乙烯的生产-裂解

用以表征柴油等重质馏分油的结构特性
BMCI
48640 TV
473
d 15.6 15.6
456
.8
TV ——体积平均沸点，K
TV
1 5 (T10
T30
T50 T70
T90 )
T10 ——恩氏蒸馏馏出体积为10%时的温度，K
d 15.6 15.6
——
15.6℃时的相对密度
正构烷烃的 BMCI值最小（正己烷为0.2），芳烃 则相反（苯为99.8）。因此：
烃原料的BMCI值越小，则乙烯潜在产率越高； BMCI值愈大，结焦的倾向性愈大。
BMCI值是评价重质馏 分油性能的重要指标
原料烃组成与裂解结果
原料由轻到重，相同原料量所得乙烯收率下降。
原料由轻到重，裂解产物中液体燃料油增加， 产气量减少。
原料由轻到重，联产物量增大，而回收联产物 以降低乙烯生产成本的措施，又造成装置投资 的增加。
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
能耗 乙烷:丙烷:石脑油:柴油=1:1.23:1.52:1.84
裂解副产物约占整个产品组成的60%～80%，对 其进行有效利用，可使乙烯成本降低1/3或更多。
目前，乙烯生产原料的发展趋势：
一是原料中的轻烃比例增加； 二是原料趋于多样化。
（一）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
1.烷烃裂解的一次反应
（1）断链反应 C-C键断裂，反应产物是烷烃和烯烃。 通式为：Cm+nH2(m+n)+2 →CnH2n+ CmH2m+2
（2）脱氢反应 C-H键断裂。 通式为：CnH2n+2 → CnH2n+H2
世界乙烯消费构成情况
环氧乙烷 13.0%
其他 聚苯乙烯 5.0% 7.0%
α-烯烃 3.0%
聚氯乙烯 14.0%
醋酸乙烯 1.0%
聚乙烯 57.0%
任务二 生产准备
二、裂解原料的选择
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具有着决定性意义。
1、石油和天然气的供应状况和价格
25.0
1.4
15.6
13.0
15.5
13.5
2.4
1.4
3.4
4.7
5.3
4.8
4.8
0.4
2.8
13.7
11.0
10.9
11.2
12.8
34.2
36.8
35.8
42.5
46.6
2. 氢含量
原料中氢的质量百分含量
对纯组分： ( H 2
)
H 12C
H
100
C / H 12C H
用元素分析法很容易测得
任务一 生产方法的选择
二、催化裂解技术
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。研究认 为：催化裂解单位乙烯和丙烯的生产成本比蒸汽 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%。
【中国化工报】2009年8月28日，中国蓝星沈阳化工 集团50万吨/年催化热裂解（CPP）制乙烯项目成功投产， 堪称世界乙烯工业生产的重大技术革命。因操作条件缓 和，设备投资相对较低，主要原料常压渣油价格较低， CPP生产比国内现有装置乙烯成生产本可降低20%。
三、裂解原料的性质及评价
族组成 氢含量 芳烃指数
1、族组成－PONA值
PONA值指各族烃的质量百分含量。 适用于表征石脑油、轻柴油等轻质馏分油
烷烃P (paraffin)
烯烃O (olefin)
环烷烃N (naphthene) 芳烃A (aromatics)
同条件下，P 越大，乙烯收率越高； 分子量愈大，（N+A）量愈大，乙烯收率愈小，
（3）裂解规律
断链和脱氢反应皆是吸热反应，需提供大量的热。 相同烷烃断链比脱氢容易，断链是不可逆过程，脱氢是可
液态产物量愈大。
乙烯收率：P＞N＞A
裂解原料 原料组成特征
乙烯 主 要 丙烯 产 物 丁二烯 收 率 混合芳烃 %（质 量） 其它
不同表组1成-7 原组成料不的同裂的解原料产裂物解产物
乙烷 P 84.0
丙烷 P
44.0
石脑油
收率
P+N 31.7
抽余油 P+N 32.9
轻柴油 P+N+A
28.3
重柴油 P+N+A
项目二 乙烯的生产
任务一 生产方法的选择 任务二 生产准备 任务三 应用生产原理确定工艺条件 任务四 生产工艺流程的组织 任务五 正常生产操作 任务六 异常生产现象的判断和处理
任务一 生产方法的选择
一、烃类热裂解技术
石油系烃类原料（如天然气、炼厂气、石脑 油、柴油、重油等），在高温、隔绝空气的条件 下发生分解反应，生成碳原子数较少，相对分子 质量较低的烃类。制取乙烯、丙烯的同时联产丁 二烯、苯、甲苯、二甲苯等基本原料，也称管式 炉裂解或蒸汽裂解技术。以三烯（乙烯、丙烯、 丁二烯）和三苯（苯甲、苯、二甲苯）总量计， 约65％来自乙烯装置。乙烯生产能力是衡量一个 国家和地区石油化工生产水平的标志。
任务一 生产方法的选择
三、合成气制乙烯
以天然气或煤为主要原料，先生产合成气， 再经过各种合成步骤生成乙烯。目前最有希望 实现工业化的是甲醇（MTO)路线和二甲醚 (SDTO)路线。
任务二 生产准备
一、乙烯的性质和用途
无色的、有窒息性的醚味或淡淡的甜味、易 燃易爆的气体、几乎不溶于水。化学性质活泼。 乙烯产品通常以液体形态加压贮存，贮存压力为 1.9～2.5MPa，贮存温度为-30℃左右。乙烯属低 毒物质，暴露到高浓度的乙烯中会产生麻醉作用， 长时间暴露可能由于窒息而导致死亡。
乙烷氢含量20％, 丙烷18.2％ 石脑油14.5％～15.5％，轻柴油13.5％～14.5％。
适用于评价各种原料。 氢含量高，则乙烯收率越高。
氢含量低于13％的馏分油作裂解原料是不经济的。
3.芳烃指数BMCI
即美国矿务局关联指数 （Bureau of Mines Correlation Index）
任务三 应用生产原理确定工艺条件
一、生产原理
环环烷烷 烃烃
环烯烃Βιβλιοθήκη Baidu
中等分子烯烃
叠合烯烃
二烯烃
较较大大 分分子子的 烯烷烃烃
乙乙烯烯 、、丙丙烯 烯
芳烃
稠环烃
焦
中中等等 分分子 子烷 烃烷烃
甲烷
乙炔
碳
根据反应的前后顺序，分为：
➢ 一次反应：由烃类裂解生成乙烯和丙烯 的反应。（有利）
➢ 二次反应：乙烯、丙烯继续反应生成炔 烃、二烯烃、芳烃直至生成焦或碳的反 应。（不利）