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1石油烃热裂解

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第一章 石油烃热裂解PPT课件

第一章 石油烃热裂解PPT课件
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2
第一章 石油烃热裂解
第一节 乙烯的生产方法 第二节 石油烃热裂解的原料 第三节 石油烃热裂解的生产原理 第四节 石油烃热裂解的生产工艺条件 第五节 石油烃热裂解的生产工艺流程 第六节 生产中异常现象的处理 第七节 化工生产中开、停车的一般要求
的水平，没有或很少有常年运行的工业化生产装置。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
10
第二节 石油烃热裂解原料
一、裂解原料来源和 种类
一是天然气加工厂的轻烃， 如乙烷、丙烷、丁烷等;
二是炼油厂的加工产品， 如炼厂气、石脑油、柴油、 重油、渣油等，以及炼油厂 二次加工油，如焦化加氢油、 加氢裂化油等。
1、石油和天然气的供应状况 和价格
乙烯能力都是采用石脑油和柴油。
但当石油输出国大幅度提高油价后，绝大多数乙烯装置
又转向以天然气为原料。
90年代，提高了汽油质量要求，使原来用于催化重整的
石脑油又成为乙烯裂解的原料。
12
2.原料对能耗的影响
使用重质原料的乙烯装置能耗远远大于 轻质原料，以乙烷为原料的乙烯装置生产 成本最低。
若乙烷原料的能耗为1，则丙烷、石脑油 和柴油的能耗分别是1.23、1.52、1.84。
虽然我国乙烯工业发展较快，但远不能满足经济社会 快速发展的要求，不仅乙烯自给率下降，而且产品档次低、 品种牌号少，一半的乙烯来自进口。
根据2000～2020年我国GDP增长率7.2%为基准的弹性 系数测算，乙烯需求预测可见表1－1。
从表1－1可以看出，我国乙烯自给率还不高，一方 面需要进口乙烯产品，另一方面需要加大国内乙烯的生产， 因此，无论从乙烯在有机化工中的地位，还是从乙烯的需 求量预测，都可以看出，以生产乙烯为主要目的的石油烃 热裂解装置在有机化工中具有举足轻重的地位。

石油烃热裂解制乙烯

石油烃热裂解制乙烯

石油烃热裂解制乙烯摘要：综述了石油烃热裂解制取乙烯的生产技术及工艺流程。

提出了我国石油烃裂解制乙烯技术的发展方向。

关键词：乙烯；石油烃热裂解；生产技术；工艺流程引言：乙烯工业是石化工业的“龙头”,其生产规模和水平已成为衡量企业技术实力的重要标志之一。

石化工业的基本有机化工原料包括三烯和三苯,均主要产自乙烯装置,生产规模大,产品及衍生物繁多,产品链长。

因此,提高乙烯生产能力是发展石油化工新技术、新产品的重要途径。

2006年世界乙烯的生产能力为1.176亿t/a,2007年增加到1.196亿t/a[1]。

2010年世界乙烯生产能力将达到1.55亿t/a,新增3800万t/a,其中一半集中于中东[2]。

我国乙烯工业经过近50a的发展,在生产能力和技术水平上都取得了长足进步,至2009年,国内乙烯产量达 1 178.5万t/a,已成为世界上仅次于美国的乙烯生产大国。

1.石油烃热裂解生产技术石油烃热裂解为目前制取乙烯和丙烯的主流方法[3]。

高反应温度和短停留时间有利于获得尽可能高的烯烃产率，也有利于减少副产物的生成，这要求在极短的时间内向裂解反应供给大量热量. 从传热的角度，热裂解可分为直接加热裂解和间接加热裂解，前者指热源不经传热介质将热量直接传给反应物，后者则需通过传热介质(反应管壁)向反应物传递热量。

间接加热裂解的典型代表是采用管式裂解炉的蒸汽裂解技术。

目前，绝大部分乙烯都是由蒸汽裂解产出的，全世界每年采用蒸汽裂解生产的乙烯约为1.2 亿吨[4]。

作为蒸汽裂解技术的核心，管式裂解炉技术经过长期的不断改进，性能已近完善。

1.1 原料构成裂解原料种类对乙烯收率有重要影响，由于原料费用占乙烯生产70%-75%(以石脑油和轻柴油为原料)，而乙烯成本又直接影响其下游产品的成本，因此如何优选原料倍受乙烯生产者的关注[5]。

世界乙烯的原料结构见表1。

1.2 裂解炉大型化由于裂解炉占乙烯装置投资的30%左右，因此，为了适应乙烯装置大型化的技术发展趋势，各乙烯技术专利商纷纷推出新的大型化裂解炉。

1石油烃热裂解

1石油烃热裂解

石油烃热裂解的主要目的
生产乙烯和丙烯，还可联产丁二烯 以及苯、甲苯和二甲苯等产品 石油烃热裂解是基本有机化学工业 获取基本有机原料的主要手段 裂解能力的大小往往以基本有机化 学工业的最重要的基本有机原料乙 烯的产量来衡量。
国外乙烯发展动态
乙烯在世界大多数国家几乎都 有生产。 2004 年世界乙烯的总生产能力 已突破1 亿吨达到了11290.5万吨/年， 产量10387 万吨，主要集中在欧美 发达国家。随着世界经济的复苏， 乙烯需求增速逐渐加快，年均增速 达到4.3%，预计2010年需求量上升 到13346万吨，增量主要在亚洲地 区。
一般当温度低于750℃时，生成乙烯的可能 性较小，或者说乙烯收率较低； 在750℃以上生成乙烯可能性增大，温度越 高，反应的可能性越大，乙烯的收率越高。 但当反应温度太高，特别是超过900℃时， 甚至达到1100℃时，对结焦和生碳反应极为有 利，同时生成的乙烯又会经历乙炔中间阶段而 生成碳，这样原料的转化率虽有增加，产品的 收率却大大降低。 表1-2正说明了这一点。 所以理论上烃类裂解制乙烯的最适宜温度 一般在750～900℃之间。
在乙烯生产中，采用不同的原料建厂，投资差别很大 采用乙烷、丙烷原料，由于烯烃收率高，副产品很少 工艺较简单，相应地投资较少。 重质原料的乙烯收率低，原料消耗定额大幅度提高， 用减压柴油作原料是用乙烷的3.9倍，装置炉区较大，副产 品数量大，分离较复杂，则投资也较大。 随着国际上原料供求的变化，原料的价格也经常波动 因此，近来设计的乙烯装置，或对老装置进行改造， 均提高了装置的灵活性，即一套装置可以裂解多种原料。 但裂解炉可裂解原料的范围越宽，相应炉子的投资也 会越大。
2.二烯烃叠合芳构化反应
2C2H4 → C4H6+H2

石油烃类裂解制乙烯-基本有机化工第一章

石油烃类裂解制乙烯-基本有机化工第一章
工业上采用吸附的方法脱水，用分子筛、活性氧化铝或 者硅胶作吸附剂。
(二)分子筛脱水
脱除气体中微量水分以分子筛吸附水容量最高，但相对 湿度较高时，活性氧化铝和硅胶的吸附水容量都大于分 子筛。
因此有的脱水流程是采用活性氧化铝与分子筛串联。 分子筛是人工合成的水合硅铝酸盐晶体
Mex/m[(Al2O3)x(SiO2)y]·mH2O(A、x、y) 裂解气脱水常用A型分子筛. A型有 3A（孔径 d=3.0～3.3 埃）,4A（d=4.2～4.7埃）,5A（ d=4.9～5.6埃）等。
乙醇
酯化
乙酸乙酯、其它酯类
水合
溶剂及合成原
加氢脱水
丁二烯
合成橡胶
丙酸
氢甲酰化 丙醛 还原 正丙醇
溶剂
上海赛科900Kt/a乙烯工程
表1-3 不同组成的原料烃的裂解产物分布（单程）
原料
乙烷
丙烷
石脑油
原料规格
裂 辐射管出口温度，℃
解
条
辐射管出口压力，kpa
图为USX急冷换热器结构图，它的入口为自由伸缩结构， 内管为变径管，入口气流速高达280m/s，停留时间为 0.0168s，温度由762℃降至577℃。在此操作条件下，即 使急冷管后段略有结焦，但管径扩大了，裂解气的压差改 变并不很大。
裂解气净化与分离的任务
（1）除去裂解气中有害的杂质； （2）分离出单一烯烃产品或烃的馏分，为基本有
４A分子筛能吸附水和乙烷分子，而3A分子筛只能吸 附水而不能吸附乙烷分子。
另外，分子筛是一种离子型极性吸附剂，是一种选择 性吸附剂，它的效率高，寿命长。
分子筛吸附水是一个放热过程，降低温度有利于放热 的吸附过程，高温则有利于吸热的脱附过程。

第一章 石油烃热裂解

第一章 石油烃热裂解
停留时间一般用τ来表示，单位为秒。 如果裂解原料在反应区停留时间太短，大部分原料还来不及反应就离开 了反应区，原料的转化率很低，这样就增加了未反应原料的分离、回收的能 量消耗；如果原料在反应区停留时间过长，对促进一次反应是有利的，故转 化率较高，但二次反应更有时间充分进行，一次反应生成的乙烯大部分都发 生二次反应而消失，乙烯收率反而下降。表1-3 二次反应的进行，生成更多焦和碳，缩短了裂解炉管的运转周期，既浪 费了原料，又影响正常的生产进行。所以选择合适的停留时间，既可使一次 反应充分进行，又能有效地抑制并减少二次反应。
第一节 乙烯的生产方法
反M应TO器合与成加路热线炉，是融以为天一然体气，或称煤为为裂主要解原炉料。，原先料生
乙 烯 的 生 产 方 法
一、管式炉 裂解技术
二、催化裂 解技术
三、合成气 制乙（MTO）
在火辐温解释产烃世另义（的辐焰射下。蒸1合的纪外：烯催行率据解丙）射、管进同汽成路有，烃化，。俄的烯我炉产管行时，气线望M产裂可罗技生国T，，成品管生壁，为故O天解以斯术产合完为。技内的传管降也然即降有经成成全生术流烟给内低称气烃低机济本气不产在过道管无烃为价再依烯类反合比比我格，气内催分蒸转赖烃裂应成较蒸国较管、物化压汽化于的应解温研，汽高外炉料剂，裂为石重用反度究认裂，通墙，，目解甲油要还但应，院为解醇 。 路过辐裂也前技具可在提对催低， 在 线有燃射解称大术用有高催化1然 石 。以料加反为多。0于催选化裂后 油%下燃热应石采生由 日左化择裂解特产烧将在油用甲 益右剂性解单殊高的热管烃加醇 短的，存和和位附高量内热入生 缺战单在产蒸乙加温经高裂稀产 的略位值下品汽烯2烯意1建进收裂和 （2设）费我用国原低油13偏~重15，%发，展原石料化消产耗品降原料低的10石~脑20油%产， 量少能，耗M降TO低为3解0%决。此矛盾提供了一条重要途径。 （气3地采催过）区用化程为，M裂最我T发O国解有展工原技前石艺油术途化可资工具的对源业有工现分创有的艺布造的优技不条石均点术件脑，，之。油特使一裂别其。解是成制西为乙南改烯缺装进油置富裂进解

《石油化工基础》教学课件—4.1石油烃类的热裂解

《石油化工基础》教学课件—4.1石油烃类的热裂解

石油化工
基础石化产品主要包括:乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯、甲醇等。
石油化工
石油化工有机原料工业的发展，也促进了我国有机合成工业的发展，塑料、合成 橡胶、合成纤维的产量均成倍增长。石油化工原料合成的产品很多，如乙烯系列、丙 烯系列、丁二烯系列、三苯系列和其它副产物的综合利用等。
1
Part
影响反应管的寿命。 破坏了裂解的最佳工况。
4 Part 烃类裂解的工艺流程
裂解炉和急冷锅炉的清焦 条件：
裂解炉管管壁温度超过设计规定值。 裂解炉辐射段入口压力增加值超过设计值。 废热锅炉出口温度超过设计允许值，或废热锅炉进出口压差超过设计允许值。 方法： 停炉清焦 将进料及出口裂解气切断（离线）后，将裂解炉和急冷锅炉停车拆开，分别进行除 焦，用惰性气体和水蒸气清扫管线，逐渐降低炉温，然后通入空气和水蒸气烧焦。 在线清焦 加热炉在不停炉的情况下,对一管程切断进料,注入水,控制一定温度和时间,有固定的 操作程序,达到清焦的目的。
厂家制造，该项目乙烯装备国产化率达到78%； 茂名乙烯技术改造中，实现了大型裂解气压缩机和冷箱等关键设备的国产
化，该项目总共510台设备中448台是中国制造，国产化率达87.8%； 镇海炼化百万吨乙烯工程实现了三大核心机组之一的丙烯制冷压缩机的首
台国产化。
2
Part
裂解化学反应
Chemical reactions in hydrocarbon cracking process
烯和丁二烯等烃类。 环烷烃的脱氢反应生成的是芳烃，芳烃缩合最后生成焦炭，所以不能生成低级
烯烃，即不属于一次反应。
2 Part
裂解化学反应
芳烃的断侧链反应： 芳烃的热稳定性很高，芳香烃不易发生断裂; 由苯裂解生成乙烯的可能性极小; 烷基芳烃可以断侧链生成低级烷烃、烯烃和苯。

第一章石油烃热裂解

10
1、石油和天然气的供应状况和价格
石油和天然气的供应状况和价格对乙烯装置原料的选择
影响很大。
以美国为例:
70年代初，大部分乙烯原料是以轻质烃（乙烷或丙烷）
为原料，主要是由于美国有丰富的湿性天然气资源，富含
轻质烷烃。
70年代后期，由于天然气资源日益减少，几乎新增加的
乙烯能力都是采用石脑油和柴油。
但当石油输出国大幅度提高油价后，绝大多数乙烯装置
择性，烷烃的生成量极低，可以非常容易分离出化学
级乙烯和丙烯，因此可在现有乙烯工厂的基础上提高
乙烯生产能力30%左右。
到目前为止，几乎世界上所有乙烯装置均采用管式炉蒸汽裂解技术，其它工艺路
线由于经济性或者存在技术“瓶颈”等问题，至今仍处于技术开发或工业化实验
的水平，没有或很少有常年运行的工业化生产装置。
12
3、原料对装置投资的影响
在乙烯生产中，采用不同的原料建厂，投资差别很大 采用乙烷、丙烷原料，由于烯烃收率高，副产品很少 工艺较简单，相应地投资较少。 重质原料的乙烯收率低，原料消耗定额大幅度提高， 用减压柴油作原料是用乙烷的3.9倍，装置炉区较大，副产 品数量大，分离较复杂，则投资也较大。 随着国际上原料供求的变化，原料的价格也经常波动 因此，近来设计的乙烯装置，或对老装置进行改造， 均提高了装置的灵活性，即一套装置可以裂解多种原料。 但裂解炉可裂解原料的范围越宽，相应炉子的投资也 会越大。
方 法
三、合成气 制乙烯（MTO）
量少能，耗M降TO低为3解0%决。此矛盾提供了一条重要途径。 （气3地采催过）区用化程为，M裂最我T发O国解有展工原技前石艺油术途化可资工具的对源业有工现分创有的艺布造的优技不条石均点术件脑，，之。油特使一裂别其。解是成制西为乙南改烯缺装进油置富裂进解

1石油烃热裂解PPT课件


2.原料对能耗的影响
使用重质原料的乙烯装置能耗远远大于 轻质原料，以乙烷为原料的乙烯装置生产 成本最低。
若乙烷原料的能耗为1，则丙烷、石脑油 和柴油的能耗分别是1.23、1.52、1.84。
美国比较了乙烯装置的生产成本，乙烷 生产乙烯的成本为270美元/吨，而轻柴油 为671美元/吨。
3、原料对装置投资的影响
解
概
述
➢生产乙烯和丙烯，还可联产丁二烯 以及苯、甲苯和二甲苯等产品
石油烃热裂解的主要目的
➢石油烃热裂解是基本有机化学工业
获取基本有机原料的主要手段
➢裂解能力的大小往往以基本有机化
学工业的最重要的基本有机原料乙
烯的产量来衡量。
国外乙烯发展动态
乙烯在世界大多数国家几乎都 有生产。
2004 年世界乙烯的总生产能力 已突破1 亿吨达到了11290.5万吨/年， 产量10387 万吨，主要集中在欧美 发达国家。随着世界经济的复苏， 乙烯需求增速逐渐加快，年均增速 达到4.3%，预计2010年需求量上升 到13346万吨，增量主要在亚洲地 区。
第二节 石油烃热裂解原料
一、裂解原料来源和 种类
一是天然气加工厂的轻烃， 如乙烷、丙烷、丁烷等;
二是炼油厂的加工产品， 如炼厂气、石脑油、柴油、 重油、渣油等，以及炼油厂 二次加工油，如焦化加氢油、 加氢裂化油等。
1、石油和天然气的供应状况 和价格
2.原料对能耗的影响 3、原料对装置投资的影 响 4、副产物的综合利用
第一章 石油烃热裂解
第一节 乙烯的生产方法 第二节 石油烃热裂解的原料 第三节 石油烃热裂解的生产原理 第四节 石油烃热裂解的生产工艺条件 第五节 石油烃热裂解的生产工艺流程 第六节 生产中异常现象的处理 第七节 化工生产中开、停车的一般要求

石油烃类的裂解


2、脱氢反应 C-H 链断裂，生成的产物是碳原子数与原料烷 烃相同的烯烃和氢气。 通式为：CnH2n+2 → CnH2n+H2 例如：C2H6 → C2H4+H2 C3H8 → C3H6+H2 C4H10 → C4H8+H2 …… ……
3、烷烃裂解反应的规律 (1) 脱氢和断链反应都是吸热反应，所以在裂解时必须供给 大量的热量。 (2) 在相同的裂解温度下，脱氢反应所需的热量比断链反应 所需的热量要大。 (3) 从断链反应来看，一般说 C-C 键在碳链两端断裂比在其 中间断裂占优势。断链所得的较小分子是烷烃，主要是甲烷， 较大分子是烯烃。随着烷烃摩尔质量的增加，C-C 键在两端断 裂的优势逐渐减弱，而在中间断裂的可能性相应增大。在同 级烃中带有支链的烷烃较易发生裂解反应。 (4) 对于支链烷烃，若主链和支链都很长，则裂解反应情况 基本和直链烷烃相似；若支链很短而主链又很长时，则主要 是断支链。 (5) 高碳烷烃(C4 以上)的裂解首先是断链。 (6) 乙烷不发生断链反应，只发生脱氢反应，生成乙烯和氢 气。 (二)环烷烃裂解的一次反应 环烷烃热裂解时，可以发生断链和脱氢反应，生成乙烯、丁烯和 芳烃等烃类。 以环己烷为例：
石油烃类的裂解
乙烯是石油化工中最重要的产品，它的发展也带动了其他有机 产品的生产，因此乙烯产量是标志一个国家石油化学工业的水平。 目前世界上 90%以上的乙烯是来自石油烃类裂解，裂解就是使石油 的烃类原料在高温条件下，发生碳链断裂或脱氢的反应，生成低级 烯烃的过程。因此在整个石油化工生产中，裂解过程是龙头装置， 为后序生产提供原料。 1.1 石油烃类裂解的原料 一、裂解原料来源和种类 裂解原料的来源主要有两个方面，一是天然气加工厂的轻烃， 如乙烷、丙烷、丁烷等，二是炼油厂的加工产品，如炼厂气、石脑 油、柴油、重油、渣油等，以及炼油厂二次加工油，如焦化加氢油、 加氢裂化油等。 二、合理选择裂解原料 乙烯生产原料的选择是一个重大的技术经济问题，原料在乙烯 生产成本中占 60%~80%。因此，原料选择正确与否对于降低成本有 着决定性的意义。主要考虑以下几方面： 1、石油和天然气的供应状况和价格 以美国为例，70 年代初，大部分乙烯原料是以轻质烃（乙烷或 丙烷）为原料，主要是由于美国有丰富的湿性天然气资源，富含轻 质烷烃。70 年代后期，由于天然气资源日益减少，几乎新增加的乙 烯能力都是采用石脑油和柴油。但当石油输出国大幅度提高油价后， 原油价格的增长高于天然气平均价格的增长，绝大多数乙烯装置又 转向以天然气为原料。90 年代，提高了汽油质量要求，使原来用于 催化重整的石脑油又成为乙烯裂解的原料。 另外据报道，2005 年北亚大约 10%的乙烯厂家用丁烷来代替石 脑油原料，也主要是由于丁烷的价格比石脑油的价格低 8%~10%。 由上可见，石油和天然气的供应状况和价格对乙烯装置原料的 选择影响很大。 2、原料对装置投资的影响

有机化工生产技术习题

有机化工生产技术习题绪论一、填空题1．化学工业按产品元素构成可分为两大类：和。

2．一般、、称为有机化工的三大原料资源。

3．煤液化分为和。

4．根据天然气的组成可将天然气分为和。

5．原油经常减压蒸馏后，得到、、、、或等。

6．原油的常减压蒸馏过程只是过程，并不发生变化，所以得到的轻质燃料无论是数量和质量都不能满足要求。

7．石油不是一种单纯的，而是由数百种碳氢化合物组成的，成分非常复杂。

8．石油按化学组成可分为和两大类。

9．初馏塔顶和常压塔顶得到的轻汽油和重汽油，称为，也称为。

10．是炼油厂中提高原油加工深度，生产柴油，汽油，最重要的一种重油轻质化的工艺过程。

11．催化重整是生产和的主要工艺过程，是炼油和石油化工的重要生产工艺之一。

12．催化加氢裂化的产品中，气体产品主要成分为和，可作为裂解的原料。

13．焦化过程的产物有、、、和焦炭。

14．化工生产过程的一般都包括以下三个主要步骤、和。

15．七大基本有机原料是指、、、、、、。

16．由和等气体组成的混合物称为合成气。

二、解释概念1．装置或车间2．化工过程3．化工单元过程4．化工单元操作5．化工工艺技术6．工艺7．工艺流程8．转化率9．选择性10．收率11．生产能力12．消耗定额13．催化加氢裂化14．直馏汽油15．石油炼制16．煤焦化17．煤汽化18．煤液化19．拔头原油20．拔顶气三、判断正误1．煤焦化是在隔绝空气的条件下，使煤分解的过程。

（）2．湿气除含甲烷和乙烷低碳烷烃外还含少量轻汽油，对它加压就有液态水出来故称为湿气。

（）3．天然气是埋藏在地下的甲烷气体。

（）4．原油的常减压蒸馏过程不仅发生了物理变化而且发生了化学变化。

（）5．催化重整最初的是用来生产高辛烷值汽油的，但现在已成为生产芳烃的重要方法。

（）6．催化裂化生产的汽油和柴油中含有较多的烷烃。

（）7．化工生产过程中产品精制是关键步骤。

（）8．石油中主要含烷烃、环烷烃和芳烃，一般不含烯烃。

（）9．煤加工方法有：煤气化，液化，高温干馏。

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石油烃热裂解的主要目的
生产乙烯和丙烯，还可联产丁二烯 以及苯、甲苯和二甲苯等产品 石油烃热裂解是基本有机化学工业 获取基本有机原料的主要手段 裂解能力的大小往往以基本有机化 学工业的最重要的基本有机原料乙 烯的产量来衡量。
国外乙烯发展动态
乙烯在世界大多数国家几乎都 有生产。 2004 年世界乙烯的总生产能力 已突破1 亿吨达到了11290.5万吨/年， 产量10387 万吨，主要集中在欧美 发达国家。随着世界经济的复苏， 乙烯需求增速逐渐加快，年均增速 达到4.3%，预计2010年需求量上升 到13346万吨，增量主要在亚洲地 区。
4.烯烃的断链反应
常减压车间的直馏馏份中一般不含烯烃， 但二次加工的馏份油中可能含有烯烃。 大分子烯烃在热裂解温度下能发生断链 反应，生成小分子的烯烃。 例如：C5H10 →C3H6+C2H41.低分子烯烃脱氢反应
C2H4 → C2H2 C3H6 → C3H4 C4H8 → C4H6
+ + +
H2 H2 H2
烃类的热裂解反应的规律总结
烷烃—正构烷烃最利于生成乙烯、丙烯，是生产乙烯的最理想原料。 分子量越小则烯烃的总收率越高。 异构烷烃的烯烃总收率低于同碳原子数的正构烷烃。随着分子量的增 大，这种差别就减少。 环烷烃—在通常裂解条件下，环烷烃脱氢生成芳烃的反应优于断链 （开环）生成单烯烃的反应。 含环烷烃多的原料，其丁二烯、芳烃的收率较高，乙烯的收率较低。 芳烃—无侧链的芳烃基本上不易裂解为烯烃；有侧链的芳烃，主要是 侧链逐步断链及脱氢。芳烃倾向于脱氢缩合生成稠环芳烃，直至结焦。 所以芳烃不是裂解的合适原料。 烯烃—大分子的烯烃能裂解为乙烯和丙烯等低级烯烃，但烯烃会发生 二次反应，最后生成焦和碳。所以含烯烃的原料如二次加工产品作为 裂解原料不好。
4、副产物的综合利用
裂解副产物约占整个产品组成的 60%～80%，对其进行有效的利用，可 使乙烯成本降低1/3或更多。

裂解副产物的综合利用，必须对副产品 市场、价格对乙烯成本的影响和综合利 用程度作综合考虑，因为这些也是原料 选择的特别重要因素。

目前，乙烯生产原料的发展趋势有两个， 一是原料趋于多样化，二是原料中的轻烃 比例增加。
反应器与加热炉融为一体，称为裂解炉。原料 在辐射炉管内流过，管外通过燃料燃烧的高温 火焰、产生的烟道气、炉墙辐射加热将热量经 辐射管管壁传给管内物料，裂解反应在管内高 温下进行，管内无催化剂，也称为石油烃热裂 解。同时为降低烃分压，目前大多采用加入稀 释蒸汽，故也称为蒸汽裂解技术。
第二节 石油烃热裂解原料
一、裂解原料来源和 种类
一是天然气加工厂的轻烃， 如乙烷、丙烷、丁烷等; 二是炼油厂的加工产品， 如炼厂气、石脑油、柴油、 重油、渣油等，以及炼油厂 二次加工油，如焦化加氢油、 加氢裂化油等。
1、石油和天然气的供应状况 和价格 2.原料对能耗的影响 3、原料对装置投资的影 响 4、副产物的综合利用
1、石油和天然气的供应状况和价格
知识目标
熟悉石油烃热裂解 的生产步骤及相关 知识
根据化学反应规 律，能够判断原 料的优劣
能够分析如何选 择工艺条件
能力目标
能够画出石油烃热 裂解的工艺原理流 程图
石油烃
包括天然气、炼厂气、石脑油、 柴油、重油等，它们都是由烃 类化合物组成
石 油 烃 裂 解 概 述
石油烃热裂解
就是以石油烃为原料，利用石油烃在 高温下不稳定、易分解的性质，在隔 绝空气和高温条件下，使大分子的烃 类发生断链和脱氢等反应，以制取低 级烯烃－乙烯和丙烯的过程。
三、合成气 制乙烯（MTO）

到目前为止，几乎世界上所有乙烯装置均采用管式炉蒸汽裂解技术，其它工艺路 线由于经济性或者存在技术“瓶颈”等问题，至今仍处于技术开发或工业化实验 的水平，没有或很少有常年运行的工业化生产装置。

催化裂解即烃类裂解反应在有催化剂存在下进 行，可以降低反应温度，提高选择性和产品收 率。 据俄罗斯有机合成研究院对催化裂解和蒸汽裂 解的技术经济比较，认为催化裂解单位乙烯和 丙烯生产成本比蒸汽裂解低10%左右，单位建 设费用低13~15%，原料消耗降低10~20%， 能耗降低30%。 催化裂解技术具有的优点，使其成为改进裂解 过程最有前途的工艺技术之一。

第三节 石油烃热裂解的生产原理
烃类裂解过程的化学变化是十分错综复杂的
环烷烃 环烯烃
中等分子烯烃
叠合烯烃
二烯烃
较大分子的烯烃
乙烯、丙烯
芳烃
稠环烃
焦
中等分子烷烃
甲烷
乙炔
碳
所谓一次反应是指生成 目的产物乙烯、丙烯等 低级烯烃为主的反应。
一次反应
1.烷烃裂解的一次反应 2.环烷烃的断链（开环）反应 3.芳烃的断侧链反应 4.烯烃的断链反应
2.二烯烃叠合芳构化反应
2C2H4 → C4H6+H2
C2H4 + C4H6 →C6H6 +2H2
3.结焦反应
烃的生焦反应，要经过生成芳烃的中间阶 段，芳烃在高温下发生脱氢缩合反应而形 成多环芳烃，它们继续发生多阶段的脱氢 缩合反应生成稠环芳烃，最后生成焦炭。
除烯烃外，环烷烃脱氢生成的芳烃和原料 中含有的芳烃都可以脱氢发生结焦反应
在乙烯生产中，采用不同的原料建厂，投资差别很大 采用乙烷、丙烷原料，由于烯烃收率高，副产品很少 工艺较简单，相应地投资较少。 重质原料的乙烯收率低，原料消耗定额大幅度提高， 用减压柴油作原料是用乙烷的3.9倍，装置炉区较大，副产 品数量大，分离较复杂，则投资也较大。 随着国际上原料供求的变化，原料的价格也经常波动 因此，近来设计的乙烯装置，或对老装置进行改造， 均提高了装置的灵活性，即一套装置可以裂解多种原料。 但裂解炉可裂解原料的范围越宽，相应炉子的投资也 会越大。
2.原料对能耗的影响
使用重质原料的乙烯装置能耗远远大于 轻质原料，以乙烷为原料的乙烯装置生产 成本最低。 若乙烷原料的能耗为1，则丙烷、石脑油 和柴油的能耗分别是1.23、1.52、1.84。 美国比较了乙烯装置的生产成本，乙烷 生产乙烯的成本为270美元/吨，而轻柴油 为671美元/吨。
3、原料对装置投资的影响
表1－1中国乙烯需求预测
第一节 乙烯的生产方法
乙 烯 的 生 产 方 法
一、管式炉 裂解技术 二、催化裂 解技术
MTO合成路线，是以天然气或煤为主要原料，先生 产合成气，合成气再转化为甲醇，然后由甲醇生产烯 烃的路线，完全不依赖于石油。在石油日益短缺的21 世纪有望成为生产烯烃的重要路线。 另外，MTO技术在我国应用还具有以下特殊的战略意 义： （1）我国天然气价格较高，但可用于生产高附加值 的烯烃产品。 （2）我国原油偏重，发展石化产品原料的石脑油产 量少，MTO为解决此矛盾提供了一条重要途径。 （3）为我国原油资源分布不均，特别是西南缺油富 气地区，发展石化工业创造条件。 采用MTO工艺可对现有的石脑油裂解制乙烯装置进 行扩能改造。由于MTO工艺对低级烯烃具有极高的选 择性，烷烃的生成量极低，可以非常容易分离出化学 级乙烯和丙烯，因此可在现有乙烯工厂的基础上提高 乙烯生产能力30%左右。
二次反应
所谓二次反应就是一次 反应生成的乙烯、丙烯 继续反应并转化为炔烃、 二烯烃、芳烃直至生碳 或结焦的反应。
1.低分子烯烃脱氢反应 2.二烯烃叠合芳构化反应 3.结焦反应 4.生碳反应

1.烷烃裂解的一次反应 (1)断链反应 C-C链断裂，反应后产物有两个，一个是 烷烃，一个是烯烃，其碳原子数都比原料 烷烃减少。 通式为：Cm+nH2(m+n)+2 →C nH2n+CmH2m+2 （2）脱氢反应 脱氢反应是C-H链断裂的反应，生成的产 物是碳原子数与原料烷烃相同的烯烃和氢 气。 其通式为：CnH2n+2 → CnH2n+H2
第一章 石油烃热裂解
第一节 乙烯的生产方法 第二节 石油烃热裂解的原料 第三节 石油烃热裂解的生产原理
第四节 石油烃热裂解的生产工艺条件
第五节 石油烃热裂解的生产工艺流程
第六节 生产中异常现象的处理
第七节 化工生产中开、停车的一般要求
了解国内外乙烯 生产现状及主要 生产方法
掌握石油烃热裂 解的原理
结论
1、结焦和生碳过程二者机理不同： 结焦是在较低温度下(＜927℃)通过芳烃缩合 而成 生碳是在较高温度下(＞927℃)，通过生成乙 炔的中间阶段，脱氢为稠合的碳原子。 2、无论在选取工艺条件或进行设计，都要尽 力促进一次反应，千方百计地抑制二次反应。 因为，一次反应是生产的目的，而二次反应既 造成烯烃的损失，浪费原料又会生碳或结焦， 致使设备或管道堵塞，影响正常生产，所以是 不希望发生的。
国内乙烯发展动态
我国乙烯工业已有40多年的发展历史，60年代初我国 第一套乙烯装置在兰州化工厂建成投产，多年来，我国乙 烯工业发展很快，乙烯产量逐年上升，2005年乙烯生产能 力达到773万吨/年，居世界第三位。 随着国家新建和改扩建乙烯装置的投产，预计到2010 年我国乙烯生产能力将超过1600万吨。 虽然我国乙烯工业发展较快，但远不能满足经济社会 快速发展的要求，不仅乙烯自给率下降，而且产品档次低、 品种牌号少，一半的乙烯来自进口。 根据2000～2020年我国GDP增长率7.2%为基准的弹性 系数测算，乙烯需求预测可见表1－1。 从表1－1可以看出，我国乙烯自给率还不高，一方 面需要进口乙烯产品，另一方面需要加大国内乙烯的生产， 因此，无论从乙烯在有机化工中的地位，还是从乙烯的需 求量预测，都可以看出，以生产乙烯为主要目的的石油烃 热裂解装置在有机化工中具有举足轻重的地位。
4.生碳反应 在较高温度下，低分子烷烃、烯烃都有可能分 解为碳和氢，这一过程是随着温度升高而分步 进行的。 如乙烯脱氢先生成乙炔，再由乙炔脱氢生成碳。 CH2=CH2 CH≡CH 2C+H2 因此，实际上生碳反应只有在高温条件下才 可能发生，并且乙炔生成的碳不是断链生成单 个碳原子，而是脱氢稠合成几百个碳原子。