石油化工炼制的裂解反应范文

1、裂解工艺条件

为了使裂解反应能获得尽可能多的乙烯、丙烯等目的产物，尽量抑制生成炭的二次反应发生，必须选择裂解的最佳工艺条件。

1.1裂解温度与停留时间。综合热力学和动力学因素，在792～1107℃的范围内，温度越高，越有利于生成乙烯而不利于生成焦炭，但反应温度不能过高。与温度相应的另一个重要的条件就是停留时间。

1.2裂解压强和稀释剂。脱氢和断链反应是体积增大的反应。从化学平衡的角度来看，显然，反应时压强低一些有利于多产乙烯。从动力学角度讲，裂解是单分子反应，反应级数低；聚合缩合等生炭反应是多分子反应，反应级数高，因此降低压强有利于提高乙烯的产率。但在实际生产中，减压是不易实现的，特别是万一漏进空气容易发生危险。因此通常采用略高于大气压的压强。同时加入水蒸气作为稀释剂以降低分压。由此看来，对于裂解反应，必须创造高温、快速的反应条件。在操作中，要使原料气的温度很快上升到反应所需温度，经过短时间反应，又很快把裂解气降温以终止反应。高温、快速、骤冷就是热裂解反应的基本特点。

2、裂解炉与裂解流程

裂解炉的种类很多，目前有90％以上的裂解炉采用管式炉。管式炉是由许多合金钢管组成，管内通入烃类原料和水蒸气，管外烧火加热，热量通过管壁迅速传递给管内物料，而使烃类原料在高温下发生裂解。裂解炉辐射段炉管单排垂直排布，烧嘴轴线与辐射段裂解炉管轴线平行，烧嘴工作时，火焰的方向是朝下的，故称倒火焰。它的内侧壁呈倒梯台形，故称倒梯台形。对流段炉管是水平的，原料油先经对流段预热，然后按1、2、3…顺序向中间集中。反应后的产品集中于急冷热交换器。迅速降温至550℃左右，进入急冷器3与喷入的急冷油接触。降温后的油品进入汽油精馏塔4，气体与裂解汽油从汽油精馏塔顶排出。经冷却、冷凝后，进入油水分离器5。裂解气从分离器顶部送走，下层是冷凝水，可用来生产蒸汽，供裂解时作稀释剂循环使用。中间是裂解汽油，一部分进一步加工以提取芳烃，另一部分返回汽油精馏塔作为回流液。从汽油精馏塔底排出的是裂解重油，经冷却后一部分作为产品(燃料油)，一部分作为急冷油循环使用。

3、裂解气的净化和深冷分离

裂解气是多组分的混合物，它们主要是氢、甲烷、乙烯、丙烯、丁烯、丁烷、戊烯、戊烷以及大分子烃等。部分裂解产物中还有一氧化碳、二氧化碳、乙炔等。它们的含量随裂解原料和裂解条件不同而异。

3.1裂解气预处理。裂解气中所含的水分、一氧化碳、二氧化碳、硫化物、炔烃等，是制冷的有害杂质，也是乙烯、丙烯等在二次加工时，对催化剂有毒害作用的物质。其中水分及二氧化碳在低温时会凝成固体，将管路堵塞；炔烃易聚合，妨碍压缩；一氧化碳、硫化物将使加氢催化剂中毒。因此，这些杂质应设法除掉。

3.2制冷。制冷的目的是使除氢气以外的气体液化，然后把液态组分用精馏方法进行分离。制冷是根据压缩气体在绝热膨胀时温度降低的原理，利用机械能获得低温的过程。为了分离裂解气，常采用乙烯一丙烯复叠制冷的方法先使丙烯在一定压力下，用冷水冷却使之液化，液化的丙烯在复叠换热器中向乙烯供冷，使乙烯液化。液化的乙烯在换热器1中可使物料冷却到-100℃左右而液化。

3.3精馏分离。精馏分离是利用各组分的沸点不同进行分离的操作。一般大型工厂采用的压强为2.8～4.2MPa，相应的温度为-70～-100℃。在这个压强和温度下，除H2以外所有的烃类都液化，然后再在不同的压强和温度下通过精馏逐个分离。分离的次序是按各组分沸点的高低顺序：先把不同碳原子的烃分开，再把相同碳原子数的烯烃和烷烃分开。从塔顶分离出丙烷，将丙烷及比丙烷更轻的组分与C4馏分及比C4馏分更重的组分进行分离的塔，称脱丙烷塔，简称脱丙塔。

作者：史乘忠单位：大庆油田试油试采分公司试验大队