第四节-裂解气深冷分离流程

第四节-裂解气深冷分离流

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第四节裂解气深冷分离流程

思考题：

1.简述三种深冷分离流程并画简图，三种深冷分离流程有什么不同点和不同点脱丙塔塔底温度为什不能超过100℃

2.什么叫“前冷”流程，什么叫“后冷”流程？前冷

3.

流程有什么优缺点

4.脱甲烷塔在深冷分离中的地位和作用是什么？脱甲烷塔的特点是什么？

5.脱甲烷过程有哪两种方法，各有什么优缺点

6.

乙烯塔在深冷分离中的地位是什么？乙烯塔应当怎样改进

5．简述影响乙烯回收的诸因素。

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（思考题１）

典型的深冷分离流程，主要有顺序分离流程、前脱乙烷流程和前脱丙烷流程三种，以下分别介绍这三种流程。

(1)顺序分离流程

顺序分离流程见图1-34(P73)。

裂解气的预处理包括碱洗、压缩和脱水过程。

经预处理的裂解气在前冷箱中分离出富氢气体和馏分，富氢气体甲烷化作为加氢氢气；馏分经脱甲烷塔和脱乙烷塔分别脱去甲烷和C2馏分。

从脱乙烷塔塔顶出来的C2馏分经过气相加氢脱乙炔气，脱乙炔以后的气体进入乙烯塔，实现乙烷与乙炔的分离。

脱乙烷塔塔底的液体进入脱丙烷塔，在塔顶分出C3馏分，塔底的液体为C4以上馏分，液体里面含有二烯烃，二烯烃容易聚合结焦，所以脱丙烷塔塔底温度不宜超过100℃，并且必须加入阻聚剂。为了防止结焦堵塞，脱丙烷塔一般有两个再沸器，以便轮换检修使用。（思考题１）

脱丙烷塔塔顶蒸出的C3馏分，加氢脱除丙炔和丙二烯，再进入丙烯塔进行精馏。脱丙烷塔的塔底液体脱丁烷及进行后续工

作。

顺序分离流程的特点：

1)以轻油（60～200℃的馏分）为裂解原料，常用顺序分离流程法；

2)技术成熟，运转平稳可靠，产品质量好，对各种原料有比较强的适应性，流程比较长，分馏塔比较多，深冷塔（脱甲烷塔）消耗冷量比较多，压缩机循环量和流量比较大，消耗定额偏高；

3)按裂解气组成和分子量的顺序分离，然后再进行同碳原子数的烃类分离，例如乙烷和乙烯、丙烷和丙烯分开；

4)顺序分离流程采用后加氢脱除炔烃的方法。

(2)前脱乙烷分离流程(把脱乙烷塔放在最前面)

前脱乙烷分离流程以乙烷和丙烯为分离界限，前脱乙烷分离流程示意图见图1-35。

裂解气经过预处理进入脱乙烷塔。脱乙烷塔塔顶出来的是C2以上的轻组分先加氢再进入脱甲烷塔。

脱甲烷塔塔顶出来的甲烷、氢气在冷箱中进行分离；脱甲烷塔塔底出来的C2馏分，则在乙烯塔中分离成乙烯和乙烷。

脱乙烷塔的塔底液体依次进入脱丙烷塔、脱丁烷塔、丙烯塔等，分离成丙烯、丙烷、C4馏分和C5以上馏分。

前脱乙烷分离流程的特点：

由于脱乙烷塔的操作压力比较高，这样势必造成塔底温度升高，结果可使塔底温度高达80～100℃以上，在这样高的温度下，不饱和重质烃及丁二烯等，容易聚合结焦，这样就影响了操作的连续性。重组份含量越多，这种方法的缺点就越突出。因此前脱乙烷流程不适合于裂解重质油的裂解气分离。(3)前脱丙烷分离流程(把脱丙烷塔放在最前面)

前脱丙烷分离流程以丙烷和丁烯为分离界限，前脱丙烷分离流程示意图见图1-36。

裂解气经过三段压缩和预处理进入脱丙烷塔，塔底产品脱丁烷等后续处理。

脱丙烷塔塔顶出来的C3以下轻组分，进入压缩机四段，然后进行加氢脱炔再送往冷箱。在冷箱中分离出富氢气体，其余馏分依次进入脱甲烷塔、脱乙烷塔、乙烯塔和丙烯塔等，依次

分离出甲烷馏分、C2馏分、C3馏分、乙烯、乙烷、丙烯和丙烷。

前脱丙烷分离流程的特点：

C4以上馏分不进行压缩，减少了聚合现象的发生，节省了压缩功，减少了精馏塔和再沸器的结焦现象，适合于裂解重质油的裂解气分离。

2、三种深冷分离流程的比较

上述三种深冷分离流程，比较起来，有共同之处，也有不同之处，各有优缺点。

三种流程的共同点：（思考题１）

(1)先将不同碳原子数的烃类分开，再分离同一碳原子数的烯烃和烷烃，采取先易后难的分离顺序。

从表1-29（P71）的沸点数据可以看出，不同碳原子数的烃类易分，同碳原子数的烃类难分。

关于分离的难易程度，可以由相对挥发度的数据来分析，见表1-31(P74)。

表1-31 塔的操作条件与相对挥发度

在丙烯塔中，丙烯与丙烷的相对挥发度很小，分离比较困难。在乙烯塔中，乙烯和乙烷的相对挥发度也比较小，所以也比较难于分离。而脱甲烷塔、脱乙烷塔和脱丙烷塔的关键组份及其相对挥发度是比较大的，分离比较容易。

流程都是采取先易后难的分离顺序，即先分离各容易分离的不同碳原子数的烃类，然后再进行C2的分离和C3的分离。

(2)最终出产品的乙烯塔和丙烯塔并联安排，并且排在最后，作为二元组分精馏处理。

并联安排，相互干扰比串联安排要少一些，有利于稳定操作，有利于提高产品质量。

乙烯塔和丙烯塔的塔底液体是乙烷和丙烷，都是中间产物，不是作为裂解原料，就是作为燃料，质量要求不严格，流量又比较小，这样，就能保证塔顶产品乙烯和丙烯产品质量。

三种流程的不同点：（思考题１）

(1)精馏塔的排列顺序不同：（原料的适用性不同）

顺序分离流程是按组份碳原子数顺序排列的，其顺序为： 1)脱甲烷塔 2)脱乙烷塔 3)脱丙烷塔

即顺序分离流程中的C1、C2、C3逐个脱除，按顺序分离。排列顺序简称为［1 2 3］。

前脱乙烷流程的排列顺序是［2 1 3］。

前脱丙烷流程的排列顺序是［3 1 2］。

(2)加氢脱炔的位置不同：

在脱甲烷塔之前进行加氢脱炔的称为前加氢。

在脱甲烷塔之后进行加氢脱炔的称为后加氢。

图1-35(P74)前脱乙烷深冷分离流程和图1-36(P74)前脱丙烷深冷分离流程都是采用前加氢脱炔流程。

(3)冷箱位置不同：

在脱甲烷塔系统中有些冷凝器、换热器、节流膨胀阀和气液分离罐等设备的操作温度非常低，为了防止散冷，减少与环境接触的表面积，把这些冷设备集装在一起成箱，就称为冷箱。比较三个流程图可以看出，图1-34的顺序分离流程和图1-36的前脱丙烷流程的冷箱是在脱甲烷塔之前。而在图1-35的前脱乙烷流程的冷箱是在脱甲烷塔之后。冷箱在脱甲烷塔以前的称“前冷流程”，冷箱在脱甲烷塔之后的称“后冷流程”。（思考题２）

二、脱甲烷塔及操作条件

甲烷塔系统消耗冷量占分离部分总冷量消耗的42%。