烃类裂解

条件确定的结论： 条件确定的结论： 高温、短停留时间、低烃分压、 高温、短停留时间、低烃分压、氢含量较 高的链烷烃， 高的链烷烃，有利于得到较高收率的乙烯 和丙烯，而且生焦量较少， 和丙烯，而且生焦量较少，原料利用率提 高。
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二、烃类裂解过程组织
表一） 1、原料的选择 （表一） 、
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5、综合利用： 、综合利用： （1）在反应阶段利用急冷换热器对反应热进行 ） 了回收，同时利用到稀释剂， 了回收，同时利用到稀释剂，使原料于水蒸气有 较适宜的稀释比； 较适宜的稀释比； （2）在裂解气净化阶段对脱除的所使用的稀释剂 ） 用吸收——解析原理对其进行回收利用； 解析原理对其进行回收利用； 用吸收 解析原理对其进行回收利用 （3）对脱除的炔烃进行进一步的回收利用，同时 ）对脱除的炔烃进行进一步的回收利用， 也可以加工成产品或直接利用。 也可以加工成产品或直接利用。
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乙烷／石脑油共裂解 乙烷／
13.5 900 0.066
乙烷单独裂解
100% 900 0.066
石脑油单独裂解
900 0.066
3、裂解的设备（管式裂解炉） 、裂解的设备（管式裂解炉） 工艺过程分为原料的供给和预热、对流段、辐射段、 工艺过程分为原料的供给和预热、对流段、辐射段、 高温裂解气急冷和热量回收等方面 。 对流段：用于回收烟气热量， 对流段：用于回收烟气热量，预热裂解原料和稀释 蒸汽， 蒸汽，使裂解原料气化并过热至横跨温度后进入辐射段 加热进行裂解。 加热进行裂解。 辐射段： 辐射段：烃和稀释蒸汽混合物在对流段预热至横 跨温度进入辐射盘管，利用高温烟气辐射传热， 跨温度进入辐射盘管，利用高温烟气辐射传热，在管内 进行裂解。从降低压力降，提高传热强度、 进行裂解。从降低压力降，提高传热强度、减少结焦趋 势来看，反应初期宜采用较小管径， 势来看，反应初期宜采用较小管径，反应后期采用较大 的管径。缩短管长以降低压降和降低停留时间。 的管径。缩短管长以降低压降和降低停留时间。采用立 式单排双面辐射。 式单排双面辐射。 高温裂解气急冷： 高温裂解气急冷：裂解炉辐射盘管出口的高温裂解 气高达800℃以上，为抑制二次反应的发生，须将高温 气高达 ℃以上，为抑制二次反应的发生， 裂解气快速冷却。 裂解气快速冷却。
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Байду номын сангаас
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（4）裂解气的净化裂解气的组成： ）裂解气的净化裂解气的组成：
成 分 H2 CO CH4 C2H2 C2H4 C2H6 丙二烯+丙炔 丙二烯 丙炔 C3H6 C3H8 1，3-丁二烯 ， 丁二烯 异丁烯 正丁烷 C5 C6~C8非芳烃 非芳烃 苯 甲苯 二甲苯+乙苯 二甲苯 乙苯 苯乙烯 C9~200度馏分 度馏分 CO2 硫化物 H2O % ， mol 13. 1828 0. 1751 21. 2489 0. 3688 29. 0363 7. 7953 0. 5419 11. 4757 0. 3558 2.4194 2. 7085 0. 0754 0. 5147 0. 6941 2. 1398 0. 9296 0. 3578 0. 2192 0. 2397 0. 0578 0. 272 5. 04
（表二） 表二）
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由表一、 由表一、二可看出在裂解小分子烷烃在裂解 制乙烯和丙烯时耗能低， 制乙烯和丙烯时耗能低，而且产物收率高生 焦量相对较少。 焦量相对较少。所以在原料选择时应该尽量 选择小分子链的烷烃或其含量较高的烷烃作 为裂解原料。 为裂解原料。
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裂解气的净化系统：
裂 气 压 解 缩 I-III 脱 性 酸 气 压 缩 IV V 冷 冻 脱 富 乙 氢 炔 甲烷 冷 箱 富 氢 脱 氢 CO 富 乙烷 脱 炔 丙 烷 丙 丁 烷 脱 水 脱 烷 甲 进 预 料 冷 脱 甲 烷 塔 脱 乙 烷 塔 脱 丙 烷 塔 脱 丁 烷 塔 戊 烷 乙 烯 塔
3、反应压力的影响
降低压力有利于生成乙烯的一次反应， 降低压力有利于生成乙烯的一次反应，又可抑制聚合或缩合 的二次反应，从而减少结焦的程度。 的二次反应，从而减少结焦的程度。
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4、原料组成的影响
裂解原料 原料氢含量 容易结焦的 程度 较不易 较不易 中等 较易 较易 很易 稀释比W 稀释比 s （公斤水 蒸汽／ 蒸汽／公 斤烃） 斤烃） 0.25～0.4 ～ 0.3～0.5 ～ 0.4～0.5 ～ 0.5～0.6 ～ 0.75～1.0 ～ 3.5～5.0 ～
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脱水： 脱水： (一)水的危害 一 水的危害 1.裂解气经过急冷、脱硫和压缩等操作过程，多少还 裂解气经过急冷、 裂解气经过急冷 脱硫和压缩等操作过程， 含有一些水分，大约还有400~700ppm。 含有一些水分，大约还有 。 2.裂解气者分离是在 裂解气者分离是在-100c以下进行的，在低温下， 以下进行的， 裂解气者分离是在 以下进行的 在低温下， 水能冻结成冰， 水能冻结成冰，并且能和轻质烃类形成固体结晶轻烃 水合物 。 3.危害 冰和水合物凝结在管壁上，轻则增大动力消 危害:冰和水合物凝结在管壁上 危害 冰和水合物凝结在管壁上， 重则堵塞管道，影响正常生产。 耗，重则堵塞管道，影响正常生产。 4.为了排除这个故障，可以用的积极的方法是，进行 为了排除这个故障， 为了排除这个故障 可以用的积极的方法是， 脱水干燥，使裂解气达到一定的露点要求。 脱水干燥，使裂解气达到一定的露点要求。 5.工业上采用吸附的方法脱水，用分子筛、活性氧化 工业上采用吸附的方法脱水， 工业上采用吸附的方法脱水 用分子筛、 铝或者硅胶作吸附剂。 铝或者硅胶作吸附剂。
乙烷 丙烷 正丁烷 石脑油 粗柴油 原油
20 18.5 17.24 14.16 13.6 13
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结论： 结论：
（1）烷烃主要发生脱氢和断链反应， ）烷烃主要发生脱氢和断链反应， 是生产乙烯和丙烯的最好原料。 是生产乙烯和丙烯的最好原料。 （2）环烷烃可以生成丁二烯、乙烯， ）环烷烃可以生成丁二烯、乙烯， 但更容易脱氢生成芳烃。 但更容易脱氢生成芳烃。 （3）芳烃低温不变化，高温缩合成多 ）芳烃低温不变化， 环烃，进而成焦油和焦炭。 环烃，进而成焦油和焦炭。
乙烯 丙 烯 塔
丙烯
图 1-24 深 分 流 示 图 冷 离 程 意
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酸性气体的脱除： 酸性气体的脱除： (1)硫化氢能腐蚀设备管道，并能使干燥用的分子筛寿命缩 硫化氢能腐蚀设备管道， 硫化氢能腐蚀设备管道 还能使加氢脱炔用的催化剂中毒； 短，还能使加氢脱炔用的催化剂中毒； (2)二氧化碳能在深冷的操作中结成干冰，堵塞设备和管道， 二氧化碳能在深冷的操作中结成干冰， 二氧化碳能在深冷的操作中结成干冰 堵塞设备和管道， 影响正常生产。 影响正常生产。 (3)酸性气体中的杂质对于乙烯和丙烯的进一步利用，也会 酸性气体中的杂质对于乙烯和丙烯的进一步利用， 酸性气体中的杂质对于乙烯和丙烯的进一步利用 产生很大的影响。 产生很大的影响。 对于吸收剂的要求是： 对于吸收剂的要求是： (1)对硫化氢和二氧化碳的溶解度大，反应性能强，而对于 对硫化氢和二氧化碳的溶解度大， 对硫化氢和二氧化碳的溶解度大 反应性能强， 裂解气中的乙烯，丙烯的溶解度要小，不起反应； 裂解气中的乙烯，丙烯的溶解度要小，不起反应； (2)在操作条件下蒸气压低，稳定性强，这样吸收剂损失小， 在操作条件下蒸气压低， 在操作条件下蒸气压低 稳定性强，这样吸收剂损失小， 也避免产品被污染； 也避免产品被污染； (3)粘度小，可节省循环输送的动力费用； 粘度小， 粘度小 可节省循环输送的动力费用； (4)腐蚀性小，设备可用一般钢材、； 腐蚀性小， 腐蚀性小 设备可用一般钢材、； (5)来源丰富，价格便宜。 来源丰富， 来源丰富 价格便宜。
2、停留时间的影响
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结论： 结论：
1.停留时间太短，大部分反应物来不 停留时间太短， 停留时间太短 及反应，原料转化率降低， 及反应，原料转化率降低，后续费用增 加。 2.停留时间太长，虽然一次反应能充 停留时间太长， 停留时间太长 分进行， 分进行，但是二次反应也有时间充分进 从而是一次反应的产物消失， 行，从而是一次反应的产物消失，降低 收率。 收率。
各种原料的过程条件、 各种原料的过程条件、产物产率和乙烯生产指标举例
原料 指标 乙烷 丙烷 正丁 烷 石脑油 过程条件 裂解温度(℃ 裂解温度 ℃) 850～900 ～ 800 ～ 850 800 ～ 900 750～ ～ 800 产物产率 H2+CH4 C2H4 C3H6 C4H6 C4H8 15.30 76.89 8.88 1.35 0.61 30.0 0 42.0 0 16.2 0 3.15 1.39 20.6 36.4 20.5 0 3.04 12.6 5 18.03 31.40 14.77 3.73 4.14 750～800 ～ (ω%) 11.96 26.40 14.20 3.89 4.65 11.82 24.40 13.90 3.39 4.36 700～800 ～ 轻柴油 重柴油
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脱炔烃： 脱炔烃： 乙炔的危害: 乙炔的危害 (1)乙炔会造成聚合催化剂的中毒。 乙炔会造成聚合催化剂的中毒。 乙炔会造成聚合催化剂的中毒 (2)在聚乙烯生产中，乙炔会降低乙烯的分压，影 在聚乙烯生产中， 在聚乙烯生产中 乙炔会降低乙烯的分压， 响聚合的进行，也影响聚合的最终产品质量。 响聚合的进行，也影响聚合的最终产品质量。 (3)在高压聚乙烯生产中，当乙炔积累过多后，由 在高压聚乙烯生产中， 在高压聚乙烯生产中 当乙炔积累过多后， 于乙炔分压过高且活泼,会引起爆炸 会引起爆炸。 于乙炔分压过高且活泼 会引起爆炸。
第八组 汪忠洋、田东荣、徐明辉、张国平、 成员 ：汪忠洋、田东荣、徐明辉、张国平、黄漫玲
化工0902 化工
一、烃类裂解条件确定
影响因素分析
温度的 影响
停留时间 的影响
反应压力 的影响
原料组成 的影响
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1、温度的影响
（1）C2H6 （2）C2H6 3 C （3）C2H4 （4）C2H4 （5）C2H2 （6）3C2H4 （7）C6H6 C2H4+H2 2C+3H2 2C+2H2 C2H2+H2 2C+H2 C6H6+3H2 多环芳烃 焦
结论（ 结论（2）：
从动力学分析： 从动力学分析： 因为生成乙烯（一次反应） 因为生成乙烯（一次反应）的活化能比完全 分解成碳和氢（二次反应）的活化能低。 分解成碳和氢（二次反应）的活化能低。 即：升高温度，更有利于一次反应，相对抑 制了二次反应，从而提高了乙烯收率，减少 了碳和焦的产率。但随温度的升高，生碳和 结焦速度是加快的，即碳和焦的绝对生成量 是增加的，必须相应缩短停留时间以减少焦 的生成。
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结论（ 结论（1）：
从热力学分析： 从热力学分析： 提高温度可以使生成乙烯的主反应具有 热力学上的可能性， 热力学上的可能性，也增大了其平衡产 率。 但高温条件下， 但高温条件下，烃分解成碳和氢的可能 性可变大， 性可变大，单纯的提高温度是不能达到 提高乙烯产率的。 提高乙烯产率的。
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反应过程（温度和停留时间的选取） 反应过程（温度和停留时间的选取）
原料
乙烷,%( 乙烷,%(ω) 出口温度, 出口温度,℃ 停留时间，s 停留时间， 收率，％（ω） 收率，％（ H2 CH4 C2H4 C2H6 C3H4 C3H6 C3H8 C4H6 C4H8 C5以上馏分 最终乙烯收率，％（ω） 最终乙烯收率，％（ 1.3 15.0 36.1 9.5 1.2 14.3 0.5 4.6 3.7 12.8 3.3 2.7 43.1 47.0 0.1 0.7 0.1 0.2 1.0 0.4 82.6 1.1 16.4 34.4 3.4 1.3 16.6 0.5 5.4 4.8 15.0 38.0