煤油裂解制烯烃

1. 化学工艺学实验 煤油裂解制烯烃 青岛科技大学 化工过程实验教学中心

2. 实验目的 实验原理 实验装置及流程 实验步骤 注意事项 实验数据处理 思考题 煤油裂解制烯烃

3. 实验目的 1. 针对目标反应，学会实验方案设计； 2. 学习小型管式裂解炉操作控制及实验方法； 3. 掌握裂解气的分析测试方法及奥氏气体容量 法原理； 4. 学会索取数据，进行物料衡算及数据处理。

4. 实验原理 煤油是含9~15个碳原子的饱和烃，在高温下不稳定，极易发生碳—碳键断裂的裂解反应，生成低分子量的烷烃、烯烃、氢和二氧化碳等。 热裂解是工业上生产低级烯烃（乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯）的主要方法。

5. 烷烃热裂解反应规律： 脱氢反应：R–CH2–CH3 R–CH=CH2 + H2 断链反应：R–CH2–CH2–R’ R–CH=CH2 + R’H ♣ 由一次反应生成的低级烯烃可进一步反应生成多种 反应产物，直至最后生成焦或碳. ♣ 正构烷烃最利于生成乙烯、丙烯，分子量越小则烯 烃的总收率越高. ♣ 异构烷烃的烯烃总收率低于同碳原子数的正构烷烃. 实验原理

6. 实验原理 工艺条件影响–压力 •裂解反应是体积增大的反应，减压有利于反应的进 行。在负压下操作可漏入空气引起爆炸. •本实验中加入水作为稀释剂. • 工业上通常配入蒸汽，使压力>大气压. 水蒸气可事先预热到较高的温度，用作热载将热量传递 给原料烃，避免原料烃因预热温度过高，易在预热器中结焦的缺点. 防止碳在炉管中的沉积.

7. 实验原理 工艺条件影响–温度 • 提高裂解温度，有利于乙烯产率的增加. • 裂解温度过高，丙烯和丁烯的收率则会下降. 工艺条件影响–停留时间 • 裂解温度越高，允许停留的时间则越短. • 减少和控制二次反应.

8. 实验原理 裂解气分析原理 本实验采用奥氏气体容量法进行分析，它是利用待测 气体与液体吸收剂作用后引起体积变化为基础来分析 气体中某组分含量的仪器。 本实验中气体分析具体原理 (1) 20%KOH水溶液吸收CO2； (2) 87%硫酸吸收不饱和化合物（乙烯除外）； (3) 硫酸汞溶液吸收乙烯（可以吸收所有不饱和化合物）。

9. 实验装置及流程 煤油裂解制烯烃实验装置

10. 实验装置及流程

11. 实验步骤–煤油裂解 1. 检查实验装置，在原料罐中加入煤油及蒸馏水； 2. 打开尾气放空阀； 3. 开冷却水，开启总电源和加热电源，设定反应器温度为750℃； 4. 当反应器温度升至400℃时，加入蒸馏水并校正流量为0.5ml/min； 5. 当反应器温度升至700℃时，加入煤油并校正流量为0.5ml/min； 6. 控制反应器温度为760℃，待温度稳定后接好球胆，取样。 取样前需同时记录水、煤油、气体流量计的初读数，放尽汽液分 离器中的物料，取样时间为20~30min，取样后记录水、煤油、气 体流量计的末读数，用烧杯放出汽液分离器中的焦油和水，用天 平进行称量，得到焦油质量。 7. 停止加热，继续加蒸馏水，待炉温降至450℃以下时，停止加蒸馏水，停冷凝水，进行裂解气分析。

12. 实验步骤–裂解气分析 • 排出吸收瓶和量气管中的气体，接入内装气体样品的球胆，吸入一定体积的裂解气后关闭进气口， 读取量气管读数； • (2) 先用KOH吸收CO2，以多次反复吸收后读数不变为准，记录不变时量气管读数； • (3) 用87%的硫酸吸收除乙烯外的不饱和化合物，也以多次吸收后读数不变为准，并记录量气管读数； • (4) 用硫酸汞吸收乙烯，方法同上； • (5) 分析完成后，排出气体分析器内气体。

13. 实验注意事项 • 在反应处于稳态后，取样前需要放尽汽液分离器中的原料. • 2. 在裂解气分析操作中，每次读数应使量气管液面与平衡瓶液面保持一致.

14. 完整记录实验数据并填入如下两表中,将多个数据点完整记录实验数据并填入如下两表中,将多个数据点 裂解结果进行比较找出适宜的裂解条件。 根据实验测得数据，按下列要求写出实验报告： 1、实验目的与实验流程步骤 2、实验数据及数据处理 3、实验结果及讨论 实验数据处理

15. 实验数据处理

16. 实验数据处理

17. 思考题 1. 如何检查奥氏气体分析器是否漏气？ 2. 在煤油裂解制烯烃过程中加入水的作用是什么？ 3. 在烃类裂解制烯烃过程中控制停留时间的原则是什 么？ 4. 通过实验，可以发现影响煤油裂解结果的因素有哪 些？具体影响程度如何？ 5. 结合煤油裂解制烯烃反应特点，试分析工业生产选 择裂解温度应考虑哪些因素？