裂解

裂解，也可称为热裂解、裂化或热烈化。指的是有机化合物受热分解和缩合生成相对分子质量不同的产品的过程。按照是否采用催化剂,可分为热裂化和催化裂化;按照存在的介质,又可分为加氢裂化、氧化裂化、加氨裂化和蒸气裂化等。裂解狭义上主要是指石油化工生产过程中，以比裂化更高的温度（700℃~800℃，有时甚至高达1000℃以上），使石油分馏产物（包括石油气）中的长链烃断裂成乙烯、丙烯等短链烃的加工过程。

当温度升高到一定程度时使分子中的化学键被打断，这一过程被称为热烈化。化学键的断裂引起的一个主要结果是小分子化合物增多。但是化学键断裂时还会生成自由基，导致缩聚反应的发生。这些反应会形成相对分子质量更大、缩合程度更高的分子。

热裂化过程还会发生许多副反应，如脱氢反应、脱烷基反应、异构化反应、环化反应、烷基化反应和加氢反应。尽管这些反应中有些是可逆反应，但实际上综合结果是不可逆的。

热裂化反应很复杂。每当重质油加热到450℃以上时，其大分子分裂为小分子。同时，还有少量叠合、缩合发生，使一部分分子转变为较大的分子,热裂化是按自由基反应机理进行的。在400～600℃，大分子烷烃分裂为小分子的烷烃和烯烃；环烷烃分裂为小分子或脱氢转化成芳烃，其侧链较易断裂;芳烃的环很难分裂，主要发生侧链断裂。热裂化气体的特点是甲烷、乙烷-乙烯组分较多；而催化裂化气体中丙烷-丙烯组分、丁烷-丁烯组分较多。

催化裂解，是在催化剂存在的条件下，对石油烃类进行高温裂解来生产乙烯、丙烯、丁烯等低碳烯烃，并同时兼产轻质芳烃的过程。由于催化剂的存在，催化裂解可以降低反应温度，增加低碳烯烃产率和轻质芳香烃产率，提高裂解产品分布的灵活性。

催化裂化特点：

1、催化裂解是碳正离子反应机理和自由基反应机理共同作用的结果，其裂解气体产物中乙烯所占的比例要大于催化裂化气体产物中乙烯的比例。

2、在一定程度上，催化裂解可以看作是高深度的催化裂化，其气体产率远大于催化裂化，液体产物中芳烃含量很高。

3、催化裂解的反应温度很高，分子量较大的气体产物会发生二次裂解反应，另外，低碳烯烃会发生氢转移反应生成烷烃，也会发生聚合反应或者芳构化反应生成汽柴油。

催化剂选择：

催化裂解催化剂分为金属氧化物型裂解催化剂和沸石分子筛型裂解催化剂两种。催化剂是影响催化裂解工艺中产品分布的重要因素。裂解催化剂应具有高的活性和选择性，既要保证裂解过程中生成较多的低碳烯烃，又要使氢气和甲烷以及液体产物的收率尽可能低，同时还应具有高的稳定性和机械强度。对于沸石分子筛型裂解催化剂，分子筛的孔结构、酸性及晶粒大小是影响催化作用的三个最重要因素；而对于金属氧化物型裂解催化剂，催化剂的活性组分、载体和助剂是影响催化作用的最重要因素。

氧化裂化即氧化热裂解又称部分氧化裂解法或部分燃烧裂解法。是一种将氧化剂混入原料烃，使部分原料烃燃烧，生成的热髦用来维持原料烃裂解反应所需热H`-的自热裂解法。所用的氧化剂可以是氧气或空气裂解产物，一氧化碳含最很高(达20%)，产物分离能耗较大，产品分离困准，经济效益不理想等问题制约了此项技本发展。

加氢裂化是催化裂化技术的改进。在临氢条件下进行催化裂化，可抑制催化裂化时发生的脱氢缩合反应，避免焦炭的生成。操作条件为压力6.5~13.5 MPa,温度340~420 9C，可以得到不含烯烃的高品位产品，液体收率可高达100%以上(因有氢加入油料分子中)。它是一种石化工业中的工艺，即石油炼制过程中在较高的压力和温度下，氢气经催化剂作用使重质油发生加氢、裂化和异构化反应，转化为轻质油（汽油、煤油、柴油或催化裂化、裂解制烯烃的原料）的加工过程。它与催化裂化不同的是在进行催化裂化反应时，同时伴随有烃类加氢反应。加氢裂化实质上是加氢和催化裂化过程的有机结合，能够使重质油品通过催化裂化反应生成汽油、煤油和柴油等轻质油品。

工业上，烃类裂化过程是在加热，或同时有催化剂存在，或在临氢的条件下进行，这就是石油炼制过程中常用的热裂化、催化裂化和加氢裂化。

石油炼制过程 之一，是在热的作用下（不用催化剂）使重质油发生裂化反应，转变为裂化气（炼厂气的一种）、汽油、柴油的过程。热裂化原料通常为原油蒸馏过程得到的重质馏分油或渣油，或其他石油炼制过程副产的重质油。热裂化过程广泛应用于石油炼制过程，用于将大分子裂化为小分子。裂化反应是吸热反应，但是某些生成焦炭的缩合反应是放热反应。

热裂化反应的净反应速率遵循阿伦尼乌斯（Arrhenius）方程：

k=A·e-E/RT

其中，k是单位时间的反应速率，A是频率因子，E是活化能，T是温度，R是气体常数。Nelson提供了从乙烷到沥青质的所有烃类的热裂化反应速率数值。

工业装置类型主要有双炉热裂化和减粘热裂化两种。前者的原料转化率（轻质油收率）较高，大于45%，目的是从各种重质油制取汽油、柴油；后者的转化率较低（20%～25%），目的是降低减压渣油的粘度和凝点，以提高燃料油质量，双炉热裂化汽油的辛烷值和安定性不如催化裂化汽油，目前已不发展；减粘热裂化在石油炼厂中仍有较广泛的应用。

工业上，裂解反应可用于合成化工产品，比如二氯乙烯裂解可生成聚氯乙烯，即PVC。此外，也可用于将生物质能或废料转化为低害或可以利用的物质，例如用此法来制取合成气。

裂解与干馏及烷烃的裂化反应有相似之处，同属于热分解反应。如果裂解的温度再升高，则会发生碳化反应，所有的反应物都会转变为碳。

催化裂解，是在催化剂存在的条件下，对石油烃类进行高温裂解来生产乙烯、丙烯、丁烯等低碳烯烃，并同时兼产轻质芳烃的过程。由于催化剂的存在，催化裂解可以降低反应温度，增加低碳烯烃产率和轻质芳香烃产率，提高裂解产品分布的灵活性。

一般来说，催化裂解过程既发生催化裂化反应，也发生热裂化反应，是碳正离子和自由基两种反应机理共同作用的结果，但是具体的裂解反应机理随催化剂的不同和裂解工艺的不同而有所差别。

与按自由基反应机理进行的热裂化不同，催化裂化是按碳正离子机理进行的，催化剂促进了裂化、异构化和芳构化反应，裂化产物比热裂化具有更高的经济价值，气体中C3和C4较多，异构物多；汽油中异构烃多，二烯烃极少，芳烃较多。

①分解，使重质烃转变为轻质烃；②异构化；③氢转移；④芳构化；⑤缩合反应、生焦反应。异构化和芳构化使低辛烷值的直链烃转变为高辛烷值的异构烃和芳烃。

催化裂解反应过程中生成的焦炭沉积于催化剂上，使催化剂失去活性。吹入空气烧去焦炭可使催化剂再生，循环使用。热的再生催化剂可以提供反应所需热量。

催化裂化原料是原油通过原油蒸馏（或其他石油炼制过程）分馏所得的重质馏分油;或在重质馏分油中掺入少量渣油,或经溶剂脱沥青后的脱沥青渣油；或全部用常压渣油或减压渣油。在反应过程中由于不挥发的类碳物质沉积在催化剂上，缩合为焦炭，使催化剂活性下降，需要用空气烧去（见催化剂再生），以恢复催化活性，并提供裂化反应所需热量。催化裂化是石油炼厂从重质油生产汽油的主要过程之一。所产汽油辛烷值高（马达法80左右），裂化气（一种炼厂气）含丙烯、丁烯、异构烃多。

催化裂解装置核心设备为反应器及再生器，常见形式为同轴式和并列式。同轴式是指反应器（沉降器）和再生器设备中心在一个竖直轴线上，两个设备连接为一个整体，其优点是节能、节省空间及制