A. 乙烯的工業生產工藝與原理是什麼
石油化學工業中大多數中間產品（有機化工原料）和最終產品（三大合成材料）均以烯烴和芳烴為原料，除由重整生產芳烴以及由催化裂化副產物中回收丙烯、丁烯和丁二烯外，主要有乙烯裝置生產各種烯烴和芳烴。以三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）和三苯（苯、甲苯、二甲苯）總量計，約65%來自乙烯生產裝置。因此，常常以乙烯生產作為衡量一個國家和地區石油化工生產水平的標志。通常所說的乙烯裝置，主要包括管式爐裂解和深冷分離。
早在20世紀30年代就有人開始對石油烴高溫裂解生產烯烴的技術進行研究，40年代初建成了管式爐裂解生產乙烯的工業裝置。經過60多年的發展仍在烯烴生產中占據統治地位。其他還有蓄熱爐裂解、流動床裂解等由於投資高、物耗能耗高、污染嚴重逐步被淘汰。
烴類裂解得到的裂解產物還有氫、甲烷、乙烷和乙烯、丙烷和丙烯、混合碳四、碳五、裂解汽油等混合物。此外還有少量二氧化碳、一氧化碳、硫化氫等氣體，並含有微量炔烴等雜質，因此必須對其進行分離和精製才能得到合格的乙烯、丙烯和其他產品。裂解氣分離法主要有油吸收分離法和深冷分離法。前者能耗高、烯烴損失大，60年代幾乎全部被深冷分離法取代。
深冷分離法：利用裂解氣中各組分沸點相對較大，各組分相對揮發度不同，在不同的溫度下用精餾法進行分離。在一定壓力下，碳三以上的餾分可以在常溫下分離，碳二餾分則需要在-30~-40℃條件下分離。用精餾方法將裂解氣中甲烷和氫氣分離出來，則需要-90℃以下的低溫分離。這種採用低溫分離裂解氣中甲烷和氫氣的方法成為深冷分離法。此法，能耗低、操作穩定，不僅能得到高質量的烯烴產品，而且能獲得高純度的氫氣和甲烷。因此現在被普遍採用。裝置主要包括兩大流程：裂解流程、分離流程
1、裂解流程裂解是指烴類在高溫條件下，發生碳鏈斷裂或脫氫反應，生成烯烴和其他產物的過程。裂解目的：以生產乙烯、丙烯為主，同時副產丁二烯、芳烴等。裂解反應特點：強吸熱反應，反應溫度高，停留時間短，烴分壓要低。主要參數：裂解深度（用乙烯對丙烯的收率衡量）、裂解溫度、停留時間、烴分壓。※管式爐裂解的工藝流程
包括原料供給、預熱、對流段、輻射段、高溫裂解氣急冷和熱量回收等幾部分。裂解裝置中五大關鍵設備：裂解爐、急冷換熱器、裂解氣壓縮機、乙烯壓縮機、丙烯壓縮機。
（一） 裂解原料預熱和稀釋蒸汽注入
裂解原料主要在對流段預熱，為減少原料消耗，也常常在進入對流段前通過低位能熱源進行預熱。裂解原料預熱到一定程度後，需要在裂解原料中注入稀釋蒸汽。注入方式：原料進入對流段前注入、原料在對流段中預熱到一定溫度後注入及二次注入（原料先注入部分蒸汽，在對流段中預熱到一定程度後，再次注入經對流段預熱後的稀釋蒸汽）
（二）對流段
管式裂解爐的對流段主要用於回收煙氣熱量，回收的煙氣熱量主要用於預熱原料及稀釋蒸汽，使裂解原料汽化並過熱到裂解反應需要的起始溫度後，進入輻射段加熱進行裂解。也可在對流段進行鍋爐給水預熱、助燃空氣預熱和超高壓蒸汽過熱。
（三）輻射段
烴和稀釋蒸汽的混合物在對流段預熱到物料橫跨溫度（裂解原料和稀釋蒸汽混合物在對流段預熱的出口溫度，也是輻射段的入口溫度）後進入輻射盤管，輻射盤管在輻射段內用高溫燃燒氣體加熱，使裂解原料在管內進行裂解。（四）高溫裂解氣的急冷和熱量回收
裂解爐輻射盤管出來的高溫裂解氣達到800℃以上，為抑制二次反應的發生，需要將輻射盤管內的高溫裂解氣進行急速冷卻。急速冷卻有兩種方式：一種是用急冷油（或急冷水）直接噴淋冷卻，一種是用換熱器進行冷卻。用急冷換熱器（TLE或TLX表示）冷卻時，可回收高溫裂解氣的熱量而副產出高位能的高壓蒸汽。急冷換熱器與汽包構成的發生蒸汽的系統稱為急冷鍋爐（或廢熱鍋爐）。在管式爐裂解輕烴、石腦油和柴油時，都採用廢熱鍋爐冷卻裂解氣並副產高壓蒸汽。經過廢熱鍋爐冷卻後的裂解氣溫度仍在400℃，此時可再由急冷油直接噴淋冷卻。為防止急冷換熱器結焦，廢熱鍋爐出口溫度要高於裂解氣的露點，裂解原料越重，廢熱鍋爐終期出口溫度越高，因此，根據裂解原料的情況，廢熱鍋爐可採用一級急冷、二級急冷、三級急冷等不同方式。2、裂解氣分離
急冷後的裂解氣溫度仍然在200℃～300℃，並且是含有從氫到裂解燃料油的復雜混合物，首先必須通過預分餾使其冷卻到常溫，並分出重組分，然後進行壓縮和凈化，以除去酸性氣體和水等雜質，並達到分離所需要的壓力，最後通過深冷精餾分離才能得到所需要的合格產品。
※預分餾：將急冷後的裂解氣進一步冷卻到常溫，並在冷卻過程中分餾出裂解氣中的重組分經急冷器冷卻後的裂解氣進入油洗塔，塔頂用裂解汽油噴淋，塔頂溫度控制在100℃～110℃之間，保證裂解氣中的水分從塔頂帶出洗油塔。塔釜溫度隨裂解原料的不同而控制在180℃～200℃左右。塔釜所得燃料油產品，部分經氣提並冷卻後作為裂解燃料油產品輸出。另外部分（稱為急冷油）送到稀釋蒸汽系統作為發生稀釋蒸汽的熱源，由此回收裂解氣的在熱量。經稀釋蒸汽發生系統冷卻後的急冷油，大部分送到急冷器以噴淋高溫裂解氣，少部分急冷油尚可進一步冷卻後作為油洗塔中段迴流。
油洗塔塔頂裂解氣進入水洗塔，塔頂用急冷水噴淋，塔頂裂解氣降至40℃左右送入裂解氣壓縮機。塔釜溫度約80℃，在此可分餾出裂解氣中大部分水分和裂解汽油。塔釜油水混合物經油水分離後，部分水（稱急冷水）經冷卻後送如水洗塔作為塔頂噴淋，另一部分水則送到稀釋蒸汽發生器發生稀釋蒸汽，供裂解使用。油水分離後得到的裂解汽油餾分，部分送到油洗塔作為塔頂噴淋，另一部分則作為產品經汽提冷卻後送出。※裂解氣分離流程
預分餾出來的裂解氣是含有酸性氣體和水等雜質的烴類混合物。為了得到合格的目的產品，必須對其進行凈化和精餾分離。在裂解氣分離過程中，要通過催化加氫的方法脫除炔烴，有前加氫和後加氫之分（在裂解氣分離氫氣之前/後）。
◎裂解氣的壓縮
在深冷分離部分，要求溫度最低的部分是氫氣和甲烷的分離。所需溫度隨壓力的降低而降低。因此，對裂解氣進行壓縮升壓，以提高深冷分離的操作溫度，從而節約低溫能量和低溫材料。另一方面，加壓會促使裂解氣中的水和重質烴冷凝，可除去相當部分的水和重質烴，從而減少乾燥脫水和精餾分離的負擔。裂解氣的壓縮比一般在25以上，為降低能耗並限制裂解氣在壓縮過程中升溫，均採用多段壓縮，段間設置中間冷卻。為避免在壓縮過程中因溫度過高而使雙烯烴聚合，一般需要5段壓縮才能滿足各段出口溫度低於100℃的要求。目前大型乙烯生產工廠均採用離心式（或稱透平式）壓縮機。乙烯裝置中採用壓縮製冷，常以乙烯、丙烯為製冷工質。