化工裝置工藝操作與控制2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》注意事項(xiàng)考試作業(yè)考勤2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》10.1緒論0.1.1化學(xué)工業(yè)0.1.2學(xué)科概念0.1.3課程研究?jī)?nèi)容0.1.4學(xué)習(xí)要求2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》2化學(xué)工業(yè)的發(fā)展、地位與作用近年來發(fā)展速度大。石油化工仍是優(yōu)先發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一，精細(xì)化工和農(nóng)用化學(xué)品也是化工發(fā)展重點(diǎn)，石油化工、新型合成材料、精細(xì)化工、橡膠產(chǎn)品加工業(yè)、化工環(huán)保業(yè)將是我國(guó)化學(xué)工業(yè)的主要增長(zhǎng)點(diǎn)。發(fā)展?jié)摿κ蔷薮蟮?，重點(diǎn)是發(fā)展新技術(shù)、開發(fā)新產(chǎn)品、增加高附加產(chǎn)值產(chǎn)品的品種和產(chǎn)量，趕超世界先進(jìn)水平。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》3現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的特點(diǎn)1)原料、生產(chǎn)方法和產(chǎn)品的多樣性與復(fù)雜性2)向大型化、綜合化，精細(xì)化發(fā)展3)多學(xué)科合作、技術(shù)密集型生產(chǎn)4)重視能量合理利用，積極采用節(jié)能工藝和方法5)資金密集，投資回收速度快，利潤(rùn)高6)安全與環(huán)境保護(hù)問題日益突出2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》4現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的發(fā)展方向1）面向市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈的形勢(shì)，積極開發(fā)高新技術(shù)，縮短新技術(shù)、新工藝工業(yè)化的周期，加快產(chǎn)品更新和升級(jí)的速度。2）最充分、最徹底地利用原料。3）大力發(fā)展綠色化工。4）化工過程要高效、節(jié)能和智能化。5）實(shí)施廢物再生利用工程。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》5化學(xué)工業(yè)的主要產(chǎn)品按學(xué)科類型分，化學(xué)工業(yè)包括無機(jī)化工、基本有機(jī)化工、高分子化工、精細(xì)化工和生物化工等分支。無機(jī)化工產(chǎn)品有硫酸、硝酸、鹽酸、純堿、燒堿、合成氨和氮、磷、鉀等化學(xué)肥料，其中化肥產(chǎn)量在化工產(chǎn)品中位居首位，又以氮肥產(chǎn)量最高。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》6基本有機(jī)化工，從石油、天然氣、煤等天然資源出發(fā)，經(jīng)過化學(xué)加工可得到乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯、合成氣等產(chǎn)品，此類產(chǎn)品是有機(jī)化工基礎(chǔ)原料，產(chǎn)量很大。高分子化工的產(chǎn)品為高分子化合物及以其為基礎(chǔ)的復(fù)合或共混材料制品。精細(xì)化工產(chǎn)品大多數(shù)為有機(jī)化學(xué)品2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》70.1.2學(xué)科認(rèn)識(shí)化學(xué)工程與技術(shù)----化工

化學(xué)工程：主要研究化學(xué)工業(yè)和其他過程工業(yè)生產(chǎn)中所進(jìn)行的化學(xué)過程和物理過程的共同規(guī)律。

化學(xué)工藝：將原料物質(zhì)主要經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的方法和過程。

應(yīng)用化學(xué)2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》8兩者相輔相承，密不可分化學(xué)工藝個(gè)性研究具體過程從原料到產(chǎn)品2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》9化學(xué)工程共性單元操作工程因素尤其是放大化學(xué)工藝與化學(xué)工程比較？？？0.1.3化學(xué)工藝學(xué)科研究?jī)?nèi)容烴類熱裂解---三烯芳烴轉(zhuǎn)化過程---三苯(簡(jiǎn)稱BTX）合成氣的生產(chǎn)過程---CO和H2的混合氣加氫與脫氫過程---合成氨\苯乙烯和丁二烯烴類選擇性氧化---醇、醛、丁烯氧化脫氫羰基化過程---RCH=CH2+CO+H2氯化過程---氯代烴聚合物生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)---聚乙烯、聚丙烯生物技術(shù)與綠色化學(xué)2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》10化學(xué)反應(yīng)過程分類烴類熱裂解烯烴中的“三烯”(乙烯、丙烯和丁二烯)是化學(xué)工業(yè)的基礎(chǔ)原料。工業(yè)上獲得低級(jí)烯烴的主要方法是將烴類熱裂解。烴類熱裂解法是將石油系烴類燃料(天然氣、煉廠氣、輕油、柴油、重油等)經(jīng)高溫作用，使烴類分子發(fā)生碳鏈斷裂或脫氫反應(yīng)，生成相對(duì)分子質(zhì)量較小的烯烴、烷烴和其他相對(duì)分子質(zhì)量不同的輕質(zhì)和重質(zhì)烴類。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》11芳烴轉(zhuǎn)化過程芳烴中的“三苯”(苯、甲苯和二甲苯，簡(jiǎn)稱BTX)和烯烴中的“三烯”(乙烯、丙烯和丁二烯)是化學(xué)工業(yè)的基礎(chǔ)原料，具有重要地位。芳烴最初全部來源于煤焦化工業(yè)。石油芳烴主要來源于石腦油重整生成油及烴裂解生產(chǎn)乙烯副產(chǎn)的裂解汽油。芳烴轉(zhuǎn)化：芳烴的脫烷基化、烷基化、異構(gòu)化2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》12合成氣的生產(chǎn)過程合成氣系指一氧化碳和氫氣的混合氣以天然氣和煤炭為基礎(chǔ)的合成氣轉(zhuǎn)化制備化工產(chǎn)品的研究廣泛開展。C1化工過程實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。合成氨、合成甲醇等2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》13加氫與脫氫過程催化加氫系指有機(jī)化合物中一個(gè)或幾個(gè)不飽和的官能團(tuán)在催化劑作用下與氫氣加成。H2和N2反應(yīng)生成合成氨以及CO和H2反應(yīng)合成甲醇及烴類亦為加氫反應(yīng)。而在催化劑作用下，烴類脫氫生成兩種或兩種以上的新物質(zhì)稱為催化脫氫。在有機(jī)化工生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，如合成氨、合成甲醇、丁二烯，苯乙烯的制取等都是極為重要的化工過程。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》14烴類選擇性氧化是指烴類及其衍生物中少量氫原子(有時(shí)還有少量碳原子)與氧化劑(通常是氧)發(fā)生作用，而其他氫和碳原子不與氧化劑反應(yīng)的過程。全球生產(chǎn)的主要化學(xué)品中50%以上和選擇性氧化過程有關(guān)。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》15含氧化合物，如醇、醛、酮、酸、酸醉、環(huán)氧化物、過氧化物等。不含氧化合物，如丁烯氧化脫氫制丁二烯，丙烷(丙烯)氨氧化制丙烯睛，乙烯氧氯化制二氯乙烷等。有些是有機(jī)化工的重要原料和中間體，有些是三大合成材料的單體，有些是用途廣泛的溶劑，在化學(xué)工業(yè)中占有重要地位。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》16羰基化過程RCH=CH2+CO+H2

RCH2CHO烯烴與合成氣(CO/H2)或一定配比的一氧化碳及氫氣在過渡金屬配位化合物的催化作用下發(fā)生加成反應(yīng)，生成比原料烯烴多一個(gè)碳原子的醛。醛基是最活潑的基團(tuán)之一，可進(jìn)行加氫成醇、氧化成酸、氨化成胺以及歧化、縮合、縮醛化等一系列反應(yīng)。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》17氯化過程氯化過程的主要產(chǎn)物是氯代烴，是指烴的氯取代化合物，即脂肪烴、脂環(huán)烴和芳烴中的一個(gè)或多個(gè)，甚至全部氫原子被氯原子取代生成的化合物。二氛乙烯、一氛甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳等。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》18聚合物生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)石油化工的基礎(chǔ)原料(乙烯、丙烯、丁二烯;苯、甲苯、二甲苯;甲醇)總量的一半用于生產(chǎn)高分子材料。以小分子化合物（乙烯、丙烯）為原料，以人工合成高分子化合物的基本原理及生產(chǎn)工藝為重點(diǎn)。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》19生物技術(shù)與綠色化學(xué)生物技術(shù)是應(yīng)用生物學(xué)、化學(xué)和工程學(xué)的基本原理，依靠生物催化劑的作用將物料進(jìn)行加工，應(yīng)用于能源、化工、制藥等工業(yè)生產(chǎn)過程，生產(chǎn)有用物質(zhì)的一門多學(xué)科綜合性的科學(xué)技術(shù)。----酶催化、改性2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》20綠色化學(xué)，又稱環(huán)境無害化學(xué)、環(huán)境友好化學(xué)或者清潔化學(xué)，是在進(jìn)一步認(rèn)識(shí)化學(xué)規(guī)律的基礎(chǔ)上，應(yīng)用一系列技術(shù)和方法，在化學(xué)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用中避免和減少對(duì)人類健康和生態(tài)環(huán)境有毒有害物質(zhì)的使用和產(chǎn)生。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》21本教材的主要內(nèi)容化學(xué)工業(yè)和化學(xué)工藝有關(guān)基本概念的介紹;化工原料資源及其加工利用途徑;化工基礎(chǔ)原料的典型生產(chǎn)過程;基本有機(jī)、無機(jī)、高分子、精細(xì)等各化工分支中的典型反應(yīng)過程的原理和工藝;三廢處理和綠色化工概念及其發(fā)展途徑。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》220.1.4學(xué)習(xí)要求對(duì)于典型反應(yīng)過程，要求理解并掌握工藝原理、選定工藝條件的依據(jù)、流程的組織和特點(diǎn)、各類反應(yīng)設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)等;對(duì)典型產(chǎn)品的各種原料來源、不同工藝路線、副產(chǎn)物回收利用和廢料處理方法等，應(yīng)進(jìn)行分析比較，找出它們的優(yōu)缺點(diǎn);思考題和仿真有助于加深對(duì)各章內(nèi)容的理解和掌握，要做練習(xí)。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》230.2化學(xué)工藝基礎(chǔ)0.2.1原料資源及其加工0.2.2化工生產(chǎn)過程及流程0.2.3化工過程的主要效率指標(biāo)0.2.4反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)平衡和反應(yīng)速率的影響0.2.5催化劑的性能及使用0.2.6反應(yīng)過程的物料衡算和熱量衡算2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》240.2.1原料資源及其加工1無機(jī)化學(xué)礦及其加工2石油及其加工3天然氣及其加工4煤及其加工5生物質(zhì)及其加工6再生資源的開發(fā)利用7空氣和水2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》252025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》262025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》27丙烯聚合聚丙烯合成纖維、塑料氨氧化合成纖維、ABS樹脂、AS樹脂、丁腈橡膠丙烯酰胺絮凝劑、水增稠劑、紙張?zhí)幚韯┍╇媾c乙烯共聚乙丙橡膠次氯酸化氯丙醇環(huán)氧丙烷丙二醇聚酯塑料聚氨酯塑料、表面活性劑過氧化物環(huán)氧化環(huán)氧丙烷、苯乙烯或異丁烯高溫氯化氯丙烯丙烯醇1，4-丁二醇聚酯甘油醫(yī)藥、炸藥環(huán)氧氯丙烷水解環(huán)氧樹脂丁二烯與苯乙烯共聚丁苯橡膠與丙烯腈共聚丁腈橡膠聚合順丁橡膠與苯乙烯、丙烯腈共聚ABS塑料氯化2-氯丁二烯氯丁橡膠與順酐反應(yīng)四氫鄰苯二甲酸酐與HCN反應(yīng)己二腈己二胺尼龍66三聚環(huán)化1，5，9-環(huán)十二碳三烯十二碳內(nèi)酰胺（尼龍12的單體）香料、增塑劑、阻燃劑、聚酯原料乙酰氧基化、加氫、水解1，4-丁二醇聚酯樹脂異丁烯與異戊二烯共聚丁基橡膠氧化甲基丙烯酸甲基丙烯酸酯有機(jī)玻璃與甲醛反應(yīng)異戊二烯異戊橡膠水合叔丁醇香料原料、溶劑、醫(yī)藥中間體、與甲醇反應(yīng)甲基叔丁基醚（MTBE）（汽油添加劑）聚合聚異丁烯粘合劑、密封膠正丁烯聚合聚丁烯合成塑料氧化順丁烯二酸酐1，4-丁二醇、增強(qiáng)塑料、農(nóng)藥氧化甲乙酮溶劑水合仲丁醇脫氫或氧化脫氫丁二烯正丁烷脫氫正丁烯深加工產(chǎn)品見上異構(gòu)化異丁烷氧化順酐、醋酸、乙醛、甲乙酮蒸汽裂解乙烯、丙烯、丁二烯等烷基化烷基化汽油脫氫異丁烯深加工產(chǎn)品見上蒸汽裂解乙烯、丙烯、丁二烯等異丁烷苯加乙烯烷基化乙苯脫氫苯乙烯聚苯乙烯、丁苯橡膠、ABS樹脂加丙烯烷基化異丙苯苯酚酚醛樹脂、苯胺、壬基酚等丙酮雙酚A聚碳酸酯、環(huán)氧樹脂加十二烯十二烷基苯合成洗滌劑加氫環(huán)己烷己內(nèi)酰胺聚酰胺纖維氯化氯苯染料中間體、醫(yī)藥氧化順丁烯二酸酐四氫呋喃、1，4-丁二醇醫(yī)藥、聚氨酯硝化硝基苯苯胺二苯基甲烷二異氰酸酯、橡膠助劑、染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥聚氨酯纖維甲苯硝化硝基甲苯染料中間體、炸藥歧化苯、二甲苯氧化苯甲酸染料中間體、醫(yī)藥、增塑劑臨氫脫烷基苯硝化、還原、光氣化甲苯二異氰酸酯聚氨酯類泡沫塑料、聚氨酯橡膠二甲苯對(duì)二甲苯氧化對(duì)苯二甲酸聚酯樹脂、滌綸間二甲苯異構(gòu)化對(duì)二甲苯氨氧化間苯二腈農(nóng)藥、聚酰胺纖維鄰二甲苯氧化鄰苯二甲酸酐醫(yī)藥、染料、增塑劑萘氧化烷基萘脫烷基萘氧化乙炔加HCl氯乙烯聚氯乙烯水合乙醛乙酸季戊四醇醇酸樹脂巴豆醛山梨酸加醋酸醋酸乙烯合成纖維、涂料、粘合劑加甲醛1，4-丁炔二醇1，4-丁二醇四氫呋喃、γ-丁內(nèi)酯、聚酯樹脂二聚乙烯基乙炔粘合劑加氫丁二烯加HCl2-氯丁二烯氯丁橡膠氯化三氯乙烯、四氯乙烯溶劑加HF氟乙烯聚合聚氟乙烯合成氣(CO+H2)補(bǔ)N2和變換N2-H2合成氨、尿素等改良的F-T合成汽油、煤油、柴油等液體燃料合成甲醇羰基合成醋酸氧化甲醛酚醛樹脂、合成原料與異丁烯合成甲基叔丁基醚（MTBE）與CO合成甲酸甲酯甲酸加CO、O2草酸二甲酯乙二醇草酸同系化乙醇脫水乙烯合成二甲醚轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化C2-C4烯烴汽油柴油機(jī)燃料0.2.2化工生產(chǎn)過程及流程1、化工生產(chǎn)過程化工生產(chǎn)過程一般可概括為原料預(yù)處理、化學(xué)反應(yīng)和產(chǎn)品分離及精制三大步驟。2、化工生產(chǎn)工藝流程（1）工藝流程和流程圖2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》38化工生產(chǎn)過程2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》39產(chǎn)品分離與精制

化學(xué)反應(yīng)

原料預(yù)處理達(dá)到所需狀態(tài)和規(guī)格反應(yīng)類型、反應(yīng)器得到符合規(guī)格的產(chǎn)品回收利用副產(chǎn)物

2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》40（2）化工生產(chǎn)工藝流程的組織從“目標(biāo)”出發(fā)對(duì)不同功能的單元進(jìn)行邏輯組合2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》410.2.3化工過程的主要效率指標(biāo)生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強(qiáng)度化學(xué)反應(yīng)的效率——合成效率轉(zhuǎn)化率選擇性收率平衡轉(zhuǎn)化率和平衡產(chǎn)率2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》420.2.3化工過程的主要效率指標(biāo)0.2.3.1生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強(qiáng)度(1)生產(chǎn)能力系指一個(gè)設(shè)備、一套裝置或一個(gè)工廠在單位時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品量，或在單位時(shí)間內(nèi)處理的原料量。其單位為kg/h,t/d或kt/a,萬噸/年等。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》432)生產(chǎn)強(qiáng)度為設(shè)備單位特征幾何量的生產(chǎn)能力。即設(shè)備的單位體積的生產(chǎn)能力，或單位面積的生產(chǎn)能力。其單位為kg/<h·m3),t/<d·m3)，或kgj(h·m2)，或t/(d·m2)等。生產(chǎn)強(qiáng)度指標(biāo)主要用于比較那些相同反應(yīng)過程或物理加工過程的設(shè)備或裝置的優(yōu)劣。設(shè)備中進(jìn)行的過程速率高，其生產(chǎn)強(qiáng)度就高。

2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》44在分析對(duì)比催化反應(yīng)器的生產(chǎn)強(qiáng)度時(shí)，通常要看在單位時(shí)間內(nèi)，單位體積催化劑或單位質(zhì)量催化劑所獲得的產(chǎn)品量，亦即催化劑的生產(chǎn)強(qiáng)度，有時(shí)也稱為時(shí)空收率。單位為kg/(h·m3)，kg/(h·kg)。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》45(3)有效生產(chǎn)周期開工因子=(全年開工生產(chǎn)天數(shù)/365)開工因子通常在0.9左右，開工因子大意味著停工檢修帶來的損失小，即設(shè)備先進(jìn)可靠，催化劑壽命長(zhǎng)。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》460.2.3.2化學(xué)反應(yīng)的效率—合成效率(1)原子經(jīng)濟(jì)性(atomecnomy)(2)環(huán)境因子2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》472.3.3轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率1)轉(zhuǎn)化率(conversion)指某一反應(yīng)物參加反應(yīng)而轉(zhuǎn)化的數(shù)量占該反應(yīng)物起始量用符號(hào)X表示。其定義式為單程轉(zhuǎn)化率系指原料每次通過反應(yīng)器的轉(zhuǎn)化率全程轉(zhuǎn)化率(又稱總轉(zhuǎn)化率)系指新鮮原料進(jìn)人反應(yīng)系統(tǒng)到離開該系統(tǒng)所達(dá)到的轉(zhuǎn)化率。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》48(2)選擇性(selectivity)選擇性系指體系中轉(zhuǎn)化成目的產(chǎn)物的某反應(yīng)物量與參加所有反應(yīng)而轉(zhuǎn)化的該反應(yīng)物總量之比。用符號(hào)S表示，其定義式如下2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》49(3)收率(產(chǎn)率，yield)是從產(chǎn)物角度來描述反應(yīng)過程的效率。符號(hào)為Y，其定義式為根據(jù)轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率的定義可知，相對(duì)于同一反應(yīng)物而言，三者有以下關(guān)系

Y=SX2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》50(4)質(zhì)量收率(massyield)系指投人單位質(zhì)量的某原料所能生產(chǎn)的目的產(chǎn)物的質(zhì)量，即2.3.4平衡轉(zhuǎn)化率和平衡產(chǎn)率2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》512.4反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)平衡和反應(yīng)速率的影響

反應(yīng)溫度、壓力、濃度、反應(yīng)時(shí)間、原料的純度和配比等眾多條件是影響反應(yīng)速率和平衡的重要因素，關(guān)系到生產(chǎn)過程的效率。在本書其他各章中均有具體過程的影響因素分析，此處僅簡(jiǎn)述以下幾個(gè)重要因素的影響規(guī)律。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》520.2.5催化劑的性能及使用催化劑的分類按催化反應(yīng)體系的物相均一性分:有均相催化劑和非均相催化劑。按反應(yīng)類別分:有加氫、脫氫、氧化、裂化、水合、聚合、烷基化、異構(gòu)化、芳構(gòu)化、撥基化、鹵化等眾多催化劑。按反應(yīng)機(jī)理分:有氧化還原型催化劑、酸堿催化劑等。

2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》53按使用條件下的物態(tài)分:有金屬催化劑、氧化物催化劑、硫化物催化劑、酸催化劑、堿催化劑、配位化合物催化劑和生物催化劑等。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》540.2.6反應(yīng)過程的物料衡算和熱量衡算通過物料、熱量衡算，計(jì)算生產(chǎn)過程的原料消耗指標(biāo)、熱負(fù)荷和產(chǎn)品產(chǎn)率等，為設(shè)計(jì)和選擇反應(yīng)器和其他設(shè)備的尺寸、類型及臺(tái)數(shù)提供定量依據(jù);可以核查生產(chǎn)過程中各物料量及有關(guān)數(shù)據(jù)是否正常，有否泄漏，熱量回收、利用水平和熱損失的大小，從而查找出生產(chǎn)上的薄弱環(huán)節(jié)和瓶頸部位，為改善操作和進(jìn)行系統(tǒng)的最優(yōu)化提供依據(jù)。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》55練習(xí)題12-15將純乙烷進(jìn)行裂解制取乙烯，已知乙烷的單程轉(zhuǎn)化率為60%，若每100kg進(jìn)裂解器的乙烷可獲得46.4kg乙烯，裂解氣經(jīng)分離后，未反應(yīng)的乙烷大部分循環(huán)回裂解器(設(shè)循環(huán)氣只是乙烷)，在產(chǎn)物中除乙烯及其他氣體外，尚含有4kg乙烷。求生成乙烯的選擇性、乙烷的全程轉(zhuǎn)化率、乙烯的單程收率、乙烯全程收率和全程質(zhì)量收率。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》56解：進(jìn)反應(yīng)器的乙烷量=100/30=3.333kmol產(chǎn)物中乙烷量=4/30=0.133kmol，生成乙烯46.4所轉(zhuǎn)化的乙烷量=46.4/28=1.657kmol轉(zhuǎn)化的乙烷量=60%×3.333=2.000kmol，未轉(zhuǎn)化的乙烷量=3.333-2.000=1.333kmol2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》57設(shè)未反應(yīng)的乙烷除了有0.133kmol隨產(chǎn)物乙烯帶走外，其余全部返回到反應(yīng)器中，即1.333-0.133=1.2kmol則新鮮乙烷量=3.333-1.2=2.133kmol，2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》58乙烯選擇性=1.657/2.0=82.9%乙烷的全程轉(zhuǎn)化率=2.0/2.133=93.8%，乙烯的單程收率=1.657/3.333=49.7%乙烯全程收率=1.657/2.133=77.7%，乙烯全程質(zhì)量收率=46.4/（30×2.133）=72.5%2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》59解：由已知可得，循環(huán)回到裂解器中的乙烷質(zhì)量為??環(huán)=4kg，則有新鮮純乙烷進(jìn)入裂解器的質(zhì)量為??鮮=100?4=96kg，設(shè)有100kg乙烷進(jìn)入裂解器中，有??轉(zhuǎn)kg乙烷在反應(yīng)器中發(fā)生轉(zhuǎn)化，則有:36kg乙烷100-3646.4kg乙烯，4kg乙烷2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》6064kg乙烷100kg乙烷40kg乙烷??轉(zhuǎn)30?30100=60%??轉(zhuǎn)=60????乙烷單程轉(zhuǎn)化率：????2??6,??????=6064=93.75%??單=??轉(zhuǎn)??鮮=??轉(zhuǎn)??乙烷×??乙烷??鮮=60%乙烷的選擇性：S=46.4286030=82.857%乙烷的單程收率：??單=??單???=82.857%?60%=49.71%乙烷的全程收率：??全=93.75%?82.857%=77.68%????,總=46.464=72.5%2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》61練習(xí)題2

2-16今有一種工業(yè)乙烷氣體，其中各組分的體積分?jǐn)?shù)為98寫CzHs,100qH4,10oC3H6。將其裂解制取乙烯，已知在冷卻冷凝前的裂解氣組成如下.組分HzCHICzH4CzHsC3HsC3H8C4HgCsH}z

體積分?jǐn)?shù)32.97%3.63%32.200029.44000.71000.27000.47%0.3100/u試求:(1)裂解后的體積增大率;(2)若裂解氣經(jīng)冷卻冷凝后，其中CsH}z冷凝為液體，計(jì)算剩余氣體的組成;(3)乙烷的轉(zhuǎn)化率，乙烯的選擇性，乙烯的收率;(4)每100kg工業(yè)乙烷原料氣可獲得多少千克的乙烯?2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》62情境1乙烯裝置操作與控制任務(wù)1烴類熱裂解原理任務(wù)2裂解反應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置操作與控制任務(wù)3乙烯裝置工藝流程識(shí)讀任務(wù)4乙烯裝置的開車和停車操作任務(wù)5裝置異常工況人分析與處理2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》63乙烯裝置生產(chǎn)過程2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》64裂解汽油熱裂解

預(yù)分餾（急冷）原料凈化（脫酸、脫水、脫炔）分離精餾分離系統(tǒng)深冷壓縮制冷系統(tǒng)三烯分離部分反應(yīng)部分芳烴裂解氣任務(wù)1烴類熱裂解原理1.1熱裂解過程的化學(xué)反應(yīng)1.2裂解過程的工藝參數(shù)和操作指標(biāo)1.3管式裂解爐及裂解工藝過程1.4裂解氣的凈化與壓縮1.5深冷分離流程2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》65烴類熱裂解乙烯、丙烯和丁二烯是化學(xué)工業(yè)的重要原料。工業(yè)上獲得低級(jí)烯烴的主要方法是將烴類熱裂解。烴類熱裂解法是將石油系烴類燃料(天然氣、煉廠氣、輕油、柴油、重油等)經(jīng)高溫作用，使烴類分子發(fā)生碳鏈斷裂或脫氫反應(yīng)，生成相對(duì)分子質(zhì)量較小的烯烴、烷烴和其他相對(duì)分子質(zhì)量不同的輕質(zhì)和重質(zhì)烴類。乙烯產(chǎn)量常作為衡量一個(gè)國(guó)家基本化學(xué)工業(yè)的發(fā)展水平。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》661.1熱裂解過程的化學(xué)反應(yīng)（1）烷烴

脫氫反應(yīng)：

CnH2n+2CnH2n+H2

（C—H鍵斷裂）斷鏈反應(yīng)：

CnH2n+2CmH2m+CkH2k+2

m＋k=n2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》67正構(gòu)烷烴裂解規(guī)律相同烷烴斷鏈比脫氫容易碳鏈越長(zhǎng)越易裂解斷鏈?zhǔn)遣豢赡孢^程，脫氫是可逆過程在分子兩端斷鏈的優(yōu)勢(shì)大乙烷不發(fā)生斷鏈反應(yīng)，只發(fā)生脫氫反應(yīng)生成乙烯，甲烷在一般裂解溫度下不發(fā)生變化主要產(chǎn)物：氫、甲烷、乙烯、丙烯

特點(diǎn):生產(chǎn)乙烯、丙烯的理想原料2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》68異構(gòu)烷烴裂解規(guī)律比正構(gòu)烷烴容易裂解或脫氫脫氫能力與分子結(jié)構(gòu)有關(guān)，難易順序?yàn)槭鍤洌局贇洌静畾潆S著碳原子數(shù)的增加，異構(gòu)烷烴與正構(gòu)烷烴裂解所得乙烯和丙烯收率的差異減小2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》69異構(gòu)烷烴主要產(chǎn)物：氫、甲烷、乙烯、丙烯、C4烯烴特點(diǎn):異構(gòu)烷烴裂解所得乙烯、丙烯收率遠(yuǎn)較正構(gòu)烷裂解所得收率低，而氫、甲烷、C4及C4以上烯烴收率較高2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》70（2）環(huán)烷烴裂解反應(yīng)包括：

斷鏈開環(huán)反應(yīng)脫氫反應(yīng)側(cè)鏈斷裂開環(huán)脫氫2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》71環(huán)烷烴的裂解反應(yīng)規(guī)律側(cè)鏈烷基斷裂比開環(huán)容易脫氫生成芳烴優(yōu)于開環(huán)生成烯烴五環(huán)比六環(huán)烷烴難裂解比鏈烷烴更易于生成焦油，產(chǎn)生結(jié)焦2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》72（3）芳烴烷基芳烴的側(cè)鏈脫烷基反應(yīng)或斷鍵反應(yīng)環(huán)烷基芳烴的脫氫和異構(gòu)脫氫反應(yīng)芳烴縮合反應(yīng)產(chǎn)物：多環(huán)芳烴，結(jié)焦特點(diǎn)：不宜做裂解原料2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》732025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》74Ar-CkH2k+1+CmH2mArH+CnH2nAr-CnH2n+1Ar-CnH2n+1Ar-CnH2n-1+H22025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》75++R

31R4HRR2裂解過程的結(jié)焦生碳反應(yīng)各種烴在高溫下不穩(wěn)定900-1000℃以上經(jīng)過炔烴中間階段而生碳；500-900℃經(jīng)過芳烴中間階段而結(jié)焦。生碳結(jié)焦是典型的連串反應(yīng)單環(huán)或少環(huán)芳烴2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》76多環(huán)芳烴稠環(huán)芳烴液體焦油固體瀝青質(zhì)焦炭焦和碳的區(qū)別形成過程不同:烯烴經(jīng)過炔烴中間階段而生碳；經(jīng)過芳烴中間階段而結(jié)焦氫含量不同:碳幾乎不含氫，焦含有微量氫（0.1-0.3％）2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》77一次反應(yīng)和二次反應(yīng)一次反應(yīng)是指原料烴在裂解過程中首先發(fā)生的原料烴的裂解反應(yīng)

生成目的產(chǎn)物乙烯、丙烯的反應(yīng)屬于一次反應(yīng)促使其充分進(jìn)行二次反應(yīng)則是指一次反應(yīng)產(chǎn)物繼續(xù)發(fā)生的后繼反應(yīng)

乙烯、丙烯消失，生成分子量較大的液體產(chǎn)物以至結(jié)焦生炭的反應(yīng)千方百計(jì)抑制其進(jìn)行2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》78一次反應(yīng)原料烴的脫氫和斷鏈反應(yīng)經(jīng)一次反應(yīng)，生成氫、甲烷和低分子烯烴二次反應(yīng)烯烴在裂解條件下繼續(xù)反應(yīng)，最終生成焦或炭烯烴裂解成較小分子烯烴烯烴加氫生成飽和烷烴烴裂解生成炭烯烴聚合、環(huán)化、縮合和生焦反應(yīng)2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》79各族烴裂解生成乙烯、丙烯能力的規(guī)律正構(gòu)烷烴在各族烴中最利于乙烯、丙烯的生成大分子烯烴裂解為乙烯和丙烯環(huán)烷烴生成芳烴的反應(yīng)優(yōu)于生成單烯烴的反應(yīng)無烷基的芳烴基本上不易裂解為烯烴，有烷基的芳烴，主要是烷基發(fā)生斷碳鍵和脫氫反應(yīng)，有結(jié)焦的傾向正烷烴>異烷烴>環(huán)烷烴（六碳環(huán)>五碳環(huán)）>芳烴2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》80P-鏈烷烴(Paraffin，簡(jiǎn)稱烷烴)，較易裂解生成乙烯、丙烯。其中正構(gòu)烷烴(n-P)的乙烯收率比異構(gòu)烷烴(i-P)高，而正構(gòu)烷烴的甲烷、丙烯、丁烯、芳烴收率比異構(gòu)烷烴低。O-烯烴(Olefin)，裂解困難，易造成結(jié)焦。N-環(huán)烷烴(Naphthene)，環(huán)己烷裂解生成乙烯、丁二烯、芳烴，環(huán)戊烷裂解生成乙烯、丙烯。但環(huán)烷烴裂解的乙烯、丙烯及碳4的收率不如烷烴高，而且容易生成芳烴。A-芳烴(Aromatics)，裂解困難，易生成重質(zhì)芳烴，并造成結(jié)焦。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》81理想的裂解原料高含量的烷烴、低含量的芳烴和烯烴2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》821.2裂解過程的工藝參數(shù)和操作指標(biāo)1.2.1原料烴組成（原料性質(zhì)及評(píng)價(jià)）1.2.2裂解溫度1.2.3停留時(shí)間1.2.4烴分壓與稀釋劑1.2.5裂解深度2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》83裂解過程的工藝參數(shù)和操作指標(biāo)由于烴類裂解反應(yīng)使用的原料是組成性質(zhì)有很大差異的混合物，因此原料的特性無疑對(duì)裂解效果起著重要的決定作用，它是決定反應(yīng)效果的內(nèi)因，而工藝條件的調(diào)整、優(yōu)化僅是其外部條件。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》842025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》85產(chǎn)物分布2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》861.2.1裂解原料性質(zhì)及評(píng)價(jià)族組成---PONA值氫含量特性因數(shù)芳烴指數(shù)2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》87族組成－PONA值適用于表征石腦油、輕柴油等輕質(zhì)餾分油2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》88烷烴P(paraffin)烯烴O(olefin)環(huán)烷烴N(naphtene)芳烴A(aromatics)PONA值應(yīng)用烷烴含量越大，芳烴越少，則乙烯產(chǎn)率越高。對(duì)于科威特石腦油，其烷烴、環(huán)烷烴及芳烴典型含量(％)分別為72.3、16.7、11，大慶石腦油則為53、43、4。國(guó)外烴類裂解原料以輕烴(C4以下)和石腦油為主，幾乎占90%左右。而國(guó)內(nèi)重質(zhì)油、柴油的比例還高達(dá)20%以上，有待于進(jìn)一步優(yōu)化。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》892025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》902025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》912025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》922025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》93原料烴組成與裂解結(jié)果原料由輕到重，相同原料量所得乙烯收率下降。原料由輕到重，裂解產(chǎn)物中液體燃料又增加，產(chǎn)氣量減少。原料由輕到重，聯(lián)產(chǎn)物量增大，而回收聯(lián)產(chǎn)物以降低乙烯生產(chǎn)成本的措施，又造成裝置和投資的增加。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》94PONA值結(jié)論根據(jù)PONA值可以定性評(píng)價(jià)液體燃料的裂解性能，也可以根據(jù)族組成通過簡(jiǎn)化的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)裂解反應(yīng)進(jìn)行定量描述，因此PONA值是一個(gè)表征各種液體原料裂解性能的有實(shí)用價(jià)值的參數(shù)。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》95氫含量計(jì)算可判斷原料可能達(dá)到的裂解深度，及C4及C4以下輕烴的收率2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》96氫含量應(yīng)用用元素分析法測(cè)得，是用于各種原料，用以關(guān)聯(lián)烴原料的乙烯潛在產(chǎn)率。氫含量高則乙烯產(chǎn)率越高。烷烴氫含量最高,芳烴則較低。乙烷的氫含量20％,丙烷18.2％，石腦油為14.5％～15.5％，輕柴油為13.5％～14.5％。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》97石腦油又稱粗汽油：一般含烷烴55%、單環(huán)烷烴30%、烷基苯11%，主要為烷烴的C4～C12成份。輕柴油：主要是由烷烴68%、單環(huán)烷烴9%、芳香烴10%、多環(huán)芳烴，碳原子數(shù)約C10～C22。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》98原料氫含量與乙烯收率的關(guān)系2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》99氫含量分析通過裂解反應(yīng)，使一定氫含量的裂解原料生成氫含量較高的C4和C4以下輕組分和氫含量較低的C5和C5以上的液體。從氫平衡可以斷定，裂解原料氫含量愈高，獲得的C4和C4以下輕烴的收率愈高，相應(yīng)乙烯和丙烯收率一般也較高。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》100氫含量總結(jié)顯然，根據(jù)裂解原料的氫含量既可判斷該原料可能達(dá)到的裂解深度，也可評(píng)價(jià)該原料裂解所得C4和C4以下輕烴的收率。氫含量高則乙烯、丙烯產(chǎn)率越高。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》101特性因數(shù)反映裂解原料芳香性的強(qiáng)弱表征石腦油和輕柴油等輕質(zhì)油化學(xué)組成特性的一種因數(shù)，用K表示。主要用于液體燃料，K值可以通過下式算出2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》102特性因數(shù)應(yīng)用它反映了烴的氫飽和程度。K值以烷烴最高，環(huán)烷烴次之，芳烴最低。原料烴的K值越大則乙烯產(chǎn)率越高。乙烯和丙烯總體收率大體上隨裂解原料K值的增大而增加。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》103芳烴指數(shù)（關(guān)聯(lián)指數(shù)）即美國(guó)礦務(wù)局關(guān)聯(lián)指數(shù)（BureauofMinesCorrelationIndex）,簡(jiǎn)稱BMCI。用以表征柴油等重質(zhì)餾分油中烴組分的結(jié)構(gòu)特性。餾分油的關(guān)聯(lián)指數(shù)(BMCI值)是表示油品芳烴的含量。關(guān)聯(lián)指數(shù)愈大，則油品的芳烴含量愈高。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》1042025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》105關(guān)聯(lián)指數(shù)應(yīng)用正構(gòu)烷烴的BMCI值最?。ㄕ和闉?.2），芳烴則相反（苯為99.8），因此烴原料的BMCI值越小則乙烯潛在產(chǎn)率越高。中東輕柴油的BMCI典型值為25左右，中國(guó)大慶輕柴油約為20。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》106關(guān)聯(lián)指數(shù)應(yīng)用烴類化合物的芳香性按下列順序遞增:正構(gòu)鏈烷烴<帶支鏈烷烴<烷基單環(huán)烷烴<無烷基單環(huán)烷烴<雙環(huán)烷烴<烷基單環(huán)芳烴<無烷基單環(huán)芳烴(苯)<雙環(huán)芳烴<三環(huán)芳烴<多環(huán)芳烴。烴類化合物的芳香性愈強(qiáng)，則BMCI值愈大，不僅乙烯收率低，結(jié)焦的傾向性愈大。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》1072025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》108四者關(guān)系PONA值—烷烴高、芳烴少氫含量—烷烴高、芳烴少—?dú)浜扛咛匦砸驍?shù)—?dú)涞娘柡投汝P(guān)聯(lián)指數(shù)—芳烴含量2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》109裂解工藝條件裂解溫度對(duì)裂解結(jié)果的影響停留時(shí)間對(duì)裂解結(jié)果的影響溫度-停留時(shí)間效應(yīng)烴分壓與稀釋劑2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》110裂解反應(yīng)系統(tǒng)的化學(xué)平衡裂解反應(yīng)系統(tǒng)包括的反應(yīng)較多，尤其是重質(zhì)原料，由于組成多，可能進(jìn)行的反應(yīng)十分復(fù)雜，往往不能確切寫出各個(gè)反應(yīng)式，故對(duì)于重質(zhì)原料的裂解反應(yīng)系統(tǒng)還難于用一般計(jì)算聯(lián)立反應(yīng)平衡組成的方法處理。為了說明化學(xué)平衡的計(jì)算方法，現(xiàn)以簡(jiǎn)化的乙烷裂解反應(yīng)系統(tǒng)為例進(jìn)行平衡組成的計(jì)算，并進(jìn)一步討論裂解反應(yīng)系統(tǒng)的規(guī)律。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》111化學(xué)平衡常數(shù)的意義平衡常數(shù)大，說明生成物的平衡濃度較大，反應(yīng)物的平衡濃度相對(duì)較小，即表明反應(yīng)進(jìn)行得較完全。因此，平衡常數(shù)的數(shù)值大小可以判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度。一般認(rèn)為K>105反應(yīng)較完全（即不可逆反應(yīng)），K<10-5反應(yīng)很難進(jìn)行（即不反應(yīng)）。在氣相反應(yīng)中，所有的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)都只是溫度的函數(shù)。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》112乙烷裂解過程主要由以下四個(gè)反應(yīng)組成2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》113由化學(xué)平衡得到的兩個(gè)特征①?gòu)幕瘜W(xué)平衡的觀點(diǎn)看，如使裂解反應(yīng)進(jìn)行到平衡，所得烯烴很少，最后生成大量的氫和碳。為獲得盡可能多的烯烴，必須采用盡可能短的停留時(shí)間進(jìn)行裂解反應(yīng)。②乙烷裂解生成乙烯的反應(yīng)平衡常數(shù)遠(yuǎn)大于乙烯消失反應(yīng)的平衡常數(shù)，隨著溫度的升高，各平衡常數(shù)均增加，差距更大。乙炔結(jié)碳反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度的升高而減小。因此，提高裂解溫度對(duì)生成烯烴是有利的。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》114動(dòng)力學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)即化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢。用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加量來表示。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》1152025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》116根據(jù)裂解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，為使裂解反應(yīng)控制在一定裂解深度范圍內(nèi)，就是使轉(zhuǎn)化率控制在一定范圍內(nèi)。由于不同裂解原料的反應(yīng)速率常數(shù)大不相同，因此，在相同停留時(shí)間的條件下，不同裂解原料所需裂解溫度也不相同。裂解原料相對(duì)分子質(zhì)量越小，其活化能和頻率因子越高，反應(yīng)活性越低，所需裂解溫度越高。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》117在控制一定裂解深度條件下，可以有各種不同的裂解溫度一停留時(shí)間組合。因此，對(duì)于生產(chǎn)烯烴的裂解反應(yīng)而言，裂解溫度與停留時(shí)間是一組相互關(guān)聯(lián)不可分割的參數(shù)。而高溫-短停留時(shí)間則是改善裂解反應(yīng)產(chǎn)品收率的關(guān)鍵。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》1181.2.2裂解溫度的影響裂解溫度范圍750~900℃原料分子量越小，所需裂解溫度越高。乙烷裂解溫度最高。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》119裂解溫度影響一次反應(yīng)的產(chǎn)物分布按自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)機(jī)理分析，溫度隊(duì)一次產(chǎn)物分布的影響，是通過影響各種鏈?zhǔn)椒磻?yīng)相對(duì)量實(shí)現(xiàn)的。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》120在一定溫度內(nèi)，提高裂解溫度有利于提高一次反應(yīng)所得乙烯和丙烯的收率。并相對(duì)減少乙烯消失的反應(yīng)，因而有利于提高裂解的選擇性。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》121裂解溫度影響一次反應(yīng)對(duì)二次反應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)從裂解反應(yīng)的化學(xué)平衡也可以看出，提高裂解溫度有利于生成乙烯的反應(yīng)，并相對(duì)減少乙烯消失的反應(yīng)，因而有利于提高裂解的選擇性。根據(jù)裂解反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)，提高溫度有利于提高一次反應(yīng)對(duì)二次反應(yīng)的相對(duì)速度，提高乙烯收率。

2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》122裂解溫度的影響在一定溫度內(nèi)，提高裂解溫度有利于提高一次反應(yīng)所得乙烯和丙烯的收率。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》1231.2.3停留時(shí)間管式裂解爐中物料的停留時(shí)間是裂解原料經(jīng)過輻射盤管的時(shí)間。由于裂解管中裂解反應(yīng)是在非等溫變?nèi)莸臈l件下進(jìn)行，很難計(jì)算其真實(shí)停留時(shí)間。工程中常用如下幾種方式計(jì)算裂解反應(yīng)的停留時(shí)間。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》124(1)表觀停留時(shí)間表觀停留時(shí)間tB定義如下式中VR.S.L—分別為裂解反應(yīng)器容積，裂解管截面積及管長(zhǎng);V—單位時(shí)間通過裂解爐的氣體體積。表觀停留時(shí)間表述了裂解管內(nèi)所有物料(包括稀釋蒸汽)在管中的停留時(shí)間。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》125(2)平均停留時(shí)間tA定義如下式中av—體積增大率，是轉(zhuǎn)化率、溫度、壓力的函數(shù);V—原料氣的體積流量。式中V`—原料氣在平均反應(yīng)溫度和平均反應(yīng)壓力下的體積流量;av—最終體積增大率。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》126注意從裂解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)可以看出，對(duì)給定原料而言，裂解深度(轉(zhuǎn)化率)取決于裂解溫度和停留時(shí)間。然而，在相同轉(zhuǎn)化率下可以有各種不同的溫度--停留時(shí)間組合。因此，相同裂解原料在相同轉(zhuǎn)化率下，由于溫度--停留時(shí)間不同，所得產(chǎn)品收率并不相同。2025/6/20《化工裝置工藝操作與控制》127高溫-短停留時(shí)間最佳組合石腦油裂解時(shí)乙烯收率與溫度和停留時(shí)間的關(guān)系溫度-停留時(shí)間效應(yīng)對(duì)石腦油產(chǎn)物分布關(guān)系溫度-停留時(shí)間對(duì)產(chǎn)品收率的影響可以概括如下。表1-3①高溫裂解