化工工艺学-第四章-烃类裂解ppt课件

聊城大学2013级化工工艺学化工工艺学化工工艺学化工工艺学讲义聊城大学聊城大学2013级级化工工化工工艺艺学学讲义讲义石油化工石油化工单单元工元工艺艺-姜松姜松烃类烃类裂裂石油炼制石油炼制烃类裂解烃类裂解C4C4馏分馏分芳烃芳烃石油工业石油工业常减压精馏常减压精馏催化裂化催化裂化催化加氢催化加氢催化重整催化重整原油加工得原油加工得到各种油品到各种油品的过程的过程利用石油生利用石油生产有机化工产有机化工原料产品原料产品石油化工石油化工石油石油炼炼制制烃类烃类裂解石油工裂解石油工业业常减常减压压精精馏馏原油加工得到各种油品的原油加工得到各种油品的过过程程烃类裂解烃类裂解将石油烃原料（如将石油烃原料（如将石油烃原料（如将石油烃原料（如天然气、炼厂气、轻油、天然气、炼厂气、轻油、天然气、炼厂气、轻油、天然气、炼厂气、轻油、煤油、柴油、重油煤油、柴油、重油煤油、柴油、重油煤油、柴油、重油等）经高温作用，使烃类分子等）经高温作用，使烃类分子等）经高温作用，使烃类分子等）经高温作用，使烃类分子发生断碳键或脱氢反应，生成相对分子质量发生断碳键或脱氢反应，生成相对分子质量发生断碳键或脱氢反应，生成相对分子质量发生断碳键或脱氢反应，生成相对分子质量较小较小较小较小的烯烃、烷烃和其他相对分子质量不同的轻质和的烯烃、烷烃和其他相对分子质量不同的轻质和的烯烃、烷烃和其他相对分子质量不同的轻质和的烯烃、烷烃和其他相对分子质量不同的轻质和重质烃类重质烃类重质烃类重质烃类。烃类烃类裂解将石油裂解将石油烃烃原料（如天然气、原料（如天然气、炼炼厂气、厂气、轻轻油、煤油、柴油、重油、煤油、柴油、重热裂解热裂解热裂解热裂解 预分馏（急冷）预分馏（急冷）预分馏（急冷）预分馏（急冷）原料原料原料原料净化净化净化净化(脱酸、脱水、脱炔脱酸、脱水、脱炔脱酸、脱水、脱炔脱酸、脱水、脱炔)分离分离分离分离 精馏分离系统精馏分离系统精馏分离系统精馏分离系统深冷深冷深冷深冷 压缩制冷系统压缩制冷系统压缩制冷系统压缩制冷系统三烯三烯三烯三烯裂解产物分离裂解产物分离裂解产物分离裂解产物分离烃类裂解烃类裂解烃类裂解烃类裂解芳烃芳烃芳烃芳烃裂解气裂解气裂解气裂解气裂解汽油及燃料油裂解汽油及燃料油裂解汽油及燃料油裂解汽油及燃料油烃类裂解流程烃类裂解流程烃类裂解流程烃类裂解流程热热裂解裂解预预分分馏馏（急冷）原料（急冷）原料净净化化(脱酸、脱水、脱炔脱酸、脱水、脱炔)分离分离烃类裂解制乙烯的生产工艺主要分两部分，即烃类裂解制乙烯的生产工艺主要分两部分，即原料烃原料烃类裂解类裂解和和裂解产物的分离裂解产物的分离。烃类烃类裂解制乙裂解制乙烯烯的生的生产产工工艺艺主要分两部分，即原料主要分两部分，即原料烃类烃类裂解和裂解裂解和裂解产产乙烷乙烷乙烷乙烷热裂解热裂解热裂解热裂解氢、甲烷、乙烯、丙烯、氢、甲烷、乙烯、丙烯、氢、甲烷、乙烯、丙烯、氢、甲烷、乙烯、丙烯、丙烷、丁烯、丁二烯、丙烷、丁烯、丁二烯、丙烷、丁烯、丁二烯、丙烷、丁烯、丁二烯、芳烃和芳烃和芳烃和芳烃和C5C5C5C5以上组分以上组分以上组分以上组分 烃类裂解的化学反应有脱氢、断链、二烯合成、烃类裂解的化学反应有脱氢、断链、二烯合成、异构化、脱氢环化、脱烷基、叠合、歧化、聚合、脱氢异构化、脱氢环化、脱烷基、叠合、歧化、聚合、脱氢交联和焦化等一系列十分复杂的反应。交联和焦化等一系列十分复杂的反应。二次反应：二次反应：是指一次反应产物继续发生的反应，即乙烯、丙烯等是指一次反应产物继续发生的反应，即乙烯、丙烯等低级烯烃进一步发生反应生成多种产物，甚至生成焦炭。低级烯烃进一步发生反应生成多种产物，甚至生成焦炭。（有利）（有利）（不利）（不利）一次反应：一次反应：是指将原料烃经裂解生成乙烯和丙烯的反应。是指将原料烃经裂解生成乙烯和丙烯的反应。裂解反裂解反应应和反和反应应机理乙机理乙烷热烷热裂解裂解氢氢、甲、甲烷烷、乙、乙烯烯、丙、丙烯烯、丙、丙烷烷、丁、丁烯烯一次反应一次反应二次反应二次反应一次反一次反应应二次反二次反应应一、烃类裂解的一次反应一、烃类裂解的一次反应一、烃类裂解的一次反应一、烃类裂解的一次反应裂解原料：烷烃、环烷烃和芳烃裂解原料：烷烃、环烷烃和芳烃1 1）脱氢反应）脱氢反应）脱氢反应）脱氢反应：这是：这是C-HC-H键断裂反应，生成碳原子数相同的烯键断裂反应，生成碳原子数相同的烯烃和氢气。烃和氢气。烷烃裂解一次反应烷烃裂解一次反应烷烃裂解一次反应烷烃裂解一次反应2 2）断链反应）断链反应）断链反应）断链反应：这是：这是C-CC-C键的断裂反应，反应产物是碳原子键的断裂反应，反应产物是碳原子数较少的烷烃和烯烃，其通式为：数较少的烷烃和烯烃，其通式为：一、一、烃类烃类裂解的一次反裂解的一次反应应裂解原料：裂解原料：烷烃烷烃、环烷烃环烷烃和芳和芳烃烃1）脱）脱氢氢反反310.9310.9CHCH3 3CH(CHCH(CH3 3)-CH(CH)-CH(CH3 3)CH)CH3 3364364CHCH3 3-C(CH-C(CH3 3)2 2HH325.1325.1CHCH3 3CHCH2 2CHCH2 2-CH-CH2 2CHCH2 2CHCH3 3376.6376.6CHCH3 3CHCH2 2CH(CHCH(CH3 3)H)H314.6314.6HH3 3C-C(CHC-C(CH3 3)3 3393.2393.2CHCH3 3CHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2-H-H341.8341.8CHCH3 3CHCH2 2CHCH2 2-CH-CH3 3384.9384.9CHCH3 3-CH(CH-CH(CH3 3)H)H338.9338.9CHCH3 3CHCH2 2-CH-CH2 2CHCH3 3397.5397.5CHCH3 3CHCH2 2CHCH2 2-H-H343.1343.1CHCH3 3-CH-CH2 2-CH-CH3 3405.8405.8CHCH3 3CHCH2 2-H-HCHCH3 3-CH-CH3 3426.8426.8HH3 3C-HC-H键能键能键能键能kJ/molkJ/mol碳碳碳碳 碳碳碳碳 键键键键键能键能键能键能kJ/molkJ/mol碳碳碳碳 氢氢氢氢 键键键键表表表表1.1.各种键能比较各种键能比较各种键能比较各种键能比较 异构比正构烷烃更易裂解或脱氢，异构比正构烷烃更易裂解或脱氢，异构比正构烷烃更易裂解或脱氢，异构比正构烷烃更易裂解或脱氢，叔氢最叔氢最叔氢最叔氢最易脱去，仲氢次之，伯氢又次之易脱去，仲氢次之，伯氢又次之易脱去，仲氢次之，伯氢又次之易脱去，仲氢次之，伯氢又次之同同同同C C正构烷烃断链比脱氢容易正构烷烃断链比脱氢容易正构烷烃断链比脱氢容易正构烷烃断链比脱氢容易碳链越长的烃分子愈易裂解碳链越长的烃分子愈易裂解碳链越长的烃分子愈易裂解碳链越长的烃分子愈易裂解3463463）正构烷烃的裂解规律）正构烷烃的裂解规律310.9CH3CH(CH3)-CH(CH3)CH3364C表表表表2.2.正构烷烃一次反应的正构烷烃一次反应的正构烷烃一次反应的正构烷烃一次反应的GG 和和和和HH(1000K)(1000K)无论脱氢、断链反应都是强吸热反应无论脱氢、断链反应都是强吸热反应无论脱氢、断链反应都是强吸热反应无论脱氢、断链反应都是强吸热反应脱氢反应脱氢反应-可逆反应可逆反应断链反应断链反应-不可逆反应不可逆反应低分子烷烃低分子烷烃低分子烷烃低分子烷烃趋向两端断裂，生成分子量较大的烯烃趋向两端断裂，生成分子量较大的烯烃趋向两端断裂，生成分子量较大的烯烃趋向两端断裂，生成分子量较大的烯烃乙烷不发生断链反应乙烷不发生断链反应只发生脱氢反应只发生脱氢反应表表2.正构正构烷烃烷烃一次反一次反应应的的G和和H(1000K)无无论论脱脱表表3 正构烷烃的裂解规律正构烷烃的裂解规律 烃类裂解一次反应主要产物：氢、甲烷、乙烯、丙烯烃类裂解一次反应主要产物：氢、甲烷、乙烯、丙烯特点：生产乙烯、丙烯的理想原料特点：生产乙烯、丙烯的理想原料表表3正构正构烷烃烷烃的裂解的裂解规规律律烃类烃类裂解一次反裂解一次反应应主要主要产产物：物：氢氢、甲、甲环烷烃较相应的链烷烃稳定，但是一般裂解条件下也可以环烷烃较相应的链烷烃稳定，但是一般裂解条件下也可以环烷烃较相应的链烷烃稳定，但是一般裂解条件下也可以环烷烃较相应的链烷烃稳定，但是一般裂解条件下也可以发生断链和脱氢反应生成乙烯、丙烯、丁二烯、芳烃、单环发生断链和脱氢反应生成乙烯、丙烯、丁二烯、芳烃、单环发生断链和脱氢反应生成乙烯、丙烯、丁二烯、芳烃、单环发生断链和脱氢反应生成乙烯、丙烯、丁二烯、芳烃、单环烯烃和氢气等产物。烯烃和氢气等产物。烯烃和氢气等产物。烯烃和氢气等产物。环烷烃裂解一次反应环烷烃裂解一次反应环烷烃裂解一次反应环烷烃裂解一次反应环烷烃较环烷烃较相相应应的的链烷烃稳链烷烃稳定，但是一般裂解条件下也可以定，但是一般裂解条件下也可以发发生断生断链链和和侧链烷基比烃环易裂解，乙烯收率高。侧链烷基比烃环易裂解，乙烯收率高。侧链烷基比烃环易裂解，乙烯收率高。侧链烷基比烃环易裂解，乙烯收率高。环烷烃脱氢比开环反应容易，生成芳烃的可能性大。环烷烃脱氢比开环反应容易，生成芳烃的可能性大。环烷烃脱氢比开环反应容易，生成芳烃的可能性大。环烷烃脱氢比开环反应容易，生成芳烃的可能性大。长侧链的环烷烃断侧链时，首先在侧链的中央断裂；长侧链的环烷烃断侧链时，首先在侧链的中央断裂；长侧链的环烷烃断侧链时，首先在侧链的中央断裂；长侧链的环烷烃断侧链时，首先在侧链的中央断裂；而离环近的碳键不易断裂。而离环近的碳键不易断裂。而离环近的碳键不易断裂。而离环近的碳键不易断裂。五元环比六元环较难裂解。五元环比六元环较难裂解。五元环比六元环较难裂解。五元环比六元环较难裂解。环烷烃比链烷烃更易生成焦油，产生焦炭。环烷烃比链烷烃更易生成焦油，产生焦炭。环烷烃比链烷烃更易生成焦油，产生焦炭。环烷烃比链烷烃更易生成焦油，产生焦炭。环烷烃裂解反应主要产物：环烷烃裂解反应主要产物：单环烷烃生成乙烯、丁二烯、单环芳烃单环烷烃生成乙烯、丁二烯、单环芳烃多环烷烃生成多环烷烃生成C4C4以上烯烃、单环芳烃以上烯烃、单环芳烃环烷烃裂解规律环烷烃裂解规律环烷烃裂解规律环烷烃裂解规律侧链烷侧链烷基比基比烃环烃环易裂解，乙易裂解，乙烯烯收率高。收率高。环烷烃环烷烃裂解反裂解反应应主要主要产产物：物：环环芳烃裂解一次反应芳烃裂解一次反应芳烃裂解一次反应芳烃裂解一次反应芳烃的热稳定性很高，在一般的裂解温度下不易发生芳烃芳烃的热稳定性很高，在一般的裂解温度下不易发生芳烃芳烃的热稳定性很高，在一般的裂解温度下不易发生芳烃芳烃的热稳定性很高，在一般的裂解温度下不易发生芳烃开环反应，而易发生下列两种反应开环反应，而易发生下列两种反应开环反应，而易发生下列两种反应开环反应，而易发生下列两种反应:烷基芳烃的侧链发生断裂反应生成烷基芳烃的侧链发生断裂反应生成烷基芳烃的侧链发生断裂反应生成烷基芳烃的侧链发生断裂反应生成苯、甲苯、二甲苯苯、甲苯、二甲苯苯、甲苯、二甲苯苯、甲苯、二甲苯脱氢反应脱氢反应脱氢反应脱氢反应芳烃在裂芳烃在裂芳烃在裂芳烃在裂解时，由于芳解时，由于芳解时，由于芳解时，由于芳烃的稳定只发烃的稳定只发烃的稳定只发烃的稳定只发生脱氢缩合反生脱氢缩合反生脱氢缩合反生脱氢缩合反应，生成稠环应，生成稠环应，生成稠环应，生成稠环芳烃甚至结焦。芳烃甚至结焦。芳烃甚至结焦。芳烃甚至结焦。芳烃不易芳烃不易芳烃不易芳烃不易作裂解原料。作裂解原料。作裂解原料。作裂解原料。(它不但不能它不但不能它不但不能它不但不能提高乙烯收率，提高乙烯收率，提高乙烯收率，提高乙烯收率，反而易结焦缩反而易结焦缩反而易结焦缩反而易结焦缩短运转周期短运转周期短运转周期短运转周期)芳烃脱氢缩合反应；芳烃脱氢缩合反应；芳烃脱氢缩合反应；芳烃脱氢缩合反应；芳芳烃烃裂解一次反裂解一次反应应芳芳烃烃的的热稳热稳定性很高，在一般的裂解温度下不易定性很高，在一般的裂解温度下不易发发二、烃类裂解的二次反应二、烃类裂解的二次反应二、烃类裂解的二次反应二、烃类裂解的二次反应1 1）烯烃裂解）烯烃裂解）烯烃裂解）烯烃裂解-大分子烯烃裂解为小分子烯烃。大分子烯烃裂解为小分子烯烃。大分子烯烃裂解为小分子烯烃。大分子烯烃裂解为小分子烯烃。2 2）烯烃缩合、环化、缩合反应）烯烃缩合、环化、缩合反应）烯烃缩合、环化、缩合反应）烯烃缩合、环化、缩合反应液态焦油液态焦油液态焦油液态焦油固态的沥青质固态的沥青质固态的沥青质固态的沥青质结焦结焦结焦结焦二、二、烃类烃类裂解的二次反裂解的二次反应应1）烯烃烯烃裂解裂解-大分子大分子烯烃烯烃裂解裂解为为小分子小分子烯烯3 3）烯烃加氢和脱氢反应）烯烃加氢和脱氢反应）烯烃加氢和脱氢反应）烯烃加氢和脱氢反应烯烃的脱氢反应比烯烃的脱氢反应比烷烃的脱氢反应需烷烃的脱氢反应需要更高的温度要更高的温度 4 4）烯烃分解）烯烃分解）烯烃分解）烯烃分解生炭生炭生炭生炭反应反应反应反应二次反应中除了较大分子二次反应中除了较大分子烯烃裂解能增加乙烯产量烯烃裂解能增加乙烯产量外，其余的反应都是消耗外，其余的反应都是消耗乙烯，降低乙烯收率，并乙烯，降低乙烯收率，并能导致结焦或生炭。能导致结焦或生炭。3）烯烃烯烃加加氢氢和脱和脱氢氢反反应烯烃应烯烃的脱的脱氢氢反反应应比比烷烃烷烃的脱的脱氢氢反反应应需要更高需要更高5 5）结焦与生炭）结焦与生炭）结焦与生炭）结焦与生炭氢含量不同：碳几乎不含氢，焦含有微量氢氢含量不同：碳几乎不含氢，焦含有微量氢氢含量不同：碳几乎不含氢，焦含有微量氢氢含量不同：碳几乎不含氢，焦含有微量氢(0.10.3%)(0.10.3%)相同之处相同之处相同之处相同之处结焦生炭是典型的连串反应结焦生炭是典型的连串反应结焦生炭是典型的连串反应结焦生炭是典型的连串反应烃高温裂解产物烃高温裂解产物烃高温裂解产物烃高温裂解产物不同之处不同之处不同之处不同之处生成方式不同：生成方式不同：生成方式不同：生成方式不同：乙烯脱氢经过乙烯脱氢经过乙烯脱氢经过乙烯脱氢经过乙炔中间乙炔中间乙炔中间乙炔中间阶段阶段阶段阶段“生炭生炭生炭生炭”芳烃芳烃芳烃芳烃多次脱氢多次脱氢多次脱氢多次脱氢称为称为称为称为“结焦结焦结焦结焦”单环或少环芳烃单环或少环芳烃单环或少环芳烃单环或少环芳烃多环芳烃多环芳烃多环芳烃多环芳烃稠环芳烃稠环芳烃稠环芳烃稠环芳烃液体焦油液体焦油液体焦油液体焦油固体沥青质固体沥青质固体沥青质固体沥青质焦焦焦焦5）结结焦与生炭焦与生炭氢氢含量不同：碳几乎不含含量不同：碳几乎不含氢氢，焦含有微量，焦含有微量氢氢(0.1v正构烷烃裂解反应特点：正构烷烃裂解反应特点：生产乙烯、丙烯的理想原料生产乙烯、丙烯的理想原料v异构烷烃裂解反应特点：异构烷烃裂解反应特点：异构烷烃裂解所得乙烯、丙烯异构烷烃裂解所得乙烯、丙烯收率远较正构烷烃裂解所得收率低，而氢、甲烷、收率远较正构烷烃裂解所得收率低，而氢、甲烷、C4C4及及C4C4以上烯烃收率较高以上烯烃收率较高v环烷烃环烷烃生成芳烃的反应优于生成单烯烃的反应。生成芳烃的反应优于生成单烯烃的反应。v无烷基的芳烃无烷基的芳烃基本上不易裂解为烯烃；基本上不易裂解为烯烃；v有烷基的芳烃有烷基的芳烃，主要是烷基发生断碳键和脱氢反应，有，主要是烷基发生断碳键和脱氢反应，有结焦的倾向结焦的倾向v大分子烯烃裂解为乙烯和丙烯大分子烯烃裂解为乙烯和丙烯v各族烃的裂解难易程度：各族烃的裂解难易程度：正烷烃正烷烃 异烷烃异烷烃 环烷烃（六碳环烷烃（六碳环环 五碳环）五碳环）芳烃芳烃各族烃裂解生成乙烯、丙烯能力的规律各族烃裂解生成乙烯、丙烯能力的规律各族烃裂解生成乙烯、丙烯能力的规律各族烃裂解生成乙烯、丙烯能力的规律正构正构烷烃烷烃裂解反裂解反应应特点：生特点：生产产乙乙烯烯、丙、丙烯烯的理想原料各族的理想原料各族烃烃裂解生成裂解生成三、烃类裂解反应机理三、烃类裂解反应机理三、烃类裂解反应机理三、烃类裂解反应机理-自由基反应自由基反应自由基反应自由基反应断裂断裂断裂断裂C-CC-C键键键键产生一对自由基产生一对自由基产生一对自由基产生一对自由基 活化能高活化能高活化能高活化能高自由基夺氢自由基夺氢自由基夺氢自由基夺氢 ，活化能，活化能，活化能，活化能不大。不大。不大。不大。被夺走氢的容被夺走氢的容被夺走氢的容被夺走氢的容易顺序：易顺序：易顺序：易顺序：伯氢伯氢伯氢伯氢 仲氢仲氢仲氢仲氢 叔氢。叔氢。叔氢。叔氢。自由基分解反自由基分解反自由基分解反自由基分解反应是应是应是应是生成烯烃生成烯烃生成烯烃生成烯烃的反应。的反应。的反应。的反应。两个自由基形成稳定分子的过程两个自由基形成稳定分子的过程两个自由基形成稳定分子的过程两个自由基形成稳定分子的过程 活化能一般较低活化能一般较低活化能一般较低活化能一般较低该反应机理与乙烷该反应机理与乙烷该反应机理与乙烷该反应机理与乙烷裂解的主要产物是裂解的主要产物是裂解的主要产物是裂解的主要产物是氢、甲烷和乙烯的氢、甲烷和乙烯的氢、甲烷和乙烯的氢、甲烷和乙烯的实验结果一致。实验结果一致。实验结果一致。实验结果一致。三、三、烃类烃类裂解反裂解反应应机理机理-自由基反自由基反应应断裂断裂C-C键产键产生一生一对对自由基自自由基自一、裂解原料与特性参数一、裂解原料与特性参数一、裂解原料与特性参数一、裂解原料与特性参数烃类裂解原料大致可分两大类：烃类裂解原料大致可分两大类：烃类裂解原料大致可分两大类：烃类裂解原料大致可分两大类：第一类为第一类为第一类为第一类为气态烃气态烃气态烃气态烃，如天然气、油田伴生气和炼厂气；，如天然气、油田伴生气和炼厂气；，如天然气、油田伴生气和炼厂气；，如天然气、油田伴生气和炼厂气；第二类为第二类为第二类为第二类为液态烃液态烃液态烃液态烃，如轻油、柴油、原油、重油等。，如轻油、柴油、原油、重油等。，如轻油、柴油、原油、重油等。，如轻油、柴油、原油、重油等。液态烃较气态烃乙烯收率低，但来源丰富，运输方便，能获得液态烃较气态烃乙烯收率低，但来源丰富，运输方便，能获得液态烃较气态烃乙烯收率低，但来源丰富，运输方便，能获得液态烃较气态烃乙烯收率低，但来源丰富，运输方便，能获得较多丙烯、丁烯和芳烃。较多丙烯、丁烯和芳烃。较多丙烯、丁烯和芳烃。较多丙烯、丁烯和芳烃。按密度可分为轻质烃和重质烃。按密度可分为轻质烃和重质烃。按密度可分为轻质烃和重质烃。按密度可分为轻质烃和重质烃。轻质烃：乙烷、丙烷、丁烷、液化石油气（美国轻质烃：乙烷、丙烷、丁烷、液化石油气（美国轻质烃：乙烷、丙烷、丁烷、液化石油气（美国轻质烃：乙烷、丙烷、丁烷、液化石油气（美国50%50%）；）；）；）；重质烃：石脑油、煤油、柴油、重油（国内、西欧重质烃：石脑油、煤油、柴油、重油（国内、西欧重质烃：石脑油、煤油、柴油、重油（国内、西欧重质烃：石脑油、煤油、柴油、重油（国内、西欧80-90%80-90%）。）。）。）。裂解原料与工裂解原料与工艺艺条件条件讨论讨论一、裂解原料与特性参数一、裂解原料与特性参数烃类烃类裂解原料大致裂解原料大致1 1）族组成）族组成）族组成）族组成-PONAPONA值值值值裂解原料油中的各种烃按结构可分四大族，即裂解原料油中的各种烃按结构可分四大族，即裂解原料油中的各种烃按结构可分四大族，即裂解原料油中的各种烃按结构可分四大族，即链烷烃族、链烷烃族、链烷烃族、链烷烃族、烯烃族、环烷族和芳香族烯烃族、环烷族和芳香族烯烃族、环烷族和芳香族烯烃族、环烷族和芳香族。这四大族组成以。这四大族组成以。这四大族组成以。这四大族组成以PONAPONA值（各族值（各族值（各族值（各族烃的质量百分含量）烃的质量百分含量）烃的质量百分含量）烃的质量百分含量）来表示，其含义如下：来表示，其含义如下：来表示，其含义如下：来表示，其含义如下：P P链烷烃链烷烃链烷烃链烷烃(Paraffin)O(Paraffin)O烯烃烯烃烯烃烯烃(Olefin)(Olefin)NN环烷烃环烷烃环烷烃环烷烃(Naphthene)A(Naphthene)A芳烃芳烃芳烃芳烃(Aromatics)(Aromatics)用来判断其是否适宜作裂解原料的重要依据。用来判断其是否适宜作裂解原料的重要依据。用来判断其是否适宜作裂解原料的重要依据。用来判断其是否适宜作裂解原料的重要依据。1）族）族组组成成-PONA值值裂解原料油中的各种裂解原料油中的各种烃烃按按结结构可分四大族，构可分四大族，链烷烃最易裂解生成乙烯、丙烯、丁烯，且正构烷烃比异构链烷烃最易裂解生成乙烯、丙烯、丁烯，且正构烷烃比异构链烷烃最易裂解生成乙烯、丙烯、丁烯，且正构烷烃比异构链烷烃最易裂解生成乙烯、丙烯、丁烯，且正构烷烃比异构烷烃容易裂解，但随着碳原子数的增加这种差别逐渐减弱；烷烃容易裂解，但随着碳原子数的增加这种差别逐渐减弱；烷烃容易裂解，但随着碳原子数的增加这种差别逐渐减弱；烷烃容易裂解，但随着碳原子数的增加这种差别逐渐减弱；烯烃裂解不如链烷烃；烯烃裂解不如链烷烃；烯烃裂解不如链烷烃；烯烃裂解不如链烷烃；环烷烃裂解易生成丁二烯和芳烃，不易生成乙烯；环烷烃裂解易生成丁二烯和芳烃，不易生成乙烯；环烷烃裂解易生成丁二烯和芳烃，不易生成乙烯；环烷烃裂解易生成丁二烯和芳烃，不易生成乙烯；芳烃不能生成烯烃（带支链的除外），易脱氢生成稠环芳烃，芳烃不能生成烯烃（带支链的除外），易脱氢生成稠环芳烃，芳烃不能生成烯烃（带支链的除外），易脱氢生成稠环芳烃，芳烃不能生成烯烃（带支链的除外），易脱氢生成稠环芳烃，有结焦倾向。有结焦倾向。有结焦倾向。有结焦倾向。链烷烃链烷烃最易裂解生成乙最易裂解生成乙烯烯、丙、丙烯烯、丁、丁烯烯，且正构，且正构烷烃烷烃比异构比异构烷烃烷烃容易容易PONA不同的原料裂解产物的收率不同的原料裂解产物的收率PONA不同的原料裂解不同的原料裂解产产物的收率物的收率我国常压轻柴油馏分族组成我国常压轻柴油馏分族组成我国轻柴油作裂解原料是较理想的我国轻柴油作裂解原料是较理想的我国常我国常压轻压轻柴油柴油馏馏分族分族组组成我国成我国轻轻柴油作裂解原料是柴油作裂解原料是较较理想的理想的不同氢含量原料裂解时各产物收率不同氢含量原料裂解时各产物收率不同氢含量原料裂解时各产物收率不同氢含量原料裂解时各产物收率烷烃氢含量最高，芳烃烷烃氢含量最高，芳烃烷烃氢含量最高，芳烃烷烃氢含量最高，芳烃则较低。则较低。则较低。则较低。乙烷的氢含量乙烷的氢含量乙烷的氢含量乙烷的氢含量20%20%，丙，丙，丙，丙烷烷烷烷18.2%18.2%，石脑油为，石脑油为，石脑油为，石脑油为14.514.515.5%15.5%，轻柴油为，轻柴油为，轻柴油为，轻柴油为13.513.514.5%14.5%。氢含量顺序：氢含量顺序：氢含量顺序：氢含量顺序：P N AP N A碳氢比越高，越不适合碳氢比越高，越不适合碳氢比越高，越不适合碳氢比越高，越不适合做裂解原料。做裂解原料。做裂解原料。做裂解原料。不同不同氢氢含量原料裂解含量原料裂解时时各各产产物收率物收率烷烃氢烷烃氢含量最高，芳含量最高，芳烃则较烃则较低。低。3 3）特性因数）特性因数）特性因数）特性因数-表示烃类和石油馏分化学性质的一种参数。表示烃类和石油馏分化学性质的一种参数。表示烃类和石油馏分化学性质的一种参数。表示烃类和石油馏分化学性质的一种参数。KK值以烷烃最高，环烷烃次之，芳烃最低，它反映了烃的氢值以烷烃最高，环烷烃次之，芳烃最低，它反映了烃的氢值以烷烃最高，环烷烃次之，芳烃最低，它反映了烃的氢值以烷烃最高，环烷烃次之，芳烃最低，它反映了烃的氢饱和程度，也就是说饱和程度，也就是说饱和程度，也就是说饱和程度，也就是说KK值愈大，乙烯、丙烯收率愈高。值愈大，乙烯、丙烯收率愈高。值愈大，乙烯、丙烯收率愈高。值愈大，乙烯、丙烯收率愈高。3）特性因数）特性因数-表示表示烃类烃类和石油和石油馏馏分化学性分化学性质质的一种参数。的一种参数。K值值以以烷烷4 4）关联指数）关联指数）关联指数）关联指数p即美国矿务局关联指数即美国矿务局关联指数(Bureau of Mines Correlation Index),简简称称BMCI-用以表征柴油等重质馏分油中烃组分的结构特性用以表征柴油等重质馏分油中烃组分的结构特性。n正正构构烷烷烃烃的的BMCI值值最最小小(正正己己烷烷为为0.2)，芳芳烃烃则则最最大大(苯苯为为99.8)，因因此此，烃烃原原料的料的BMCI值越小，则乙烯收率越高。值越小，则乙烯收率越高。n烃烃类类化化合合物物的的芳芳香香性性愈愈强强，则则BMCI值值愈愈大大，不不仅仅乙乙烯烯收收率率低低，结结焦焦的的倾倾向向性性愈大。愈大。4）关）关联联指数即美国指数即美国矿务矿务局关局关联联指数指数(BureauofMin二、裂解过程的几个常用指标二、裂解过程的几个常用指标二、裂解过程的几个常用指标二、裂解过程的几个常用指标转化率转化率转化率转化率X X-说明原料的转化程度。说明原料的转化程度。说明原料的转化程度。说明原料的转化程度。1 1）衡量裂解深度指标衡量裂解深度指标衡量裂解深度指标衡量裂解深度指标转化率根据通入反应器的物料情况不同，可分为：转化率根据通入反应器的物料情况不同，可分为：转化率根据通入反应器的物料情况不同，可分为：转化率根据通入反应器的物料情况不同，可分为：&单程转化率：单程转化率：单程转化率：单程转化率：当通入反应器的原料是当通入反应器的原料是当通入反应器的原料是当通入反应器的原料是新鲜物料和循环物料新鲜物料和循环物料新鲜物料和循环物料新鲜物料和循环物料的混的混的混的混合物料时，所计算的转化率。合物料时，所计算的转化率。合物料时，所计算的转化率。合物料时，所计算的转化率。&总转化率：总转化率：总转化率：总转化率：当通入反应器的原料是新鲜物料和循环物料的混合当通入反应器的原料是新鲜物料和循环物料的混合当通入反应器的原料是新鲜物料和循环物料的混合当通入反应器的原料是新鲜物料和循环物料的混合物料时，但只以通入反应器的物料时，但只以通入反应器的物料时，但只以通入反应器的物料时，但只以通入反应器的新鲜原料量新鲜原料量新鲜原料量新鲜原料量为基准计算的转化率。为基准计算的转化率。为基准计算的转化率。为基准计算的转化率。二、裂解二、裂解过过程的几个常用指程的几个常用指标标转转化率化率X-说说明原料的明原料的转转化程度。化程度。1例：例：例：例：裂解温度为裂解温度为裂解温度为裂解温度为827827，进裂解炉的原料气组成为，进裂解炉的原料气组成为，进裂解炉的原料气组成为，进裂解炉的原料气组成为%(V)%(V)，C C2 2HH6 6 99.399.3，CHCH4 4 0.20.2，C C2 2HH4 4 0.5 0.5。裂解产物组成为。裂解产物组成为。裂解产物组成为。裂解产物组成为%(V)%(V)如下表：如下表：如下表：如下表：体积增大率体积增大率体积增大率体积增大率为为为为1.541.54，求乙烷单程转化率和总转化率。，求乙烷单程转化率和总转化率。，求乙烷单程转化率和总转化率。，求乙烷单程转化率和总转化率。HH2 2C C2 2HH4 4CHCH4 4C C2 2HH6 6C C2 2HH2 235.235.233.133.13.93.926.726.71.11.1例：裂解温度例：裂解温度为为827，进进裂解炉的原料气裂解炉的原料气组组成成为为%(V)，C2对于混合烃原料裂解，用转化率表示其裂解进行的程度时，对于混合烃原料裂解，用转化率表示其裂解进行的程度时，对于混合烃原料裂解，用转化率表示其裂解进行的程度时，对于混合烃原料裂解，用转化率表示其裂解进行的程度时，一定要选有代表性的组分，否则无法表示裂解程度。一定要选有代表性的组分，否则无法表示裂解程度。一定要选有代表性的组分，否则无法表示裂解程度。一定要选有代表性的组分，否则无法表示裂解程度。例如，例如，例如，例如，乙烷和丙烷两种烃混合裂解，只能选丙烷计算其转化率，乙烷和丙烷两种烃混合裂解，只能选丙烷计算其转化率，乙烷和丙烷两种烃混合裂解，只能选丙烷计算其转化率，乙烷和丙烷两种烃混合裂解，只能选丙烷计算其转化率，不能选乙烷，因为丙烷裂解时可以生成乙烷。不能选乙烷，因为丙烷裂解时可以生成乙烷。不能选乙烷，因为丙烷裂解时可以生成乙烷。不能选乙烷，因为丙烷裂解时可以生成乙烷。对于复杂的混合物，如石脑油、轻柴油等，常选正戊烷为对于复杂的混合物，如石脑油、轻柴油等，常选正戊烷为对于复杂的混合物，如石脑油、轻柴油等，常选正戊烷为对于复杂的混合物，如石脑油、轻柴油等，常选正戊烷为代表组分，以正戊烷的转化率表示反应进行的程度。代表组分，以正戊烷的转化率表示反应进行的程度。代表组分，以正戊烷的转化率表示反应进行的程度。代表组分，以正戊烷的转化率表示反应进行的程度。对对于混合于混合烃烃原料裂解，用原料裂解，用转转化率表示其裂解化率表示其裂解进进行的程度行的程度时时，一定要，一定要选选体积增大率体积增大率体积增大率体积增大率(气体膨胀系数气体膨胀系数气体膨胀系数气体膨胀系数)-)-烃类原料裂解后所得裂解气的烃类原料裂解后所得裂解气的烃类原料裂解后所得裂解气的烃类原料裂解后所得裂解气的体积与原料气体积之比，表明气态原料裂解进行的程度。体积与原料气体积之比，表明气态原料裂解进行的程度。体积与原料气体积之比，表明气态原料裂解进行的程度。体积与原料气体积之比，表明气态原料裂解进行的程度。产气率产气率产气率产气率-表示液态烃作裂解原料时所得的气体产物总质量与表示液态烃作裂解原料时所得的气体产物总质量与表示液态烃作裂解原料时所得的气体产物总质量与表示液态烃作裂解原料时所得的气体产物总质量与原料质量之比。原料质量之比。原料质量之比。原料质量之比。体体积积增大率增大率(气体膨气体膨胀胀系数系数)-烃类烃类原料裂解后所得裂解气的体原料裂解后所得裂解气的体积积动力学裂解深度函数动力学裂解深度函数动力学裂解深度函数动力学裂解深度函数(Kinetic Severity Function,(Kinetic Severity Function,KSFKSF)KSFKSF是综合考虑了是综合考虑了是综合考虑了是综合考虑了原料性质、停留时间和裂解温度原料性质、停留时间和裂解温度原料性质、停留时间和裂解温度原料性质、停留时间和裂解温度三方面三方面三方面三方面影响作为衡量重质原料裂解深度的指标。影响作为衡量重质原料裂解深度的指标。影响作为衡量重质原料裂解深度的指标。影响作为衡量重质原料裂解深度的指标。KSFKSF关联了关联了关联了关联了停留时间停留时间停留时间停留时间t t和和和和裂解温度裂解温度裂解温度裂解温度T T两个因素，就比较全面两个因素，就比较全面两个因素，就比较全面两个因素，就比较全面的描述了裂解过程的实际情况。的描述了裂解过程的实际情况。的描述了裂解过程的实际情况。的描述了裂解过程的实际情况。动动力学裂解深度函数力学裂解深度函数(KineticSeverityFu裂解深度的常用指标裂解深度的常用指标裂解深度的常用指裂解深度的常用指标标2 2）衡量裂解效果的常用指标衡量裂解效果的常用指标衡量裂解效果的常用指标衡量裂解效果的常用指标选择性选择性选择性选择性收率收率收率收率2）衡量裂解效果的常用指）衡量裂解效果的常用指标标选择选择性性收率收率3 3）裂解深度各参数关系裂解深度各参数关系裂解深度各参数关系裂解深度各参数关系在裂解深度各项指标中，最常用的有在裂解深度各项指标中，最常用的有在裂解深度各项指标中，最常用的有在裂解深度各项指标中，最常用的有动力学裂解深度函动力学裂解深度函动力学裂解深度函动力学裂解深度函数数数数KSFKSF和和和和转化率转化率转化率转化率X X。对于石脑油这种复杂组分的裂解，在裂解函数中之所以对于石脑油这种复杂组分的裂解，在裂解函数中之所以对于石脑油这种复杂组分的裂解，在裂解函数中之所以对于石脑油这种复杂组分的裂解，在裂解函数中之所以选定选定选定选定正戊烷正戊烷正戊烷正戊烷作为衡量裂解深度的当量组分，是因为：作为衡量裂解深度的当量组分，是因为：作为衡量裂解深度的当量组分，是因为：作为衡量裂解深度的当量组分，是因为：1)1)在任何轻质油品中都有正戊烷；在任何轻质油品中都有正戊烷；在任何轻质油品中都有正戊烷；在任何轻质油品中都有正戊烷；2)2)在裂解过程中，正戊烷只减少不增加；在裂解过程中，正戊烷只减少不增加；在裂解过程中，正戊烷只减少不增加；在裂解过程中，正戊烷只减少不增加；3)3)在裂解过程中易分析。在裂解过程中易分析。在裂解过程中易分析。在裂解过程中易分析。3）裂解深度各参数关系在裂解深度各）裂解深度各参数关系在裂解深度各项项指指标标中，最常用的有中，最常用的有动动力学力学正戊烷裂解的反应速率常数可用正戊烷裂解的反应速率常数可用正戊烷裂解的反应速率常数可用正戊烷裂解的反应速率常数可用k k5 5表示。动力学裂解深度函表示。动力学裂解深度函表示。动力学裂解深度函表示。动力学裂解深度函数与转化率之间的换算为：数与转化率之间的换算为：数与转化率之间的换算为：数与转化率之间的换算为：由于烃类裂解主反应按一级反应处理，即由于烃类裂解主反应按一级反应处理，即由于烃类裂解主反应按一级反应处理，即由于烃类裂解主反应按一级反应处理，即当正戊烷的浓度从当正戊烷的浓度从当正戊烷的浓度从当正戊烷的浓度从C C1 1C C2 2，k k5 5为常数，积分结果为为常数，积分结果为为常数，积分结果为为常数，积分结果为由于由于由于由于正戊正戊烷烷裂解的反裂解的反应应速率常数可用速率常数可用k5表示。表示。动动力学裂解深度函数与力学裂解深度函数与转转1 1）裂解温度裂解温度裂解温度裂解温度-影响烯烃收率最重要的因素，它主要通过影响影响烯烃收率最重要的因素，它主要通过影响影响烯烃收率最重要的因素，它主要通过影响影响烯烃收率最重要的因素，它主要通过影响裂解产物分布裂解产物分布裂解产物分布裂解产物分布及及及及一次反应与二次反应的竞争一次反应与二次反应的竞争一次反应与二次反应的竞争一次反应与二次反应的竞争而起作用的。而起作用的。而起作用的。而起作用的。温度对温度对一次裂解产物分布一次裂解产物分布的影响的影响按自由基链式反应按自由基链式反应按自由基链式反应按自由基链式反应机理分析，温度对一次机理分析，温度对一次机理分析，温度对一次机理分析，温度对一次产物分布的影响，是通产物分布的影响，是通产物分布的影响，是通产物分布的影响，是通过影响过影响过影响过影响各种链式反应相各种链式反应相各种链式反应相各种链式反应相对量对量对量对量实现的。实现的。实现的。实现的。在一定温在一定温在一定温在一定温度内，提高裂解温度有度内，提高裂解温度有度内，提高裂解温度有度内，提高裂解温度有利于提高一次反应所得利于提高一次反应所得利于提高一次反应所得利于提高一次反应所得乙烯和丙烯的收率。乙烯和丙烯的收率。乙烯和丙烯的收率。乙烯和丙烯的收率。温度对裂解产物分布的影响温度对裂解产物分布的影响温度对裂解产物分布的影响温度对裂解产物分布的影响三、操作条件对裂解的影响三、操作条件对裂解的影响三、操作条件对裂解的影响三、操作条件对裂解的影响1）裂解温度）裂解温度-影响影响烯烃烯烃收率最重要的因素，它主要通收率最重要的因素，它主要通过过影响裂解影响裂解产产温度对一次反应与二次反应竞争的影响温度对一次反应与二次反应竞争的影响温度对一次反应与二次反应竞争的影响温度对一次反应与二次反应竞争的影响目的产物为乙烯，如不能控制深度则最后结焦生炭。目的产物为乙烯，如不能控制深度则最后结焦生炭。温度温度对对一次反一次反应应与二次反与二次反应竞应竞争的影响目的争的影响目的产产物物为为乙乙烯烯，如不能控制，如不能控制pp温温温温度度度度升升升升高高高高，乙乙乙乙烷烷烷烷脱脱脱脱氢氢氢氢和和和和乙乙乙乙烯烯烯烯脱脱脱脱氢氢氢氢反反反反应应应应的的的的平平平平衡衡衡衡常常常常数数数数K Kp1p1与与与与K Kp2p2均均均均增增增增大大大大，其其其其中中中中K Kp2p2的增大速率更大些。的增大速率更大些。的增大速率更大些。的增大速率更大些。pp乙炔分解为碳的反应平衡常数乙炔分解为碳的反应平衡常数乙炔分解为碳的反应平衡常数乙炔分解为碳的反应平衡常数K Kp3p3虽随着温度升高而减小，但虽随着温度升高而减小，但虽随着温度升高而减小，但虽随着温度升高而减小，但K Kp3p3值仍很大。值仍很大。值仍很大。值仍很大。pp提提提提高高高高温温温温度度度度虽虽虽虽有有有有利利利利于于于于乙乙乙乙烷烷烷烷脱脱脱脱氢氢氢氢平平平平衡衡衡衡，但但但但更更更更有有有有利利利利于于于于乙乙乙乙烯烯烯烯脱脱脱脱氢氢氢氢生生生生成成成成乙乙乙乙炔炔炔炔，过过过过高高高高温温温温度度度度更有利于碳的生成。更有利于碳的生成。更有利于碳的生成。更有利于碳的生成。乙烷裂解各反应的平衡常数乙烷裂解各反应的平衡常数乙烷裂解各反应的平衡常数乙烷裂解各反应的平衡常数热力学分析热力学分析温度升高，乙温度升高，乙烷烷脱脱氢氢和乙和乙烯烯脱脱氢氢反反应应的平衡常数的平衡常数Kp1与与Kp2均增均增动力学分析动力学分析裂解温度对反应速率的影响程度与裂解温度对反应速率的影响程度与反应活化能反应活化能有关，故有关，故提高温度后，乙烯收率能否相应提高，提高温度后，乙烯收率能否相应提高，关键在于一次反应和关键在于一次反应和二次反应在动力学上的竞争二次反应在动力学上的竞争。乙烯继续脱氢乙烯继续脱氢生产乙炔的二次生产乙炔的二次反应与一次反应反应与一次反应的竞争，主要取的竞争，主要取决于决于k1/k2的比值，的比值，及其随温度的变及其随温度的变化关系。化关系。v一次反应的活化能大于二次一次反应的活化能大于二次反应，反应，升高温度有利于提高升高温度有利于提高k1/k2的比值的比值，也即有利于提，也即有利于提高一次反应对二次反应的相高一次反应对二次反应的相对速度，提高乙烯收率。对速度，提高乙烯收率。v但温度升高，一次反应和二但温度升高，一次反应和二次反应的绝对速率均加快，次反应的绝对速率均加快，焦的绝对生成量会增加。焦的绝对生成量会增加。v因此，在采用因此，在采用高温高温时，必须时，必须相应相应减少停留时间减少停留时间以减少焦以减少焦的生成。的生成。动动力学分析裂解温度力学分析裂解温度对对反反应应速率的影响程度与反速率的影响程度与反应应活化能有关，故提活化能有关，故提2 2）停留时间停留时间停留时间停留时间-原料从反应开始到达某一转化率时在反应器内所经历的时间原料从反应开始到达某一转化率时在反应器内所经历的时间原料从反应开始到达某一转化率时在反应器内所经历的时间原料从反应开始到达某一转化率时在反应器内所经历的时间不同温度下乙烯收率随停留时间的变化不同温度下乙烯收率随停留时间的变化从动力学来看，由于有从动力学来看，由于有二次反应，对每种原料都二次反应，对每种原料都有一个最大乙烯收率的适有一个最大乙烯收率的适宜停留时间。宜停留时间。为获得尽可能多的烯烃，为获得尽可能多的烯烃，必须结合裂解温度，控制必须结合裂解温度，控制较短的停留时间，减少二较短的停留时间，减少二次反应的发生，增加乙烯次反应的发生，增加乙烯的收率。的收率。2）停留停留时间时间-原料从反原料从反应应开始到达某一开始到达某一转转化率化率时时在反在反应应器内所器内所经经温度温度-停留时间效应对石脑油关系产物分布停留时间效应对石脑油关系产物分布高温高温-短停留时间短停留时间 最佳组合最佳组合裂解深度裂解深度(转化率转化率)取决于取决于裂解温度和停留时间。裂解温度和停留时间。温度温度-停留停留时间时间效效应对应对石石脑脑油关系油关系产产物分布高温物分布高温-短停留短停留时间时间最佳最佳裂解反应在裂解反应在非等温变容条件非等温变容条件下进行，很难计算其真实反应下进行，很难计算其真实反应时间，常用下述方法：时间，常用下述方法：表观停留时间表观停留时间表观停留时间表观停留时间 V V-气态反应物气态反应物气态反应物气态反应物(包括惰性稀释剂包括惰性稀释剂包括惰性稀释剂包括惰性稀释剂)的实际体积流量的实际体积流量的实际体积流量的实际体积流量 V VR R、L L、S S-反应管容积、长度、截面积反应管容积、长度、截面积反应管容积、长度、截面积反应管容积、长度、截面积表述了裂解管内所有物料表述了裂解管内所有物料表述了裂解管内所有物料表述了裂解管内所有物料(包括稀释蒸气包括稀释蒸气包括稀释蒸气包括稀释蒸气)在管中的停留时间在管中的停留时间在管中的停留时间在管中的停留时间平均停留时间平均停留时间平均停留时间平均停留时间式中式中式中式中 v v-体积增大率，是转化率、温度、压力的函数体积增大率，是转化率、温度、压力的函数体积增大率，是转化率、温度、压力的函数体积增大率，是转化率、温度、压力的函数V V原料原料原料原料-原料气的体积流量原料气的体积流量原料气的体积流量原料气的体积流量近似近似近似近似计算计算计算计算-原料气原料气原料气原料气(包括水蒸气包括水蒸气包括水蒸气包括水蒸气)在平均反应温度和平均反应在平均反应温度和平均反应在平均反应温度和平均反应在平均反应温度和平均反应压力下的体积流量。压力下的体积流量。压力下的体积流量。压力下的体积流量。裂解反裂解反应应在非等温在非等温变变容条件下容条件下进进行，很行，很难计难计算其真算其真实实反反应时间应时间，常用，常用3 3）压力压力压力压力热力学分析热力学分析一次反应，一次反应，n0:降低反应压力，降低反应压力，Kx增增加，平衡向反应物方向移动，有利于提高加，平衡向反应物方向移动，有利于提高一次反应的平衡转化率一次反应的平衡转化率二次反应，二次反应，n0:降低反降低反应压应压力，力，Kx压力对裂解过程中一次反应和二次反应的影响压力对裂解过程中一次反应和二次反应的影响低压有利于提高乙烯平衡组成，有利于抑制结焦过程低压有利于提高乙烯平衡组成，有利于抑制结焦过程低压有利于提高乙烯平衡组成，有利于抑制结焦过程低压有利于提高乙烯平衡组成，有利于抑制结焦过程压压力力对对裂解裂解过过程中一次反程中一次反应应和二次反和二次反应应的影响低的影响低压压有利于提高乙有利于提高乙烯烯平平 裂解是在高温下进行的，不易用抽真空减压方法实现减压，裂解是在高温下进行的，不易用抽真空减压方法实现减压，这是因为在高温不易密封，一旦空气漏入负压操作系统，与烃类这是因为在高温不易密封，一旦空气漏入负压操作系统，与烃类气体混合会引起爆炸，同时还会多消耗能源，对后面分离工序的气体混合会引起爆炸，同时还会多消耗能源，对后面分离工序的压缩操作不利。压缩操作不利。?裂解是在高温下裂解是在高温下进进行的，不易用抽真空减行的，不易用抽真空减压压方法方法实现实现减减压压，v工业上通常在不降低系统压力的条件下，在裂解气中添加工业上通常在不降低系统压力的条件下，在裂解气中添加稀释剂稀释剂，以降低体系烃的分压，提高乙烯产率。，以降低体系烃的分压，提高乙烯产率。优点：设备在常压或正压操作，优点：设备在常压或正压操作，安全性高，不会对以后压缩操作安全性高，不会对以后压缩操作增加能耗。增加能耗。稀释剂种类：惰性气体或水蒸气稀释剂种类：惰性气体或水蒸气目的：降低烃分压目的：降低烃分压 稀稀 释释 剂剂一般采用一般采用水蒸气水蒸气作作为稀释剂为稀释剂4 4）稀释剂和烃分压的影响稀释剂和烃分压的影响稀释剂和烃分压的影响稀释剂和烃分压的影响工工业业上通常在不降低系上通常在不降低系统压统压力的条件下，在裂解气中添加稀力的条件下，在裂解气中添加稀释剂释剂，以，以J清除积炭清除积炭高温水能与积炭反应而清除积炭。高温水能与积炭反应而清除积炭。H2O+CCO+H2v水蒸气比热容大，稳定炉管温度，防止过热；水蒸气比热容大，稳定炉管温度，防止过热；J水蒸气易分离，价廉易得；水蒸气易分离，价廉易得；J水蒸气抑制原料中水蒸气抑制原料中S S对裂解管的腐蚀；对裂解管的腐蚀；J钝化作用钝化作用高温蒸汽可减缓炉管内金属高温蒸汽可减缓炉管内金属Fe、Ni对烃分解生炭反应的催化，抑制结焦速度；对烃分解生炭反应的催化，抑制结焦速度；水蒸气稀水蒸气稀水蒸气稀水蒸气稀 释剂的优点释剂的优点释剂的优点释剂的优点L水蒸气的水蒸气的稀释比稀释比（又叫稀（又叫稀释度，是释度，是稀释剂与稀释剂与原料烃的原料烃的质量比）质量比）不宜过大，不宜过大，因为过大因为过大可使裂解可使裂解炉的生产炉的生产能力下降，能力下降，能耗增大，能耗增大，急冷负荷急冷负荷加大。加大。J水蒸气分子量小，降低烃类分压作用显著；水蒸气分子量小，降低烃类分压作用显著；清除清除积积炭炭高温水能与高温水能与积积炭反炭反应应而清除而清除积积炭。炭。水蒸气水蒸气反应特点烃反应特点烃反应特点烃反应特点烃类裂解类裂解类裂解类裂解强吸热反应强吸热反应强吸热反应强吸热反应高温高温高温高温反应产物较复杂反应产物较复杂反应产物较复杂反应产物较复杂一次反应和二次反应一次反应和二次反应一次反应和二次反应一次反应和二次反应 短停留时间短停留时间短停留时间短停留时间 低烃分压低烃分压低烃分压低烃分压乙烯乙烯乙烯乙烯收率收率收率收率高高高高裂解设备裂解设备裂解设备裂解设备裂解设备裂解设备工艺流程工艺流程工艺流程工艺流程工艺流程工艺流程直接传热直接传热直接传热直接传热管式炉裂解管式炉裂解间接传热间接传热间接传热间接传热固定床蓄热炉固定床蓄热炉流化床沙子炉流化床沙子炉熔盐热解炉熔盐热解炉J操作方便操作方便J烯烃收率高烯烃收率高J工艺简单工艺简单管式裂解炉及裂解工管式裂解炉及裂解工艺艺流程反流程反应应特点特点烃类烃类裂解裂解强强吸吸热热反反应应高温反高温反应产应产一、管式裂解炉一、管式裂解炉一、管式裂解炉一、管式裂解炉1 1）管式裂解炉的构造）管式裂解炉的构造）管式裂解炉的构造）管式裂解炉的构造-由由由由炉体炉体炉体炉体和和和和裂解管裂解管裂解管裂解管组成组成组成组成 炉体：对流室、辐射室和燃烧喷嘴。炉体：对流室、辐射室和燃烧喷嘴。炉体：对流室、辐射室和燃烧喷嘴。炉体：对流室、辐射室和燃烧喷嘴。对流室：加热；辐射室：裂解反应；燃烧喷嘴：燃烧燃料提供热量对流室：加热；辐射室：裂解反应；燃烧喷嘴：燃烧燃料提供热量对流室：加热；辐射室：裂解反应；燃烧喷嘴：燃烧燃料提供热量对流室：加热；辐射室：裂解反应；燃烧喷嘴：燃烧燃料提供热量裂解装置五大设备：裂解装置五大设备：裂解装置五大设备：裂解装置五大设备：裂解炉裂解炉裂解炉裂解炉急冷换热器急冷换热器急冷换热器急冷换热器裂解气压缩机裂解气压缩机裂解气压缩机裂解气压缩机乙烯压缩机乙烯压缩机乙烯压缩机乙烯压缩机丙烯压缩机丙烯压缩机丙烯压缩机丙烯压缩机一、管式裂解炉一、管式裂解炉1）管式裂解炉的构造）管式裂解炉的构造-由炉体和裂解管由炉体和裂解管组组成炉体：成炉体：裂解管结构：组裂解管结构：组裂解管结构：组裂解管结构：组(独立反应单元，有自己的进出口独立反应单元，有自己的进出口独立反应单元，有自己的进出口独立反应单元，有自己的进出口)、程、程、程、程(流动方流动方流动方流动方向改变向改变向改变向改变)、路、路、路、路(股：物料平衡流动股：物料平衡流动股：物料平衡流动股：物料平衡流动)。乙烯裂解管乙烯裂解管裂解管裂解管结结构：构：组组(独立反独立反应单应单元，有自己的元，有自己的进进出口出口)、程、程(流流动动方向方向原料和水蒸气原料和水蒸气原料和水蒸气原料和水蒸气-对流段预热对流段预热对流段预热对流段预热-辐射段反应辐射段反应辐射段反应辐射段反应-裂解气出炉管裂解气出炉管裂解气出炉管裂解气出炉管-急冷急冷急冷急冷SRT-ISRT-I型竖管裂解炉示意图型竖管裂解炉示意图型竖管裂解炉示意图型竖管裂解炉示意图对流室对流室辐射室辐射室原料和水蒸气原料和水蒸气-对对流段流段预热预热-辐辐射段反射段反应应-裂解气出炉裂解气出炉2 2）管式裂解炉的常见炉型）管式裂解炉的常见炉型）管式裂解炉的常见炉型）管式裂解炉的常见炉型鲁姆斯型炉鲁姆斯型炉(Lummus Short Residence Time Type，SRT型炉型炉)1.程数减少，路数和组数增加程数减少，路数和组数增加2.均径管均径管变径