热裂解 (1).ppt

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1、化学工艺学电子教案——第三章3烃类热裂解乙烯、丙烯和丁二烯等低级烯烃分子中具有双键，化学性质活泼，能与许多物质发生加成、共聚或自聚等反应，生成一系列重要的产物，是化学工业的重要原料。工业上获得低级烯烃的主要方法是将烃类热裂解。烃类热裂解是将烃类原料（天然气、炼厂气、石脑油、轻油、柴油、重油等）经高温（750℃以上）、低压（无催化剂）作用，使烃类分子发生碳链断裂或脱氢反应，生成分子量较小的烯烃、烷烃和其他分子量不同的轻质和重质烃类。烃类热裂解非常复杂，具体体现在：（1）原料复杂：烃类热裂解的原料包括天然气、炼厂气、石脑油、轻油、柴油、重油甚至是原油、渣油等；（2）反应复杂

2、：烃类热裂解的反应除了断裂或脱氢主反应外，还包括环化、异构、烷基化、脱烷基化、缩合、聚合、生焦、生碳等副反应；（3）产物复杂：即使采用最简单的原料乙烷，其产物中除了H2、CH4、C2H4、C2H6、外，还有C3、C4、等低级烃类和C5以上的液态烃。在低级不饱和烃中，以乙烯最重要，产量也最大。乙烯产量常作为衡量一个国家基本化学工业的发展水平的标志。表3-l和表3-2列举了世界主要国家与地区的乙烯生产能力。烃类热裂解制乙烯的生产工艺主要为原料烃的热裂解和裂解产物分离。本章将分别予以讨论。裂解汽油热裂解预分馏（急冷）原料净化（脱酸、脱水、脱炔）分离精馏分离系统深冷压缩制冷系统

3、三烯分离部分反应部分芳烃裂解气热裂解工艺总流程化学反应：反应规律、反应机理、热力学与动力学分析工艺参数和操作指标：原料性质及评价、裂解温度、烃分压、停留时间、裂解深度工艺过程：管式裂解炉热裂解反应部分的学习内容3.1热裂解过程的化学反应3.1.1烃类裂解反应规律3.1.1.1烷烃脱氢反应：CnH2n+2CnH2n+H2（C—H键断裂）断链反应：CnH2n+2CmH2m+CkH2k+2m＋k=n相同烷烃断链比脱氢容易碳链越长越易裂解断链是不可逆过程，脱氢是可逆过程在分子两端断链的优势大乙烷不发生断链反应，只发生脱氢反应生成乙烯，甲烷在一般裂解温度下不发生变化主要产物：氢、

4、甲烷、乙烯、丙烯特点:生产乙烯、丙烯的理想原料正构烷烃裂解规律比正构烷烃容易裂解或脱氢脱氢能力与分子结构有关，难易顺序为叔氢＞仲氢＞伯氢随着碳原子数的增加，异构烷烃与正构烷烃裂解所得乙烯和丙烯收率的差异减小异构烷烃裂解规律主要产物：氢、甲烷、乙烯、丙烯、C4烯烃特点:异构烷烃裂解所得乙烯、丙烯收率远较正构烷裂解所得收率低，而氢、甲烷、C4及C4以上烯烃收率较高异构烷烃断链反应在β位生成烯烃无β位难裂解脱氢反应生成二烯烃和炔烃岐化反应生成不同烃分子（烷烃、烯烃、炔烃）双烯合成反应二烯烃与烯烃生成环烯烃，再脱氢生成芳烃芳构化反应C6以上烯烃脱氢生成芳烃3.1.1.2烯烃的裂

5、解反应及反应规律主要产物：乙烯、丙烯、丁二烯；环烯烃特点：烯烃在反应中生成小分子烯烃的裂解是不希望发生的，需要控制烯烃裂解裂解反应包括：断链开环反应脱氢反应侧链断裂开环脱氢3.1.1.3环烷烃的裂解反应及反应规律主要产物：单环烷烃生成乙烯、丁二烯、单环芳烃多环烷烃生成C4以上烯烃、单环芳烃环烷烃的裂解反应侧链烷基断裂比开环容易脱氢生成芳烃优于开环生成烯烃五环比六环烷烃难裂解比链烷烃更易于生成焦油，产生结焦环烷烃的裂解反应规律烷基芳烃的侧链脱烷基反应或断键反应环烷基芳烃的脱氢和异构脱氢反应芳烃缩合反应产物：多环芳烃，焦特点：不宜做裂解原料3.1.1.4芳烃的裂解反应及反应

6、规律Ar-CkH2k+1+CmH2mArH+CnH2nAr-CnH2n+1Ar-CnH2n+1Ar-CnH2n-1+H2++R31R4HRR2芳烃缩合反应各种烃在高温下不稳定900-1000℃以上经过炔烃中间阶段而生碳；500-900℃经过芳烃中间阶段而结焦。生碳结焦是典型的连串反应单环或少环芳烃3.1.1.5裂解过程的结焦生碳反应固体沥青质多环芳烃稠环芳烃液体焦油焦炭形成过程不同:烯烃经过炔烃中间阶段而生碳；经过芳烃中间阶段而结焦氢含量不同:碳几乎不含氢，焦含有微量氢（0.1-0.3％）焦和碳的区别正构烷烃在各族烃中最利于乙烯、丙烯的生成。大分子烯烃裂解为乙烯和丙烯环

7、烷烃生成芳烃的反应优于生成单烯烃的反应。无烷基的芳烃基本上不易裂解为烯烃，有烷基的芳烃，主要是烷基发生断碳键和脱氢反应，有结焦的倾向正烷烃>异烷烃>环烷烃（六碳环>五碳环）>芳烃3.1.1.6各族烃裂解生成乙烯、丙烯能力的规律一次反应和二次反应：一次反应：由原料经高温裂解生成目的产物乙烯、丙烯的反应（主要指脱氢和断链反应），这是希望发生的反应，在确定工艺条件、设计和生产操作中要千方百计设法促使一次反应的充分进行。二次反应：由一次反应生成的产物乙烯、丙烯出发进一步反应，直至生成焦、碳的反应，消耗目的产物乙烯、丙烯，不希望发生。二次反应的危害