《裂解(裂化)工艺培训课件（112页）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《裂解(裂化)工艺培训课件（112页）（112页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、裂解裂解( (乙烯乙烯) )工艺简介工艺简介第一节第一节 概述概述第二节第二节 烃类热裂解烃类热裂解第三节第三节 烃类裂解工艺过程烃类裂解工艺过程第四节第四节 裂解气的净化与分离裂解气的净化与分离1第一节第一节概述概述石油化学工业的发展，促进了国民经济的巨大进步。乙烯、石油化学工业的发展，促进了国民经济的巨大进步。乙烯、丙烯、丁二烯（三烯）、苯、甲苯、二甲苯（三苯）等是石油丙烯、丁二烯（三烯）、苯、甲苯、二甲苯（三苯）等是石油化工最基本的原料，是生产各种重要的有机化工产品的基础。化工最基本的原料，是生产各种重要的有机化工产品的基础。所以生产所以生产“三烯三烯”、“三苯三苯”的乙烯装置是石油化学
2、工业的龙的乙烯装置是石油化学工业的龙头，它的生产规模、产量、和技术标志着一个国家石油化学工头，它的生产规模、产量、和技术标志着一个国家石油化学工业的发展水平。业的发展水平。乙烯乙烯聚合聚乙烯、乙丙橡胶、乙烯共聚物聚合聚乙烯、乙丙橡胶、乙烯共聚物氧化环氧乙烷、乙醛氧化环氧乙烷、乙醛烷基化乙苯、乙基甲苯、烷基铝等烷基化乙苯、乙基甲苯、烷基铝等卤化氯乙烷、二氯乙烷、溴乙烷等卤化氯乙烷、二氯乙烷、溴乙烷等水合乙醇水合乙醇齐聚齐聚-烯烃烯烃2第二节第二节 烃类热裂解烃类热裂解乙乙烯烯、丙丙烯烯、丁丁二二烯烯等等烯烯烃烃分分子子中中有有双双键键存存在在，化化学学性性质质活活泼泼，能能与与许许多多物物质质发
3、发生生加加成成反反应应而而生生成成一一系系列列重重要要产产物物，并并易易氧氧化化和和聚聚合合，是是基基本本有有机机化化学学工工业业的的重重要要原原料料，但但在在自自然然界界开开采采出出的的石石油油中中没没有有烯烯烃烃存存在在，因因此此工工业业上上用用烃烃类类热热裂裂解解法法来来获得这些低级烯烃。获得这些低级烯烃。一、烃类裂解原料一、烃类裂解原料 裂解原料的来源主要有两个方面，一是天然气加工厂的轻裂解原料的来源主要有两个方面，一是天然气加工厂的轻烃，如乙烷、丙烷、丁烷、天然汽油等，二是炼油厂的加工产烃，如乙烷、丙烷、丁烷、天然汽油等，二是炼油厂的加工产品，如炼厂气、汽油、煤油、柴油、重油、渣油等
4、。品，如炼厂气、汽油、煤油、柴油、重油、渣油等。裂解原料的主要来源裂解原料的主要来源炼油厂加工产品炼油厂加工产品天然气加工厂轻烃天然气加工厂轻烃3烃烃类类裂裂解解是是指指烃烃在在高高温温下下（600800）发发生生碳碳氢氢键键和和碳碳碳碳键键的的断断裂裂，一一般般可可分分为为一一次次反反应应和和二二次次反反应应。一一次次反反应应，即即由由原原料料烃烃（特特别别是是烷烷烃烃）经经裂裂解解生生成成乙乙烯烯和和丙丙烯烯的的反反应应。二二次次反反应应，即即一一次次反反应应的的生生成成物物进进行行进进一一步步的的反反应应生生成成多多种种产产物物，甚甚至至最最后后生生成成焦焦或或碳碳。这这类类反反应应不不
5、仅仅消消耗耗了了原原料料，降降低低了了烯烯烃烃的的产产率率，而而且且反反应应生生成成的的焦焦和和碳碳又又会会堵堵塞塞设设备备和和管管道道，影影响响裂裂解操作的稳定，所以这一类反应是我们不希望发生的。解操作的稳定，所以这一类反应是我们不希望发生的。二、烃类裂解过程及产物二、烃类裂解过程及产物一次反应：由原料裂解生成乙烯、丙一次反应：由原料裂解生成乙烯、丙烯的反应烯的反应二次反应：一次反应产物的再反应二次反应：一次反应产物的再反应裂解温度：裂解温度：600800烃类裂解反应烃类裂解反应4（一）链烷烃类裂解的一次反应（一）链烷烃类裂解的一次反应1.链烷烃裂解的一次反应链烷烃裂解的一次反应链烷烃裂解的
6、一次反应主要有二：链烷烃裂解的一次反应主要有二：（1）脱氢反应脱氢反应这是碳氢键的断裂反应，生成碳原子这是碳氢键的断裂反应，生成碳原子数相同的烯烃和氢，其通式如下：数相同的烯烃和氢，其通式如下：CnH2n+2CnH2n+H2（2）断链反应断链反应这是碳碳键断裂反应，反应产物是碳这是碳碳键断裂反应，反应产物是碳原子数较少的烷烃和烯烃，其通式为原子数较少的烷烃和烯烃，其通式为R-CH2-CH2-RR-CH=CH2+RH5u断链和脱氢反应皆是吸热反应，需提供大量的热。断链和脱氢反应皆是吸热反应，需提供大量的热。u相同烷烃断链比脱氢容易，断链是不可逆过程，脱氢是可相同烷烃断链比脱氢容易，断链是不可逆过
7、程，脱氢是可逆过程，所以要使脱氢达到较高的转化率，必须采用较高逆过程，所以要使脱氢达到较高的转化率，必须采用较高的温度，乙烷更是如此。的温度，乙烷更是如此。乙烷不发生断链反应，只发生脱乙烷不发生断链反应，只发生脱氢反应生成乙烯。氢反应生成乙烯。u碳链越长越易裂解。碳链越长越易裂解。u断链反应中，在分子两端断链的优势大，得到甲烷和大分断链反应中，在分子两端断链的优势大，得到甲烷和大分子烯烃。碳链增长，趋势渐弱。子烯烃。碳链增长，趋势渐弱。u异构烷烃异构烷烃比正构烷烃容易裂解或脱氢，但正构烷烃乙烯和比正构烷烃容易裂解或脱氢，但正构烷烃乙烯和丙烯高，随着碳原子数的增加，收率差异减小。丙烯高，随着碳原
8、子数的增加，收率差异减小。（3）裂解规律）裂解规律62环烷烃裂解的一次反应环烷烃裂解的一次反应原料中的环烷烃可以发生断链和脱氢反应，生成原料中的环烷烃可以发生断链和脱氢反应，生成乙烯、丁烯、丁二烯、芳烃等。乙烯、丁烯、丁二烯、芳烃等。例如环己烷裂解例如环己烷裂解:C6H12C2H4+C4H8C2H4+C4H6+H2C4H6+C2H63/2C4H6+3/2H2C6H12C6H6+3H27所谓二次反应是在裂解反应条件下，一次反应生成的烯烃所谓二次反应是在裂解反应条件下，一次反应生成的烯烃都可以继续反应，转化成新的产物。都可以继续反应，转化成新的产物。1.烯烃的裂解烯烃的裂解烯烃在裂解条件下，可以分
9、解生成较小分子的烯烃或二烯烯烃在裂解条件下，可以分解生成较小分子的烯烃或二烯烃。例如戊烯可以按下式分解烃。例如戊烯可以按下式分解C2H4+C3H6C5H10C4H6+CH4丙烯裂解主要产物是乙烯和甲烷。丙烯裂解主要产物是乙烯和甲烷。（二）烃类裂解的二次反应（二）烃类裂解的二次反应82.加氢和脱氢加氢和脱氢烯烃可以加氢成饱和的烷烃，例如：烯烃可以加氢成饱和的烷烃，例如：C2H4+H2C2H6反应温度低时，有利于加氢平衡。反应温度低时，有利于加氢平衡。烯烃也可以进一步脱氢生成二烯烃和炔烃，例如：烯烃也可以进一步脱氢生成二烯烃和炔烃，例如：C2H4C2H2+H2CH3CH=CH2CH3CCH+H2C
10、H3CH2CH=CH2CH2=CH-CH=CH2+H2从热力学分析，烯烃的脱氢反应比烷烃的脱氢反应推动从热力学分析，烯烃的脱氢反应比烷烃的脱氢反应推动力更小，故需要更高的温度。力更小，故需要更高的温度。93烃的分解生碳反应烃的分解生碳反应 在较高温度下，低分子烷烃、烯烃都可能分解为碳和氢。在较高温度下，低分子烷烃、烯烃都可能分解为碳和氢。例如：例如：C2H22C+H2C2H42C+2H2C2H62C+3H2生成炭的过程：生成炭的过程：-H-H-H-H104.烯烃的聚合、环化、缩合和结焦反应烯烃的聚合、环化、缩合和结焦反应烯烃能发生缩合、聚合、环化等反应，生成较大分子的烯烃能发生缩合、聚合、环化
11、等反应，生成较大分子的烯、二烯和芳香烃。如烯、二烯和芳香烃。如从上述讨论可知，裂解的二次反应非常复杂，使裂解产物从上述讨论可知，裂解的二次反应非常复杂，使裂解产物不仅含有小分子烯烃和烷烃，且含有二烯烃、比原料更重不仅含有小分子烯烃和烷烃，且含有二烯烃、比原料更重的烃、单环芳烃和稠环芳烃，甚至有焦碳生成。故在二次的烃、单环芳烃和稠环芳烃，甚至有焦碳生成。故在二次反应中，除了较高级的烯烃裂解能增产乙烯外，其余的都反应中，除了较高级的烯烃裂解能增产乙烯外，其余的都消耗乙烯，使收率下降。消耗乙烯，使收率下降。环化环化C2H4+C4H62H2+苯苯聚合聚合2C2H4C4H6+H2歧化歧化2C3H6C2H
12、4+C4H8生成的芳烃在裂解温度下很容易脱氢缩合成多环芳烃生成的芳烃在裂解温度下很容易脱氢缩合成多环芳烃,稠环稠环芳烃直至转化为焦。芳烃直至转化为焦。11三、石油烃裂解的操作条件三、石油烃裂解的操作条件12（一）裂解温度（一）裂解温度 p裂解温度影响一次反应的产物分布裂解温度影响一次反应的产物分布p裂解温度影响一次反应对二次反应的竞争裂解温度影响一次反应对二次反应的竞争热力学热力学动力学动力学13T/K含量（含量（质质量分数）量分数）/%含量（含量（质质量分数）量分数）/%50080.117.77.270098.81.60.14.360.934.89007820.51.50.262.536.3
13、100020.973.85.3裂解温度影响一次反应的产物分布裂解温度影响一次反应的产物分布提高温度对生成烯烃有利提高温度对生成烯烃有利14T/KKP1KP2KP3KP1，T/KP1，1000KP2，T/KP2，100011001.6750.014956.5561071.01.012006.2340.080538.6621063.725.39130018.890.33501.57010612.2822.40140048.861.1343.44610529.1775.851500111.983.2481.03210566.85217.26裂解温度影响一次反应对二次反应的竞争裂解温度影响一次反应对二
14、次反应的竞争15Lg kC2H6C2H4+H2C2H4C2H2+H2C2H22C+H216u热力学热力学温度越高对生成乙烯、丙烯越有利，温度越高对生成乙烯、丙烯越有利，但对烃类分解成碳和氢的副反应更有利，过高但对烃类分解成碳和氢的副反应更有利，过高温度有利于炭的生成。温度有利于炭的生成。即二次反应在热力学上即二次反应在热力学上占优势。占优势。u动力学动力学升高温度，烃裂解生成乙烯反应速升高温度，烃裂解生成乙烯反应速率的提高大于烃分解为碳和氢的反应速率，即率的提高大于烃分解为碳和氢的反应速率，即提高反应温度，有利于提高一次反应对二次反提高反应温度，有利于提高一次反应对二次反应的相对速率，有利于乙
15、烯收率的提高，应的相对速率，有利于乙烯收率的提高，所以所以一次反应在动力学上占优势。一次反应在动力学上占优势。u高温裂解，必须减少停留时间以减少焦的生成。高温裂解，必须减少停留时间以减少焦的生成。17u一一般般当当温温度度低低于于750时时，生生成成乙乙烯烯的的可可能能性性较较小小；750以以上上，温温度度越越高高，反反应应的的可可能能性性越越大大，乙烯的收率越高。乙烯的收率越高。u但但当当反反应应温温度度太太高高，特特别别是是超超过过900时时，甚甚至至达达到到1100时时，对对结结焦焦和和生生碳碳极极为为有有利利，这这样样原原料的转化率虽有增加，产品收率却大大降低。料的转化率虽有增加，产品
16、收率却大大降低。u所所以以理理论论上上烃烃类类裂裂解解制制乙乙烯烯的的最最适适宜宜温温度度一一般般在在750900之间。之间。18u影响裂解温度选择的因素影响裂解温度选择的因素(1)不同的裂解原料具有不同最适宜的裂解温度不同的裂解原料具有不同最适宜的裂解温度较轻的裂解原料，裂解温度较高，较重的裂解原料，较轻的裂解原料，裂解温度较高，较重的裂解原料，裂解温度较低。裂解温度较低。(2)选择不同的裂解温度，可调整一次产物分布选择不同的裂解温度，可调整一次产物分布反应温度不同，裂解反应进行的程度就不同，一次产反应温度不同，裂解反应进行的程度就不同，一次产物的分布也会改变。若目的产物是乙烯，则裂解温度可物的分布也会改变。若目的产物是乙烯，则裂解温度可适当提高，若要多产丙烯，裂解温度可适当降低。适当提高，若要多产丙烯，裂解温度可适当降低。(3)裂解温度还受炉管合金的最高耐热温度的限制裂解温度还受炉管合金的最高耐热温度的限制正是管材合金和加热炉设计方面的进展，使裂解温正是管材合金和加热炉设计方面的进展，使裂解温度可从最初的度可从最初的750提高到提高到900以上，目前某些裂解炉以上，目前某些裂解炉管
