影响热裂解的因素
烃类裂解
a）升高温度有利于提高乙烯收率，减少焦 的相对生成量。 b）但温度升高，一次与二次反应的绝对速 度加快，增加了焦的绝对生成量。 因此在高温裂解时，应相应减少停留时间， 抑制二次反应的发生。
（2）停留时间 ）
裂解反应在非等温变容条件下进行，很难计 裂解反应在非等温变容条件下进行， 算其真实反应时间，常用下述方法： 算其真实反应时间，常用下述方法： 1） 表观停留时间 ）
反应物浓度可表达为： 反应物浓度可表达为：
c=
c0 (1− x)
α
v
可将上列积分式表示为另一种形式： 可将上列积分式表示为另一种形式：
ln
αv
1− x
= kt
3、族组成
1）P-Paraffin 烷烃 2）O-Olefin 烯烃 3）N-Naphthene 环烷烃 4）A-Aromatics 芳烃 根据上述种烃类裂解成烯烃的能力规律：
（一）裂解过程的热力学分析 1、从分子结构中的键能数据分析 各种键能比较
由上表可知：
☺ 同碳原子数的烷烃 同碳原子数的烷烃C-H键能大于 键能大于C-C键能， 键能， 键能大于 键能
断链比脱氢容易。 断链比脱氢容易。 ☺ 随着碳链的增长，其键能数据下降，表明 随着碳链的增长，其键能数据下降， 热稳定性下降， 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，难易顺序为叔 脱氢能力与分子结构有关， 碳氢>仲碳氢 伯碳氢。 仲碳氢>伯碳氢 碳氢 仲碳氢 伯碳氢。 ☺ 脱氢能力与分子结构有关，难易顺序为叔 脱氢能力与分子结构有关， 碳氢>仲碳氢 伯碳氢。 仲碳氢>伯碳氢 碳氢 仲碳氢 伯碳氢。
式中 VR、S、L——分别为反应器容积，裂解管截面积及管长； V——单位时间通过裂解炉的气体体积。
化学工艺学课后习题
第二章2-1为什么说石油、天然气和煤是现代化学工业的重要原料资源？它们的综合利用途径有哪些？答：石油化工自20世纪50年代开始蓬勃发展至今，基本有机化工、高分子化工、精细化工及氮肥工业等产品大约有90%来源于石油和天然气.90％左右的有机化工产品上游原料可归结为三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）、三苯（苯、甲苯、二甲苯）、乙炔、萘和甲醇。
其中的三烯主要有石油制取，三苯、萘、甲醇可有石油、天然气、煤制取。
2—3何谓化工生产的工艺流程？举例说明工艺流程是如何组织的。
答：将原料转变成化工产品的工艺流程称为化工生产工艺流程.化工生产工艺流程的组织可运用推论分析、功能分析、形态分析等方法论来进行流程的设计。
如“洋葱"模型。
2—4何谓循环式工艺流程？它有什么优缺点？答：循环流程是指未反应的反应物从产物中分离出来,再返回反应器.循环流程的主要优点是能显著地提高原料利用率，减少系统排放量，降低了原料消耗,也减少了对环境的污染。
其缺点是动力消耗大，惰性物料影响反应速率及产品收率。
2-5何谓转化率？何谓选择性？何谓收率？对于多反应体系,为什么要同时考虑转化率和选择性两个指标？答：转化率指某一反应物参加反应而转化的数量占该反应物起始量的分率或百分率，用X表示；选择性是指体系中转化成目的产物的某反应物量与参加所有反应而转化的该反应物总量之比，用S表示；收率.原因：对于复杂反应体系，同时存在着生成目的产物的主反应和生产副产物的许多副反应只用转化率来衡量是不够的。
因为，尽管有的反应体系原料转化率很高,但大多数转化为副产物，目的产物很少，意味着愈多原料浪费，所以需要用选择性这个指标来评价反应过程的效率,因此需要同时考虑这两个指标。
在化工生产中通常使转化率提高的反应条件往往会使选择性降低，所以不能单纯追求高转化率或高选择性，而要兼顾两者，使目的产物的收率最高。
2-6催化剂有哪些基本特征？它在化工生产中起到什么作用？在生产中如何正确使用催化剂？答：催化剂有三个基本特征：○1催化剂是参与反应的，但反应终了时催化剂本身未发生化学性质和数量的变化。
化学工艺学1-5章部分课后习题详解
化学工艺学1-5章部分课后习题详解第二章2-1为什么说石油、天然气和煤是现代阿化学工业的重要原料资源？它们的综合利用途径有哪些？答：石油化工自20世纪50年代开始蓬勃发展至今，基本有机化工、高分子化工、精细化工及氮肥工业等产品大约有90%来源于石油和天然气。
90%左右的有机化工产品上游原料可归结为三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）、三苯（苯、甲苯、二甲苯）、乙炔、萘和甲醇。
其中的三烯主要有石油制取，三苯、萘、甲醇可有石油、天然气、煤制取。
2-2生物质和再生资源的利用前景如何？答：生物质和再生能源的市场在短期内不可能取代，传统能源的市场，但是在国家和国际政策的指引下，在技术上的不断突破中，可以发现新能源在开始慢慢进入试用阶段，在石油等传统资源日益紧张的前提下，开发新能源也是势不可挡的，那么在我国生物质作现阶段主要仍是燃烧利用，但是越来越的的研究开始往更深层次的利用上转变，估计在未来的一段时间生物质能源会开始慢慢走入人们的视线2-3何谓化工生产的工艺流程？举例说明工艺流程是如何组织的。
答：将原料转变成化工产品的工艺流程称为化工生产工艺流程。
化工生产工艺流程的组织可运用推论分析、功能分析、形态分析等方法论来进行流程的设计。
如“洋葱”模型。
2-4何谓循环式工艺流程？它有什么优缺点？答：循环流程是指未反应的反应物从产物中分离出来，再返回反应器。
循环流程的主要优点是能显著地提高原料利用率，减少系统排放量，降低了原料消耗，也减少了对环境的污染。
其缺点是动力消耗大，惰性物料影响反应速率及产品收率。
2-5何谓转化率？何谓选择性？何谓收率？对于多反应体系，为什么要同时考虑转化率和选择性两个指标？答：转化率指某一反应物参加反应而转化的数量占该反应物起始量的分率或百分率，用X表示；选择性是指体系中转化成目的产物的某反应物量与参加所有反应而转化的该反应物总量之比，用S表示；；收率。
原因：对于复杂反应体系，同时存在着生成目的产物的主反应和生产副产物的许多副反应只用转化率来衡量是不够的。
裂解(裂化)工艺简介
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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。
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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
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。
煤热解产物的组成及其影响因素分析
Ｃｏａｌ－－０一Ｃ０＋Ｃｏａｌ Ｃｏａｌ－００一Ｃ０２＋Ｃｏａｌ Ｃｏａｌ－０＋Ｈ２一Ｈ痧屹ｏａｌ Ｃｏａｌ－。。＋器≮一２Ｖ秘Ｃｏａｌ
（１）
（２）
（３） （４）
丙虽备爱瘫之黼存在竞争性。鲡暴舔蓑串宥氢气 存在，则煤上的禽巍基圃优先与氢气反廒衙嫩成水。 Ｈａｙａｓｈｉ等ｍ】的研究结果表明，焦油和ｃｏ、ｃ０。及 Ｃｌ—Ｃ。等气体的总产率与裂解温度无关，倪不同组分
Ｉ煤热解产物组成
煤在发生热煞反应后，冀孛懿挥发分会放煤基俸
阶段．第一阶段４００℃一６００℃，缓慢生成阶段，主要是 自由基之间相互缩聚磁生成；第二阶段６００℃．９００℃， 在该除段氢气大量生成。主要壹予热鹪焉裳缩聚反波 产生的ｎ］，随着热解漱度的升高，环数较小的芳环变
基金项目：国家自然科学基金（Ｎｏ．９０４１００１８）．山西省高等 学校青年学术带头人基金和太原市科技项层。 牧壤羹耀：２００６—１２—２０ 僚者蓠介：崔银萍（１９８ｌ一），女，２００４年毕韭子癌蒙古民 族大学，在读研究生，研究方向为煤洁净转化。
袋錾裂魄会产生∞ｍ，杂垮襞玻襄静温痉较亵，簌
７００℃数上方有明显薛∞敖趣。Ｍｒａｚｉｋｏｖａ等对藻审 禽氧留能团含量在热解过獠中变化的研究结果发现， 羟熬宙能团的稳定性最高．在３５０＂Ｃ一５００＂Ｃ之间，糖
子网络为固定相，犍大分子网络中，存柱～定数量的
“瓣离相”低分予物质，游离相物质和太分子阍络以物 理缔合的形式存谯。Ｙａｎｇ等”对煤抽摄锄的研究表 骧，攥的丈分予潮缮络祷孛，确实充壤鸯夫惫低分子
基的青量下降，佩是在８５０℃仍然可以在半焦中检测
到羟旗的存在。然而．在Ｍｒａｚｉｋｏｖａ对羟基含量的梭 溯中发壤，在５００℃一５５０℃，羧纂含量不莰没鸯减少， 爱瓣增攘Ｔ．Ａｎｇｅｌｏｖａ等瓣鬻器莛嚣活整蓑转诧弹 羟蕊．黼在文献１３］中却有不黼观点。鲻生玉在对禽戴 模激化合物的热解研究中发现，醚键在断裂过程中奈 形成羟基．这也可能是造成羟基含量增加的一个原 因．同时．台氧模型化合物的研究结果还表明，ＣＯｓ释 放的漱发区间较竟，在２００℃一８００℃豹范围内都会产 垒Ｃ锈，宫是窘羧基结搀辨多襻蛙存在熬嚣透。畲羧蒺 的莠番环的大，ｌ、帮芳环上豁在的其镌取代基《魏聚 基）对羧基的热稳定性影响较太，也就是说，连结在芥 同芳环位置和有其他取代旗的影响是造成羧基结构 热稳定性的多样性的原因。划生玉还对镜煤的抽撮物 进掰了热解实验Ⅻ，实验结粜茬明，抽提物热解产物 中，Ｏ魄释敖量明显多于镜煤，势且凡乎没有ｃ０生戚。 囊鲍氇霹黻攉舞惠，煤孛还露辩热不稳定瓣貉耱羧蒺 辖构和艏热稳定的芳香羧纂缨梅，因此。造成ｅ魄释 放的瀛度区间较宽。ｃｏ釉ｃｏｓ释放峰温不同是出于
化学反应中的裂解反应机理
化学反应中的裂解反应机理化学反应是物质发生变化的过程，其中裂解反应是一种常见的反应类型。
裂解反应是指化合物解体成两个或多个较简单的分子或离子的过程。
它在许多领域都有重要的应用，包括能源领域和有机合成等。
本文将探讨化学反应中的裂解反应机理。
一、裂解反应的概念裂解反应是指在反应中某个化合物被分解成两个或多个较简单的物质。
在裂解反应中，化合物的化学键被断裂，形成新的化学键。
根据裂解反应发生的方式和条件，裂解反应可以分为热裂解、光裂解、电解和催化剂裂解等。
二、裂解反应的分类1. 热裂解：热裂解是指通过加热将化合物进行分解的过程。
热裂解通常需要高温条件，以提供足够的能量来克服化学键的吸热过程。
例如，热裂解甲烷可以产生一氧化碳和氢气的反应。
2. 光裂解：光裂解是指通过吸收光能将化合物分解的过程。
在光裂解中，光能被化合物吸收后，激发态的化合物分子发生裂解反应。
例如，光裂解二氧化氮可以产生氮氧化物和氧气的反应。
3. 电解：电解是指通过电流将化合物分解的过程。
在电解过程中，电流的通过使得化合物分解成离子。
例如，电解水可以产生氢气和氧气的反应。
4. 催化剂裂解：催化剂裂解是指在存在催化剂的条件下进行化合物分解的过程。
催化剂可以降低反应的活化能，促进裂解反应的进行。
催化剂裂解常用于有机合成中，以提高反应的效率和选择性。
三、裂解反应的机理裂解反应的机理取决于化合物的结构和反应条件。
在裂解反应中，化学键被断裂产生自由基或离子，然后形成新的化学键。
裂解反应的机理可以通过实验和理论计算进行研究。
1. 自由基裂解机理：在热裂解和光裂解中，常见的机理是自由基裂解机理。
在自由基裂解中，化合物的某个化学键被断裂，形成自由基。
自由基在反应中与其他分子发生反应，生成稳定的产物。
例如，在乙烷的热裂解中，乙烷分解成甲烷和乙烯。
2. 离子裂解机理：在电解中，化合物通常以离子的形式进行裂解。
正离子和负离子在电解过程中向电极移动，并发生化学反应。
热裂解过程的化学反应与反应机理
热裂解过程的化学反应与反应机理热裂解（pyrolysis）是指在高温条件下，将有机物分解为烃类、气体、液体和固体等碳氢化合物的过程。
热裂解是一种重要的化学反应，广泛应用于能源获取（如石油炼制、生物质能源转化）和有机物合成（如塑料、橡胶的制备）等领域。
本文将探讨热裂解过程的化学反应和反应机理。
热裂解反应的化学反应可以分为主要反应和副反应两类。
主要反应是指裂解过程中一步生成烃类和气体等产物的主要化学反应。
副反应是指在主要反应之外，还会发生其他的次要反应。
热裂解的主要反应之一是炭氢键的裂解。
有机物分子中的碳氢键在高温下会断裂，生成自由基和烃类物质，并释放出能量。
自由基在接触其他有机物分子时可能引发连锁反应，形成更多的烃类产物。
裂解的产物主要有烷烃、烯烃和芳烃等不同类型的碳氢化合物。
例如，甲烷的热裂解反应可以描述为：CH4→CH3•+H•自由基CH3•和H•可以进一步参与以下反应：CH3•+CH4→CH3CH3CH3•+H•→CH4从以上反应可见，烷烃分子在高温下经过碳氢键的断裂生成自由基，自由基再与其他烷烃分子进行反应，生成更大分子的烷烃产物。
除了炭氢键的裂解，热裂解还包括其他一些重要的反应，如重排反应和芳烃形成反应等。
重排反应是指有机物分子在高温下发生结构改变，重新排列生成新的化合物。
芳烃形成反应是指非芳烃物质在热裂解过程中发生芳香烃的形成。
在热裂解过程中，除了主要反应，还会同时发生一些副反应。
副反应的产物通常是一些不稳定的化合物，如自由基或芳烃类物质。
这些副反应的产物可能会继续参与主要反应或其他副反应，形成更多的产物。
副反应的产物往往难以控制，可能对热裂解的产率和选择性造成一定的影响。
热裂解的反应机理可以通过实验、计算和模拟等方法进行研究。
实验通常使用高温反应器和质谱仪等仪器对反应过程中的产物进行表征和分析。
计算和模拟则利用量子化学计算和动力学模拟等方法，通过计算分子间的能量和反应速率常数等参数，来理解和预测热裂解反应的机理。
影响裂解炉热效率的原因分析及处理方法
温度却达到 １０～ ７ 尤其是投重油运行至末 ６ １０ｏ Ｃ，
期时 烟气 温度更 高达 ２０℃左 右 。排 烟 温度 超 高 ０
久， 且烟气 温度偏高 导致 高温对 流 一段 炉管 频繁 泄 漏 ， 多次非计划停炉 ， 重影 响装置 正常运行 。 造成 严
使得热损失严重 ， 裂解炉热效率降低 ， 导致综合能
处 理 ， 响整个 装 置运行 。 影
１ ２ 分 析仪表 方面 ．
（ ） 解 炉烟 气 氧 含 量 在 线 分 析仪 指 示 出现 Ｉ裂 偏差 、 坏 ， 损 由于缺 少备 件 而不 能 得 到及 时 更换 或 校正 ， 致裂解 炉运 行水 平 降低 。 导 （ ） 解炉 炉 出 口温度 （ Ｏ ） 电偶 、 ２裂 ＣＴ热 急冷 锅
耗升 高 。
（） ４ 高压阀门出现泄漏。锅炉给水调节 阀和
高压 蒸汽 注水 阀等 高压 阀 门内漏 及 填料 函外漏 时 有发 生 ， 仅造 成能 源 浪 费 ， 不 而且 严 重 时需 要停 炉
收 稿 日期 ：００— ４— １ ２１ ０ ０。
作者简介 ： 饶东 臣， ，９ ９年毕业 于吉林 工学 院化学工程 系 男 １９
炉 出 口热 电偶 ， 出现 偏差 较 大 ， 致无 法 更好 地 控 导 制裂 解 深度 ， 能 导 致 过 度 裂 解 引 起 炉 管 结 焦 严 可 重 或裂解 深度 不够影 响 目标产 品收 率 。
化） 乙烯装置通过加强 日 常管理、 提高检维修作业
质量 、 实施技 术改造 、 优化 调 整 运行 指 标等 有 效 措 施， 进一 步 提 高 了 裂 解 炉 热 效 率 ， 低 了装 置 能 降
高分子材料 和工程专业 ， 现从事乙烯 生产技术工作 ， 工程师 。
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影响热裂解的因素
影响热裂解的因素有以下几个：
1. 温度：热裂解是在高温下进行的过程，温度的升高会增加反应速率。通常需
要较高的温度来启动热裂解反应。
2. 压力：压力对于热裂解的影响相对较小。高压下，反应速率可能会略微增加，
但对热裂解反应的影响并不显著。
3. 反应物浓度：反应物浓度的增加会增加热裂解反应的速率。反应物浓度越高，
反应发生的概率越大，反应速率越快。
4. 反应物种类和结构：不同种类的化合物在热裂解时会产生不同的产物。不同
的化合物具有不同的分解温度和反应途径，因此其热裂解反应也会受到影响。
5. 催化剂：催化剂可以加速热裂解反应速率，降低反应温度，并改变反应产物
的分布。不同的催化剂对热裂解的影响是不同的。
总的来说，热裂解的影响因素是多样的，包括温度、压力、反应物浓度、反应物
种类和结构以及催化剂等。这些因素相互作用，决定了热裂解反应的速率和选择
性。