经典：2-第三章-裂解过程的工艺参数和操作指标

1、熟练掌握的内容 ✓烃类热裂解反应规律； ✓原料烃组成对裂解结果的影响； ✓裂解过程工艺参数； ✓动力学裂解深度函数KSF对产物分布的影响； ✓裂解气所含杂质的各种净化方法； ✓裂解气顺序分离流程； ✓深冷分离过程中，影响乙烯收率的因素分析； ✓甲烷塔、乙烯塔的作用和特点。
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使炔烃收率明显增加，并使乙烯/丙烯比及C4中的 双烯烃/单烯烃的比增大，工业上利用此效应，适 应市场需要。
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➢裂解温度－停留时间的限制
裂解深度限定（动力学方程） 工程中常以C5以上液相产品含氢量不低于8%为裂
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①表观停留时间：
tB
VR V
S L V
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，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。
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停留时间的选择主要取决于裂解温度，当停 留时间在适宜的范围内，乙烯的生成量最大，损 失较小，即有一个最高的乙烯收率。
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3、温度－停留时间效应 ➢ 不同温度-停留时间组合，裂解结果不同。
高温-短停留时间 最佳组合
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2、理解的内容 ✓烃类热裂解的特点； ✓管式裂解炉的主要炉型及其特点； ✓热裂解工艺流程； ✓压缩的目的； ✓前脱氢（前冷）工艺流程。
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第二节 裂解过程的工艺参数和操作指标 1 裂解原料
本节 讲授 内容
2 裂解温度和停留时间 3 烃分压与稀释剂
第三章 烃类热裂解
本章 内容
1.1 热裂解过程的化学反应
1.2 工艺参数和操作指标 1.3 管式裂解炉及工艺过程
1.4 裂解气的预分馏及净化 1.5 压缩和制冷系统 1.6 裂解气的精馏分离系统
Chemistry and chemical engineering institute2本章学习要求 Nhomakorabea13
②平均停留时间：
近似计算时：
tA
vR dV
0 VV
tA
VR
V V
V’——原料气平均体积流量
av’——最终体积增大率，即所得裂解气的体积与 原料气体积之比。
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停留时间对乙烷转化率和乙烯收率的影响
短停留时间有利
4 裂解深度
2020/12/15
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第二节 裂解过程的工艺参数和操作指标
一、裂解原料 ➢原料选择：
氢含量越高，获得C4以下烯烃收率越高，低碳烷 烃是首选原料。 ➢裂解原料：
国外：以轻烃C4（以下）和石脑油为主，几乎占 90%左右。
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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℃。
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➢裂解温度影响一次反应对二次反应的竞争
从裂解反应的化学平衡也可以看出，提高裂解 温度有利于生成乙烯的反应，并相对减少乙烯 消失的反应，因而有利于提高裂解的选择性。 （Kp)
根据裂解反应的动力学，提高温度有利于提高 一次反应对二次反应的相对速度，提高乙烯收 率。 (k1/k2)
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国内：重柴油、重质油的比例高达20%以上，有 待优化。
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二、裂解温度和停留时间 1、裂解温度 温度对产品分布的影响：
（1）影响一次产物分布； （2）影响一次反应和二次反应的竞争。
➢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。
解深度的限度 （X T、t）。
温度限定 炉管管壁温度受炉管材质限制
Cr25Ni20→Cr25Ni35, 1050 →1100℃ 极限温度T≯950℃
热强度限定 热强度:单位时间内单位炉管表面积传递的热量。 炉管表面热强度越大，则完成相同热任务所需的传
热面积越小。
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2、停留时间 ❖ 定义：原料从反应开始到达某一转化率时，在反
应器中经历的时间，即经过辐射盘管的时间。 ❖ 裂解管式反应器特点：
① 非等温 ② 非等容－体积增大 ❖ 停留时间的计算
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温度对一次产物分布的影响
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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。
峰值收率
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石脑油在不同温度下裂解乙烯收率随停留时间的变化
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➢温度--停留时间对产品收率影响 对于给定原料，相同裂解深度时，提高温度，
缩短停留时间的效应
可以获得较高的烯烃收率，并减少结焦。 抑制芳烃生成，所得裂解汽油的收率相对较低。