过程。催化重整最初是用来生产高辛烷值汽油，但现在已成为生产芳烃的重要方法。催化重整中主要的化学反应是环烷烃和烷烃脱氢芳构化而形成芳烃，正构烷烃异构化生成异构烷烃。由于产物中芳烃和异构烷烃多，所以汽油的辛烷值很高，达90以上；经反应后所得重整生成油中含30～60%的芳烃，还含有烷烃和少量的环烷烃。重整油经抽提出芳烃后，抽余油可作汽油组分，也可作为生产烯烃的裂解原料。（4）催化加氢裂化催化加氢裂化是在加热、高氢压和采用具有裂化和加氢两种作用的双功能催化剂存在的条件下，使重质油发生裂化反应，转化为气态烃、汽油、喷气燃料（航煤）、柴油等的过程。催化加氢裂化过程中主要发生化学反应有：大分子烷烃加氢裂解成较小分子烷烃；环烷烃开环生成链烷烃；芳烃加氢生成环烷烃；含S、N、O和金属化合物加氢分别生成H2S、NH3、H2O和金属和烷烃。催化加氢裂化的产品中，气体产品主要成分为内烷和丁烷，可作为裂解的原料；汽油（石脑油）可以直接作为汽油组分或溶剂油等石油产品，也可作为催化重整原料或生产烯烃的裂解原料：加氢裂化喷气燃料（航煤）烯烃含量低，芳烃含量少，结晶点低，烟点高，是优质的喷气燃料；加氢裂化柴油硫含量很低，芳烃含量也较低，十六烷值>60，安定性高，适合用来调和生产低硫车用柴油。加氢裂化尾油芳烃指数（BMCI）低，是裂解制乙烯的良好原料。综上所述，从石油和天然气中获得基本有机原料的途径有有两个方面，一是天然气加工厂的轻烃，如乙烷、丙烷、丁烷等，二是炼油厂的加工产品，如炼厂气（炼油厂生产的气体总称）、石脑油、柴油、重油等，以及炼油厂二次加工油如焦化加氢汽油、加氢裂化汽油等。石油制取燃料和化工原料的主要途径见图2一6所示。6
6 过程。 催化重整最初是用来生产高辛烷值汽油，但现在已成为生产芳烃的重要方 法。 催化重整中主要的化学反应是环烷烃和烷烃脱氢芳构化而形成芳烃，正构烷 烃异构化生成异构烷烃。 由于产物中芳烃和异构烷烃多，所以汽油的辛烷值很高，达 90 以上；经反 应后所得重整生成油中含 30～60%的芳烃，还含有烷烃和少量的环烷烃。重整油 经抽提出芳烃后，抽余油可作汽油组分，也可作为生产烯烃的裂解原料。 （4）催化加氢裂化 催化加氢裂化是在加热、高氢压和采用具有裂化和加氢两种作用的双功能催 化剂存在的条件下，使重质油发生裂化反应，转化为气态烃、汽油、喷气燃料（航 煤）、柴油等的过程。 催化加氢裂化过程中主要发生化学反应有：大分子烷烃加氢裂解成较小分子 烷烃；环烷烃开环生成链烷烃；芳烃加氢生成环烷烃；含 S、N、O 和金属化合 物加氢分别生成 H2S、NH3、H2O 和金属和烷烃。 催化加氢裂化的产品中，气体产品主要成分为丙烷和丁烷，可作为裂解的原 料；汽油（石脑油）可以直接作为汽油组分或溶剂油等石油产品，也可作为催化 重整原料或生产烯烃的裂解原料；加氢裂化喷气燃料（航煤）烯烃含量低，芳烃 含量少，结晶点低，烟点高，是优质的喷气燃料；加氢裂化柴油硫含量很低，芳 烃含量也较低，十六烷值＞60，安定性高，适合用来调和生产低硫车用柴油。加 氢裂化尾油芳烃指数（BMCI）低，是裂解制乙烯的良好原料。 综上所述，从石油和天然气中获得基本有机原料的途径有有两个方面，一是 天然气加工厂的轻烃，如乙烷、丙烷、丁烷等，二是炼油厂的加工产品，如炼厂 气（炼油厂生产的气体总称）、石脑油、柴油、重油等，以及炼油厂二次加工油， 如焦化加氢汽油、加氢裂化汽油等。石油制取燃料和化工原料的主要途径见图 2 －6 所示
水蒸气转化+合成气（CO、H2）甲烷翠解乙炔分离乙烷裂解乙烯炼厂丙烷工烧一液化气气体制硫一硫磺氢气直馅汽油脱碗石脑油分离]催化重整重整汽油常-直馅煤油花茶烃学+裂解汽油→房烃抽提一H热裂解电禁离直馅柴油上锅裂解气一分离三翼子级压1减压柴油→加氢处理一异戊兰烯蒸硫化物催化裂化汽油馆窗+C~C烷催化裂化脱硫—高乙烯、丙烯一正、异丁烧硫磺催化裂化柴油丁烯脱硫、制硫]气体+催化加氢裂化重芳经回收茶减压渣油JH2其他重芳烃+航空煤油一柴油合成气加压蒸汽气化图2-6由石油制取燃料和化工原料的主要途径示意图2.2化工过程的主要效率指标一生产过程的常用指标为了说明生产中化学反应进行的情况，反映某一反应系统中，原料的变化情况和消耗情况，需要引用一些常用的指标，用于工艺过程的研究开发及指导生产。1.生产能力化工装置在单位时间内生产的产品量或在单位时间内处理的原料量，称为生产能力。其单位为kg/h，t/d，kt/a，Mt/a等。化工装置在最佳条件下可以达到的最大生产能力称为设计能力。2.转化率转化率是表示进行反应器内的原料与参加反应的原料之间的数量关系。转化率越大，说明参加反应的原料量越多，转化程度越高。由于进行反应器的原料一般不会全部参加反应，所以转化率的数值小于1。工业生产中有单程转化率和总转化率之分。（1）单程转化率7
7 2.2 化工过程的主要效率指标 一 生产过程的常用指标 为了说明生产中化学反应进行的情况，反映某一反应系统中，原料的变化情 况和消耗情 况，需要引用一些常用的指标，用于工艺过程的研究开发及指导生产。 1．生产能力 化工装置在单位时间内生产的产品量或在单位时间内处理的原料量，称为生 产能力。其单位为 kg／h，t／d，kt／a，Mt／a 等。化工装置在最佳条件下可以 达到的最大生产能力称为设计能力。 2．转化率 转化率是表示进行反应器内的原料与参加反应的原料之间的数量关系。转化 率越大，说明参加反应的原料量越多，转化程度越高。由于进行反应器的原料一 般不会全部参加反应，所以转化率的数值小于 1。工业生产中有单程转化率和总 转化率之分。 （1）单程转化率
参加反应的反应物量单程转化率=×100%进入反应器的反应物量进入反应器的反应物量一反应后剩余的反应物量×100%进入反应器的反应物量（2）总转化率对于有循环和旁路的生产过程，常用总转化率。过程中参加反应的反应物量总转化率=×100%进入到过程的反应物总量3.产率（或选择性）产率表示了参加主反应的原料量与参加反应的原料量之间的数量关系。即参加反应的原料有一部分被副反应消耗掉了，而没有生成目的产物。产率越高，说明参加反应的原料生成的目的产物越多。生成目的产物所消耗的原料量产率二×100%参加反应的原料量4.收率表示进入反应器的原料与生成目的产物所消耗的原料之间的数量关系。收率越高，说明进入反应器的原料中，消耗在生产目的产物上的数量越多。收率也有单程收率和总收率之分。生成目的产物所消耗的原料量单程收率三×100%进入反应器的原料量生成目的产物所消耗的原料量×100%总收率=新鲜原料量9
8 单程转化率＝ 进入反应器的反应物量 参加反应的反应物量 ×100% ＝ 进入反应器的反应物量 进入反应器的反应物量－反应后剩余的反应物量 ×100% （2）总转化率 对于有循环和旁路的生产过程，常用总转化率。 总转化率＝ 进入到过程的反应物总量 过程中参加反应的反应物量 ×100% 3．产率（或选择性） 产率表示了参加主反应的原料量与参加反应的原料量之间的数量关系。即参 加反应的原料有一部分被副反应消耗掉了，而没有生成目的产物。产率越高，说 明参加反应的原料生成的目的产物越多。 产率＝ 参加反应的原料量 生成目的产物所消耗的原料量 ×100% 4．收率 表示进入反应器的原料与生成目的产物所消耗的原料之间的数量关系。收率 越高，说明进入反应器的原料中，消耗在生产目的产物上的数量越多。 收率也有单程收率和总收率之分。 单程收率＝ 进入反应器的原料量 生成目的产物所消耗的原料量 ×100% 总收率＝ 新鲜原料量 生成目的产物所消耗的原料量 ×100%
第三章烃热裂解石油系原料包括天然气、炼厂气、石脑油、柴油、重油等，它们都是由烃类化合物组成。烃类化合物在高温下不稳定，容易发生碳链断裂和脱氢等反应。石油烃热裂解就是以石油烃为原料，利用石油烃在高温下不稳定、易分解的性质，在隔绝空气和高温条件下，使大分子的烃类发生断链和脱氢等反应，以制取低级烯烃的过程。石油烃热裂解的主要自的是生产乙烯，同时可得内烯、了二烯以及苯、甲苯和二甲苯等产品。它们都是重要的基本有机原料，所以石油烃热裂解是有机化学工业获取基本有机原料的主要手段，因而乙烯装置能力的大小实际反映了一个国家有机化学工业的发展水平。裂解能力的大小往往以乙烯的产量来衡量。乙烯在世界大多数国家几乎都有生产。2004年世界乙烯的总生产能力已突破1亿吨达到了11290.5万吨/年，产量10387万吨，主要集中在欧美发达国家。随着世界经济的复苏，乙烯需求增速逐渐加快，年均增速达到4.3%，预计2010年需求量上升到13346万吨，增量主要在亚洲地区。我国乙烯工业已有40多年的发展历史，60年代初我国第一套乙烯装置在兰州化工厂建成投产，多年来，我国乙烯工业发展很快，乙烯产量逐年上升，2005年乙烯生产能力达到773万吨/年，居世界第三位。随着国家新建和改扩建乙烯装置的投产，预计到2010年我国乙烯生产能力将超过1600万吨。虽然我国乙烯工业发展较快，但远不能满足经济社会快速发展的要求，不仅乙烯自给率下降，而且产品档次低、品种牌号少，一半的乙烯来自进口。2004年我国乙烯进口量比2003年增长了44.7%，达到6.8万吨。2005年我国乙烯进口量达到历史新高，达到11.1万吨，比2004年增加了63.2%。根据20002020年我国GDP增长率7.2%为基准的弹性系数测算，乙烯需求预测可见表3一1。表3一1中国乙烯需求预测2010年2005年2020年9
9 第三章 烃热裂解 石油系原料包括天然气、炼厂气、石脑油、柴油、重油等，它们都是由烃类化合 物组成。烃类化合物在高温下不稳定，容易发生碳链断裂和脱氢等反应。 石油烃热裂解就是以石油烃为原料，利用石油烃在高温下不稳定、易分解的性质， 在隔绝空气和高温条件下，使大分子的烃类发生断链和脱氢等反应，以制取低级烯烃 的过程。 石油烃热裂解的主要目的是生产乙烯，同时可得丙烯、丁二烯以及苯、甲苯和二 甲苯等产品。它们都是重要的基本有机原料，所以石油烃热裂解是有机化学工业获取 基本有机原料的主要手段，因而乙烯装置能力的大小实际反映了一个国家有机化学工 业的发展水平。 裂解能力的大小往往以乙烯的产量来衡量。乙烯在世界大多数国家几乎都有生产。 2004 年世界乙烯的总生产能力已突破 1 亿吨达到了 11290.5 万吨/年，产量 10387 万 吨，主要集中在欧美发达国家。随着世界经济的复苏，乙烯需求增速逐渐加快，年均 增速达到 4.3%，预计 2010 年需求量上升到 13346 万吨，增量主要在亚洲地区。 我国乙烯工业已有 40 多年的发展历史，60 年代初我国第一套乙烯装置在兰州 化工厂建成投产，多年来，我国乙烯工业发展很快，乙烯产量逐年上升，2005 年乙烯 生产能力达到 773 万吨/年，居世界第三位。随着国家新建和改扩建乙烯装置的投产， 预计到 2010 年我国乙烯生产能力将超过 1600 万吨。 虽然我国乙烯工业发展较快，但远不能满足经济社会快速发展的要求，不仅乙烯 自给率下降，而且产品档次低、品种牌号少，一半的乙烯来自进口。2004 年我国乙烯 进口量比 2003 年增长了 44.7％，达到 6.8 万吨。2005 年我国乙烯进口量达到历史新 高，达到 11.1 万吨，比 2004 年增加了 63.2％。 根据 2000～2020 年我国 GDP 增长率 7.2%为基准的弹性系数测算，乙烯需求预 测可见表 3－1。 表 3－1 中国乙烯需求预测 2005 年 2010 年 2020 年
2000888.51400生产能力（万吨/年）18502500-26003700-4100当量需求(万吨/年)48自给率(%)56~53.854~48从表3一1可以看出，我国乙烯自给率还不高，一方面需要进口乙烯产品，另一方面需要加大国内乙烯的生产，因此，无论从乙烯在有机化工中的地位，还是从乙烯的需求量预测，都可以看出，以生产乙烯为主要目的的石油烃热裂解装置在有机化工中具有举足轻重的地位。第一节乙烯的生产方法由于烯烃的化学性质很活泼，因此乙烯在自然界中独立存在的可能性很小。制取乙烯的方法很多，但以管式炉裂解技术最为成熟，其它技术还有催化裂解、合成气制乙烯等多种方法。一、管式炉裂解技术反应器与加热炉融为一体，称为裂解炉。原料在辐射炉管内流过，管外通过燃料燃烧的高温火焰、产生的烟道气、炉墙辐射加热将热量经辐射管管壁传给管内物料：裂解反应在管内高温下进行，管内无催化剂，也称为石油烃热裂解。同时为降低烃分压，目前大多采用加入稀释蒸汽，故也称为蒸汽裂解技术。二、催化裂解技术催化裂解即烃类裂解反应在有催化剂存在下进行，可以降低反应温度，提高选择性和产品收率。据俄罗斯有机合成研究院对催化裂解和蒸汽裂解的技术经济比较，认为催化裂解单位乙烯和内烯生产成本比蒸汽裂解低10%左右，单位建设费用低13~15%，原料消耗降低10~20%，能耗降低30%。催化裂解技术具有的优点，使其成为改进裂解过程最有前途的工艺技术之一。三、合成气制乙烯（MTO）MTO合成路线，是以天然气或煤为主要原料，先生产合成气，合成气再转化为甲醇，然后由甲醇生产烯烃的路线，完全不依赖于石油。在石油日益短缺的21世纪有望成为生产烯烃的重要路线。采用MTO工艺可对现有的石脑油裂解制乙烯装置进行扩能改造。由于MTO工艺对低级烯烃具有极高的选择性，烷烃的生成量极低，可以非常容易分离出化学级乙10
10 生产能力（万吨/年） 888.5 1400 2000 当量需求(万吨/年) 1850 2500-2600 3700-4100 自给率(%) 48 56～53.8 54～48 从表 3－1 可以看出，我国乙烯自给率还不高，一方面需要进口乙烯产品，另一 方面需要加大国内乙烯的生产，因此，无论从乙烯在有机化工中的地位，还是从乙烯 的需求量预测，都可以看出，以生产乙烯为主要目的的石油烃热裂解装置在有机化工 中具有举足轻重的地位。 第一节 乙烯的生产方法 由于烯烃的化学性质很活泼，因此乙烯在自然界中独立存在的可能性很小。制取 乙烯的方法很多，但以管式炉裂解技术最为成熟，其它技术还有催化裂解、合成气制 乙烯等多种方法。 一、管式炉裂解技术 反应器与加热炉融为一体，称为裂解炉。原料在辐射炉管内流过，管外通过燃料 燃烧的高温火焰、产生的烟道气、炉墙辐射加热将热量经辐射管管壁传给管内物料， 裂解反应在管内高温下进行，管内无催化剂，也称为石油烃热裂解。同时为降低烃分 压，目前大多采用加入稀释蒸汽，故也称为蒸汽裂解技术。 二、催化裂解技术 催化裂解即烃类裂解反应在有催化剂存在下进行，可以降低反应温度，提高选择 性和产品收率。 据俄罗斯有机合成研究院对催化裂解和蒸汽裂解的技术经济比较，认为催化裂解 单位乙烯和丙烯生产成本比蒸汽裂解低 10%左右，单位建设费用低 13~15%，原料消 耗降低 10~20%，能耗降低 30%。 催化裂解技术具有的优点，使其成为改进裂解过程最有前途的工艺技术之一。 三、合成气制乙烯（MTO） MTO 合成路线，是以天然气或煤为主要原料，先生产合成气，合成气再转化为 甲醇，然后由甲醇生产烯烃的路线，完全不依赖于石油。在石油日益短缺的 21 世纪 有望成为生产烯烃的重要路线。 采用 MTO 工艺可对现有的石脑油裂解制乙烯装置进行扩能改造。由于 MTO 工 艺对低级烯烃具有极高的选择性，烷烃的生成量极低，可以非常容易分离出化学级乙