化学工艺学有机化工反应单元工艺.pptx

第一节 烃类热裂解 一、概述 1、定义： 裂解又称裂化，指有机化合物受热分解和缩合生成相对分子质量不同的产品的过程。 2、分类： （1）有否使用催化剂：可分为热裂化和催化裂化两大类; （2）存在介质不同：可分为加氢裂化、氧化裂化、加氨裂化和蒸汽裂化。 ;3、应用 （1）烃类热裂化用来生产低级烯烃 （2）氧化裂化用于甲烷制乙炔，重质烃制取混合烯烃、汽油、柴油和合成气等； （3）加氢裂化用于重质油制轻质燃料油、煤制人造天然气； （4）加氨裂化，如酯类加氨生成腈； （5）有机酸酯经裂解生成酸、酮和醇； （6）由卤烷经热裂解可制得卤代烯烃。 ;4、烃类热裂解工艺综述 （1）原料 轻质烃：如天然气、炼厂气、轻油、柴油等 重质烃： 如重油、原油闪蒸馏分油等 （2）裂解 99%以上采用管式炉，裂解后要用急冷换热器 （3）分离 a.净化：除去对后续分离工序有害杂质，如酸性气 体（H2S和CO2），炔烃和水分等。 b.分离：首先将C5以下各种烷烃和烯烃分出，然后 采用深冷分离方法在－100℃以下将低级烯 烃用精馏方法逐个分离，这种分离方法能 耗相当的大，需考虑节能问题。 ;（4）其他裂解方法和分离方法 a.裂解 裂解重质油的蓄热炉法和砂子炉法，规模不大 b.分离 除采用深冷分离方法外，还有吸收（精馏）法，吸附法和络合分离法等。 ;（5）管式炉热裂解的技术进步 a、原料多样化：随着催化裂化技术的进步，原料逐 步向重质化方向延伸、扩大了原料来源； b、裂解方式多样化：发展了过热水蒸气法、部分 氧化法、加氢裂化法和催化裂化法，提高了原 料的转化率和选择性； c、裂解炉炉型不断更新：为提高裂解温度，缩短 停留时间以提高低级烯烃产率，已发展5种比较 先进的裂解炉炉型； d、废热锅炉（急冷换热器??多样化、高效化； e、能量回收更趋合理;二、烃类热裂解原理1.烃类的热裂解反应 烃类热裂解的过程十分复杂，按反应进行的先后 顺序，分为一次反应和二次反应： 一次反应：由原料烃类热裂解生成乙烯和丙烯等低级 烯烃的反应。 二次反应：由一次反应生成的低级烯烃进一步反应生 成多种产物，直至最后生成焦或碳的反应。 在烃类热裂???中应设法加以控制二次反应。 ;有机化工反应单元工艺 ——烃类热裂解;（1） 烷烃热裂解的一次反应 1.脱氢反应： 2.断链反应： ;断键规律：（用键能大小来判断） a.同碳原子数的烷烃，C-H键能大于C-C键能，故断 链比脱氢容易； b.烷烃的相对稳定性随碳原子数的增大而降低，因 此分子量大的烷烃比分子量小的容易裂解； c.烷烃中叔氢最易脱去，仲氢次之，伯氢最难； d.带支链C-C键或C-H键，较直链的键能小，因此支 链烃容易断链或脱氢； e.低分子量烷烃的C-C键在分子两端断链比在中央断 链容易，较大分子的烷烃则易在中央断裂。 ;（2） 环烷烃热裂解的一次反应 环烷烃发生断链和脱氢反应，生成乙烯、丁烯、丁二烯和芳烃等烃类。 断键规律： a. 带有侧链的环烷烃，首先进行脱烷基反应，若为 长链，则先在侧链中央的C-C链断裂，并一直进 行到侧链全部与环断裂为止，然后残存的环再进 一步裂解，裂解产物是烷烃和烯烃等。 b. 五元碳环比六元环稳定，较难断裂。 c. 由于伴有脱氢反应，有些碳环（如六元碳环）可 转化为芳烃； ;（3）芳烃热裂解的一次反应 在一般的裂解温度下不易发生芳烃开环反应，但 会发生芳烃脱氢缩合、侧链断裂和脱氢反应。 1.脱氢缩合： 2.断侧链反应： 3.脱氢反应： ;（4） 烯烃热裂解的一次反应 1.断链产物为烯烃 2.脱氢产物为二烯烃 ;（5） 热裂解规律总结 1.直链烷烃易得乙烯、丙烯等低级烯烃，相