什么是裂解?與裂化有何區(qū)別?怎樣裂解?裂解后怎么辦?這都是我們需要了解的石油裂化管。
裂解和裂化一樣都是在高溫下，將含碳原子數(shù)較多，也就是分子量較高的烴，分裂成含碳原子數(shù)較少、分子量較低的烴的過程石油裂化管。裂化的主要目的是獲得更多和質量更好的液態(tài)汽油，其中也有一些裂化氣體產(chǎn)生，反應溫度較低，一般不超過500℃。裂解的目的是希望最大量地獲得氣體產(chǎn)物，當然也有少量液體產(chǎn)生，反應溫度一般在700～1000℃或更高，裂解氣中不飽和烴的含量比裂化氣中要高得多，所以裂解實際上就是將石油進行深度裂化，來獲得以低級不飽和烴為主的石油化工原料的過程。
裂解的方法有多種，目前工業(yè)生產(chǎn)上常用的主要有兩種，一是用管式爐方法裂解，二是用熱載體方法裂解石油裂化管。管式爐裂解是目前最簡單，采用最普遍的一種方法，其原理是，在爐里有一根直徑為100～110毫米的彎彎曲曲的耐高溫鋼管，管里通入作為原料油的液化石油氣(主要是乙烷和丙烷)和輕汽油，管外燒火加熱，當熱到800～900℃時，管內(nèi)的原料油即發(fā)生裂解反應，生成各種不飽和烴。管式爐的缺點是原料油不能采用原油、重油和渣油，并且設備要耗用不少耐高溫鋼材。熱載體裂解法是將某些固體、液體或氣體物質預先加熱到很高溫度，將它們作為熱的載體，然后讓熱載體去和原料油接觸，把熱傳給原料油，使其裂解。我國有些石油化工廠大規(guī)模使用的砂子爐虣是一例。砂子爐(圖1-12)是將被加熱到800～900℃的砂子作為熱載體。其過程是，在裂解反應器下側通入原料油(石油氣、輕油、重油或原油都可)和水蒸汽，與上面落下的熱砂子相遇，原料油即被裂解。從反應器上部導出裂解氣，經(jīng)旋風分離器(用以分離氣體中含有少量塵灰(或液滴)的設備。被凈化的氣體由切線方向進入具有錐形底的圓筒中，由于離心力的作用，使其中帶有的塵灰(或液滴)拋向外周與器壁碰撞后，由錐形底底部的出口下落，氣體則由上部中心的出口排出)除去夾帶的砂子，然后送至廢熱鍋爐，利用其熱量發(fā)生水蒸汽后，再用冷水驟冷，即可送分離工段分離。
熱砂子將原料油裂解后，自己溫度降低，和旋風分離器落下的砂子一起經(jīng)反應器底部導管下落，再被燃料燃燒后得到的高溫煙道氣和空氣混合氣體沿秒子氣升管提升到很高的儲砂箱，在提升過程中，砂子被加熱石油裂化管。高溫的砂子借其重力作用又落入反應器里，重新用于裂解，完成一個循環(huán)。砂子爐的優(yōu)點是可用原油裂解，但操作方法比較復雜，砂子也要不斷補充，并且砂子對設備的磨損也較大。為了克服這些缺點，目前有改用原油裂解時產(chǎn)生的焦炭來代替砂子作為熱載體的方法。這種方法的優(yōu)點是不需要另外補充焦炭，因為裂解過程中焦炭會不斷產(chǎn)生，同時焦炭對設備的磨損也小。
生成的裂解氣是一種非常復雜的混合氣體，它除含有乙烯、丙烯、丁二烯等不飽和烴外，還含有甲烷、乙烷、H2、H2S等化合物，還有些液態(tài)裂解焦油石油裂化管。為了使它們物盡其用，工業(yè)生產(chǎn)上常用深度冷凍法或油吸收法將其一一分離。
所謂深度冷凍法，就是將裂解氣冷到零下100℃左右，并在30～40個大氣壓力下，使氣體烴大部分液化，然后利用各種烴的沸點不同，以分餾方法將它們加以分離石油裂化管。裂解氣中各成分的沸點如表1-3所示。
表1-3 裂解氣中各成分的沸點
名稱H2甲烷乙烷乙烯乙炔丙烷丙烯丁烷丁烯丁二烯戊烷戊烯
沸點(℃)-252.8-161.6-88.6-102.4-83.4-42.2-47.7-0.5-6.5-4.036.130.1
由上表看出，含五個碳原子的戊烷、戊烯沸點最高，加壓后首先變成液體，從而和其他成分分離石油裂化管。而H2和甲烷沸點最低，即使冷到零下100℃和加上30～40個大氣壓也難液化，因此H2和甲烷也可分離出去，余下的是液態(tài)的含二、三、四個碳原子的成分，由于它們的沸點相差較大，可以通過幾組在塔底和塔頂都分別設有加熱和冷卻裝置的分餾塔來進行分餾，將它們進一步分離。最后得甲烷-氫氣、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷以及含四個碳和五個碳原子的餾份。
深度冷凍法分離的產(chǎn)品純度高、處理量也大，但是設備要耗用較多的耐低溫特殊鋼材，而且動力消耗也大石油裂化管。
油吸收分離法的原理和深度冷凍法相似，不同的僅是不采用冷到零下100℃的低溫，而是用石油分餾中含三、四個碳原子的餾份(在低溫下呈液態(tài)形式)來吸收除甲烷-氫氣以外的其他成分石油裂化管。所以，甲烷-氫氣就以氣體形式從塔頂逸出，而裂解氣的其余成分則被含三、四個碳原子的餾份吸收，以液體形式從塔底放出。由于含三、四碳的餾分是石油產(chǎn)品，所以這種分離方法叫油吸收法。
氣體在溶劑中的溶解度與溫度、壓力有關石油裂化管。溫度越低，壓力越高，對氣體吸收越有利，所以油吸收法也必須采用適當?shù)膲毫?30大氣壓)和低溫(-40℃)。
油吸收法不需要象深冷法那樣的低溫是其優(yōu)點，但生產(chǎn)能力減小，并且所得產(chǎn)品的純度較差石油裂化管。
經(jīng)過深度冷凍或油吸收后，含四和五個碳原子的烴仍是混合物，工業(yè)上一般是利用某些溶劑能選擇吸收其中部分產(chǎn)品的特點來進行分離的石油裂化管。例如以糠醛或乙腈來吸收丁二烯，用二甲基甲酰(音先，xiān)胺來吸收異戊二烯，然后再經(jīng)解吸收作用就可分別得到丁二烯和異戊二烯。