裂解气的压缩与净化工艺流程
裂解(裂化)工艺简介
19
20
（二）停留时间
1. 停留时间 指裂解原料由进
入裂解辐射管到离 开裂解辐射管所经 过的时间。
6
2．环烷烃裂解的一次反应 原料中的环烷烃可以发生断链和脱氢反应，生成
乙烯、丁烯、丁二烯、芳烃等。 例如环己烷裂解:
C6H12 C6H12
C2H4 + C4H8 C2H4 + C4H6+H2 C4H6 + C2H6 3/2C4H6 + 3/2H2
C6H6+3H2
7
（二）烃类裂解的二次反应
所谓二次反应是在裂解反应条件下，一次反应生成的烯 烃都可以继续反应，转化成新的产物。
裂解(乙烯)工艺简介
第一节 概述 第二节 烃类热裂解 第三节 烃类裂解工艺过程 第四节 裂解气的净化与分离
1
第一节 概述
石油化学工业的发展，促进了国民经济的巨大进步。乙烯、 丙烯、丁二烯（三烯）、苯、甲苯、二甲苯（三苯）等是石油 化工最基本的原料，是生产各种重要的有机化工产品的基础。 所以生产“三烯”、“三苯”的乙烯装置是石油化学工业的龙 头，它的生产规模、产量、和技术标志着一个国家石油化学工 业的发展水平。
24
3. 水蒸汽作为稀释剂的优点 （1）易于从裂解气中分离； （2）水蒸气热容大，使系统有较大“热惯性”，可
以稳定裂解温度，保护炉管； （3）可脱除炉管的部分结焦，延长运转周期； （4）减轻了炉管中铁和镍对烃类气体分解生碳的催
化作用； （5）可以抑制原料中的硫对合金钢管的腐蚀。
裂解气分离与精制工艺流程及其关键设备
1）裂解气顺序分离过程简述
① 压缩净化的裂解气，经过冷箱(9)降至约-37~ -100℃后，分别送到脱甲烷塔(3)相应位置；
② 在脱甲烷塔塔顶分离出H2和CH4(C1馏分)返回冷 箱，塔釜液(C2以上馏分)送至脱乙烷塔(4)；(C1 分割）
③ 在脱乙烷塔塔顶分离出C2馏分(乙烷和乙烯混合 物)经加氢脱炔并脱除绿油后，送至乙烯精馏塔 (5)，塔釜液送至脱丙烷塔(6)；(C2分割）
④ 在脱丙烷塔塔顶分离出C3馏分(丙烷和丙烯混合 物)经加氢脱炔并脱除绿油后，送至丙烯精馏塔 (8)，塔釜液则送至脱丁烷塔(7)；(C3分割）
⑤ 在脱丁烷塔的塔顶分离出C4混合物送至下一工 段进行加工利用，塔釜液是裂解汽油等产品； (C4分割)
⑥ 最后，在乙烯精馏塔分别得到产品乙烯和乙烷， 乙烷作为原料返回裂解炉循环利用；同样，在丙 烯精馏塔分别得到丙烯产品和丙烷。
分离方法
可采用的 液相分离方法
• 深冷分离法
• 油吸收精馏分离法
• 吸附分离法 • 络合分离法
技术不成熟
• 膨胀机法等等
4.10 裂解气分离与精制工艺流程及其关键设备
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。
乙烯装置工艺流程
乙烯装置工艺流程
一、原料准备与输送
乙烯装置的原料主要为石脑油，通过原料油泵输送到装置内。
在原料进入裂解炉之前，需经过一系列的预处理，如脱水、脱硫、脱盐等，以去除杂质，保证原料质量。
二、蒸汽裂解
蒸汽裂解是乙烯装置的核心工艺，通过高温和催化剂的作用，使原料油发生裂解反应，生成乙烯、丙烯等烃类气体。
裂解炉是蒸汽裂解的关键设备，其温度和压力控制对裂解效果具有重要影响。
三、裂解气压缩
裂解气中含有大量烃类气体和惰性气体，需经过压缩和冷凝分离，使烃类气体液化并分离出来。
压缩机组是裂解气压缩的关键设备，其稳定运行对整个装置的平稳运行具有重要意义。
四、裂解气净化
裂解气中还含有一定量的硫化物、氮化物、氯化物等杂质，这些杂质会影响后续产品的质量和加工性能。
因此，需要对裂解气进行净化处理，去除其中的杂质。
常用的净化方法有酸碱洗涤、溶剂吸收等。
五、乙炔发生与净化
在乙烯装置中，部分裂解气会被用于生产乙炔。
乙炔的生产采用电石法，即将电石和水反应生成乙炔和氢氧化钙。
生成的乙炔需要进行净化处理，去除其中的杂质，如硫化氢、磷化氢等。
六、裂解汽油加氢
裂解汽油是乙烯装置的重要副产品之一，其主要成分是芳烃和烯烃。
为了提高裂解汽油的质量和利用价值，需要对裂解汽油进行加氢处理，将其中的不饱和烃转化为饱和烃。
加氢反应是在高温高压下进行的，需要使用催化剂来加速反应过程。
乙烯生产工艺流程及设备认知 裂解气的压缩
01
裂解气压缩目的
裂解气压缩目的
裂解气压缩目的
提高深冷分离的操作温度，从而节省低温能
01
量和省去低温材料； 促使裂解气中的水和重质烃冷凝，可以除去
02
相当量的水分和重质烃，从而减少了干燥脱 水和精馏分离的负担。
裂解气压缩目的
适当提高分离压力，可以使分离温度提高。 但是分离温度有最高值，温度不超过某一数值---临界温度。 在临界温度下，使气体液化所必需的最小压力叫临界压力。
裂解气的压缩
在生产工艺过程中，各裂解炉产生的裂解气经急冷和洗 涤净化后，其温度为40℃左右，压力略高于大气压，而 深冷分离工艺要求裂解气压为一般在3.34~3.75MPa。 采用裂解气压缩机把低压裂解气加压，使其达到深冷分 离所需压力。那么，压缩过程是怎样实现的呢？
目
CONTENTS
录
01 裂解气压缩目的 02 裂解气压缩原理 03 裂解气的多段压缩
裂解气的多段压缩流程
1.多段压缩
多段压缩优点：
01 降低出口温度
02 段间净化分离
2.典型的五段压缩工艺流程
裂解气压缩部分流程图
小
结
1. 裂解气压缩 的目的
2. 裂解气压缩 的原理
3. 裂解气多段 压缩的流程
裂解气的压缩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的，段与段之间 设置中间冷却器。
裂解气的多段压缩流程
1.多段压缩
多段压缩中，被压缩机吸入的气体先进行一段压缩，压 缩后压力、温度均升高，经冷却，降低气体温度并分离出凝 液，再进二段压缩，压缩后气体经冷却分离再进一步压缩， 以此类推。每一次压缩称为一段，经过几次压缩才能达到终 压，就称为几段压缩。
02
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
2009化工工艺学第一章第三节
这是一个可逆吸收过程， 这是一个可逆吸收过程，吸收剂可以再生
两种除酸法的比较
优点
碱洗法 除酸彻底
乙醇胺法
吸收剂可再生 适用酸含量高
两种除酸法的比较
缺点
碱洗法
碱不可再生 消耗大 适于酸含量低 废水处理量大
乙醇胺法
设备要求高 吸收双烯烃 再生易聚合
2. 脱水 裂 解 气 的 脱 水
脱水的方法 水的来源 及危害 脱水的要求
能够分析如何选 择工艺条件
能力目标
能够熟练画出顺 序分离流程工艺 原理） （原理）流程图
一、概述 二、裂解气的净化 三、裂解气的压缩与制冷
一、概述 ★ 烃类裂解生产乙烯等的主要过程： 烃类裂解生产乙烯等的主要过程：
净化、气体压缩等 净化、 原 料 烃 热 裂 解
裂解气
？
预 处 理
分 离
产 品： 乙烯丙烯等
废碱
碱洗法流程简图
1～3%
裂解气
5 ～7%
新碱
★乙醇胺法
吸收剂： 吸收剂： 一乙醇胺 (MEA) 二乙醇胺（DEA） 二乙醇胺（DEA） 化学、 化学、物理吸收结合 以一乙醇胺为例发生如下反应： 以一乙醇胺为例发生如下反应： 2HOCH2CH2NH2十H2S 2HOCH2CH2NH2十CO2 (HOCH2CH2NH3)2S (HOCH2CH2NH3)2CO3
) ) ) )
三、裂解气的压缩和制冷 裂解气的压缩
？
经济
低级烃类沸点很低，如常压冷凝分离， 低级烃类沸点很低，如常压冷凝分离， 须冷却到极低温度。 须冷却到极低温度。 需要大量的冷量 很多耐低温钢材制造的设备
操作
裂解气压缩冷却， 裂解气压缩冷却，可除掉相当量的水份 和重质烃 减少后继干燥及低温分离的负担
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
第三节 裂解气的净化与分离 思考题：
一、概述 （一）裂解气的组成和分离要求 （二）裂解气分离方法简介 二、酸性气体的脱除 三、脱水 四、脱炔 五、裂解气的压缩
一、概述 （一）裂解气的组成和分离要求 裂解气净化与分离的任务就是除去裂解气中有害的 杂质，分离出单一烯烃产品或烃馏分，为基本有机化 学工业和高分子化学工业等提供原料。 有些产品的生产要求使用高纯度的烯烃原料。很多 聚合级产品的生产，对原料有很高的要求。例如，生 产聚乙烯、聚丙烯以及乙丙橡胶用的乙烯和丙烯，要 求纯度要达到99.9%。为了获得这样高纯度的产品， 必须对裂解气进行净化和分离。 裂解气是从裂解装置送来的氢气和C1～C5烷烃、 烯烃、炔烃，以及杂质性气体混合物。
• 第四节 裂解气深冷分离流程 • 思考题： • 一、深冷分离流程 生产流程的确定要考虑基建投资、能量消耗、 运转周期、生产能力、产品成本以及安全生产等 各方面的因素。有了工艺以后，怎样实现工艺问 题就属于工程上的问题。 • 1、三种深冷分离流程 • 2、三种深冷分离流程的比较 • 二、脱甲烷塔及操作条件 • 三、乙烯塔和丙烯塔 • 四、影响乙烯回收率诸因素
• 一、深冷分离流程 1、三种深冷分离流程 • 典型的深冷分离流程，主要有: • 顺序分离流程； • 前脱乙烷流程； • 前脱丙烷流程三种。 • 以下分别介绍这三种流程。 • (1)顺序分离流程（简图） 顺序分离流程见图1-34(P73)。
分子筛吸附了水分以后，用加热的方法可以使水分脱附出来，达到再生的目的，以便 重新用来脱水。 为了促进脱附，可以用氮气(N２)、氢气(H２)或者甲烷(CH４)加热以后作为分子筛的 再生载气。在温度高于80℃的时候就开始有比较好的再生效果。 分子筛吸附特性（规律）： ①根据分子大小不同进行选择性吸附，如4A分子筛可吸附水、甲烷、乙烷分子，而3A 分子筛只能吸附水、甲烷分子，不能吸附乙烷分子； ②根据分子极性不同进行选择性吸附，由于分子筛是极性分子，优先吸附极性分子水 （水是强极性分子）； ③根据分子的饱和程度不同进行选择性吸附，分子不饱和程度越大，越易被吸附，如分 子筛吸附能力：乙炔＞乙烯＞乙烷； ④根据分子的沸点不同进行选择性吸附，一般沸点越高，越易被吸附。
第四章裂解气的净化与分离
两 段 碱 洗 工 艺 流 程
碱洗塔
• 乙醇胺法(有机溶剂吸收法)
吸收剂：一乙醇胺(MEA)和二乙醇胺(DEA) ，化学、 物理吸收结合
思考题： ①、为什么碱液浓度取1～15％，不能再高？而 且逐渐变浓？ A、碱液浓度过高，粘度μ大而输送困难，而且 发生气带液现象，浪费碱液。
两种除酸法的比较
特点：流程简单，投资少。但操作稳定性差 • 后加氢 先分离出C2、C3后，再分别加氢
特点：温度易控，不易飞温
前加氢 特点
利用裂解气 中含有的氢 进行加氢反 应， 流程简化， 节省投资
氢过量，加氢选 择性差，增大乙 烯和丙烯损失， 严重时会导致反 应温度失控，床 层飞温，威胁生 产安全。需选用 高活性、高选择 性催化剂
后加氢特点
后加氢 为主
优点
根据炔烃含量定量供给氢量，温度 易控制，不易发生飞温； 乙烯纯度和收率高，催化剂寿命长
缺点
严格控制氢量，流程复杂，冷量利 用不合理，操作费用高。
溶剂吸收法与催化加氢法对比
溶剂吸收法与催化加氢法相比，投资大体相
同，公用工程消耗也相当。 在需用乙炔产品时，则选用溶剂吸收法；
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
缺点 优点
碱洗法 碱洗法 碱不可再生
裂解气的净化——脱水
等温/等压吸附曲线
可能异常
1.干燥后水含量不合格 原因：1.干燥剂再生不好 2。使用周期过长 3.物料含水量过高 4.干燥剂结炭 5.装填量不够或干燥剂质量不合格
裂解气的净化 ——脱水
水分的来源
压缩机入口裂解气中的水为入口温度 和压力条件下的饱和水含量，在压缩 过程中国。随压力升高，可在冷凝期 间分离出部分水分。通常，出口压力 P=3.5～3.7ＭPa，冷至15℃后饱和水 含量（600～700）X10-6
危害和脱水要求
危害有二： 1.水在低温下结冰； 2.在加压低温条件下：生成CH4· 6H2O， C2H6· 7H2O， C3H8· 8H2O白色结晶水合物堵 塞设备。 要求： 将裂解气水含量降至1X10-6以下（质量分数） 即裂解气进入低温分离系统的露点<-70℃。
脱水方法：吸附Biblioteka 燥
适用与原料气中水含量低，而脱水后要求 干燥度高 3A分子筛的优点： 1.其是离子型极性吸附剂，对极性分子尤其 是水有极大的亲和性，易于吸附。可用于 裂解气和烃类干燥——烃的损失少； 2.也可减少高温再生由于形成聚合物或结焦 而使吸附剂性能劣化。
活性氧化铝的缺点： 1.会吸附C4不饱和烃，造成C4烯烃缺失， 影响操作周期 2.再生时易生成聚合物或结焦而使吸附剂性 能劣化。 因此裂解气脱水干燥吸附剂为3A分子筛， 设两个干燥剂罐，轮流进行干燥和再生。
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。
化学工艺学第三章-5裂解气压缩与制冷
第三章烃类热烈解3.5裂解气压缩与制冷1.概述：压缩的目的：增加压力，提高沸点，减少冷剂量。
裂解气深冷分离系统所采用的气体压缩机主要有裂解气压缩机、乙烯、丙烯制冷压缩机，简称三机，是乙烯装置的关键设备。
裂解气压缩机是用来提高裂解气的分离压力，后二机是用来获得分离低温(-100℃)制冷。
2.裂解气的压缩过程：属于绝热压缩类型。
绝热压缩比多变压缩、等温压缩消耗的压缩功都大，为了节省功，采用多级压缩，在段间设冷凝器，降低温度。
从绝热压缩过程推出的绝热压缩方程式为降低出口温度：采用分段压缩可降低压缩比P2/P1，而且段间设置冷却器使T1降低，因此T2也就降低了，聚合反应也不易发生。
段间净化分离：一般压缩机出口温度不高于100℃，段间设置冷凝器，可把裂解气中的重质烃和水蒸气冷凝下来，减少分离系统和干燥器的负荷。
3.制冷和复叠制冷制冷是利用冷剂压缩和冷凝得到冷剂液体，再在不同压力下蒸发，则可获得不同温度级位的冷冻过程。
制冷原理：含压缩、冷凝、节流膨胀、蒸发四个过程。
为保证分离制冷系统的安全，不使系统中渗漏空气，—般制冷循环是在正压下进行。
制冷剂的选择：根据常压下的沸点选择，如氨：-30℃，乙烯：-40℃，乙烯：-100℃，甲烷：-160℃。
1)制冷温度相同时，不要选择制冷温度范围低的冷剂制冷，消耗的功大。
2)当制冷温度和制冷量相同时，要选制冷剂蒸发潜热大的。
这样，制冷剂用量就少，而且压缩功也小，节流膨胀体积也小。
3)在固定的蒸发温度下，制冷剂应选蒸发压力较高的，而且在固定冷凝温度下，其冷凝压力要低，这样可减少压缩功。
4)制冷剂在蒸发时，比容较小的为宜，体积小压缩功就小。
5)制冷剂要选无毒、无腐蚀、稳定性好、安全性好、不易燃、不易爆、价格低的。
多级蒸汽压缩制冷：制冷系数（逆卡诺循环）复叠制冷二元复叠制冷：如获得-100℃温度级位的冷量、需用乙烯为冷剂，此时，需要采用另一种冷剂如氨或丙烯，使乙烯冷到临界温度以下，发生冷凝过程向氨或丙烯排热。
裂解气顺序分离流程图及优缺点
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典型的乙烯装置压缩流程及其工艺操作技术
典型的乙烯装置压缩流程及其工艺操作技术摘要：乙烯装置的裂解气压缩系统包括裂解气压缩、酸气去除和干燥。
压缩系统的功能是去除杂质，达到低温分离所需的压力。
裂解气中酸性气体和水等杂质对低温分离的危害很大。
酸性气体不仅毒害催化剂，而且腐蚀设备和管道。
并且水和二氧化碳在低温下凝结成冰和固体水合物，堵塞设备管道，影响分离操作。
在此基础上，研究了乙烯装置的典型压缩工艺和工艺操作技术，仅供参考。
关键词：乙烯装置；裂解气压缩；措施引言当前工业汽轮机在炼油化工企业中广泛应用，波浪位移的增加趋势一般受到设备检查维护质量、日常生产波动、蒸汽质量、波浪应力和润滑等因素的影响。
波浪位移在运行结束时有失控的趋势。
乙烯装置作为化工行业的领导者，其工艺流程复杂，启动和停机时间长，其运行状态直接影响到企业的利润和产品结构的调整。
该装置异常状态下，润滑油温度的控制直接影响润滑油的刚度和数量。
当轴承衬套间隙太小或轴承衬套磨损时，增加润滑油循环的效果明显，比提高润滑油刚性更好。
同时应注意蒸汽质量，合理提高蒸汽质量，降低各级叶轮的反应速度，并在机组高负荷运行下相应降低轴向力，减缓波浪位移上升的趋势；不完全波应力释放加速了单元波位移的增加趋势。
波浪应力检测应包括在大型机组的定期检测要素中，在维护过程中应加强刷磨损和安装质量的检测。
1裂解气压缩系统裂解气压缩系统主要由裂解气压缩、酸气去除和裂解气干燥三部分组成。
目的是通过裂解气分配器对淬火设备中的裂纹气体施加压力，使沸点较高的烃组分能够在较低的温度下分离出来。
同时去除少量酸性气体、大量水和裂缝气体中的重烃。
裂解气压缩工艺流程主要包括加压、净化、干燥、征用和二氧化碳加氢系统的分步裂解气。
从压缩机四级出口处的裂纹气体中去除酸性气体、湿度、C3及以上成分和乙炔。
2压缩机的注水、注油系统当压缩机出口裂纹温度过高时，介质在重组分中聚合，产生的聚合物或焦油沉积在压缩机通道中，严重危害正常生产。
注油或注水通常用于保持压缩机的长期运转。
有机工艺学--裂解气的分离与净化
二
裂解气的净化
（一）、酸性气体的脱除
1. 酸性气体的来源及危害
来源：
气体裂解原料带来的硫化物和二氧化碳； 液体原料中硫化物高温下与H2/H2O反应产物； 烃或炭在高温下与水蒸气反应； 混入的氧气。
危害:
eH2S腐蚀设备，使脱水分子筛中毒、脱炔的钯催 化剂中毒； eCO2低温转化为干冰，堵塞设备； eCO2和硫化物影响烯烃聚合催化剂的活性； eCO2和H2S的存在，降低烯烃的有效压力，从而 影响聚合速度和聚合物分子量分布
(7)二种脱炔方法的比较 表3-19 溶剂法和催化加氢脱乙炔的比较
项 目 流程 投资 乙炔含量高 乙炔含量低 操作费 乙炔含量高 乙炔含量低 相对设备费 生产成本 公用工程费 操作苛刻度 产品污染可能性 能否回收乙炔 适用场合 溶 剂 吸 收 复杂 大致相等 少 较低 低 1 1 1 大 大 能 乙炔含量高 催 化 加 氢 简单 大致相等 基准 基准 基准 0.5 0.96 0.54 小 小 不能 乙炔含量低
前加氢工艺钯系和非钯系催化剂对比
钯系 非钯系 多(5~20%)
金属用量 （对载体） 加氢活性 选择性 空速 对C4=组分的敏感性 对S和CO的敏感性
少（0.04~0.2%）
高，在较低温度下 稍差，在较高温度下 进行 进行 好，乙烯损失少 稍差 大，催化剂用量少 稍小，催化剂用量大 丁二烯易聚合 可暂时中毒 丁二烯含量可小于3% 适量尚可提高选择性
（二）、干燥脱水
1.水分存在的危害
裂解气压缩机出口压力3.3~3.7MPa，温度为15℃，饱和 水分600~700μg/g
深冷分离时会形成冰，与轻质烃形成水合物，H2中 含水会影响加氢效果，深度脱水不大于1μg/g， 裂解气露点不大于-70℃
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③ 炔烃的危害 如，乙炔可造成聚合催化剂中毒；降低乙烯分压；高压聚乙烯生产中，乙炔积 累过多会引起爆炸。
因此，对裂解气的压缩处理，易采用多段压缩段间换热的工艺，使压 缩机各段裂解气出口温度小于100℃，抑制二烯烃的聚合。
4.8 裂解气的压缩与净化工艺流程
3）裂解气的多段压缩工艺参数
① 典型的裂解气压缩机的操作参数
裂解气压缩及操作参数
段次
I II III IV V
温度/℃
吸入 排出
35
93
20
90
20
① ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ解气各组分的沸点都很低，大部分 在零度以下；
② 各组分具有临界性质，可进行压缩后 的冷凝处理。
表4-18 预分流后裂解气组分 主要物理性质
名称
氢 一氧化碳
甲烷 乙烯 乙烷 乙炔 丙烯 丙烷 异丁烷 异丁烯 丁烯 1,3-二丁烯 正丁烯 顺-2-丁烯 反-2-丁烯
分子式
H2 CO CH4 C2H4 C2H6 C2H2 C3H6 C3H8 i-C4H10 i-C4H8 C4H8 C4H6 n-C4H8 C4H8 C4H8
4.8 裂解气的压缩与净化工艺流程
问题：如果将裂解气的压力提高到3.6MPa时，裂解气的温度是多少？
例5 已知裂解气压缩前温度和压力分别为T1=20℃和P1=0.105MPa，按 一段绝热压缩计算(绝热指数k=1.228)，当压缩后裂解气压力达到 P2=3.6MPa时，裂解气出口温度T2是多少？
解：根据绝热压缩时温度与压力关系式，T2=T1×(P2/P1)(K-1)/K，代入已知数据后， 得 T2=(273+20)×(3.6/0.105)(1.228-1)/1.228 =565K (292℃) 即，一段绝热压缩后，裂解气的温度从20℃上升292℃ ！ 结果：这样的温度，将导致裂解气中所含的二烯烃发生聚合生成树脂（一种粘 性物质），且二烯烃的聚合速率随温度的升高而加快。
4.8 裂解气的压缩与净化工艺流程
2）杂质气体危害和裂解气净化必要性
① 酸性气体危害 含量过多时，对分离过程带来如下危害。 i) H2S腐蚀设备管道；缩短干燥用分子筛寿命；使加氢脱炔催化剂中毒； ii) CO2 在深冷操作中结成干冰，堵塞设备和管道影响生产；破坏聚合催化 剂活性，影响聚合速度和聚乙烯的分子量；CO2在循环乙烯中积累降低 乙烯有效压力等等。
轻柴油 中深度
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 28.01
减压柴油 高深度
12.75 0.36 20.89 0.46 29.62 7.03 0.48 10.34 0.22 5.36 1.29 5.05 6.15 28.38
沸点 /℃
-252.5 -191.5 -161.5 -103.8 -88.6 -83.6 -47.7 -42.07 -11.7
-6.9 -6.26 -4.4 -0.50 3.7 0.9
临界温度 /℃
-239.8 -140.2 -82.3
9.7 33.0 35.7 91.4 96.8 135 144.7 146 152 152.2 160 155
临界压力 /Mpa
1.307 3.496 4.641 4.924 6.242 4.600 4.306 3.696 4.002 4.018 4.356 3.780 4.204 4.102
4.8 裂解气的压缩与净化工艺流程
2）裂解气压缩压力和温度
如果进行常压冷凝分离，分离温度很低，需要的冷量很大。
裂解气深冷分离压力与相应分离温度的关系如下：
4.8 裂解气的压缩与净化工艺流程
② 采用多段压缩的优点 （1）抑制副反应发生，稳定生产； （2）多段压缩节省压缩功； （3）有利于压缩段间进行工艺所需的净化与分离操作。
这里的净化与分离处理如，裂解气中含有硫化合物、重组分、水等的脱除。它 们需要在一定压力下进行，因此可以安排在压缩机各段之间进行。
4.8 裂解气的压缩与净化工艺流程
1. 裂解气的压缩
来自预分馏单元的裂解气是常温常压且 含有少量水和氢的气态烃混合物。 目前没分离大量气态混合物的有效方法。 精馏分离是分离液态混合物的常用方法， 但是对于气态裂解气混合物来说，如果 采用精馏分离法，需对其首先液化处理。 裂解气混合物能否液化？
1）裂解气的物理性质
分离压力/MPa
分离温度/℃
3.0 ～4.0 ……………………………… -96
0.6 ～1.0 ……………………………… -130
0.15～0.3 ……………………………… -140
可见，当分离压力提高，分离温度也会升高。
即， P ↑，
T↑
反之， P ↓，
T↓
工业乙烯的生产过程中，深冷分离装置通常采用高压法，操作压力可达 3.6MPa。
4.8 裂解气的压缩与净化工艺流程
2、裂解气的净化
1）裂解气中杂质种类
① 酸性气体（硫化物、CO2等） ② H2O ③ CO和炔烃
等等
表4-20 典型裂解气组成 （裂解压缩机进料）
裂解原料
转化率/%
/%
H2 CO+CO2+H2S
CH4 C2H2 C2H4 C2H6 C3H4 C3H6 C3H8 C4S´ C5S´ C6-204 (℃) H2O 平均分子量
92
20
93
20
93
压力/MPa
吸入
排出
0.105 0.22
0.18 0.436
0.396 0.895
0.895 1.9
1.8
3.66
压缩比
2.1 2.42 2.26 2.22 2.04
乙烯装置中，裂解气压缩机是离心式的，其动力来自裂解炉工艺废热锅炉副产 的高压蒸汽。这是合理利用系统回收能量的典型实例之一。
乙烷 65
34 0.19 4.39 0.19 31.51 24.35
0.76
0.18 0.09
4.36 18.89
轻烃 -
18.20 0.33 19.83 0.46 28.81 9.27 0.52 7.68 1.55 3.44 0.95 2.70 6.26 24.90
石脑油 中深度
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 26.83