武汉软件工程职业学院烃类裂解化工0902第七组.ppt

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1、烃类裂解条件的确定过程的组织化工0902第七组基本概念综合利用裂解技术条件分析反应机理过程组织前景烃：英文：hydrocarbon烃，是仅由碳和氢两种元素组成的有机化合物称为碳氢化合物一.基本概念烃分类：1.开链烃（烃分子中碳原子以开链结合）饱和烃：烷烃不饱和烃：烯烃与多烯烃（含碳碳双键，不稳定）炔烃与多炔烃（含碳碳三键，更不稳定）2.芳香烃单环芳香烃（苯及其同系物）稠环芳香烃（萘、蒽等稠环芳香烃及其同系物）多环芳香烃（多环芳香烃及其同系物3.脂环烃：环烷烃（环丙烷）环烯烃环炔烃所有的烃都是憎水的,即所有的烃都不溶于水烃类热

2、裂解hydrocarbonpyrolysis烃类在高温下受热分解生成分子量较小的烃类以制取乙烯、丙烯、丁二烯和芳烃等基本有机化工产品的化学过程。裂解与裂化的区别裂化(cracking)：一种使烃类分子分裂为几个较小分子的反应过程。烃类分子可能在碳-碳键、碳-氢键、无机原子与碳或氢原子之间的键处分裂。在工业裂化过程中，主要发生的是前两类分裂。在中国，习惯上把从重质油生产汽油和柴油的过程称为裂化；而把从轻质油生产小分子烯烃和芳香烃的过程称为裂解二.裂解技术高温裂解气急冷技术20世纪60年代初期引入的间接急冷高温裂解气，迅速终止二

3、次反应同时产生驱动本装置的高压蒸汽的急冷技术大大提高了高温位热能回收等级，使乙烯装置热回收技术水平跃上了一个新台阶采用较大管径的换热管和适当的低质量流率，减少阻力降使裂解炉的选择性基本不受急冷锅炉操作影响，以延长运转周期；采用能与各种炉型和原料相匹配的急冷工艺(如-一级急冷、二级急冷或三级急冷)和设备(如改进的SHG型和Borsig型锅炉、USX-D/TLE、SLE锅炉、多进口的Bathtub锅炉、Quickquencher锅炉、二级急冷锅炉系统和汽包与锅炉一体的MIQ三井急冷锅炉等)。催化裂解技术催化裂解有利于提高裂解深度

4、和选择性，并且能在比热裂解条件更缓和的条件下获得较高的烯烃收率，降低能耗，同时可以根据市场需求调节乙烯和丙烯的收率比，因此催化裂解技术受到普遍关注。在实验室中，用质量分数10%的La/ZSM-5作催化剂，在温度650℃下，采用固定床反应器，乙烯和丙烯的总收率为61%，比传统的蒸汽裂解法提高10%以上。烯烃裂解技术烯烃裂解技术是将较高级烯烃转化为乙烯、丙烯等较低级烯烃的烯烃转换技术。其工艺以烯烃的热力学平衡为基础，采用一种合适的催化剂(如改性的ZSM-5或其它类型的沸石)，把C4和C5等高碳烯烃转换为低碳烯烃(主要为乙烯、丙烯

5、和丁烯)。低碳烯烃具体组成与原料烯烃的碳数无关，由反应条件和催化剂决定。通常使用的原料为蒸汽裂解装置的C4和C5馏分、FCC装置的C4馏分和汽油中的C5和馏分。由于原料中的二烯烃易产生结焦，因此应预先将其选择性加氢转化成烯烃。裂解装置热碳化裂解炉对裂解炉的要求是能在较短的时间内提供大量热量，达到裂解所需的高温。烃类裂解反应特点：强吸热，短停留时间、低烃分压；反应产物是气态烃、液态烃和固态焦碳的复杂混合物。三.烃类裂解的反应机理裂解时发生的基元反应大部分为自由基反应。基元反应（元反应）碰撞中一步直接转化为生成物分子的反应，（反

6、应级数与分子数相同）大部分为自由基反应。自由基反应是化合物分子中的共价键均裂成自由基的反应自由基反应机理包括三个步骤：链的引发：热的作用下，一个分子断裂产生一对自由基R—R---R·+R.′键能高链的增长：包括自由基夺氢反应，自由基分解反应，自由基加成和异构化反应，前两种为主。自由基分解生成烯烃的反应，最关键的反应：R·—R′+烯烃R·—H+烯烃自由基的分解反应，C大了就分解，一直进行到生成H、CH3自由基为止。链的终止：是两自由基结合成分子或通过歧化反应形成两个稳定的分子。H·+H·=H2CH3+CH3=C2H4+H2一次

7、反应和二次反应一次反应是指原料烃在裂解过程中首先发生的裂解反应。二次反应是一次产物继续发生的后续反应。生成乙烯，丙烯属一次反应，应促使其充分进行，如果乙烯丙烯消失以至结焦生炭则是二次反应，应避免进行。从分子结构中的键能数据分析四.烃类裂解条件的分析由上图可看出：1.同碳原子数的烷烃C-H键能大于C-C键能，断链比脱氢容易。2.随着碳链的增长，其键能数据下降，表明热稳定性下降，碳链越长裂解反应越易进行。3.脱氢能力与分子结构有关，难易顺序为叔碳氢>仲碳氢>伯碳氢。4.带支链的C-C键或C-H键的键能较直链烃的相应键能小,易断裂

8、。从反应热力学看结论：由以上两图可知在1000K时断链、生炭结焦比脱氢反应更易发生，且反应程度也较大，他们的热效应都较高。从反应动力学看：温度是影响烯烃收率最重要的因素，它主要通过影响裂解产物分布及一次反应与二次反应的竞争而起作用的。改变温度不仅可以改变各个一次反应的绝对速度，影响一次反应