管式炉裂解生产乙烯.ppt

国内外乙烯发展动态 乙烯在世界大多数国家几乎都有生产。 2004 年世界乙烯的总生产能力已突破1 亿吨达到了11290.5万吨/年，产量10387 万吨，主要集中在欧美发达国家。随着世界经济的复苏，乙烯需求增速逐渐加快，年均增速达到4.3%，预计2010年需求量上升到13346万吨，增量主要在亚洲地区。 随着国家新建和改扩建乙烯装置的投产，预计到2010年我国乙烯生产能力将超过1600万吨。 虽然我国乙烯工业发展较快，但远不能满足经济社会快速发展的要求，不仅乙烯自给率下降，而且产品档次低、品种牌号少，一半的乙烯来自进口。2004年我国乙烯进口量比2003年增长了44.7％，达到6.8万吨。2005年我国乙烯进口量达到历史新高，达到11.1万吨，比2004年增加了63.2％。 根据2000～2020年我国GDP增长率7.2%为基准的弹性系数测算，乙烯需求预测可见表1－1。 我国乙烯工业已有40多年的发展历史，60年代初我国第一套乙烯装置在兰州化工厂建成投产，多年来，我国乙烯工业发展很快，乙烯产量逐年上升，2005年乙烯生产能力达到773万吨/年，居世界第三位。 　从表1－1可以看出，我国乙烯自给率还不高，一方面需要进口乙烯产品，另一方面需要加大国内乙烯的生产，因此，无论从乙烯在有机化工中的地位，还是从乙烯的需求量预测，都可以看出，以生产乙烯为主要目的的石油烃热裂解装置在有机化工中具有举足轻重的地位。 表1－1中国乙烯需求预测 第一节 乙烯的生产方法 第二节 石油烃热裂解原料 第三节 石油烃热裂解的生产原理 1.烷烃裂解的一次反应 烷烃裂解的一次反应 烷烃的裂解反应主要有以下两种： （1）断链反应 （2）脱氢反应 (1)断链反应 C-C链断裂，反应后产物有两个，一个是烷烃，一个是烯烃，其碳原子数都比原料烷烃减少。 通式为： Cm+nH2(m+n)+2 →CnH2n+CmH2m+2 例如： ????????? C3H8 →C2H4 + CH4 ???????????????? C4H10 →C3H6 + CH4 ???????????????? C4H10 →C2H4 + C2H6 （2）脱氢反应 脱氢反应是C-H链断裂的反应，生成的产物是碳原子数与原料烷烃相同的烯烃和氢气。 其通式为：CnH2n+2 → CnH2n+H2 例如:??????????? C2H6 → C2H4 + H2???????????????? C3H8 → C3H6 + H2 ??????????????? ? C4H10 → C4H8+H2 烷烃裂解的一次反应总结 2.环烷烃的断链（开环）反应 3.芳烃的断侧链反应 4.烯烃的断链反应 1.烯烃的加氢和脱氢反应  C3H6 → C3H4　+　H2 C4H8 → C4H6　+　H2 2.二烯烃叠合芳构化反应 烯烃的聚合、环化、缩合等反应 这类反应主要生成二烯烃和芳香烃等。 3.结焦反应 烃的生焦反应，要经过生成芳烃的中间阶段，芳烃在高温下发生脱氢缩合反应而形成多环芳烃，它们继续发生多阶段的脱氢缩合反应生成稠环芳烃，最后生成焦炭。 4.生碳反应 在较高温度下，低分子烷烃、烯烃都有可能分解为碳和氢，这一过程是随着温度升高而分步进行的。 如乙烯脱氢先生成乙炔，再由乙炔脱氢生成碳。 CH2=CH2 　 CH≡CH　　 2C+H2 因此，实际上生碳反应只有在高温条件下才可能发生，并且乙炔生成的碳不是断链生成单个碳原子，而是脱氢稠合成几百个碳原子。 结论 烃类的热裂解反应的规律总结 第四节 石油烃裂解的操作条件 一、裂解温度 从热力学分析，裂解是吸热反应，需要在高温下才能进行。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也越有利，即二次反应反应在热力学上占优势； 从动力学角度分析，升高温度，石油烃裂解生成乙烯的反应速度的提高大于烃分解为碳和氢的反应速度，即提高反应温度，有利于提高一次反应对二次反应的相对速率，有利于乙烯收率的提高，所以一次反应在动力学上占优势。 因此应选择一个最适宜的裂解温度，发挥一次反应在动力学上的优势，而克服二次反应在热力学上的优势，既可提高转化率也可得到较高的乙烯收率。 一般当温度低于750℃时，生成乙烯的可能性较小，或者说乙烯收率较低； 在750℃以上生成乙烯可能性增大，温度越高，反应的可能性越大，乙烯的收率越高。但当反应温度太高，特别是超过900℃时，甚至达到1100℃时，对结焦和生碳反应极为有利，同时生成的乙烯又会经历乙炔中间阶段而生成碳，这样原料的转化率虽有增加，产品的收率却大大