第三章烃类热裂解1

• 例：原料乙烷进料量为1000 kg/h，反应掉
乙烷量为600 kg/h，得乙烯340 kg/h。求反 应转化率及选择性。
解：反应式：C 2H 6 C 2H 4＋ H 2
转化率＝600/1000×100％＝60％ 又 目的产物摩尔数＝340/28=12.143 mol 反应掉的原料摩尔数＝600/30=20 mol 故 选择性＝12.143/20×100%＝60.7%
PONA不同的原料裂解产物的收率
我国常压轻柴油馏分族组成
烷烃高，芳烃低
2、 氢含量
(H2)12CHH100
CC//HH 1H21CH2C
• 原料含氢量是指原料中氢质量的百分含量。
• 可判断原料可能达到的裂解深度，及C4及C4以下 轻烃的收率。
• 用元素分析法测得，是用于各种原料，用以关联烃 原料的乙烯潜在产率。氢含量高则乙烯产率越高。 烷烃氢含量最高,芳烃则较低。乙烷的氢含量20％, 丙烷18.2％，石脑油为14.5％～15.5％，轻柴油为 13.5％～14.5％。
i：i组分的体积分数
Ti： i组分的沸点，K
• K值反映了烃的氢饱和程度 • K值以烷烃最高，环烷烃次之，芳烃最低。 • 原料烃的K值越大则乙烯产率越高。乙烯和
丙烯总体收率大体上随裂解原料K值的增大 而增加
4、芳烃指数
即美国矿务局关联指数（Bureau of Mines Correlation Index）,简称BMCI。 用以表征 柴油等重质馏分油中烃组分的结构特性。
原料氢含量与乙烯收率的关系
各种烃和焦的含氢量比较
高
低
• 相同碳原于数时，烷烃含氢量最高，环烷 烃含氢量次之，芳烃含氢量最低。含氢量 高的原料，裂解深度可深一些，产物中乙 烯收率也高。
• PONA值与含氢量以及裂解产物分布的关系 可概括为： 含氢量 P＞N＞A 乙烯收率 P＞N＞A 液体产物收率 P＜N＜A 容易结焦倾向 P＜N＜A
BMC 4TV 8 I 64 47 0d 31 1.5 .5 6 645.86
TV——体积平均沸点，K。 d—— 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。 中东轻柴油的BMCI典型值为25左右，中国大庆轻柴油约为 20。
烃类化合物的芳香性愈强，则BMCI值愈大，不仅乙烯收率低， 结焦的倾向性愈大。
❖ 烃类化合物的芳香性递增顺序 正构链烷烃<带支链烷烃<烷基单环烷烃<无烷基单环烷烃 <双环烷烃<烷基单环芳烃<无烷基单环芳烃<双环芳烃 <三环芳烃<多环芳烃
三、裂解结果的几个指标
• 1、转化率
• 转化率表示参加反应的原料数量占通入反应器原 料数量的百分率，它说明原料的转化程度。转化 率愈大，参加反应的原料愈多。
％，乙烯产量为46.4kg，后将未反应的乙烷全部返
一般小于C4的产物为气体。
• 3、选择性
表示实际所得目的产物量与按 反应掉原料计算应得产物理论 量之比。
选 择 性 ＝ 按 反 应 掉 实 原 际 料 所 计 得 算 目 应 的 得 产 目 物 的 摩 产 尔 物 数 理 论 摩 尔 数 100％ ＝ 转 化 为 反 目 应 的 掉 产 原 物 料 的 摩 原 尔 料 数 摩 尔 数 100％
第三章 烃类热裂解
Hydrocarbon Pyrolysis
第三节 裂解原料与工艺参数
• 一、裂解原料 • 分为两大类：
气态烃（天然气、油田伴生气、炼厂气） 液态烃（轻油、柴油、原油、重油等）
二、特性参数
• 1、族组成－PONA值
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)
体积增大率为1.54，求乙烷单程转化率。
解：乙烷单程转化率：
c c0 (1 )
x=99.3-( 9 1 9 . . 5 3 4 × 26.7) 100 ％ ＝ 58 ％
• 2、产气率
表示液体油品作裂解原料时所得的 气体产物总质量与原料质量之比。
产 气 率 ＝ 气 体 原 产 料 物 质 总 量 质 量 100％
3、 特性因数
反映裂解原料芳香性 的强弱。表征石脑油
和轻柴油等轻质油化 学组成特性的一种因 数，用K表示。 主要用于液体燃料，K值 可以通过下式算出：
K
1.216(TB)1/3 d15.6
15.6
n
TB ( ViTi1/3)3 i1
其中，TB：立方平均沸点，K
d1155..66:相对密1度 5.6C （ ）
环烷烃N (naphthene) 芳烃A (aromatics)
PONA值即各族烃的质量百分含量用分析方法很 容易测得，可用来判断原料是否适宜作裂解原料。
• 烷烃含量越大，芳烃越少，则乙烯产率 越高。
• 对于科威特石脑油，其烷烃、环烷烃及 芳烃典型含量(％)分别为72.3、16.7、11， 大庆石脑油则为53、43、4。
• 当有循环物料时，产物总收率和总质量收 Fra Baidu bibliotek的计算：
总 收 率 ＝ 转 化 新 为 鲜 目 原 的 料 产 摩 物 尔 的 数 摩 尔 数 1 0 0 ％
总 质 量 收 率 ＝ 所 得 新 目 鲜 的 原 产 料 物 质 的 量 质 量 1 0 0 ％
• 例：100kg纯度l00％的乙烷裂解，单程转化率为60
• 参加反应的原料量＝通入反应器的原料量－未反 应的原料量
转 化 率 ＝ 通 参 入 加 反 反 应 应 器 的 的 原 原 料 料 量 量 100 ％
当通入反应器的原料是新鲜原料或是和循环物料相混合物时， 则计算得到的转化率称为单程转化率。
• 例：裂解温度为827℃，进裂解炉的原料气组成为 ％(v)，C2H6 99.3，CH4 0.2，C2H4 0.5。裂解产物 组成％(v)：
4、收率和质量收率
收 率 ＝ 转 化 通 为 人 目 反 的 应 产 器 物 原 的 料 原 摩 料 尔 摩 数 尔 数 100％ ＝ 转 化 率 选 择 性
质 量 收 率 ＝ 实 际 通 所 人 得 反 目 应 的 器 产 原 物 料 的 质 质 量 量 1 0 0 ％
• 如前例的收率为： 收率＝60％×60.7％＝36.42％ 质量收率＝340/1000×100％＝34％