乙烯生产工艺条件的确定-烃类热裂解制乙烯热力学和动力学分析

生产工艺条件的确定任务一

烃类热裂解制乙烯热力学和动力学分析1.岗位单元操作原理及反应机理1.2岗位单元操作原理——吸收、解吸原料预热裂解炉急冷油/水系统裂解气压缩系统

预冷和干燥C2/C3分离C2加氢C1/C2

分离甲烷化乙烯分离乙烯制冷C3/C4分离C3加氢丙烯分离C4/C5分离汽油加氢1段C8/C9分离汽油加氢2段C5/C6分离工艺蒸汽系统碱洗系统丙烯制冷乙烯丙烯氢气加氢汽油C4馏分C5回裂解炉丙烷回裂解炉乙烷回裂解炉1.岗位单元操作原理及反应机理1.2岗位单元操作原理——吸收、解吸

工业上用吸收方法，先用乙醇胺吸收除去裂解气中的大部分酸性气体（称为粗脱），然后再用NaOH溶液吸收除去裂解气中少量的H2S和CO2（称为精脱），以使裂解气中的酸性气体含量满足要求。1.岗位单元操作原理及反应机理1.2岗位单元操作原理——吸收、解吸气体吸收的原理原料气A＋B吸收剂S尾气B(含微量A)溶液S+A吸收塔形成两相体系的方法引入一液相（吸收剂）各组分在吸收剂中溶解度不同。分离物系气体混合物传质原理1.岗位单元操作原理及反应机理1.2岗位单元操作原理——吸收、解吸吸收过程吸收过程：溶质溶解于吸收剂中逆流操作解吸过程：溶质从溶液中释放出并流操作气体吸收过程在吸收塔中进行。吸收解吸1.岗位单元操作原理及反应机理1.2岗位单元操作原理——吸收、解吸吸收剂选择的原则溶解度选择性挥发度黏度其它吸收剂对溶质组分的溶解度要大。吸收剂应对溶质组分有较大溶解度，而对混合气体中的其它组分溶解度甚微。吸收剂的蒸汽压要低，即挥发度要小。吸收剂在操作温度下的黏度要低。无毒、无腐蚀、不易燃易爆、不发泡、冰点低、价廉易得，且化学性质稳定。生产工艺条件的确定任务一

烃类热裂解制乙烯热力学和动力学分析1.岗位单元操作原理及反应机理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