热加工过程课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《热加工过程课件.ppt》由用户(三亚风情)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 热加工 过程 课件
- 资源描述:
-
1、q热加工是指利用热加工是指利用热热的作用,使油料起化学反应达到加的作用,使油料起化学反应达到加工目的的工艺方法。工目的的工艺方法。q石油馏分及重、残油在高温下主要发生石油馏分及重、残油在高温下主要发生两类反应两类反应:裂解反应裂解反应 (吸热)(吸热)缩合反应缩合反应 (放热)(放热)烃类的烃类的异构化反应异构化反应和和烯烃的叠合烯烃的叠合反应,在没有反应,在没有催催化剂化剂的条件下一般很少发生。的条件下一般很少发生。q渣油热转化渣油热转化所产所产石脑油石脑油已经是我国已经是我国乙烯生产乙烯生产的重要原的重要原料来源,从而进一步促进了料来源,从而进一步促进了渣油热加工工艺渣油热加工工艺的发展。
2、的发展。以以减压馏分油减压馏分油为原料,生产为原料,生产汽油、柴油和燃料油汽油、柴油和燃料油的热的热 裂化裂化(thermal cracking);以以减压渣油减压渣油为原料,生产为原料,生产汽油、柴油、馏分油和焦炭汽油、柴油、馏分油和焦炭的的 焦炭化焦炭化(coking);以以常压重油或减压渣油常压重油或减压渣油为原料,生产以为原料,生产以燃料油燃料油为主的减为主的减粘裂化粘裂化(visbreaking)。400550q目前,焦炭化能力将近目前,焦炭化能力将近 4000万吨万吨/年年,仍在继续增加,仍在继续增加受到青受到青睐睐一、各种烃类的热反应一、各种烃类的热反应1烷烷 烃烃q烷烃的热反应
3、主要有两类:烷烃的热反应主要有两类:C-C 键断裂生成较小的键断裂生成较小的烷烃和烯烃烷烃和烯烃;C-H 键断裂生成碳原子数不变的键断裂生成碳原子数不变的烯烃及氢烯烃及氢q上述两类反应都是上述两类反应都是强吸热反应强吸热反应,其反应行为与分子中,其反应行为与分子中各各键能的大小键能的大小有密切的关系有密切的关系 第一节第一节 石油烃类的热反应石油烃类的热反应 烷烃的热分解反应遵循以下规律:烷烃的热分解反应遵循以下规律:qC-H键键的键能大于的键能大于C-C键的键的,因此,因此C-C键键更容易断裂;更容易断裂;q长链烷烃中,越靠近中间处,其长链烷烃中,越靠近中间处,其C-C键能键能越小,也就越容
4、越小,也就越容易断裂;易断裂;q随着分子量的增大,烷烃中的随着分子量的增大,烷烃中的C-C键及键及C-H键键的的键能键能都呈都呈减小减小的趋势,也就是说的趋势,也就是说分子的热稳定性随分子量的增大而分子的热稳定性随分子量的增大而逐渐减小;逐渐减小;q异构烷烃中的异构烷烃中的C-C键键及及C-H键键的键能都小于正构烷烃,的键能都小于正构烷烃,异异构烷烃更容易断链和脱氢构烷烃更容易断链和脱氢;q烷烃分子中烷烃分子中叔碳上的氢叔碳上的氢最容易脱除,其次是最容易脱除,其次是仲碳仲碳上的,而上的,而伯碳伯碳上的氢最难脱除上的氢最难脱除2环烷烃环烷烃q 环烷烃的热反应主要是环烷烃的热反应主要是烷基侧链的断
5、裂烷基侧链的断裂和和环烷环环烷环的断裂的断裂,前者生成较小分子的烯烃或烷烃,后者,前者生成较小分子的烯烃或烷烃,后者生成较小分子的烯烃及二烯烃生成较小分子的烯烃及二烯烃q 单环环烷烃的脱氢反应须在单环环烷烃的脱氢反应须在600以上才能进行,以上才能进行,但双环环烷烃在但双环环烷烃在500左右就能进行脱氢反应,左右就能进行脱氢反应,生成生成环烯烃环烯烃 3芳香烃芳香烃2+H22CH3CH2CH2+H22+2 H2带烷基侧链的芳烃在受热条件下主要是发生带烷基侧链的芳烃在受热条件下主要是发生断侧链或脱烷基断侧链或脱烷基反应反应脱氢缩合脱氢缩合继续脱氢继续脱氢生成焦碳生成焦碳芳香环芳香环极为稳定,一般
6、条件下芳环不会断裂,但在极为稳定,一般条件下芳环不会断裂,但在较高温度较高温度下会下会进行脱进行脱氢缩合氢缩合反应,生成环数较多的芳烃,直至生成反应,生成环数较多的芳烃,直至生成焦炭焦炭。烃类热反应生成的。烃类热反应生成的焦炭是焦炭是H/C原子比很低的稠环芳烃原子比很低的稠环芳烃,具有,具有类石墨状类石墨状结构。结构。4环烷芳香烃环烷芳香烃 环烷芳香烃应按照环烷环和芳香环之间的连接方式不同环烷芳香烃应按照环烷环和芳香环之间的连接方式不同而有所区别:而有所区别:中间断裂,环中间断裂,环烯烃开环或脱烯烃开环或脱氢生成芳烃氢生成芳烃1.环烷烃断裂环烷烃断裂2.环烷烃脱氢环烷烃脱氢3.缩合生成焦碳缩合
7、生成焦碳5烯烃烯烃q烯烃在低温、高压下,主要的反应是烯烃在低温、高压下,主要的反应是叠合反应叠合反应 q当温度升高到当温度升高到400以上时,以上时,裂解反应裂解反应开始变得重要,开始变得重要,碳链断裂的位置一般在烯烃双键的碳链断裂的位置一般在烯烃双键的位置位置 q当温度超过当温度超过600时,烯烃缩合成时,烯烃缩合成环烷烃、环烯烃和芳环烷烃、环烯烃和芳香烃香烃的反应变得重要起来的反应变得重要起来 RCH2-CH=CH-CH2R6胶质和沥青质胶质和沥青质胶质、沥青质主要是胶质、沥青质主要是多环、稠环化合物多环、稠环化合物,分子中也多含,分子中也多含有杂原子。它们是有杂原子。它们是分子量分布范围
8、分子量分布范围很宽、环数及其稠合很宽、环数及其稠合程度差别很大的复杂混合物。缩合程度不同的分子中也程度差别很大的复杂混合物。缩合程度不同的分子中也含有不同长度的含有不同长度的侧链及环间的链桥侧链及环间的链桥;胶质及沥青质在热反应中,胶质及沥青质在热反应中,除经缩合反应生成除经缩合反应生成焦炭焦炭外,外,还会发生还会发生断侧链、断链桥断侧链、断链桥等反应,生成较小的分子;等反应,生成较小的分子;对对沥青质沥青质而言,在而言,在460、45分钟分钟的条件下,已转化的的条件下,已转化的原料中约原料中约3/4都转化为都转化为焦炭焦炭。q烃类在加热的条件下,反应基本上可以分成烃类在加热的条件下,反应基本
9、上可以分成裂解与缩裂解与缩合(包括叠合)合(包括叠合)两个方向两个方向q烃类热反应是一个复杂的烃类热反应是一个复杂的平行平行-顺序反应顺序反应,随着反应时,随着反应时间的延长,一方面由于裂解反应,生成分子越来越小、间的延长,一方面由于裂解反应,生成分子越来越小、沸点越来越低的烃类;另一方面由于缩合反应生成分沸点越来越低的烃类;另一方面由于缩合反应生成分子越来越大的稠环芳香烃子越来越大的稠环芳香烃 q关于烃类的热反应机理,目前一般都认为主要是关于烃类的热反应机理,目前一般都认为主要是自由自由基基反应机理反应机理 v以以C16烷烃为例烷烃为例17834162HCHC9484178HCHCHCHHC
10、HCCHHCHCHCHCHC42523639452429422093178433316234163316434163HHHHCCHHCCHHCHHCHHCHHCCHHCCH连锁反应终止自由基结合生成烷烃,可以看出可以看出 遵循自由基遵循自由基机 理 反 应 的机 理 反 应 的结 果 是:液结 果 是:液体 产 品 中体 产 品 中 烯烯烃 含 量 高烃 含 量 高,异 构 产 物 很异 构 产 物 很少;气 体 产少;气 体 产品中,品中,C1、C2多多二、渣油热反应的特点二、渣油热反应的特点1.1.渣油的热反应比单体烃更明显地表现出平行渣油的热反应比单体烃更明显地表现出平行-顺序反应的顺序
11、反应的特征特征;q汽油和中间馏分油的产率会出现最大值汽油和中间馏分油的产率会出现最大值 q气体和焦炭随着反应深度的增大而单调的增大气体和焦炭随着反应深度的增大而单调的增大 2.渣油热反应时容易生焦;渣油热反应时容易生焦;除由于渣油含有较多的胶质和沥除由于渣油含有较多的胶质和沥青质外,不同族烃类之间的相互作用也促进了生焦反应;青质外,不同族烃类之间的相互作用也促进了生焦反应;3.渣油在热过程中可发生相分离渣油在热过程中可发生相分离q渣油是一种胶体分散体系渣油是一种胶体分散体系 分散相:沥青质胶束分散相:沥青质胶束分散介质:饱和份等分散介质:饱和份等指导生产指导生产渣油热反应产物分布随时间的变化渣
12、油热反应产物分布随时间的变化 1-原料;原料;2-中间馏分;中间馏分;3-汽油;汽油;4-裂化气;裂化气;5-残油;残油;6-焦炭焦炭饱和烃饱和烃胶胶 质质喹喹 啉啉不溶物不溶物苯不溶苯不溶喹啉可喹啉可溶物溶物裂裂 化化产产 物物断断侧侧链链 脱脱 氢氢 断断 侧侧 链链脱脱氢氢裂裂化化沥青质沥青质芳香芳香烃烃焦焦 炭炭缩缩聚聚缩缩合合 裂裂化化缩缩聚聚缩缩聚聚缩缩聚聚第二相(液相)第二相(液相)三、反应热和反应速度三、反应热和反应速度 1反应热反应热F烃类的热反应通常表现为烃类的热反应通常表现为吸热反应,吸热反应,渣油的热转化反应的渣油的热转化反应的反应热反应热通常是以生成通常是以生成每公斤
13、汽油每公斤汽油或或每公斤(汽油每公斤(汽油+气体)气体)为计算基准。为计算基准。F反应热反应热的大小随的大小随原料油原料油的性质、的性质、反应深度反应深度等因素的变化而有较大等因素的变化而有较大范围的变化范围的变化,其范围大约在其范围大约在5002000kJ/kg之间之间F在缓和热反应条件下,重质原料油比轻质原料油有较大的在缓和热反应条件下,重质原料油比轻质原料油有较大的反应热反应热(指吸热效应),而在反应深度增大时则(指吸热效应),而在反应深度增大时则吸热效应降低吸热效应降低。2反应速率反应速率q烃类在反应深度不大时,烃类在反应深度不大时,热反应的速率热反应的速率服从一级反应的规律服从一级反
14、应的规律,其其反应速率可用以下方程表示:反应速率可用以下方程表示:dx/dt=k(a-x)式中式中 a-单位反应容积内原始反应物的摩尔数;单位反应容积内原始反应物的摩尔数;x-在在t 秒钟内反应了的摩尔数;秒钟内反应了的摩尔数;k-反应速率常数,秒反应速率常数,秒-1 k t=ln a/(a-x)x/a=y,y 为裂化深度为裂化深度 k t=ln 1/(1-y)当裂化深度增大时,在温度一定的条件下当裂化深度增大时,在温度一定的条件下k不再保持为常数,一般不再保持为常数,一般是是 k 值随裂化深度的增大而下降。值随裂化深度的增大而下降。未反应的原料与新鲜原料相比有较高的稳定性未反应的原料与新鲜原
15、料相比有较高的稳定性;其次是反应产物可能对反应有一定的阻滞作用其次是反应产物可能对反应有一定的阻滞作用。p 在反应深度较大时,烃类的热裂化反应在反应深度较大时,烃类的热裂化反应不再服从一级反应不再服从一级反应的规律的规律。烃类热分解反应速率随反应温度的升高而增加很快,反烃类热分解反应速率随反应温度的升高而增加很快,反应速率常数与反应温度的关系服从应速率常数与反应温度的关系服从阿累尼乌斯阿累尼乌斯方程;方程;在实际计算中,使用反应速率常数的温度系数在实际计算中,使用反应速率常数的温度系数 kt 有时更有时更为方便。为方便。Kt 的定义是:的定义是:对于烃类热裂解反应而言,对于烃类热裂解反应而言,
16、Kt 值约在值约在1.5-2.0之间,即之间,即反应温度反应温度每升高每升高10则反应速率约提高到原反应速率的则反应速率约提高到原反应速率的1.5-2.0倍倍。第二节第二节 焦炭化过程焦炭化过程q焦炭化过程焦炭化过程(简称焦化简称焦化)是以是以贫氢的重油贫氢的重油,如减渣、裂化渣,如减渣、裂化渣油等为原料,在高温油等为原料,在高温(500550)下进行深度的热裂化和下进行深度的热裂化和缩合反应的热加工过程缩合反应的热加工过程q焦化过程的产物有焦化过程的产物有气体、汽油、柴油、蜡油和焦炭气体、汽油、柴油、蜡油和焦炭(现主现主要用于生产优质石油焦要用于生产优质石油焦),减渣经焦化过程可得到,减渣经
17、焦化过程可得到70%80%的馏分油的馏分油q焦化汽油焦化汽油和和焦化柴油焦化柴油中中不饱和烃不饱和烃的含量高,而且的含量高,而且含硫、含硫、氮等氮等非烃类化合物也高,因此,产品的非烃类化合物也高,因此,产品的安定性很差安定性很差 大庆减压渣油大庆减压渣油 胜利减压渣油胜利减压渣油 密度,密度,20 0.9239 0.9882 残炭,残炭,m%7.55 13.65 产品分布,产品分布,m%:气体气体 8.3 6.8 汽油汽油 15.7 14.7 柴油柴油 36.3 35.6 蜡油蜡油 25.7 19.0 焦炭焦炭 14.0 23.9 液体收率液体收率 77.7 69.3表表74 延迟焦化的产品产
18、率延迟焦化的产品产率 组组 分分 含量,含量,v%组组 分分 含量,含量,v%氢氢 5.40 戊烷戊烷 2.66 甲烷甲烷 47.80 戊烯戊烯 2.20 乙烷乙烷 13.60 六碳烃六碳烃 0.58 乙烯乙烯 1.82 硫化氢硫化氢 4.14 丙烷丙烷 8.26 二氧化碳二氧化碳 0.32 丙烯丙烯 4.00 一氧化碳一氧化碳 0.81 丁烷丁烷 3.44 氮氮+氧氧 0.25表表 焦化气体组成焦化气体组成 是目前加工是目前加工高金属、高残炭劣质渣油高金属、高残炭劣质渣油的最有效手段,为催化的最有效手段,为催化裂化、加氢裂化和裂化、加氢裂化和乙烯乙烯生产提供原料,目前是一个十分重要的提生产提
展开阅读全文