石油(you)裂(lie)(lie)解(jie)(jie)的(de)(de)(de)化學(xue)過程是(shi)比較復(fu)雜(za)的(de)(de)(de),生成(cheng)的(de)(de)(de)裂(lie)(lie)解(jie)(jie)氣(qi)是(shi)一種復(fu)雜(za)的(de)(de)(de)混合氣(qi)體,它除了主要含有乙(yi)(yi)烯、丙烯、丁二烯等不飽(bao)和(he)烴外,還含有甲烷、乙(yi)(yi)烷、氫氣(qi)、硫(liu)化氫等。裂(lie)(lie)解(jie)(jie)氣(qi)里烯烴含量比較高(gao)。因此,常(chang)把乙(yi)(yi)烯的(de)(de)(de)產量作為衡量石油(you)化工(gong)(gong)發展(zhan)水平的(de)(de)(de)標(biao)志。把裂(lie)(lie)解(jie)(jie)產物進行分離,就可以得(de)到(dao)所需的(de)(de)(de)多種原料(liao)。這(zhe)些原料(liao)在(zai)合成(cheng)纖(xian)維工(gong)(gong)業、塑料(liao)工(gong)(gong)業、橡膠工(gong)(gong)業等方面得(de)到(dao)廣(guang)泛應(ying)用(yong)。
石油裂解(jie)是將石油原(yuan)料在(zai)800~1100℃之間(jian)進行處(chu)理(li),得到(dao)小分子烴的生(sheng)產過程其反(fan)應(ying)十分復(fu)雜,主(zhu)要(yao)有以下幾種類型。依據熱力學和動力學原(yuan)理(li),生(sheng)產中在(zai)800~1 100℃范圍內,盡可(ke)能(neng)(neng)控制較高溫度(du),同(tong)時盡可(ke)能(neng)(neng)減少物料在(zai)反(fan)應(ying)器內的停留時間(jian),使之有利(li)于生(sheng)成乙烯而不利(li)于生(sheng)成焦炭。
烷烴(jing)裂解反應可概(gai)括為脫(tuo)氫和斷鏈兩種。脫(tuo)氫生成(cheng)相應的(de)烯烴(jing),其通式為:
CnH2n+2CnH2n+H2-Q
R-CH2-CH3R-CH=CH2+H2-Q
斷(duan)鏈分(fen)解為(wei)較小(xiao)的(de)烷烴(jing)(jing)和烯烴(jing)(jing),其(qi)通式為(wei):
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
原油中很少有烯(xi)烴(jing)存(cun)在,發生裂解(jie)的烯(xi)烴(jing) 一般都是由烷烴(jing)裂解(jie)生成的,所以烯(xi)烴(jing)裂解(jie)是 二次反應。
環烷(wan)烴裂(lie)(lie)解(jie)可以有(you)多種(zhong)方式,如環己(ji)烷(wan)可裂(lie)(lie)解(jie)為:
除(chu)上述主要的(de)有益反應外,還會發生(sheng)有害反應,主要是生(sheng)炭反應。
為(wei)了在極(ji)短(duan)時(shi)(shi)間內供(gong)給大(da)(da)量反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)熱,反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)宜在管式爐(lu)內進行(xing)。此(ci)外,裂解反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)使(shi)體積增大(da)(da),減壓操作(zuo)對正反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)有利,但實(shi)際生產(chan)中,為(wei)防止(zhi)空氣(qi)漏入(ru)系(xi)統引起(qi)爆炸,操作(zuo)壓力略高(gao)于(yu)大(da)(da)氣(qi)壓,同時(shi)(shi)加入(ru)水(shui)蒸氣(qi)作(zuo)為(wei)稀釋劑以降低(di)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)物料(liao)的(de)分(fen)壓。如圖2所示,燃(ran)料(liao)油(或(huo)燃(ran)料(liao)氣(qi))由導管噴入(ru)爐(lu)內燃(ran)燒把反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)管加熱至900℃左右,原料(liao)烴(jing)和(he)水(shui)蒸氣(qi)預熱后從反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)管內快(kuai)速通過(950℃時(shi)(shi),停留(liu)時(shi)(shi)間僅為(wei)0.01~0.02s)發生裂解反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)。
反應后的(de)物(wu)(wu)料導(dao)(dao)(dao)入急(ji)(ji)冷(leng)換熱器(qi)將溫(wen)(wen)度迅速降至(zhi)550℃以(yi)下使反應停(ting)止,再 導(dao)(dao)(dao)入油(you)(you)急(ji)(ji)冷(leng)器(qi)與(yu)來(lai)自(zi)精(jing)餾(liu)塔底(di)的(de)重油(you)(you)混合(he)進一(yi)步(bu)降溫(wen)(wen)后導(dao)(dao)(dao)入精(jing)餾(liu)塔進行(xing)(xing)蒸餾(liu)分(fen)離(li)(li)。塔頂餾(liu)出物(wu)(wu)經油(you)(you)水分(fen)離(li)(li)器(qi)進行(xing)(xing)氣液分(fen)離(li)(li)和(he)油(you)(you)水分(fen)離(li)(li)。主產(chan)物(wu)(wu)裂(lie)(lie)解(jie)(jie)氣由分(fen)離(li)(li)器(qi)上部導(dao)(dao)(dao)出送(song)去凈(jing)化和(he)分(fen)離(li)(li),中部導(dao)(dao)(dao)出的(de)裂(lie)(lie)解(jie)(jie)汽油(you)(you)一(yi)部分(fen)回流,一(yi)部分(fen)送(song)去提取芳烴,塔底(di)導(dao)(dao)(dao)出的(de)裂(lie)(lie)解(jie)(jie)重油(you)(you) 一(yi)部分(fen)導(dao)(dao)(dao)入油(you)(you)急(ji)(ji)冷(leng)器(qi)用(yong)做(zuo)急(ji)(ji)冷(leng)油(you)(you),一(yi)部分(fen)用(yong)做(zuo)裂(lie)(lie)解(jie)(jie)爐燃(ran)料或返回反應管(guan)做(zuo)裂(lie)(lie)解(jie)(jie)原料。裂(lie)(lie)解(jie)(jie)主產(chan)物(wu)(wu)裂(lie)(lie)解(jie)(jie)氣是多組分(fen)混合(he)物(wu)(wu),要(yao)得(de)到單一(yi)的(de)高純度產(chan)品,必須進行(xing)(xing)進 一(yi)步(bu)分(fen)離(li)(li)和(he)凈(jing)化。
裂(lie)解氣的(de)分離有多(duo)種(zhong)方法,目(mu)前多(duo)采用(yong)(yong)深冷法,即在-100℃左右(you)加(jia)壓至約3MPa,將裂(lie)解氣中氫(qing)和甲烷以外(wai)的(de)其(qi)他組(zu)分全部冷凝成(cheng)液(ye)體,再利(li)用(yong)(yong)各(ge)種(zhong)烴沸點的(de)不(bu)同,用(yong)(yong)精(jing)餾(liu)的(de)方法逐 一分離,所得產品主要為氫(qing)、甲烷、乙烯(xi)(xi)、丙烯(xi)(xi)和丁烯(xi)(xi)。
裂(lie)解(jie)汽(qi)油(you)又稱(cheng)(cheng)熱(re)解(jie)汽(qi)油(you)。以輕烴(jing)(jing)、石腦油(you)、柴油(you)甚(shen)至減壓蠟油(you)為原(yuan)料,在水蒸氣(qi)存在下高溫裂(lie)解(jie)制(zhi)取乙烯的(de)(de)過(guo)程中(zhong),生成含碳(tan)五烴(jing)(jing)類以上的(de)(de)液(ye)體副產(chan)品,經分(fen)餾出干點為205℃的(de)(de)液(ye)體稱(cheng)(cheng)為裂(lie)解(jie)汽(qi)油(you)。由于(yu)此種汽(qi)油(you)富(fu)含芳烴(jing)(jing),經過(guo)加氫精(jing)制(zhi)后(hou)可作為高辛烷值汽(qi)油(you)組分(fen)或用于(yu)萃取苯(ben)(ben)、甲苯(ben)(ben)、乙苯(ben)(ben)、二(er)甲苯(ben)(ben)等化工原(yuan)料。能(neng)使溴的(de)(de)四氯化碳(tan)溶液(ye)褪色(se)的(de)(de)是(shi)裂(lie)化汽(qi)油(you)。