乙烯的生产深冷分离

（二）裂解气分离方法
不同压力下某些组分的沸点℃
压力 1.103 10.13 15.19 20.26 25.23 30.39 组分 ×105Pa ×105Pa ×105Pa ×105Pa ×105Pa ×105Pa
H2
－263 －244 －239 －238 －237 －235
CH4 －162 －129 －114 －107 －101 －95
同时温度升高，还会使压缩机润滑油粘度下降，从而 使压缩机运转不能正常进行。
因此，裂解气压缩后的温度必须要限制，当裂解气中 含有碳四、碳五等重组分时，压缩机出口温度一般不能 超过100℃。
在生产上主要是通过裂解气的多段压缩和冷却相结合 的方法来实现。裂解气段间采用水冷，各段入口38～ 40℃。
（2）采用多段压缩可节省能量，提高效率，减小压 缩比。
深冷操作的系统组成
1、压缩 冷冻系统
2、气体净 化系统
该系统的任务是加压、降温，以保 证分离过程顺利进行。
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。
3、低温精 馏分离系 统
将各组分进行分离并将乙烯、丙烯产 品精制提纯，这是深冷分离的核心。
（4）乙烯—丙烯复迭制冷循环
（5）三元复迭制冷
用乙烯作制冷剂在正压下操作，不能获得－103℃ 以下的低温。
生产中需要－103℃以下的低温时，可采用沸点更 低的制冷剂，甲烷在常压下沸点是－161.5℃。但 是由于甲烷的临界温度是－82.5℃，若要构成冷 冻循环制冷，需用乙烯作制冷剂为其冷凝器提供 冷量，这样就构成了甲烷－乙烯－丙烯三元复迭 制冷。
0.76
0.18 0.09
4.Baidu Nhomakorabea6
原料来源
石脑油裂解 轻柴油裂解
14.09 0.32 26.78 0.41 26.10 5.78 0.48 10.30 0.34 4.85 1.04 4.53 4.98
13.18 0.27 21.24 0.37 29.34 7.58 0.54 11.42 0.36 5.21 0.51 4.58 5.40
但不能任意加压，若压力增高： 对设备材料强度要求增高； 动力消耗增大； 使低温分离系统精馏塔釜温升高，易引起一些
不饱和烃的聚合 使烃类相对挥发度降低，增加了分离的困难。
因此，在深冷分离中要采用经济上合理而技 术上可行的压力，一般为3.54～3.95MPa。
2.多段压缩
（1）裂解气经压缩后，不仅压力升高，而且温度也会升 高，某些烃类尤其是丁二烯之类的二烯烃，容易在较高 的温度下发生聚合和结焦。这些聚合物和结焦物会堵塞 压缩机阀片和磨损气缸，或沉积在叶轮上。
（3）乙烯制冷系统
常压下乙烯的沸点为－ 104℃，即用乙烯作制冷 剂可以获－100℃的低温。
乙烯的临界温度为9.9℃，临界压力为5.15MPa， 在此温度之上，不论压力多大，也不能使其液化， 所以不能用普通冷水使之液化。为此，乙烯循环 制冷中的冷凝器需要使用制冷剂冷却。
工业生产中常采用丙烯作制冷剂来冷却乙烯，这 样丙烯的冷冻循环和乙烯冷冻循环制冷组合在一 起，构成乙烯－丙烯复迭制冷。
（3）同时，压缩机采用多段压缩也便于在压缩段之 间进行净化与分离。
目前工业上对裂解气大多采用三至五段压缩。 由于裂解炉的废热锅炉副产高压蒸汽，因此多 用蒸汽透平驱动的离心式压缩机。
（二）制冷
1、冷冻循环制冷 2、节流膨胀制冷 3、热泵
1、冷冻循环制冷
制冷原理
冷冻剂自液态汽化时，要从物料中吸收热量， 使物料温度降低。所吸收的热量，在热值上等于 它的汽化潜热。
在石油化工深冷分离中使用最广泛的是氨、丙 烯和乙烯等。对乙烯装置而言，乙烯和丙烯为本 装置产品，已有贮存设施，且乙烯和丙烯已具有 良好的热力学特性，因而均选用乙烯和丙烯作为 制冷剂。
（2）丙烯制冷系统
丙烯常压下沸点为 － 47.72 ℃，用丙烯作 冷冻剂可以得到－40℃以上温度级的冷量。
把丙烯压缩到 l.864MPa 的条件下，丙烯的 冷凝点为45℃，很容易用冷水冷却使之液化。
C2H4 －104 －55 －39 －29 －20 －13
C2H6
－86 －33 －18
－7
3
11
C3H6 －47.7
9
29
37
44
47
深冷分离——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。
液体的汽化温度(即沸点)是随压力的变化而改 变的，压力越低，相应的汽化温度也越低。
（1）氨蒸汽压缩制冷 （2）丙烯制冷系统 （3）乙烯制冷系统 （4）乙烯—丙烯复迭制冷 （5）三元复迭制冷
（1）氨蒸汽压缩制冷
(1)蒸发 (2)压缩 (3)冷凝 (4)节流膨胀
冷冻剂
冷冻剂本身物理化学性质决定了制冷温度的范 围。如液氨降压到0.098MPa时进行蒸发，其蒸发 温度为-33.4℃。 要满足深冷分离，获得-100℃的低温，必须用 沸点更低的气体作为冷冻剂。
在这个系统中，冷水向丙烯供冷，丙烯向乙烯供 冷，乙烯向甲烷供冷，甲烷向低于－100℃冷量用 户供冷。
2、节流膨胀制冷
所谓节流膨胀制冷，就是气体由较高的压 力通过一个节流阀迅速膨胀到较低的压力，由 于过程进行得非常快，来不及与外界发生热交 换，膨胀所需的热量，必须由自身供给，从而 引起温度降低。
二、 压缩与制冷
（一）裂解气的压缩
1.压力与温度的关系
根据物质的冷凝温度随压力增加而升高的规律，对 裂解气加压，从而使各组分的冷凝点升高，这既有利于 分离，又可节约冷冻量和低温材料。
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0.15«¡ 0.3 -140
0.6«¡ 1 -130
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此外，对裂解气压缩冷却，还能除掉相当量的水份 和重质烃，以减少后继干燥及低温分离的负担。
任务四 工艺流程的组织——裂解气分离
一、裂解气的组成及分离方法 二、压缩与制冷 三、气体净化 四、裂解气深冷分离
一、 裂解气的组成及分离方法
（一）裂解气的组成
组分
H2 CO＋CO2＋H2S
CH4 C2H2 C2H4 C2H6 C3H4 C3H6 C3H8
C4 C5 ≥C6 H2O
乙烷裂解
34.0 0.19 4.39 0.19 31.51 24.35