氣體分餾原理精品課件

1、氣體分餾原理第1頁，共28頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四氣分裝置概述隨著石油化工的發(fā)展，煉廠液化氣的綜合利用也越來越收到人們的重視，其中的丙烯、丙烷、異丁烯、丁二烯等餾分都是生產高附加值化工產品的原料。氣分裝置在煉廠的作用就是把來自催化裝置的液化氣進行脫硫精餾分離出干氣、丙烯、丙烷、混合C4等產品。氣分裝置的位置：第2頁，共28頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四氣分裝置組成氣分裝置由脫硫、氣體分餾兩部分組成。脫硫：是脫除從催化來的液態(tài)烴中的無機硫（H2S)和有機硫(硫醇），使精制后液態(tài)烴中的硫含量合格。氣體分餾：以脫硫后的液態(tài)烴為原料，精餾分離成丙烷、丙烯和混合碳四

2、等餾份。第3頁，共28頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四氣分裝置的原料和產品氣分裝置根據(jù)產品、生產能力、工藝要求的不同，同時為了滿足下游MTBE裝置、聚丙烯裝置的生產要求，一般采用投資費用、操作費用較低的三塔流程以生產精丙烯、丙烷和混合C4等。 氣分裝置原料：催化裂化來的液態(tài)烴。 氣分裝置產品： 純度為99.6%的丙烯 混合C4 丙烷 干氣第4頁，共28頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四 氣分裝置安全特點易燃易爆：引入和貯存液態(tài)烴、生產和輸送丙烷、丙烯等。第5頁，共28頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四易腐蝕，易中毒：氣分裝置脫硫使用氫氧化鈉溶液、胺溶液等具

3、有腐蝕作用的有毒介質，再加上原料中的硫化氫使大部分設備受到不同程度的化學腐蝕，液態(tài)烴及其攜帶的硫化氫還會使人中毒。易凍傷、燙傷、燒傷：在進行取樣、脫水等作業(yè)時，若操作不當，排出大量液態(tài)烴接觸人體會導致凍傷。有關堿、胺的操作中不小心會發(fā)生皮膚、眼睛被灼燒事故。2022/9/21第6頁，共28頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四氣分脫硫原理 石油經過一次加工、二次加工后的輕質油品中都含有一定量的硫化物，主要有硫醇、硫醚、二硫化物、噻吩類化合物等。含硫化合物對石油加工及產品的影響加工和貯存過程中對設備的腐蝕影響油品貯存安定性，造成油品變質影響后續(xù)的加工第7頁，共28頁，2022年，5月20

4、日，7點40分，星期四硫醇介紹將包含硫基官能團（-SH）的一類 非芳香化合物稱為硫醇。從結構上來說， 可以看成普通醇中的氧被硫替換之后形 成的。除甲硫醇在室溫下為氣體外，其他硫醇均為液體或固體。低級硫醇一般有難聞的氣味，有毒。硫醇對油影響: 使油品產生惡臭味 是一種自由基引發(fā)劑，可促使油品中不安定組分氧化、疊合生成膠質從而油品安定性下降 硫醇還具有弱酸性和腐蝕性; 影響油品對添加劑的感受性第8頁，共28頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四氣分脫硫原理1、MDEA脫硫化氫： 干氣、液化氣脫硫方法主要有：干法脫硫：將煉廠氣通過固定吸附劑的床層來脫出硫化氫，使用的固體吸附劑有鋅、鐵、錳等金

5、屬氧化物、活性碳等。干法脫硫基本是間歇操作，設備笨重、投資較高濕法脫硫：用液體吸收劑洗滌煉廠氣，以除去煉廠氣中的硫化氫，濕式脫硫法脫硫劑有一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、二異丙醇胺(DIPA)、甲基二乙醇胺(MDEA)等。濕法脫硫是連續(xù)操作、處理量大等。目前使用較多的是濕式脫硫，用N-甲基二乙醇胺(MDEA)為基礎的復合配方溶劑作為吸收劑，它具有對硫化氫脫除選擇性高、使用濃度高 、循環(huán)量小對裝置腐蝕性小的特點。第9頁，共28頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四MDEA脫硫化氫原理H2S是弱酸性，MDEA是弱堿，反應生成水溶性鹽類，由于反應是可逆的，使MDEA得以再生，循環(huán)使用

6、。 N-甲基二乙醇胺的堿性隨溫度升高而降低，在低溫時弱堿性的N-甲基二乙醇胺能與H2S結合生成胺鹽，在高溫下胺鹽能分解成H2S和甲基二乙醇胺。 在較低溫度下（2040）下，對硫化氫進行（吸收），在較高溫度下（105）下，進行解吸。其化學反應方程式為：2R2NH+H2S(R2NH2)2S 硫化胺鹽(R2NH2)2S +H2S 2R2NH2HS 酸式硫化胺鹽2R2NH+CO2+H2O(R2NH2)2CO3 碳酸胺鹽(R2NH2)2CO3+CO2+H2O2R2NH2HCO3 酸式碳酸胺鹽第10頁，共28頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四MDEA溶劑再生煉油廠中如果有多套脫硫裝置時，可以采

7、用集中再生方案，各裝置將富胺液送至再生裝置集中再生后，酸性氣就近送至制硫裝置。2022/9/21第11頁，共28頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四脫硫部分原理2、預堿洗脫硫化氫基本原理 經過MDEA溶液脫硫化氫后的液態(tài)烴中仍含有部分硫化氫，用420%NaOH溶液進行中和，進一步脫除硫化氫，其化學反應式為：2NaOH+H2S Na2S+H2O此反應屬于強堿與弱酸的酸堿中和反應，生成的可溶性鹽和水，是不可逆反應。第12頁，共28頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四脫硫部分原理3、脫硫醇原理 經過兩級脫硫化氫后的液態(tài)烴所含硫主要以硫醇的形式存留在液態(tài)烴中，用含有催化劑（聚鈦菁鈷

8、或磺化鈦菁鈷）的堿液將液態(tài)烴中硫醇抽提出來，其化學方程式為： 經過抽提后的堿液含有硫醇鈉鹽，進入氧化塔進行氧化再生。氧分子與催化劑（聚酞菁鈷或磺化鈦菁鈷）形成不穩(wěn)定的活化絡合物，活化絡合物與硫醇鈉水解生成穩(wěn)定的二硫化物。堿液由此得以再生，循環(huán)使用，其轉變的化學方程式為：第13頁，共28頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四 氣分裝置脫硫部分采用胺液（MDEA）脫硫化氫，堿洗脫硫化氫以及催化氧化脫硫醇工藝。1、胺液（MDEA）脫硫化氫和堿洗脫硫化氫催化來的液態(tài)烴進入緩沖罐，經液態(tài)烴脫硫塔進料泵打入液態(tài)烴脫硫塔下部，與打入塔頂?shù)呢氁篗DEA在塔內的填料中逆流接觸，液態(tài)烴為連續(xù)相，貧液為分散

9、相，液態(tài)烴中的H2S等無機硫被胺液吸收，吸收有硫化氫的胺液(富液)在塔底與液態(tài)烴沉降分離后返回回收車間再生后，再生后的胺液（貧液）輸送回來繼續(xù)使用。 經過胺脫后的液態(tài)烴還含有部分的硫化氫，需要進入堿洗罐用420%的堿液進一步脫除硫化氫等無機硫； 氣分脫硫流程第14頁，共28頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四2、脫硫醇堿洗后的液態(tài)烴從堿洗罐頂部出來進入抽提塔下部，自下而上與劑堿循環(huán)泵抽出的劑堿在抽提塔內部的填料層上逆向接觸，充分反應，脫除液態(tài)烴中的大部分硫醇。從抽提塔頂部出來的脫除有機硫后的液態(tài)烴與水在靜態(tài)混合器充分混合，進入液態(tài)烴水洗罐，水洗后的液態(tài)烴進行沉降脫水，送入氣體分餾進料

10、緩沖罐。劑堿在抽提塔底部沉降分離后，從抽提塔底部出來經換熱到30-60，進入堿液再生塔進行氧化再生，氧化再生后堿液從氧化塔頂出來進入輕烴分離罐，到氧化再生分離后的劑堿抽出循環(huán)使用。第15頁，共28頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四脫硫部分工藝原則流程圖第16頁，共28頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四17 氣體分餾部分是以液化氣為原料,通過分餾生產出精丙烯、丙烷和混合C4餾分的過程。 氣體分餾各塔釆用精餾原理，在一定的溫度、壓力條件下，利用被分餾的各組分具有不同的揮發(fā)度，即各組分在同一壓力下具有不同的沸點，若被分離的各組分在同一壓力下，沸點相同或相近，則不能用一般的精餾

11、方法將它們分離。 精餾過程的實質是：不平衡的汽液兩相在塔內多次逆向接觸，多次部分汽化和部分冷凝，達到傳熱傳質的目的，使氣相中輕組分濃度不斷提高，液相中重組分濃度不斷提高，從而使混合物得到充分的分離。精餾原理第17頁，共28頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四其精餾過程需有以下幾點基本條件：a.被分離的物質的相對揮發(fā)度不等于1。b.汽、液兩相必須同時存在并相互逆流接觸。c.相互接觸的兩相有不平衡性，即具有溫度差和濃度差。d.具有一定數(shù)量的塔盤。第18頁，共28頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四精餾原理 氣體分餾最基本的設備是由精餾塔、冷凝冷卻器和重沸器組成的。塔內裝設塔板，

12、進料板以上為精餾段，進料板以下為提餾段，塔內進行精餾過程。原料進入進料板，其汽、液相在進料板的溫度、壓力下分別與塔內的汽、液相混合后，汽相上升到精餾段，液相下流到提餾段。通過塔板的精餾作用，沿塔高向上，輕組分濃度遞增，溫度遞減；沿塔高向下，重組分濃度遞增，溫度遞增。塔頂餾出物經塔頂冷凝冷卻器冷凝冷卻，一部分抽出作為塔頂產品，一部分送回塔頂作塔頂回流。塔底由重沸器提供熱量，將塔底物加熱，使塔底物中所含部分輕組分蒸發(fā)，作為塔內蒸汽。塔底（或重沸器）液相抽出一部分送回塔內，一部分作為產品。第19頁，共28頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四脫硫部分工藝原理氣體分餾的基本工藝過程示意見下圖。

13、 冷卻器 精餾塔 塔頂餾出物 進料 重沸器 塔底物 第20頁，共28頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四主要工藝流程 整個流程采用先脫碳三餾分，隨后碳三餾分再進行脫乙烷、然后進入丙烯塔進行丙烷、丙烯分離。因為丙烯要求分離精度最高，塔盤數(shù)高，單塔局限性較大，所以采用雙塔結構。第21頁，共28頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四丙烯塔丙烯塔是為了分離丙烯和丙烷，而丙烯和丙烷的相對揮發(fā)度極為相近，分離丙烯和丙烷所需的塔板較多，而聚合級丙烯的純度要求在99.6%。如果用單塔操作分離出純度99.6%的丙烯需要大約200層塔板，塔高大約130米，這顯然不合理，為了降低塔高所以采用雙塔操

14、作。第22頁，共28頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四北海煉化40萬噸氣分丙烯塔：精丙烯塔A直徑4.4米，長84.15米，總重450.37噸精丙烯塔B直徑4.4米，長84.75米，總重449.60噸2022/9/21第23頁，共28頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四2022/9/21第24頁，共28頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四2022/9/21第25頁，共28頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四工藝流程概述脫硫后的液態(tài)烴進入脫丙烷塔進料罐，由進料泵抽出經換熱后進入脫丙烷塔進行精餾，塔底碳四餾份靠自壓經過出料換熱后，通過冷卻器冷卻到40C左右送去灌區(qū)。脫丙烷塔頂碳三餾份經脫丙烷塔頂冷卻器冷卻到40C進入脫丙塔塔頂回流罐，部分抽出作脫丙烷塔回流，另一部分向脫乙烷塔進料。脫乙烷塔塔頂產物經冷卻器冷卻，然后進入脫乙烷塔回流罐；塔底餾份靠壓差自壓進入粗丙烯塔。粗丙烯塔底丙烷餾份經丙烷冷卻器冷卻后外送，粗丙烯塔頂餾份進入精丙烯塔底部。精丙烯塔塔底餾出液經塔頂回流泵抽出作為粗丙烯塔頂回流，精丙烯塔塔頂餾份經塔頂空冷器冷卻后，進入塔頂回流罐，一部分經塔頂回