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第二章：裂解反应系统
一、 裂解反应原理和工艺流程
（一）裂解反应原理
1裂解的一次反应和二次反应
烃类热裂解的过程非常复杂， 它分为一次反应和二次反应。 一次反应是指由原料烃类经 裂解生成乙烯和丙烯的反应。二次反应主要是指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，甚至最后结焦或生碳的反应。
烃类热裂解的一次反应主要是发生脱氢和断链反应。脱氢反应是 C- H键断裂的反应，
生成烯烃和氢气。如：
R— CH2-CH3 ” R— CH=Cb+H2 （烷烃裂解通式）
断链反应是C- C键断裂的反应，反应产物是碳原子数少的烷烃和烯烃。
R- CH2-CH— R' > R- CH=C2+R H （烷烃裂解通式）
^或（Cm+iHb （m+n +2） C . nHbm+GHn+2
脱氢和断链都是吸热反应， 所以裂解时必须供给大量的热。 在相同的裂解温度下， 脱氢
比断链所需的热量大，要加快脱氢反应必须采取更高温度。
环烷烃、芳香烃、烯烃等也均可发生一次反应（断链和脱氢） ，但均有各自不同的特点。
烃类热裂解过程的二次反应比一次反应复杂， 原料烃一次反应后生成了氢， 甲烷和一些
低分子量的烯烃如乙烯、丙烯、丁烯、异丁烯、戌烯等。在裂解温度下，氢及甲烷很稳定， 而烯烃可继续反应，主要的二次反应有：①反应生成的较大分子烯烃可以继续裂解生成乙烯， 丙烯等小分子烯烃或二烯径；②烯烃能够发生聚合，环化，缩合，最后直至转化成焦；③烯 烃加氢和脱氢；④烃类分解生碳。总之，在二次反应中除了较大分子的烯烃裂解能够增产乙 烯外，其余的反应都要消耗乙烯，降低乙烯收率。 尤其是结焦和生碳反应， 只要有结焦和生
碳的条件，就能在设备表面形成固体结焦层， 给正常操作带来不利影响。因此，在裂解炉的
设计过程中，均采用高温、短停留时间、低烃分压和快速急冷为设计条件， 以保证目的产品。
2、自由基反应机理
烃类热裂解过程甚为复杂。据研究认为烃类热裂解是自由基型连锁反应。在高温下， C
-C键发生断链，形成非常活泼的反应基团一自由基，它很容易与其他自由基成分子发生反 应，现以轻柴油中的链烷烃为例说明如下：
自由基连锁反应是分三个阶段进行的：
a）链引发
Ri H R 2+R
b） 链传递
R2+RH—R 2H + R —R 3 + RH —R 3H+R -C nHn +民
c） 链终止
Ri+F4——►生成物
首先，原料烃 RH的C- C链在高温下断链生成两个游离自由基 F2和F3,然后R2和R3
与原料烃反应脱氢生成游离基 R，由于R对热不稳定，所以Ri分解成烯烃 Gfn和游离基
最后F4和Ri反应生成稳定的生成物。因此，在高温条件下，各种烃类在这种机理的作用下， 不断反应生成各种复杂产物，在合理时间控制下，可得到最佳目的产物。
（二）工艺流程
1、裂解炉工艺流程
油品罐区来的石脑油，由石脑油进料泵 P101A/B/C/D打出，经石脑油预热器 E107和
EiiiAi预热80C后，分别去 F101X、F102X、F103X、F109、F110、Fill裂解炉的石脑油进 料系统。每台裂解炉的石脑油在各组流量的控制下，进入裂解炉的对流段进行进一步预热， 并与一定比例的稀释蒸汽混合后， 进入裂解炉的辐射段进行热裂解， 出辐射段的裂解气进入
急冷锅炉进行急冷， 以终止裂解反应，同时回收高温热量，发生超高压蒸汽。然后裂解气进
入急冷器用循环急冷油降到 200C，进入油冷塔。
油品罐区来的加氢尾油， 由加氢尾油进料泵 P100C/D打出，分别去F101X、F102X、F109、
Fiii裂解炉的加氢尾油进料系统。每台裂解炉的加氢尾油在各组流量的控制下，进入裂解 炉的对流段进行进一步预热， 并与一定比例的稀释蒸汽混合后， 进入裂解炉的辐射段进行热
裂解，出辐射段的裂解气进入急冷锅炉进行急冷， 以终止裂解反应，同时回收高温热量，发
生超高压蒸汽。然后裂解气进入急冷器用循环急冷油降到 200C，进入油冷塔。
由乙烯精馏塔底返回的乙烷，经回收冷量并汽化后，分别去 F103X、F106、F108炉的乙
烷进料系统，每台裂解炉的乙烷在各组流量的控制下， 进入裂解炉的对流段进行预热， 并与
一定比例的稀释蒸汽混合后， 进入裂解炉的辐射段进行热裂解， 出辐射段的裂解气进入急冷
锅炉进行急冷，以终止裂解反应，同时回收高温热量，发生超高压蒸汽。然后裂解气进入急 冷器用循环急冷油降到 200 C,进入油冷塔。
由稀释蒸汽发生器来的 、219C的