乙烯生產(chǎn)工藝流程組織-烴類熱裂解的生產(chǎn)工藝流程

項(xiàng)目五：生產(chǎn)工藝流程組織任務(wù)一烴類熱裂解的生產(chǎn)工藝流程一.乙烯的重要性乙烯作為最簡(jiǎn)單的烯烴，是石油化工的重要基礎(chǔ)原料，其在烯烴中的產(chǎn)量最大、用途最廣、影響最為重要，而且乙烯的產(chǎn)量成為衡量一個(gè)國(guó)家和地區(qū)化學(xué)工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志之一。任務(wù)一烴類熱裂解的生產(chǎn)工藝流程二.乙烯的主要用途任務(wù)一烴類熱裂解的生產(chǎn)工藝流程三.乙烯的來(lái)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(chǎn)的；近年來(lái)，我國(guó)新建的乙烯生產(chǎn)裝置均采用管式爐熱裂解生產(chǎn)技術(shù)。任務(wù)一烴類熱裂解的生產(chǎn)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(jīng)高溫作用，使烴類分子發(fā)生碳鏈斷裂或脫氫反應(yīng)，生成相對(duì)分子質(zhì)量較小的烴類，以制取乙烯、丙烯、丁二烯和芳烴等有機(jī)化工產(chǎn)品的化學(xué)過(guò)程。任務(wù)一烴類熱裂解的生產(chǎn)工藝流程四.石油烴熱裂解工藝石油二次加工過(guò)程，是石油化工的基礎(chǔ)，不使用催化劑，將烴類加熱到750-900℃發(fā)生熱裂解的過(guò)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(chǎn)品：三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）；三苯（苯、甲苯、二甲苯）任務(wù)一烴類熱裂解的生產(chǎn)工藝流程四.石油烴熱裂解工藝總流程任務(wù)一烴類熱裂解的生產(chǎn)工藝流程裂解汽油熱裂解

預(yù)分餾（急冷）凈化（脫酸、脫水、脫炔）分離

精餾分離系統(tǒng)深冷

壓縮制冷系統(tǒng)三烯分離部分反應(yīng)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(yù)處理→裂解氣分離→產(chǎn)品裂解——天然氣或石油中烴類原料經(jīng)一定的預(yù)加工后，進(jìn)行高溫裂解化學(xué)反應(yīng)而獲得裂解氣的過(guò)程。分離——裂解的后續(xù)加工過(guò)程，其任務(wù)是將裂解氣分離，生產(chǎn)出高純度的乙烯、丙烯和其他烴類產(chǎn)品。任務(wù)一烴類熱裂解的生產(chǎn)工藝流程項(xiàng)目五：生產(chǎn)工藝流程組織任務(wù)一烴類熱裂解的生產(chǎn)工藝流程一.石油烴熱裂解反應(yīng)機(jī)理鏈引發(fā)反應(yīng)是自由基的產(chǎn)生過(guò)程鏈增長(zhǎng)反應(yīng)是自由基的轉(zhuǎn)變過(guò)程鏈終止是自由基消亡生成分子的過(guò)程任務(wù)一烴類熱裂解的生產(chǎn)工藝流程一.石油烴熱裂解反應(yīng)機(jī)理鏈引發(fā)：斷裂C---C鍵產(chǎn)生一對(duì)自由基活化能高鏈增長(zhǎng)：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(yīng)是生成烯烴的反應(yīng)鏈終止：兩個(gè)自由基形成穩(wěn)定分子的過(guò)程

活化能一般較低任務(wù)一烴類熱裂解的生產(chǎn)工藝流程一.石油烴熱裂解反應(yīng)機(jī)理1、自由基分解反應(yīng)的規(guī)律自由基分解為碳原子數(shù)較少的烯烴的反應(yīng)活化能較小自由基中帶有未配對(duì)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(shù)的烯烴分子任務(wù)一烴類熱裂解的生產(chǎn)工藝流程一.石油烴熱裂解反應(yīng)機(jī)理1、自由基分解反應(yīng)的規(guī)律鏈增長(zhǎng)反應(yīng)中生成的自由基碳原子數(shù)大于3，還可繼續(xù)發(fā)生分解反應(yīng)自由基分解反應(yīng)直到生成氫自由基、甲基自由基為止任務(wù)一烴類熱裂解的生產(chǎn)工藝流程一.石油烴熱裂解反應(yīng)機(jī)理2、自由基反應(yīng)舉例（丙烷裂解）任務(wù)一烴類熱裂解的生產(chǎn)工藝流程一.石油烴熱裂解反應(yīng)機(jī)理2、自由基反應(yīng)舉例（丙烷裂解）任務(wù)一烴類熱裂解的生產(chǎn)工藝流程一.石油烴熱裂解反應(yīng)機(jī)理2、自由基反應(yīng)舉例（丙烷裂解）任務(wù)一烴類熱裂解的生產(chǎn)工藝流程二.石油烴熱裂解反應(yīng)特點(diǎn)1、反應(yīng)復(fù)雜—已知道的反應(yīng)過(guò)程有：脫氫、斷鏈、二烯合成、異構(gòu)化、脫氫環(huán)化、脫烷基、迭合、歧化、聚合、脫氫交聯(lián)和焦化等；2、產(chǎn)物多樣—裂解產(chǎn)物中已鑒別出的化合物多達(dá)數(shù)十種乃至百余種。任務(wù)一烴類熱裂解的生產(chǎn)工藝流程二.石油烴熱裂解反應(yīng)特點(diǎn)烴類熱裂解反應(yīng)過(guò)程中的主要產(chǎn)物及其變化關(guān)系任務(wù)一烴類熱裂解的生產(chǎn)工藝流程三.石油烴熱裂解反應(yīng)原理1、一次反應(yīng)定義——即由原料烴類熱裂解生成目的產(chǎn)物乙烯和丙烯的反應(yīng)。原料烴的脫氫和斷鏈反應(yīng)種類——經(jīng)過(guò)一次反應(yīng)，生成氫、甲烷和低分子烯烴等。一次反應(yīng)是生產(chǎn)的目的。任務(wù)一烴類熱裂解的生產(chǎn)工藝流程三.石油烴熱裂解反應(yīng)原理2、二次反應(yīng)定義：一次反應(yīng)生產(chǎn)的乙烯、丙烯等低級(jí)烯烴進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)生產(chǎn)多種產(chǎn)物，甚至最后生成焦或炭的反應(yīng)稱為二次反應(yīng)。二次反應(yīng)的副作用：（1）浪費(fèi)了原料；（2）降低了一次反應(yīng)產(chǎn)物（乙烯、丙烯）的收率；（3）生成的焦或碳堵塞設(shè)備及管道，影響裂解操作的穩(wěn)定。二次反應(yīng)是我們不希望發(fā)生的副反應(yīng)。任務(wù)一烴類熱裂解的生產(chǎn)工藝流程項(xiàng)目五：生產(chǎn)工藝流程組織任務(wù)一烴類熱裂解的生產(chǎn)工藝流程烴類裂解的反應(yīng)規(guī)律正構(gòu)烷烴裂解主要有脫氫和斷鏈反應(yīng)，C5以上還可能發(fā)生環(huán)化脫氫.脫氫反應(yīng)是C-H鍵斷裂的反應(yīng)生成碳原子數(shù)相同的烴烯和H2

。通式:CnH2n+2=CnH2n+H2C5以上的正構(gòu)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(yīng)烷烴的裂解反應(yīng)斷鏈反應(yīng)是C—C鍵斷鏈的反應(yīng)產(chǎn)物是碳原子數(shù)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(shù)的烷烴）；2、鏈長(zhǎng)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(fù)值或正值，可逆過(guò)程；受化學(xué)平衡限制。5、C—C鍵斷裂在分子兩端的優(yōu)勢(shì)比在中央大，所得分子（小的是烷烴、大的是烯烴）隨C鏈長(zhǎng)，中央斷裂可能性增強(qiáng)。6、乙烷不發(fā)生斷鏈反應(yīng)，只發(fā)生脫氫反應(yīng)生成乙烯，甲烷不發(fā)生變化。27異構(gòu)烷烴的裂解反應(yīng)結(jié)構(gòu)不同，裂解反應(yīng)差異大，與正構(gòu)烷烴相比有如下特點(diǎn)：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?xì)洌局偬細(xì)洌静細(xì)洌?.得乙、丙烯少，氫、甲烷，C4及C4以上烯烴多；4.C數(shù)上升，異、正構(gòu)所得乙烯、丙烯收率的差異下降。28項(xiàng)目五：生產(chǎn)工藝流程組織任務(wù)一烴類熱裂解的生產(chǎn)工藝流程2、烯烴的裂解反應(yīng)石油烴類不含烯烴，來(lái)自干煉廠氣、二次加工油和裂解產(chǎn)物，都可能進(jìn)一步反應(yīng)。烯烴發(fā)生的反應(yīng)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(méi)有β位，難裂解31CH2=CH-CH2-CH2-CH3CH2=CH-CH3+CH2=CH2αβ烯烴的裂解反應(yīng)（1）斷鏈反應(yīng)：

Cm+nH2(m+n)（2）脫H反應(yīng)：

CmH2m+CnH2n32脫氫反應(yīng)烯烴可以進(jìn)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(yīng)，兩個(gè)同分子烯烴生成不同的兩個(gè)烴分子。

(4）雙烯合成反應(yīng)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(gòu)化反應(yīng)六個(gè)或更多碳原子的烯烴可以發(fā)生芳烴構(gòu)化反應(yīng)生成芳烴。項(xiàng)目五：生產(chǎn)工藝流程組織任務(wù)一烴類熱裂解的生產(chǎn)工藝流程3環(huán)烷烴的裂解反應(yīng)較鏈烷烴穩(wěn)定，但在裂解條件下也會(huì)發(fā)生開(kāi)環(huán)反應(yīng)，脫氫反應(yīng)后，并生成乙、丙、丁二烯、芳烴等。36環(huán)烷烴裂解反應(yīng)其規(guī)律如下：(1)側(cè)鏈烷基比烴環(huán)易斷裂，長(zhǎng)側(cè)鏈從中部斷，離環(huán)近不易開(kāi)裂，帶側(cè)鏈比無(wú)側(cè)鏈裂解得烯烴收率高。(2)環(huán)烷烴脫氫生成芳烴的反應(yīng)優(yōu)于開(kāi)環(huán)生成烯烴的反應(yīng)。(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(jié)焦。37烷基芳烴的側(cè)鏈脫烷基反應(yīng)或斷鍵反應(yīng)環(huán)烷基芳烴的脫氫和異構(gòu)脫氫反應(yīng)芳烴縮合反應(yīng)

產(chǎn)物：多環(huán)芳烴，結(jié)焦特點(diǎn)：不宜做裂解原料4

芳烴的裂解反應(yīng)及反應(yīng)規(guī)律1.側(cè)鏈脫烷基：2.脫氫縮合：脫氫：403.芳烴縮合苯脫氫生成聯(lián)苯；多環(huán)芳烴縮合成稠環(huán)芳烴；進(jìn)一步生成焦的反應(yīng)。項(xiàng)目五：生產(chǎn)工藝流程組織任務(wù)一烴類熱裂解的生產(chǎn)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(shì)（ΔGΘ為負(fù)數(shù)）生碳結(jié)焦是典型的連串反應(yīng)單環(huán)或少環(huán)芳烴5裂解過(guò)程的結(jié)焦生碳反應(yīng)多環(huán)芳烴稠環(huán)芳烴液體焦油固體瀝青質(zhì)焦炭形成過(guò)程不同:

烯烴經(jīng)過(guò)炔烴中間階段而生碳；經(jīng)過(guò)芳烴中間階段而結(jié)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(jié)焦生炭反應(yīng)（1）烯烴經(jīng)過(guò)炔烴中間階段生碳

45（2）經(jīng)過(guò)芳烴中間階段而結(jié)焦生碳結(jié)焦的規(guī)律：（1）不同溫度下，途徑不同。900—1100℃主要通過(guò)生成乙炔的中間階段而生成C，500—900℃主要通過(guò)生成芳烴的中間階段結(jié)焦。（2）生碳結(jié)焦是典型的連串反應(yīng)溫度提高，時(shí)間長(zhǎng)，不斷放出H2

，C/H提高，分子量和密度增大。（3）時(shí)間延長(zhǎng)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(gòu)烷烴最有利乙烯、丙烯的生成。分子量小，產(chǎn)量高。異構(gòu)小于正構(gòu)，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