烃类热裂解基本概念及工业应用

2.1.1　基本概念

烃类热裂解过程是指将烃类原料（天然气、炼厂气、石脑油、轻油、柴油、重油等）在高温（750℃以上）、隔绝空气的条件下，发生碳链断裂或脱氢反应，生成分子量较小的烯烃、烷烃和其他相对分子质量不同的轻质和重质烃类的化学过程。

裂化是指大分子烃在高温、高压或有催化剂的条件下分裂成小分子的过程。

裂解即深度裂化，产物均为气体。

如果单纯加热而不使用催化剂的裂解称热裂解；使用催化剂的热裂解称为催化热裂解；使用添加剂的裂解，因添加剂的不同，有水蒸气热裂解、加氢裂解等。在石油化学工业中，使用最广泛的是水蒸气热裂解，一般的裂解或热裂解如不加说明，均指水蒸气热裂解。

特点：

①原料复杂：烃类热裂解的原料包括天然气、炼厂气、石脑油、轻油、柴油、重油甚至是原油、渣油等。

②反应复杂：烃类热裂解的反应除了断裂或脱氢主反应外，还包括环化、异构、烷基化、脱烷基化、缩合、聚合、生焦、生碳等副反应。

③产物复杂：即使采用最简单的原料乙烷，其产物中除了H2 、CH4 、C2 H4 、C2 H6外，还有C3、C4等低级烷烃和C5以上的液态烃。

2.1.2　工业应用

由于烃类热裂解过程可获得乙烯、丙烯和丁二烯等低级烯烃分子，而且这些分子中具有黄键，化学性质活泼，能和许多物质发生加成、共聚等反应，生成一系列重要的产物，所以烃类热裂解过程是化学工业获取重要基本有机原料的主要手段。通过裂解得到的低级不饱和烃中，乙烯产量最大，也最为重要，它是石油化学工业的龙头与核心。乙烯的产量已成为衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志，因此，烃类热裂解过程在国民经济建设和发展中具有十分重要的地位和作用。

2.1.3　基本原理

烃类热裂解反应过程十分复杂，即便是单一组分原料进行裂解，所得产物也很复杂，且随着裂解原料组成的复杂化、重质化，裂解反应的复杂性及产物的多样性难以简单描述。尽管如此，但可以将复杂的裂解反应归纳为一次反应和二次反应。

2.1.3.1　一次反应

由原料烃类经裂解生产乙烯和丙烯的反应。

2.1.3.2　二次反应

一次反应生成的乙烯、丙烯等低级烯烃进一步发生反应，生成多种产物，甚至最后生成焦或炭。

那么，生产中是希望发生一次反应还是二次反应？

——烯烃经炔烃生成碳（裂解过程中生成的乙烯在900℃～1000℃或更高的温度下经过乙炔阶段而生碳）。

——烯烃经芳烃结焦（高沸点稠环芳烃是馏分油裂解结焦的主要母体，裂解焦油中含大量稠环芳烃，裂解生成的焦油越多，裂解过程中结焦越严重）。