石(shi)油(you)裂(lie)解的(de)化學過(guo)程是(shi)(shi)比(bi)較(jiao)復雜(za)的(de),生成的(de)裂(lie)解氣是(shi)(shi)一種復雜(za)的(de)混合(he)氣體(ti),它除了主要(yao)含有乙(yi)烯(xi)(xi)(xi)、丙烯(xi)(xi)(xi)、丁二烯(xi)(xi)(xi)等(deng)不(bu)飽和烴(jing)(jing)外,還含有甲烷(wan)(wan)、乙(yi)烷(wan)(wan)、氫氣、硫化氫等(deng)。裂(lie)解氣里烯(xi)(xi)(xi)烴(jing)(jing)含量(liang)比(bi)較(jiao)高。因(yin)此,常把乙(yi)烯(xi)(xi)(xi)的(de)產量(liang)作為衡量(liang)石(shi)油(you)化工發(fa)展水平的(de)標志。把裂(lie)解產物進行分離,就可以得到所(suo)需的(de)多(duo)種原料。這(zhe)些原料在(zai)合(he)成纖維工業(ye)、塑料工業(ye)、橡膠工業(ye)等(deng)方面得到廣泛應用。
石油裂解是將石油原料在(zai)800~1100℃之間進行(xing)處理,得到小分子烴(jing)的生產(chan)過(guo)程其反應(ying)(ying)十分復雜,主要(yao)有以下幾種(zhong)類型。依據熱力(li)學和動力(li)學原理,生產(chan)中在(zai)800~1 100℃范圍內,盡可能(neng)控制較高溫度,同時盡可能(neng)減(jian)少物料在(zai)反應(ying)(ying)器(qi)內的停留時間,使之有利于生成乙烯而不利于生成焦(jiao)炭。
烷烴裂解反應(ying)(ying)可概括(kuo)為脫氫(qing)(qing)和(he)斷鏈兩種。脫氫(qing)(qing)生成相應(ying)(ying)的烯烴,其通式為:
CnH2n+2CnH2n+H2-Q
R-CH2-CH3R-CH=CH2+H2-Q
斷鏈分解為較小的烷烴和(he)烯(xi)烴,其通式為:
Cm+nH2m+2n+2=CmH2m+CnH2n+2-Q或R-CH2-CH2-R′ →R-CH=CH2+R′H-Q
Cm+nH2m+2n→CmH2m+CnH2n-Q
原油中很(hen)少有烯烴存在(zai),發(fa)生裂(lie)(lie)解(jie)的烯烴 一般都是(shi)由烷烴裂(lie)(lie)解(jie)生成的,所以烯烴裂(lie)(lie)解(jie)是(shi) 二次反應。
環(huan)(huan)烷(wan)(wan)烴裂(lie)解(jie)(jie)可以有多種方式,如(ru)環(huan)(huan)己烷(wan)(wan)可裂(lie)解(jie)(jie)為:
除上述主(zhu)要的有(you)益反(fan)應外,還會(hui)發(fa)生(sheng)有(you)害(hai)反(fan)應,主(zhu)要是生(sheng)炭反(fan)應。
為(wei)(wei)了(le)在極短時間內供給大量反(fan)(fan)(fan)應熱,反(fan)(fan)(fan)應宜在管(guan)(guan)式爐(lu)內進行(xing)。此(ci)外,裂解反(fan)(fan)(fan)應使體積增大,減壓(ya)(ya)(ya)操作對(dui)正反(fan)(fan)(fan)應有利,但實際(ji)生產中(zhong),為(wei)(wei)防(fang)止(zhi)空氣(qi)漏入(ru)系統(tong)引(yin)起爆(bao)炸,操作壓(ya)(ya)(ya)力略高于(yu)大氣(qi)壓(ya)(ya)(ya),同(tong)時加(jia)入(ru)水(shui)蒸氣(qi)作為(wei)(wei)稀釋劑以降低反(fan)(fan)(fan)應物料(liao)的分壓(ya)(ya)(ya)。如(ru)圖(tu)2所示(shi),燃料(liao)油(或燃料(liao)氣(qi))由(you)導管(guan)(guan)噴(pen)入(ru)爐(lu)內燃燒把(ba)反(fan)(fan)(fan)應管(guan)(guan)加(jia)熱至900℃左(zuo)右,原料(liao)烴和(he)水(shui)蒸氣(qi)預熱后從反(fan)(fan)(fan)應管(guan)(guan)內快速通過(950℃時,停留時間僅為(wei)(wei)0.01~0.02s)發生裂解反(fan)(fan)(fan)應。
反(fan)應(ying)后的(de)物料(liao)導(dao)(dao)入(ru)急(ji)冷(leng)換熱(re)器(qi)將溫(wen)度迅速降(jiang)(jiang)至550℃以(yi)下使反(fan)應(ying)停止,再 導(dao)(dao)入(ru)油(you)(you)(you)急(ji)冷(leng)器(qi)與來自(zi)精(jing)餾(liu)塔(ta)(ta)底的(de)重油(you)(you)(you)混合(he)進(jin)一(yi)(yi)步降(jiang)(jiang)溫(wen)后導(dao)(dao)入(ru)精(jing)餾(liu)塔(ta)(ta)進(jin)行(xing)蒸餾(liu)分(fen)離(li)。塔(ta)(ta)頂餾(liu)出(chu)物經油(you)(you)(you)水分(fen)離(li)器(qi)進(jin)行(xing)氣液分(fen)離(li)和油(you)(you)(you)水分(fen)離(li)。主(zhu)產物裂(lie)解(jie)(jie)(jie)氣由分(fen)離(li)器(qi)上部(bu)導(dao)(dao)出(chu)送(song)去凈化和分(fen)離(li),中部(bu)導(dao)(dao)出(chu)的(de)裂(lie)解(jie)(jie)(jie)汽油(you)(you)(you)一(yi)(yi)部(bu)分(fen)回(hui)流,一(yi)(yi)部(bu)分(fen)送(song)去提取芳烴,塔(ta)(ta)底導(dao)(dao)出(chu)的(de)裂(lie)解(jie)(jie)(jie)重油(you)(you)(you) 一(yi)(yi)部(bu)分(fen)導(dao)(dao)入(ru)油(you)(you)(you)急(ji)冷(leng)器(qi)用做急(ji)冷(leng)油(you)(you)(you),一(yi)(yi)部(bu)分(fen)用做裂(lie)解(jie)(jie)(jie)爐燃料(liao)或返(fan)回(hui)反(fan)應(ying)管(guan)做裂(lie)解(jie)(jie)(jie)原(yuan)料(liao)。裂(lie)解(jie)(jie)(jie)主(zhu)產物裂(lie)解(jie)(jie)(jie)氣是多組分(fen)混合(he)物,要得(de)到單一(yi)(yi)的(de)高純度產品(pin),必須進(jin)行(xing)進(jin) 一(yi)(yi)步分(fen)離(li)和凈化。
裂解(jie)(jie)氣的分(fen)(fen)離(li)有多種方(fang)法(fa),目前多采(cai)用(yong)(yong)深(shen)冷(leng)法(fa),即在-100℃左右(you)加壓(ya)至約3MPa,將裂解(jie)(jie)氣中氫(qing)和甲烷(wan)以外的其(qi)他組分(fen)(fen)全部冷(leng)凝成(cheng)液(ye)體(ti),再(zai)利用(yong)(yong)各(ge)種烴沸(fei)點(dian)的不(bu)同,用(yong)(yong)精餾的方(fang)法(fa)逐 一分(fen)(fen)離(li),所得產品主要為氫(qing)、甲烷(wan)、乙烯(xi)、丙烯(xi)和丁烯(xi)。
裂(lie)解(jie)(jie)汽(qi)油又(you)稱熱解(jie)(jie)汽(qi)油。以輕烴(jing)、石腦油、柴油甚(shen)至減壓(ya)蠟油為(wei)原料(liao),在(zai)水蒸氣存(cun)在(zai)下高溫(wen)裂(lie)解(jie)(jie)制取(qu)(qu)乙烯的(de)(de)過(guo)程中,生成含(han)碳五烴(jing)類(lei)以上的(de)(de)液(ye)體副產(chan)品(pin),經分餾出干(gan)點為(wei)205℃的(de)(de)液(ye)體稱為(wei)裂(lie)解(jie)(jie)汽(qi)油。由于此種汽(qi)油富含(han)芳烴(jing),經過(guo)加氫精制后可作為(wei)高辛烷(wan)值汽(qi)油組分或(huo)用于萃取(qu)(qu)苯(ben)(ben)(ben)、甲苯(ben)(ben)(ben)、乙苯(ben)(ben)(ben)、二甲苯(ben)(ben)(ben)等化工原料(liao)。能使溴(xiu)的(de)(de)四氯化碳溶液(ye)褪色(se)的(de)(de)是裂(lie)化汽(qi)油。