废塑料裂解的停留时间和反应温度有什么影响? (废塑料裂解的炭黑)

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• 废塑料裂解的停留时间和反应温度有什么影响?
• 为什么可以用甲烷收率描述裂解反应深度
• 裂解温度与停留时间有何关系在生产中如何合理选择

废塑料裂解的停留时间和反应温度有什么影响?

从裂解反应的化学平衡也可以看出，提高裂解温度有利于生成乙烯的反应，并相对减少乙烯消失的反应，因而有利于提高裂解的选择性。

根据裂解反应的动力学，提高乙烯收率。

从化学平衡来看，必须采用尽可能短的停留时间进为获得尽可能多的烯烃行裂解反应，从动力学来看，由于有二次反应，对每种原料都有一个最大乙烯收率的适宜停留时间。

因此可以得出，短停留时间对生成烯烃有利。

对于给定原料，相同裂解深度时，提高温度，缩短停留时间，可以获得较高的烯烃收率，并减少结焦。

高温-短停留时间可抑制芳烃生成，所得裂解汽油的收率相对较低。

高温短停留时间可使炔烃收率明显增加，并使乙烯、丙烯比及C4中的双烯烃或单烯烃的比增大。

为什么可以用甲烷收率描述裂解反应深度

裂解深度是指裂解反应的进行程度。

由于裂解反应的复杂性，很难以一个参数准确地对其进行定量的描述。

在工程中，根据不同情况，常常采用如下一些参数衡量裂解深度。

（1）原料的转化率ⅹ原料转化率反映了裂解反应时裂解原料的转化程度。

虽然它并没有反映二次反应的进行程度，然而由此也在一定程度反映裂解反应的进行程度。

因此，常常用原料转化率衡量裂解深度。

以单一烃为原料时（如乙烷或丙烷等），裂解原料的转化率ⅹ可由裂解原料反应前后的衡分子数N0、NV计算如下：X= (N0-NV)/ N0 =1 - NV/ N0混合轻烃裂解时，可分别计算各组分的转化率。

馏分油裂解时，可以某一当量组分计算转化率，并以此表征裂解深度。

对于馏分油裂解原料，有时以产生的裂解气中C4及C4以下轻组分的量（产气量）占原料的重量百分数（称为产气率）来近似反映原料转化率。

如考虑到原料中芳烃在裂解反应中产气量很小，即可将产气率X（P+N）表示为：X（P+N）=X气/（P+N）式中 X气——产气量；P，N——原料中链烷烃和环烷烃量。

当原料中含高环烷烃量时，上式将不适用。

（2）甲烷收率C10 裂解所得甲烷收率随着裂解深度的提高而增加。

由于甲烷比较稳定，基本上不因二次反应而消失。

因此，裂解产品中甲烷收率可以在一定程度衡量反应的裂解深度。

管式炉裂解条件下，芳烃裂解基本上不生成气体产品。

为消除芳烃含量不同的影响，可扣除原料中的芳烃而以烷烃和环烷烃的重量为计算甲烷产率的基准，称为无芳烃甲烷产率C1（P+N）0。

C1（P+N）0=C10/（P+N）（3）乙烯对丙烯的收率比（C2=/C3=）在一定裂解深度范围内，随着裂解深度的增大，乙烯收率增高，而丙烯收率增加缓慢。

到一定裂解深度后，乙烯收率尚进一步随裂解深度增加而上升，丙烯收率将由最高值而开始下降。

因此，在一定裂解深度范围内，可以用乙烯和丙烯收率之比C2=/C3=作为衡量裂解深度的指标。

但在裂解深度达到一定水平之后，乙烯收率也将随裂解深度的提高而下降。

此时，C2=/C3=收率比已不能正确反应裂解的深度。

（4）甲烷对乙烯或对丙烯的收率比（C10/C2=或C10/C3=）由于甲烷收率随反应进程的加深总是增大的，而乙烯或丙烯收率随裂解深度的增加在达到最高值后开始下降。

因此，在高深度裂解时，用甲烷对乙烯或对丙烯的收率比（C10/C2=或C10/C3=）衡量裂解深度是比较合理的。

（5）液体产物的含氢量和氢碳原子比（H/C）L随着裂解深度的提高，裂解所得含氢量高的C4或C4以下气态产物的产量逐渐增大。

根据氢的平衡可以看出，裂解所得C5或C5以上的液体产品的含氢量和氢碳比（H/C）L将随裂解深度的提高而下降。

生产实践的经验表明：馏分油裂解时，其裂解深度应以所得C5+S液体产物的氢碳比（H/C）L不低于0.96（或含氢量不低于8％）为限。

当裂解深度过高，致使裂解所得C5+S液体产物氢碳比（H/C）L低于0.96（或含氢量低于8％）时，可能因炉管或废热锅炉结焦严重而使清焦周期大大缩短。

因此，裂解所得液体产品的含氢量或氢碳比也是衡量裂解深度的重要指标。

（6）裂解炉出口温度（Tout） 50年代曾用裂解炉出口温度Tout表示裂解深度，将690~720℃划分为浅度裂解，720~750℃划分为中深度裂解，750℃以上划分为深度裂解，由于没有反应温度分布和停留时间的影响，因而以炉出口温度反应裂解深度是十分片面的。

随着近代裂解炉设计的改进，停留时间大幅度缩短，为达到相同裂解深度所需的裂解温度大幅度提高。

在炉型已定的情况下，炉管排列及几何参数已经确定。

此时，对给定裂解原料及负荷而言，炉出口温度在一定程度上可以表征裂解的深度。

因此，在生产操作中仍常常用炉出口温度表示裂解深度。

用于区分浅度、中浓度及深度裂解的出口温度范围也将不同。

（7）裂解深度函数（S） 考虑到温度和停留时间对裂解深度的影响，有人将裂解温度T与停留时间θ按如下关系关联：S=Tθm式中 m可采用0.06或0.027。

S称为裂解深度函数。

（8）动力学裂解深度函数 如果将裂解原料的裂解反应作为一级反应处理，则原料转化率a和反应速度常数k停留时间θ之间存在如下关系：1/ (1-a)∫kdθ=ln∫kdθ可以表示温度分布和停留时间分布对裂解原料转化程度或裂解深度的影响，在一定程度可以定量表示裂解深度。

但是，∫kdθ不仅是温度和停留时间分布的函数，同时也是裂解原料性质的函数。

为避开裂解原料性质的影响，以便评价管式裂解炉不同反应盘管的裂解性能，可用相同裂解原料在不同反应盘管进行裂解，由此，根据不同反应盘管中所得不同∫kdθ值而对反应盘管进行评价。

据此，S&W公司提出以正戊烷作为“标准原料”，将正戊烷裂解所得的∫kdθ定义为动力学裂解深度函数(KSF):KSF=∫kc5dθ=∫Ac5exp(-Ec5/RT )式中 Kc5——正戊烷裂解的反应速度常数；Ac5——正戊烷裂解反应的频率因子；Ec5——正戊烷裂解反应的活化能。

显然，动力学裂解深度函数KSF是与原料性质无关的参数，它反应了裂解温度分布和停留时间对裂解深度的影响。

近来，一些研究者将 ∫kdθ定义为裂解深度指数CSI，其中k为具体原料的反应动力学常数。

因此，裂解深度指数CBS=∫kdθ，不仅与温度和停留时间相关，而且与裂解原料性质相关。

裂解温度与停留时间有何关系在生产中如何合理选择

析炭 就是烃类在一定的温度下发生裂解反应生成碳 主要是在转化阶段平衡氨含量 合成氨反应是一个可逆反应 在一定的温度压力催化剂和气体组成的情况下当反应达到平衡时氨的含量最适宜温度 同样在在一定的温度压力催化剂和气体组成的情况下存在一个最大得反应速度 这个最大反应速度所对应的温度就是最适宜温度