裂解氣分離流程

1、第二章 裂解氣分離1本章主要內(nèi)容第一節(jié) 裂解氣的組成與分離方法第二節(jié) 壓縮與制冷第三節(jié) 氣體凈化第四節(jié) 裂解氣深冷分離第五節(jié) 裂解氣分離操作中的異常現(xiàn)象?2第一節(jié) 裂解氣的組成與分離方法組成烴類： CH4、C2H2、C2H4、C2H6、 C3H4、C3H6、C3H8、 C4、C5、C6204餾分非烴類： H2 、H2O、CO、CO2、H2S3裂解氣分離方法油吸收深冷分離用吸收劑吸收除甲烷和氫氣以外的其它組分，然后精餾，把各組分從吸收劑中逐一分離。流程簡(jiǎn)單，動(dòng)力設(shè)備少，投資少，但技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和產(chǎn)品純度差。在-100左右的低溫下，將裂解氣中除了氫和甲烷以外的其它烴類全部冷凝下來(lái)。然后利用裂解氣中各

2、種烴類的相對(duì)揮發(fā)度不同，在合適的溫度和壓力下，以精餾的方法將各組分分離開(kāi)來(lái)，達(dá)到分離的目的 4深冷分離過(guò)程組成凈化系統(tǒng)精餾分離系統(tǒng)壓縮和制冷系統(tǒng)5第二節(jié) 壓縮和制冷 加壓提高組分的沸點(diǎn)提高操作溫度壓縮的原因裂解氣常壓沸點(diǎn)很低常壓,冷凝、精餾分離溫度低需要大量冷量和耐低溫設(shè)備6裂解氣壓縮 絕熱過(guò)程，壓力升高，溫度也上升k=cpcv單位 MPa單位 k7 單段壓縮與多段壓縮的比較8多級(jí)壓縮 段間凈化分離節(jié)約壓縮功耗 降低出口溫度 如酸性氣體的脫除段間冷卻，節(jié)省壓縮功段數(shù)多，接近等溫壓縮二烯烴易聚合，危及正常操作溫度愈高，聚合速度愈快氣體溫度小于1009制冷分離要求制冷劑 制冷系統(tǒng) 低于環(huán)境溫度的深

3、冷溫度條件下進(jìn)行創(chuàng)造環(huán)境空氣、水等所不能實(shí)現(xiàn)的低溫條件制冷循環(huán)中完成熱量轉(zhuǎn)移的工作介質(zhì)10單級(jí)制冷循環(huán)四個(gè)基本過(guò)程反復(fù)進(jìn)行,形成一個(gè)閉合循環(huán)操作過(guò)程蒸發(fā)壓縮冷凝節(jié)流制冷劑11單級(jí)制冷循環(huán)組成制冷劑吸熱蒸發(fā)，變成低溫低壓氣體壓力、溫度降低制冷劑在冷凝器中冷卻冷凝成液體壓縮機(jī)冷凝器節(jié)流閥蒸發(fā)器制冷劑由低溫低壓氣體變?yōu)楦邷馗邏簹怏w12制冷循環(huán)實(shí)質(zhì)：通過(guò)制冷不斷將處于低溫的被冷物料的熱量傳給溫度較高的冷水13 制冷劑的選擇 14制冷制冷劑丙烯數(shù)據(jù)分析沸點(diǎn)47.7 ，臨界溫度 91.89 ；丙烯單獨(dú)使用，可以實(shí)現(xiàn)被水冷凝，但不能將被冷物料降溫到-100 15制冷劑乙烯數(shù)據(jù)分析制冷沸點(diǎn)103.7 ，臨界溫

4、度9.5；乙烯單獨(dú)使用，可以將被冷物料降溫到-100 ，但不能實(shí)現(xiàn)被水冷凝丙烯、乙烯均不能單獨(dú)完成任務(wù)16復(fù)疊制冷循環(huán) 17節(jié)流膨脹制冷氣體由較高的壓力通過(guò)一個(gè)節(jié)流閥膨脹到較低的壓力，過(guò)程非?？?，來(lái)不及與外界發(fā)生熱交換，膨脹所需的熱量必須由自身供給，從而引起溫度降低。生產(chǎn)中,高壓脫甲烷分離,可用節(jié)流膨脹獲得-11018熱泵 能否把塔頂?shù)蜏靥幍臒崃總鞯剿邷靥幠?塔頂需用外來(lái)冷劑引入冷量，從塔頂移出熱量；塔釜又要用外來(lái)熱劑供給熱量。熱泵系統(tǒng)將精餾塔和制冷循環(huán)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)既向塔頂供冷，又向塔底供熱的制冷循環(huán)系統(tǒng)精餾過(guò)程19熱泵流程與一般制冷流程20熱泵流程說(shuō)明開(kāi)式熱泵閉式熱泵熱泵閉式B型熱泵外

5、加工質(zhì)不用外來(lái)制冷劑，直接以塔頂蒸出低溫蒸氣作為制冷劑 不用外來(lái)制冷劑做媒介，直接以塔釜出料為制冷劑A型熱泵21凈化過(guò)程脫酸性氣體 脫CO 脫炔 脫水第三節(jié) 裂解氣的凈化 22酸性氣體 硫化氫、 二氧化碳 有機(jī)硫化物酸性氣體的脫除硫醇、硫醚、噻吩等在高溫下與氫和水蒸氣反應(yīng)生成的CO2和H2S例如：RSH+H2RH+H2S來(lái)源原料帶入 反應(yīng)過(guò)程生成氧與烴類反應(yīng)生成CO2烴和爐管中的結(jié)炭與水蒸氣反應(yīng)可生成CO2來(lái)源23 酸性氣體的危害 CO2會(huì)在低溫下結(jié)成干冰，堵塞設(shè)備和管道 H2S造成加氫脫炔和甲烷化催化劑中毒 氫氣、乙烯、丙烯中的酸性氣體含量不合格，使下游聚合或催化反應(yīng)的催化劑中毒，也影響產(chǎn)品

6、質(zhì)量24酸性氣體脫除方法方法堿洗法 乙醇胺法 原理：化學(xué)吸收25反應(yīng)原理堿洗法脫除酸性氣體 CO2 +2NaOH Na2CO3 + H2OH2S +2NaOH Na2S+2H2O NaOH吸收劑不可再生26堿洗工藝流程說(shuō)明塔分三段： I段水洗塔為泡罩塔板 段和段為堿洗段填料層堿液濃度由上而下降低： 新鮮堿液含量為1820， 段循環(huán)堿液NaOH含量約為57 段循環(huán)堿液NaOH含量為2327堿洗工藝流程圖 兩段堿洗工藝流程1-加熱器；2-堿洗塔；3，4-堿液循環(huán)泵；5-水洗循環(huán)泵 28堿洗塔29塔的除沫裝置30乙醇胺法脫除酸性氣原理31乙醇胺法脫除酸性氣特點(diǎn)：吸收劑可以循環(huán)使用工藝組成：吸收、解吸

7、嘗試設(shè)計(jì)吸收解吸流程32吸收和解吸過(guò)程吸收塔解吸塔33乙醇胺法工藝34醇胺法與堿洗法比較堿洗法適于酸含量低堿不可再生堿消耗大黃油問(wèn)題廢水處理量大乙醇胺法適用酸含量高吸收劑可再生，消耗少吸收不如堿洗徹底設(shè)備要求高吸收雙烯烴，再生易聚合35脫水 （干燥）含飽和水量(600700)106要求：水含量(W)降至1106以下 脫水原因水分在低溫下結(jié)冰加壓和低溫條件下，可與烴生成白色結(jié)晶的水合物如：CH46H2O，C2H67H2O水合物和冰會(huì)積累而造成設(shè)備和管道的堵塞現(xiàn)象36脫水方法常用方法：吸附法常用吸附劑：3A分子篩 活性氧化鋁37常用吸附劑比較38活性氧化鋁分子篩常用吸附劑比較低相對(duì)濕度下，吸附能力

8、仍較大。 吸附容量受溫度影響小，低溫也較大相對(duì)濕度60吸附容量分子篩相對(duì)濕度，吸附容量分子篩 吸附量受溫度影響較大 39分子篩（Me）x/n(Al2O3)x(SiO2)ymH2OMe-金屬陽(yáng)離子，Na, Ca等x/n -價(jià)數(shù)為n的金屬陽(yáng)離子數(shù)-結(jié)晶水的摩爾數(shù)40幾種常用分子篩吸附劑41 分子篩脫水吸附放熱，低溫吸附 溫度升高,脫附再生，可再生 具有選擇性多孔，小于孔徑的分子通過(guò),被吸附.極性分子易于吸附表面積大，適合深度干燥42吸附與脫附條件脫附：高溫、減壓1吸附：低溫、加壓243固定床吸附操作吸附劑不動(dòng)； 流體相連續(xù)輸入； 吸附劑逐層飽和立式環(huán)式臥式44生產(chǎn)實(shí)際嘗試畫(huà)出流程：提示：兩個(gè)干燥劑

9、罐并聯(lián)串聯(lián)？控制閥如何設(shè)置？再生時(shí)如何實(shí)現(xiàn)溫升如何實(shí)現(xiàn)再生后的重新使用？一般設(shè)置兩臺(tái)干燥器，輪流進(jìn)行干燥和再生45典型的兩個(gè)吸附器輪流操作的流程圖46危害來(lái)源裂解過(guò)程中生成乙炔集于C2餾分甲基乙炔和丙二烯富集于C3餾分產(chǎn)品再加工不利，影響催化劑壽命，惡化產(chǎn)品質(zhì)量，形成不安全因素產(chǎn)生副產(chǎn)品炔烴脫除47方法：溶劑吸收法催化加氫法 要求乙炔5105丙二烯 5105炔烴脫除方法48溶劑吸收法N-甲基吡咯烷酮（NMP）脫出裂解氣中的乙炔回收到一定量的乙炔優(yōu)點(diǎn)常用的溶劑丙酮二甲基甲酰胺（DMF）乙烯裝置的大型化，裂解溫度高, 停留時(shí)間短，乙炔增加石腦油為原料的300 kt/a乙烯裝置，常規(guī)裂解回收乙炔量約

10、6700t/a，毫秒爐裂解回收乙炔量可達(dá)11500t/a49催化加氫脫炔 C2H2+H2 C2H4C2H2+2H2 C2H6C2H4+H2 C2H6mC2H2+ nC2H4 低聚物原理希望：乙炔加氫生成乙烯50催化加氫的原因乙炔加氫轉(zhuǎn)化為乙烷的化學(xué)平衡常數(shù)大于乙炔加氫轉(zhuǎn)化為乙烯的反應(yīng)。乙烯加氫轉(zhuǎn)化為乙烷的反應(yīng)速度比乙炔加氫轉(zhuǎn)化為乙烯的反應(yīng)速度快10100倍51 后加氫裂解氣分離出C2餾分和C3餾分后，對(duì)C2和C3餾分進(jìn)行催化加氫，脫除乙炔、甲基乙炔和丙二烯 加氫工藝 前加氫氫氣未分離之前利用裂解氣中的氫對(duì)炔烴進(jìn)行選擇性加氫脫除炔烴。自給氫催化加氫52前加氫后加氫前加氫與后加氫比較流程簡(jiǎn)化，節(jié)省

11、投資操作穩(wěn)定性差。氫氣過(guò)量，副反應(yīng)劇烈，選擇性差，造成乙烯和丙烯損失，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)溫度失控，床層飛溫，威脅生產(chǎn)安全。工藝流程或控制復(fù)雜。需要第二脫甲烷塔或側(cè)線采出塔氫氣定量供給，加氫選擇性好，溫度較易控制，不易發(fā)生飛溫的問(wèn)題53C2餾分加氫工藝乙烯反應(yīng)氣 冷卻 C2吸收綠油C2餾分 干燥 乙烯精餾 冷卻二段加氫反應(yīng)氣預(yù)熱、注氫 一段加氫脫乙烷塔頂回流罐C2氣54加氫工藝流程圖55 CO的來(lái)源烴類與稀釋水蒸汽反應(yīng)焦碳與稀釋水蒸汽反應(yīng)裂解過(guò)程中生成脫一氧化碳 56CO的危害少量的CO帶入富氫餾分中，會(huì)使加氫催化劑中毒隨著烯烴聚合高效催化劑的發(fā)展，對(duì)乙烯和丙烯的CO含量的要求也越來(lái)越高。 部分

12、富集于甲烷餾份部分富集于富氫餾分57CO脫除的方法甲烷化法在催化劑存在的條件下，使裂解氣中的一氧化碳催化加氫生成甲烷和水，達(dá)到脫除CO的目的58第四節(jié) 裂解氣的深冷分離 乙烯精餾分離流程脫甲烷塔 丙烯精餾59分離流程的組織分離流程的組織各種流程的主要差別凈化壓縮冷凍低溫精餾精餾分離烴類的順序脫炔烴的安排冷箱位置60典型分離工藝流程三種分離原則順序分離流程前脫乙烷流程前脫丙烷流程先易后難 先將不同碳原子數(shù)的烴分開(kāi)，再分同一碳原子數(shù)的烯烴和烷烴；均將生產(chǎn)乙烯的乙烯精餾塔和生產(chǎn)丙烯的丙烯精餾塔置于流程最后 61解釋將乙烷以及比乙烷輕的組分從塔頂分離出去將丙烷以及比丙烷輕的組分從塔頂分離出去將碳四以及

13、比碳四輕的組分從塔頂分離出去分離丙烯/丙烷將甲烷以及比甲烷輕的組分從塔頂分離出去分離乙烯/乙烷丙烯塔乙烯塔脫碳四塔脫丙烷塔脫乙烷塔脫甲烷塔62寫出對(duì)應(yīng)進(jìn)料組成各塔的出料氫氣、甲烷、乙烷、乙烯、丙烯、丙 烷、碳四、碳五丙烯、丙烷、碳四、碳五乙烷、乙烯、丙烯、丙烷、碳四、碳五氫氣、甲烷、乙烷、乙烯63順序分離流程64前脫乙烷前加氫流程65前脫乙烷后加氫流程66前脫丙烷前加氫流程67前脫丙烷后加氫流程68三種流程的比較 項(xiàng)目順序分離前脫乙烷前脫丙烷操作問(wèn)題脫甲烷塔在前，釜溫低，再沸器中不容易發(fā)生聚合而堵塞脫乙烷塔在前，壓力高，釜溫高；碳四以上烴含量高，二烯烴在再沸器中聚合，影響操作損失丁二烯脫丙烷塔

14、在前，放置在壓縮機(jī)段間，低壓時(shí)就除去了丁二烯，再沸器中不易發(fā)生聚合而堵塞冷量消耗全部餾分進(jìn)入脫甲烷塔，加重了冷量負(fù)荷，消耗高能級(jí)位的冷量多，冷量利用不合理碳三、碳四在脫乙烷塔中分離消耗低能為冷量，利用合理碳四在脫丙烷塔中分離消耗低能為冷量，利用合理分子篩干燥負(fù)荷在流程壓力較高、溫度較低的位置，對(duì)吸附有利，容易保證裂解氣的露點(diǎn)，負(fù)荷小脫丙烷塔在三段出口，分子篩在壓力較低的位置，對(duì)吸附不利，三段出口碳三以上重質(zhì)烴不能較多冷凝，負(fù)荷大加氫脫炔方案多采用后加氫可以采用后加氫，但采用前加氫最有利可以采用后加氫，前加氫經(jīng)濟(jì)效果最好塔徑大小脫甲烷塔負(fù)荷大，塔徑大，且耐低溫鋼材耗用多脫甲烷塔負(fù)荷小，塔徑小，而

15、脫乙烷塔塔徑大脫丙烷塔負(fù)荷大，塔徑大，而脫甲烷塔介于前兩者之間69分離工藝流程圖關(guān)鍵設(shè)備70精餾塔及附屬設(shè)備71分離流程的主要評(píng)價(jià)指標(biāo) 甲烷塔和乙烯塔是保證乙烯回收率和乙烯產(chǎn)品純度的關(guān)鍵設(shè)備72分離裝置中的位置裝置中投資最大、能耗最多的環(huán)節(jié)需要在90以下的低溫條件下脫除氫和甲烷冷凍功耗約占全裝置冷凍功耗的50以上 脫甲烷塔 73分離要求輕關(guān)鍵組分為甲烷，重關(guān)鍵組分為乙烯塔頂甲烷餾分中的乙烯含量要低，保證乙烯的回收率塔釜產(chǎn)品甲烷含量盡可能低，以確保乙烯產(chǎn)品質(zhì)量 脫甲烷塔 74操作溫度和操作壓力 75操作溫度和壓力分析塔頂溫度隨塔壓降低而降低。壓力降低，回流溫度降低，壓力降低，相對(duì)揮發(fā)度提高，用相

16、同塔板數(shù)，可以降低回流比壓力提高，甲烷對(duì)乙烯的相對(duì)揮發(fā)度降低 ，壓力升高受限制為避免采用低制冷溫度應(yīng)采用較高操作壓力76 降低壓力，節(jié)能高壓、中壓、低壓脫甲烷 300kta乙烯裝置高壓法的能耗為12918 kW，低壓法的能耗10768 kW操作溫度較低，材質(zhì)要求高，增加了甲烷制冷系統(tǒng)，投資可能增大，且操作復(fù)雜77原料氣組成H2CH4比的影響 脫甲烷塔塔頂，對(duì)于H2CH4一C2H4三元系統(tǒng)其露點(diǎn)方程為 78 H2CH4的影響H2CH4比減小，乙烯回收率提高將H2先分離出去，使H2CH4比減小79冷箱用途原理后冷和前冷把高效板式換熱器、節(jié)流膨脹閥和氣液分離器等放在一絕熱箱中，在100160低溫下操

17、作用節(jié)流膨脹來(lái)獲得低溫回收乙烯，制取富氫和富甲烷餾分冷箱在流程中與脫甲烷塔的相對(duì)位置不同80乙烯塔的地位乙烯塔任務(wù)塔頂?shù)镁酆霞?jí)產(chǎn)品乙烯塔釜液為乙烷乙烯塔溫度僅次于脫甲烷塔，是關(guān)鍵塔 冷量消耗占總制冷量的3844影響產(chǎn)品的成本81乙烯塔的乙烯乙烷相對(duì)揮發(fā)度 82相對(duì)揮發(fā)度增大，塔板數(shù)或回流比降低塔溫升高，不用較低溫度級(jí)位的冷劑，降低能量消耗及制冷系統(tǒng)設(shè)備費(fèi)用，降低對(duì)設(shè)備材質(zhì)的要求，上升蒸氣的相對(duì)密度增加，使單位設(shè)備處理量增加，降低設(shè)備費(fèi)用塔的溫度也低，冷劑的溫度級(jí)位低，對(duì)材質(zhì)要求較高相對(duì)揮發(fā)度下降，塔板數(shù)增多或回流比增大，設(shè)備費(fèi)用或操作費(fèi)用提高，設(shè)備費(fèi)增加乙烯塔的分析提高壓力降低壓力P不利的影響

18、83乙烯塔工藝低壓法，塔的操作溫度低 高壓法，塔的操作溫度高 操作壓力一般為0.50.8MPa，塔頂冷凝溫度為5060左右，塔頂冷凝器需要乙烯作為制冷劑。生產(chǎn)中常采用開(kāi)式熱泵操作壓力一般為1.92.3MPa，相應(yīng)塔頂溫度為2335左右，塔頂冷凝器使用丙烯冷劑即可84采用側(cè)線出料法提餾段采用中間再沸器回收冷量乙烯塔的改進(jìn)后加氫工藝乙烯精餾塔的進(jìn)料還含有少量甲烷，影響產(chǎn)品的純度,設(shè)第二脫甲烷塔，分離之目前側(cè)線引出高純度乙烯，塔頂引出含少量甲烷的粗乙烯回壓縮。一塔起到二塔的作用 85中間冷凝器和中間再沸器 一般頂溫低于環(huán)境溫度，且頂?shù)诇夭钶^大的精餾塔86中間再沸器實(shí)例乙烯塔87分析溫度變化對(duì)應(yīng)濃度變

19、化塔頂溫度低，濃度提高需要的理論板數(shù)多，回流比大塔底溫度高，濃度變化需要的理論板數(shù)少，回流比小脫甲烷塔，塔底溫度低于常溫，再沸器本身就回收冷量提餾段設(shè)置中間再沸器，就可回收比塔底溫度更低的冷量88精餾塔中間再沸器中間冷凝器節(jié)省能量消耗節(jié)約能量消耗低溫?zé)釀┳鳠嵩丛O(shè)在提餾段用溫度比塔頂回流冷凝器稍高的冷劑作冷源89丙烯精餾塔特點(diǎn)任務(wù)分離丙烯、丙烷餾分的塔，塔頂?shù)玫奖?，塔底得到丙烷丙烯、丙烷的相?duì)揮發(fā)度很小，不易分離塔板數(shù)最多，回流比最大，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)和投資費(fèi)較多90丙烯精餾工藝低壓法壓力在1.2MPa以下操作壓力低，相對(duì)揮發(fā)度提高，塔板數(shù)和回流比減少塔頂溫度低于環(huán)境溫度，不能用工業(yè)水來(lái)冷凝，必須采用制

20、冷工業(yè)上往往采用熱泵系統(tǒng)91高壓法壓力在1.7MPa以上頂蒸汽冷凝溫度高于環(huán)境溫度，用工業(yè)水冷凝回流塔釜用急冷水（水洗塔出來(lái)的約85）或低壓蒸氣進(jìn)行加熱設(shè)備簡(jiǎn)單，易于操作。缺點(diǎn)是回流比大，塔板數(shù)多92第五節(jié) 操作中的異?，F(xiàn)象序號(hào)生產(chǎn)工序不正常現(xiàn)象產(chǎn)生原因1堿洗法脫硫（1）堿洗塔H2S分析不合格（2）堿洗塔CO2分析不合格（1）堿洗液濃度過(guò)低；堿洗液循環(huán)量過(guò)少；泵停車（2）堿洗液濃度過(guò)高2脫水干燥后水含量不合格干燥劑再生不好；使用周期過(guò)長(zhǎng)；物料含水量過(guò)高；干燥劑結(jié)炭；裝填量不夠或干燥劑質(zhì)量不合格3脫炔及一氧化碳（1）加氫反應(yīng)器反應(yīng)溫度過(guò)高；（2）加氫反應(yīng)器溫差低；（3）甲烷化反應(yīng)器反應(yīng)溫度過(guò)低（

21、1）氫氣加入量過(guò)高；進(jìn)口溫度過(guò)高；催化劑活性太高而選擇性太差，導(dǎo)致乙烯濃度加氫；（2）氫氣與甲烷之比過(guò)?。淮呋瘎┲卸荆?）預(yù)熱溫度不高；氫氣流量過(guò)高或過(guò)低4制冷（1）制冷機(jī)喘振；（2）冷劑用后溫度高（1）流量低于波動(dòng)點(diǎn)；吸入的物料溫度過(guò)高；制冷劑中含不凝氣過(guò)高；（2）制冷劑蒸發(fā)壓力高；冷劑量少；冷劑中重組分含量高5深冷分離（1）塔液泛；（2）凍塔（1）加熱太激烈，釜溫過(guò)高；負(fù)荷過(guò)大；（2）物料干燥不好，水分積累太多93裂解氣的組成及分離方法深冷分離方法壓縮與制冷裂解氣的壓縮制冷冷凍循環(huán)制冷節(jié)流膨脹制冷冷箱熱泵氣體凈化脫水脫甲烷塔深冷分離流程酸性氣體的脫除脫一氧化碳脫炔裂解氣深冷分離裂解氣分離操作中的異?，F(xiàn)象乙烯精餾丙烯精餾裂解氣的分離總結(jié)94問(wèn)題與思考1、裂解氣是由哪些主要物質(zhì)組成的，對(duì)分離有什么要求？2、試述深冷分離法的特點(diǎn)，它包括哪些主要工