烃类裂解条件的分析.ppt

烃类裂解条件的分析确定和过程的组织 一.烃类裂解的反应原理 二.烃类热裂解的条件分析 三.热裂解的主要设备分析 四.热裂解的工艺流程 五.裂解气的净化和分离 六.能量和副产物的综合利用 一.烃类裂解的反应原理 烃类热裂解是石油烃类在高温下分解成相对分子质量较小的烷烃和其他轻质烃及重质烃类的过程，是石油炼制工业中最基本和最重要的生产过程。 烃类热裂解过程分为一次反应和二次反应 一次反应： 原料烃→乙烯、丙烯 二次反应： 低级烯烃→碳＋氢 特点：一次反应是不可逆反应且是吸热反应也是主反应，二次反应可以看作是可逆反应也是西热反应，烃类热裂解存在复杂的二次反应，反应产物是复杂的混合物。 二.烃类热裂解的条件分析 1.裂解温度 从烃类热裂解过程的热力学和动力学分析可知，裂解反应是吸热反应，要在高温下才能进行，温度越高，对乙烯，丙烯的生成愈有利。温度越高，乙烯的平衡产率越高。 总结可知：高温有利于乙烯的生成，裂解时 温度越高越好。 2.反应压力 从化学平衡的条件来看，烃类裂解的一次反应是分子数增加的反应，降低压力对平衡向生成乙烯的方向移动是有利的。而二次反应是分子数减少的反应，所以降低压力对抑制二次反应是有利的。但是因为裂解过程是在高温下进行的，如果系统在减压下操作，由于高温密封不已，一旦漏入空气会有爆炸的危险。所以在工业上采取在裂解原料气中添加稀释剂降低烃分压的方法。稀释剂可以是惰性气体（氮气）或水蒸气，工业上多用水蒸气作稀释剂，它不仅有减压的目的。而且还有如下优点： a.水蒸气比氮气比热容大，能对炉管起稳定作用，在一定程度上保护了炉管。 b.水蒸气便宜且对裂解气的质量无不良影响 c.可以抑制原料中的硫对合金钢裂解管的腐蚀作用。 d.水蒸气在高温下能与裂解管中沉积的焦炭发生氧化反应，起到对炉管的清洗作 用。 总结可知：在裂解原料气中加入少量稀释剂（水蒸气）有利于乙烯的产率的提高。 3.停留时间 裂解反应的停留时间指的是原料反应物在高温反应区的停留时间。因为裂解反应是在高温下进行的，且二次反应是吸热反应，高温会使二次反应的转化率提高，使乙烯产量下降。所以在反应区的停留时间就很重要，不能太长也不能太短。停留时间一定要适宜。温度和停留时间二者关系一定要配合好。 总结可知：提高温度和适宜的停留时间能提高乙烯的收率。 4.原料烃的组成 除前面所述操作条件对裂解结果有影响之外，裂解产物的分布在很大程度上要取决于裂解原料的组成。一般裂解原料中主要组成为烷烃、环烷烃、芳烃。 从能提高乙烯、丙烯收率和减少生焦的角度来衡量原料烃，一般有如下的顺序： 小分子烷烃﹥大分子烷烃﹥环烷烃﹥单环芳烃﹥多环芳烃 原料含氢量是指原料中氢的含量。如果再比较一下烃类原料的含氢量，其顺序为： 小分子烷烃﹥大分子烷烃﹥环烷烃﹥芳烃﹥稠环芳烃 总结可知：原料含氢量愈大，愈不容易生焦，裂解深度便可以愈高，产气率和乙烯收率也可以提高。所以用的原料最好以烷烃为主，不希望含有芳香烃。 总结：由前面分析可知，影响裂解过程的主要因素为反应温度，停留时间和水蒸气的用量，用的原料最好以烷烃为主，不希望含有芳香烃。 三.设备分析 1.裂解反应是吸热反应，必须由外界不断供给大量热量，在高温下进行。所以裂解是在高温裂解管中进行的。 分析设备：裂解管 2.由前分析可知高温会使二次反应速率提高，所以会为了使二次反应减少二次反应的时间，就需要减少原料在裂解管中的停留时间，且需要急剧降温，降低二次反应的发生，为了提高乙烯的收率，需要从裂解管出来的气体进行急冷，就需要一个急冷锅炉。 分析设备：急冷换热器 3.因为该裂解反应生成的产物非常复杂，所以需要分离设备，使裂解气加压降温，为分离创造条件。 分析设备：三机、冷箱 上面分析的是一些主要设备，完成这些还需要一些其他设备如：泵、预热器冷却器、水洗塔等。 五.管式裂解炉的工艺流程 （一）1.管式裂解炉 管式裂解炉主要由炉体和裂解管两大部分组成，炉体用钢构件和耐火材料砌筑，分为对流室和辐射室，原料预热管及蒸汽加热管安装在对流室内，裂解管布置在辐射室内，在辐射室的炉侧壁和炉顶或炉底，安装一定数量的烧