裂解,或称热解、热裂、热裂解、高温裂解,是指只通过热能将一种样品(主要指高分子化合物)转变成另外几种物质(主要指低分子化合物)的化学过程。裂解也可称谓热裂解或热解。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),使石油分镏产物(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。
目前主要用石油、煤油、柴油为原料并向重油发展在裂解过程中,同时伴随缩合、环化和脱氢等反应。由于所发生的反应很复杂,通常把反应分成两个阶段来看。*阶段,原料变成的目的产物为乙烯、丙烯,这种反应称为一次反应。在第二阶段,一次反应生成的乙烯、丙烯继续反应转化为炔烃、二烯烃、芳烃、环烷烃,甚至zui终转化为氢气和焦炭,这种反应称为二次反应。所以裂解产物往往是多种组分的混合物。影响裂解的基本因素首先是温度和反应的持续时间,还有是烃原料的种类。化工生产中用热裂解的方法,在裂解炉(管式炉或蓄热炉)中,把石油烃变成小分子的烯烃、炔烃和芳香烃,如乙烯、丙烯、丁二烯、乙炔、苯和甲苯等。
热裂解反应是一个相当复杂的过程,裂解器应当追求如下的主要目标:升温速度快;减缓升温过程中所发生的连续分解;高温区裂解产物的二次反应要小,能快速导人样品和快速将裂解产物导出高温区;使裂解产物的剖面清晰,谱图易于解析;裂解温度的调节和控制容易实现,使用方便且易清净;死体积要小于减小裂解产物色谱峰的加宽。 1.裂解温度裂解温度过低或者过高都难以形成反映高聚物结构的裂解产物特征谱。这固然要通过实验(一般以500℃开始)去摸索,使样品达到瞬间的完全裂解。当然一般推荐的温度为400-900℃,其中500-600℃是对大多数高分子化合物都比较适宜的zui佳温度。有关各类高聚物的zui佳裂解温度可以参考拓植新等人的著作。2.样品量高分子材料本身是热的不良导体,因此如何使样品瞬间受到均匀的加热温度并能发生裂解这是实验中应当注意的问题。GC/MS的检测灵敏度通常在ng数量级,考虑到实验中的分流比,样品量在1-100ug足够了,小于10ug是一般推荐值。过多的量不仅导致一部分样品不能在预定的热解温度下分解,而且因为是非瞬间的气化而留有较多的残渣于裂解室内,影响下一个样品的分析。通常将样品溶解在溶剂中,然后加到样品导入装置中以形成薄膜,这是zui为理想。如果高聚物是不溶解的,则需研磨成极细的粉末并均匀铺放。3.裂解室的清净附在裂解器壁上的碳化物或者影响热的传导或者起催化裂解作用。对于直立式结构的裂解器,还要当心裂解后的残留物跌落在气相色谱进样口的可能。