1、乙烯裝置系列培訓教材通用基礎理論目錄第一章 基礎知識5第一節 基本有機化合物5一、烷烴5二、烯烴6三、二烯烴6四、炔烴6五、環烷烴7六、芳烴7第二節 化工常用物理量7一、單位制的介紹7二、物理量及其單位8第三節 部分物理化學概念11一、功和熱11二、焓和自由焓12三、飽和蒸汽壓和沸點12四、泡點、露點、沸程及餾程13五、自燃、自燃點及閃點13六、爆炸極限13第二章 乙烯生產基本化學反應14第一節 裂解反應14一、原料特性14二、裂解反應15三、裂解機理17四、結焦及燒焦反應19第二節 化學吸收21一、吸收機理21二、堿吸收酸性氣體21第三節催化加氫22一、催化劑22二、催化加氫23第四節脫砷反

2、應26第五節活化反應26一、氫活化26二、預硫化26第三章 基本化工原理27第一節流體輸送27一、離心泵的性能參數27二、離心泵的工作原理28三、往復泵的工作原理29四、螺桿泵的工作原理29五、噴射泵的工作原理29六、輸送介質對離心泵性能的影響29七、流量測量30第二節 氣體的壓縮31一、壓縮的基本概念31二、壓縮機的工作原理31三、壓縮性能參數32四、裂解氣壓縮34第三節 非均相物系的分離35一、均相物系和非均相物系35二、旋風分離器的工作原理（離心沉降）35三、過濾36第四節 傳熱37一、傳熱的基本方式37二、典型的傳熱設備37第五節 蒸發39一、蒸發器的型式39二、單效及多效蒸發40第六

3、節 吸附40一、吸附原理40二、分子篩吸附劑40三、干燥器的再生42第七節 精餾42一、精餾操作的基本概念42二、精餾原理43三、塔的基本型式46第八節 冷凍47一、制冷的基本概念47二、多級壓縮制冷循環48二、壓縮機制冷原理48第四章 裝置能耗及計算方法49第一章 基礎知識物質的三種狀態為固態、液態、氣態。同分異構體：分子組成和分子量完全相同，但分子結構不同。因而性質也不同的物質叫同分異構體。一種或幾種物質分散到另一種物質中，形成的均勻、穩定的混合物叫溶液，被溶解的物質叫溶質。無機化合物反應的基本類型是化合反應、分解反應、置換反應、復合反應。第一節 基本有機化合物一般而言，有機物是指含有碳元

4、素的化合物的總稱。在分子中只有碳和氫兩種元素所組成的有機化合物叫烴。一、烷烴如果碳和碳原子都是以CC相連，其余價鍵都被氫原子所飽和，這樣的烴稱為烷烴，也稱為飽和烴。烷烴的分子式是CnH2n+2 。具有相同分子式而結構不同的現象稱為同分異構現象。隨著碳原子數的增多，其同分異構現象越復雜。烷烴的物理性質：常溫常壓下，含一到四個碳原子的烷烴是氣體。含有五到十六個碳原子的正鏈烷烴是液體，含有十七個以上碳原子的正鏈烷烴是固體。隨著烷烴分子量的增大，沸點逐漸增高。烷烴的比重均小于1，隨著分子量的增加，烷烴的比重逐漸增加。烷烴幾乎不溶于水，而溶于有機溶劑。烷烴的化學性質：常溫下，烷烴很不活潑，尤其是正鏈烷烴

5、，具有很大的穩定性。但在一定條件下，烷烴也可發生一些化學反應。1、取代反應：烷烴分子中的氫原子被其它原子或原子團所取代的反應和。如甲烷和氯在強光照射下能發生劇烈的取代反應，甚至引起爆炸，生成氯化氫和碳。2、氧化反應：烷烴在空氣中燃燒，生成二氧化碳和水，同時放出大量的熱量。在適當的催化劑作用下，用空氣或氧氣氧化烷烴，可得到醇、酮、醛、酸等氧化產物。3、異構化反應：從一個異構體轉變成另一個構體的反應叫異構化，正鏈和支鏈少的烷烴在適當的條件下，可異構為支鏈多的烷烴。4、裂化：有機化合物在高溫下分解稱為熱解，烷烴的熱解稱為裂化。裂化反應是一個復雜的過程，其產物是許多化合物的混合物。烷烴分子中所含碳原子

6、數越多，其產物也越復雜，反應條件不同，其產物也不同。但從本質來看，裂化反應主要包括CC、CH鍵的斷裂。烷烴在裂化過程中主要是由大分子烷烴變成小分子烷烴、烯烴和氫，此外中間產物也異構化、環化、芳構化、縮合以及聚合等反應。二、烯烴具有一個碳碳雙鍵的不飽和烴，叫烯烴。CC雙鍵是它的官能團。烯烴的分子式是CnH2n。烯烴同分異構現象的產生，除因碳鏈結構的不同而產生同分異構體外，還因雙鍵位置的不同而產生同分異構體，因此，碳原子數相同的烯烴比烷烴的同分異構體要多。烯烴的物理性質：常溫下，乙烯、丙烯和丁烯都是氣體，戊烯是液體，高級烯烴是固體。與烷烴類似，烯烴的沸點和比重也隨著其分子量的增加而增大，其比重都小

7、于1，難溶于水而能溶于有機溶劑。烯烴的化學性質：由于烯烴結構上有不飽和雙鍵的存在，因此能進行雙鍵的加成反應。與氫氣進行加成反應時，生成相應的烷烴，與鹵化氫加成時生成鹵代烷烴。烯烴還可以進行雙鍵的氧化反應，生成環氧烷。烯烴還可以進行聚合反應。另外，由于雙鍵的存在，使得位上的氫特別活潑，能進行一系列的化學反應。三、二烯烴含有二個CC不飽和雙鍵的烯烴稱為二烯烴。二烯烴的分子通式是CnH2n-2在二烯烴中，根據二個CC雙鍵相對位置的不同，通常分為三類：累積二烯烴：二個雙鍵連接在同一碳原子上的二烯烴。共軛二烯烴：二個雙鍵被一個單鍵隔開的二烯烴。隔離二烯烴：二個雙鍵被二個或二個以上單鍵隔開的二烯烴。碳原子

8、數相同的三種類型的二烯烴互為同分異構體。二烯烴產生同分異構現象的因素有二類：a、二個雙鍵相對位置的不同；b、碳鍵結構的不同。二烯烴的物理性質：常溫下，丙二烯、丁二烯為氣體，異戊二烯為液體，它們的比重都小于1，都不溶于水，而溶于有機溶劑。二烯烴的化學性質：在二烯烴分子中，由于CC雙鍵的存在，其化學性質與烯烴有許多相似之處。但對于共軛二烯烴，由于其結構上的特殊性，其化學性質也較特殊。1、1.4加成反應：CH2CHCHCH2HBrCH3CHCHCH2Br2、雙烯合成：例如4丁二烯與乙烯合成生成環已烯。四、炔烴分子中含有一個碳碳三鍵的不飽和烴，叫炔烴。碳碳三鍵是它的官能團。炔烴的分子通式是CnH2n-

9、2。含有相同碳原子的二烯烴和炔烴互為同分異構體。炔烴的同分異構現象與烯烴相似，由于碳鏈結構的異位和三鍵位置的異構引起的。炔烴的物理性質與烷烴相似，乙炔、丙炔、丁炔是氣體，戊炔以上是液體，高級炔烴是固體。炔烴的化學性質：由于炔烴分子中有三鍵存在，故其化學性質較為活潑，能進行加成、聚合、氧化等反應。五、環烷烴 環烷烴是一類性質與烷烴相似，同時在分子中含有碳環結構的烴類。根據組成環的碳原子數多少，可分為三元環、四元環等；根據分子中碳環數可將環烷烴分為單烷烴、二環烷烴、多環烷烴。環烷烴的分子通式是CnH2n（n3）。環烷烴的物理性質：常溫下，低級環烷烴如環丙烷和環丁烷是氣體，從環戊烷開始是液體，高級環

10、烷烴是固體。環烷烴的沸點、溶點和比重比碳原子數相同的烷烴高，比重仍小于1。環烷烴的化學性質：其化學性質與烷烴，也能發生取代反應和氧化反應，但由于碳環結構的特殊性，其化學性質也有其特殊性質，如環數小的環烷烴較不穩定，環易發生斷裂而發生加成反應。六、芳烴芳香族碳氫化合物簡稱芳烴。也叫芳香烴。其分子結構中勻含有苯環。芳烴根據其結構的不同分為三類：單環芳烴、多環芳烴、稠環芳烴。單環芳烴：分子結構中含有一個苯環的芳烴，統稱單環芳烴。其中包括苯及其同系物。多環芳烴：分子結構中含有二個以上獨立苯環的芳烴。稠環芳烴：分子結構中含有二個或多個苯環，而這些苯環彼此間通過共用的、相鄰的碳原子稠合而成的芳烴。苯系芳烴

11、產生同分異構現象的原因有二個：a、是二個或多個取代基在苯環上相對位置不同；b、是取代基碳鏈結構異構。苯及其同系物一般為無色液體，不溶于水，溶于汽油、乙醇和乙醚等有機溶劑。單芳烴比水輕，比重小于1，具有特殊氣味，有毒。單環芳烴能進行鹵化、硝化、磺化、烷基化和?；磻材苓M行加成、氧化反應。第二節 化工常用物理量一、單位制的介紹在國際單位制中，重量的單位牛頓，1公斤力=9.8牛頓。公稱直徑：是將石油化工設備的直徑加以標準化后的標準直徑，以Dg表示。設備的公稱直徑即設備的內徑。公稱壓力：是將設備所承受的壓力范圍分為若干個標準壓力等級，以便使設備的零部件標準化。公稱壓力以Pg表示，法蘭的公稱壓力分

12、級和設備的公稱壓力分級是一致的。二、物理量及其單位1、溫度溫度是表示物體冷熱程度的物理量，其本質是反映物體內部分子無規則運動的劇烈程度。是從宏觀對物體內部分子運動程度的度量，是分子平均動能的標志。溫度越高，表明物體內部分子運動越劇烈。溫度的表示方法有：熱力學溫度T（K）、攝氏溫度t（）、蘭氏溫度TR（OR）、華氏溫度tF（OF）等，蘭氏溫度和熱力學溫度的測量起點相同，它們的換算關系如下：（1）對溫度間隔或溫差進行換算時，應采用的單位方程為：1 OF =1 OR =（5/9）=（5/9）K（2）對溫度間隔絕對值進行換算時，應采用以下方程： T（K）=t+273.15（）=（5/9）TR（OR ）

13、=（5/9）（tF-32）（OF ） t（）= T-273.15（K） TR（OR ）=（9/5）T（K） tF（OF ）=（9/5）T-459.67（K）水的臨界溫度為374.15。氣體只有在臨界溫度以下，才能被液化。2、壓力單位面積上受到的垂直方向的作用力稱為壓力。對氣體來講，其壓力是因為容器內的氣體分子撞擊容器壁所產生的。對液體來講，其壓力是因為容器內的液體擠壓容器壁所產生的。1mmH2O是指溫度為4的純水在1毫米水柱高對容器底單位面積所產生的壓力。容器內的真實壓力叫絕對壓力，用P絕表示。當絕對壓力低于環境大氣壓P大時，容器內的全部壓力仍叫絕對壓力，而把低于P大的部分叫真空，所測得值叫真

14、空值，記為P真。它們之間的關系為：P絕=P大P真 或 P真=P大P絕。臨界狀態：物質的氣、液兩相達到平衡，且氣相密度與液相密度相等。氣、液兩相界面消失，此時的狀態稱為臨界狀態。臨界狀態下的壓力稱為該物質的臨界壓力。臨界狀態下的溫度稱為該物質的臨界溫度。水的臨界壓力為225.65大氣壓。一定質量的氣體，在體積不變的條件下，其壓強和熱力學溫度（絕對溫度）成正比。3、密度、比重單位體積的物質所具有的質量，稱為密度,常用表示。影響氣體密度的主要因素是氣體分子量、溫度、壓力。液體的密度與4純水的密度的比值，稱為比重。4、粘度粘度是流體的內磨擦系數。油的粘度愈大，油則愈稠，在流動中產生的內磨擦阻力也愈大，

15、或者說，粘度大的潤滑油不易流動。相反，粘度愈小的油則越稀，在流動中產生的內磨擦阻力也就越小，油容易流動。油的粘度表示方法根據不同的測試條件和方法有動力粘度、運動粘度、條件粘度多種。動力粘度的單位有帕斯卡秒PaS等，1PaS= 1kg/ms ,過去使用的動力粘度單位為泊（Poise）或厘泊， 1厘泊(1cP)=1毫帕斯卡秒(1mPas)  100 厘泊(100cP)=1 泊(1P)  1000毫帕斯卡秒(mPas)=1帕斯卡秒(Pas)  。運動粘度的單位有拖、厘拖等，1拖=100厘拖=10 /s。過去通常使用厘斯（cSt）作運動粘度的單位，它等于/s，即

16、1 cSt=1 /s。動力粘度與密度的比值即為運動粘度。即v( 1 N=1 kgm/,1 Pa=1 N/=1 kg/m,1 kg/ms= 1 Pas=1000 mPas，例如：1.4 /s * 1014 kg/=0.0014196 kg/ms=1.419600 mPas )5、流量及流速在單位時間（秒）內流體流過某管道橫截面積的流體量叫流量。流量又分為體積流量和質量流量。體積流量是指在單位時間內流過管道任一截面的流體體積，單位用m3/s表示。 質量流量是指在單位時間內流過管道任一截面的流體質量，單位用kg/s表示。標準狀態下，1mol氣體的體積為22.4升。單位時間內流體在管道通過的距離即流速

17、，流速與管道截面乘積即為流量。常用流體流速范圍如下：低壓蒸汽 1.0Mpa以下(絕壓) 1520m/s中壓蒸汽 1.04.0Mpa以下(絕壓) 2040m/s高壓蒸汽 4.012.0Mpa以下(絕壓) 4060m/s一般氣體 (常壓) 1020m/s壓縮氣體 312m/s水及低粘度流體 13 m/s油及粘度較大的流體 0.52 m/s6、電導、電導率電解溶液的導電能力叫電導，其值等于其電阻的倒數。電導率（又稱比電導）即為一立方厘米電解溶液的電導。電導率高，說明液體中雜質含量較高。7、水的硬度水的硬度是衡量溶于水中的鈣和鎂含量的尺度，分為永久硬度、暫時硬度、總硬度。8、溶解度一種或幾種物質分散到

18、另一種液體物質中，形成的均勻、穩定的混合物叫溶液，被溶解的物質叫溶質，而溶解其它物質的物質叫溶劑。溶解度是指100克溶劑中溶解的溶質的質量。氣體物質的溶解度一般隨溫度的升高而減少。固體物質的溶解度一般隨溫度的升高而增大。飽和溶液：在一定溫度、壓力下，達到溶解平衡的溶液，稱為飽和溶液，還能被繼續溶解的溶液叫不飽和溶液，9、CODCOD即化學耗氧量。指在一定條件下，用一定的強氧化劑處理水樣時所消耗的氧化劑的氧量，以氧的mg/l表示。它是指水體被還原物質污染的主要指標，可以作為有機物相對含量的指標之一。10、PH值PH值是溶液中H+氫離子濃度的負對數，即PH=-lgH+。PH值的范圍為014，當PH

19、等于7時，說明溶液為中性，當PH小于7時，說明溶液顯酸性，當PH大于7時，說明溶液顯堿性。第三節 部分物理化學概念一、功和熱1、功、功率物體在力的作用下，沿力的方向產生位移，我們就稱該力對物體做了功。功和熱及能量的國際單位為焦耳（J），即以1牛頓的力沿力的方向移動1米所做的功即為1焦耳，1焦耳（J）=1牛頓米（N·m）。功和熱的其它常用單位還有瓦特時（W·h）、度（千瓦時KWh）、卡（cal）、牛頓米（N·m）、千克力米(kgf·m)、馬力小時(hp·h)、英熱單位（Btu）等，它們的換算關系如下：1W·h = 3.6×10

20、3J1KWh = 3.6×103J？1cal = 4.1868J1 N·m = 1J1 kgf·m = 9.80665J1 hp·h = 2.6478×106J1 Btu =1.05506×103J在單位時間內做的功，就是功率。功率的國際單位為瓦特（W），即每鈔做1焦耳的功即為1瓦（W），1W=1J/s。其它常用單位還有英熱單位每秒（Btu/s）、卡每秒（cal/s）、馬力（hp）、伏特安倍（V·A）等。它們的換算關系如下：1 Btu/s = 1.05506W1cal/s = 4.1868W1hp = 735.49873W1

21、 V·A = 1W2、熱熱量：是物體吸收或放出能量的多少，與物體的溫度、質量有關系，它與溫度是兩個截然不同的物理量，不能說溫度越高的物質，其熱量就越大。熱量(heat)指的是由于溫差的存在而導致的能量轉化過程中所轉化的能量。而該轉化過程稱為熱交換或熱傳遞。國際單位制中熱量單位與能量單位相同，都是焦耳(J)。慣用的非法定的熱量單位還有卡(cal)、千卡(kcal)、英熱單位(Btu)。1卡=1卡路里=4.186焦耳；1千卡=1大卡=1000卡=1000卡路里 =4186焦耳=4.186千焦?？防?(簡稱“卡”，縮寫為"calorie")的定義為將1克水在1大氣壓下

22、提升1攝氏度所需要的熱量。 1千卡等于1000卡路里，約4186焦耳；（1）比熱單位質量的某種物質，溫度升高或降低1，所能吸收或放出的熱量，叫做這種物質的比熱，單位是焦耳/千克度。（2）潛熱潛熱是物質在發生相變化過程中，所吸收或放出的熱量。（3）顯熱顯熱是物質在無相變時，由于溫度變化而需要吸收或放出的熱量。（4）熱通量熱通量是指換熱器每單位面積的傳熱量，其單位為焦耳/平方米。（5）熱值 ?蒸發熱是一定量的物質不升高溫度就由凝態變為汽態時所需的熱量。凝結熱是一定量的物質不降低溫度就由汽態變為凝態時所釋放的熱量。二、焓和自由焓焓是狀態函數，表示在不作其它功的等壓過程中的熱量，是內能U、壓力P、體積

23、V的函數，定義：H=U+PV，新組合的函數稱為焓，其單位為J或kJ。由于U、P、V均為系統的狀態函數，其四則組合，仍是狀態函數。焓是導出函數，同內能一樣，目前還無法得到焓的絕對量，通常只能計算系統狀態發生變化時焓的改變量H。自由焓通常用符號G表示，其定義為：G=H-TS，式中G自由焓；S熵；T溫度；H焓。在恒溫恒壓過程中，自由焓可作判斷過程是否自發的判據。GT。P<0 自發過程；GT。P=0 平衡狀態；GT。P>0 反自發過程。三、飽和蒸汽壓和沸點任何液體，其表面分子都有脫離液體表面而飛到空間去的傾向，即汽化。同時所產生的空間氣體分子由于不停地運動也有形成液體的傾向，即液化。汽化和

24、液化是同時進行的兩個相反的過程。在一定溫度下當飛到空間去的分子數與形成液體的分子數相等時，即蒸汽和液體的相對量不再發生變化，這時蒸汽和液體間建立了動態平衡。此時液體上方的蒸汽壓力即為該液體在該溫度下的飽和蒸汽壓。飽和蒸汽壓與溫度和物質的種類有關，同種物質相同溫度的飽和蒸汽壓相等，溫度越高，飽和蒸汽壓就越大。飽和蒸汽：在一定的壓力下，當水蒸汽的液化速度與水的汽化速度相等時，汽、液兩相達到動態平衡，此時的狀態稱為飽和狀態。氣相稱為飽和蒸汽，液相稱為飽和液體，相應的溫度稱為飽和溫度。將飽和蒸汽繼續加熱，其溫度升高超過該壓力下的飽和溫度，這種蒸汽稱為過熱蒸汽。過冷：將飽和液體在其飽和壓力下冷卻到低于其

25、冷凝溫度的過程叫過冷。過熱：將飽和蒸汽在其飽和壓力下加熱到高于其沸點溫度的過程叫過熱。沸點：在一定溫度下，純液體處于相對平衡狀態時，有一定的飽和蒸汽壓，當飽和蒸汽壓與外壓相等時，液體就會沸騰，此時液體的溫度稱為該壓力下該液體物質的沸點。沸點與氣壓的關系很大，氣壓增大，沸點升高；氣壓減小，沸點降低。四、泡點、露點、沸程及餾程泡點：在一定壓力下，將混合液體加熱，液體剛開始汽化（第一個氣泡上升到液面破裂）時的飽和液體的溫度。露點：在一定的壓力下，將混合氣體冷卻降溫，氣體開始冷凝出現第一滴凝液時的飽和氣體的溫度叫該壓力下的露點。沸程：露點和泡點的溫度差，稱作沸程。對于純組份而言，其露點和泡點的溫度一樣

26、，因此沸程范圍就變成一個點，也就是說，純組份的液體其露點就是泡點，也是沸點。餾程：把液體混合物的初餾點到終餾點的溫度范圍稱為餾程。五、自燃、自燃點及閃點燃燒：燃燒是一種發熱發光的化學反應。物質由于溫度升高而使氧化過程加快，當溫度升高到一定程度，就可以不用明火而自行燃燒。這種現象稱為自燃。使某種物質受熱發生自燃的最低溫度，稱該物質的自燃點，也叫自燃溫度。閃點：可燃物質其飽和蒸汽在空氣中能夠發生閃燃的最低溫度叫閃點。裂解燃料油和裂解柴油的閃點分別為120和70。一般閃點小于或等于45的液體為易燃液體；閃點大于45的液體為可燃液體；閃點低于28的可燃物稱為一級火災危險物。六、爆炸極限爆炸：物質迅速地

27、完成狀態變化，并在瞬間放出巨大能量，同時產生巨大聲響的現象稱為爆炸。爆炸極限：可燃氣體、粉塵或可燃液體的蒸汽與空氣形成的混合物遇火源發生爆炸的極限濃度稱為爆炸極限。通常用可燃氣體在空氣中的體積百分比來表示?？扇細怏w或蒸汽在空氣中可以使火焰蔓延的最低濃度，即能量可以逐漸傳播的最低值稱爆炸下限?？扇細怏w或蒸汽在空氣中可以使火焰蔓延的最高濃度，即能量可以逐漸傳播的最高值稱爆炸上限。乙烯在空氣中的爆炸范圍是2.7534%；丙烯在空氣中的爆炸范圍是2.012.1%。裂解氣在空氣中的爆炸范圍是3.2619.7%。第二章 乙烯生產基本化學反應在其它條件不變的情況下，升高溫度會使化學平衡向吸熱反應的方向移動，

28、降低溫度會使化學平衡向放熱反應的方向移動。平衡常數Kc（或Kp）與濃度（或分壓）無關，但隨溫度的變化而變化。烯烴能發生的化學反應有：加成反應、氧化反應、聚合反應等。無機化合物反應的基本類型有化合反應、分解反應、置換反應、復分解反應。在氧化還原反應中，失去電子的物質叫還原劑，得到電子的物質叫氧化劑。如果物質的分子發生了變化，有新物質產生，這樣的變化就是化學變化。第一節 裂解反應一、原料特性影響裂解的因素有裂解條件，包括裂解溫度，停留時間，烴分壓，裂解爐的結構和型式，以及原料特性，其中原料特性起著最重要的作用。表征裂解原料品質的特性參數主要有：族組成（PONA）、特性因數（K）、芳烴指數（BMCI

29、）、物理性質及化學雜質含量。1、烴組成各種裂解原料都是多種烴的混合物，因此一個原料的裂解反應如何，取決于它是由哪些烴組成，所以裂解原料的烴組成是最根本的表征其裂解反應性能最直接的數據。舉例來說，同是C6烴，但因其化學結構不同，其裂解反應性就不同，裂解轉化率和產物產率也不同。對于一般的氣體原料，烴組成比較簡單，可以做其組成的全面分析，但對于液態原料，烴組成一般都是比較復雜的，要做其組成的全面分析，要比氣態原料困難得多。2、族組成（PONA）族組成PONA是粗略表征原料裂解反應特征的參數，按其結構分為四大類：P鏈烷烴Paraffin O烯烴Olefin N環烷烴Naphthene A芳烴Aroma

30、tics。在各族類的烴的裂解反應中，大體上其難易程度是按以下順序排列的：正烷烴>異烷烴>環烷烴>芳烴。3、關聯指數BMCI關聯指數BMCI是美國礦物局關聯指數的英文縮寫。是裂解原料芳香性的指標，也是反映鏈烷烴中直鏈烷烴和支鏈烷烴大小的指標。關聯指數BMCI是以密度和沸點組合起來的一個參數，其定義如下：BMCI=48640÷（t+273）+473.6×d15.6456.8由于正已烷的BMCI=0,苯的BMCI=100,故它是一個芳香性指數,BMCI愈大，芳香性愈強。在裂解反應中，BMCI值和乙烯收率有相應的線性關系，BMCI越大，乙烯收率越小。4、氫含量裂解

31、原料的氫含量，不是指烴混合物中的H2的含量，而是指烴分子結構中H的含量。一般地，氫含量是一個衡量原料裂解性能和乙烯潛在含量的重要尺度，裂解氣中乙烯收率隨原料中氫含量的增加而增加。原料中的氫含量越高，裂解時越不易結焦，相對地可以使裂解深度高些，產氣率和乙烯收率也較高。碳五以上液相產物的收率則隨原料氫含量的增加而減少。5、沸點和沸程沸點是一個化合物的重要物理常數，對于單一烴，在一定壓力下，一個烴只有一個沸點，分子量越大，其沸點越高。對于液體餾份油來說，其沸點不是一個值，而是一個較寬的范圍，稱為沸程，在蒸餾時流出的第一滴液體時的氣體溫度稱為初餾點（IBP），蒸餾到最后達到的最高氣體溫度稱為終餾點或干

32、點（EP）。從初餾點到干點這一沸點溫度范圍就是該油品的餾程。6、比重比重是重要的裂解原料性質指標，對于液態裂解原料，比重越小，則該原料越輕，鏈越短，其裂解溫度更高。7、殘碳殘碳是指將油品放入殘碳測定器中，在不通入空氣的條件下，加熱使其蒸發和分解，排出燃燒氣體后，所剩余的黑色固體殘留物。對于較輕油品的殘碳，其值較小。形成殘碳的主要物質是油品中的瀝青質、膠質等。油品的殘碳值對表征其裂解性能是很有用的，殘炭高的原料易結焦。二、裂解反應裂解反應：石油烴（裂解原料）在隔絕空氣和高溫下，分子發生裂解而生成低分子烷烴、烯烴及炔烴的過程，稱為裂解反應。一次反應產物還可以再發生二次裂解和聚合等其它反應，過程十分

33、復雜。國外研究者發現裂解過程中同時存在的反應已有200多種。在工業裂解爐的工程設計中，影響乙烯選擇性的根本因素是平均停留時間和平均烴分壓。裂解反應的烴分壓：烴分壓是指混合氣體各種烴類分壓之和。P烴=P總·N烴，P總總壓力，P烴烴分壓，N烴烴類物質摩爾百分比稀釋蒸汽（DS）的作用：在裂解過程中加入DS的作用一是降低爐管中的烴分壓，二是水蒸汽與爐管中的結碳發生水煤氣反應，降低了焦在爐管中的沉集速度。停留時間是指裂解原料從進入輻射段爐管到離開輻射段爐管的時間。裂解深度就是裂解反應進行的程度。在工程中，根據不同情況，常常采用如下一些參數來衡量裂解深度：原料轉化率 原料轉化率反映了裂解反應時裂

34、解原料的轉化程度。雖然它沒有反映二反應的進行程度，然而由此也在一定程度反映裂解反應的進行程度。因此，常用原料轉化率衡量裂解深度。甲烷收率C10 裂解所得甲烷收率隨裂解深度的提高而增加。由于甲烷比較穩定，基本上不因二次反應而消失。因此，裂解產品中甲烷收率可以在一定程度衡量反應的裂解深度。乙烯對丙烯的收率比（C2=/C3=） 在一定裂解深度范圍內，隨著裂解深度的增大，乙烯收率增高，而丙烯收率增加緩慢。到一定裂解深度后，乙烯收率尚進一步隨裂解深度增加而上升，丙烯收率將由最高值而開始下降。因此，在一定裂解深度范圍內，可以用乙烯和丙烯收率之比C2=/C3=作為衡量裂解深度的指標。但在裂解深度達到一定水平

35、后，乙烯收率也將隨裂解深度的提高而下降。此時，C2=/C3=收率比已不能正確反映裂解的深度。甲烷對乙烯或對丙烯的收率比（C10/C2=或C10/C3=） 由于甲烷收率隨反應進程的加深總是增大的，而乙烯或丙烯收率隨裂解深度的增加在達到最高值后開始下降。因此，在高深度裂解時，用甲烷對乙烯或對丙烯的收率比（C10/C2=或C10/C3=）衡量裂解深度是比較合理的。乙烯收率單位時間內乙烯產量和原料投入量的百分比叫乙烯收率。為了提高裂解產物中的乙烯收率，通常采用的方法是提高裂解溫度、縮短停留時間、降低烴分壓。在輻射爐管中，烴原料進行裂解反應，以控制輻射爐管出口溫度的方式控制裂解深度。裂解深度越高，原料轉

36、化率越高，氫氣和甲烷也越多，氣態產率越大。斷鏈反應就是烴分子C-C鍵斷裂反應，是產物分子中碳原子數減少的反應，是不可逆的反應。脫氫反應就是烴分子C-H鍵斷裂的反應，是產物分子中碳原子數不變的反應，屬可逆反應。烷烴脫氫反應是C-H鍵斷裂的反應，其通式為CnH2n+2CnH2n+H2。當碳原子數相同的原料裂解時，正構烷烴裂解的乙烯收率最高，異構烷烴次之，環烷烴次之。在石油烴裂解時，烷烴的異構化程度越強，丙烯收率就越高，乙烯收率就越低，總烯烴收率也越低。1、鏈烷烴裂解（包括乙烷裂解）直鏈烷烴的斷鏈反應比脫氫反應要容易進行，這是因為脫氫反應C-H鍵的斷裂需要的反應熱比斷鏈反應C-C鍵需要的反應熱要大，

37、故斷鏈反應占有優勢。以正丁烷為例，其斷鏈反應如下：CH3CH2CH2CH3 CH3CH=CH2+ CH4CH3CH2CH2CH3 CH2=CH2+ CH3CH3一般地說，反應首先從鍵能最小的地方開始，并遵循以下規則：（1）CH鍵的鍵能大于CC鍵的鍵能，所以CC鍵易于斷裂。如乙烷裂解時，主要生成CH3.而非H.。（2）烷烴的相對穩定性隨分子量的增大或碳鏈的增長而降低，因此碳鏈愈長的烴分子愈易斷裂，碳鏈愈短，愈不易斷裂，所以長鏈烷烴的裂解溫度可以低些。（3）碳氫化合物不同的結構，其熱穩定性不一樣。對于碳原子數相同的碳氫化合物，其熱穩定性如下：芳烴>環烷烴>二烯烴>烯烴>烷烴

38、。（4）烴類的脫氫能力和烴類結構有關。叔氫容易脫去，仲氫次之，伯氫最難。（5）帶支鏈的CH鍵或CC鍵較直鏈的CH鍵或CC鍵的鍵能小，易斷裂，所以支鏈烴易裂解或脫氫。2、環烷烴裂解環烷烴裂解與同碳原子數鏈烷烴相比，也可發生斷鏈反應、脫氫反應及其它反應。其乙烯、丙烯產率低，但大于同碳原子數的烯烴和芳烴。3、芳香烴裂解由于芳烴有穩定的芳烴結構，不易斷鏈，但當裂解溫度過高，停留時間過長時，芳烴則脫氫縮合為多環化合物，生成焦油及焦炭，因此，裂解原料中芳烴含量越少越好。帶支鏈的芳烴裂解時，同帶支鏈的環烷烴相似，進行脫烷基化反應。三、裂解機理1、自由基反應機理根據自由基反應理論，可以將所有烴類裂解歸結為鏈引

39、發反應、鏈增長反應、鏈終止反應幾個歷程。鏈引發反應是裂解反應的開始階段，在熱的作用下，一個分子斷裂產生一對自由自由基斷裂反應活化能高，一般在290335kJ/mol以上，因此要求在高溫下進行，鏈增長反應是一種自由基轉化為另一種自由基的反應，主要包括氫轉移（奪氫）反應、自由基分解反應、自由基異構化反應和自由基加成反應。鏈終止反應是二個自由基結合成分子或通過歧化反應形成穩定分子的過程。這類反應是自由基反應的結束，其活化能一般較低。主要基元反應：（1）鏈引發反應單分子反應 RR· . R·+R·.雙分子反應 RH+RH R·+ RH· （2）奪氫反應

40、 R·+RH R·+ RH（3）自由基分解反應 R· RH + R（4）自由基加成反應 R·+ RH R·（5）鏈終止反應通過自由基再化合 R·+ R· R R通過自由基歧化 R·+ R· RH+ RH（6）單純分子反應 RH+RH RH+ RH（7）自由基異構化反應 R· R·2、簡化反應機理烴類的裂解是錯綜復雜的，自由基及分子以各種方式發生反應。在實踐中，得出一個簡化的反應機理，用以說明裂解過程。簡化的反應機理將反應分為二個階段，第一階段叫做一次反應，一次反應是原料烴經過反應裂解生

41、成目的產物乙烯、丙烯的反應，第二階段叫做二次反應，二次反應是乙烯、丙烯的消失，生成分子量較大的液體產物以至結焦生碳的反應，第二階段的反應大致可分為三類：一次反應生成的烯烴進一步裂解。烯烴加成及脫氫反應，生成烷烴、雙烯烴及炔烴。縮合反應：由二個或更多個分子縮合成較大的穩定化合物。在一次反應轉化率較低時，二次反應是不很重要的，由于生成的烯烴比原料熱穩定性高，所以其分解速度很慢。此外，由于這些組分分壓很低，所以這些烯烴由于二次反應而分解的速度也很慢。二次反應同一次反應是有相互聯系的，當一次反應進行到一定的程度，則二次反應就變得顯著起來。因為隨著一次反應的進行，一次產物高速生成，烯烴的分壓很快提高，在

42、這種情況下，一次產品烯烴就加速地分解，使乙炔及雙烯烴的深度增加，并且進一步生成苯及其它芳烴。3、乙烷的裂解機理乙烷裂解爐裂解深度的表示方法之一是乙烷單程轉化率，即反應中轉化掉的乙烷和原料中乙烷量之比。設計的轉化率為50%，極限轉化率為60%。乙烷的裂解機理可利用自由基反應機理來解釋，分為三個階段，即鏈的引發、鏈的增長與鏈的終止。鏈引發：C2H6 2 CH3·鏈增長：CH3·+ C2H6 CH4+ C2H5· C2H5· C2H4+ H· H·+ C2H6 H2+ C2H5·鏈終止 ： H·+ C2H5 ·

43、 C2H6乙烷的裂解機理是烴類裂解中最簡單的，其它烴類的裂解機理當然更復雜。副反應也越來越多。四、結焦及燒焦反應結焦：烴類裂解過程中，除生成各種烴類產物外，同時有少量炭生成，這種炭是由數百個碳原子稠合而形成的炭，其中還含有少量氫，通常這種炭稱為焦，管式裂解爐中生成的焦結聚于管壁的過程，稱為結焦。1、液體原料裂解結焦裂解爐爐管等處的結焦反應主要有兩類，一類是小分子不飽和烴在高溫下發生聚合、脫氫反應；另一類是芳烴發生稠環化聚合反應。2、乙烷爐結焦乙烷爐的結焦機理是由于裂解過程中生成的乙烯在高溫下進一步裂解、脫氫，經過乙炔階段而生碳的過程。3、燒焦燒焦反應是一個劇烈的放熱反應，如果一開始燒焦空氣量過

44、大，爐管會因反應物濃度過高，熱量來不及釋放出去而燒壞。C + O2 CO2 + Q4、抑焦機理烴類裂解結焦機理主要有以下三種：a）金屬催化生焦：裂解爐管是有金屬合金制造的，鐵、鉻、鎳是構成爐管的主要金屬成分，烴類氣體（尤其是不飽和烴）在爐管表面的鐵、鎳等金屬的催化作用下極易發生脫氫反應而生焦；b）氣相結焦：即在氣流主體中生成焦，氣相結焦最重要的中間體是芳烴，從芳烴開始，經過一系列的縮聚和脫氫反應生成焦油液滴和煙灰顆粒，再經脫氫生焦；c）自由基結焦：物料中的微量的氧或其它因素引發物料中烯烴、芳烴、醛、酮等化合物發生聚合反應物，并析出、沉積在爐管表面，進而脫氫成焦。為了抑制結焦，延長清焦周期，通常

45、采用各種結焦抑制技術：如添加結焦抑制劑、爐管表面預處理、混合原料裂解、研制新的合金爐管材料（如內表面陶瓷合金、鋁合金等）、改變工藝條件等。在眾多和結焦抑制技術中，添加結焦抑制劑因其操作簡單、成本低廉、易于在工藝裝置上實施，是公認的有發展前途的方法。早在20世紀50年代，國外就開始了結焦機理及抑焦劑的研究工作，開發了多種結焦抑焦劑，主要有含硫化合物、含磷化合物、金屬有機化合物、含硼化合物、稀土化合物、堿金屬、堿土金屬鹽類、有機聚硅氧烷類化合物等。美國、俄國、日本、等國已由實驗室研究進入工業應用階段。具有代表性的公司主要有納而科化工公司、菲力浦石油公司、風茨研究等。（1）含硫化合物這類化合物主要H

46、2S、SO2、CS2、單質硫、二甲基二硫、噻吩、硫醇等。由于石腦油、常壓柴油、加氫尾油中本身就含有硫，所以通常這類原料中不再加硫，而以輕烴為原料時則需加硫。對有機油化合物的研究表明，部分有機硫化合物既抑制均相雙抑制非均相結焦過程，而且還影響裂解產物的分布和提高乙烯選擇性。其作用機理為：裂解條件下，有機硫化合物分裂生成硫氫基，硫氫基不僅可以參加一次奪氫反應，改變裂解過程的自由基反應歷程和產物分布，而且可以與金屬表面進行反應，所生成的金屬硫化物活性低，對結焦無催化作用。對于抑制非均相催化結焦反應，結焦抑制能力的大小主要取決于這些化合物解離生成硫氫基或烷基硫自由基能力的大小。裂解原料越輕，結焦抑制組

47、分對裂解反應的促進作用越強。另外，隨著溫度的升高，各組分的結焦抑制能力逐漸下降。其原因一方面是由于溫度愈高，停留時間愈長，則對口焦速度也愈快，抑制結焦就愈困難；另一方面是由于溫度升高，硫氫基自由基的穩定性減弱，壽命變短，隨著時間的延長，硫氫基不斷與反應器壁碰撞而消失，使其濃度下降，總的結果使得抑制結焦的效果變差。這類抑焦劑存在著一個問題：金屬氧化物為爐管內表面的抗腐蝕保護層，與含硫化合物反應轉化成金屬硫化物而使得抗腐蝕能力下降，另外，高溫下某些硫化物（如硫化鎳）的溶解又會使管壁金屬流失，造成爐管的腐蝕。（2）堿金屬或堿土金屬鹽類第二節 化學吸收一、吸收機理吸收：一般指用液體吸收劑來處理氣體混合

48、物，而使混合物中的某個或個別組分得以脫除，達到分離目的的過程，可分為物理吸收和化學吸收。物理吸收：吸收過程不伴有化學反應的稱為物理吸收。在此過程中吸收所達限度取決于在吸收條件下的氣液平衡關系，即氣體在液體中的平衡溶解度，吸收速度則取決于被吸收組分從氣相轉入液相時的擴散速度?；瘜W吸收：吸收過程伴有化學反應的稱為化學吸收。降低溫度及提高氣相壓力，有利于吸收的進行。吸收機理：雙膜理論在吸收機理上一直占有重要的地位，雙膜理論的基本論點為：（1）氣、液二相間有一穩定的相界面，界面二側各有一個有效層流膜層，溶質以分子擴散的方式通過此二界面層。（2）相界面上的氣、液二相互成平衡，即pi=f(ci)（3）在氣

49、、液二相主體中，由于流體充分湍流、混合，溶質濃度分布均勻，即認為二相主體中濃度梯度均為零，換言之，濃度梯度全部集中在二個有效膜層內。根據雙膜理論，氣體和液體在一定的條件下進行接觸，終必達到平衡狀態。在達到平衡狀態時，被吸收的氣體的分壓P與溶液濃度C之間，一般有一定的函數關系，即P=F（C）；平衡狀態是吸收操作的極限，只要氣相中的組份的分壓大于液相的平衡分壓，組分即可被吸收劑吸收，故高壓、低溫有利于吸收操作。二、堿吸收酸性氣體采用長尾曹達法堿洗的反應歷程（t=40，P=1.0MPa）:第一步：NaOH過量時與CO2、H2S 反應生成Na2CO3、Na2S CO2+ H2S+4NaOH= Na2C

50、O3+ Na2S+3H2O第二步：NaOH消耗凈后，H2S 、CO2與生成的Na2S 反應，生成Na2CO3、NaHS CO2+ H2S+ 3Na2S = Na2CO3+ 4NaHS 第三步：當Na2S消耗凈后，H2S 、CO2與生成的Na2CO3反應，生成NaHCO3、NaHS CO2+ H2S+ 2Na2CO3+H2O= 3NaHCO3+ NaHS 第三節催化加氫一、催化劑1、催化劑及催化作用催化劑是一種物質，由活性組分、載體、助催化劑三部份組成。它能加速反應的速率而不改變該反應的標準Gibbs自由焓變化，這種作用稱為催化作用。涉及催化劑的反應稱為催化反應。催化作用一般分為均相和非均相二大

51、類。均相催化，是指催化劑與反應介質同相混合，組成均勻體系。均相催化常用于液相反應。非均相催化是指催化劑與反應介質以不同的相存在，在絕大多數情況下，催化劑是一種固體，與氣相或液相反應物接觸，使之發生反應，故有時稱這種催化作用為接觸催化。催化作用的特征：（1）催化劑只能加速熱力學上可以進行的反應，而不能加速熱力學上無法進行的反應。（2）催化劑只能加速反應趨于平衡，而不能改變平衡的位置（平衡常數）。（3）催化劑對反應具有選擇性。當反應可能有一個以上的不同方向時，有可能產生熱力學上可行的不同的產物，催化劑僅加速其中的一種，促進反應的速率與選擇性是同一的。（4）催化劑是有一定的壽命的。2、催化劑的活性活

52、性：是指催化劑影響反應進程變化的程度。對于固體催化劑，常用給定溫度下完成原料的轉化率來表達；活性越高，原料轉化率的百分數越大。也可用完成給定轉化率所需的溫度表達，溫度越低，活性越高。還可用完成給定轉化率所需的空速表達，空速越高，活性越好。催化劑單位表面積相對應的活性稱為比活性。常用表示；催化劑活性用A表示。A=S。3、催化劑的選擇性催化劑選擇性：是指所消耗原料中轉化成目的產物的分率。催化劑的選擇性定量表達式如下：選擇性（s）=轉化成目的產物的物質量/已轉化的限制反應物的物質量*%4、催化劑的穩定性催化劑穩定性：是指它的活性和選擇性隨時間變化的情況。工業催化劑的穩定性，包括熱穩定性、化學熱穩定性

53、和機械強度穩定性三個方面。溫度對固體催化劑的影響是多方面的，它可能使活性組分揮發、流失、負載金屬的燒結或者微晶粒的長大等。5、催化劑的壽命催化劑壽命：是指在工業生產條件下，催化劑的活性能夠達到裝置生產能力和原料消耗定額的允許使用時間；也可以指活性下降后經再生活性又恢復的累計使用時間。6、催化劑的載體載體是催化活性組分的分散劑、粘合計或支撐體，是負載活性組分的骨架。將活性組分、助催化劑組分負載于載體上所制得的催化劑，稱為負載型催化劑。載體的功能主要有以下幾個方面：（1） 提供有效的表面和適宜的孔結構。將活性組分用各種方法負載于載體上，可以使催化劑獲得大的活性表面及適宜的孔結構。（2） 增強催化劑

54、的機械強度，使催化劑具有一定的形狀。（3） 改善催化劑的傳導性。載體一般應具有較大的熱容和良好的導熱性，使反應熱能迅速傳遞出去，避免局部過熱而引起催化劑的燒結和失活。（4） 采取載體將活性組分高度分散，減少催化劑中活性組分的含量。（5） 載體提供附加的活性中心。二、催化加氫在多相催化反應過程中，從反應物到產物一般經歷下列步驟：（1）反應物分子從氣流中向催化劑表面和孔內擴散；（2）反應物分子在催化劑內表面上吸附；（3）吸附的反應物分子在催化劑表面上相互作用或與氣相分子作用進行化學反應。（4）反應產物自催化劑內表面脫附。（5）反應產物在孔內擴散并擴散到反應氣流中去。上述步驟中第（1）和（5）為反應物、產物的擴散過程，從氣流層經過滯流層向催化劑顆粒表面的擴散或其反向擴散，稱為外擴散。第（2）步為反應物分子的化學吸附。第（3）步為吸附分子的表面反應或轉化。第（4）步為產物分子的脫附或解吸。1、乙炔加氫反應乙炔加氫脫炔法是在催化劑的存在下，使炔烴選擇性加氫生成烯烴或烷烴，就乙炔催化加氫，可以發生如下幾個反應：C2H2H2C2H4C2H22H2C2H6C2H4H2C2H6 nC2H2mH2油狀或固體低分子聚合物稱之為綠油 C2H2C2H22C2H2影響催化加氫的因素很多，像進料溫度、接觸時間、炔烴分壓、氫炔比、CO濃度、硫濃度及催化劑使用時間的長短等對催化劑的活性都有影響。但對固