烃类热裂解课件

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1、烃类热裂解 1.概述概述定义：定义：裂解(裂化)-有机化合物受热分解和缩 合生成相对分子质量不同的产品的过程。分类：热裂化和催化裂化 加氢裂化、氧化裂化和加氨裂化目的目的：生产烯烃、芳烃原料原料：气态：天然气、油田气、炼厂气 液态：煤油、柴油、焦油、残油等 生产方法生产方法：加热至8501000高温；烃分子断裂，深冷分离；得烯烃、芳烃。设备设备：管式炉、深冷、精馏装置特点：特点：原料多样化裂解方式多样化裂解炉炉型不断更新废热锅炉多样化、高效化能量回收更趋合理2.烃类热裂解原理烃类热裂解原理一、烃类的热裂解反应一、烃类的热裂解反应1一次反应：一次反应：原料裂解生成低级烯烃 1）烷烃脱氢 CnH2

2、n+2CnH2n+H2 C-H断裂：Kp小，T，Kp，高温操作 2）烷烃断链：Cm+n+H2(m+n)+2 CnH2n+CmH2m+2 C-C断裂：Kp大，为不可逆反应 吸热反应/endothermic reaction，需大量供热，采用管式炉。3）环烷烃的断裂及脱氢：C2H2+C4H8+H2C2H4+C4H6+H2 C-C断裂C2H6+C4H6+3H2C-H断裂HO二烃类热裂解反应机理二烃类热裂解反应机理(P.305)自由基链反应机理 链引发 链增长（链传递）链终止 三烃类热裂解反应动力学三烃类热裂解反应动力学 烃类热裂解的一次反应：一级反应 -dc r=kc dt 式中：r反应物的消失速率

3、，mol/Ls；c反应物浓度，mol/L；t反应时间，s；k 反应速率常数，s-1。四、烃类热裂解工艺条件讨论四、烃类热裂解工艺条件讨论（1）裂解原料）裂解原料 气态烃：天然气、油田伴生气和炼厂气；液态烃：轻油、柴油、重油、原油闪蒸油馏分和原油。（2）压力）压力 裂解反应是体积增大、反应后分子数增多的反应，减压对反应是有利的。裂解不允许在负压下操作，因易吸入空气，酿成爆炸等意外事故。将裂解原料和水蒸气混合。使混合气总压大于大气压，而原料烃的分压则可进一步降低。（3）裂解温度）裂解温度 提高裂解温度，有利于乙烯产率的增加。在烃类链反应中，链引发、-断裂和链终止的反应活化能分别为350kJ/mol

4、，45kJ/mol和0kJ/mol。提高裂解温度可增大链引发速率常数，产生的自由基增多。-断裂反应速率常数也增大，但与前者相比增大的程度较小。对链终止反应，温度升高则没有影响。链引发和-断裂反应速率常数的增大，都对增产乙烯有利。（4）停留时间）停留时间 裂解温度越高，允许停留的时间则越短；反之，停留时间就要相应长一些。目的：控制二次反应，让裂解反应停留在适宜的裂解深度上。3 烃类热裂解制低级烯烃和芳烃烃类热裂解制低级烯烃和芳烃 一、裂解产品一、裂解产品 低级烯烃：乙烯、丙烯、丁烯、异丁烯和丁二烯。芳烃：苯、甲苯、二甲苯和萘。二、裂解工艺二、裂解工艺 1、由天然气生产烯烃、由天然气生产烯烃 （P

5、.311）2、由炼厂气生产烯烃、由炼厂气生产烯烃 （P.314）3、由液态烃生产烯烃、由液态烃生产烯烃 （P.315）三、裂解炉三、裂解炉 1、蓄热式裂解炉、蓄热式裂解炉 原料：重油；轻质烃和重质烃 2、砂子裂解炉、砂子裂解炉 原料：重油3、管式裂解炉、管式裂解炉 4.裂解气的分离裂解气的分离一裂解气组成一裂解气组成 目的物：烯烃、芳烃，杂质：CO2、H2S、H2O、炔烃等。聚合级烯烃对杂质（如C2、H2S、H2O、CO2等）含量要求十分苛刻，需把烯烃提纯。二裂解气分离过程二裂解气分离过程 1气体净化系统气体净化系统 碱洗除CO2、H2S（酸性气体）。分子筛脱水（水会在深冷分离时冻结，堵塞管道

6、）。催化选择性加氢除C2、C3，丙二烯。Cat.：Pd/Al2O3；Ni-Co/Al2O3 付反应：乙炔聚合生成液体产物（绿油）乙烯的进一步加H反应 乙炔分解生成C和H 加氢除CO（CO+3H2CH4+H2O）甲烷化法2压缩和冷冻系统压缩和冷冻系统 将裂解气加压、降温，为分离创造条件。3精馏分离系统精馏分离系统 精馏塔：分离H2，CH4，乙烯，丙烯，C4及C5等馏分。生产出纯度99.9%的聚合级C2=、C3=等烯烃及芳烃。大型乙烯装置都必须有烯烃及芳烃的下游产品。如：塑料（聚乙烯、聚丙烯）、纤维。分离过程流程框图：分离过程流程框图：气体气态烃液态烃液体芳烃原料裂解炉冷 凝除去杂质低温冷凝精馏精

7、 馏C6C7C8C2=C3=C4=C5=三分离的基本方法三分离的基本方法 1深冷分离法：深冷分离法：（1）精馏常识：）精馏常识：常压精馏：常压下是液态混合物，通常沸点150。减压精馏：常压下b.p太高，或是受热易变质（聚合、分解）的物质、p，b.p可以降低精馏的操作温度。加压精馏：常压下是气态。如C2=、C3=、NH3、Cl2，p、b.p。（2）液化条件：）液化条件：气体液化的条件：必要条件TP3，则T2T3；即压力，沸点。通常在1-4MPa，把烯类气体液化，然后精馏。各装置操作压力有所不同，则塔顶，塔釜t不同。（3）深冷分离基本流程）深冷分离基本流程C1C2（C1、C2=、C3）（-100）

8、加氢除C2-50C2=C2加氢除C3（20）C2=C3（50，水冷 0，盐水冷（NH3冷换热）-30，直接NH3冷2C3C甲烷塔操作温度：-100为冷剂乙烯塔操作温度：-50为冷剂丙烯塔操作温度：20NH3或冷冻盐水为冷剂一复迭制冷一复迭制冷 5244335112-100C-50C20CC2=系统C3=系统二多级制冷循环二多级制冷循环 (P.328)获得不同温度级的丙烯制冷系统。三三 热泵热泵 把热量从低温热源送向高温热源的机器。精馏过程：塔顶蒸汽需冷凝，（放出热量，需冷剂）。塔釜液体需汽化（吸收热量，需加热介质）若把塔顶放出的热量供给塔釜，则更合理。因tDtW，故需做功热泵 由于深冷过程，保温，设备，投资均大，且产量极大，故需力求降低设备费，操作费。四中间冷凝器和中间再沸器四中间冷凝器和中间再沸器 在精馏段设置中间冷凝器可利用冷冻温度比塔顶冷凝器高的廉价的冷剂，节省塔顶冷凝温度低的冷剂的冷量，从而节省能耗。在提馏段可设置中间再沸器，可以利用温度比塔釜再沸器稍低的廉价的加热剂作热源加热塔釜液，可节省温度稍高的热剂的用量，从而节省能耗。五冷箱五冷箱 (P.330)利用节流制冷，分离甲烷和氢气并回收乙烯的一个装置，为防止散热，常装在一个绝热的方形容器中，俗称冷箱。