广义地说,凡是有机化合物在高温下分子发生分解的反应过程都称为裂解。而石油化工中所谓的裂解是指石油烃(裂解原料)在隔绝空气和高温条件下,分子发生分解反应而生成小分子烃类的过程。在这个过程中还伴随着许多其他的反应(如缩合反应等),生成一些别的反应物(如由较小分子的烃缩合成较大分子的烃等)。
裂解是总称,不同的情况,可以有不同的名称。如单纯加热不使用催化剂的裂解称为热裂解;使用催化剂的裂解称为催化裂解;使用添加剂的裂解,随着添加剂的不同,有水蒸气裂解、加氢裂解等。
石油化工中的裂解与石油炼制工业中的裂化有共同点,即都符合前面所说的广义定义。但是也有不同,主要区别有两个:一是所用的温度不同,一般大体以600℃为分界,在600℃以上所进行的过程为裂解,在600℃以下的过程为裂化;二是生产的目的不同,前者的目的产物为乙烯、丙烯、乙炔、联产丁二烯、苯、甲苯、二甲苯等化工产品,后者的目的产物是汽油、煤油等燃料油。
在石油化工中用的最为广泛的是水蒸气热裂解。其设备为管式裂解炉。
裂解反应在裂解炉的炉管内并在很高的温度(以轻柴油裂解制乙烯为例,裂解气的出口温度近800℃)很短的时间内(0.7s)完成,以防止裂解气体二次反应而使裂解炉管结焦。
炉管内壁结焦会使流体阻力增加,影响生产。同时影响传热,当焦层达到一定厚度时,因炉管壁温度过高,而不能继续运行下去,必须进行清焦,否则会烧穿炉管,裂解气外泄,引起裂解炉爆炸。
裂解炉运转中,一些外界因素可能危及裂解炉的安全。主要不安全因素如表4-1所示,必须有针对性地进行防范。
表4-1 裂解炉运转中的主要不安全因素