乙烯生產(chǎn)工藝條件的確定-烴類熱裂解制乙烯熱力學(xué)和動力學(xué)分析

生產(chǎn)工藝條件的確定任務(wù)一

烴類熱裂解制乙烯熱力學(xué)和動力學(xué)分析1.崗位單元操作原理及反應(yīng)機理1.2崗位單元操作原理——吸收、解吸原料預(yù)熱裂解爐急冷油/水系統(tǒng)裂解氣壓縮系統(tǒng)

預(yù)冷和干燥C2/C3分離C2加氫C1/C2

分離甲烷化乙烯分離乙烯制冷C3/C4分離C3加氫丙烯分離C4/C5分離汽油加氫1段C8/C9分離汽油加氫2段C5/C6分離工藝蒸汽系統(tǒng)堿洗系統(tǒng)丙烯制冷乙烯丙烯氫氣加氫汽油C4餾分C5回裂解爐丙烷回裂解爐乙烷回裂解爐1.崗位單元操作原理及反應(yīng)機理1.2崗位單元操作原理——吸收、解吸

工業(yè)上用吸收方法，先用乙醇胺吸收除去裂解氣中的大部分酸性氣體（稱為粗脫），然后再用NaOH溶液吸收除去裂解氣中少量的H2S和CO2（稱為精脫），以使裂解氣中的酸性氣體含量滿足要求。1.崗位單元操作原理及反應(yīng)機理1.2崗位單元操作原理——吸收、解吸氣體吸收的原理原料氣A＋B吸收劑S尾氣B(含微量A)溶液S+A吸收塔形成兩相體系的方法引入一液相（吸收劑）各組分在吸收劑中溶解度不同。分離物系氣體混合物傳質(zhì)原理1.崗位單元操作原理及反應(yīng)機理1.2崗位單元操作原理——吸收、解吸吸收過程吸收過程：溶質(zhì)溶解于吸收劑中逆流操作解吸過程：溶質(zhì)從溶液中釋放出并流操作氣體吸收過程在吸收塔中進行。吸收解吸1.崗位單元操作原理及反應(yīng)機理1.2崗位單元操作原理——吸收、解吸吸收劑選擇的原則溶解度選擇性揮發(fā)度黏度其它吸收劑對溶質(zhì)組分的溶解度要大。吸收劑應(yīng)對溶質(zhì)組分有較大溶解度，而對混合氣體中的其它組分溶解度甚微。吸收劑的蒸汽壓要低，即揮發(fā)度要小。吸收劑在操作溫度下的黏度要低。無毒、無腐蝕、不易燃易爆、不發(fā)泡、冰點低、價廉易得，且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。生產(chǎn)工藝條件的確定任務(wù)一

烴類熱裂解制乙烯熱力學(xué)和動力學(xué)分析1.崗位單元操作原理及反應(yīng)機理1.1烴類熱裂解的反應(yīng)機理

烴類熱裂解時發(fā)生的基元反應(yīng)大部分遵循自由基反應(yīng)機理，為自由基反應(yīng)。鏈終止鏈引發(fā)鏈增長1.崗位單元操作原理及反應(yīng)機理1.1烴類熱裂解的反應(yīng)機理一次反應(yīng)：

烴類裂解是指烴在高溫下（600~800℃）發(fā)生碳氫鍵和碳碳鍵的斷裂，一般可分為一次反應(yīng)和二次反應(yīng)。由原料烴類熱裂解生成乙烯和丙烯的反應(yīng)。是生成目標(biāo)產(chǎn)物的反應(yīng)。常見原料：烷烴、芳烴、烯烴等。二次反應(yīng)：

即由一次反應(yīng)生成的乙烯、丙烯進一步反應(yīng)生成各種產(chǎn)物，甚至最后生成焦或碳。是我們不希望發(fā)生的副反應(yīng)。1.崗位單元操作原理及反應(yīng)機理1.1烴類熱裂解的反應(yīng)機理（一）烴類裂解的一次反應(yīng)1.鏈烷烴裂解的一次反應(yīng)鏈烷烴裂解的一次反應(yīng)主要有二：

（1）脫氫反應(yīng)這是碳氫鍵的斷裂反應(yīng)，生成碳原子數(shù)相同的烯烴和氫，其通式如下：

CnH2n+2CnH2n+H2

（2）斷鏈反應(yīng)這是碳碳鍵斷裂反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物是碳原子數(shù)較少的烷烴和烯烴，其通式為

R—CH2—CH2—R＇R—CH=CH2+R＇H1.崗位單元操作原理及反應(yīng)機理1.1烴類熱裂解的反應(yīng)機理（一）烴類裂解的一次反應(yīng)2．環(huán)烷烴裂解的一次反應(yīng)原料中的環(huán)烷烴可以發(fā)生斷鏈和脫氫反應(yīng)，生成乙烯、丁烯、丁二烯、芳烴等。例如環(huán)己烷裂解:C6H12C2H4+C4H8C2H4+C4H6+H2C4H6+C2H63/2C4H6+3/2H2C6H12C6H6+3H21.崗位單元操作原理及反應(yīng)機理1.1烴類熱裂解的反應(yīng)機理

烯烴在裂解條件下，可以分解生成較小分子的烯烴或二烯烴。例如戊烯可以按下式分解

C2H4+C3H6C5H10

C4H6+CH4

裂解的結(jié)果，可以增加乙烯、丙烯收率。此反應(yīng)在熱力學(xué)上是有利的。丙烯裂解主要產(chǎn)物是乙烯和甲烷。（二）烴類裂解的二次反應(yīng)

1.烯烴的裂解1.崗位單元操作原理及反應(yīng)機理1.1烴類熱裂解的反應(yīng)機理（二）烴類裂解的二次反應(yīng)烯烴可以加氫成飽和的烷烴，例如：

C2H4+H2C2H6

反應(yīng)溫度低時，有利于加氫平衡。烯烴也可以進一步脫氫生成二烯烴和炔烴，例如：

C2H4C2H2+H2CH3CH=CH2CH3C≡CH+H2CH3CH2CH=CH2CH2=CH—CH=CH2+H2

從熱力學(xué)分析，烯烴的脫氫反應(yīng)比烷烴的脫氫反應(yīng)推動力更小，故需要更高的溫度。

2.加氫和脫氫1.崗位單元操作原理及反應(yīng)機理1.1烴類熱裂解的反應(yīng)機理（二）烴類裂解的二次反應(yīng)

3．烴的分解生碳反應(yīng)在較高溫度下，低分子烷烴、烯烴都可能分解為碳和氫。例如：

C2H22C+H2C2H42C+2H2C2H62C+3H2生成炭的過程：-H-H-H-H1.崗位單元操作原理及反應(yīng)機理1.1烴類熱裂解的反應(yīng)機理（二）烴類裂解的二次反應(yīng)

烯烴能發(fā)生縮合、聚合、環(huán)化等反應(yīng)，生成較大分子烯、二烯和芳香烴。如環(huán)化C2H4+C4H62H2