烃类热裂解.ppt

乙烯工业内容简介乙烯工业现状与前景——乙烯产量常作为衡量一个国家基本有机化学工业的发展水平我国乙烯装置情况2008年国内主要乙烯生产企业产能情况(单位:万吨/年)国内乙烯需求量预测近年国内新扩建乙烯项目(单位:万吨/年)乙烯下游消费结构动手查资料：了解中国现有乙烯装置有多少？生产能力和技术水平如何？裂解
汽油化学反应
反应规律、反应机理、热力学与动力学分析
工艺参数和操作指标
原料性质及评价、裂解温度、烃分压、停留时间、裂解深度
工艺过程
管式裂解炉3.1热裂解过程的化学反应
（3）环化反应（C5以上）
CH3(CH2)4CH3+H2正构烷烃一次反应的ΔGθ和ΔHθ(1000K)特点:是生产乙烯、丙烯的理想原料。2.烯烃的裂解反应2.烯烃的裂解反应裂解反应包括：
断链开环反应
脱氢反应
侧链断裂
开环脱氢裂解规律为：
（1）长链环烷烃较无侧链的裂解时乙烯产率
高。先在侧链中间断侧链再裂解。
（2）脱氢成芳烃比开环容易。
（3）五元环较六元环更难裂解。
（4）环烷烃更易于产生焦炭。+各种烃在高温下不稳定
900-1000℃以上乙烯经过乙炔中间阶段而生碳；

500-900℃经过芳烃中间阶段而结焦。
单环或少环芳烃

典型的连串反应。形成过程不同:烯烃经过炔烃中间阶段
而生碳；经过芳烃中间阶段而结焦。

氢含量不同:碳几乎不含氢，焦含有微
量氢（0.1-0.3％）。烷烃——正构烷烃最有利于乙烯、丙烯的生成；分子量愈
小则烯烃总产率愈高。异构烷烃的烯烃总产率低于相同碳
原子的正构烷烃，但随着分子量增大，差别减少；几种烃原料的裂解结果比较(单程)3.1.2烃类裂解的反应机理
自由基反应举例（丙烷裂解）生成的正丙基自由基进一步分解C30裂解产物中含H2、CH4、C2H4、C2H6、C3H6等一次反应（目的）
原料烃经热裂解生成乙烯和丙烯等低碳烯烃的反应。（有利）
二次反应（应避免）
一次反应的产物乙烯、丙烯等低级烯烃进一步发生反应生成多种产物，直至生焦和结炭。
（不利）如裂解成较小分子烯烃、加氢生成饱和烷烃、裂解生成炭、聚合、环化、缩合和生焦反应

轻柴油裂解反应的一次和二次反应（一）族组成
（二）氢含量
（三）特性因数
（四）关联指数
（五）几种原料裂解结果比较（一）族组成－PONA值我国常压轻柴油馏分族组成适用于各种原料，用元素分析法测得。
氢含量：烷烃>环烷烃>芳烃。含H↑，乙烯收率↑。
目前技术水平，氢含量易控制在高于13%（质量）.
因此低碳烷烃是首选的裂解原料，国外轻烃（C4以下和石脑油)占约90％,而目前国内重质油高达20％.返回（三）特性因素(K)即美国矿务局关联指数（BureauofMinesCorrelationIndex）,简称BMCI。
主要用于柴油等重质馏分油。
BMCI值表示油品芳烃的含量。

芳烃的BMCI最大（苯为99.8）；正构烷烃BMCI最小。中东轻柴油的BMCI典型值为25左右，中国大庆轻柴油约为20。
故：原料中

参数名称3.1.4裂解反应的化学热力学和动力学原料及组成复杂，用生成热数据，难以计算。
常用烃的氢含量或相对分子质量估算生成热，计算裂解反应的热效应。
用烃（液体）的含氢量估算生成热

用分子量M估算反应热

乙烷裂解过程主要由以下四个反应组成:T/KT/K如使裂解反应进行到平衡，所得烯烃很少，最后生成大量的氢和碳。一次反应为一级反应：

当浓度C0→C，时间0→t，对上式积分得

•设代入上式得：

故由下式和表、图即可求出已知T下的转化率x。几种低相对分子质量烃的裂解时的动力学常数乙烷、石脑油及轻柴油的温度－一级反应速率常数值关系裂解过程的工艺参数（1）影响一次产物分布
热力学分析：在一定温度内，提高T有利于提高乙烯收率。
温度对一次产物分布的影响如裂解目的产物是乙烯，则裂解温度可适当提
高；如要多产丙烯，裂解温度可适当降低。（2）温度对一次反应和二次反应竞争的影响
——热力学和动力学分析——动力学分析
温度对一次和二次反应的相对反应速度如何影响？
因此，应选择一个最适宜的裂解温度，发挥一次反应在动力学上的优势，而克服二次反应在热力学上的优势，即可得到较高的乙烯收率也可减少焦炭的生成。
理论上适宜的裂解温度范围750~900℃。
实际T与裂解原料、产品分布、裂解技术和停留时间等有关。如某厂乙烷裂解炉的裂解温度是850～870℃，石脑油的是840～865℃，轻柴油的是830～860℃。2.停留时间①表观停留时间：

VR,S,L——反应器容积，裂解管截面积，管长。
V－单位时间通过裂解炉的气体体积（流量），m3/s。
进出口体积流率的算术平均值
反映了所有物料（包括稀释蒸气）在裂解炉中
的停留时间。
②平均停留时间：

近似计算时：

V’——原料气平均体积流量
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