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化工工艺学课乙烯05C
第二章 烃类热烈解(乙烯的生产) 《化工工艺学》第二章 烃类热裂解 内容简介 国内外乙烯工业简介 第一节:热裂解原理 第二节:烃类管式炉裂解生产乙烯 第三节:裂解气的净化与分离 第四节:深冷分离流程 第五节:生产乙烯的其它方法 第六节:乙炔的生产 乙烯工业现状与前景展望 2004年,我国乙烯生产能力达到了606万吨,乙烯产量626.49万吨,较2003年约增长了2.4%。到2005年底,我国乙烯产能将达到888万吨,2010年将超过1600万吨。 中国乙烯装置现状 世界十大乙烯生产国与世界供需预测 2004年中国乙烯生产能力及产量表;需求量预测 中国乙烯生产装置改扩建计划 表 中国乙烯在建及拟建项目 表 乙烯下游产品消费结构 乙烯工业发展对策 第一节:热裂解原理 乙烯性质、用途、生产方法 * 乙烯产品标准* 烃类(乙烷、石脑油、轻柴油等) 乙烯、丙烯。 反应类型:脱氢、断链、异构化、叠合,焦化。 一次反应:由烃类裂解生成乙烯和丙烯的反应。(有利) 二次反应:乙烯、丙烯继续反应生成炔烃、二 烯烃、芳烃直至 生成焦或碳的反应。(不利) 1、烷烃热裂解的一次反应 (1) 断链反应:Cm+nH2(m+n)+2 (2) 脱氢反应:CmH2m+2 (3) 裂解规律: A、断链脱氢反应皆是吸热反应,需提供大量的热。 B、EC-HEC-C C、断链反应:多C,C-C中间断裂;中C,趋向两端断裂;同C时,异烷比正烷易裂解。 D、带支链烷烃:主、支很长,同直链烷;主支较短,断支链 2、烯烃热裂解的一次反应 (1)断链反应: Cm+nH2(m+n) (2)脱H反应: 例: (3)歧化反应: 例: 5、小结(烃类裂解的一次反应): 二、烃类裂解的二次反应: 三、热裂解机理及动力学 (一)乙烷裂解 EC-H=346KJ/mol; EC-C =406KJ/mol; EC-C> EC-H 故推断乙烷裂解按自由基反应机理进行。 乙烷裂解的三个阶段 *链引发: *链传递: C2H6 *链终止: (二)高级烷烃裂解 机理复杂,链传递途径多,大分子自由基不稳定,易分解,产物复杂。 戊烷裂解:可产生三种自由基( ),裂解符合 β位断裂规律。 C-C-C-C-C C-C-C-C-C C-C-C-C-C 第二节: 烃类管式炉裂解生产乙烯 ★ 基本特征:高温、快速、急冷。 这就要求裂解装置在短时间内迅速供给大量热量,并达到裂解所需最高温度和解决高温裂解气的急冷。关键是应采用合适的裂解方法和选择先进的裂解设备。 一、原料烃组成对裂解结果的影响 (一)族组成 (二)原料含氢量 (三)芳烃指数 (四)特性因素 (五)几种原料裂解结果比较 (一)族 组 成 简称PONA值,即P烷烃、 O烯烃、 N环烷烃、A芳烃。 从表中比较:同条件下,原料愈轻,乙烯收率增加;分子量愈大,(N+A)量愈大,乙烯收率愈小,液态产物量愈大。 (二)原料含氢量 原料中同C原子数时含H量:烷烃环烷烃芳烃。含H↑,乙烯收率↑。 按目前技术水平,对重质烃裂解要求: 1、气态产物含氢量易控制在18%(质量)。 2、液体产物含氢量易控制在7-8%,若低于7-8% 易结焦,堵塞炉管和急冷换热设备。 总之,含氢量与裂解产物分配关系为: ① 含氢量:P N A ② 液体产物收率:P<N < A ③ 乙烯收率:P N A ④ 易结焦倾向: P<N < A (三)芳烃指数(BMCI)—美国矿物局关联指数 正构烷烃, BMCI↓↓;芳烃,BMCI↑↑(苯为99.8)。 故:原料中 (四)特性因素K 计算方法: K↑,烷烃↑,环烷烃↓,乙烯收率↑。 K↓,烷烃↓,环烷烃↑,乙烯收率↓。 (五)几种原料裂解结果比较(表11,表12) 石脑油: 沸点范围约20-160℃ 石油醚: 30号 30-60℃ 60号 60-90℃ 二、操作条件对裂解结果的影响 (一)概念 (二)裂解温度的影响 (三)停留时间的影响 (四)烃分压和稀释剂的影响 (五)动力学裂解深度函数KSF (三)停留时间的影响 定义:物料从反应开始到达某一转化率时,在反应器中经历的时间。 裂解管式反应器特点:
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