裂解与分离(Ⅲ) 第二章 管式裂解炉

上一章的简要内容是裂解制乙烯、丙烯的反应原理和工艺问题。讨论了裂解过程中的化学反应规律,着重分析了生成乙烯的一次反应和乙烯消失和引起结焦结炭的二次反应。为了促进一次反应和抑制二次反应,操作条件要采用高温、短停留时间和低分压。并且对含氢量不同的原料控制不同的裂解深度。为此对裂解炉提出了很高的要求:必须创造裂解所需的高温条件、在极短时间内对裂解物料能供反应吸热所需的大量热量、保证烃在高温区有所要求的短停留时间。本期刊登的是第二章的前半部分,讨论管式裂解炉的操作特性,包括停留时间分布的均匀化、轴向温度分布的可控化、裂解深度和产品分配的可调化、传热的强化以及裂解炉型等问题。下期刊登第二章的后半部分,内容为管式裂解炉结构设计和最佳化、急冷和能量利用等问题。     

碳五烃催化裂解制取低碳烯烃反应性能及机理

以ZSM-5分子筛为催化剂,碳五烃混合物为裂解原料,考察温度及稀释比对碳五烃催化裂解制丙烯/乙烯反应性能的影响。结果表明:随温度升高碳五烷烃及烯烃的转化率均不断升高,但碳五烯烃的转化率远高于碳五烷烃的转化率。同时乙烯及丙烯的收率也随温度的升高而升高,空速3.06 h-1,分压23.24 k Pa时,分别由450℃的2.38%,8.84%升高到620℃时的13.86%和19.67%。另外,随稀释比的增加,碳五烯烃转化率,乙烯、丙烯及丁烯的收率不断下降,但C6烃的收率随稀释比的增加而升高。碳五烯烃催化裂解机理分析指出:碳五烯烃催化裂解过程中碳五烯烃在直接裂解生成乙烯和丙烯的同时,也可通过二聚成C10中间体,然后生成的C10中间体再发生顺次裂解反应。该机理应用于实验规律的解释,取得了满意的结果。     

电场增强低温等离子催化合成C_2烃

引　言目前 ,将甲烷直接转化为乙烷、乙烯、乙炔等碳二烃的主要方法有常规催化氧化偶联、膜催化、电化学反应、微波热裂解和等离子体反应[1] .大多数甲烷直接转化主要集中在氧化偶联反应 ,如催化转化甲烷和氧气合成乙烷和水 ,乙烷进一步生成乙烯和少量高碳烃 .生成的烃类 (乙烷、乙烯、乙炔和高碳烃 )常被称为Ｃ2 +.因为乙烯的市场需求大和价格高 ,所以乙烯是主要的目的产物 .除碳二烃外 ,还常易生成ＣＯ和ＣＯ2 .这不仅减少碳二烃的生成 ,而且是强放热反应 ,移出反应热是工业生产中很困难的工程问题 ,不利于反应进行 .甲烷偶联反应的目标是…     

乙烯裂解原料等效分子组成的预测方法

石油烃的组成分析是建立石油烃热裂解的自由基机理反应模型的前提。本文将作为乙烯裂解原料的石油烃组成分子的结构特征以及石油烃的常规物性数据,如平均分子量、氢碳比、PIONA值、模拟蒸馏馏程等,与信息熵理论相结合,建立了预测其等效分子组成的方法。以预测石脑油、加氢尾油的等效分子组成为例,所产生的等效分子组成的常规物性计算值与实验值吻合较好,验证了该方法的有效性。     

乙烯裂解装置结焦抑制技术

目前,世界上大多数厂商几乎都采用立式管式炉热裂解各种烃类来制取乙烯。烃类在裂解过程中,由于发生聚合、缩合等二次反应,因此不可避免地会在裂解炉管内壁和急冷锅炉管内壁上生成焦垢。其结焦速度随着裂解深度的加深、烃分压的增加以     

裂解与分离(Ⅰ)

本讲座的重点是管式炉裂解和深冷分离。其简要内容为:裂解反应和深冷分离的基本原理和工艺问题、设备结构、工作性能、操作控制、流程组织、最佳化、能量利用和裂解分离工厂的综合性问题。本期刊登的是第一章的前半部分,讨论烃在裂解过程中发生的化学变化规律和选择原料的问题。下期刊登第一章的后半部分,围绕着一次反应和二次反应的矛盾的斗争和转化,从化学热力学和化学动力学的综合分析来确定适宜的操作条件和采取相应的工艺措施。     

不同温度区间碳四烯烃催化裂解制丙烯的反应规律

为了研究碳四烯烃催化裂解的宏观反应规律,对该反应体系在不同温度下的反应情况进行了详细研究,归纳出了不同温度下各种反应发生的规律。按照不同温度下的主导反应及其发生的程度,将碳四烯烃的反应情况划分为三个区域:300~400℃聚合反应程度大于裂解反应,而且会发生裂解小分子产物的二次聚合;400℃时聚合和裂解反应的程度相当,没有二次聚合反应发生;400~650℃时裂解程度加大,裂解反应大于聚合反应,裂解产生的大分子产物会发生二次裂解。因此,高温更有利于裂解,在降低自由基反应发生的情况下,将会使裂解反应的效率大大提高。     

SAPO-34催化剂上C4烯烃催化裂解与甲醇转化制烯烃反应耦合

采用SAPO-34催化剂,在流化床装置上考察了甲醇制烯烃(MTO)副产C4烯烃催化裂解制乙烯和丙烯的反应行为,分析了C4烯烃转化率、产物收率等主要指标随工艺参数的变化规律,对比了C4烯烃催化裂解和MTO反应积炭催化剂的差异,提出了C4烯烃催化裂解适宜的关键工艺条件。C4烯烃催化裂解对比MTO反应需要较高的反应温度和催化剂活性。结果表明,C4烯烃裂解反应过程形成的积炭催化剂仍可用于MTO反应,并且具有较高的甲醇转化率和低碳烯烃选择性,因此可以采用SAPO-34催化剂把两个独立的反应串联耦合在一起。     

乙烯裂解炉的操作调优

在裂解炉中进行轻柴油裂解,由于二次反应生成的高沸点组份凝聚,而出现结焦现象。研究表明,结焦有两个途径:一个是裂解过程中生成的小分子不饱和烃,在600～1000℃温度下发生聚合、脱氢缩合反应;另一个是原料中的芳烃,以及裂解过程中由小     

裂解气的急冷与结焦

1 概述烃类蒸汽裂解过程中,裂解炉炉管和急冷锅炉的结焦是影响乙烯生产能力、降低乙烯、丙烯收率的主要因素。烃类裂解反应是吸热过程,靠外部供给热量来满足所需的能量。裂解后的高温反应物料要在短时间内冷却到一定的温度(350～450℃),以减缓烃类的二次反应,使两烯损失减少。但是,这时裂解气又会进一步发生二次反应,增加结焦趋势,使两烯损失增加。因此,裂解与急冷是个相互制约的工艺过程。所以选择合适的急冷工艺,既可延缓结     

碳四烯烃催化裂解制乙烯和丙烯热力学分析及反应性能考察

以C2~C4烯烃作为碳四烯烃催化裂解制乙烯和丙烯反应系统模型,借助吉布斯自由能最小原理对碳四烯烃裂解过程进行热力学计算。结果表明,随着温度升高,乙烯平衡收率升高,610℃时,丙烯平衡收率达44.8%。在丁烯裂解过程中,随着压力降低,乙烯平衡收率升高,压力低于0.1 MPa时,随着压力降低,乙烯平衡收率升高速率加快,由0.1 MPa时的21.8%升至0.01 MPa时的46.5%。压力在(0.05~0.8)MPa时,随着压力降低,丙烯平衡收率缓慢升高,0.05 MPa时达45%,之后迅速下降。热力学计算结果与实验结果比较显示,实验温度范围,1-丁烯在ZSM-5分子筛催化剂上催化裂解过程中乙烯和丙烯的收率以及丁烯转化率随温度的变化趋势同热力学计算结果一致。从提高丙烯收率的角度,建议温度(500~580)℃,压力0.05 MPa。     

大庆重石脑油热裂解反应规律的研究

采用自建的小型裂解实验装置对大庆重石脑油进行了热裂解实验。考察了反应温度、停留时间和汽烃比对裂解产物分布的影响规律。结果表明,各操作条件对大庆重石脑油裂解产物分布有不同程度影响,反应温度影响最大,随反应温度的升高,乙烯产率单调增加,丙烯、丁二烯和三烯产率分别在不同的裂解深度出现最大值;停留时间和汽烃比的影响相对较小,随着停留时间的增大,三烯收率略有下降,焦油的产率显著上升;增大汽烃比,三烯收率的略有上升,焦油产率下降。在实验装置的优化条件范围内,总三烯产率最优值51%,其中乙烯产率最优值31%。     

碳五烃催化裂解制取丙烯/乙烯反应性能

以ZSM-5分子筛为催化剂,碳五烃混合物为裂解原料,考察空速对碳五烃催化裂解制丙烯/乙烯反应性能的影响。结果表明,在580℃和实验空速范围,随着空速的增加,碳五烷烃及烯烃转化率整体呈下降趋势,但碳五烯烃转化率远高于碳五烷烃。乙烯及丙烯收率在空速3 h-1时达到最大,分别为10.51%和13.02%。碳四烯烃收率随空速的升高而降低,但各丁烯异构体相对于总烯烃的质量分布接近热力学平衡态。     

煤快速裂解过程脂肪烃的组成及生成机制

研究煤快速裂解过程脂肪烃的组成与生成行为是优化煤炭分级热解气化工艺的关键。本研究借助快速裂解仪联用气相色谱-飞行时间质谱考察了一种淄博烟煤的快速裂解行为,深入分析了裂解产物脂肪烃的组成,进而依据实验结果推测了产物生成机理。结果显示快速裂解过程共有60种脂肪烃类化合物生成,主要包括直链烷烃、支链烷烃、直链烯烃、支链烯烃以及少量环烷烃、取代环烷烃、环烯烃以及二烯烃和炔烃。脂肪烃类碳数分布于C_3-C_(16)之间,并且主要以C_(10)以下为主。由于快速裂解的热流密度较大,使得煤中芳环外侧链同时发生多处断键反应。裂解一次产物进一步发生取代、加成和环化等二次反应是裂解产物中低碳烯烃、支链和环烷烃类生成的主要原因。此外,C_(13)脂肪烃含量较高表明原煤中含有大量26个碳的烷基侧链。     

催化热裂解工艺机理及影响因素

分析了催化热裂解过程的反应机理及乙烯和丙烯形成的反应,乙烯和丙烯均可通过热裂解和催化裂解生成.讨论了影响乙烯、丙烯产率的因素:与USY和REY相比,使用ZSM-5催化剂能够提高乙烯、丙烯产率,磷改性ZRP-1经碱土金属改性后,可进一步提高乙烯和丙烯的产率.提高反应温度和降低剂油比,能够提高热裂解和催化裂解的比例,有利于乙烯产率的提高;增加蒸汽量能够减少焦炭产率,提高乙烯和丙烯产率.     

乙烯裂解炉石脑油裂解反应的数值模拟

以 SL-Ⅱ型乙烯裂解炉反应管为对象,结合烯烃厂裂解工艺参数,对管内石脑油裂解反应过程进行了模拟研究。裂解反应模型采用 Kumar 提出的分子反应模型,模拟得到了管内油气流速、温度、裂解产物的变化规律。结果表明,近壁层流层的存在使得管内油气径向速度、温度梯度较大,二维管内模型可以更全面地描述裂解反应过程。模拟得到的裂解产物收率与裂解炉的生产运行数据进行了比较,两者基本一致,验证了裂解反应模型的合理性。     

生物质裂解机理和模型(Ⅱ)——生物质裂解模型

总结了近50年来生物质裂解模型的研究成果,讨论了生物质裂解的一次反应模型、二次反应模型和传递模型的特点及应用状况.     

K-201波动对碳二加氢系统的影响

对中国石化武汉800kt/a乙烯裂解碳二加氢系统流程进行介绍,通过对乙烯装置发生的一次生产事故,分析裂解气压缩机波动对碳二加氢反应的影响,针对其影响因素提出了相应的应对对策。     

环戊烷生产工艺技术探讨

环戊烷具有广泛的用途,是重要的化工原料之一。介绍了环戊烷生产现状,讨论了从乙烯裂解碳五馏分中分离出双环戊二烯烃的几种生产工艺,以及由双环戊二烯生成环戊烷的工艺技术。     

催化热裂解工艺机遇及影响因素

分析了催化热裂解过程的反应机理及乙烯和丙烯形成的反应，乙烯和丙均可通过热裂解和催化裂解生成，讨论了影响乙烯，丙烯产率的因素：与USY和REY相比，使用ZSM－5催化剂能够提高乙烯，丙烯产率，磷改性ZRP－1经碱土金属改性后，可进一步提高乙烯和丙烯的产率，提高反应温度和降低剂油比，能够提高热裂解和催化裂解的比例，有利于乙烯产率的提高；增强蒸汽量能够减少焦炭产率，提高乙烯和丙烯产率。