裂解气的净化与分离讲解
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化学工艺学课件——06裂解气预分离与净化
品，使产品达不到规定的标准。尤其是生产聚合
级乙烯、丙烯，其杂质含量的控制是很严格的， 化
为了达到产品所要求的规格，必须脱除这些杂质，
学 工
对裂解气进行净化。
程 与
工
艺
教
研
室
化 学 工
酸性气体的脱除-来源和危害
艺
学 电 子
•
酸性气体杂质的来源
教 案
•
裂解气中的酸性气体主要是CO2，H2S和其
他气态硫化物。它们主要来自以下几方面。
①气体裂解原料带人的气体硫化物和CO2。 ②液体裂解原料中所含的硫化物在高温下与
氢和水蒸气反应生成的CO2和H2S，如:
③裂解原料烃和炉管中的结炭与水蒸气反应 化
可生成CO和CO2。
学 工
④当裂解炉中有氧进人时，氧与烃类反应生
程 与
成CO2。
工 艺 教
研
室
化 学 工
酸性气体的脱除-来源和危害
艺
学 电
教
研
室
化
学 工
酸性气体的脱除-乙醇胺法
艺
学
电
子
教
案
化 学 工 程 与 工 艺 教 研 室
化
学 工
酸性气体的脱除-乙醇胺法
艺
学 电 子
•
乙醇胺加热至45℃后送入吸收塔的顶部。裂
教 案
解气中的酸性气体大部分被乙醇胺溶液吸收
后，送入碱洗塔进一步净化。吸收了的CO2 和H2S的富液，由吸收塔釜采出.在富液中注
艺
学 电 子
•
3.4.1 裂解气预分馏的目的与任务
教 案
•
何为预分馏？
裂解炉出口的高温裂解气经急冷换热器的冷
裂解气的分馏与净化
④
急冷油用于发生稀释蒸汽
⑤
急冷水用于分离系统的工艺加热
3.4.2 预分馏主要过程--急冷
急冷的目的
终止裂解反应
回收废热
急冷的意义
决定清焦周期，甚至决定裂解炉的周期
影响全装置的能耗和原料的单耗
急冷方式
直接急冷 冷却介质（水、油）与裂解气直接接触，适用于极易结焦的重质烃
间接急冷 急冷锅炉 废热锅炉 用换热器回收大量的热量，冷却介质用高压水，以提高蓄热能力
清焦的化学反应和控制指标
C + O2 2C + O2 C + H2O
CO2 + Q 2CO + Q CO + H2+ Q
出口干气中CO+CO2含量低于 0.2%~0.5% 清焦结束
预分馏工艺过程
轻烃裂解装置的预分馏流程
原料
800～900℃ 裂解炉
200～300℃ 废热锅炉
急冷水 水洗塔
冷 却
裂解气 40℃
①
尽可能降低裂解气的温度
②
尽可能分馏出裂解气的重组分
③
在裂解气的预分馏过程中将裂解气中的稀释蒸汽以冷凝水的形式分离回收，用以
再发生稀释蒸汽
④
继续回收裂解气低能位热量
预分馏过程的作用
①
保证裂解气压缩机的正常运转，并降低裂解气压缩机的功耗，减少进入压缩分离系统的进料负
荷
②
大大减少污水排放量
③
合理的热量回收
水直冷
乙、丙 丁烷
石脑油
较少 中等
较小
较少
中等
中等
较不易 较易
轻柴油
较多
较大
很多
较易
裂解气的预分馏及净化
3.4 裂解气的预分馏及净化3.4.1裂解气预分馏的目的与任务（1）经预分馏处理，尽可能降低裂解气的温度，从而保证裂解气压缩机的正常运转，并降低裂解气压缩机的功耗。
（2）裂解气经预分馏处理，尽可能分馏出裂解气的重组分，削减进入压缩分别系统的进料负荷。
（3）在裂解气的预分馏过程中将裂解气中的稀释蒸汽以冷凝水的形式分别回收，用以再发生稀释蒸汽，从而大大削减污水排放量。
（4）在裂解气的预分馏过程中连续回收裂解气低能位热量。
通常，可由急冷油回收的热量发生稀释蒸汽，由急冷水回收的热量进展分别系统的工艺加热。
3.4.2预分馏工艺过程概述（1）轻烃裂解装置裂解气的预分馏过程（2）馏分油裂解装置裂解气预分馏过程馏分油裂解装置所得裂解气中含相当量的重质馏分，这些重质燃料油馏分与水混合后会因乳化而难于进展油水分别。
因此，在馏分油裂解装置中，必需在冷却裂解气的过程中先将裂解气中的重质燃料油馏分分馏出来，分馏重质燃料油馏分之后的裂解气再进一步送至水洗塔冷却，并分馏其中的水和裂解汽油。
3.4.3 裂解汽油与裂解燃料油（1） 裂解汽油烃类裂解副产的裂解汽油 C 至沸点 204O C 5以下的全部裂解副产物，也作为乙烯装置的副产品。
裂解汽油经一段加氢可作为高辛烷值汽油组分。
如需经芳烃抽提分别芳烃产品， 则应进展两段加氢，脱出其中的硫，氮，并使烯烃全部饱和。
（2） 裂解燃料油 烃类裂解副产的裂解燃料油是指沸点在200O C 以上的重组分。
其中沸程在 200-360O C 的馏分称为裂解轻质燃料油，相当于柴油馏分，但大局部为杂环芳烃，其中，烷基萘含量较高，可作为脱烷基制萘的原料，沸程在 360O C 以上的馏分称为裂解重质燃料油，相当于常压重油馏分。
除作燃料外，由于裂解重质燃料油的灰分低，是生产碳黑的良好原料。
3.4.4 裂解气的净化裂解气中含H 2 S 、CO 、H 2 2 O 、C 2 H 、CO 等气体杂质，来源主 2要有三方面：一是原料中带来；二是裂解反响过程生成；三是裂解气处理过程引入。
裂解气的净化与分离
0.41 0.48 26.10 10.30 14.09 26.78 5.78 0.34 10.42 26.83
轻柴油 中深度
0.27 5.4 0.37 0.54 29.34 11.42 13.18 21.24 7.58 0.36 10.30 28.01
减压柴油 高深度 0.36 6.15 0.46 0.48 29.62 10.34 12.75 20.89 7.03 0.22 11.70 28.38
❖ 丙炔和丙二烯的存在，将影响丙烯聚合反应 的顺利进行。
13.03.2021
24
脱炔方法
❖ 要求：
乙烯中：乙炔＜5×10－6， 丙烯中：丙二烯＜ 1×10－5
丙炔＜5×10－6
❖ 方法：
溶剂吸收法和催化加氢法
(mol分数)
13.03.2021
25
溶剂吸收法
❖ 吸收裂解气中的乙炔 ❖ 同时回收一定量的乙炔 ❖ 常用的溶剂
低聚物（绿油）
13.03.2021
分为：前加氢后加氢
27
前加氢
❖ 前加氢在脱甲烷前进行，由于氢气自给，故流程简单，能量 消耗低
❖ 不足：
❖
一是加氢过程中，乙炔浓度很低，氢分压较高，因此，
加氢选择性较差，乙烯损失量多；同时副反应的剧烈发生，
不仅造成乙烯、丙烯加氢遭受损失，而且可能导致反应温度
的失控，乃至出现催化剂床层温度飞速上升；
气
及分离要求
的
少量杂质
组 成
2、分离要求
及
分 离
深冷分离
方 法
二、裂解气分离方法简介
深冷操作的系统 组成
油吸收精馏分离
13.03.2021
4
分离要求
要得到高纯度的单一的烃，如重要的基本有机原料 乙烯、丙烯等，就需要将它们与其它烃类和杂质等 分离开来，并根据工业上的需要，使之达到一定的 纯度，这一操作过程，称为裂解气的分离。
轻柴油 中深度
0.27 5.4 0.37 0.54 29.34 11.42 13.18 21.24 7.58 0.36 10.30 28.01
减压柴油 高深度 0.36 6.15 0.46 0.48 29.62 10.34 12.75 20.89 7.03 0.22 11.70 28.38
❖ 丙炔和丙二烯的存在，将影响丙烯聚合反应 的顺利进行。
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脱炔方法
❖ 要求：
乙烯中：乙炔＜5×10－6， 丙烯中：丙二烯＜ 1×10－5
丙炔＜5×10－6
❖ 方法：
溶剂吸收法和催化加氢法
(mol分数)
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溶剂吸收法
❖ 吸收裂解气中的乙炔 ❖ 同时回收一定量的乙炔 ❖ 常用的溶剂
低聚物（绿油）
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分为：前加氢后加氢
27
前加氢
❖ 前加氢在脱甲烷前进行，由于氢气自给，故流程简单，能量 消耗低
❖ 不足：
❖
一是加氢过程中，乙炔浓度很低，氢分压较高，因此，
加氢选择性较差，乙烯损失量多；同时副反应的剧烈发生，
不仅造成乙烯、丙烯加氢遭受损失，而且可能导致反应温度
的失控，乃至出现催化剂床层温度飞速上升；
气
及分离要求
的
少量杂质
组 成
2、分离要求
及
分 离
深冷分离
方 法
二、裂解气分离方法简介
深冷操作的系统 组成
油吸收精馏分离
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4
分离要求
要得到高纯度的单一的烃，如重要的基本有机原料 乙烯、丙烯等，就需要将它们与其它烃类和杂质等 分离开来，并根据工业上的需要，使之达到一定的 纯度，这一操作过程，称为裂解气的分离。
第四章裂解气的净化与分离详解
表1-23是表示轻柴油裂解气组成。
轻柴油裂解气组成
成分 H2 CO CH4 C2H2 C2H4 C2H6 丙二烯+丙炔 C3H6 %,mol 13.1828 0.1751 21.2489 0.3688 29.0363 7.7953 0.5419 11.4757 成分 C3H8 1,3-丁二烯 异丁烯 正丁烯 C5 C6～C8非芳烃 苯 甲苯 %,mol 0.3558 2.4194 2.7085 0.0754 0.5147 0.6941 2.1398 0.9296 成分 二甲苯+乙苯 苯乙烯 C9～200℃馏分 CO2 硫化物 H2O %,mol 0.3578 0.2192 0.2397 0.0578 0.272 5.04
裂解气预处理
脱CO
脱酸性气体
净化过程
脱炔
脱水
一、 酸性气体的脱除
酸性气体 主要指CO2和H2S。此外,还含有少量 有机硫化物,如：COS（羰基硫）、 CS2、RSR（硫醚）、RSH（硫醇）、 C4H4S（噻吩）等。
酸性气体的来源 CO2，H2S和其他气态硫化物 (1)气体裂解原料带入的气体硫化物和CO2 (2)液体裂解原料中所含的硫化物高温氢解生 成
Na2CO3+H2O Na2S+2H2O
碱洗工艺流程说明
塔分三段： I段水洗塔为泡罩塔板 Ⅱ段和Ⅲ段为碱洗段填料层 碱液浓度由上而下降低： 新鲜碱液含量为18％～20％， Ⅱ段循环碱液NaOH含量约为5％～7％ Ⅲ段循环碱液NaOH含量为2％～3％
碱洗工艺流程图
， 加 热 碱 器 液 ； 循 环 碱 泵 洗 ； 塔 ； 水 洗 循 环 泵 453 1两 段 碱 洗 工 艺 流 程 2-
二、裂解气分离方法和深冷法流程
裂解气分离
水蒸气蒸馏法：
水蒸气蒸馏法系指将含有挥发性成分的混合物与 水蒸汽直接接触，使混合物中的挥发性物质按一 定比例扩散到气相中去，从而达到分离的目的。
水蒸气蒸馏法
水蒸气蒸馏法可分为共水蒸馏法、通水蒸气蒸馏 法、水上蒸馏法。为提高馏出液的浓度，一般需 将馏出液进行重蒸馏或加盐重蒸馏。常用设备为 多能提取罐、挥发油提取罐，它在生产活动中被 广泛使用
汽包的概念：
气压通过水循环导致气压下降或上升，也可 以理解为汽包是气体和水分融合后形成的气压变 化，极限压力中的空气与水分子会提高气体的压 力上升，导致高压达到一定数值后产生的压力集 分子。工业中汽包罐是能够承受汽包产生的空气 压力和水位压力的一种工业设备
汽包的作用：
1：是工质加热、蒸发、 过热三过程的连接枢纽 ，保证锅炉正常的水循 环。
内加水浸过料层，锅底进行加热。
水上蒸馏：(隔水蒸馏)原料置于筛板，锅内加入
水量要满足蒸馏要求，但水面不得高于筛板，并 能保证水沸腾至蒸发时不溅湿料层，一般采用回 流水，保持锅内水量恒定以满足蒸气操作所需的 足够饱和整齐，因此可在锅底安装窥镜，观察水 面高度。
直接蒸气蒸馏：在筛板下安装一条带孔环行管，由
裂解气分离
含义：
裂解气主要指烃类裂解所生成的气体混合物 ，这种混合物中含有氢气和多种烃类，并有少量 硫化物和碳的氧化物等杂质，经过分离提纯，可 得到各种有机化工原料。
原理：
分离过程是利用相平衡原理使进入分离 器（塔）的物料在热量平衡和物料平衡的综合效 果下，产生新的汽、液相组成。经过多次重复操 作可将某一组分(或馏分)提浓。因此，裂解气分 离过程实际上是多级相平衡过程。
罐。
谢谢观赏！
2020/11/5
33
为了排除对后继操作的干扰，提高 产品的纯度，通常设置有脱酸性气 体、脱水、脱炔和脱一氧化碳等操 作过程。
裂解气的净化
由图中曲线可以看出: 脱除气体中微量水分以分子筛吸附水容量最高。 但是在相对湿度较高时，活性氧化铝和硅胶的吸附水容量都大于分子筛。 因此有的脱水流程是采用活性氧化铝与分子筛串联。 分子筛是人工合成的水合硅铝酸盐晶体 Mex/m[(Al2O3)x(SiO2)y]· mH2O(A、x、y) 裂解气脱水常用A型分子筛. A型分子筛有 3A（孔径 d=3.0～3.3埃）,4A（d=4.2～4.7 埃）,5A（ d=4.9～5.6埃）等类型。 ４A分子筛能吸附水和乙烷分子，而3A分子筛只能吸附水而不能吸附乙烷分子。 另外，分子筛是一种离子型极性吸附剂，是一种选择性吸附剂，它的效率高，寿命长。 分子筛吸附水是一个放热过程，降低温度有利于放热的吸附过程，高温则有利于吸热的 脱附过程由图可见，温度低，水的平衡吸附容量高;反之，则低。
• 即使是在常温操作条件下，在有碱液存在时，裂解气中的不炮和 烃仍会发生聚合，生成的聚合物将聚集于塔釜。这些聚合物为液 体，但与空气接触易形成黄色固态，通常称为“黄油”。“黄油” 的生成可能造成碱洗塔釜和废碱罐的堵塞，而且也为废碱液的处 理造成麻烦。由于“黄油”可溶干富含芳烃的裂解汽油，因此， 常常采用注人裂解汽油的方法，分离碱液池中的“黄油。
• 裂解气中含有H2S、CO2、H2O、C2H2、C3H4、 CO等气体杂质。来源主要有：一是原料中带来； 二是裂解反应过程生成；三是裂解气处理过程引 人。 • 这些杂质的含量虽不大，但对深冷分离过程是有 害的。而且这些杂质不脱除，进入乙烯，丙烯产 品，使产品达不到规定的标准。尤其是生产聚合 级乙烯、丙烯，其杂质含量的控制是很严格的， 为了达到产品所要求的规格，必须脱除这些杂质， 对裂解气进行净化。
如果裂解气中含有较高的硫化物时，还采用碱洗法，则是不经济的。因为碱 液不能回收，硫含量高，耗碱量就很大，这时，可考虑选用乙醇胺水溶液作 为吸收剂，脱去硫化氢和二氧化碳，这是一个可逆吸收过程，吸收剂可以再 生。反应方程式如下： 25～45℃2HOCH2CH2NH2+H2S<========> (HOCH2CH2NH3)2S <- 110～130℃ 25～45℃-> 2HOCH2CH2NH2+CO2+H2O<========>(HOCH2CH2NH3)2CO3 <- 110～130℃ 乙醇胺水溶液对脱除有机硫效果比较差，可以将碱洗法和乙醇胺水溶液吸 附法结合起来，首先应用乙醇胺水溶液脱去酸性气体，然后用碱洗方法进一 步将硫化物脱除干净，这两种方法结合起来，可以收到比较好的净化效果。
有机工艺学-裂解气的分离与净化
裂解气的应用价值
提供化工原料
裂解气中的烃类气体可作为化工原料，用于合成 氨、甲醇、乙烯等化工产品的生产。
燃料
裂解气中的烃类气体可作为燃料，如天然气、液 化石油气等，具有高效、清洁、环保等特点。
能源利用
裂解气中的氢气可用于燃料电池、炼油工业等领 域，具有高效、清洁的能源利用特点。
03
裂解气的分离技术
详细描述
压缩分离法是一种常用的气体分离技术，通过提高气体的压力，使气体中的各组分在高压下溶解度发生变化，从 而实现各组分的分离。该方法适用于从气体中分离出溶解度差异较大的组分，如烃类、二氧化碳等。
吸附分离法
总结词
利用吸附剂对不同组分的吸附能力差异，将气体中的不同组分吸附在吸附剂表面，从而实现分离。
未来展望
未来，随着环保意识的提高和新 能源技术的不断发展，有机工艺 学将在绿色合成、可再生能源等
领域发挥更加重要的作用。
02
裂解气的产生与特性
裂解气的定义与产生过程
裂解气的定义
裂解气是指在高温或化学试剂的作用下，将大分子烃类物质 裂解成小分子烃类物质，并伴随产生的一类气体混合物。
裂解气的产生过程
05
裂解气分离与净化的挑战与解决方案
技术瓶颈与难题
1 2
高温高压环境下的分离效率问题
裂解气需要在高温高压条件下进行分离，但这种 条件下分离效率往往较低。
杂质脱除与回收难题
裂解气中往往含有多种杂质，难以有效脱除和回 收。
3
能耗高、成本高
传统的分离与净化技术往往能耗高，成本也较高。
解决方案与创新技术
冷凝分离法
总结词
基于气体在不同温度下冷凝成液体的原理，通过降温将高沸点的组分冷凝下来，从而实 现分离。
裂解气的净化
如果裂解气中含有较高的硫化物时，还采用碱洗法，则是不经济的。因为碱
液不能回收，硫含量高，耗碱量就很大，这时，可考虑选用乙醇胺水溶液作
为吸收剂，脱去硫化氢和二氧化碳，这是一个可逆吸收过程，吸收剂可以再 生。反应方程式如下： 25～45℃-
2HOCH2CH2NH2+H2S<========> (HOCH2CH2NH3)2S <- 110～130℃ 25～45℃->
• 醇胺虽可再生循环使用，但由于挥发和降解，仍有一定损耗。由于醇胺与羰 基硫、二硫化碳反应是不可逆的，当这些硫化物含量高时，吸收剂损失很大；
• 醇胺水溶液呈碱性，但当有酸性气体存在时，溶液PH值急剧下降，从而对碳 钢设备产生腐蚀。尤其在酸性气浓度高而且温度也高的部位（如换热器，汽 提塔及再沸器）腐蚀更为严重。因此，醇胺法对设备材质要求高，投资相应 较大；
2HOCH2CH2NH2+CO2+H2O<========>(HOCH2CH2NH3)2CO3 <- 110～130℃
乙醇胺水溶液对脱除有机硫效果比较差，可以将碱洗法和乙醇胺水溶液吸
附法结合起来，首先应用乙醇胺水溶液脱去酸性气体，然后用碱洗方法进一 步将硫化物脱除干净，这两种方法结合起来，可以收到比较好的净化效果。
• 裂解气中含有H2S、CO2、H2O、C2H2、C3H4、 CO等气体杂质。来源主要有：一是原料中带来； 二是裂解反应过程生成；三是裂解气处理过程引 人。
• 这些杂质的含量虽不大，但对深冷分离过程是有 害的。而且这些杂质不脱除，进入乙烯，丙烯产 品，使产品达不到规定的标准。尤其是生产聚合 级乙烯、丙烯，其杂质含量的控制是很严格的， 为了达到产品所要求的规格，必须脱除这些杂质， 对裂解气进行净化。
裂解气的净化和分离-第一章 烃类热裂解
第一章烃类热裂解第三节裂解气的净化与分离一、概述（一）裂解气的组成和分离要求问题1:什么叫裂解气?1. 烃类经过裂解制得了裂解气，裂解气的组成是很复杂的，其中含有很有用的组份，也含有一些有害的杂质（见表1-23）。
裂解气净化与分离的任务就是除去裂解气中有害的杂质，分离出单一稀烃产品或烃的馏分，为基本有机化学工业和高分子化学工业等提供原料。
表1-23 轻柴油裂解气组成2. 需要净化与分离的裂解气，是由裂解装置送过来的。
3.裂解气的定义：它已经脱除了大部份C5以上的液态烃类，它是一个含有氢气,C1-C5的烃类和少量杂质气体的复杂气态混合物。
4.裂解气的分离要求:见表1-24,1-25.表1-24 乙烯聚合级规格表1-25 丙烯聚合极规格（二）裂解气分离方法简介问题2:深冷分离法的分离原理是什么?1.工业生产上采用的裂解气分离方法，主要有深冷分离法和油吸收精馏分离法两种。
本章重点介绍深冷分离方法。
2.在基本有机化学工业中，冷冻温度小于等于-100度的称为深度冷冻，简称“深冷”。
♀3.分离原理就是利用裂解气中各种烃的相对挥发度不同，在低温下除了氢气和甲烷以外，把其余的烃类都冷凝下来，然后在精馏塔内精馏塔进行多组份精馏分离，利用不同的精馏塔，把各种烃逐个分离下来。
其实质是冷凝精馏过程。
4.图1-24可知,深冷分离流程可以概括成三大部份：（1）气体净化系统;（2）压缩和冷冻系统;（3）精馏分离系统.二、酸性气体的脱除问题3:酸性气体有哪些?它们有什么危害?除去方法是什么?1.由表1-23的数据可以看出，裂解气中含有的少量硫化物、二氧化碳、一氧化碳、乙炔、丁炔以及水等杂质。
2.裂解气中的酸性气体，主要是二氧化碳(CO2)和硫化氢(H2S),另外还有有机硫化物。
3.这些酸性气体含量过多时，对分离过程会带来如下的危害：(1)硫化氢能腐蚀设备管道，并能使干燥用的分子筛寿命缩短，还能使加氢脱炔用的催化剂中毒；(2)二氧化碳能在深冷的操作中结成干冰，堵塞设备和管道，影响正常生产。
【资料】裂解气的净化与分离汇编
二甲基甲酰胺（DMF） N-甲基吡咯烷酮（NMP） 丙酮
2020/7/11
25
催化加氢法
将裂解气中乙炔加氢成为乙烯或乙烷， 由此达到脱除乙炔的目的
主反应： C2H2+H2
K1 C2H4+H1
副反应： C2H2+2H2 K2 C2H4+H2 mC2H2+nH2
C2H6+ H2 C2H6+（ H2 － H1）
12
脱除酸性气体的方法
化学吸收法（酸碱中和）
吸收剂有：
NaOH溶液（碱洗法）、乙醇胺溶液、 N-甲基吡咯烷酮等
2020/7/11
13
2020/7/11
14
两段碱洗工艺流程
2020/7/11
15
乙醇胺脱出酸性气工艺流程
2020/7/11
16
二 脱水
2020/7/11
17
水的来源
❖ 稀释蒸汽、 ❖ 急冷水、 ❖ 脱酸碱洗
2020/7/11
10
❖ 酸性气体的来源
（1）气体裂解原料带入的气体硫化物和 CO2
（2）液体裂解原料中所含的硫化物高温氢 解生成的CO2和H2S
（3）烃、焦炭与水蒸气反应生成CO2
2020/7/11
11
酸性气体的危害
❖ 两方面：
裂解气分离装置；下游加工装置
❖ 具体：
2020/7/11
1、乙烯、丙烯纯度降低 2、H2S：腐蚀设备管道；分子筛寿命降 低；使加氢脱炔用催化剂中毒 3、CO2：低温下结成干冰堵塞设备管道； 在生产聚乙烯等时酸性气体积累造成聚合 速度降低、聚乙烯的分子量降低
❖ 丙炔和丙二烯的存在，将影响丙烯聚合反应 的顺利进行。
2020/7/11
25
催化加氢法
将裂解气中乙炔加氢成为乙烯或乙烷， 由此达到脱除乙炔的目的
主反应： C2H2+H2
K1 C2H4+H1
副反应： C2H2+2H2 K2 C2H4+H2 mC2H2+nH2
C2H6+ H2 C2H6+（ H2 － H1）
12
脱除酸性气体的方法
化学吸收法（酸碱中和）
吸收剂有：
NaOH溶液（碱洗法）、乙醇胺溶液、 N-甲基吡咯烷酮等
2020/7/11
13
2020/7/11
14
两段碱洗工艺流程
2020/7/11
15
乙醇胺脱出酸性气工艺流程
2020/7/11
16
二 脱水
2020/7/11
17
水的来源
❖ 稀释蒸汽、 ❖ 急冷水、 ❖ 脱酸碱洗
2020/7/11
10
❖ 酸性气体的来源
（1）气体裂解原料带入的气体硫化物和 CO2
（2）液体裂解原料中所含的硫化物高温氢 解生成的CO2和H2S
（3）烃、焦炭与水蒸气反应生成CO2
2020/7/11
11
酸性气体的危害
❖ 两方面：
裂解气分离装置；下游加工装置
❖ 具体：
2020/7/11
1、乙烯、丙烯纯度降低 2、H2S：腐蚀设备管道；分子筛寿命降 低；使加氢脱炔用催化剂中毒 3、CO2：低温下结成干冰堵塞设备管道； 在生产聚乙烯等时酸性气体积累造成聚合 速度降低、聚乙烯的分子量降低
❖ 丙炔和丙二烯的存在，将影响丙烯聚合反应 的顺利进行。
第四章裂解气的净化与分离.
2、净化与分离 A、目的 净化---除去③,主要为脱酸性气体、脱水、脱 炔; 分离---①、②、④ B、要求 据乙烯、丙稀用途而不同(表1-24.25)。 如，聚合用乙烯，丙稀要求高。在表124中，乙烯纯度要大于99.9％；在表1-25中， 丙烯纯度要大于98％。而用于次氯酸化法生产 环氧乙烷、环氧丙烷，则要求纯度较低的乙烯、 丙稀。
第四章
裂解气的净化与分离
任课教师：张玲
第四章
裂解气的净化与分离
第一节概述 一、裂解气的组成和分离要求 二、裂解气分离方法和深冷法流程 第二节裂解气预处理 一、酸性气体脱除 二、裂解气脱水 三、炔烃脱除 第三节压缩与制冷 一、裂解气压缩 二、裂解气分离系统能量利用 第四节精馏分离 一、脱甲烷塔 二、乙烯回收率 三、乙烯塔 四、丙烯塔 第五节裂解气深冷分离流程 一、三种流程工艺 二、三种流程比较
二、裂解气分离方法和深冷法流程
（重点讲）油吸收精馏分离法 1、油吸收精馏分离法 在裂解气中，除了H2、CH4以外的其余烃，用 溶剂油全部溶解吸收下来，然后用精馏法将各种 烃分离。
2、深冷分离法 ①、深冷 冷冻温度等于或者低于-100℃的,称深度冷冻, 简称“深冷”。 ②、深冷分离 在-100℃以下，除了H2、CH4以外的其余烃都冷 凝下来，然后在精馏塔内，据各组挥发度不同进行 多组分精馏分离。
第四章
裂解气的净化与分离
低级烃类 裂 解 气 的 组 成 及 分 离 方 法 1、组成 一、裂解气的组成 及分离要求 2、分离要求 深冷分离 二、裂解气分离方法简介 油吸收精馏分离 深冷操作的系统 组成 氢气 少量杂质
第四章
裂解气的净化与分离
第一节 概述
一、裂解气的组成和分离要求 1、组成
裂解气是复杂的混合物。 表1-23是表示轻柴油裂解气组成。
裂解气分离工艺流程
裂解气分离工艺流程
裂解部分：
1.前处理：原料石油经过加热、真空防止爆炸等处理后，进入裂解炉。
2.裂解炉：在高温高压条件下，原料石油中的大分子烃化合物被裂解
成小分子烃化合物。
常见的裂解炉有催化裂解炉和热裂解炉两种。
3.分离：裂解产生的气体混合物经过瞬间冷却以及一系列分离装置进
行初步分离，得到热交换器提供的反应再生气和燃烧气。
热交换器可以回
收部分热量，提高能源利用效率。
分离部分：
4.粗分离：裂解产生的混合气经过粗分离器和压缩机进行初步分离，
得到乙烯、丙烯等轻烃组分。
其中乙烯是裂解产物中最重要的产品之一，
广泛应用于塑料、橡胶等行业。
5.提纯：乙烯和其他混合气体进一步通过精馏柱进行分离和提纯。
该
过程通过不同组分的沸点差异来分离气体，其中包括乙烯、丙烯、乙炔、
丁烯等不同组分。
6.附加处理：分离后的气体经过加压、冷却等处理，去除杂质和水分，以获得高纯度的乙烯产品。
总结起来，裂解气分离工艺流程包括前处理、裂解、分离和提纯等步骤。
通过合理的工艺设计和操作控制，可以实现高效分离和提纯裂解产生
的气体混合物，得到高纯度的乙烯等产品。
这种工艺在石油化工工业中有
重要的应用和经济价值。
乙烯的生产—裂解气的分离流程的组织
对乙炔选择性高、吸收容量大，乙炔纯度达99.9% 以上，乙烯中含乙
炔<1μg/g，产品回收率达98%。
项目二 乙烯的生产 石油化工产品生产技术
流裂 任程解 务的气 五组分
织离
知识点3：裂解气的压缩
1.压缩的原因
需要大量冷量和耐低温设备 常压下，冷凝精馏分离温度低
裂解气常压下沸点很低
常压下沸点
解决办法
1.压缩的原因
为什么要多段压缩？ 压缩后的气体温度必须要限制
✓ 原因：裂解气压缩是绝热过程,压力升高,温度升高。 ✓避免压缩过程温升过大造成裂解气中双烯烃尤其是 丁二烯之类的二烯烃在较高的温度下发生大量的聚 合，以至形成聚合物堵塞叶轮流道和密封件。 ✓生产上通过裂解气的多段压缩和段间冷却结合的方 法实现。(压缩机出口温度一般不超过100 ℃,各段 入口温度一般为38 ～40 ℃。）
有水生成
影响加氢效果
水分带入低温 系统造成冻堵
二、脱水
危害
低温下，水冻结成冰，而且与轻质烃形成白色结晶水合物(高 压低温下稳定） ，如CH4·6H20、C2H6·7H20、C3H8·7H20等。 这些固体附着在管壁上，既增加动能消耗，又堵塞管道。
脱水方法
固体吸附法（分子筛、硅胶、活性氧化铝），目前广泛采用 效果较好的是分子筛吸附剂。
顺利进行。
四、脱炔
乙炔的脱除方法主要有溶剂吸收法和催化加氢法。
催化加氢脱炔
特点：不会带入任何新杂质;工艺操作简单;将炔烃变成产品烯烃
1、原理：
主反应： 副反应：
CH≡CH十H2→CH2＝CH2 CH≡CH十2H2→CH3—CH3 CH2＝CH2十H2→CH3—CH3
mC2H2+nH2→低聚物（绿油）
炔<1μg/g，产品回收率达98%。
项目二 乙烯的生产 石油化工产品生产技术
流裂 任程解 务的气 五组分
织离
知识点3：裂解气的压缩
1.压缩的原因
需要大量冷量和耐低温设备 常压下，冷凝精馏分离温度低
裂解气常压下沸点很低
常压下沸点
解决办法
1.压缩的原因
为什么要多段压缩？ 压缩后的气体温度必须要限制
✓ 原因：裂解气压缩是绝热过程,压力升高,温度升高。 ✓避免压缩过程温升过大造成裂解气中双烯烃尤其是 丁二烯之类的二烯烃在较高的温度下发生大量的聚 合，以至形成聚合物堵塞叶轮流道和密封件。 ✓生产上通过裂解气的多段压缩和段间冷却结合的方 法实现。(压缩机出口温度一般不超过100 ℃,各段 入口温度一般为38 ～40 ℃。）
有水生成
影响加氢效果
水分带入低温 系统造成冻堵
二、脱水
危害
低温下，水冻结成冰，而且与轻质烃形成白色结晶水合物(高 压低温下稳定） ，如CH4·6H20、C2H6·7H20、C3H8·7H20等。 这些固体附着在管壁上，既增加动能消耗，又堵塞管道。
脱水方法
固体吸附法（分子筛、硅胶、活性氧化铝），目前广泛采用 效果较好的是分子筛吸附剂。
顺利进行。
四、脱炔
乙炔的脱除方法主要有溶剂吸收法和催化加氢法。
催化加氢脱炔
特点：不会带入任何新杂质;工艺操作简单;将炔烃变成产品烯烃
1、原理：
主反应： 副反应：
CH≡CH十H2→CH2＝CH2 CH≡CH十2H2→CH3—CH3 CH2＝CH2十H2→CH3—CH3
mC2H2+nH2→低聚物（绿油）
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用进丙行烯精与细苯的烷分基离化和生提产纯异。丙苯时，甚至
5
可以用丙烯-丙烷混合馏分。
裂解气分离方法简介
裂解气的提浓、提纯工作，是以精馏方法完成 的。
精馏分方离法过要程求的将主组要分矛冷盾凝是为如液何态将。裂氢解气气常中压沸点为
－263 ℃、的甲甲烷烷-1和61氢.5气℃先，行很分难离液。化，碳二以上的馏 分相对地比较容易液化(乙烯沸点－103.68 ℃ ）。因 此，裂解气在除去甲烷、氢气以后，其它组分的分离 就比较容易
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三 脱炔
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来源
在裂解反应中，二次反应的存在，使裂解气 含有一定量的乙炔，还有少量的丙炔、丙二 烯。
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危害
少量乙炔、丙炔和丙二烯的存在严重地影响 乙烯、丙烯的质量。
乙炔的存在还将影响合成催化剂寿命，恶化 乙烯聚合物性能，若积累过多还具有爆炸的 危险。
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脱除酸性气体的方法
化学吸收法（酸碱中和）
吸收剂有：
NaOH溶液（碱洗法）、乙醇胺溶液、 N-甲基吡咯烷酮等
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两段碱洗工艺流程
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乙醇胺脱出酸性气工艺流程
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二 脱水
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水的来源
稀释蒸汽、 急冷水、 脱酸碱洗
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已被
特点
淘汰
方法流程简单，动力设备少，投资少，
但技术经济指标和产品纯度差。
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自 深冷操作的系统组成
学
1、压缩冷 冻系统
该系统的任务是加压、降温，以保证分离过程 顺利进行。
2、气体净 化系统
为了排除对后继操作的干扰，提高产品的纯度，
通常设置有脱酸性气体、脱水、脱炔和脱一氧化 碳等操作过程。
工业生产上采用的裂解气分离方法 主要有深冷分离和油吸收精馏分离两种。
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深冷分离
冷凝精馏
深冷分离是在-100℃左右的低温下，将裂解气中除 了氢和甲烷以外的其它烃类全部冷凝下来。然后利 用裂解气中各种烃类的相对挥发度不同，在合适的 温度和压力下，以精馏的方法将各组分分离开来， 达到分离的目的。
丙炔和丙二烯的存在，将影响丙烯聚合反应 的顺利进行。
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脱炔方法
要求：
乙烯中：乙炔＜5×10－6， 丙烯中：丙二烯＜ 1×10－5
丙炔＜5×10－6
方法：
溶剂吸收法和催化加氢法
(mol分数)
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溶剂吸收法
吸收裂解气中的乙炔 同时回收一定量的乙炔 常用的溶剂
二甲基甲酰胺（DMF） N-甲基吡咯烷酮（NMP） 丙酮
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催化加氢法
将裂解气中乙炔加氢成为乙烯或乙烷， 由此达到脱除乙炔的目的
主反应： C2H2+H2
K1 C2H4+H1
副反应： C2H2+2H2 K2 C2H4+H2 mC2H2+nH2
C2H6+ H2 C2H6+（ H2 － H1）
第三节 裂解气的净化与分离
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主要内容
分离方法概述 酸性气体的脱除 脱水 脱炔 压缩
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石 油 烃
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气态产物 裂解气（乙烯、丙烯）
液态产物
裂解汽油 裂解轻柴油 燃料油
固态产物
焦、碳
3
低级烃类
1、组成
氢气
裂
解
一、裂解气的组成
气
3、低温精馏 分离系统
这是深冷分离的核心，其任务是将各组分进行分
离并将乙烯、丙烯产品精制提纯。它由一系列塔器 构成，如脱甲烷塔，乙烯精馏塔和丙烯精馏塔等。
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组成
来源
一 酸性气体的脱除
危害
脱除 方法
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组成
CO2，H2S和少量的有机硫化物，如氧硫化 碳(COS)、二硫化碳(CS2)、硫醚(RSR')、硫 醇(RSH)、噻吩等
500-700ppm
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危害
低温下，水冻结成冰，而且与轻质烃形成白 色结晶水合物，如CH4·6H20、C2H6·7H20、 C3H8·7H20等。
固体附着在管壁上，既增加动能 消耗，又堵塞管道。
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方法
吸附干燥 吸附剂：分子筛、硅胶、活性氧化铝
工业上常用3A型分子筛
各种有机产品的合成，对于原料纯度的要求是不同的。 所以分离的程度可根据后续产品合成的要求来确定。
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有乙对严纯的烯于，度产 与聚生在品苯合产9对烷9.用聚9原基%的乙料化或乙烯纯生9烯、9度产.5和聚要乙%丙丙求苯以烯烯不时上的要高，，质求， 对其量乙例乙中要烯如烯有求、用纯机则丙杂很烯质 度不要允求许不超太过高5，～则10可PP以m分。离这纯就度要低求一对些裂，解气
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酸性气体的来源
（1）气体裂解原料带入的气体硫化物和 CO2
（2）液体裂解原料中所含的硫化物高温氢 解生成的CO2和H2S
（3）烃、焦炭与水蒸气反应生成CO2
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酸性气体的危害
两方面：
裂解气分离装置；下游加工装置
具体：
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1、乙烯、丙烯纯度降低 2、H2S：腐蚀设备管道；分子筛寿命降 低；使加氢脱炔用催化剂中毒 3、CO2：低温下结成干冰堵塞设备管道； 在生产聚乙烯等时酸性气体积累造成聚合 速度降低、聚乙烯的分子量降低
及分离要求
的
少量杂质
组 成
2、分离要求
及
分 离
深冷分离
方 法
二、裂解气分离方法简介
深冷操作的系统 组成
油吸收精馏分离
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分离要求
要得到高纯度的单一的烃，如重要的基本有机原料 乙烯、丙烯等，就需要将它们与其它烃类和杂质等 分离开来，并根据工业上的需要，使之达到一定的 纯度，这一操作过程，称为裂解气的分离。
深冷分离
特点：
经济技术指标先进，产品纯度高，分离效果好，但投 资较大，流程复杂，动力设备较多，需要大量的耐低 温合金钢。
适宜于加工精度高的大工业生产。
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油吸收法
吸收精馏
油吸收法是利用裂解气中各组分在某种吸收剂中的溶 解度不同，用吸收剂吸收除甲烷和氢气以外的其它组 分，然后用精馏的方法，把各组分从吸收剂中逐一分 离。
低聚物（绿油）
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分为：前加氢后加氢
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前加氢
前加氢在脱甲烷前进行，由于氢气自给，故流程简单，能量 消耗低
不足：
一是加氢过程中，乙炔浓度很低，氢分压较高，因此，