1石油烃热裂解PPT课件
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第一章 石油烃热裂解PPT课件
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第一章 石油烃热裂解
第一节 乙烯的生产方法 第二节 石油烃热裂解的原料 第三节 石油烃热裂解的生产原理 第四节 石油烃热裂解的生产工艺条件 第五节 石油烃热裂解的生产工艺流程 第六节 生产中异常现象的处理 第七节 化工生产中开、停车的一般要求
的水平，没有或很少有常年运行的工业化生产装置。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
10
第二节 石油烃热裂解原料
一、裂解原料来源和 种类
一是天然气加工厂的轻烃， 如乙烷、丙烷、丁烷等;
二是炼油厂的加工产品， 如炼厂气、石脑油、柴油、 重油、渣油等，以及炼油厂 二次加工油，如焦化加氢油、 加氢裂化油等。
1、石油和天然气的供应状况 和价格
乙烯能力都是采用石脑油和柴油。
但当石油输出国大幅度提高油价后，绝大多数乙烯装置
又转向以天然气为原料。
90年代，提高了汽油质量要求，使原来用于催化重整的
石脑油又成为乙烯裂解的原料。
12
2.原料对能耗的影响
使用重质原料的乙烯装置能耗远远大于 轻质原料，以乙烷为原料的乙烯装置生产 成本最低。
若乙烷原料的能耗为1，则丙烷、石脑油 和柴油的能耗分别是1.23、1.52、1.84。
虽然我国乙烯工业发展较快，但远不能满足经济社会 快速发展的要求，不仅乙烯自给率下降，而且产品档次低、 品种牌号少，一半的乙烯来自进口。
根据2000～2020年我国GDP增长率7.2%为基准的弹性 系数测算，乙烯需求预测可见表1－1。
从表1－1可以看出，我国乙烯自给率还不高，一方 面需要进口乙烯产品，另一方面需要加大国内乙烯的生产， 因此，无论从乙烯在有机化工中的地位，还是从乙烯的需 求量预测，都可以看出，以生产乙烯为主要目的的石油烃 热裂解装置在有机化工中具有举足轻重的地位。
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第一章 石油烃热裂解
第一节 乙烯的生产方法 第二节 石油烃热裂解的原料 第三节 石油烃热裂解的生产原理 第四节 石油烃热裂解的生产工艺条件 第五节 石油烃热裂解的生产工艺流程 第六节 生产中异常现象的处理 第七节 化工生产中开、停车的一般要求
的水平，没有或很少有常年运行的工业化生产装置。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
10
第二节 石油烃热裂解原料
一、裂解原料来源和 种类
一是天然气加工厂的轻烃， 如乙烷、丙烷、丁烷等;
二是炼油厂的加工产品， 如炼厂气、石脑油、柴油、 重油、渣油等，以及炼油厂 二次加工油，如焦化加氢油、 加氢裂化油等。
1、石油和天然气的供应状况 和价格
乙烯能力都是采用石脑油和柴油。
但当石油输出国大幅度提高油价后，绝大多数乙烯装置
又转向以天然气为原料。
90年代，提高了汽油质量要求，使原来用于催化重整的
石脑油又成为乙烯裂解的原料。
12
2.原料对能耗的影响
使用重质原料的乙烯装置能耗远远大于 轻质原料，以乙烷为原料的乙烯装置生产 成本最低。
若乙烷原料的能耗为1，则丙烷、石脑油 和柴油的能耗分别是1.23、1.52、1.84。
虽然我国乙烯工业发展较快，但远不能满足经济社会 快速发展的要求，不仅乙烯自给率下降，而且产品档次低、 品种牌号少，一半的乙烯来自进口。
根据2000～2020年我国GDP增长率7.2%为基准的弹性 系数测算，乙烯需求预测可见表1－1。
从表1－1可以看出，我国乙烯自给率还不高，一方 面需要进口乙烯产品，另一方面需要加大国内乙烯的生产， 因此，无论从乙烯在有机化工中的地位，还是从乙烯的需 求量预测，都可以看出，以生产乙烯为主要目的的石油烃 热裂解装置在有机化工中具有举足轻重的地位。
第一章 石油烃热裂解
停留时间一般用τ来表示，单位为秒。 如果裂解原料在反应区停留时间太短，大部分原料还来不及反应就离开 了反应区，原料的转化率很低，这样就增加了未反应原料的分离、回收的能 量消耗；如果原料在反应区停留时间过长，对促进一次反应是有利的，故转 化率较高，但二次反应更有时间充分进行，一次反应生成的乙烯大部分都发 生二次反应而消失，乙烯收率反而下降。表1-3 二次反应的进行，生成更多焦和碳，缩短了裂解炉管的运转周期，既浪 费了原料，又影响正常的生产进行。所以选择合适的停留时间，既可使一次 反应充分进行，又能有效地抑制并减少二次反应。
第一节 乙烯的生产方法
反M应TO器合与成加路热线炉，是融以为天一然体气，或称煤为为裂主要解原炉料。，原先料生
乙 烯 的 生 产 方 法
一、管式炉 裂解技术
二、催化裂 解技术
三、合成气 制乙（MTO）
在火辐温解释产烃世另义（的辐焰射下。蒸1合的纪外：烯催行率据解丙）射、管进同汽成路有，烃化，。俄的烯我炉产管行时，气线望M产裂可罗技生国T，，成品管生壁，为故O天解以斯术产合完为。技内的传管降也然即降有经成成全生术流烟给内低称气烃低机济本气不产在过道管无烃为价再依烯类反合比比我格，气内催分蒸转赖烃裂应成较蒸国较管、物化压汽化于的应解温研，汽高外炉料剂，裂为石重用反度究认裂，通墙，，目解甲油要还但应，院为解醇 。 路过辐裂也前技具可在提对催低， 在 线有燃射解称大术用有高催化1然 石 。以料加反为多。0于催选化裂后 油%下燃热应石采生由 日左化择裂解特产烧将在油用甲 益右剂性解单殊高的热管烃加醇 短的，存和和位附高量内热入生 缺战单在产蒸乙加温经高裂稀产 的略位值下品汽烯2烯意1建进收裂和 （2设）费我用国原低油13偏~重15，%发，展原石料化消产耗品降原料低的10石~脑20油%产， 量少能，耗M降TO低为3解0%决。此矛盾提供了一条重要途径。 （气3地采催过）区用化程为，M裂最我T发O国解有展工原技前石艺油术途化可资工具的对源业有工现分创有的艺布造的优技不条石均点术件脑，，之。油特使一裂别其。解是成制西为乙南改烯缺装进油置富裂进解
第一节 乙烯的生产方法
反M应TO器合与成加路热线炉，是融以为天一然体气，或称煤为为裂主要解原炉料。，原先料生
乙 烯 的 生 产 方 法
一、管式炉 裂解技术
二、催化裂 解技术
三、合成气 制乙（MTO）
在火辐温解释产烃世另义（的辐焰射下。蒸1合的纪外：烯催行率据解丙）射、管进同汽成路有，烃化，。俄的烯我炉产管行时，气线望M产裂可罗技生国T，，成品管生壁，为故O天解以斯术产合完为。技内的传管降也然即降有经成成全生术流烟给内低称气烃低机济本气不产在过道管无烃为价再依烯类反合比比我格，气内催分蒸转赖烃裂应成较蒸国较管、物化压汽化于的应解温研，汽高外炉料剂，裂为石重用反度究认裂，通墙，，目解甲油要还但应，院为解醇 。 路过辐裂也前技具可在提对催低， 在 线有燃射解称大术用有高催化1然 石 。以料加反为多。0于催选化裂后 油%下燃热应石采生由 日左化择裂解特产烧将在油用甲 益右剂性解单殊高的热管烃加醇 短的，存和和位附高量内热入生 缺战单在产蒸乙加温经高裂稀产 的略位值下品汽烯2烯意1建进收裂和 （2设）费我用国原低油13偏~重15，%发，展原石料化消产耗品降原料低的10石~脑20油%产， 量少能，耗M降TO低为3解0%决。此矛盾提供了一条重要途径。 （气3地采催过）区用化程为，M裂最我T发O国解有展工原技前石艺油术途化可资工具的对源业有工现分创有的艺布造的优技不条石均点术件脑，，之。油特使一裂别其。解是成制西为乙南改烯缺装进油置富裂进解
《石油化工基础》教学课件—4.1石油烃类的热裂解
石油化工
基础石化产品主要包括:乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯、甲醇等。
石油化工
石油化工有机原料工业的发展，也促进了我国有机合成工业的发展，塑料、合成 橡胶、合成纤维的产量均成倍增长。石油化工原料合成的产品很多，如乙烯系列、丙 烯系列、丁二烯系列、三苯系列和其它副产物的综合利用等。
1
Part
影响反应管的寿命。 破坏了裂解的最佳工况。
4 Part 烃类裂解的工艺流程
裂解炉和急冷锅炉的清焦 条件：
裂解炉管管壁温度超过设计规定值。 裂解炉辐射段入口压力增加值超过设计值。 废热锅炉出口温度超过设计允许值，或废热锅炉进出口压差超过设计允许值。 方法： 停炉清焦 将进料及出口裂解气切断（离线）后，将裂解炉和急冷锅炉停车拆开，分别进行除 焦，用惰性气体和水蒸气清扫管线，逐渐降低炉温，然后通入空气和水蒸气烧焦。 在线清焦 加热炉在不停炉的情况下,对一管程切断进料,注入水,控制一定温度和时间,有固定的 操作程序,达到清焦的目的。
厂家制造，该项目乙烯装备国产化率达到78%； 茂名乙烯技术改造中，实现了大型裂解气压缩机和冷箱等关键设备的国产
化，该项目总共510台设备中448台是中国制造，国产化率达87.8%； 镇海炼化百万吨乙烯工程实现了三大核心机组之一的丙烯制冷压缩机的首
台国产化。
2
Part
裂解化学反应
Chemical reactions in hydrocarbon cracking process
烯和丁二烯等烃类。 环烷烃的脱氢反应生成的是芳烃，芳烃缩合最后生成焦炭，所以不能生成低级
烯烃，即不属于一次反应。
2 Part
裂解化学反应
芳烃的断侧链反应： 芳烃的热稳定性很高，芳香烃不易发生断裂; 由苯裂解生成乙烯的可能性极小; 烷基芳烃可以断侧链生成低级烷烃、烯烃和苯。
化学石油裂解与乙烯课件
开发绿色生产技术
积极开发绿色环保的乙烯生产技术，减少对环境 的污染和资源浪费，例如利用可再生资源生产乙 烯、降低乙烯生产过程中的能耗和碳排放等。
加强人才培养
加强对石油裂解和乙烯生产领域的人才培养，培 养具有创新能力和实践经验的高素质人才，为我 国乙烯工业的发展提供人才保障。
THANKS
感谢观看
催化剂
催化裂解过程中，催化剂可以降低 反应活化能，提高反应速率，同时 对产品组成也有影响。
原料油性质
原料油的性质如碳氢比、含硫量等 对裂解过程和产品组成有很大影响 。
04
乙烯基础知识
乙烯的定义和重要性
01
乙烯是一种有机化合物，其化学式为C2H4，具有两个碳原子 和四个氢原子。
02
乙烯是石油化工最重要的基础原料之一，主要用于生产聚乙烯
01
乙烯具有高度的反应活泼性，容易与其它物质发生加成、氧化 、聚合等反应。
02
乙烯可以与水反应生成乙醇，与氯化氢反应生成氯乙烷，与氧
气反应生成环氧乙烷等重要的化工原料。
乙烯还可以在高温高压下与苯反应生成乙苯，进一步反应可以
03
生成聚乙烯等高分子材料。
05
乙烯的生产和应用
乙烯的生产方法
烃类热裂解
利用石油烃类在高温下进行裂 解反应，生成乙烯、丙烯等低
其他领域
乙烯还可用于制造药物、农药、染料等精 细化学品，以及作为燃料使用。
06
结论
本课程的总结
01
石油裂解是生产乙烯的主要方法之一，通过将石油加热到高温高压，然后迅速 降温，使长链烃断裂成较短的链烃，从而得到乙烯等烯烃。
02
石油裂解过程中的主要影响因素包括反应温度、反应压力、停留时间和原料性 质等。
第一章烃类热裂解PPT课件
CnH2n →CmH2m+ Cn-mH2n-2m Ⅱ：脱氢反应：
CnH2n →CnH2n-2+H2
2020/9/27
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(五)各族烃类热裂解反应规律
1.烷烃—正构烷烃最有利于生成乙烯， 丙烯，分子量愈小则烯烃的总收率愈高。异 构烷烃的烯烃总收率低于同碳原子的正构烷 烃。随着分子量增大，这种差别越小。
第一章 烃类热裂解
教学基本要求：
1、了解不同烃类原料裂解的一般规律； 2、掌握烃类裂解的一次反应和二次反应以及其对烯
烃收率影响；
3、掌握各个工艺参数和原料性质对裂解产物分布的 影响；
4、了解管式裂解炉的结构、材料和炉型； 5、掌握裂解气的各种净化方法、原理和工艺条件； 6、熟悉不同分离顺序流程及精馏分离的工艺参数。
键能
kJ/mol
346 343.1 338.9 341.8 314.6 325.1 310.9
8
裂解的规律性：
⑴ 键能：是把化合物该键断裂并把生成 的基团分开所需的能量。
1) 同碳原子数的烷烃，C－H键能大于C －C键能，故断碳链比脱氢容易。
2) 碳链越长的烃分子越容易断链。 3) 烷烃的脱氢能力与分子结构有关。叔 氢最易脱去，仲氢次之，伯氢又次之。 4) 有支链的烃容易断链或脱氢。
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6
一、烃类热裂解的一次反应
㈠烷烃热裂解 1.脱氢反应： CnH2n+2 → CnH2n+H2 2.断链反应： Cm+nH2(m+n)+2 → CmH2m+ CnH2n+2 3.裂解的规律性：
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7
表1-2(p23) 各种键能比较
碳氢键
H3C-H CH3CH2-H CH3(CH2)2-H (CH3)2CH-H CH3(CH2) 3-H CH3CH2CH(CH3)-H (CH3) 3C-H C-H(一般)
CnH2n →CnH2n-2+H2
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(五)各族烃类热裂解反应规律
1.烷烃—正构烷烃最有利于生成乙烯， 丙烯，分子量愈小则烯烃的总收率愈高。异 构烷烃的烯烃总收率低于同碳原子的正构烷 烃。随着分子量增大，这种差别越小。
第一章 烃类热裂解
教学基本要求：
1、了解不同烃类原料裂解的一般规律； 2、掌握烃类裂解的一次反应和二次反应以及其对烯
烃收率影响；
3、掌握各个工艺参数和原料性质对裂解产物分布的 影响；
4、了解管式裂解炉的结构、材料和炉型； 5、掌握裂解气的各种净化方法、原理和工艺条件； 6、熟悉不同分离顺序流程及精馏分离的工艺参数。
键能
kJ/mol
346 343.1 338.9 341.8 314.6 325.1 310.9
8
裂解的规律性：
⑴ 键能：是把化合物该键断裂并把生成 的基团分开所需的能量。
1) 同碳原子数的烷烃，C－H键能大于C －C键能，故断碳链比脱氢容易。
2) 碳链越长的烃分子越容易断链。 3) 烷烃的脱氢能力与分子结构有关。叔 氢最易脱去，仲氢次之，伯氢又次之。 4) 有支链的烃容易断链或脱氢。
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一、烃类热裂解的一次反应
㈠烷烃热裂解 1.脱氢反应： CnH2n+2 → CnH2n+H2 2.断链反应： Cm+nH2(m+n)+2 → CmH2m+ CnH2n+2 3.裂解的规律性：
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表1-2(p23) 各种键能比较
碳氢键
H3C-H CH3CH2-H CH3(CH2)2-H (CH3)2CH-H CH3(CH2) 3-H CH3CH2CH(CH3)-H (CH3) 3C-H C-H(一般)
第二节 石油烃类的催化裂化反应PPT课件
③ 芳烃亦能作为质子的受体，在 Brönsted 酸上形成正碳离子
2 H
+H+
+
11.08.2020
炼油工艺学
17
(2) 下面我们通过对正十六烯的催化裂化反应来说明正碳离 子学说 ① 正十六烯从催化剂表面或已生成的正碳离子上获得一 个H+而形成正碳离子；
n 1 H C 6 3 2 H C 5 H 1 1 C H C 1 H 0 21
C
CC
CC
CC C
11.08.2020
炼油工艺学
7
③ 氢转移反应
受氢剂
供氢剂
烯烃 环烷 烃 烷烃 芳香
放热
烯 烃 烯 烃 烷 烃 二烯烃
氢转移反应是催化裂化反应所特有的反应，是造成催化
裂化汽油饱和程度高的主要原因
④ 环化反应和芳构化反应
烯烃可环化成环烷烃并脱氢成为芳烃
C
C
CCCCC= CC
C nH 2 n 2 C m H 2 m C P H 2P 2
11.08.2020
炼油工艺学
5
(2).烯烃
烯烃是一次分解反应的产物，很活泼，反应速度快，在
催化裂化过程中是一个重要的中间产物和最终产物
① 分解反应
➢ 烯烃发生的主要反应
➢ 烯烃的分解反应速度比烷烃分解速度快得多
➢ 遵循以下规律：(与烷烃相似）
石油馏分是由各族烃类组成，各种单体烃分别进行多种
反应，并且互相影响；
烃类在固体催化剂上的反应不仅与化学过程有关，而且
还与原料分子与产物分子在催化剂上的吸附、扩散等传 递过程有关。
11.08.2020
炼油工艺学
3
一、单体烃的催化裂化反应
《石油管式裂解》课件
裂解炉的操作要点
预热：确保裂解炉在启动前达到预定温度
启动：按照操作规程启动裂解炉，确保安全
控制：实时监控裂解炉的温度、压力等参数，确保稳定运行
停炉：按照操作规程停炉，确保安全
维护：定期对裂解炉进行维护和保养，确保设备正常运行
安全：确保操作人员具备相关资质，遵守操作规程，确保安全
裂解炉的维护与保养
案例分析：对该公司的管式裂解设备配置和操作经验进行深入分析，总结其成功经验和存在的问题
某石油公司的管式裂解产品应用与市场销售情况分析
添加标题
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市场销售情况：产品销售量逐年增长，市场份额不断扩大
产品应用：管式裂解产品应用于石油化工、精细化工等领域
销售渠道：通过线上线下渠道进行销售，线上渠道占比逐渐提高
技术进步：不断改进和优化裂解工艺，提高生产效率和产品质量
市场需求：随着全球能源需求的增长，石油管式裂解的市场需求将持续扩大
环保要求：随着环保法规的日益严格，石油管式裂解需要更加注重环保和可持续发展
市场竞争：石油管式裂解市场竞争激烈，需要不断创新和优化产品结构，提高市场竞争力
石油管式裂解的安全与环保问题
噪声控制：采用先进的噪声控制技术，确保噪声排放达到环保标准
废水处理：采用先进的废水处理技术，确保废水排放达到环保标准
环境监测：建立完善的环境监测体系，确保环境质量符合环保标准
固体废物处理：采用先进的固体废物处理技术，确保固体废物排放达到环保标准
应急预案：制定完善的应急预案，确保在发生环境污染事件时能够及时有效应对
环保行业：用于处理废旧塑料、橡胶等废弃物，实现资源再利用
能源行业：用于生产燃料油、润滑油等
塑料行业：用于生产聚乙烯、聚丙烯等塑料原料
预热：确保裂解炉在启动前达到预定温度
启动：按照操作规程启动裂解炉，确保安全
控制：实时监控裂解炉的温度、压力等参数，确保稳定运行
停炉：按照操作规程停炉，确保安全
维护：定期对裂解炉进行维护和保养，确保设备正常运行
安全：确保操作人员具备相关资质，遵守操作规程，确保安全
裂解炉的维护与保养
案例分析：对该公司的管式裂解设备配置和操作经验进行深入分析，总结其成功经验和存在的问题
某石油公司的管式裂解产品应用与市场销售情况分析
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市场销售情况：产品销售量逐年增长，市场份额不断扩大
产品应用：管式裂解产品应用于石油化工、精细化工等领域
销售渠道：通过线上线下渠道进行销售，线上渠道占比逐渐提高
技术进步：不断改进和优化裂解工艺，提高生产效率和产品质量
市场需求：随着全球能源需求的增长，石油管式裂解的市场需求将持续扩大
环保要求：随着环保法规的日益严格，石油管式裂解需要更加注重环保和可持续发展
市场竞争：石油管式裂解市场竞争激烈，需要不断创新和优化产品结构，提高市场竞争力
石油管式裂解的安全与环保问题
噪声控制：采用先进的噪声控制技术，确保噪声排放达到环保标准
废水处理：采用先进的废水处理技术，确保废水排放达到环保标准
环境监测：建立完善的环境监测体系，确保环境质量符合环保标准
固体废物处理：采用先进的固体废物处理技术，确保固体废物排放达到环保标准
应急预案：制定完善的应急预案，确保在发生环境污染事件时能够及时有效应对
环保行业：用于处理废旧塑料、橡胶等废弃物，实现资源再利用
能源行业：用于生产燃料油、润滑油等
塑料行业：用于生产聚乙烯、聚丙烯等塑料原料
化学石油裂解与乙烯课件
02
乙烯性质与用途
乙烯基本性质介绍
01
02
03
物理性质
无色、无味、气态，密度 比空气小，易溶于水。
化学性质
具有不饱和性，可进行加 成反应、氧化反应等。
稳定性
较稳定，但易受光、热、 催化剂等影响而发生聚合 反应。
乙烯在化学工业中应用
生产聚乙烯
通过聚合反应，乙烯可制成聚乙 烯，广泛应用于包装材料、农用
生产过程中安全风险评估
原料风险评估
针对裂解原料的物理化学性质、危险特性进行全面评估，确保生产 安全。
生产工艺风险评估
对裂解工艺过程中的温度、压力、反应速率等参数进行严格监控， 防止工艺失控。
设备设施风险评估
定期检查裂解炉、压缩机、管道等设备的完好性，确保设备设施安全 可靠。
废弃物处理处置方案制定
精馏
采用多塔精馏系统，对裂解气进行多次分离和提纯，得到高纯度的 乙烯、丙烯等产品。
吸收与吸附
采用吸收剂和吸附剂对裂解气中的杂质进行脱除，提高产品纯度和 收率。
05
设备选型及操作管理策略
关键设备选型依据和建议
反应器选型
01
选择高效、节能的反应器，确保裂解反应充分进行，提高乙烯
收率。
分离设备选型
02
深入学习《安全生产法 》、《环境保护法》等 国家法律法规，确保企 业生产活动合法合规。
行业标准规范
了解并遵守石油裂解、 乙烯生产相关的行业标 准规范，如《石油化工 企业设计防火规范》等 。
企业内部规章制度
建立完善的企业内部规 章制度，包括安全生产 责任制、环境保护管理 制度等，确保各项制度 得到有效执行。
化学石油裂解与乙 烯课件
汇报人： 2023-12-07
热裂解(1)PPT课件
率低，而氢、甲烷、C4及C4以上烯烃收率较高
13
3.1.1.2 烯烃的裂解反应及反应规律 断链反应 在β位生成烯烃 无β位难裂解 脱氢反应 生成二烯烃和炔烃 岐化反应 生成不同烃分子（烷烃、烯烃、炔烃） 双烯合成反应 二烯烃与烯烃生成环烯烃，再脱氢生成芳烃 芳构化反应 C6以上烯烃脱氢生成芳烃
分 裂解气 （
馏 （ 急 冷
脱 酸 、 脱 水
）
、
冷离
压精 缩馏 制分 冷离
芳烃
汽裂 油解
脱 炔 ）
系系 统统
分离部分
三烯
6
热裂解反应部分的学习内容
化学反应 ：
反应规律、反应机理、热力学与动力学分析
工艺参数和操作指标：
原料性质及评价、裂解温度、烃分压、停留时间、裂解深 度
工艺过程：
管式裂解炉
一般裂解温度下不发生变化 主要产物： 氢、甲烷、乙烯、丙烯 特点: 生产乙烯、丙烯的理想原料
11
异构烷烃裂解规律
比正构烷烃容易裂解或脱氢 脱氢能力与分子结构有关，难易顺序为 叔氢＞仲氢＞伯氢 随着碳原子数的增加，异构烷烃与正构烷
烃裂解所得乙烯、甲烷、乙烯、丙烯、C4烯烃 特点: • 异构烷烃裂解所得乙烯、丙烯收率远较正构烷裂解所得收
7
3.1 热裂解过程的化学反应 3.1.1 烃类裂解反应规律
3.1.1.1 烷烃
脱氢反应 ：
CnH2n+2
断链反应 ：
CnH2n+2
m＋k=n
CnH2n+H2 （C—H键断裂 ）
CmH2m+ CkH2k+2
8
9
10
正构烷烃裂解规律
相同烷烃断链比脱氢容易 碳链越长越易裂解 断链是不可逆过程，脱氢是可逆过程 在分子两端断链的优势大 乙烷不发生断链反应，只发生脱氢反应生成乙烯，甲烷在
13
3.1.1.2 烯烃的裂解反应及反应规律 断链反应 在β位生成烯烃 无β位难裂解 脱氢反应 生成二烯烃和炔烃 岐化反应 生成不同烃分子（烷烃、烯烃、炔烃） 双烯合成反应 二烯烃与烯烃生成环烯烃，再脱氢生成芳烃 芳构化反应 C6以上烯烃脱氢生成芳烃
分 裂解气 （
馏 （ 急 冷
脱 酸 、 脱 水
）
、
冷离
压精 缩馏 制分 冷离
芳烃
汽裂 油解
脱 炔 ）
系系 统统
分离部分
三烯
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热裂解反应部分的学习内容
化学反应 ：
反应规律、反应机理、热力学与动力学分析
工艺参数和操作指标：
原料性质及评价、裂解温度、烃分压、停留时间、裂解深 度
工艺过程：
管式裂解炉
一般裂解温度下不发生变化 主要产物： 氢、甲烷、乙烯、丙烯 特点: 生产乙烯、丙烯的理想原料
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异构烷烃裂解规律
比正构烷烃容易裂解或脱氢 脱氢能力与分子结构有关，难易顺序为 叔氢＞仲氢＞伯氢 随着碳原子数的增加，异构烷烃与正构烷
烃裂解所得乙烯、甲烷、乙烯、丙烯、C4烯烃 特点: • 异构烷烃裂解所得乙烯、丙烯收率远较正构烷裂解所得收
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3.1 热裂解过程的化学反应 3.1.1 烃类裂解反应规律
3.1.1.1 烷烃
脱氢反应 ：
CnH2n+2
断链反应 ：
CnH2n+2
m＋k=n
CnH2n+H2 （C—H键断裂 ）
CmH2m+ CkH2k+2
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9
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正构烷烃裂解规律
相同烷烃断链比脱氢容易 碳链越长越易裂解 断链是不可逆过程，脱氢是可逆过程 在分子两端断链的优势大 乙烷不发生断链反应，只发生脱氢反应生成乙烯，甲烷在
《烃类热裂解过程》课件
催化剂优化
针对不同原料和产品需求，优化催化剂的组成和制备工艺，以提高 裂解反应的活性和选择性。
反应条件控制
深入研究烃类热裂解过程的反应动力学和热力学，优化反应温度、 压力、停留时间等工艺参数，以提高产物收率和质量。
提高产品附加值与高值化利用
高附加值化学品
01
开发烃类热裂解过程中副产物的利用技术，生产高附加值的化
芳烃的裂解反应是吸热反应，需 要提供较高的温度和压力条件。
反应机理与动力学
1
烃类热裂解过程的反应机理涉及多个化学反应步 骤，包括链引发、链增长、链转移等。
2
动力学研究对于了解裂解过程的速率和机理具有 重要意义，有助于优化裂解工艺和提高产物收率 。
3
通过建立数学模型和实验验证，可以深入了解烃 类热裂解过程的机理和动力学行为。
提高温度可以促进裂解反应的进行，但过高的温度会导致热裂解反应过度，降 低产品选择性。
温度分布
反应器内部的温度分布对裂解反应的影响也很大，温度梯度会影响反应产物的 分布。
压力的影响
压力高低
在较高的压力下，裂解反应更容易进行，但过高的压力会增 加设备的负荷和能耗。
压力稳定性
压力波动会影响裂解反应的稳定性，进而影响产品的质量和 收率。
根据原料性质和产品 需求，选择适合的裂 解温度和压力条件。
安全与环保问题
采取有效的安全措施，确保装置运行 安全可靠。
合理利用能源和水资源，提高装置的 能效和环保水平。
减少废气、废水和固废的产生，降低 对环境的污染。
06
烃类热裂解的未来发展 与挑战
新工艺的开发与研究
新型反应器技术
研究开发高效、稳定、长寿命的新型反应器，以提高裂解效率和 产物选择性。
针对不同原料和产品需求，优化催化剂的组成和制备工艺，以提高 裂解反应的活性和选择性。
反应条件控制
深入研究烃类热裂解过程的反应动力学和热力学，优化反应温度、 压力、停留时间等工艺参数，以提高产物收率和质量。
提高产品附加值与高值化利用
高附加值化学品
01
开发烃类热裂解过程中副产物的利用技术，生产高附加值的化
芳烃的裂解反应是吸热反应，需 要提供较高的温度和压力条件。
反应机理与动力学
1
烃类热裂解过程的反应机理涉及多个化学反应步 骤，包括链引发、链增长、链转移等。
2
动力学研究对于了解裂解过程的速率和机理具有 重要意义，有助于优化裂解工艺和提高产物收率 。
3
通过建立数学模型和实验验证，可以深入了解烃 类热裂解过程的机理和动力学行为。
提高温度可以促进裂解反应的进行，但过高的温度会导致热裂解反应过度，降 低产品选择性。
温度分布
反应器内部的温度分布对裂解反应的影响也很大，温度梯度会影响反应产物的 分布。
压力的影响
压力高低
在较高的压力下，裂解反应更容易进行，但过高的压力会增 加设备的负荷和能耗。
压力稳定性
压力波动会影响裂解反应的稳定性，进而影响产品的质量和 收率。
根据原料性质和产品 需求，选择适合的裂 解温度和压力条件。
安全与环保问题
采取有效的安全措施，确保装置运行 安全可靠。
合理利用能源和水资源，提高装置的 能效和环保水平。
减少废气、废水和固废的产生，降低 对环境的污染。
06
烃类热裂解的未来发展 与挑战
新工艺的开发与研究
新型反应器技术
研究开发高效、稳定、长寿命的新型反应器，以提高裂解效率和 产物选择性。
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2.原料对能耗的影响
使用重质原料的乙烯装置能耗远远大于 轻质原料，以乙烷为原料的乙烯装置生产 成本最低。
若乙烷原料的能耗为1，则丙烷、石脑油 和柴油的能耗分别是1.23、1.52、1.84。
美国比较了乙烯装置的生产成本，乙烷 生产乙烯的成本为270美元/吨，而轻柴油 为671美元/吨。
3、原料对装置投资的影响
解
概
述
➢生产乙烯和丙烯，还可联产丁二烯 以及苯、甲苯和二甲苯等产品
石油烃热裂解的主要目的
➢石油烃热裂解是基本有机化学工业
获取基本有机原料的主要手段
➢裂解能力的大小往往以基本有机化
学工业的最重要的基本有机原料乙
烯的产量来衡量。
国外乙烯发展动态
乙烯在世界大多数国家几乎都 有生产。
2004 年世界乙烯的总生产能力 已突破1 亿吨达到了11290.5万吨/年， 产量10387 万吨，主要集中在欧美 发达国家。随着世界经济的复苏， 乙烯需求增速逐渐加快，年均增速 达到4.3%，预计2010年需求量上升 到13346万吨，增量主要在亚洲地 区。
第二节 石油烃热裂解原料
一、裂解原料来源和 种类
一是天然气加工厂的轻烃， 如乙烷、丙烷、丁烷等;
二是炼油厂的加工产品， 如炼厂气、石脑油、柴油、 重油、渣油等，以及炼油厂 二次加工油，如焦化加氢油、 加氢裂化油等。
1、石油和天然气的供应状况 和价格
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
第一章 石油烃热裂解
第一节 乙烯的生产方法 第二节 石油烃热裂解的原料 第三节 石油烃热裂解的生产原理 第四节 石油烃热裂解的生产工艺条件 第五节 石油烃热裂解的生产工艺流程 第六节 生产中异常现象的处理 第七节 化工生产中开、停车的一般要求
了解国内外乙烯 生产现状及主要
生产方法
知识目标
掌握石油烃热裂 解的原理
熟悉石油烃热裂解 的生产步骤及相关
知识
根据化学反应规 律，能够判断原 料的优劣
能够分析如何选 择工艺条件
能力目标
能够画出石油烃热 裂解的工艺原理流
程图
石油烃
包括天然气、炼厂气、石脑油、 柴油、重油等，它们都是由烃 类化合物组成
石
油
烃 裂
石油烃热裂解
就是以石油烃为原料，利用石油烃在 高温下不稳定、易分解的性质，在隔 绝空气和高温条件下，使大分子的烃 类发生断链和脱氢等反应，以制取低 级烯烃－乙烯和丙烯的过程。
表1－1中国乙烯需求预测
第一节 乙烯的生产方法
MTO合成路线，是以天然气或煤为主要原料，先生
产合成气，合成气再转化为甲醇，然后由甲醇生产烯
烃的路线，完全不依赖于石油。在石油日益短缺的21
一、管式炉
世纪有望成为生产烯烃的重要路线。
乙
裂解技术
烯
另外，MTO技术在我国应用还具有以下特殊的战略意 义： （1）我国天然气价格较高，但可用于生产高附加值
在乙烯生产中，采用不同的原料建厂，投资差别很大 采用乙烷、丙烷原料，由于烯烃收率高，副产品很少 工艺较简单，相应地投资较少。 重质原料的乙烯收率低，原料消耗定额大幅度提高， 用减压柴油作原料是用乙烷的3.9倍，装置炉区较大，副产 品数量大，分离较复杂，则投资也较大。 随着国际上原料供求的变化，原料的价格也经常波动 因此，近来设计的乙烯装置，或对老装置进行改造， 均提高了装置的灵活性，即一套装置可以裂解多种原料。 但裂解炉可裂解原料的范围越宽，相应炉子的投资也 会越大。
国内乙烯发展动态
我国乙烯工业已有40多年的发展历史，60年代初我国 第一套乙烯装置在兰州化工厂建成投产，多年来，我国乙 烯工业发展很快，乙烯产量逐年上升，2005年乙烯生产能 力达到773万吨/年，居世界第三位。
随着国家新建和改扩建乙烯装置的投产，预计到2010 年我国乙烯生产能力将超过1600万吨。
1、石油和天然气的供应状况和价格
石油和天然气的供应状况和价格对乙烯装置原料的选择 影响很大。
以美国为例: 70年代初，大部分乙烯原料是以轻质烃（乙烷或丙烷） 为原料，主要是由于美国有丰富的湿性天然气资源，富含 轻质烷烃。 70年代后期，由于天然气资源日益减少，几乎新增加的 乙烯能力都是采用石脑油和柴油。 但当石油输出国大幅度提高油价后，绝大多数乙烯装置 又转向以天然气为原料。 90年代，提高了汽油质量要求，使原来用于催化重整的 石脑油又成为乙烯裂解的原料。
据俄罗斯有机合成研究院对催化裂解和蒸汽裂 解的技术经济比较，认为催化裂解单位乙烯和 丙烯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%。 催化裂解技术具有的优点，使其成为改进裂解 过程最有前途的工艺技术之一。
反应器与加热炉融为一体，称为裂解炉。原料 在辐射炉管内流过，管外通过燃料燃烧的高温 火焰、产生的烟道气、炉墙辐射加热将热量经 辐射管管壁传给管内物料，裂解反应在管内高 温下进行，管内无催化剂，也称为石油烃热裂 解。同时为降低烃分压，目前大多采用加入稀 释蒸汽，故也称为蒸汽裂解技术。
级乙烯和丙烯，因此可在现有乙烯工厂的基础上提高
乙烯生产能力30%左右。
到目前为止，几乎世界上所有乙烯装置均采用管式炉蒸汽裂解技术，其它工艺路
线由于经济性或者存在技术“瓶颈”等问题，至今仍处于技术开发或工业化实验 的水平，没有或很少有常年运行的工业化生产装置。
催化裂解即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。
虽然我国乙烯工业发展较快，但远不能满足经济社会 快速发展的要求，不仅乙烯自给率下降，而且产品档次低、 品种牌号少，一半的乙烯来自进口。
根据2000～2020年我国GDP增长率7.2%为基准的弹性 系数测算，乙烯需求预测可见表1－1。
从表1－1可以看出，我国乙烯自给率还不高，一方 面需要进口乙烯产品，另一方面需要加大国内乙烯的生产， 因此，无论从乙烯在有机化工中的地位，还是从乙烯的需 求量预测，都可以看出，以生产乙烯为主要目的的石油烃 热裂解装置在有机化工中具有举足轻重的地位。
的 生 产 方
二、催化裂 解技术
的烯烃产ห้องสมุดไป่ตู้。
（2）我国原油偏重，发展石化产品原料的石脑油产 量少，MTO为解决此矛盾提供了一条重要途径。 （3）为我国原油资源分布不均，特别是西南缺油富 气地区，发展石化工业创造条件。
法
三、合成气 制乙烯（MTO）
采用MTO工艺可对现有的石脑油裂解制乙烯装置进 行扩能改造。由于MTO工艺对低级烯烃具有极高的选 择性，烷烃的生成量极低，可以非常容易分离出化学