乙烯生產工藝流程組織-烴類熱裂解的生產工藝流程

項目五：生產工藝流程組織任務一烴類熱裂解的生產工藝流程一.乙烯的重要性乙烯作為最簡單的烯烴，是石油化工的重要基礎原料，其在烯烴中的產量最大、用途最廣、影響最為重要，而且乙烯的產量成為衡量一個國家和地區(qū)化學工業(yè)發(fā)展水平的標志之一。任務一烴類熱裂解的生產工藝流程二.乙烯的主要用途任務一烴類熱裂解的生產工藝流程三.乙烯的來源早期工業(yè)上采用乙醇脫水制乙烯的方法；目前，世界上99%左右的乙烯都是由烴類管式爐熱裂解法生產的；近年來，我國新建的乙烯生產裝置均采用管式爐熱裂解生產技術。任務一烴類熱裂解的生產工藝流程四.石油烴熱裂解工藝石油烴熱裂解是將石油系烴類原料（天然氣、煉廠氣、輕油、柴油、重油等）經高溫作用，使烴類分子發(fā)生碳鏈斷裂或脫氫反應，生成相對分子質量較小的烴類，以制取乙烯、丙烯、丁二烯和芳烴等有機化工產品的化學過程。任務一烴類熱裂解的生產工藝流程四.石油烴熱裂解工藝石油二次加工過程，是石油化工的基礎，不使用催化劑，將烴類加熱到750-900℃發(fā)生熱裂解的過程。原料：石油系烴類原料（天然氣、煉廠氣、輕油、柴油、重油等）；低分子烷烴（乙烷、丙烷）主要產品：三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）；三苯（苯、甲苯、二甲苯）任務一烴類熱裂解的生產工藝流程四.石油烴熱裂解工藝總流程任務一烴類熱裂解的生產工藝流程裂解汽油熱裂解

預分餾（急冷）凈化（脫酸、脫水、脫炔）分離

精餾分離系統深冷

壓縮制冷系統三烯分離部分反應部分芳烴裂解氣四.石油烴熱裂解工藝總流程原料→熱裂解→裂解氣預處理→裂解氣分離→產品裂解——天然氣或石油中烴類原料經一定的預加工后，進行高溫裂解化學反應而獲得裂解氣的過程。分離——裂解的后續(xù)加工過程，其任務是將裂解氣分離，生產出高純度的乙烯、丙烯和其他烴類產品。任務一烴類熱裂解的生產工藝流程項目五：生產工藝流程組織任務一烴類熱裂解的生產工藝流程一.石油烴熱裂解反應機理鏈引發(fā)反應是自由基的產生過程鏈增長反應是自由基的轉變過程鏈終止是自由基消亡生成分子的過程任務一烴類熱裂解的生產工藝流程一.石油烴熱裂解反應機理鏈引發(fā)：斷裂C---C鍵產生一對自由基活化能高鏈增長：自由基奪氫

自由基分解,活化能不大

被奪走氫的容易順序：伯氫>仲氫>叔氫

自由基分解反應是生成烯烴的反應鏈終止：兩個自由基形成穩(wěn)定分子的過程

活化能一般較低任務一烴類熱裂解的生產工藝流程一.石油烴熱裂解反應機理1、自由基分解反應的規(guī)律自由基分解為碳原子數較少的烯烴的反應活化能較小自由基中帶有未配對電子的碳原子，若所連的氫較少，就主要分解為氫自由基合同碳原子數的烯烴分子任務一烴類熱裂解的生產工藝流程一.石油烴熱裂解反應機理1、自由基分解反應的規(guī)律鏈增長反應中生成的自由基碳原子數大于3，還可繼續(xù)發(fā)生分解反應自由基分解反應直到生成氫自由基、甲基自由基為止任務一烴類熱裂解的生產工藝流程一.石油烴熱裂解反應機理2、自由基反應舉例（丙烷裂解）任務一烴類熱裂解的生產工藝流程一.石油烴熱裂解反應機理2、自由基反應舉例（丙烷裂解）任務一烴類熱裂解的生產工藝流程一.石油烴熱裂解反應機理2、自由基反應舉例（丙烷裂解）任務一烴類熱裂解的生產工藝流程二.石油烴熱裂解反應特點1、反應復雜—已知道的反應過程有：脫氫、斷鏈、二烯合成、異構化、脫氫環(huán)化、脫烷基、迭合、歧化、聚合、脫氫交聯和焦化等；2、產物多樣—裂解產物中已鑒別出的化合物多達數十種乃至百余種。任務一烴類熱裂解的生產工藝流程二.石油烴熱裂解反應特點烴類熱裂解反應過程中的主要產物及其變化關系任務一烴類熱裂解的生產工藝流程三.石油烴熱裂解反應原理1、一次反應定義——即由原料烴類熱裂解生成目的產物乙烯和丙烯的反應。原料烴的脫氫和斷鏈反應種類——經過一次反應，生成氫、甲烷和低分子烯烴等。一次反應是生產的目的。任務一烴類熱裂解的生產工藝流程三.石油烴熱裂解反應原理2、二次反應定義：一次反應生產的乙烯、丙烯等低級烯烴進一步發(fā)生反應生產多種產物，甚至最后生成焦或炭的反應稱為二次反應。二次反應的副作用：（1）浪費了原料；（2）降低了一次反應產物（乙烯、丙烯）的收率；（3）生成的焦或碳堵塞設備及管道，影響裂解操作的穩(wěn)定。二次反應是我們不希望發(fā)生的副反應。任務一烴類熱裂解的生產工藝流程項目五：生產工藝流程組織任務一烴類熱裂解的生產工藝流程烴類裂解的反應規(guī)律正構烷烴裂解主要有脫氫和斷鏈反應，C5以上還可能發(fā)生環(huán)化脫氫.脫氫反應是C-H鍵斷裂的反應生成碳原子數相同的烴烯和H2

。通式:CnH2n+2=CnH2n+H2C5以上的正構烷烴可發(fā)生環(huán)化脫氫生成環(huán)烷烴。251、烷烴的裂解反應烷烴的裂解反應斷鏈反應是C—C鍵斷鏈的反應產物是碳原子數較少的烷烴和烯烴，CnH2n+2=CmH2m+CkH2k+2m+k=n裂解規(guī)律：1、斷鏈比脫氫容易（同碳原子數的烷烴）；2、鏈長容易斷；3、脫氫比斷鏈吸熱多；26裂解規(guī)律：4、斷鏈自由焓有較大值不可逆，脫氫自由焓值很小的負值或正值，可逆過程；受化學平衡限制。5、C—C鍵斷裂在分子兩端的優(yōu)勢比在中央大，所得分子（小的是烷烴、大的是烯烴）隨C鏈長，中央斷裂可能性增強。6、乙烷不發(fā)生斷鏈反應，只發(fā)生脫氫反應生成乙烯，甲烷不發(fā)生變化。27異構烷烴的裂解反應結構不同，裂解反應差異大，與正構烷烴相比有如下特點：1.C—C或C—H鍵的鍵能較低，易裂解或脫氫；2.脫氫順序，叔碳氫＞仲碳氫＞伯碳氫；3.得乙、丙烯少，氫、甲烷，C4及C4以上烯烴多；4.C數上升，異、正構所得乙烯、丙烯收率的差異下降。28項目五：生產工藝流程組織任務一烴類熱裂解的生產工藝流程2、烯烴的裂解反應石油烴類不含烯烴，來自干煉廠氣、二次加工油和裂解產物，都可能進一步反應。烯烴發(fā)生的反應主要有以下幾種：(1)斷鏈：Cn+mH2(n+m)=CnH2n+CmH2m

雙鍵β位置的C-C鍵比α位置的解離能低，易斷裂，所以烯烴斷鍵發(fā)生在β位，丙烯、異丁烯、2—丁烯、沒有β位，難裂解31CH2=CH-CH2-CH2-CH3CH2=CH-CH3+CH2=CH2αβ烯烴的裂解反應（1）斷鏈反應：

Cm+nH2(m+n)（2）脫H反應：

CmH2m+CnH2n32脫氫反應烯烴可以進一步脫氫生成二烯烴或炔烴:CH2=CH-CH2-CH3CH2=CH-CH=CH2+H2

丁烯丁二烯CH2=CH2CH≡CH+H2

乙烯乙炔（3）歧化反應，兩個同分子烯烴生成不同的兩個烴分子。

(4）雙烯合成反應二烯烴與烯烴合成生成環(huán)烯烴，再脫氫生成芳烴。33（5）芳構化反應六個或更多碳原子的烯烴可以發(fā)生芳烴構化反應生成芳烴。項目五：生產工藝流程組織任務一烴類熱裂解的生產工藝流程3環(huán)烷烴的裂解反應較鏈烷烴穩(wěn)定，但在裂解條件下也會發(fā)生開環(huán)反應，脫氫反應后，并生成乙、丙、丁二烯、芳烴等。36環(huán)烷烴裂解反應其規(guī)律如下：(1)側鏈烷基比烴環(huán)易斷裂，長側鏈從中部斷，離環(huán)近不易開裂，帶側鏈比無側鏈裂解得烯烴收率高。(2)環(huán)烷烴脫氫生成芳烴的反應優(yōu)于開環(huán)生成烯烴的反應。(3)五碳環(huán)比六碳環(huán)的烷烴難于裂解。(4)環(huán)烷烴比鏈烴更易結焦。37烷基芳烴的側鏈脫烷基反應或斷鍵反應環(huán)烷基芳烴的脫氫和異構脫氫反應芳烴縮合反應

產物：多環(huán)芳烴，結焦特點：不宜做裂解原料4

芳烴的裂解反應及反應規(guī)律1.側鏈脫烷基：2.脫氫縮合：脫氫：403.芳烴縮合苯脫氫生成聯苯；多環(huán)芳烴縮合成稠環(huán)芳烴；進一步生成焦的反應。項目五：生產工藝流程組織任務一烴類熱裂解的生產工藝流程各種烴在高溫下不穩(wěn)定，都有分解成碳和氫的趨勢（ΔGΘ為負數）生碳結焦是典型的連串反應單環(huán)或少環(huán)芳烴5裂解過程的結焦生碳反應多環(huán)芳烴稠環(huán)芳烴液體焦油固體瀝青質焦炭形成過程不同:

烯烴經過炔烴中間階段而生碳；經過芳烴中間階段而結焦。氫含量不同:碳幾乎不含氫，焦含有微量氫（0.1-0.3％）焦和碳的區(qū)別結焦生炭反應（1）烯烴經過炔烴中間階段生碳

45（2）經過芳烴中間階段而結焦生碳結焦的規(guī)律：（1）不同溫度下，途徑不同。900—1100℃主要通過生成乙炔的中間階段而生成C，500—900℃主要通過生成芳烴的中間階段結焦。（2）生碳結焦是典型的連串反應溫度提高，時間長，不斷放出H2

，C/H提高，分子量和密度增大。（3）時間延長單環(huán)和少環(huán)芳烴變?yōu)槎喹h(huán)芳烴，變?yōu)槌憝h(huán)，變?yōu)橐后w焦油，變?yōu)楣腆w瀝青直至焦炭。466.各種烴的裂解規(guī)律正構烷烴最有利乙烯、丙烯的生成。分子量小，產量高。異構小于正構，但分子量增加差別變小。大分子烯烴裂解為乙、丙烯；也有可能脫氫生成炔烴