生產乙烯的原料
生產乙烯所用的原料範圍較寬,從最輕的乙烷一直到最重的減壓才有(有的要加氫飽和),包括如天然氣凝析油(NGL)液化石油氣(LPG)、石腦油(NAP)和常壓柴油(AGO),甚至加氫的重柴油(VGO)等。隨原料來源的變化,乙烯收率或三烯、三苯總收率各不相同。一般的規律是原料烴,乙烯收率高。通常認為從NGL得到的乙烷原料最佳,因為乙烯最終收率可高達80%左右。評價一種裂解原料的優劣,可用原料的烴組合成(一般用PONA值表示原料的烴組成,P、0、N、A分別代表烷烴(Paraffin)、烯烴(Olefin)、環烷烴(Naphthene)、芳烴(Aromatics),PONA由是這些烴類英文名的第一個字母組成的。)、氫含量、相對密度及重質油中的芳烴特徵(BCMI)等來衡量。
化學反應原理
烴類裂解是石油系原料中的較大分子的烴類在高溫下發生斷鏈反應和脫氫反應生成較小的分子的乙烯和丙烯的過程。烴類裂解反應是吸熱過程,屬自由基鏈反應。它包括脫氫、斷鏈、異構化、脫氫環化、芳構化、脫烷基化、聚合、縮合和焦化等諸多反應,十分複雜,所以裂解是許多化學反應的綜合過程。因作為裂解原料的石油餾分,又是各種烴類的混合物,使烴類裂解過程更加複雜。
產率和工藝參數
工業上的烴類裂解都在高溫下進行。烴類裂解伴生的副反應,是乙烯、丙烯繼續反應生成炔 烴、二烯烴、芳烴和焦炭等。產物的二次反應不但能降低乙烯,丙烯的產率,增加原料的消耗,而且焦炭的生成也會造成反應器和鍋爐等設備內的管道阻力增大,熱傳效果下降,受熱溫度上升,甚至造成通道堵塞,影響生產周期,降低設備處理能力。在對裂解過程的反應熱力學和動力學分析的基礎上,通過乙烯生產長期的工業實踐,工藝的不斷改進,目的產物烯烴的收率也逐步提高。歸結起來,有一下幾點:
1、最佳操作溫度
烴類裂解制乙烯的最適合溫度一般在750~900℃之間。適當提高溫度,有利於提高一次反應對二次反應的相對速度,可以提高乙烯產率。當溫度低於750℃時,乙烯的產率較低;當反應溫度超過900℃,甚至達到1100℃時,對生焦成炭反應極為有利,這樣原料的轉化率雖有增加,產品的產率卻大大下降。
2、適宜的停留時間
如果裂解原料在反應區停留時間太短,大部分原料還來不及反應就離開反應區,使原料的轉化率降低;延長停留時間,雖然原料的轉化率很高,但會造成乙烯產率的下降,生焦和成炭的機會增多。
3、降低體系內原料烴的分壓
烴類裂解的一次反應,不論是斷鏈反應還是脫氫反應,都是反應分子數增多、氣體體積增大的反應。