第6章 烃类裂解及裂解气分离
Ⅲ、芳烃→无侧链芳烃基本上不易裂解为烯烃有侧链的芳 烃主要是侧链逐步断裂及脱氢，芳环则倾向于脱氢缩合生 成稠环芳烃，直至结焦
Ⅳ、烯烃→大分子的烯烃能裂解为乙烯、丙烯等低级烯 烃，烯烃脱氢生成二烯烃能进一步反应生成芳烃以及焦 裂解易难顺序为： 异构烷烃＞正构烷烃＞环烷烃(C6>C5)>芳烃
2.烃类裂解二次反应
CH2CH2CH2CH=CH2 + C5H12 C长侧链先在侧链中央断裂， 有侧链的环烷烃比无侧链的环烷烃裂解能得到较多的烯烃
Ⅱ、环烷烃脱氢生成芳烃比开环生成烯烃容易 Ⅲ、五碳环比六碳环较难裂解 Ⅳ、环烷烃比链烷烃更易生成焦油、产生焦炭
⑶芳香烃裂解
裂解气
再生载气
去深冷
加热炉
5.脱炔
• 乙炔、甲基乙炔、丙二烯 • 危害：炔烃影响乙烯和丙烯衍生物生产过程 影响催化剂寿命 恶化产品质量 形成不安全因素 产生不希望的副产品 • 要求：乙炔＜5×10-5 丙二烯＜5×10-5 • 脱炔方法：溶剂吸收、催化加氢
溶剂吸收法
• 吸收裂解气中的乙炔 • 同时回收一定量的乙炔 • 常用溶剂 二甲基甲酰胺（DMF）（图3-25） N-甲基吡咯烷酮（NMP） 丙酮 主要根据沸点和熔点及溶解量选择溶剂
3
2.操作条件的影响
⑴常用裂解指标 ⑵操作条件影响 Ⅰ、裂解温度(一次反应产物分布及对二次反应的竞争)
Ⅱ、停留时间(减少二次反应的发生，增加乙烯收率)
Ⅲ、压力(有利于提高一次反应平衡转化率，抑制二次反应)
Ⅳ、稀释剂、烃分压(高温不宜真空操作)
稀释剂降压(惰性气、水蒸汽)
优点 一般采用水蒸汽： ①水蒸汽热容大，稳定炉温 ②水蒸汽易于分离、价廉易得，抑制原料中硫对炉的腐蚀 ③对炉管壁的铁、镍氧化形成氧化膜，抑制生炭反应 ④高温下能与裂解管中积炭、焦反应，有一定的清焦作用 适宜的稀释比
冷凝蒸发器 乙烯压缩机 丙烯压缩机
蒸发器
冷凝器 冷却水
-102℃ 乙烯－丙烯复叠制冷循环
6.4.3.裂解气深冷分离流程
• • • • • • 深冷分离流程的组织 深冷分离流程的评价指标 关键设备 脱甲烷塔、乙烯精馏塔 能量利用 中间再沸器、中间冷凝器
• 裂解气组成（表6-13） • 产品规格： 聚合级乙烯99.9%，甲烷和乙烷＜1000ppm， 丙烯＜250ppm，杂质＜10ppm。 聚合级丙烯99.9%，丙烷＜5000ppm， 乙烯＜50ppm，CO，CO2 ＜5ppm， S，O ＜1ppm。 • 裂解气分离装置：净化系统、压缩制冷系统、精 馏分离系统
6.4.2.裂解气制冷系统
Ⅰ、制冷剂的选择 Ⅱ、复叠制冷
Ⅲ、多级制冷
Ⅳ、热泵
常用制冷剂的性质
制冷剂 氨 丙烷 丙烯 乙烷 乙烯 甲烷 氢 沸点 -33.4 -42.07 -44.7 -88.6 -103.7 -161.5 -252.8 凝固点 -77.7 -187.7 -185.25 -183.3 -169.15 -182.48 -259.2 临界温度 ℃ 132.4 96.81 91.89 32.27 9.5 -82.5 -239.9 临界压力 MPa 11.292 4.257 4.6 4.883 5.116 4.641 1.297
Ⅳ、乙烷不发生断链反应只能脱氢，甲烷一般不反应
⑵环烷烃裂解
° D G1000 K (kJ / mol )
C2H4+C4H8 C2H4+C4H6+H2 C2H6+C4H6
-54.22 -57.24 -66.11
H2+C4H6
+3H2
-44.98
-175.81
由上可知，环己烷脱氢生成苯的可能性最大
C10H21
RCH2CH2 R' ? RCH CH2 + R' H
断链反应
不同烷烃脱氢和断链的难易可从分子结构中键能数值的大 小来判断。规律： Ⅰ.同碳原子数烷烃,C-H键能大于C-C键能,即断链比脱氢容易 Ⅱ.烷烃相对热稳定性随碳链增长而降低 Ⅲ.烷烃脱氢能力与分子结构有关，叔氢＞仲氢＞伯氢 Ⅳ.带支链烃的C-C键、C-H键能较直链烃键能小,易断裂
C0→C，反应时间由0→t，对(1)式积分 lnC0/C=kt 浓度以转化率x表示：C=C0(1-x)/av 上式代入(2)式中： ln(av/(1-x))=kt 由阿累尼乌斯方程k=A· exp(-E/RT)可得 lgkT=lgA-E/(2.303RT) 二次反应中烯烃裂解为一级，聚合、缩合、结焦＞一级 (2)
H + H ? H2
贩
贩
C2 H 5 + C2 H 5 ? C4 H10
贩
碳原子数大于2的大自由基不稳定，易分解，分解常在β位 上发生(β裂解)
贩
CH3CH 2CH 2CH 2 CH 2 ? C2 H5 CH 2 C2 H 4 CH 3 CH 2 + C3 H 6
β位
·
⑵反应动力学 烃类裂解一次反应可视为一级反应 r=-dC/dt=kC (1)
⑴烯烃裂解→小分子烯烃或二烯烃
⑵烯烃聚合、环化和缩合 2C2H4→C4H6+H2 C2H4+C4H6→2H2 + C4H6+C3H6→H2+芳烃
-H2 -nH2
(
)m -nH2 (稠环芳烃) -nH2 (焦)
⑶烯烃的加氢、脱氢 ⑷烯烃分解生碳 C2H4→2C＋2H2
除较大分子烯烃裂解增产乙烯外，其余反应均消耗乙烯
芳烃脱氢缩合生成多环、稠环芳烃甚至焦油 烷基芳烃侧链发生断链生成苯、甲苯、二甲苯等和脱氢
2
＋H2
可进一步缩合 + C3H6 C3H7 C2H5 CH3 + C2H4
CH=CH2 + H2
⑷烯烃裂解
天然石油中不含烯烃，但石油加工所得各油品含烯烃，因此 在裂解温度下也能发生断链、脱氢生成二烯烃 ⑸热裂解反应规律 Ⅰ、烷烃→正构烷烃最有利于生成乙烯、丙烯，分子量愈 小则烯烃总收率愈高。 Ⅱ、环烷烃→在通常裂解条件下，环烷烃生成芳烃的反应优 于生成单烯烃的反应。以丁二烯、芳烃收率较高，乙烯收率 低
6.2裂解原料、工艺条件及流程
裂解过程特点： Ⅰ．强吸热，高温(＞750℃) Ⅱ．存在二次反应，应避免(停留时间短、烃分压低) Ⅲ ．产物是复杂混合物(氢、气态烃、液态烃、固态焦) 直接供热→热载体直接传热给反应物 合适供热方式 间接供热→通过反应器管壁传热 管式裂解炉
1.原料烃组成对裂解的影响
脱除方法
碱洗法→ 氢氧化钠为吸收剂（化学吸收）
乙醇胺法→脱有机硫效果差（物理、化学吸收）
一般情况下均采用碱洗法脱除→当酸性气
体含量较高时为减少碱耗量才考虑采用醇胺法
予脱酸性气体，再经碱洗精细脱除
两段碱洗工艺流程
乙醇胺脱除酸性气体工艺流程
4.脱水→置于压缩机后对脱水有利
Ⅰ、水的危害 低温下水能冻结成冰，并与轻质烃形成结晶水合物 Ⅱ、脱水要求：600-700×10-6→1×10-6 Ⅲ、脱除方法：吸附干燥，3A分子筛脱水→离子型极性吸附剂 分子筛脱水与再生流程
6.1.2.烃类裂解反应机理及动力学
⑴自由基反应机理(三个阶段) 链引发： C2 H 6 ? CH3 CH 3 链传递： CH3 + C2 H 6 ? CH 4
C2 H 5 ? C2 H 4
H + C2 H 6 ? H 2
贩
贩
贩
C2 H 5
贩
H
C2 H 5
链终止：
H + C2 H 5 ? C2 H 6
3.酸性气体的脱除
• 酸性气体的来源：
→CO2、H2S、COS、CS2、RSH、RSR’、噻吩等
• 气体裂解原料带入的气体硫化物和CO2
• 流体裂解原料中所含的硫化物高温氢解生成 • 结炭与水蒸气反应生成CO2和CO • 当裂解炉中有氧进入时，氧与烃类反应生成CO2
酸性气体的危害
• 裂解气分离装置 干冰堵塞管道 催化剂中毒 • 下游加工装置 产品达不到规定 聚合等过程催化剂中毒
6.4.1.裂解气的压缩(绝热)：
骣 P 2 ÷ ç ÷ T2 = T1 ç ÷ ç P 桫 ÷
1 骣 k - 1÷ ç ÷ ç ç 桫k ÷
为避免聚合，压缩后气体温度＜100℃ 例：裂解气自20℃，0.105MP压缩到3.6MP时，计算单段压
缩的排气温度？(k=1.228)
可算得：T=566K(293℃)
6.3裂解气的净化与分离
1.组成及分离要求
生产聚乙烯、聚丙烯时原料纯度≥99.9%，有害杂质5-10ppm
2.分离方法及流程
深冷分离法→冷凝精馏过程 油吸收精馏分离法→吸收精馏 流程： 气体净化系统→脱酸性气体、水、炔、CO等 压缩冷冻系统→使裂解气加压降温，为分离创造条件
精馏分离系统→系列精馏塔：CH4、C2H4、C3H6、C4、C5等
第六章 烃类裂解及裂解气分离
6.1 烃类裂解基础
石油烃原料经高温作用，使烃类分子发生碳链断裂或脱氢 反应，生成分子质量较小的烯烃、烷烃和其他分子质量不 同的轻质和重质烃类 在低级不饱和烃中，以乙烯最重要，产量也最大。乙烯产 量常作为衡量一个国家基本化学工业发展水平的重要指标 提高裂解温度和缩短停留时间 发展趋势 裂解原料向节能和提高经济效益方面发展
裂解燃料油
• 烃类裂解副产的沸点在200℃以上的重组分 • 分类及控制指标 裂解轻质燃料油：200-360 ℃馏分 相当于 柴油馏分，闪点控制在70-75 ℃以上 裂解重质燃料油：360 ℃以上馏分 相当于 常压重油馏分，闪点控制在100 ℃以上
油品闪点
• 石油产品在规定条件下，加热到它的蒸汽 与火焰接触发生瞬间闪火时的最低温度。 • 油品的危险等级是根据闪点来划分的。 • 从闪点可判断油品组成的轻重。 • 我国规定不低于55℃
裂解(裂化)工艺简介
19
20
（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。
6
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
7
（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
1
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。
24
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。
化学工艺学概论
钠硝石NaNO3
天青石SrSO4
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三、磷矿
1、概况
资源情况：我国磷矿储量居世界第四，但品位低。主要分 布在西南和中南地区。
用途：生产磷肥、磷酸、单质磷、磷化物与磷酸盐。具有 工业价值的磷矿为磷块岩与磷灰石，85%的磷矿用于制造磷 肥。
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2、磷肥的生产方法
磷 硫酸或混酸 磷 湿法磷肥 磷 磷酸或混酸
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1.2.3 煤及其加工工艺
煤(coal) 由含碳、氢的多种结构的大分子有 机物和少量硅、铝、铁、钙、镁的无机矿物质 组成 成煤过程的程度不同分为
泥煤、褐煤、烟煤和无烟煤 H% O%含量顺序
泥煤>褐煤 > 烟煤>无烟煤
精品课件
组成
C% H% O%
煤的元素组成
泥炭
60～70 5～6
②基本有机化学工业
包括合成醇、有机酸、醛、酯、酮以及烷烃、烯烃、 芳烃系列产品
③高分子化学工业
包括合成塑料及树脂、合成纤维、合成橡胶
④精细化学工业
包括试剂、催化剂、助剂、添加剂、活性剂、染料、 颜料、香料、涂料、农药、医药等
⑤生物化学工业
包括有机酸、生物农药、饲料蛋白、抗生素、维生
素、疫苗等
精品课件
①石油化工 以石油和天然气为原料的化学工业
②煤化工 通过煤的气化、干馏和生产的电石为原料的化学工
业 ③生物化工
采用农、林等生物资源以及非生物资源，通过发酵、 水解、酶催化而生产的化工产品 ④矿产化工
以化学矿为原料的化工产品 ⑤海洋化工
从海水中提炼的化工产品
精品课件
1.1.2 化学工业的特征
⑴ 原料、生产方法和产品的多样性与复杂性 ⑵ 向大型化、综合化发展，精细化率也在不断提高 ⑶ 是多学科合作、生产技术密集型的生产部门 ⑷ 重视能量合理利用，采用节能工艺和方法 ⑸ 资金密集，投资回收速度快，利润高 ⑹ 化工生产中易燃、易爆、有毒、污染环境
烃的热裂解
（二）我国乙烯工业现状 我国乙烯工业已有 40 多年的发展历 史，60年代初我国第一套乙烯装置在兰州化工厂 建成投产，多年来，我国乙烯工业发展很快，乙 烯产量逐年上升，2005 年乙烯生产能力达 到 773 万吨/年，居世界第三位。随着国家新建和改 扩建乙烯装置的投产， 到 2010 年我国乙烯生产 能力将超过 1600 万吨。
烃的热裂解
任务一：烃的热裂解工业概貌检索
《1》基本性质 《2》 工业现代及发展趋势
概况
烃类热裂解是将烃类原料（天然气、炼厂 气、石脑油、轻油、柴油、重油等）经高 温（750℃以上）、低压（无催化剂）作用， 使烃类分子发生碳链断裂或脱氢反应，生 成分子量较小的烯烃、烷烃和其他分子量 不同的轻质和重质烃类。 烃类热裂解非常复杂，具体体现在 （1）原料复杂：烃类热裂解的原料包括天 然气、炼厂气、石脑油、轻油、柴油、重 油甚至是原油、渣油等；
（2）反应复杂：烃类热裂解的反应除了断 裂或脱氢主反应外，还包括环化、异构、 烷基化、脱烷基化、缩合、聚合、生焦、 生碳等副反应； （3）产物复杂：即使采用最简单的原料乙 烷，其产物中除了H2、 CH4、C2H4、C2H6、 外，还有C3、C4、等低级烷烃和C5以上的液 态烃。 烃类热裂解按原料的变化可分为：在低级 不饱和烃中，以乙烯最重要，产量也最大。 乙烯产量常作为衡量一个国家基本化学工 业的发展水平的标志
氢较少，该自由基主要分解出H. 生成同碳数的烯烃
分子，
从分解或从夺氢反应中所生成的自由基，只要其碳
数大于3，则可继续分解反应，生成碳数少的烯烃。
化学热力学和动力学
裂解反应的热效应 裂解反应通常看作等压过程，由热力学第一定律， 等压反应热效应 ：
热效应计算中所需的生成热数据可从文献中查取，
烃类热裂解
7.1.1 热裂解过程的化学反应
• 结论:在二次反应中,除了较大分子量的烯烃裂解, 可增加乙烯收率外,其余的二次反应均消耗乙烯, 降低乙烯收率,导致结焦和生碳。
7.1.2 烃类热裂解反应的特点与规律
烃类裂解反应的特点
➢ 无论断链还是脱氢反应，都是热效应很高的吸热反应
➢ 断链反应可以视为不可逆反应，脱氢反应则为可逆反应 ➢ 存在复杂的二次反应 ➢ 反应产物是复杂的混合物
7.1.3烃类热裂解的主要工艺因素
➢压力不能改变反应速率常数，但降低压力能降低 反应物浓度。 ➢压力对高于一级的反应比一级反应的影响要大， 即降低压力可增大一次反应对于二次反应的相对速 率，提高一次反应选择性。 ➢降低压力可减少结焦的程度
7.1.3烃类热裂解的主要工艺因素
稀释剂
为什么要加稀释剂？ 在高温下裂解，不宜用抽真空减压的方法降低烃分 压，因为高温密封不易，一旦空气漏入负压操作的裂 解系统，与烃气体形成爆炸混合物就有爆炸的危险。 稀释剂可用水蒸气、氢或任一种惰性气体，但常用 水蒸气作稀释剂。
7.1.2 烃类热裂解反应的特点与规律 烃类裂解的反应特点
7.1.2 烃类热裂解反应的特点与规律
烷烃的裂解反应规律： 同碳原子数的烷烃，C-H键能大于C-C键能，断链比脱氢容易
碳链的增长，分子热稳定性下降，碳链越长裂解反应越易进 行
脱氢能力与分子结构有关： 由易到难：叔碳氢＞仲碳氢＞伯碳氢
含有支链的烷烃容易发生裂解反应。乙烷生成乙烯。
④烯烃 大分子烯烃裂解为乙烯和丙烯; 脱氢生成炔烃、二烯烃，进而生成芳烃。
各类烃的热裂解反应的难易顺序: 正构烷烃>异构烷烃>环烷烃>芳烃
7.1.3烃类热裂解的主要工艺因素
裂解温度和停留时间 ➢裂解温度：温度高，有利生成乙烯。 ➢ 停留时间：指裂解原料经过辐射盘管的时间。 ➢裂解深度（转化率）取决于裂解温度和停留时间。 ➢相同裂解原料在相同转化率下，由于温度和停留时间
烃类热裂解原理
二、烃类热裂解原理1. 烃类的热裂解反应裂解过程中的主要中间产物及其变化可以用图5-1-01作一概括说明。
按反应进行的先后顺序,可以将图5-1-01所示的反应划分为一次反应和二次反应,一次反应即由原料烃类热裂解生成乙烯和丙烯等低级烯烃的反应。
二次反应主要是指由一次反应生成的低图5-1-01 烃类裂解过程中一些主要产物变化示意图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。
二次反应不仅降低了低级烯烃的收率,而且还会因生成的焦或碳堵塞管路及设备,破坏裂解操作的正常进行,因此二次反应在烃类热裂解中应设法加以控制。
现将烃类热裂解的一次反应分述如下。
(1)烷烃热裂解烷烃热裂解的一次反应主要有:①脱氢反应:R-CH２-CH３<==>R-CH=CH２+H２②断链反应:R-CH２-CH2-R’→R-CH=CH２+R’H不同烷烃脱氢和断链的难易,可以从分子结构中键能数值的大小来判断。
一般规律是同碳原子数的烷烃,C-H键能大于C-C键能,故断链比脱氢容易;烷烃的相对稳定性随碳链的增长而降低。
因此,分子量大的烷烃比分子量小的容易裂解,所需的裂解温度也就比较低;脱氢难易与烷烃的分子结构有关,叔氢最易脱去,仲氢次之,伯氢最难;带支的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;裂解是一个吸热反应,脱氢比断链需供给更多的热量;脱氢为一可逆反应,为使脱氢反应达到较高的平衡转化率,必须采用较高的温度;低分子烷烃的C-C键在分子两端断裂比在分子链中央断裂容易,较大分子量的烷烃则在中央断裂的可能性比在两端断裂的大。
(2)环烷烃热裂解环烷烃热裂解时,发生断链和脱氢反应,生成乙烯、丁烯、丁二烯和芳烃等烃类;带有侧链的环烷烃,首先进行脱烷基反应,长侧链先在侧链中央的C-C链断裂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,裂解产物可以是烷烃,也可以是烯烃;五碳环比六碳环稳定,较难断裂;由于拌有脱氢反应,有些碳环,部分转化为芳烃;因此,当裂解原料中环烷烃含量增加时,乙烯收率会下降,丁二烯、芳烃的收率则会有所增加。
化学工艺学讲解
一、烃类热裂解1.烃类热裂解产物中的有害物质有哪些？存在哪些危害？如何脱除？答：烃类热裂解产物中的有害物质包括：硫化氢等硫化物，二氧化碳，炔烃和水。
硫化氢的危害：硫化氢会腐蚀设备和管道，使干燥的分子筛的寿命缩短，使脱炔用的加氢催化剂中毒并使烯烃聚合催化剂中毒。
二氧化碳的危害：在深冷分离裂解气时，二氧化碳会结成干冰，堵塞管道及设备，影响正常生产；对于烯烃聚合来说，是烯烃聚合过程的惰性组分，在烯烃循环时造成积累，使烯烃的分压下降，从而影响聚合反应速度和聚合物的分子量。
炔烃的危害：炔烃使乙烯和丙烯聚合的催化剂中毒。
水的危害：在深冷分离时，温度可达-100℃，水在此时会结冰，并与甲烷，乙烷等形成结晶化合物（CH4·6H2O，C2H6·7H2O，C4H10·7H2O），这些结晶会堵塞管道和设备。
脱除方法：硫化氢和二氧化碳用氢氧化钠碱液吸收来脱除；炔烃采用选择性加氢法来脱除。
水采用分子筛干燥法脱除。
2.类裂解发生的基元反应大部分为自由基反应哪三个阶段？链引发反应、链增长反应、链终止反应三个阶段。
链引发反应是自由基的产生过程；链增长反应时自由基的转变过程，在这个过程中一种自由基的消失伴随着另一种自由基的产生，反应前后均保持着自由基的存在；链终止是自由基消亡生产分子的过程。
3.各族烃类的裂解反应难易顺序为？正烷烃>异烷烃>环烷烃(六碳环>五碳环)>芳烃4.裂解气出口急冷操作的目的？裂解炉出口的高温裂解气在出口高温条件下将继续进行裂解反应，由于停留时间的增长，二次反应增加，烯烃损失随之增多。
为此，需要将裂解炉出口高温裂解气尽快冷却，通过急冷以终止其裂解反应。
当裂解气温度降至650℃以下时，裂解反应基本终止。
急冷有间接急冷和直接急冷之分。
5.在烃类热裂解的过程中，加入水蒸气作为稀释剂具有哪些优点？答：在烃类热裂解的过程中，加入水蒸汽作为稀释剂具有如下优点：（1）水蒸汽的热容较大，能对炉管温度起稳定作用，因而保护了炉管。
化工工艺学
《化学工艺学》教学大纲课程名称：化学工艺学英文名称：Chemical engineering process课程编号：课程类型: 专业选修课学时/学分：51学时/3学分；理论学时：51学时开设学期：五开设单位：化学化工学院适用专业：应用化学说明一、课程性质与说明1．课程性质专业必修课2．课程说明化学工艺学是研究将各种原料加工成为更有价值的消费品或生产资料的过程，是应用化学专业的一门重要的专业主干课。
它的作用和任务是培养学生在化工工艺过程的理论与实践方面建立较为系统的基础，能较好地应用物理、化学、化工基础知识来分析和解决实际问题，初步掌握化工工艺过程开发的基本思路和技巧，为学生将来从事化工行业打下基础。
本课程根据化学工业的结构特点，以典型化工产品生产工艺为主线，介绍每个典型产品所涉及的化工过程。
共分9章，每一章均根据其特点侧重介绍了有关基础理论和生产方法，如分析和讨论生产工艺中工艺路线、反应原理、影响因素、工艺条件的确定、流程的组织、主要设备的结构特点等内容。
同时，对技术经济指标、能量回收利用、副产物的回收利用及废物处理也有一定的介绍和论述。
二、教学目标1．将已学的专业理论知识和专业基础知识与实际生产相结合，以处理实际生产过程问题；2．使学生了解化学工业的特点、原料资源和主要产品；理解化学工艺的共性知识中化工过程的主要效率指标，催化剂的性能及使用；3．掌握化学反应过程中的物料衡算和能量衡算；4．理解工艺流程的设计，最适宜的操作条件，生产过程所需的各种机械设备的规格、结构，产品的质量控制等内容。
三、学时分配表四、教学教法建议通过课堂讨论、师生交流、习题评讲、答疑、等环节，达到教学大纲规定的要求，较好完成教学任务。
课堂教学应力求学生弄清基本概念，熟练掌握基本内容，引导学生学会分析问题和解决问题的能力。
教学方法上通过实物、挂图、多媒体及课外实验等各种途径加深学生印象，提高教学效果。
五、课程考核及要求1．考核方式：考试（√）2．成绩评定：计分制：百分制（√）成绩构成：总成绩= 平时考核10% + 中期考核30% + 期末考核60%六、参考书目[1] 刘晓勤，吕效平编.《化工工艺学》. 南京：河海大学出版社，2010．[2] 崔英德编.《实用化工工艺学》.北京：化学工业出版社，2002.[3] 廖巧丽，米镇涛编.《化学工艺学》.北京：化学工业出版社，2001.[4] 米镇涛编.《化学工艺学》.北京：化学工业出版社，2001.[5] 陈五平编.《无机化工工艺学》. 北京：化学工业出版社，1996.本文第一章绪论教学目标：1．了解化学工艺学的研究内容，化学工业的概况。
裂解气分离
水蒸气蒸馏法：
水蒸气蒸馏法系指将含有挥发性成分的混合物与 水蒸汽直接接触，使混合物中的挥发性物质按一 定比例扩散到气相中去，从而达到分离的目的。
水蒸气蒸馏法
水蒸气蒸馏法可分为共水蒸馏法、通水蒸气蒸馏 法、水上蒸馏法。为提高馏出液的浓度，一般需 将馏出液进行重蒸馏或加盐重蒸馏。常用设备为 多能提取罐、挥发油提取罐，它在生产活动中被 广泛使用
汽包的概念：
气压通过水循环导致气压下降或上升，也可 以理解为汽包是气体和水分融合后形成的气压变 化，极限压力中的空气与水分子会提高气体的压 力上升，导致高压达到一定数值后产生的压力集 分子。工业中汽包罐是能够承受汽包产生的空气 压力和水位压力的一种工业设备
汽包的作用：
1：是工质加热、蒸发、 过热三过程的连接枢纽 ，保证锅炉正常的水循 环。
内加水浸过料层，锅底进行加热。
水上蒸馏：(隔水蒸馏)原料置于筛板，锅内加入
水量要满足蒸馏要求，但水面不得高于筛板，并 能保证水沸腾至蒸发时不溅湿料层，一般采用回 流水，保持锅内水量恒定以满足蒸气操作所需的 足够饱和整齐，因此可在锅底安装窥镜，观察水 面高度。
直接蒸气蒸馏：在筛板下安装一条带孔环行管，由
裂解气分离
含义：
裂解气主要指烃类裂解所生成的气体混合物 ，这种混合物中含有氢气和多种烃类，并有少量 硫化物和碳的氧化物等杂质，经过分离提纯，可 得到各种有机化工原料。
原理：
分离过程是利用相平衡原理使进入分离 器（塔）的物料在热量平衡和物料平衡的综合效 果下，产生新的汽、液相组成。经过多次重复操 作可将某一组分(或馏分)提浓。因此，裂解气分 离过程实际上是多级相平衡过程。
罐。
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2020/11/5
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为了排除对后继操作的干扰，提高 产品的纯度，通常设置有脱酸性气 体、脱水、脱炔和脱一氧化碳等操 作过程。
烃类裂解及裂解气分离
裂解产物组分
H2 CH4 C2H4 C2H6 其他
总计
收率（以质量计）
正戊烷
异戊烷
600℃
1000℃
600℃
1000℃
1.2% 12.3% 43.2% 26.0% 17.3%
1.1% 13.1% 46.0% 23.9% 15.9%
0.7% 16.4% 10.1% 15.2% 57.6%
乙烷
1.30 0.2995 0.0374 0.0176
丙烷
2.38 1.38 0.386 0.075 0.095
石脑油
3.18 2.60 0.47 0.119 0.49
轻柴油
3.79 2.79 0.538 0.148 0.50
② 氢含量
氢含量是指原料烃分子结构中氢的质量百分含量。它可 以衡量原料的可裂解性和生成乙烯的能力。
w(H2 )
H
H 12C
100%
H-氢原子数 C-碳原子数
氢含量顺序： P > N > A
利用氢衡算可得不同氢含量原料裂解时的产气率。
H F ZG H G (1 ZG )H L
ZG
HF HG
HL HL
式中，HF、HG、HL分别为原料、气态产物和液态产物的氢含 量，ZG为产气率。
④ 特性因素
特性因数（Characterization factor）K是表示烃类和石油 馏分化学性质的一种参数，可表示如下：
式中 TB—立方平均沸点，K；
d 15.6 15.6
—相对密度；
i—i组分的体积分数；
Ti—i组分的沸点，K。
表征裂解原粒性质的参数
烃类热裂解
编号：No.4课题：石油烃裂解生产低分子烯烃原理授课内容：●石油烃裂解主要原料及来源●石油烃裂解生产低分子烯烃原理知识目标：●了解国内外乙烯生产现状及主要生产方法●了解石油烃裂解的主要原料、来源及特点●掌握石油烃热裂解反应类型和特点能力目标：●分析和判断石油烃裂解主要反应类型及特点●分析和判断石油烃裂解产物分布及规律思考与练习：●什么是一次反应、二次反应？●如何对石油烃裂解生产低分子烯烃原料进行选择授课班级：授课时间：年月日第一章石油烃热裂解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。
乙烯在世界大多数国家几乎都有生产。
2004 年世界乙烯的总生产能力已突破1 亿吨达到了11290.5万吨/年，产量10387 万吨，主要集中在欧美发达国家。
随着世界经济的复苏，乙烯需求增速逐渐加快，年均增速达到4.3%，预计2010年需求量上升到13346万吨，增量主要在亚洲地区。
我国乙烯工业已有40多年的发展历史，60年代初我国第一套乙烯装置在兰州化工厂建成投产，多年来，我国乙烯工业发展很快，乙烯产量逐年上升，2005年乙烯生产能力达到773万吨/年，居世界第三位。
随着国家新建和改扩建乙烯装置的投产，预计到2010年我国乙烯生产能力将超过1600万吨。
虽然我国乙烯工业发展较快，但远不能满足经济社会快速发展的要求，不仅乙烯自给率下降，而且产品档次低、品种牌号少，一半的乙烯来自进口。