有机工艺学第二章烃类热裂解反应过程.pptVIP

基本有机化工工艺学 滨州学院化学与化工系 主讲教师：宋明芝 联系电话思考题 1. 什么叫烃类热裂解过程的一次反应和二次反应？ 2. 简述一次裂解反应的规律性。 3. 烃类热裂解的一次反应主要有哪几个？烃类热裂解的二次反应主要有哪几个？ 4. 什么叫焦，什么叫碳？结焦与生碳的区别有哪些？ 5. 试述烃类热裂解的反应机理。 6. 什么叫一级反应？写出一级反应动力学方程式和以转化率表示的动力学方程式。 思考题解答 1. 一次反应：由原料烃类经热裂解生成乙烯和丙烯的反应。　　二次反应：主要是指一次反应生成的乙烯，丙烯等低级烯烃进一步发生反应生成多种产物，甚至最后生成焦或碳 2、1) 同碳原子数的烷烃，C－H键能大于C－C键能，故断链比脱氢容易。　 2) 碳链越长的烃分子越容易断链。　 3) 烷烃的脱氢能力与分子结构有关。叔氢最易脱去，仲氢次之，伯氢又次之。　 4) 有支链的烃容易断链或脱氢。 思考题解答 3、一次反应主要有： ㈠ 烃热裂解脱氢反应：CnH2n+2 → CnH2n+H2断链反应：Cm+nH2(m+n)+2 → CmH2m+ CnH2n+2 ㈡ 环烷烃热裂解 开环反应： 思考题解答 ㈢ 芳香烃热裂解　　1. 缩合 2. 脱氢反应 ㈣ 烯烃热裂解　　Ⅰ断链反应：CnH2n →CmH2m+ Cn-mH2n-2m 　　Ⅱ脱氢反应：CnH2n →CnH2n-2+H2 思考题解答 二次反应主要有： ㈠ 烯烃的裂解（即二次反应—断链） ㈡烯烃的脱氢和加氢反应 ㈢烃分解生碳 在较高温度下，低分子烷烃，烯烃都有可能分解为碳和氢。 ㈣烯烃的聚合、环化、缩合与生焦反应  思考题解答 热裂解的自由基反应机理 一级反应：反应速度与浓度的一次方成正比　一级反应动力学方程式： 　　　　　　　　　r=-dc/dt=kc 　以转化率表示的动力学方程式：　　　　　　㏑[β/（1－α）]=kt 　　β—体积增大率，它随转化深度而　 β=裂解气体积（标准态）/原料气体积（标准态） 思考题 1. 烃类裂解有什么特点？ 2. 裂解供热方式有哪两种？3. 什么叫族组成，PONA的含义是什么？ 4. 什么叫停留时间，停留时间与裂解产物分布有何影响？ 5. 在裂解反应中，工业上采用水蒸汽作为稀释剂的优点是什么？（在裂解反应中，为什么工业上采用水蒸汽作为稀释剂？） 思考题 6. 什么叫KSF,为什么要用正戊烷作为衡量石脑油裂解深度的当量组分。 7. 为了提高烯烃收率裂解反应条件应如何控制？ 8. 为什么要对裂解气急冷，急冷有哪两种？ 9. 管式裂解炉结焦的现象有哪些，如何清焦？ 思考题解答 1，2答案在P33 3 族组成（简称PONA值）: 是指原料烃分子中所含各族烃的质量百分比 PONA的含义： 　 P—烷族烃　　 N—环烷族烃 　　O—烯族烃 　　A—芳香族烃 思考题解答 4.停留时间：物料从反应开始到达某一转化率时在反应器内经历的时间。停留时间的影响：　由于有二次反应，故每一种原料在某一特定温度下裂解时，都有一个得到最大乙烯收率的适宜停留时间。停留时间过长，乙烯收率下降。由于二次反应主要发生在转化率较高的裂解后期，如能控制很短的停留时间，减少二次反应的发生，就可以增加乙烯收率。 思考题解答 5.在裂解反应中，为什么工业上采用水蒸汽作为稀释剂？） 1) 水蒸汽热容量大，能对炉管温度起稳定作用，在一定程度上保护了炉管； 2) 水蒸汽与产物易分离，与产物不起反应，对裂解气的质量无影响； 3) 水蒸汽可以抑制原料中的硫对合金钢裂解管的腐蚀作用，可以保护裂解炉管； 4) 水蒸气在高温下能与裂解管中的沉积焦炭发生如下反应： C + H2O ? H2 + CO 具有对炉管的清焦作用； 5) 水蒸气对金属表面起一定的氧化作用，形成氧化物薄膜，减轻了铁和镍对烃类气体分解生碳的催化作用。 ? 思考题解答 6、KSF是综合考虑了原料性质、停留时间和裂解温度三方面影响作为衡量重质原料裂解深度的指标。 　在裂解函数中之所以选定正戊烷作为衡量裂解深度的当量组分，是因为1) 在任何轻只有品种都有正戊烷；2) 在裂解过程中，正戊烷只减少不增加；3) 在裂解过程中易分析。 思考题解答 7 高温，低烃分压，短停留时间 8 急冷的目的：终止裂解反应急冷的方法：①直接急冷；②间接急冷。 　　直接急冷的急冷剂用油或水。目前的裂解装置都实现采用间接急冷，以回收高品位的热能，后采用直接急冷，最后洗涤的方法。采用间接急冷的目的是回收高品位的热能，同时终止二次反应。 思考题解答 9 结焦现象：1) 炉管出口压差增大；2) 燃料量增大；3