烃类热裂解制乙烯
乙烯生产过程的分析
乙烯生产过程的分析乙烯是一种重要的有机化工原料，广泛应用于塑料、纺织品、橡胶等行业。
其生产过程涉及到石油、天然气等能源资源的开采和转化。
以下是对乙烯生产过程的分析。
乙烯的生产主要有两种方法，即石油乙烯法和煤制乙烯法。
石油乙烯法是最常用的方法，占据了乙烯总产量的绝大部分。
石油乙烯法：1.石油提炼：石油经过蒸馏和裂解等工艺，将较低碳数的烃类原料，如液体石脑油和重质油，通过热裂解进一步分解为乙烯。
2.裂解过程：裂解是将高碳数的烃类分子链断裂为低碳数的烃类分子的过程。
常用的裂解方法包括热裂解、催化裂化和高压裂解等。
其中，最常见的是热裂解，其原理是通过高温和催化剂的作用，将较长的碳链分子断裂为较短的碳链分子，生成乙烯。
3.分离：裂解后的产物主要是一种混合物，包含有机化合物和杂质。
需要通过精馏等方式将乙烯与其它有机化合物、杂质进行有效地分离。
4.提纯：通过进一步的净化处理，将乙烯纯度提高到符合工业标准的要求，以便后续的加工和应用。
煤制乙烯法：1.煤气化：将煤炭在高温下进行气化反应，生成合成气，该气体主要由一氧化碳和氢气组成。
2.气相催化转化：将合成气通过合成催化剂，通过气相催化转化，将一部分一氧化碳转化为一氧化碳和二氧化碳，进一步生成乙烯。
3.分离和提纯：将乙烯与其它成分进行有效地分离和提纯，得到纯度符合工业标准的乙烯。
1.原料供应：乙烯的生产需要大量的石油或煤作为原料，因此需要确保原料供应的稳定性和充足性。
2.能源消耗：乙烯的制备过程需要大量的能源支持，如热能和电能。
因此，需要考虑节能措施，并寻找替代能源以降低生产成本和环境影响。
3.催化剂性能：裂解和转化过程中使用的催化剂对反应效率和产物纯度有重要影响。
需要研发和选择性能优良的催化剂。
4.产品处理和利用：乙烯生产过程中，产生的废水、废气和固体废物需要进行处理和利用，以确保环境友好和资源的可持续利用。
总结而言，乙烯的生产过程涵盖了原料供应、裂解和转化、分离和提纯等多个环节。
乙烯生产原理
乙烯生产原理
乙烯是一种重要的有机化工原料，广泛用于合成塑料、橡胶和其他化学品。
乙烯的生产主要通过石化工艺来进行。
乙烯的主要生产方法是通过蒸汽裂解石油原料。
首先，将石油原料（如石脑油、裂解气油）在高温下进入裂解炉，通过热解反应将其分解为乙烯、丙烯和其他烃类。
这个过程主要是在800-900℃的温度下进行，通常需要添加催化剂来加速反应速率。
裂解反应产生的气体混合物被引入分离列，通过冷却和压缩来分离乙烯和丙烯。
在这个阶段，还会通过脱乙烯和补充材料，将乙烯的纯度提高到98％以上。
分离列最终将纯净的乙烯产物送入储罐中，以备后续的加工和销售。
除了蒸汽裂解法，乙烯还可以通过其他方法生产。
例如，乙醇通过脱水反应可以产生乙烯。
此外，乙烷也可以通过催化氧化反应得到乙烯。
这些方法在工业中使用较少，主要是因为裂解法的成本更低，产量更高。
乙烯是一种非常重要的化工原料，广泛应用于塑料工业、橡胶工业以及其他化学品的生产中。
通过蒸汽裂解石油原料以及其他一些方法，可以高效地生产乙烯，满足市场需求。
裂解(裂化)工艺简介
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（二）停留时间
1. 停留时间 指裂解原料由进
入裂解辐射管到离 开裂解辐射管所经 过的时间。
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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:
C6H12 C6H12
C2H4 + C4H8 C2H4 + C4H6+H2 C4H6 + C2H6 3/2C4H6 + 3/2H2
C6H6+3H2
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（二）烃类裂解的二次反应
所谓二次反应是在裂解反应条件下，一次反应生成的烯 烃都可以继续反应，转化成新的产物。
裂解(乙烯)工艺简介
第一节 概述 第二节 烃类热裂解 第三节 烃类裂解工艺过程 第四节 裂解气的净化与分离
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第一节 概述
石油化学工业的发展，促进了国民经济的巨大进步。乙烯、 丙烯、丁二烯（三烯）、苯、甲苯、二甲苯（三苯）等是石油 化工最基本的原料，是生产各种重要的有机化工产品的基础。 所以生产“三烯”、“三苯”的乙烯装置是石油化学工业的龙 头，它的生产规模、产量、和技术标志着一个国家石油化学工 业的发展水平。
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3. 水蒸汽作为稀释剂的优点 （1）易于从裂解气中分离； （2）水蒸气热容大，使系统有较大“热惯性”，可
以稳定裂解温度，保护炉管； （3）可脱除炉管的部分结焦，延长运转周期； （4）减轻了炉管中铁和镍对烃类气体分解生碳的催
化作用； （5）可以抑制原料中的硫对合金钢管的腐蚀。
乙烯生产方法选择—烃类热裂解制乙烯
任务二 烃类热裂解制乙烯
1、原料加热及反应系统
由原料罐区来的石脑油等原料换热后，与DS (180℃， 0. 55MPa)按相应的油汽比混合进入裂解 炉对流段加热后进入辐射段。
物料在辐射段炉管内迅速升温进行裂解反应(以控 制辐射炉管出口温度COT的方式控制裂解深度， COT大约为800~900℃)。裂解气出口温度COT通 过调节每组炉管的烃进料量来控制，要求高于裂 解气的露点(裂解气中重组分的露点)，若低于露点 温度，则裂解气中的较重组分有一部分会冷凝， 凝结的油雾黏附在急冷换热器管壁上形成流动缓 慢的油膜，既影响传热，又容易发生二次反应。
任务二 烃类热裂解制乙烯
4、水急冷和稀释水蒸气系统
油冷塔顶的裂解气，通过和水冷塔中的循环 急冷水进行直接接触进行冷却和部分冷凝， 温度冷却至28℃，水冷塔的塔顶裂解气被送 到裂解气压缩工段。
任务二 烃类热裂解制乙烯
4、水急冷和稀释水蒸气系统
急冷水和稀释水蒸气系统的生产目的是用水 将裂解气继续降温到40°C左右，将裂解气 中所含的稀释蒸汽冷凝下来，并将油洗时没 有冷凝下来的一部分轻质油也冷凝下来，同 时也可回收部分热量。稀释蒸汽发生器接收 工艺水，发生稀释蒸汽送往裂解炉管，作为 裂解炉进料的稀释蒸汽，降低原料裂解中烃 分压。
任务二 烃类热裂解制乙烯
二.世界乙烯原料情况
平均下来石脑油是最主要的，占了43%，排 第二名是乙烷占36%。但是具体到各国或地 区的情况却不同。欧洲、中国、日本一样主 要采用石脑油作原料。
任务二 烃类热裂解制乙烯
二.世界乙烯原料情况
典型的是西欧乙烯71%来自石脑油，来自轻 烃和LPG的各占11%仅7%来自乙烷。而美 国恰恰相反，主要使用乙烷作原料。它的乙 烯52%来自乙烷，22%来自轻烃5%来自石 脑油。
(完整版)第三章作业和参考答案解析
1. 什么是烃类热裂解？答：烃类的热裂解是将石油系烃类燃料（天然气、炼厂气、轻油、柴油、重油等）经高温作用，使烃类分子发生碳链断裂或脱氢反应，生成相对分子质量较小的烯烃、烷烃和其他相对分子质量不同的轻质和重质烃类。
2.烃类热裂解制乙烯可以分为哪两大部分？答：烃类热裂制乙烯的生产工艺可以分为原料烃的热裂解、裂解产物的分离两部分。
3. 在烃类热裂解系统内，什么是一次反应？什么是二次反应？答：一次反应是指原料烃裂解（脱氢和断链），生成目的产物乙烯、丙烯等低级烯烃的反应，是应促使其充分进行的反应；二次反应则是指一次反应产物（乙烯、丙烯等）继续发生的后续反应，生成分子量较大的液体产物以至结焦生炭的反应，是尽可能抑制其进行的反应。
4. 用来评价裂解燃料性质的4个指标是什么？答：评价裂解燃料性质的4个指标如下：（1）族组成—PONA值，PONA值是一个表征各种液体原料裂解性能的有实用价值的参数。
P—烷烃（Paraffin）； O—烯烃（Olefin）；N—环烷烃（Naphtene）；A—芳烃（Aromatics）。
（2）氢含量，根据氢含量既可判断该原料可能达到的裂解深度，也可评价该原料裂解所得C4和C4以下轻烃的收率。
氢含量可以用裂解原料中所含氢的质量百分数表示，也可以用裂解原料中C 与H的质量比（称为碳氢比）表示。
（3）特性因数—K，K是表示烃类和石油馏分化学性质的一种参数。
K值以烷烃最高，环烷烃次之，芳烃最低，它反映了烃的氢饱和程度。
（4）关联指数—BMCI值，BMCI值是表示油品芳烃含量的指数。
关联指数愈大，则表示油品的芳烃含量愈高。
5. 温度和停留时间如何影响裂解反应结果？答：（1）高温：从裂解反应的化学平衡角度，提高裂解温度有利于生成乙烯的反应，并相对减少乙烯消失的反应，因而有利于提高裂解的选择性；根据裂解反应的动力学，提高温度有利于提高一次反应对二次反应的相对速度，提高乙烯收率。
（2）短停留时间：从化学平衡的角度：如使裂解反应进行到平衡，由于二次反应的发生，所得烯烃很少，最后生成大量的氢和碳。
简述烃类热裂解法生产乙烯工艺流程
简述烃类热裂解法生产乙烯工艺流程英文回答：Ethylene is an important chemical compound that is widely used in various industries, such as plastics, rubber, and textiles. One of the methods to produce ethylene is through the thermal cracking of hydrocarbons, whichinvolves breaking down larger hydrocarbon molecules into smaller ones. This process is commonly known as pyrolysisor thermal cracking.The process of producing ethylene through thermal cracking typically involves the following steps:1. Feedstock selection: The choice of feedstock is crucial in determining the quality and yield of ethylene. Common feedstocks include ethane, propane, and naphtha. These feedstocks are usually obtained from crude oilrefining or natural gas processing.2. Preheating: The selected feedstock is preheated to a specific temperature to ensure efficient cracking. This is usually done in a furnace or a heat exchanger.3. Cracking: The preheated feedstock is then fed into a cracking furnace, where it is subjected to high temperatures (typically around 850-950°C) and low pressures. This promotes the thermal decomposition of hydrocarbon molecules, resulting in the formation of smaller molecules, including ethylene.4. Quenching: The cracked gases are rapidly cooled down by injecting a quenching agent, such as water or oil. This prevents further reactions and stabilizes the products.5. Separation: The mixture of cracked gases and quenching agent is then sent to a separation unit, where various separation techniques, such as distillation and fractionation, are employed to separate ethylene from other by-products and impurities.6. Purification: The separated ethylene is furtherpurified to remove any remaining impurities, such as water, sulfur compounds, and heavy hydrocarbons. This is usually done through processes like adsorption, absorption, or distillation.7. Storage and distribution: The purified ethylene is stored in tanks or pipelines and then distributed to various industries for further processing or use in the production of various products.In summary, the production of ethylene through thermal cracking involves selecting a suitable feedstock, preheating it, subjecting it to high temperatures and low pressures for cracking, quenching the cracked gases, separating and purifying the ethylene, and finally storing and distributing it.中文回答：烯烃是一种重要的化学化合物，在塑料、橡胶和纺织等各个行业广泛应用。
工艺流程—裂解炉生产乙烯
利用裂解炉生产乙烯热裂解特点：高温，吸热量大低烃分压，短停留时间，避免二次反应的发生反应产物是复杂的混合物热裂解的供热方式如下所示：直接供热法：工艺复杂，裂解气质量低，成本过高。
其裂解工艺一直没有很大发展！工业上烃类裂解生产乙烯的主要过程为：原料→热裂解→裂解气预处理（包括热量回收、净化、气体压缩等）→裂解气分离→产品乙烯、丙烯及联产物等。
一、原料烃组成对裂解结果的影响影响裂解结果的因素：原料特性；裂解工艺条件；裂解反应器型式；裂解方法等。
原料特性是最重要的影响因素！(一) 原料烃的族组成、含氢量、芳烃指数、特性因数裂解产物分布的影响1. 族组成（简称PONA值）定义：是指原料烃分子中所含各族烃的质量百分比P—烷族烃 N—环烷族烃O—烯族烃A—芳香族烃从表1-7作一比较，在管式裂解炉的裂解条件下，原料愈轻，乙烯收率愈高。
随着烃分子量增大，N+A含量增加，乙烯收率下降，液态裂解产物收率逐渐增加。
*包括乙烷循环裂解原料的PONA值常常被用来判断其是否适宜作裂解原料的重要依据。
表1-8介绍我国几个产地的轻柴油馏分族组成。
表1-8 我国常压轻柴油馏分族组成我国轻柴油作裂解原料是较理想的。
2. 原料氢组成定义：是指原料烃分子中氢原子的质量百分比，不包含溶解的H2烃类裂解过程也是氢在裂解产物中重新分配的过程。
原料含氢量对裂解产物分布的影响规律，大体上和PONA值的影响一致。
表1-9位各种烃和焦的含氢量比较。
表1-9 各种烃和焦的含氢量可以看出，碳原子数相同时，含氢量：烷烃＞环烷烃＞芳烃。
含氢量高的原料，裂解深度可深一些，产物中乙烯收率也高。
对重质烃类的裂解，按目前的技术水平，原料含氢量控制在大于13%（质量），气态产物的含氢量控制在18%（质量），液态产物含氢量控制在稍高于7～8%（质量）时，就容易结焦，阻塞炉管和急冷换热设备。
图1-3给出了不同含氢量原料裂解时产物收率。
从图中可以看出：含氢量 P＞N＞A 液体产物收率 P＜N＜A乙烯收率 P＞N＞A 容易结焦倾向 P＜N＜A3. 芳烃指数（BMCI）定义：BMCI=48640/TV+473.7×d15.615.6－456.8TV=(T10+ T30+ T50+ T70+ T90)/5TV—体积平均沸点，KT10、T30…—分别代表恩氏蒸馏馏出体积为10%，30%…时的温度，K基准：n-C6H14的BMCI=0芳烃的BMCI=100因此，BMCI值越小，乙烯收率越高，当BMCI﹤35时，才能做裂解原料。
石油烃裂解生产乙烯工艺简介
1. 石油烃热裂解的定义石油系原料包括天然气、炼厂气、石脑油、柴油、重油等，它们都是由烃类化合物组成。
烃类化合物在高温下不稳定，容易发生碳链断裂和脱氢等反应。
石油烃热裂解就是以石油烃为原料，利用石油烃在高温下不稳定、易分解的性质，在隔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应，以制取低级烯烃的过程。
石油烃热裂解的主要目的是生产乙烯，同时可得丙烯、丁二烯以及苯、甲苯和二甲苯等产品。
它们都是重要的基本有机原料，所以石油烃热裂解是有机化学工业获取基本有机原料的主要手段，因而乙烯装置能力的大小实际反映了一个国家有机化学工业的发展水平。
裂解能力的大小往往以乙烯的产量来衡量。
2. 乙烯的生产方法由于烯烃的化学性质很活泼，因此乙烯在自然界中独立存在的可能性很小。
制取乙烯的方法很多，但以管式炉裂解技术最为成熟，其它技术还有催化裂解、合成气制乙烯等多种方法。
（1）管式炉裂解技术反应器与加热炉融为一体，称为裂解炉。
原料在辐射炉管内流过，管外通过燃料燃烧的高温火焰、产生的烟道气、炉墙辐射加热将热量经辐射管管壁传给管内物料，裂解反应在管内高温下进行，管内无催化剂，也称为石油烃热裂解。
同时为降低烃分压，目前大多采用加入稀释蒸汽，故也称为蒸汽裂解技术。
（2）催化裂解技术催化裂解即烃类裂解反应在有催化剂存在下进行，可以降低反应温度，提高选择性和产品收率。
据俄罗斯有机合成研究院对催化裂解和蒸汽裂解的技术经济比较，认为催化裂解单位乙烯和丙烯生产成本比蒸汽裂解低10%左右，单位建设费用低13~15%，原料消耗降低10~20%，能耗降低30%。
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。
（3）合成气制乙烯（MTO）MTO合成路线，是以天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，完全不依赖于石油。
在石油日益短缺的21世纪有望成为生产烯烃的重要路线。
采用MTO工艺可对现有的石脑油裂解制乙烯装置进行扩能改造。