烃类热裂解制乙烯的反应机理

生产工艺条件的确定承担院校

天津职业大学职业教育应用化工技术专业教学资源库《乙烯生产操作与控制》课程任务一

烃类热裂解制乙烯热力学和动力学分析承担院校

天津职业大学职业教育应用化工技术专业教学资源库《乙烯生产操作与控制》课程1.岗位单元操作原理及反应机理天津职业大学1.1烃类热裂解的反应机理

烃类热裂解时发生的基元反应大部分遵循自由基反应机理，为自由基反应。链终止链引发链增长1.岗位单元操作原理及反应机理天津职业大学1.1烃类热裂解的反应机理一次反应：

烃类裂解是指烃在高温下（600~800℃）发生碳氢键和碳碳键的断裂，一般可分为一次反应和二次反应。由原料烃类热裂解生成乙烯和丙烯的反应。是生成目标产物的反应。常见原料：烷烃、芳烃、烯烃等。二次反应：

即由一次反应生成的乙烯、丙烯进一步反应生成各种产物，甚至最后生成焦或碳。是我们不希望发生的副反应。1.岗位单元操作原理及反应机理天津职业大学1.1烃类热裂解的反应机理（一）烃类裂解的一次反应1.链烷烃裂解的一次反应链烷烃裂解的一次反应主要有二：

（1）脱氢反应这是碳氢键的断裂反应，生成碳原子数相同的烯烃和氢，其通式如下：

CnH2n+2CnH2n+H2

（2）断链反应这是碳碳键断裂反应，反应产物是碳原子数较少的烷烃和烯烃，其通式为

R—CH2—CH2—R＇R—CH=CH2+R＇H1.岗位单元操作原理及反应机理天津职业大学1.1烃类热裂解的反应机理（一）烃类裂解的一次反应2．环烷烃裂解的一次反应原料中的环烷烃可以发生断链和脱氢反应，生成乙烯、丁烯、丁二烯、芳烃等。例如环己烷裂解:C6H12C2H4+C4H8C2H4+C4H6+H2C4H6+C2H63/2C4H6+3/2H2C6H12C6H6+3H21.岗位单元操作原理及反应机理天津职业大学1.1烃类热裂解的反应机理

烯烃在裂解条件下，可以分解生成较小分子的烯烃或二烯烃。例如戊烯可以按下式分解

C2H4+C3H6C5H10

C4H6+CH4

裂解的结果，可以增加乙烯、丙烯收率。此反应在热力学上是有利的。丙烯裂解主要产物是乙烯和甲烷。（二）烃类裂解的二次反应

1.烯烃的裂解1.岗位单元操作原理及反应机理天津职业大学1.1烃类热裂解的反应机理（二）烃类裂解的二次反应烯烃可以加氢成饱和的烷烃，例如：

C2H4+H2C2H6

反应温度低时，有利于加氢平衡。烯烃也可以进一步脱氢生成二烯烃和炔烃，例如：

C2H4C2H2+H2CH3CH=CH2CH3C≡CH+H2CH3CH2CH=CH2CH2=CH—CH=CH2+H2

从热力学分析，烯烃的脱氢反应比烷烃的脱氢反应推动力更小，故需要更高的温度。

2.加氢和脱氢1.岗位单元操作原理及反应机理天津职业大学1.1烃类热裂解的反应机理（二）烃类裂解的二次反应

3．烃的分解生碳反应在较高温度下，低分子烷烃、烯烃都可能分解为碳和氢。例如：

C2H22C+H2C2H42C+2H2C2H62C+3H2生成炭的过程：-H-H-H-H1.岗位单元操作原理及反应机理天津职业大学1.1烃类热裂解的反应机理（二）烃类裂解的二次反应

烯烃能发生缩合、聚合、环化等反应，生成较大分子烯、二烯和芳香烃。如环化C2H4+C4H62H2+苯聚合2C2H4C