石油烃裂解生产低分子烯烃原理

1、第一章 石油烃裂解第一章 石油烃裂解-4.1课题：石油烃裂解生产低分子烯烃原理授课内容：石油烃裂解主要原料及来源石油烃裂解生产低分子烯烃原理学问目标：了解国内外乙烯生产现状及主要生产方法了解石油烃裂解的主要原料、来源及特点把握石油烃热裂解反响类型和特点力量目标：分析和推断石油烃裂解主要反响类型及特点分析和推断石油烃裂解产物分布及规律思考与练习：什么是一次反响、二次反响？如何对石油烃裂解生产低分子烯烃原料进展选择授课班级：授课时间：年编号： No.4月日第一章 石油烃热裂解烃类化合物在高温下不稳定，简洁发生碳链断裂和脱氢等反响。石油烃热裂解绝空气和高温条件下，使大分子的烃类发生断链和脱氢等反响，

2、以制取低级烯烃的过程。的主要手段，因而乙烯装置力量的大小实际反映了一个国家有机化学工业的进展水平。2022 1 亿吨到达了 11290.5/10387中在欧美兴旺国家。随着世界经济的复苏，乙烯需求增速渐渐加快，年均增速到达 4.3%，202213346动手查资料：查资料了解中国现有乙烯装置有多少？生产力量和技术水平如何？40 多年的进展历史，60 年月初我国第一套乙烯装置在兰州化工厂建成投产，多年来，我国乙烯工业进展很快，乙烯产量逐年上升，2022 年乙烯生产力量到达773/20221600动手查资料：查资料了解中国现有乙烯装置有多少？生产力量和技术水平如何？ 20222022 44.76.8

3、202211.1202263.2。20222022 GDP 7.2%为基准的弹性系数测算，乙烯需求推测可见11。2022年2022年20222022年2022年2022年生产力量万吨/年888.514002022当量需求当量需求(万吨/年)18502500-26003700-4100自给率(%)485653.8544811 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 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。第一节 乙烯的生产方法法。一、管式炉裂解技术稀释蒸汽，故也称为蒸汽裂解技术。二、催化裂解技术品收率。据俄罗斯有机合成争辩院对

4、催化裂解和蒸汽裂解的技术经济比较 烯和丙烯生产本钱比蒸汽裂解低10131530%。催化裂解技术具有的优点，使其成为改进裂解过程最有前途的工艺技术之一。三、合成气制乙烯MTOMTO 合成路线，是以自然气或煤为主要原料，先生产合成气，合成气再转化为甲醇，然后由甲醇生产烯烃的路线，完全不依靠于石油。在石油日益短缺的21 世纪有望成为生产烯烃的重要路线。承受 MTO 工艺可对现有的石脑油裂解制乙烯装置进展扩能改造。由于MTO 工艺对低级烯烃具有极高的选择性，烷烃的生成量极低，可以格外简洁分别出化学级乙烯和丙烯， 因此可在现有乙烯工厂的根底上提高乙烯生产力量30%左右。到目前为止，世界乙烯 95%都是由

5、管式炉蒸汽热裂解技术生产的，其它工艺路线由于少有常年运行的工业化生产装置。所以本章主要介绍石油烃热裂解生产乙烯的技术。其次节 石油烃热裂解的原料一、裂解原料来源和种类裂解原料的来源主要有两个方面，一是自然气加工厂的轻烃，如乙烷、丙烷、丁烷等， 二是炼油厂的加工产品，如炼厂气、石脑油、柴油、重油等，以及炼油厂二次加工油，如加02二、合理选择裂解原料60%80%。因此，原料选择正确与否对于降低本钱有着打算性的意义。主要考虑以下几方面：石油和自然气的供给状况和价格 主要是乙烷 分别高达 82%、73%和 73%，剩余局部主要以粗柴油和石脑油为原料；亚洲、拉美、和欧洲的乙烯生产商则主要以石脑油作为裂解

6、的原料，分别占86%、70%64%。以美国为例，70 年月初，大局部裂解原料是以轻质烃乙烷或丙烷为原料，主要是由于美国有丰富的湿性自然气资源，富含轻质烷烃。70 年月后期，由于自然气资源日益削减 油价格的增长高于自然气平均价格的增长，绝大多数乙烯装置又转向以自然气为原料。 90 年月，提高了汽油质量要求，使原来用于催化重整的石脑油又成为乙烯裂解的原料。由上可见，石油和自然气的供给状况和价格对乙烯装置原料的选择影响很大。原料对能耗的影响使用重质原料的乙烯装置能耗远远大于轻质原料低，假设乙烷原料的能耗为 1，则丙烷、石脑油和柴油的能耗分别是 1.23、1.52、1.84。美国比较了乙烯装置的生产本

7、钱，乙烷生产乙烯的本钱为270 美元/671 美元/吨。原料对装置投资的影响在乙烯生产中，承受不同的原料建厂，投资差异很大。承受乙烷、丙烷原料，由于烯烃收率高，副产品很少，工艺较简洁，相应地投资较少。重质原料的乙烯收率低，原料消耗定额大幅度提高，用减压柴油作原料是用乙烷的3.9 倍，装置炉区较大，副产品数量大，分别较简单，则投资也较大。随着国际上原料供求的变化，原料的价格也经常波动。因此，近来设计的乙烯装置， 7 AE 炉为毫秒炉，G、H SW SW 炉可投石脑油，五台MSF 炉可投乙烷或丙烷、石脑油、轻柴油。但裂解炉可裂解原料的范围越宽，相应炉子的投资也会越大。副产物的综合利用裂解副产物约占

8、整个产品组成的 60%80%，对其进展有效的利用，可使乙烯本钱降低1/3或更多。综合考虑，由于这些也是原料选择的特别重要因素。增加。第三节 石油烃热裂解的生产原理 下裂解，不仅原料发生多种反响，生成物也能连续反响，其中既有平行反响又有连串反响， 包括脱氢、断链、异构化、脱氢环化、脱烷基、聚合、缩合、结焦等反响过程。因此，烃类裂解过程的化学变化是格外错综简单的，生成的产物也多达数十种甚至上百种。见图11。环烷烃环烷烃环烯烃中等分子烯烃叠合烯烃二烯烃较大分子的烯烃乙烯、丙烯芳烃稠环烃焦中等分子烷烃甲烷乙炔碳图图11裂解过程中局部化学变化由图 11 可见，要全面描述这样一个格外简单的反响过程是很困难

9、的，所以人们依据反响的前后挨次，将它们简化归类分为一次反响和二次反响。一、烃类裂解的一次反响所谓一次反响是指生成目的产物乙烯、丙烯等低级烯烃为主的反响。烷烃裂解的一次反响断链反响断链反响是 C-C 链断裂反响，反响后产物有两个，一个是烷烃，一个是烯烃，其碳原2子数都比原料烷烃削减。其通式为：Cm+nH2(m+n)+2CnH2n+CmH2m+2脱氢反响2脱氢反响是C-H 链断裂的反响，生成的产物是碳原子数与原料烷烃一样的烯烃和氢气。其通式为：CHCH +Hn 2n+2n 2n2环烷烃的断链开环反响CC 开环与脱氢反响，生成乙烯、丁烯和丁二烯等烃类。以环己烷为例，断链反响：2C H36C H C

10、H H24462C HC H244833 C H H24622C HC H4626属于一次反响。芳烃的断侧链反响芳烃的热稳定性很高，一般状况下，芳香烃不易发生断裂。所以由苯裂解生成乙烯的可能性微小。但烷基芳烃可以断侧链生成低级烷烃、烯烃和苯。烯烃的断链反响常减压车间的直馏馏份中一般不含烯烃，但二次加工的馏份油中可能含有烯烃。大分子烯烃在热裂解温度下能发生断链反响，生成小分子的烯烃。例如： 5C HC H +C H例如： 5103624二、烃类裂解的二次反响生碳或结焦的反响。 分子量的烯烃如乙烯、丙烯、丁二烯、异丁烯、戊烯等，氢和甲烷在裂解温度下很稳定，而烯烃则可以连续反响。主要的二次反响有：低

11、分子烯烃脱氢反响C HC H+H24222C HC H+H36342C HC H+H48462二烯烃叠合芳构化反响2C HC H+H24462C H+C HC H+2H2446662结焦反响烃的生焦反响，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响而形成多环芳烃，它们连续发生多阶段的脱氢缩合反响生成稠环芳烃，最终生成焦炭。烯烃H芳烃H多环芳烃H稠环芳烃H焦除烯烃外，环烷烃脱氢生成的芳烃和原料中含有的芳烃都可以脱氢发生结焦反响。生碳反响分步进展的。如乙烯脱氢先生成乙炔，再由乙炔脱氢生成碳。CH =CHCHCH2C+H222因此，实际上生碳反响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。结焦和生碳过程二者机理不同，结焦是在较低温度下(927)通过芳烃缩合而成，生碳是在较高温度下(927)，通过生成乙炔的中间阶段，脱氢为稠合的碳原子。由此可以看出，一次反响是生产的目的，而二次反响既造成烯烃的损失，铺张原料又 会生碳或结焦，致使设备或管道堵塞，影响正常生产，所以是不期望发生的。因此，无论在选取工艺条件或进展设计，都要尽力促进一次反响，千方百计地抑制二次反响。另外从以上争辩，可以归纳各族烃类的热裂解反响的大致规律：种差异就削减。环烷烃在通常裂解条件下，环烷烃脱氢生成芳烃的反响优于断链开环生成单烯烃的反响。含环烷烃多的原料，