化学工艺学烃类热裂解

第一章烃类热裂解第八节烃类裂解生产乙炔乙炔是基本有机化工的重要原料，从乙炔出发可以合成很多重要产品，个别的产品还要用乙炔合成，都已经转向以乙烯、丙烯为原料的合成生产路线，因此乙炔的需求量正在逐渐下降。

但是，由于要充分利用资源，或者由于有机合成工艺的要求，例如有的有机化工产品必须要求用乙炔来合成，因此用烃类生产乙炔仍然得到重视。

从烃类裂解生产乙炔，在工业上首先是利用天然气合成制乙炔。

６０年代以后，发展了用石油烃类裂解联产乙炔、乙烯的方法。

烃类裂解生成乙炔是一个强吸热的反应：2CH4<====> C2H2+ 3H2(1) △H0=376.6 kJ/molC2H2裂解烃类<====> C2H4C2H4 <====> C2H2 + H2但是乙炔在热力学上很不稳定地，容易分解为碳和氢气：C2H2<====> 2C + H2(3) △H0=226.7 kJ/mol烃类裂解生产乙炔必须满足下列三个重要条件：(1)迅速供给大量反应热；(2)反应区温度很高(1227～1527 C)；(3)反应时间特别短(0.01～0.001s以下)，而且反应物一离开反应区应当立刻被急冷，以迅速终止二次反应，避免乙炔的损失。

一、甲烷氧化裂解制乙炔天然气部分氧化法是利用甲烷部分氧化时产生的大量反应热，来供给裂解的需要，反应方式如下：CH4 + O2 -----> CO + H2 + H2O △H0=-277.4 kJ/mol2CH4-----> C2H2+ 3H2△H0=376.6 kJ/molC2H2反应温度：1530～1630C；反应产物停留时间：小于0.01 s；反应后的气体立刻进行急冷。

天然气部分氧化法制乙炔在国外已经工业化，裂解炉的炉型有很多种。

主要采用——旋焰炉，其结构如图1-58所示。

1.将预热到600~650 C的天然气及氧气用高速旋流混合器(1)进行快速混合，然后进入多个旋焰烧嘴(2)，烧嘴直径20~45mm，内有导向旋涡器，混合气体以旋流形式进行部分氧化，形成平整的火焰结构。

化学工艺学第3章烃类热裂解
第3章烃类热裂解
1、正构烷烃的裂解反应规律如何？
2、异构烷烃的裂解反应规律如何？
3、烯烃裂解的主要反应有哪些？
4、环烷烃的裂解反应规律如何？
5、芳烃裂解的主要类型有哪些？
6、结焦、生碳反应的途径如何？
7、生碳、结焦规律如何？
8、各族烃类的裂解反应规律如何？
9、各族烃类的裂解反应难易顺序？
10、裂解反应机理如何？
11、什么是一次反应？什么是二次反应？
12、评价裂解原料性质的指标主要有哪些？
13、温度-停留时间对裂解产品收率有何影响？
14、压力对裂解反应有何影响？
15、为何采用水蒸汽作稀释剂？
16、为何急冷？急冷有哪两种形式？各有何特点？急冷的目的？急冷换热器设计的关键指标是什么？
17、裂解气的预分馏有何作用？
18、轻烃与馏分油裂解装置的裂解气的预分馏过程各有何不同？
19、裂解气中酸性气体主要有哪些？为何脱除？脱除方法有哪些？
20、裂解气预分馏处理后为何脱水？用何方法？
21、裂解气预分馏处理后为何脱炔？用何方法？
22、在裂解气的压缩过程中采用多级压缩有何好处？
23、在制冷过程中为何采用多级压缩制冷循环？
25、裂解气的精馏分离流程有哪些？简述其过程？
26、裂解气的分离流程的组织一般遵循的基本原则是什么？
27、分离流程的主要评价指标是什么？
28、在裂解气的深冷分离流程中，乙烯损失的主要部位有哪几处？
29、脱甲烷塔的操作压力的不同对甲烷塔的操作参数、塔设计及操作费用和投资的影响是什么？。

烃类热裂解名词解释嘿，朋友！咱们今天来聊聊烃类热裂解这回事儿。

你知道吗，烃类热裂解就像是一场奇妙的化学大冒险！它指的是在高温条件下，烃类分子发生分解和重组的过程。

这就好比一群小伙伴本来手拉手好好的，突然被一股神秘的力量给拆开，然后又重新组合成了新的小伙伴团队。

烃类，听起来是不是有点陌生？其实啊，咱们生活中常见的石油、天然气里就有好多烃类物质。

比如甲烷、乙烷、乙烯这些。

而热裂解呢，就是让它们在高温这个大熔炉里发生变化。

想象一下，高温就像一个厉害的魔法师，对着烃类施展魔法。

原本稳定的烃分子被这股魔法力量冲击得七零八落，化学键断裂，原子们重新排列组合。

这一过程可不简单，涉及到好多复杂的化学反应。

比如说，乙烷在热裂解的时候，它的化学键就像是脆弱的绳子，被高温一烤，“啪”地断了，然后变成了乙烯和氢气。

这是不是很神奇？就好像一个大拼图被打乱，又拼成了新的图案。

烃类热裂解可不是随便玩玩的，它在工业上有着超级重要的地位。

咱们用的好多化工产品，像塑料、橡胶、纤维等等，很多都是通过烃类热裂解得到的原料再进一步加工出来的。

你想想，如果没有烃类热裂解，咱们的生活得少了多少方便和乐趣呀？没有那些五颜六色的塑料制品，没有舒适的合成纤维衣服，那得多糟糕啊！而且，烃类热裂解的条件要求也很严格呢。

温度得恰到好处，高了不行，低了也不行，这就像炒菜，火候掌握不好，菜就不好吃啦。

还有压力、停留时间等等因素，都得精心控制，稍有差错，结果就大不一样。

所以说，烃类热裂解可真是一门高深的学问，是化学世界里的一场精彩大戏！它让那些看似普通的烃类物质焕发出新的生机，为我们的生活带来了无数的可能。

你说，这是不是很厉害？总之，烃类热裂解在化工领域中举足轻重，是创造丰富多样化学产品的关键魔法！。

一、烃类热裂解1.烃类热裂解产物中的有害物质有哪些？存在哪些危害？如何脱除？答：烃类热裂解产物中的有害物质包括：硫化氢等硫化物，二氧化碳，炔烃和水。

硫化氢的危害：硫化氢会腐蚀设备和管道，使干燥的分子筛的寿命缩短，使脱炔用的加氢催化剂中毒并使烯烃聚合催化剂中毒。

二氧化碳的危害：在深冷分离裂解气时，二氧化碳会结成干冰，堵塞管道及设备，影响正常生产；对于烯烃聚合来说，是烯烃聚合过程的惰性组分，在烯烃循环时造成积累，使烯烃的分压下降，从而影响聚合反应速度和聚合物的分子量。

炔烃的危害：炔烃使乙烯和丙烯聚合的催化剂中毒。

水的危害：在深冷分离时，温度可达-100℃，水在此时会结冰，并与甲烷，乙烷等形成结晶化合物（CH4·6H2O，C2H6·7H2O，C4H10·7H2O），这些结晶会堵塞管道和设备。

脱除方法：硫化氢和二氧化碳用氢氧化钠碱液吸收来脱除；炔烃采用选择性加氢法来脱除。

水采用分子筛干燥法脱除。

2.类裂解发生的基元反应大部分为自由基反应哪三个阶段？链引发反应、链增长反应、链终止反应三个阶段。

链引发反应是自由基的产生过程；链增长反应时自由基的转变过程，在这个过程中一种自由基的消失伴随着另一种自由基的产生，反应前后均保持着自由基的存在；链终止是自由基消亡生产分子的过程。

3.各族烃类的裂解反应难易顺序为？正烷烃>异烷烃>环烷烃(六碳环>五碳环)>芳烃4.裂解气出口急冷操作的目的？裂解炉出口的高温裂解气在出口高温条件下将继续进行裂解反应，由于停留时间的增长，二次反应增加，烯烃损失随之增多。

为此，需要将裂解炉出口高温裂解气尽快冷却，通过急冷以终止其裂解反应。

当裂解气温度降至650℃以下时，裂解反应基本终止。

急冷有间接急冷和直接急冷之分。

5.在烃类热裂解的过程中，加入水蒸气作为稀释剂具有哪些优点？答：在烃类热裂解的过程中，加入水蒸汽作为稀释剂具有如下优点：（1）水蒸汽的热容较大，能对炉管温度起稳定作用，因而保护了炉管。

烃类热裂解当今世界，⽯油化⼯产业已经成为全球经济发展的⽀柱产业之⼀，⽽烃类热裂解技术则是⽯油化⼯产业中不可或缺的重要技术。

本⽂将重点介绍烃类热裂解的基本概念、原理及其在⽯油化⼯产业中的应⽤。

烃类热裂解是⼀种重要的⼯业过程，可⽤于原油精制、⽯油化⼯等领域。

烷烃的热反应主要有两类：⼀是C-C键断裂⽣成较⼩分⼦的烷烃和烯烃；⼆是C-H键断裂⽣成碳原⼦数保持不变的烯烃及氢⽓。

在烷烃分⼦中，C-C键更易于断裂，因为键能相对较⼩；⽽异构烷烃中的C-C键及C-H键的键能都⼩于正构烷烃，因此，异构烷烃更易于断链和脱氢。

因此，在相同条件下，异构烷烃⽐正构烷烃更易产⽣烯烃。

这是因为C-H 键键⻓较短，键能⼤于C-C键。

在热裂解过程中，费托蜡4#可获得更⾼的单程转化率和α-烯烃收率，分别为65.0%和53.0%。

不同原料蜡液相产物分布及LAO碳数分布如图3所⽰。

五种原料都⽣成了极少量异构烯烃和芳烃等副产物，α-烯烃含量随原料碳数的增加⽽提⾼。

这些结果表明，选择适当的原料蜡和反应条件可以有效地提⾼烃类热裂解的转化率和选择性。

烃类热裂解是⼀项复杂的过程，需要深⼊了解其基本原理和⼯艺条件。

烃类热裂解的⼯业应⽤主要包括⽯油化⼯、⽣物质转化、液化煤、催化转化等领域。

这些应⽤领域对烃类热裂解的要求各不相同，需要针对不同的应⽤进⾏相应的⼯艺研究。

什么是烃类热裂解烃类热裂解是指在⾼温、⾼压、⽆氧或缺氧的条件下，将⾼分⼦烃类化合物分解成低分⼦烃类化合物的化学反应。

这种反应是烃类加⼯的基础，通过这种⽅法可以获得⼀系列的烃类产品，如⼄烯、丙烯、丁⼆烯等。

烃类热裂解的原理烃类热裂解的反应机理⾮常复杂，但可以归纳为以下三个阶段：1. 烷基⾃由基形成阶段：在⾼温下，⾼分⼦烃类化合物被加热并断裂，形成烷基⾃由基。

2. 反应中间体形成阶段：烷基⾃由基与⾼分⼦烃类化合物发⽣反应，形成各种反应中间体。

3. 产物⽣成阶段：反应中间体进⼀步发⽣反应，形成低分⼦烃类产物。

第一章烃类热裂解第二节烃类管式炉裂解制乙稀特点：强吸热反应；高温；低烃分压短停留时间供热方式：间接供热——管式炉裂解直接供热——蓄热炉裂解砂子炉裂解一．烃类原料对裂解结果的影响问题1：烃类的四个指标是什么？（一）原料烃：1．族组成（PONA值）◆定义：是指原料中所含各族烃的质量百分比。

P—烷族烃 N—环烷族烃O—稀族烃 A—芳香族烃在管式裂解炉的裂解条件下，原料愈轻，乙稀收率愈高。

随着烃分子量增大，N+A 含量增加，乙稀收率下降，液态裂解产物收率逐渐增加。

2．原料含氢量：◆定义：是指原料烃分子中氢原子的质量百分比；不包含溶解的H2。

相同碳原子时，含氢量：烷烃> 环烷烃> 芳烃含氢量高的原料，裂解深度可深一些，产物中乙稀收率也高。

表1-9各种烃和焦的含氢量对重质烃的裂解，按目前技术水平，原料含氢量控制在大于13%（质量），气态产物的含氢量控制在18%（质量），液态产物含氢量控制在稍高于7~8%（质量）为宜。

因为液态产物含氢量低于7~8%（质量）时，就易结焦，堵塞炉管和急冷换热设备。

3．芳烃指数（BMCI）：◆定义：BMCI=48640/Tv+473.7*d—456.8Tv=(T10+T30+T50+T70+T90)/5基准：n—C6H14的BMCI=0的BMCI=100 当BMCI<35时，才能做裂解原料。

4．特性因子K：K=1.216（T立/d15.6度）^(1/3)T立=[0.1t10^(1/3)+0.2t30^(1/3)+0.2t50^(1/3)+0.2t70^(1/3)+0.2t90^(1/3)+0.1t100^(1/3)]^3小结：原料烃参数对裂解结果的影响：（1）当PONA增大，乙烯收率增大；（2）当氢含量增大，乙烯收率增大；（3）当BMCI减小，乙烯收率增大；（4）当K增大，乙烯收率增大。

几种原料裂解结果比较可知，原料不同，裂解产物组成不同，裂解条件不同。

表1-12生产1吨乙烯所需原料及连副产物量*B、T、X为苯、甲苯、二甲苯。

烃类热裂解原理1. 烃类的热裂解反应裂解过程中的主要中间产物及其变化可以用图5-1-01作一概括说明。

按反应进行的先后顺序,可以将图5-1-01所示的反应划分为一次反应和二次反应,一次反应即由原料烃类热裂解生成乙烯和丙烯等低级烯烃的反应。

二次反应主要是指由一次反应生成的低图5-1-01 烃类裂解过程中一些主要产物变化示意图级烯烃进一步反应生成多种产物,直至最后生成焦或碳的反应。

二次反应不仅降低了低级烯烃的收率,而且还会因生成的焦或碳堵塞管路及设备,破坏裂解操作的正常进行,因此二次反应在烃类热裂解中应设法加以控制。

现将烃类热裂解的一次反应分述如下。

��(1)烷烃热裂解烷烃热裂解的一次反应主要有: ①脱氢反应: R-CH２-CH３<==>R-CH=CH２+H２②断链反应: R-CH２-CH2-R’→R-CH=CH２+R’H不同烷烃脱氢和断链的难易,可以从分子结构中键能数值的大小来判断。

一般规律是同碳原子数的烷烃,C-H键能大于C-C键能,故断链比脱氢容易;烷烃的相对稳定性随碳链的增长而降低。

因此,分子量大的烷烃比分子量小的容易裂解,所需的裂解温度也就比较低;脱氢难易与烷烃的分子结构有关,叔氢最易脱去,仲氢次之,伯氢最难;带支的C-C键或C-H 键,较直链的键能小,因此支链烃容易断链或脱氢;裂解是一个吸热反应,脱氢比断链需供给更多的热量;脱氢为一可逆反应,为使脱氢反应达到较高的平衡转化率,必须采用较高的温度;低分子烷烃的C-C键在分子两端断裂比在分子链中央断裂容易,较大分子量的烷烃则在中央断裂的可能性比在两端断裂的大。

(2)环烷烃热裂解环烷烃热裂解时,发生断链和脱氢反应,生成乙烯、丁烯、丁二烯和芳烃等烃类;带有侧链的环烷烃,首先进行脱烷基反应,长侧链先在侧链中央的C-C链断裂一直进行到侧链全部与环断裂为止,然后残存的环再进一步裂解,裂解产物可以是烷烃,也可以是烯烃;五碳环比六碳环稳定,较难断裂;由于拌有脱氢反应,有些碳环,部分转化为芳烃;因此,当裂解原料中环烷烃含量增加时,乙烯收率会下降,丁二烯、芳烃的收率则会有所增加。

10 石油化工烃类热裂解 1、石油化工的任务生产基本有机化工原料，包括八种化合物。

即：乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯、乙炔、萘三烯、三苯、一炔、一萘一个国家化学工业发展的水平主要以石油化工原料为基准。

其中乙烯最为重要。

2、乙烯产量情况 1 世界情况附表：世界乙烯产量 2 各国情况 1980年美国1679万吨；西德475.5万吨日本606.75万吨；英国207.5万吨苏联190万吨；意大利174.6万吨 3 我国情况1978年38.03万吨 1982年56万吨 1983年65万吨 1987年94万吨 2001年479.8万吨 2002年7月累计生产298.6万吨 3、石油化工发展石油化工的第一个产品：异丙醇。

1918年，炼油厂的炼厂气通入水中得到一种化合物，即异丙醇，后证明是由丙烯水合得到的。

所以后来发现石油馏分在700-900℃下通过裂解可得到乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯，从此石油化工发展迅速。

到了50年代，一些发达的国家开始由石油生产有机化工产品。

4、石油化工原料的优点 1 开采、运输、使用方便。

2 灰分、杂质含量较低，基本上全部被利用。

3 成本低。

5、烃类裂解将石油系烃类原料经高温作用，使烃类分子发生断链、脱氢反应，生成小分子的烯烃和烷烃的过程。

石油烃→断链脱氢→烯烃、烷烃 6、裂解原料常温、常压下可分为两类： 1 气态烃：天然气、油田气、炼厂气由于天然气中甲烷含量高，不易作裂解原料，炼厂气中烯烃含量高，应先脱除烯烃后再作裂解原料。

2 液态烃：轻油、煤油、柴油、重油、渣油等 7、烃类裂解方法 1 管式炉裂解 95％的厂家使用此法原料：轻油、煤油、柴油 2 蓄热炉裂解原料：原油 3 砂子炉裂解原料：原油 8、管式炉裂解原料附表：管式炉裂解原料 10.1 烃类裂解烃类裂解过程的化学反应烃类裂解过程非常复杂。

如：乙烷裂解，裂解产物有：H2、CH4、C2H4、C3H8、C3H6、C4H10、C4H8、C4H6、C5等。