炼油工艺学第九章_热加工过程教材教学课件.pptVIP

炼油工艺学 * * 第九章 热加工过程 热加工过程概述 热加工是指利用热的作用，使油料起化学反应达到加工目的的工艺方法。 石油馏分及重、残油在高温下主要发生两类反应： 裂解反应 （吸热） 缩合反应 （放热） 烃类的异构化反应和烯烃的叠合反应，在没有催化剂的条件下一般是很少发生的。 在炼油工业：有热裂化、减粘裂化和焦炭化等，主要限于渣油的加工，目的和反应深度不同 炼油工艺中，主要有三种热加工方法 ① 以减压馏分油为原料，生产汽油、柴油和燃料油的 热裂化（thermal cracking） ； ② 以减压渣油为原料，生产汽油、柴油、馏分油和焦炭的焦炭化（coking）； ③ 以常压重油或减压渣油为原料，生产以燃料油为主的减粘裂化（visbreaking）。 渣油热加工过程的反应温度一般在400～550℃ 在石化工业：轻烃高温裂解生产乙烯 目前，焦炭化能力超过2000万吨/年，仍在继续增加 一、各种烃类的热反应 1．烷 烃 烷烃的热反应主要有两类： C-C键断裂生成较小的烷烃和烯烃； C-H键断裂生成碳原子数不变的烯烃及氢 上述两类反应都是强吸热反应，其反应行为与分子中各键能的大小有密切的关系 第一节 石油烃类的热反应 烷烃的热分解反应遵循以下规律： C-H键的键能大于C-C键的，因此C-C键更容易断裂； 长链烷烃中，越靠近中间处，其C-C键能越小，也就越容易断裂； 随着分子量的增大，烷烃中的C-C键及C-H键的键能都呈减小的趋势，也就是说分子的热稳定性随分子量的增大而逐渐减小； 异构烷烃中的C-C键及C-H键的键能都小于正构烷烃，异构烷烃更容易断链和脱氢； 烷烃分子中叔碳上的氢最容易脱除，其次是仲碳上的，而伯碳上的氢最难脱除 2．环烷烃 环烷烃的热反应主要是烷基侧链的断裂和环烷环的断裂，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 单环环烷烃的脱氢反应须在600℃以上才能进行，但双环环烷烃在500℃左右就能进行脱氢反应，生成环烯烃 3．芳香烃 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反应 脱氢缩合 继续脱氢生成焦碳 4．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而有所区别： 中间断裂，环烯烃开环或脱氢生成芳烃 1.环烷烃断裂 2.环烷烃脱氢 3.缩合生成 焦碳 四、反应热和反应速度 1．反应热 烃类的热反应通常表现为吸热反应 反应热的大小随原料油的性质、反应深度等因素的变化而有较大范围的变化， 其范围大约在500～2000kJ/kg之间 2．反应速率 烃类在反应深度不大时，热反应的速率服从一级反应的规律 烃类的热分解反应速率随反应温度的升高而增加很快，其kt值约在1.5～2.0之间 五、影响热化学反应的主要因素 1．反应温度 影响反应速度 影响原料在反应系统中的相态 2．原料的热稳定性（组成） 与化学组成有关，石蜡基原料的热稳定性最差，芳香基原料的热稳定性较好 3．反应时间 第二节 几种热反应过程 一、热裂化（Thermal Cracking) 以常压重油、减压馏分油、焦化蜡油等为原料，在高温(450～550℃)和高压(20～50atm)下裂化成裂化汽油、裂化气、裂化柴油和燃料油 主要目的产物是裂化汽油，但质量差（安定性、抗爆性等） 热裂化过程目前已经被催化裂化过程所取代 二、减粘裂化 减粘裂化(简称减粘)实质上是一种以渣油（AR 或 VR）为原料的浅度热裂化（转化率小于10%） 减粘的目的是将重质高粘度石油原料通过浅度热裂化转化为较低粘度和较低倾点的燃料油 减粘主要是适用于原油浅度加工和大量需要燃料油的情况 减粘的原料：减渣、常压重油、全馏分重质原油或拔头重质原油等 反应温度：400～450℃ 反应压力：4～5atm 减粘渣油的粘度与减粘反应的转化率有关： 当转化率较低时，由于裂化反应，渣油的粘度随着转化率的增大而减小 当转化率较高时，缩合反应占重要地位 因此会出现这样的现象：在减粘裂化反应初期，渣油的粘度随着转化率的增大而逐渐降低，当降低至某一最低值后，渣油的粘度反而随着转化率的进一步增大而急剧上升 影响减粘裂化的因素除了原料油的组成以外，主要还有反应温度、反应时间、反应压力，减粘裂化一般采用较低的温度和较长的反应时间 粘度的降低主要是由于非沥青质类烃类进行热裂化引起的 *