的开车989

一、开车应具备的条件989

二、开车准备工作989

三、开车步骤990

第六节　无乙烯开车992

一、冷箱系统通丙烯冷剂冷却992

二、脱甲烷塔汽提操作993

三、乙烯冷剂系统开车并将C2冷剂送往各有关用户993

四、乙炔加氢系统开车993

五、乙烯精馏开车生产合格乙烯993

第七节　装置的正常停车993

一、一般正常停车步骤993

二、装置停车994

第八节　乙烯装置的开停车优化999

一、缩短开车时间，减少开车物料损失1000

二、加强系统物料回收，降低停车物料损失1000

第九节　乙烯装置紧急停车1001

一、停车处理原则1001

二、乙烯装置紧急停车处理1002

第十节　乙烯装置的安、稳、长运转1002

一、做好公用工程系统的稳定运行1003

二、强化设备管理工作1004

三、做好关键部位的防堵、防垢工作1004

四、采用新技术、新工艺，延长设备运行周期1005

五、加强生产过程中有害微量元素的检测1007

六、原料优化和稳定操作1007

七、采用风险检验技术确定乙烯装置运行周期1008

参考文献1008

第十二章　前脱碳三前加氢操作流程的开停车和运行1009

第一节　装置的开车及正常操作1009

一、开车前必备的条件1009

二、开车程序总述1009

三、开车前的物料填充1012

四、裂解炉1013

五、急冷系统1017

六、裂解气压缩机系统1020

七、压缩机一般操作指南1025

八、丙烯制冷系统1026

九、乙烯制冷系统1028

十、乙烯精馏和热泵系统1029

十一、分离系统1032

第二节　装置的正常停车1037

一、正常停车总述1037

二、裂解炉1038

三、急冷系统1039

四、裂解气压缩机系统1039

五、分离系统1040

第三节　装置的紧急停车1040

一、电力故障1040

二、冷却水故障1041

三、仪表风故障1042

四、蒸汽故障1042

五、不可控的泄漏1042

六、不可控的火灾1043

第四节　典型事故案例分析1043

一、裂解炉1043

二、急冷系统1051

三、压缩系统1059

四、分离系统1064

五、制冷系统1068

第十三章　装置安全、健康与环境（HSE）1072

第一节　概述1072

一、基本概念与定义1072

二、危险化学品数据1072

三、安全设施1073

第二节　乙烯装置安全与健康设计1074

一、安全设计基本原则1074

二、装置安全危险性分析1075

三、装置职业病危害分析1076

四、装置主要安全设施1077

第三节　污水处理1079

一、废水污染源1080

二、废水预处理1081

三、废水排放标准1083

第四节　废碱液处理1084

一、废碱液的排放量和组成1084

二、废碱液的预处理方法及其工艺1085

三、处理后的废水排放标准1090

第五节　废固处理1091

一、固废的来源和分类1091

二、固废处理法规标准和处理原则1092

三、固废处理方法1092

四、固废处理的工业化实例1097

第六节　废气处理1097

一、废气污染源1099

二、废气防治及排放标准1099

参考文献1101

第十四章　化学品1102

第一节　乙烯装置用化学添加剂种类及作用1102

一、结焦抑制剂1102

二、急冷油减粘剂1103

三、黄油抑制剂1103

四、阻聚剂1104

五、消泡剂1105

六、其他化学品1106

第二节　循环水处理用化学添加剂种类及作用1107

一、阻垢分散剂1107

二、缓蚀剂1107

三、杀菌剂1107

四、复合水处理剂1107

五、硫酸（H2SO4）1108

第三节　锅炉给水用化学添加剂种类及作用1108

一、化学除氧剂1109

二、磷酸盐1109

三、给水系统缓蚀剂1110

参考文献1111

第十五章　乙烯装置的分析化验1112

第一节　概况1112

一、分析化学现状1112

二、标准规范1112

三、分析过程1113

四、分析方法1113

五、分析室设计理念1113

六、分析室运行管理1114

七、分析室信息管理LIMS系统1114

第二节　分析取样和控制指标1114

一、分析取样要求1114

二、分析取样工艺流程1117

三、分析取样管道工程1117

四、分析控制指标1120

五、石脑油分析指标1136

第三节　乙烯装置分析实例1138

一、石脑油PONA值分析法1138

二、石脑油PONA值计算法1139

三、石脑油馏程蒸馏测定法1141

四、石脑油总硫含量电量测定法1142

五、南疆库西石脑油的分析实例1144

六、液化石油气气相色谱测定法1145

七、裂解气气相色谱分析法1146

八、裂解气全组分分析法1149

九、裂解气在线色谱分析法1152

十、裂解气在线工业质谱分析法1154

十一、Py-GAS3000型裂解气取样器1156

十二、丙烯色谱分析的进样系统改进1159

第四节　分析室运行管理1160

一、水桶理论1160

二、健康和安全以及环境1161

三、绿色分析化验室1162

第五节　分析室信息管理系统1164

一、分析室LIMS现状1164

二、分析室LIMS设计1165

三、分析室LIMS实现1166

四、LIMS在上海赛科乙烯装置中的应用1166

五、LIMS在上海石化乙烯装置中的应用1169

六、分析室LIMS发展趋势1170

参考文献1172

附录　单位换算表1173