烃类管式炉裂解制乙稀-第一章 烃类热裂解

第一章烃类热裂解

第二节烃类管式炉裂解制乙稀

特点：强吸热反应；高温；低烃分压

短停留时间

供热方式：间接供热——管式炉裂解

直接供热——蓄热炉裂解

砂子炉裂解

一．烃类原料对裂解结果的影响

问题1：烃类的四个指标是什么？

（一）原料烃：

1．族组成（PONA值）

◆定义：是指原料中所含各族烃的质量百分比。

P—烷族烃 N—环烷族烃

O—稀族烃 A—芳香族烃

在管式裂解炉的裂解条件下，原料愈轻，乙稀收率愈高。随着烃分子量增大，N+A含量增加，乙稀收率下降，液态裂解产物收率逐渐增加。

2．原料含氢量：

◆定义：是指原料烃分子中氢原子的质量百分

比；不包含溶解的H2。

相同碳原子时，含氢量：

烷烃> 环烷烃> 芳烃

含氢量高的原料，裂解深度可深一些，产物中乙稀收率也高。

表1-9各种烃和焦的含氢量

对重质烃的裂解，按目前技术水平，原料含氢量控制在大于13%（质量），气态产物的含氢量控制在18%（质量），液态产物含氢量控制在稍高于7~8%（质量）为宜。因为液态产物含氢量低于7~8%（质量）时，就易结焦，堵塞炉管和急冷换热设备。

3．芳烃指数（BMCI）：

◆定义：BMCI=48640/Tv+473.7*d—456.8

Tv=(T10+T30+T50+T70+T90)/5

基准：n—C6H14的BMCI=0

的BMCI=100

当BMCI<35时，才能做裂解原料。

4．特性因子K：

K=1.216（T立/d15.6度）^(1/3)

T立=[0.1t10^(1/3)+0.2t30^(1/3)+

0.2t50^(1/3)+0.2t70^(1/3)+0.2t90^(1/3)

+0.1t100^(1/3)]^3

小结：原料烃参数对裂解结果的影响：

（1）当PONA增大，乙烯收率增大；

（2）当氢含量增大，乙烯收率增大；

（3）当BMCI减小，乙烯收率增大；

（4）当K增大，乙烯收率增大。

几种原料裂解结果比较可知，原料不同，裂解产物组成不同，裂解条件不同。

表1-12生产1吨乙烯所需原料及

连副产物量

*B、T、X为苯、甲苯、二甲苯。

二．操作条件对裂解结果的影响：

问题2：转化率，选择性，收率的基本概念是什么，

它们之间有何关系？

（一）常用指标：

1．转化率X：

参加反应的原料量

X=——————————*100%

通入反应器的原料量

例1—3.

2．选择性S：

实际所得的目的产物的量*100% S=————————————————按反应掉原料计算应得的目的产物量转化为目的产物的原料量=—————————————*100% 反应掉的原料量

例1—4．

3．收率和质量收率：

转化为目的产物的原料量

收率=————————————=X*S 通入反应器的原料质量

实际所得目的产物质量

质量收率=———————————*100%

通入反应器的原料质量

X：单程转化率，总转化率

Y：单程收率，总收率

例：1000kg乙烷裂解，单程转化率为60%，乙烯产量464kg，分离出来未反应乙烷循环裂解，求总转化率？

解：

思路：原料加上回流的物料，一起去裂解、分离，一部分是产物，一部分回流。

单程收率：

（464/28）/（1000/30）*100%=49.5%

总收率:

（464/28）/（600/30）*100%=82.9%

总质量收率：

（464/600）*100%=77.3%

追求单程效率的提高。

环境友好化工与上述三个指标的关系。

三废零排放：

CH2=CH2+Cl2+H2O——>HOCH2—CH2Cl

HOCH2—CH2Cl+Ca(OH)2——>C2O

追求：“可持续发展的工艺路线”、“最大经济效益”问题3：裂解温度对烃类转化率有何影响？

（二）裂解温度的影响：

温度对产物分布的影响：

1．影响一次反应的产物分布。

2．影响一次反应与二次反应的竞争。

I．温度升高，有利于乙烯，丙烯的收率升高。II．热力学，动力学的综合分析：

乙烷裂解：C2H6——> C2H4+H2（K11）

C2H4——> C2H2+H2(K12)

C2H2——> 2C+H2(K13)

表1-14 乙烷分解生碳过程各反应的平衡

常数

G =—RTlnp

T升高，K P1升高，K P2升高，K P1/ K P2降低。K P3降低>> K P1,K P2

动力学分析：

r=k*C k=A*e^(-E/RT)

图1-7

由图知：T增加，k1/k2增加，同时停留时间降低，乙烯收率上升。

问题4：什么叫停留时间？停留时间与裂解温度对裂解产物分布有何影响？

（三）停留时间的影响

◆定义：物料从反应开始到达某一转化率时在反应

器内经历的反应时间。

特点：非等温，非等容

1．平均停留时间：

近似式：V R/(β’*V’原料)=t (V’原料是平均值)

表现停留时间：t= V R/V原(V原是烃+水蒸气)